Đồ án Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Bình Định

Lời Cảm Ơn Sau hơn ba tháng cố gắng vừa tìm tòi, học hỏi và làm việc, em đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp của mình. Đây có thể được xem như bản tóm tắt quá trình 5 năm học tập dưới mái trường đại học. Năm năm học tập là quãng thời gian không quá dài cũng không quá ngắn, đủ để em trao dồi cho riêng bản thân những kiến thức chuyên ngành về Công nghệ môi trường, như một hành trang cho em tiếp tục phát triển trong tương lai. Với tâm trạng của một sinh viên năm cuối thực hiện đồ án tốt nghiệp, em chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Viện khoa học công nghệ và môi trường – Đại học Bách khoa Hà Nội đã hết lòng truyền đạt, giảng dạy, quan tâm trong suốt thời gian chúng em học tập tại đây; cảm ơn PGS.TS Thầy Đặng Xuân Hiển đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.Cảm ơn anh Nguyễn Việt Cường- Trưởng phòng Đánh giá tác động môi trường – Chi cục bảo vệ môi trường Bình Định đã nhiệt tình giúp đỡ trong việc thực tập và thu thập số liệu cho đồ án này. Cảm ơn ba má đã luôn là chỗ dựa vững chắc và mãi mãi cho con tiếp bước trên con đường mà con đã chọn. Cảm ơn các anh chị khóa trước, các bạn đồng khóa đã luôn sẵn lòng giúp đỡ và chia sẻ. Chúc quý thầy cô, ba má luôn khỏe. HN, 08/06/2010 Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... 1 DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ 4 DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................. 6 PHỤ LỤC CÁC BẢNG VẼ THIẾT KẾ ............................................................................ 7 MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 8 CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ QUY NHƠN .................................... 9 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ................................................................................................. 9 1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI .................................................................................... 13 Dân số .................................................................................................................... 13 Kinh tế .................................................................................................................... 14 1.3 Hiện trạng hệ thống cấp thoát nước của thành phố: ......................................... 15 1.3.1. Tổng quan chung về hạ tầng kiến trúc của thành phố : .............................. 15 1.3.2. Hiện trạng hệ thống quản lý thu gom và xử lý nước thải tại thành phố : .... 19 1.3.3 Kết quả quan trắc môi trường chất lượng nước mặt tại một số cống xả ...... 23 1.3.4. Mạng lưới thoát nước: ........................................................................... 27 1.3.5. Hệ thống hồ điều hòa ............................................................................ 28 1.3.6. Cửa xả, cống ngăn triều ........................................................................ 30 1.3.7. Phân chia lưu vực thu gom nước thải ..................................................... 30 1.3.8. Đánh giá hiện trạng thoát nước thành phố ............................................. 31 CHƯƠNG 2 : TÍNH CHẤT CHUNG VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ ............................................ 33 2.1. TÍNH CHẤT CHUNG VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ : ........................... 33 2.2. CÁC BƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI : .................................................... 39 2.2.1. Các bước xử lí nước thải đô thị: .................................................................... 40 2.2.2. Các phương pháp sinh học thường được sử dụng để xử lý nước thải đô thị có khả năng áp dụng thích hợp với điều kiện ở Việt Nam:............................................ 41 Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 3 2.2.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong công trình nhân tạo ... 41 2.2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên ..... 49 CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH PHỐ QUY NHƠN ............................................................................................ 56 3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ : ..................................................... 56 3.2. TÍNH TOÁN NGĂN TIẾP NHẬN:[3] ............................................................................ 