Các thông số cần lưu ý khi tính toán thiết kế Hồ sinh học

cac-thong-so-thiet-ke-ho-sinh-hoc

Hồ sinh học là hồ nước chuyên dùng để xử lý nước thải như nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, công nghiệp, nuôi thủy sản,… Trong hồ sẽ có chứa nhiều thực vật như tảo, vi sinh vật, phiêu sinh vật, nấm,… chúng có vai rất quan trọng trong quá trình xử lý các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải. Qua bài viết này NTS giới thiệu đến các bạn Các thông số lưu ý khi thiết kế Hồ sinh học nhằm đạt hiệu quả tối ưu nhất cho các doanh nghiệp.

Nguyên tắc hoạt động của hồ sinh học 

Vi sinh sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong hóa trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, đồng thời rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ của vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ pH và nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ không được thấp hơn 6oC. 

Các hồ sinh học có thể là hồ độc lập hoặc thường kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác. 

Tùy theo quá trình sinh hóa và mục đích sử dụng, hồ sinh học được chia ra làm các loại: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy tiện.

co-che-xu-ly-nuoc-thai-trong-ho-sinh-hoc

Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học còn có những lợi ích sau

– Không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư;

– Bảo trì, vận hành đơn giản, không đòi hỏi có người quản lý thường xuyên;

– Hầu hết các đô thị, các khu dân cư có nhiều ao, hồ hay khu ruộng trũng có thể sử dụng mà không cần cải tạo, xây dựng nhiều;

– Có các điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản và điều hòa nước mưa;

– Là nơi tích trữ nguồn nước để tưới cho cây trồng;

– Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị hoặc các khu công nghiệp, khu dân cư;

– Bảo trì, vận hành đơn giản, không đòi hỏi có người quản lý thường xuyên;

– Hầu hết các đô thị, các khu dân cư có nhiều ao, hồ hay khu ruộng trũng có thể sử dụng mà không cần cải tạo, xây dựng nhiều;

– Có các điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản và điều hòa nước mưa;

ho-sinh-hoc-xlnt-tha-ca

Xem thêm: Hướng dẫn tái sử dụng nước thải an toàn

Các thông số cần lưu ý khi tính toán thiết kế Hồ sinh học 

Nhiệt độ: Thông thường nhiệt độ thiết kế được hiểu là nhiệt độ không khí trong tháng lạnh nhất, trong một quý hay trong khoảng thời gian hoạt động của nông nghiệp. 

Diện tích bề mặt: Đây là thông số thiết kế cho hồ tùy tiện và hồ tự nhiên, không áp dụng cho hồ kỵ khí vì các lớp váng phát sinh trên bề mặt của hồ kỵ khí sẽ ngăn cản quá trình thoát khí từ nước. (Shaw, 1962)

Dòng chảy: Thiết kế dòng chảy phù hợp có thể đạt đến 80% hiệu quả tiêu thụ nước thải trong nhà. Thiết kế dòng chảy có thể dựa vào kinh nghiệm thực tế hoặc tình trạng kinh tế xã hội tại địa phương đó, cũng như nhu cầu sử dụng nước thực tế.

BOD: nếu có nước thải thì có thể đo được BOD, trường hợp chưa có dùng công thức tính (Mara và Pearson, 1998)

Li = 1000×B/Q

Trong đó:

  • Li: BOD nước thải, mg/l
  • B: Tải lượng BOD, g/ngày (B = L hồ×Vtt hồ)
  • Q: Lưu lượng nước thải, m3/ngày.

Nito hay coliforms và số lượng vi khuẩn cũng quan trọng nếu như dòng chảy cuối cùng qua các vùng canh tác nông nghiệp hoặc nuôi trồng thủy sản.

thuc-vat-thuy-sinh-ho-sinh-hoc

Xem thêm: Các phương pháp Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

Điều kiện chung

Hồ sinh học nên được bố trí cuối hướng gió, cách khu dân cư tối thiểu là 200 m (tốt nhất 500 m) và có dự phòng đối với sự phát triển trong tương lai. Trong khu vực xây dựng hồ sinh học cần hạn chế người qua lại cũng như bảo đảm an toàn và ngăn cấm trẻ nhỏ đến đó. Mùi từ hồ, nhất là mùi từ hồ kỵ khí cần phải thiết kế đúng và quản lý vận hành hợp lý.

Điều kiện địa kỹ thuật

Mục đích khảo sát điều kiện địa kỹ thuật là để có cơ sở chắc chắn cho việc thiết kế đào lắp đất đồng thời xác định đất có thấm nước hay không. Mực nước ngầm cao nhất trong khu vực. Tối thiểu phải thực hiện 4 mẫu khoan có tính đại diện cho 1 ha. Lỗ khoan phải thể hiện rõ cấu trúc của lớp đất sâu dưới 1 m so với đáy hồ.

Cân bằng thủy lực

Để duy trì mức nước trong hồ, lưu lượng dòng vào tối thiểu phải lớn hơn độ bay hơi và độ thấm ra xung quanh trong toàn bộ thời gian hoạt động.  

