Chương 1: KHÁI QUÁT V CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 11 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- Ch ơng Ù XÁC ĐỊNH KHỐI L ỢNG VÀ THÀNH PHẦN N ỚC TH I LIÊN QUAN ĐẾN CÁC CHỈ SỐ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH --- oOo --- 2.1 N ỚC TH I SINH HOẠT 2.1 Khối l ợng Nước thải sinh hoạt thư ng không cố định lượng xả ra theo th i gian trong ngày và theo tháng hoặc mùa. Lượng nước thải sinh hoạt thư ng được tính gần đúng dựa vào kinh nghiệm đánh giá qua qui mô khu vực sinh sống (thành thị, ngoại ô, nông thôn), chất lượng cuộc sống (cao, trung bình, thấp),. Việc đo lưu lượng lượng nước thải cũng rất cần thiết nếu có điều kiện. Trong ngày, việc đo lưu lượng có thể thực hiện vào các th i điểm từ 6:00 - 8:00, 11:00 - 13:00 và 17:00 - 19:00.
Trong năm, nên chọn việc đo nước thải vào mùa hè (tháng 3, 4, 5). Sơ bộ trong 1 ngày đêm, có thể lấy lượng nước thải khoảng 200 - 250 l/ngư i cho khu vực có dân số P < 10.000 ngư i có thể lấy vào khoảng 300 - 380 l/ngư i. Trong hoàn cảnh hiện tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long có thể lấy lượng nước thải khoảng 150 - 200 l/ngư i. Lượng nước thải sinh hoạt và tính chất tập trung ô nhiễm thư ng biến động cao.
Nếu lượng nước cấp giảm, thì độ tập trung ô nhiễm gia tăng. Lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất cho hệ thống xử lý nước thải có thể lấy vào khoảng 25% lưu lượng dòng chảy trung bình. Đối với nước thải sinh hoạt, có thể lấy theo các bảng sau: Bảng 2.1 Khối lượng chất bẩn có trong 1 m3 nước thải sinh hoạt Chất Chất bẩn (g/m3) Khoáng Hữu cơ Tổng cộng BOD5 Lắng 50 150 200 100 Không lắng 25 50 75 50 Hòa tan 375 250 625 150 Cộng toàn bộ 450 450 900 300 Nguồn: Imhoffk, 1972 Bảng 2.2 Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt cho 1 ngư i Chất Chất bẩn (g/ngư i/ngày-đêm) Khoáng Hữu cơ Tổng cộng BOD5 Lắng 10 30 40 20 Không lắng 5 10 15 10 Hòa tan 75 50 125 30 Cộng toàn bộ 90 90 180 60 Nguồn: Imhoffk, 1972 Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- Bảng 2.3 Lượng nước thải hằng ngày các công trình sinh hoạt và thương mại Loại công trình Đơn vị Lượng BOD5 (Đv) nước thải (kg/ Đv. ngày) Phi trư ng khách 20 0.01 Nhà th chỗ ngồi 20 0.01 Câu lạc bộ đồng quê hội viên 100 0.03 Xư ng (không chất thải công nghiệp) công nhân 135 0.04 Bệnh viện gư ng 950 0.24 Tiệm giặt ủi máy giặt 2200 biến đổi Nhà trọ (không kèm nhà hàng) gư ng 190 0.06 Văn phòng (không kèm căn tin) nhân viên 60 0.02 Công viên ngư i 20 0.01 Trư ng nội trú học sinh 380 0.08 Trư ng tiểu học học sinh 60 0.02 Trư ng trung học học sinh 75 0.02 Siêu thị ngư i 60 0.01 Sân vận động ngư i 20 0.01 Nhà hát chỗ ngồi 20 0.
