Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu Lê Thành Tân Tạo

Giới thiệu đồ án tốt nghiệp về thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Lê Thành Tân Tạo với công suất 1200m3/ngày. Bài viết trình bày quy trình thiết

• Tác giả: Lê Anh Sơn
• Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Thái Hoàng Khoa
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Thiết kế Hệ thống xử lý nước thải khu chung cư Lê Thành – Tân Tạo, Công suất 1200 m3/ngày đêm
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án xử lý nước thải khu dân cư Lê Thành Tân Tạo

Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Lê Thành Tân Tạo có công suất 1200 mét khối mỗi ngày. Đây là đề tài thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư cần đảm bảo các tiêu chuẩn xả thải theo quy định hiện hành. Nguồn nước thải chủ yếu từ hoạt động sinh hoạt hàng ngày của cư dân. Các thông số ô nhiễm chính bao gồm BOD, COD, TSS, nitơ và phospho. Đồ án áp dụng quy trình công nghệ kết hợp nhiều phương pháp xử lý. Mục tiêu đạt hiệu suất xử lý cao, vận hành ổn định và chi phí hợp lý. Hệ thống được tính toán kỹ lưỡng dựa trên lưu lượng thiết kế và đặc tính nước thải đầu vào.

1.1. Mục tiêu và phạm vi thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Đồ án nhằm thiết kế hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho khu chung cư Lê Thành Tân Tạo. Phạm vi bao gồm tính toán lưu lượng, xác định đặc tính nước thải và lựa chọn công nghệ phù hợp. Công suất thiết kế đạt 1200 mét khối mỗi ngày đêm. Hệ thống phải đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT về nước thải sinh hoạt. Các giai đoạn xử lý từ sơ cấp đến thứ cấp đều được tính toán chi tiết. Kết quả thiết kế phục vụ xây dựng thực tế và vận hành lâu dài.

1.2. Đặc điểm khu dân cư và nguồn nước thải sinh hoạt

II. Phân tích đặc tính nước thải và vấn đề xử lý khu Lê Thành

Nước thải sinh hoạt khu dân cư Lê Thành Tân Tạo có thành phần phức tạp cần phân tích kỹ. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính gồm BOD5, COD, TSS, N-NH4, P tổng và coliform. Tỷ lệ BOD5/COD phản ánh khả năng phân hủy sinh học của nước thải. Nước thải sinh hoạt có tỷ lệ này thường lớn hơn 0.4, thuận lợi cho xử lý sinh học. Hàm lượng nitơ và phospho cần được kiểm soát để tránh phú dưỡng nguồn nước nhận. Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng đến hiệu suất các quá trình sinh học. Độ pH nước thải sinh hoạt thường dao động từ 6.5 đến 8.5. Các vấn đề xử lý bao gồm loại bỏ chất hữu cơ, khử nitơ phospho và diệt khuẩn. Cần thiết kế hệ thống đa giai đoạn để đạt tiêu chuẩn xả thải.

2.1. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính trong nước thải khu chung cư

Nước thải khu chung cư Lê Thành chứa nhiều chỉ tiêu ô nhiễm cần kiểm soát. BOD5 dao động từ 100 đến 300 mg mỗi lít, phản ánh tải lượng hữu cơ. COD thường gấp 1.5 đến 2 lần BOD5, cho thấy có chất khó phân hủy. TSS ở mức 200 đến 400 mg mỗi lít từ hoạt động sinh hoạt. Nitơ ammoni N-NH4 có nồng độ 25 đến 50 mg mỗi lít. Phospho tổng đạt 5 đến 15 mg mỗi lít. Vi khuẩn coliform vượt ngưỡng cho phép, cần diệt khuẩn trước khi xả.

2.2. Thách thức kỹ thuật trong xử lý nước thải sinh hoạt tập trung

Xử lý nước thải khu dân cư tập trung đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật. Lưu lượng biến động lớn theo giờ gây khó khăn cho vận hành ổn định. Thành phần nước thải thay đổi tùy theo thói quen sinh hoạt cư dân. Chất hữu cơ khó phân hủy sinh học cần phương pháp xử lý bổ sung. Nitơ và phospho đòi hỏi quy trình chuyên biệt để loại bỏ hiệu quả. Bùn thải phát sinh từ quá trình xử lý cần quản lý đúng quy trình. Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống phải phù hợp với khả năng tài chính khu dân cư.

III. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải công suất 1200m3 mỗi ngày

Hệ thống xử lý nước thải áp dụng quy trình công nghệ nhiều giai đoạn liên hoàn. Giai đoạn sơ bộ sử dụng song chắn rác để loại bỏ tạp chất thô. Kích thước khe hở song chắn được tính toán dựa trên lưu lượng thiết kế. Giai đoạn xử lý hóa lý áp dụng phương pháp keo tụ tạo bông bằng phèn nhôm hoặc phèn sắt. Hóa chất vôi Ca(OH)2 được bổ sung để khử màu và một phần COD. Chất trợ keo polyme giúp tăng tốc độ lắng và nén bông cặn. Phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính xử lý chất khó phân hủy sinh học. Bề mặt riêng của than hoạt tính đạt 400 đến 1500 mét vuông mỗi gam. Giai đoạn xử lý sinh học loại bỏ chất hữu cơ hòa tan và khử nitơ. Hệ thống được thiết kế với dự phòng an toàn cho biến động lưu lượng.

3.1. Quy trình keo tụ tạo bông và hấp phụ xử lý nước thải

Quy trình keo tụ tạo bông sử dụng muối nhôm Al2(SO4)3 hoặc muối sắt Fe2(SO4)3. Khi thủy phân tạo thành bông hydroxyt nhôm hoặc hydroxyt sắt. Các chất màu và chất khó phân hủy bị hấp phụ vào bông cặn rồi lắng xuống. Chất trợ keo poliacrylat giúp tăng tốc độ sa lắng và nén bông cặn hiệu quả. Liều lượng chất trợ keo cần chính xác để tránh hiện tượng bền hệ keo. Phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính bổ sung xử lý chất hữu cơ tồn dư. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ chọn lọc các phân tử hữu cơ khó phân hủy.

3.2. Thiết kế song chắn rác và tính toán thông số kỹ thuật

Song chắn rác là thiết bị sơ bộ quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải. Vận tốc nước chảy qua máng được chọn 0.6 mét trên giây. Chiều rộng mương chắn rác thiết kế 0.5 mét với khe hở phù hợp. Góc nghiêng song chắn so với hướng dòng chảy là 60 độ. Hệ số sức cản cục bộ xác định dựa trên tiết diện thanh song chắn. Chiều dài phần mở rộng trước và sau song chắn được tính toán kỹ. Lượng rác lấy ra hàng ngày đêm khoảng 59 lít dựa trên 2713 người. Chiều dài xây dựng phần mương lắp đặt song chắn đạt 1.5 mét.

IV. Kết luận và ứng dụng hệ thống xử lý nước thải khu dân cư

Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu Lê Thành Tân Tạo đạt mục tiêu đề ra. Hệ thống xử lý công suất 1200 mét khối mỗi ngày vận hành ổn định và hiệu quả. Quy trình công nghệ kết hợp xử lý hóa lý và sinh học cho kết quả tối ưu. Các chỉ tiêu nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT. Hiệu suất loại bỏ BOD5 đạt trên 90 phần trăm, COD trên 85 phần trăm. TSS được loại bỏ trên 95 phần trăm nhờ quy trình keo tụ lắng. Hàm lượng nitơ và phospho giảm đáng kể qua các giai đoạn xử lý. Hệ thống có tính ứng dụng cao cho các khu dân cư tương tự. Chi phí đầu tư và vận hành phù hợp với điều kiện thực tế. Kết quả đồ án là cơ sở để triển khai xây dựng và áp dụng rộng rãi.

4.1. Hiệu quả xử lý và đánh giá kết quả đạt được

Hệ thống xử lý nước thải đạt hiệu quả cao trên các chỉ tiêu ô nhiễm chính. Hiệu suất loại bỏ BOD5 vượt 90 phần trăm nhờ quy trình sinh học hiếu khí. COD được giảm trên 85 phần trăm bằng kết hợp keo tụ và hấp phụ. TSS giảm trên 95 phần trăm qua quá trình keo tụ tạo bông lắng. Nitơ ammoni được xử lý hiệu quả trong bể sinh học với thời gian lưu phù hợp. Nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải, an toàn cho môi trường nước nhận. Hệ thống vận hành ổn định với chi phí hóa chất và năng lượng hợp lý.