57 3.3. TÍNH TOÁN SONG CHẮN RÁC :[3,4] ......................................................................... 60 3.4. TÍNH TOÁN BỂ LẮNG CÁT NGANG :[4,9] .................................................................. 63 3.5. TÍNH TOÁN CHẮN RÁC TINH :.................................................................................. 67 3.6. TÍNH TOÁN BỂ ĐIỀU HÒA CÓ SỤC KHÍ : .................................................................... 69 3.7. TÍNH TOÁN BỂ LẮNG SƠ CẤP (BỂ LẮNG LY TÂM): [4,9] ............................................. 71 3.8. TÍNH TOÁN BỂ LỌC SINH HỌC CAO TẢI :[3,4,8,9] ..................................................... 73 3.9. TÍNH TOÁN BỂ LẮNG LY TÂM THỨ CẤP :[3,4,8] ........................................................ 77 3.10. TÍNH TOÁN BỂ NÉN BÙN LY TÂM : ......................................................................... 80 3.11. TÍNH TOÁN LƯỢNG HÓA CHẤT SỬ DỤNG ĐỂ KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI :[4,8] ............. 83 3.12. TÍNH TOÁN BỂ TRỘN PHẢN ỨNG KIỂU VÁCH NGĂN KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI: [3,5] ... 87 3.13. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG :[10] ........................................... 88 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 99 Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - BOD5 : Nhu cầu ôxy sinh hóa trong 5 ngày - COD : Nhu cầu ôxy hóa học - SS : Chất rắn lơ lửng - CO2 : Khí Cacbonic - SO2 : Khí Sunfurơ - N : Nitơ - P : Phốt pho - NH3 : Amoniac - TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam - TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng - CO : Cacbon mono oxyt (oxyt cacbon) - SOX : Các sunfo oxyt - NOX : Các nitơ oxyt - THC : Tổng cacbon hữu cơ - H2S : Sunfua hidro - QTB : Lưu lượng nước thải trung bình - Qmax : Lưu lượng nước thải cực đại - NTSH : Nước thải sinh hoạt - TLSNT : Trạm làm sạch nước thải Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Khả năng bốc hơi trung bình tháng (Đơn vị: mm)............................................... 11 Bảng 2. Lượng mưa các tháng trong năm(Đơn vị: mm)................................................... 11 Bảng 3. Độ ẩm không khí trung bình các tháng trong năm(Đơn vị : %) ........................... 12 Bảng 4. Dự báo dân số khu trung tâm TP Quy Nhơn đến 2010 và 2020 ........................... 13 Bảng 5. Dự báo quy mô dân số thành phố Quy Nhơn(Đơn vị: Người) ............................. 14 Bảng 6. Các cơ sở kinh doanh thương nghiệp, khách sạn nhà hàng và dịch vụ ................. 15 Bảng 7. Nhu cầu dùng nước thành phố Quy Nhơn .......................................................... 20 Bảng 8. Tiêu chuẩn và và dự báo lượng nước thải đến 2010 và 2020 ............................... 21 Bảng 9. Tính toán tiêu chuẩn cấp nước tương đương ....................................................... 22 Bảng 10. Bảng thống kê cửa xả hiện trạng ....................................................................... 30 Bảng 11. Tiêu chuẩn thải nước một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng ................. 33 Bảng 12. Lượng chất bẩn một người mỗi ngày xả vào hệ thống thoát nước ..................... 34 Bảng 13. Tiêu chuẩn nước thải và lượng chất bẩn trong đó tính cho một người ở một số nước ................................................................................................................................ 36 Bảng 14. Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong NTSH từ các ngôi nhà hoặc cụm dân cư độc lập ................................................................................................................................... 36 Bảng 15. Nồng độ chất bẩn trong nước thải đô thị một số nước khí hậu nhiệt đới ............ 37 Bảng 16. Nồng độ chất bẩn điển hình của nước thải sinh hoạt ......................................... 38 Bảng 17. Nồng độ chất bẩn sau các quá trình xử lý.......................................................... 41 Bảng 18. So sánh các công nghệ có thể áp dụng xử lý nước thải đô thị ............................ 52 Bảng 19. Nồng độ chất bẩn trong nước thải ..................................................................... 54 Bảng 20. Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải .......................................................... 57 Bảng 21. Kết quả tính toán thủy lực mương dẫn .............................................................. 60 Bảng 22. Thông số thiết kế sử dụng cho máy lọc rác tinh ................................................ 