Woberg, Wastewater Treatment Systems for Rural Communities, 1973 Bảng 2.3 Lượng nước thải và BOD5 gần đúng Hoa Kỳ và Châu Âu Nơi thải Đơn vị Mức thải Trung bình BOD5 (l/ngày) (l/ngày) (kg/ngày) Nhà - Hoa Kỳ ngư i 250 - 1100 630 0.1 - Châu Âu ngư i - 225 0.1 Trư ng học - Nội trú học sinh 180 - 370 280 0.1 - Trư ng có căn tin học sinh 40 - 80 60 0.03 - Trư ng không có căn tin học sinh 20 - 60 40 0.02 Nhà hàng khách 20 - 40 30 0.03 Khách sạn khách 160 - 240 200 0.1 Bệnh viện bệnh nhân 300 - 1000 600 0.14 Văn phòng nhân viên 30 - 80 60 0.02 Cửa hàng tạp phẩm nhân viên 30 - 50 40 002 Nguồn: định mức của Benefield và Randall, 1980 (trích đoạn) 2.2 Thành phần và tính chất Nước thải sinh hoạt thư ng không được xem một cách phức tạp như là nguồn nước thải công nghiệp vì nó không có nhiều thành phần độc hại như phenol, và các chất hữu cơ độc hại. Trong thiết kế các trạm xử lý nước thải, các thông số về lượng chất rắn lơ lửng (suspended solids, SS) và BOD5,. thư ng được sử dụng giới hạn. Tổng chất rắn (total solids, TS) có thể lấy theo hình 2.1 hoặc chừng 225 l/ngư i/ngày đêm hoặc xấp xỉ 800 mg/l.
Lượng chất rắn lơ lửng có thể lấy chừng 40% tổng lượng rắn, hoặc chừng 350 mg/l. Trong số này, khoảng 200 mg/l là Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- lượng rắn lơ lửng có thể lắng đọng chừng 60% sau khoảng 1 gi để yên nước, được lấy ra khỏi nước và xử lý vật lý như một biện pháp lắng sơ cấp (primary settling). Phần còn lại, chừng 100 mg/l là những chất không thể lắng đọng và có thể dùng các biện pháp xử lý hóa học hoặc sinh học để loại thải. Hầu hết biện pháp xử lý thứ cấp (secondary treatment process) là sinh học.
Phần còn lại cuối cùng phần lớn là vi chất vô cơ của chất rắn không lắng đọng được, muốn loại bỏ hoàn toàn phải dùng những biện pháp xử lý triệt để. Tổng chất rắn 720 mg/L Chất rắn lơ lửng Chất rắn lọc được 220 mg/L 500 mg/L không thể lắng được Chất không hòa tan Có thể lắng được Chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng 160 mg/L 450 mg/L Chất keo 50 mg/L 60 mg/L Chất khoáng Chất khoáng Chất khoáng Chất khoáng Chất hữu cơ Chất hữu cơ Chất hữu cơ Chất hữu cơ 120 mg/L 160 mg/L 290 mg/L 40 mg/L 40 mg/L 15 mg/L 40 mg/L 10 mg/L Hình 2. Phân loại chất rắn trong nước thải loại vừa Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering, 1991 Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- Bảng 2.4: Thành phần đặc trưng của các loại nước thải sinh hoạt Chất ô nhiễm trong nước thải Nồng độ (mg/lít) ≥1 200 ≤ 350 Loại mạnh* Loại yếu* Trung bình* ≥ 350 ≤ 100 Tổng chất rắn (TS) 700 Chất rắn lơ lửng (SS) 250 Nitơ tổng số ≥ 85 ≤ 20 40 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) ≥ 300 ≤ 100 200 Nhu cầu oxy hóa học (COD) ≥ 1 500 ≤ 250 500 Phốt phát tổng số ≥ 20 ≤6 10 ≥ 150 ≤ 50 Dầu, mỡ 100 Nitơrít NO2- 0 0 0 Nitơrát NO3- 0 0 0 Nguồn: Ng.Thị Kim Thái, Lê Hiền Thảo, 1999 *: có thể phân theo ô nhiễm cao (mạnh), vừa (trung bình) và nhẹ (yếu) Ví dụ 2.1: Xác định lưu lượng nước thải trung bình ngày và lượng BOD5 cho một khu cư dân đô thị với các số liệu sau: (a) Dân số : 150 000 ngư i (b) Bệnh viện : 1 000 giư ng (c) Nhà hàng : 40 tiệm ăn, số thực khách trung bình 40 ngư i/tiệm (d) Đại học và cao đẳng : 1 trư ng với 15 000 sinh viên, có căn tin. (e) Trung tiểu học : 30 000 học sinh, không có căn tin.