4.2. Ứng dụng thực tiễn và hướng phát triển hệ thống xử lý

Hệ thống xử lý nước thải khu Lê Thành Tân Tạo có tính ứng dụng thực tiễn cao. Mô hình có thể nhân rộng cho các khu chung cư tương tự trên địa bàn TP.HCM. Công suất thiết kế 1200 mét khối mỗi ngày phù hợp với khu dân cư hàng nghìn hộ. Hệ thống có thể nâng cấp mở rộng khi dân số tăng trưởng trong tương lai. Hướng phát triển bao gồm ứng dụng công nghệ màng lọc và tái sử dụng nước thải. Tích hợp hệ thống giám sát tự động giúp tối ưu vận hành và giảm chi phí nhân công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN CHUNG CƯ LÊ THÀNH TÂN TẠO 1. Tên dự án CHUNG CƯ LÊ THÀNH TÂN TẠO 1. Chủ dự án - Chủ đầu tư: CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI XÂY DỰNG LÊ THÀNH - Địa điểm trụ sở chính: 113/89 An Dương Vương, Khu phố 3, Phường An Lạc, Quận Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh.

- Website : http://www. Vị trí địa lý của dự án Vòtrí khu ñ a át Ñi Ñöôøng ñaát Ñ Hooùc. Traûi Hoà Moân ñaù Ñi Vaên Caàu Taân Taïo Quoác Tænh Loä 10 Long Loä Ñi PhuùLaâm Ñöôø ng 1A ñaát Ñi An Laïc Vị trí địa lý của dự án ❖ Dự án Chung cư Lê Thành Tân Tạo được thực hiện trên khu đất có diện tích 2 31.953,4 m , nhằm lô thửa 5; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 24; 25; 26 thuộc tờ bản đồ thứ 03; thửa số 2 tờ bản đồ số 23 theo tài liệu 2003, Bộ Địa Chính phường Tân Tạo, quận Bình Tân TP. Hồ Chí Minh.

Vị trí tọa lạc tại Phường Tân Tạo, cách đường cao tốc Sài Gòn trung Lương khoảng 500m đường chim bay, gần Quốc lộ 1A. Khu đất có vị trí tiếp giáp : - Phía Đông : Giáp đất khu dân cư hiện hữu (dân cư thưa thớt). - Phía Tây : Giáp với Trường THPT Bình Tân. - Phía Tây - Nam: Giáp sông Bà Hom.

- Phía Nam : Giáp với đường đất hiện hữu. 4 - Phía Bắc : Giáp đất khu dân cư hiện hữu (dân cư thưa thớt). Nội dung quy mô dự án ❖ Quy hoạch sử dụng đất 2 - Tổng diện tích toàn khu : 31.953,4 m 2 - Diện tích đất phù hợp quy hoạch : 23.892,9 m - Mật độ xây dựng toàn khu :40% - Cấp công trình : cấp 1 - Số đơn nguyên chung cư : 4 đơn nguyên - Tầng cao công trình : 15 tầng (01 bán hầm, một trệt, 14 lầu và sân thượng) 2 - Diện tích đất xây dựng công trình : 9.413 m 2 + Đất ở : 9413 m 2 + Đất nhà trẻ mẫu giáo : 2.485 m 2 - Tổng sàn xây dựng (bao gồm tầng hầm và sân thượng) : 124.194 m - Hệ số sử dụng đất (lần) : 4,89 - Tổng số căn hộ : 1232 căn - Khoảng lùi công trình : + So với lộ giới đường dự phóng : tối thiểu 10,0 m + So với các ranh đất còn lại : tối thiểu 6,0 m Phân bố đất đai trong quá trình quy hoạch đất sử dụng cho dự án được thực hiện theo bảng sau: 5 Bảng 1-1: Bảng cân đối đất đai của dự án SỐ STT NỘI DUNG Đ.VỊ TÍNH LƯỢNG 2 1 TỔNG DIỆN TÍCH KHU ĐẤT QH 31.953,4 m 2 TỔNG SỐ CĂN HỘ 1232 Căn hộ 3 DÂN SỐ DỰ KIẾN 2.713 Người 4 DIỆN TÍCH ĐẤT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 9.413 m2 Tổng Diện tích sàn xây dựng chung cư (bao gồm 124.194 2 5 tầng hầm và sân thượng) m 6 HỆ SỐ SỬ DỤNG ĐẤT 4,89 (Nguồn: Cty TNHH TM – XD Lê Thành, tháng 06/2012) 1. Điều kiện tự nhiên, môi trường và kinh tế xã hội ❖ Điều kiện tự nhiên và môi trường Dự án Chung cư Lê Thành Tân Tạo của Công ty TNHH Thương mại – Xây dựng Lê Thành được tiến hành thực hiện tại khu vực thuộc phường Tân Tạo, Quận Bình Tân, Tp.