68 Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 6 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Sơ đồ định hướng phát triển không gian TP Quy Nhơn đến 2020 ........................ 25 Hình 2. Toàn cảnh các thủy vực thoát nước ..................................................................... 26 Hình 3. Thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt ............................................. 34 Hình 4. Biểu đồ biến thiên lưu lượng theo thờ gian của nước thải đô thị .......................... 39 Hình 5. Sơ đồ hệ thống Aeroten truyền thống .................................................................. 43 Hình 6. Sơ đồ hệ thống kênh oxy hóa tuần hoàn .............................................................. 44 Hình 7. Sơ đồ hoạt động của hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn SBR ........................ 45 Hình 8. Sơ đồ hoạt động của hệ thống bể Unitank ........................................................... 46 Hình 9. Sơ đồ hoạt động của hệ thống bể lọc sinh học bậc một với hai phương án tuần hoàn nước. ............................................................................................................................... 48 Hình 10. Sơ đồ công nghệ bể biophin bậc hai .................................................................. 48 Hình 11. Sơ đồ hoạt động của hệ thống đĩa lọc sinh học .................................................. 49 Hình 12. Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước thải. ........................................................ 55 Hình 13. Sơ đồ cấu tạo của ngăn tiếp nhận ...................................................................... 58 Hình 14. Sơ đồ lắp đặt song chắn rác trong mương dẫn. .................................................. 60 Hình 15. Hình dạng tiết diện ngang của song chắn và hệ số phụ thuộc ............................ 62 Hình 16. Song chắn rác với bộ phận vớt rác cơ khí .......................................................... 63 Hình 17. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát ngang ........................................................................ 66 Hình 18. Máy lọc rác tinh kiểu trống quay ....................................................................... 69 Hình 19. Cấu tạo ống phân phối khí ................................................................................ 70 Hình 20. Cấu tạo bể lắng ly tâm. ..................................................................................... 73 Hình 21. Cấu tạo bể lọc sinh học .................................................................................... 76 Hình 22. Cách bố trí các lớp vật liệu lọc trong bể lọc sinh học ......................................... 77 Hình 23. Cấu tạo bể nén bùn ly tâm. ................................................................................ 81 Hình 24. Cấu tạo máy ép bùn băng tải ............................................................................. 83 Hình 25. Cấu tạo bể tiếp xúc Clo ..................................................................................... 87 Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 7 PHỤ LỤC CÁC BẢNG VẼ THIẾT KẾ Bảng vẽ 1 : Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước thải Quy Nhơn Bảng vẽ 2 : Mặt bằng tổng thể nhà máy Bảng vẽ 3 : Mặt trắc dọc theo nước, theo bùn Bảng vẽ 4 : Nhà đặt song chắn rác Bảng vẽ 5 : Bể điều hòa và hệ thống phân phối khí Bảng vẽ 6 : Bể lắng sơ cấp Bảng vẽ 7 : Bể lắng thứ cấp Bảng vẽ 8 : Bể lọc sinh học Bảng vẽ 9 : Bể nén bùn Bảng vẽ 10 : Nhà đặt máy ép bùn, hóa chất Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 8 Mở đầu Cùng với sự phát triển kinh tế, các khu đô thị đang được mở rộng một cách Nhanh chóng. Tại các khu đô thị, do tập trung mật độ dân cư đông đúc nên bên cạnh các vấn đề về kinh tế, xã hội, hạ tầng kiến trúc cơ sở… thì vấn đề ô nhiễm môi trường mà nhất là ô nhiễm nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất không qua xử lý đang là vấn đề bức xúc hiện nay. Cũng như các thành phố khác trên phạm vi cả nước, quy mô đô thị của thành phố Quy Nhơn đang được mở rộng nhanh chóng, dân số đô thị không ngừng gia tăng. Trong khi đó, cơ sở hạ tầng, đặc biệt là hệ thống thoát nước, thu gom và xử lý nước thải, quản lý chất thải rắn mặc dù đã được quan tâm đầu tư trong những năm vừa qua song vẫn còn lạc hậu, không đáp ứng được các yêu cầu phát triển của thành phố. Sự lạc hậu về điều kiện cơ sở hạ tầng, nhất là đối với hệ thống thoát nước, thu gom quản lý chất thải rắn, nước thải đã ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của