Giải: Sử dụng bảng 2.3, ta có: Nguồn thải Mức thải Lưu lượng BOD5 BOD5 (m3/ngày) (m3/ngày) (kg/ngày) (kg/ngày) Dân cư 150 000 x 0.2: Xác định lượng tập trung BOD5 trung bình của lượng nước thải đô thị đo được trong liên tiếp 12 ngày đêm như sau: Ngày thứ BOD5 (mg/l) Ngày thứ BOD5 (mg/l) 1 525 7 300 2 350 8 375 3 475 9 425 4 200 10 525 5 250 11 475 6 300 12 400 Xác định thêm độ lệch chuẩn, độ tập trung mức 90% và 50%. Giải: Sắp xếp chuỗi số liệu đo BOD5 từ nhỏ đến lớn. Tính xác suất xuất hiện nhỏ Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- hơn hoặc bằng giá trị quan trắc được (vị trí điểm) theo công thức, trong đó m khoảng thứ tự giá trị và n là tổng số quan trắc. Bảng tính như sau: Thứ tự BOD5 Vị trí điểm Thứ tự BOD5 Vị trí điểm 1 200 4.2 Quan hệ Lấy kết quả đã tính chấm điểm lên giấy bán logarit (giấy tần suất, trục hoành vẽ theo logarit).
Trục tung chỉ lượng P (x ≤ xi) %. BOD5, trục hoành là Vẽ đư ng thẳng đi qua trung tâm các điểm, sao cho khoảng lệch là nhỏ nhất. Trung bình = 383 mg/l Trị 90% = 510 mg/l Trị 50% = 380 mg/l Trị 10% = 255 mg/l Độ lệch chuẩn=(2/3).(90% - 10%) = 2/3 (510 - 255) = 170 mg/l *Ghi chú: Phương pháp này tương tự cách xác định tần suất lũ xuất hiện trong thủy văn. Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- 2.2 N ỚC TH I S N XUẤT 2.1 Khối l ợng • n c th i công nghi p (industrial wastewater) là nước thải của quá trình Chúng ta cần phân biệt 2 loại: • n c th i khu công nghi p (industrial zone wastewater) là nước thải sản sản xuất công nghiệp.
xuất cộng thêm lượng nước thải sinh hoạt từ các nhà vệ sinh, nhà ăn,. và lượng nước mưa rơi trong khu vực. Để so sánh giữa nước thải sản xuất công nghiệp (nếu nước thải có khả năng bị phân hủy do vi sinh vật) và nước thải sinh hoạt, ngư i ta đưa ra khái niệm "số dân t ơng đ ơng" (the population equivalent, PE) qua đặc trưng chỉ tiêu nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 để chỉ nhu cầu oxy của vi sinh vật trong mẫu nước thải trong 5 ngày, 20°C. Giá trị BOD5 tính trên toàn bộ lượng nước thải cho 1 ngư i trong 1 ngày đêm là 60 - 100 gram (nếu lấy giá trị BOD20 thì thư ng tính 140 gr/ngư i/ngày đêm).
Đem chia toàn bộ khối lượng nước thải của cơ s sản xuất công nghiệp cho giá trị trên để tính ra số dân tương đương. C cn × Q cn Tổng quát, PE (một số sách dùng ký hiệu Np) tính theo: PE = (2-1) Tp với Ccn và Qcn là nồng độ và lưu lượng nước thải công nghiệp. Tp lượng nước thải trên mỗi đầu ngư i.3: Một xí nghiệp công nghiệp thải ra 2 500 m3 nước thải/ngày với lượng BOD5 là 200 mg/l. Xác định số dân tương đương PE ứng với chỉ tiêu BOD5 đơn vị là 95 g/ngư i/ngày.
Giải: PE = × × × × = 5263 ngư i 200 .g Ta có thể dựa vào bảng qui số dân tương đương ứng với qui mô sản xuất sau: Bảng 2.