Phường Tân Tạo được bao bọc bởi tuyến đường Quốc lộ 1A và các xã thuộc Quận Bình Tân. Phía Đông giáp phường Bình trị Đông; Phía Nam giáp với phường Bình Trị Đông B; phía Tây Nam giáp phường Tân Tạo A; phía Tây giáp xã Vĩnh Lộc B (huyện Bình Chánh); Phía Bắc giáp phường Bình Trị Đông A. 6 Hình 1-1: Vị trí dự án trên bản đồ (Nguồn: www.com) ❖ Điều kiện về địa chất công trình Địa chất, thổ nhưỡng của khu vực thực hiện dự án có đặc điểm thuộc đặc điểm của quận Bình Tân: - Địa hình quận Bình Tân thấp dần theo hướng Đông Bắc- Tây Nam, được chia làm hai vùng: + Vùng 1: Vùng cao dạng địa hình bào mòn sinh tụ, cao độ từ 3-4m, độ dốc 0- 4m tập trung ở phường Bình Trị Đông, phường Bình Hưng Hoà. + Vùng 2: Vùng thấp dạng địa hình tích tụ bao gồm: phường Tân Tạo và phường An Lạc.

- Về thổ nhưỡng quận Bình Tân có 03 loại chính : + Đất xám nằm ở phía Bắc thuộc các phường Bình Hưng Hòa, Bình Trị Đông thành phần cơ học là đất pha thịt nhẹ kết cấu rờI rạc. + Đất phù sa thuộc phường Tân Tạo và một phần của phường Tân Tạo A. 7 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI KHU CHUNG CƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Thành phần gây ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh các nhân, Lượng nước thải sinh hoạt của một khu chung cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.

Nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: - Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh; - Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật gây bệnh và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong chất thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydratcacbon (40 – 50 %) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5-10%). Bảng 2-1: Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt STT Thành phần gây ô nhiễm Đơn vị Gía trị trung bình 1 pH 5– 8 2 SS Mg/l 120 – 180 3 BOD5 Mg/l 200 – 300 4 COD Mg/l 230 – 450 5 N-NO3 Mg/l 10 – 15 3- 6 P-PO4 Mg/l 8–12 6 7 7 Tổng Coliform NMP/100ml 10 – 10 8 2. Các phương pháp xử lý nước thải Lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố quy chuẩn/tiêu chuẩn đầu ra, thành phần, lưu lượng của nước thải, và giá thành xử lý.

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau: + Cơ học như: sàng, lọc, lắng để tách các tạp chất thô như cặn bẩn, xơ sợi, rác… + Hóa lý như trung hòa các dòng thải có tính kiềm, axit cao; đông keo tụ để khử màu, các tạp chất lơ lửng và các chất khó phân hủy sinh học; phương pháp oxi hóa, hấp phụ. + Sinh học để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học. lý nước thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ.Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ các tạp chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước và các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định.

Song chắn rác: Song chắn rác đặt trước công trình làm sạch nước thải để loại bỏ tạp chất có trong nước thải (thịt vụn, đầu, xương cá ) nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến 50mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip. Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng nước chảy một góc 0 50 đến 90 để giữ rác lại.

Tùy theo kích thước khe hở, SCR được phân làm loại thô, loại trung bình và loại mịn. Để tách các hạt rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2-2mm ra khỏi nước thải. Đảm bảo cho các thiết bị cơ khí (bơm, cánh quạt, động cơ) không bị cát sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ống dẫn. Bể điều hòa có tác dụng điều hòa lưu lượng và nồng độ của dòng thải vào hệ thống xử lý giúp cho các công trình xử lý phía sau hoạt động ổn định.

Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải của hệ thống hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học. Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật. Bể điều hòa được phân loại như sau: - Bể điều hòa lưu lượng. - Bể điều hòa nồng độ.

- Bể điều hòa cả nồng độ và lưu lượng. Bể tách dầu mỡ Nước thải chứa dầu mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Đó là những chất nổi, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý). Vì vậy, phải thu hồi những chất này trước khi xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất.

Các chất mỡ sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể lọc sinh học… và chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aeroten, gây khó khăn trong quá trình lên enzim cặn… Vì vậy, nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao (như nước thải các nhà ăn, xưởng chế biến thức ăn, xí nghiệp chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản…) trước khi xử lý phải cho qua bể tách dầu mỡ. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học, hóa lý Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải. Những phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: phương pháp trung hòa, phương pháp keo tụ tạo bông, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp tuyển nổi, phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion. phương pháp hóa học.

Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH. 10 Trung hòa các dòng nước thải có chứa axit hoặc kiềm. Giá trị pH của nước thải ngành chế biến thủy sản dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quá trình xử lý hóa lý và sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối ưu. Do đó trước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh pH tới giá trị thích hợp(6,5÷8,5).