người dân, cản trở sự phát triển kinh tế xã hội của thành phố. Quy Nhơn là thành phố có nhiều yếu tố thuận lợi cho việc phát triển du lịch với bãi biển dài và đẹp, các di tích lịch sử, văn hóa có giá trị ở các khu vực lân cận. Tuy nhiên các hoạt động du lịch trong thời gian qua không tương xứng với tiềm năng và vị thế của Thành phố. Một trong những lý do quan trọng cản trở sự phát triển du Lịch là sự ô nhiễm của Vịnh Quy Nhơn do một lượng lớn nước thải, chất thải của của Thành phố đang đổ xả trực tiếp ra biển. Trước các yêu cầu về phát triển kinh tế- xã hội, thu hút đầu tư, phát triển du lịch, trước yêu cầu chính đáng của người dân Thành phố về một môi trường sống trong sạch và an toàn, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải của thành phố là một yêu cầu hết sức cần thiết và cấp bách. Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 9 Chương 1 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ QUY NHƠN 1.1 Điều kiện tự nhiên a) Vị trí địa lý Thành phố Quy Nhơn nằm ở cực Nam của tỉnh Bình Định có tọa độ địa lý 13046’ vĩ độ Bắc, 119014’ kinh độ Đông, phía Bắc giáp huyện Tuy Phước và Phù Cát, phía Nam giáp huyện Sông Cầu tỉnh Phú Yên, phía Đông giáp biển Đông, phía Tây giáp huyện Tuy Phước, cách Hà Nội 1.060 km về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 640km về phía Nam, nơi chạy qua của đường quốc lộ số 1, tuyến đường sắt xuyên Việt. Thành phố có sân bay với các chuyến bay thường kỳ đến Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Quy Nhơn là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và khoa học của tỉnh Bình Định, là thành phố cảng, đầu mối giao thông thủy bộ quan trọng của vùng Nam Trung Bộ, cửa ngõ quan trọng của Tây Nguyên, Nam Lào, Đông Bắc Campuchia, Thái Lan ra biển Đông. Đồng thời là một trong những đô thị hạt nhân của vùng Nam Trung BB. b) Địa hình Thành phố Quy Nhơn chia làm 2 khu vực: - Khu vực thành phố cũ. - Khu vực mở rộng bán đảo Phương Mai. · Khu vực thành phố cũ: Nằm sát bên bờ biển ở giữa khu vực nội thành có núi Bà Hoả cao 279,2 m và núi Vũng Chua chia thành phố cũ thành 2 khu vực: - Khu vực nội thành - Khu vực phường Bùi Thị Xuân – Trần Quang Diệu – Long Mỹ. + Khu vực nội thành: Có địa hình tương đối bằng phẳng. Cao độ thay đổi từ 1.5 m đến 4m Huớng dốc nghiêng từ núi ra biển và từ núi dốc về các triền sông. Độ dốc trung bình từ 0,5% đến 1% thừơng bị ngâp lụt từ 0,5 m đến 1,0 m (p = 10 %) ở các khu vực có cao độ < 2.0 m + Khu vực phường Bùi Thị Xuân – Trần Quang Diệu – Long Mỹ Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 10 Nằm hai bên Đông và Tây của đường quốc lộ 1A là thung lũng hẹp kẹp giữa núi Vũng Chua và núi Hòn Chà. o Địa hình phía Tây đường quốc lộ 1A cao, tương đối bằng phẳng. Cao độ thấp nhất là 5,5m, cao độ trung bình 8,0m. Có hướng dốc từ Tây sang Đông và từ Nam ra Bắc với độ dốc từ 0,5% đến 1,5%, rất thuận lợi cho xây dựng. o Địa hình phía Đông đường quốc lộ 1A thấp trũng , phần lớn là ruộng lúa , cao độ thấp nhất : 1,1m ,cao độ lớn nhất 15,0m, có hướng dốc dần từ Nam ra Bắc với độ dốc từ 0,5% đến 2%. Thương bị ngập lụt từ 0,5m đến 2,5m (p = 10 %) ở các khu vực có cao độ < 3.0 m. o Địa hinh khu Long Mỹ tương đối bằng phăng có cao độ từ 5.5 m trở lên rầt thuận lợi cho xây dựng. · Khu vực mở rộng bán đảo Phương Mai: Là một cồn cát ổn định chỗ rộng nhất 4,5Km, chỗ hẹp nhất 1Km. Chiều dài của bán đảo khoảng 18Km . + Cao độ lớn nhất : 315 m. + Cao độ trung bình : 15 m. + Cao độ thấp nhất : - 0,3 m (Khu ruộng nuôi tôm phía Tây bán đảo). Địa hình có hướng dốc về hai phía Đông và Tây của bán đảo với độ dốc từ 0,5% đến 2%. Bán đảo không bị ngập lụt khá thuận lợi cho xây dựng. · Địa chấn Thành phố Quy nhơn nằm trong vùng có khả năng động đất cấp 6. c) Khí hậu Khu vực trung tâm thuộc thành phố Quy Nhơn mang đặc tính khí hậu của vùng Trung- Trung Bộ, bị chi phối bởi gió Đông Bắc trong mùa mưa và gió Tây vào mùa khô. Mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 (lượng mưa trong mùa mưa chiếm 80% lượng mưa cả năm). Mùa đông ít lạnh, thịnh hành gió Tây Bắc đến Bắc. Mùa hè có nhiệt độ khá đồng đều, có 4 tháng nhiệt độ trung bình vượt quá 280C. Hướng gió chủ yếu là Đông đến Đông Nam, nhưng chiếm ưu thế trong nửa đầu mùa Hạ là hướng Tây đến Tây Bắc. Mùa mưa tại khu vực Quy Nhơn thường có bão, và bão lớn tập trung nhiều nhất vào tháng 10. Vận tốc gió trung bình tại thành phố Quy Nhơn là 2-4 m/s. Trong những trường hợp đặc biệt như: giông, bão... vận tốc gió rất lớn, có thể đạt tới 40 m/s. Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Kh