Hình thái hồ

Cấu tạo hình học của hồ rất quan trọng; hình dạng của hồ và vị trí cống dẫn nước vào, cống dẫn nước ra phải được hạn chế đến mức tối thiểu lượng nước chảy tắt qua hồ. Không nên chọn hồ có dạng không đều làm hồ sinh học, vì thường có nhiều vùng chết và tảo tích tụ ở góc hồ, khi chúng chết sẽ gây mùi. 

Để tận dụng gió làm xáo trộn các lớp nước trong hồ, hồ cần được bố trí sao cho kích thước lớn nhất của hồ (đường chéo) nằm trùng với hướng gió chủ đạo của địa phương đó.

Đảm đảo an toàn khi sử dụng

Nếu được bảo dưỡng tốt, hồ sinh học sẽ giống như bể bơi hoặc ao cá. Tuy nhiên cần lưu ý bảo vệ công trình tránh sự cố và tai nạn ngã xuống hồ, một số biện pháp như:

  • Dựng hàng rào quanh hồ và khóa lối vào;
  • Dựng bảng thông báo trước lối vào;
  • Chỉ cho phép những người có phận sự được vào khu vực công trình.

thiet-ke-ho-sinh-hoc-xu-ly-nuoc-thai

Tính toán, thông số thiết kế hồ sinh học kỵ khí

Các thông số lưu ý khi thiết kế Hồ sinh học, Hồ sinh học kỵ khí thường được thiết kế có Diện tích = 10 – 20% Diện tích hồ tùy tiện. Thời gian lưu nước trong mùa hè từ 1,5 ngày, mùa đông không quá 5 ngày.

Đặc điểm cấu tạo của hồ kỵ khí:

  • Hồ nên có 2 ngăn làm việc để dự phòng khi xả bùn trong hồ;
  • Cửa tháo nước ra khỏi hồ phải đặt chìm, đảm bảo việc phân bố cặn lắng đồng đều trong hồ, nếu diện tích hồ nhỏ hơn 0,5 ha chỉ cần một miệng xả; nếu lớn hơn thì phải tăng thêm;
  • Cửa tháo nước ra khỏi hồ thiết kế theo kiểu thu nước bề mặt và có tấm ngăn để bùn không thoát ra ngoài cùng với nước;
  • Hồ kỵ khí có thể thiết kế một cách hoàn chỉnh, không phát sinh mùi độc hại và khó chịu dựa trên tải trọng thể tích dòng vào BOD (Lv, g/m3.ngày), được cho bởi:

Lv = Li×Q/Va

Trong đó:

  • Li: BOD nước thải, mg/l
  • Q: Lưu lượng nước thải, m3/ngày.
  • Va: Thể tích hồ kỵ khí, m3
Nhiệt độ T (oC)Tải trọng BOD (g/m3.ngày)Loại bỏ BOD (%)
< 1010040
10 – 2010T – 1002T + 20
20 – 2510T + 1002T + 20
> 2535070

(Nguồn: Hamzeh Rammadan, Victor M.Ponce, 10/2006)

Bảng trên quy định mức Lv ở mức 350 g/m3.ngày nhằm đảo bảo an toàn đối với việc phát sinh mùi. Đồng thời không nên nhỏ hơn 100 g/m3 để duy trì điều kiện kỵ khí. 

Thời gian lưu nước được xác định: qa = Va/Q (tối thiếu 1 ngày)

Diện tích xây dựng hồ 

Aa = Li×Q/D×Lv

Trong đó:

  • Aa: Diện tích hồ kỵ khí, m2
  • Li, Q: Tải lượng BOD, g/ngày
  • D: Độ sâu hồ, m
  • Lv: Tải trọng thể tích dòng vào BOD, mg/m3.ngày

ho-sinh-hoc-xu-ly-nuoc-thai

Tính toán, thông số thiết kế hồ sinh học tùy tiện 

Hồ tùy tiện thường sâu 1,5 – 2,5 m, trong đó mực nước duy trì trong hồ thường là 1 – 2 m, với lớp hiếu khí nằm trên lớp kỵ khí (lớp kỵ khí thường chứa trầm tích lắng đọng), thời gian lưu thường dùng là 5 – 30 ngày. Sự lên men kỵ khí xảy ra ở tầng dưới và sự ổn định hiếu khí xảy ra ở tầng trên. Thiết kế hồ tùy tiện thường dựa vào yêu cầu bỏ BOD. 

Trường hợpĐộ sâu (m)Ghi chú
11Mô hình thiết kế phổ biến, nhiệt độ rất đồng đều, bùn lắng tối thiểu.
21,25Điều kiện như trên nhưng lượng bùn lắng nhiều hơn.
31,5Giống điều kiện 2 nhưng có thể dùng ở những vùng có điều kiện nhiệt độ thay đổi theo mùa, dòng chảy trong ngày có thể thay đổi bất thường.
4>= 270

(Nguồn: Sherwood C.Reed, E.Joe Middle Brooks, Ronald W. Crites)

Xem thêm: Xử lý nước thải bằng Hồ sinh học đạt hiệu quả cao

Đặc điểm cấu tạo hồ

  • Tỷ lệ chiều dài, chiều rộng hồ thường lấy bằng 1:1 hay 2:1. Ở những vùng có nhiều gió nên làm hồ có diện tích rộng, còn vùng ít gió nên làm hồ có nhiều ngăn.
  • Nếu đất đáy hồ dễ thấm nước thì phải phủ lớp đất sét dày 15 cm. Bờ hồ có mái dốc 1:1 – 1,5:1 ở phía trong và 2:1 – 2,5:1 ở phía ngoài.
  • Thường hệ thống gồm 2 hay nhiều hồ (nối tiếp hoặc song song) được đề nghị sử dụng trong xử lý, tải lượng chất hữu cơ đầu vào có thể lên đến 6,69 – 7,14 kgBOD5/ha.ngày. Đối với hệ thống hồ đơn khi sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt tải lượng chất hữu cơ đầu vào thường là 2,23 – 3,12 kgBOD5/ha.ngày

Thể tích xây dựng hồ tùy tiện trong xử lý nước thải sinh hoạt (theo Gloyna, 1976) như sau:

V = (3,5 × 10-5) × Q.La/D×La×θ35-T × f × f’

Trong đó:

  • V: Thể tích hồ, m3
  • Q: Lưu lượng dòng vào, l/ngày
  • La: Các thông số cơ bản COD hay BOD ở dòng vào, mg/l
  • θ: Hệ số thay đổi nhiệt độ (θ = 1,085)
  • T: nhiệt độ hồ, oC
  • f: Hệ số tính đến ảnh hưởng của tảo độc
  • f’: nhu cầu oxy sunphit 

Đối với những vùng có nhiệt độ thay đổi theo mùa và dòng chảy chính dao động trong ngày thì nên thiết kế hồ có độ sâu 1,5 m. Yếu tố f được thống nhất là 1,0 (đối với nước thải sinh hoạt và một số loại nước thải công nghiệp) và f’ cũng coi là bằng 1,0 khi nồng độ ion sunphat tương đương nhỏ hơn 500 mg/l. Nhiệt độ được lựa chọn trong thiết kế thường dựa vào nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất.

Khi thiết kế hồ tùy tiện cần chú ý đến diện tích mặt nước sử dụng và Các thông số lưu ý khi thiết kế Hồ sinh học. Tăng diện tích mặt nước của hồ tùy tiện sẽ làm tăng hiệu suất của hồ. Cần chú ý rằng hồ tùy tiện phải được thiết kế dựa trên tải trọng BOD bề mặt (Lg; kg/ha/ngày) được cho bởi: 

Lg = 10×Li×Q/Ar

Trong đó: Ar: Diện tích hồ tùy tiện, m2

  • Thông số cụ thể như sau (Mara,1987)

Lg = 350.(1,107 – 0,002T)T-25

  • Sau khi lựa chọn giá trị Lg và tính toán diện tích hồ, bước tiếp theo là tính toán thời gian lưu nước (trong ngày) của hồ tùy tiện:

qf = Af.D/Qm

Trong đó:

  • D: Độ sâu hồ, m
  • Q: Lưu lượng trung bình, m3/ngày
  • La: Các thông số cơ bản COD hay BOD ở dòng vào, mg/l

Diện tích xây dựng hồ

Af = 10.Li.Q/Ls

Trong đó:

  • Af: Là diện tích hồ kỵ khí, m2
  • Li;Q: Lượng BOD, g/ngày
  • Ls: Tải trọng bề mặt, kgBOD5/ha.ngày

Thiết kế hồ sinh học hiếu khí

Đối với hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên, chiều sâu hồ phải nhỏ hơn 30 – 40 cm; tải trọng tiêu chuẩn theo BOD khoảng 250 – 300 kgBOD5/ha.ngày. Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 – 12 ngày.

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo có chiều sâu từ 2 – 4,5 m; sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kgBOD5/ha.ngày; thời gian lưu nước trong hồ khoảng 1 – 3 ngày.

(Nguồn tham khảo

Xử lý nước thải chi phí thấp – NXB Xây Dựng

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học – NXB ĐHQG HCM)

Hy vọng qua bài viết này, các bạn đã hiểu hơn Các thông số lưu ý khi thiết kế Hồ sinh họcĐể biết thêm thông tin và được tư vấn cụ thể hãy liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0888 167 247. Với nhiều năm kinh nghiệm xử lý nước thải cho nhiều lĩnh vực khác nhau, NTS cam kết sẽ giúp doanh nghiệp của bạn sở hữu công trình đạt hiệu quả tối ưu và tiết kiệm nhất. 

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NTS

Trụ sở: Số 15, đường số 3, Khu dân cư Gia Hòa, Phường Phước Long B, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại: 0888 167 247

Email: nts@ntse.vn

Website: ntse.vn/xu-ly-nuoc

Facebook: facebook.com/INTSE.VNI/

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Hotline: 0888 167 247