Nghiên cứu và đề xuất công nghệ xlnt cho khu đô thị mới tây nam hồ linh đàm

-1- MỤC LỤC BẢNG CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Mục tiêu đề tài Nội dung phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm .6 4.2 Phương pháp chuyên gia CHƯƠNG HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Đặc điểm tổ chức thoát nước Thế giới Việt Nam 1.1.1 Đặc điểm thoát nước Thế giới 1.1.2 Đặc điểm thoát nước Việt Nam .9 1.2 Cơ sở pháp lý 10 1.2.1 Luật bảo vệ môi trường 2005 Nghị định 10 1.2.2 Hệ thống văn quy phạm quản lý thoát nước 11 1.2.3 Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường .13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 14 2.1 Thành phần tính chất nước thải thị 14 2.2 Các phương pháp xử lý nước thải 15 2.2.1 Xử lý nước thải phương pháp học 15 2.2.2 Xử lý nước thải phương pháp hóa học 21 2.2.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học điều kiện nhân tạo 23 2.2.4 Xử lý nước thải phương pháp sinh học điều kiện tự nhiên 25 CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XLNT PHÙ HỢP CHO CÁC KHU ĐƠ THỊ 27 3.1 Cơng nghệ XLNT áp dụng cho khu đô thị giới 27 3.1.1 Xử lý nước thải hố xí khơ 27 3.1.2 Xử lý ổn định nước thải thực vật 31 3.1.3 Xử lý nước thải bãi lọc trồng 32 3.2 Công nghệ XLNT áp dụng cho khu đô thị Việt Nam .33 3.2.1 Xử lý nước thải bể tự hoại 33 3.2.2 Xử lý nước thải công nghệ AAO .36 3.2.3 Xử lý nước thải bể lọc sinh học nhỏ giọt 38 3.2.4 Xử lý nước thải mương oxy hoá 40 3.2.5 Xử lý nước thải bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập nước (Bể Bioten) .42 3.2.6 Xử lý nước thải nguồn công nghệ JOHKASOU 44 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU ĐÔ THỊ MỚI TÂY NAM HỒ LINH ĐÀM 47 4.1 Tổng quan khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm 47 -2- 4.1.1 Vị trí địa lý đặc điểm tự nhiên 47 4.1.2 Quy hoạch kiến trúc quy hoạch sử dụng đất .48 4.1.3 Quy mô công suất nước thải, thành phần tính chất nước thải 49 4.2 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho khu đô thị Tây Nam hồ Linh Đàm 52 4.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 52 4.2.2 Thiết kế sơ 56 4.2.3 Khái toán sơ chi phí đầu tư, chi phí vận hành 78 CHƯƠNG KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 -3- BẢNG CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Nguyên gốc BOD Nhu cầu ôxy sinh học COD Nhu cầu ơxy hóa học DO Oxy hòa tan SS Chất rắn lơ lửng XLNT Xử lý nước thải QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VLL Vật liệu lọc VSV Vi sinh vật 10 TNMT Tài nguyên môi trường BXD Bộ xây dựng QCKTQG Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia -4- DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Mơ hình hệ thống nước Thành phố Tokyo – Nhật Bản Hình 1.2 Hệ thống nước ngầm Anh Hình 2.0 Sơ đồ hệ thống cơng trình XLNT phương pháp học 16 Hình 2.1: Bể lăng cát ngang 18 Hình 2.2: Bể lắng cát thổi khí 18 Hình 2.3 Sơ đồ bể lắng cát ngang với hệ thống giới để lấy cặn 19 Hình 2.4: Bể lắng đứng 19 Hình 2.5 Bể lắng li tâm 20 Hình 2.6 Sơ đồ bể tách dầu mỡ lớp mỏng 20 Hình 2.7 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ XLNT phương pháp hóa học 21 Hình 2.8: Q trình tạo bơng cặn 22 Hình 2.9: Sơ đồ bể kết tủa bơng cặn 22 Hình 2.10 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ XLNT theo phương pháp sinh học điều kiện nhân tạo 24 Hình 2.11: Bể lọc nhỏ giọt để xử lý nước thải đô thị 24 Hình 2.12 Mương oxy hóa 25 Hình 2.13 xử lý nước thải đất 26 Hình 3.1 Hố xí đào chìm cải tiến có ống thông hơi, bệ 28 Hình 3.2 Kết cấu hố xí ngăn có ống thông tách nước tiểu riêng 29 Hình 3.3 Mặt hố xí đào chìm cải tiến có ống thơng tách riêng nước tiểu 30 Hình 3.4 Bãi lọc trồng ngập nước 32 Hình 3.5 Bãi lọc ngầm trồng cây, dịng chảy ngang hay đứng 32 Hình 3.6 Bể tự hoại ngăn 34 Hình 3.7 Sơ đồ XLNT công nghệ AAO 36 Hình 3.8: Sơ đồ công nghệ sử dụng bể lọc sinh học nhỏ giọt 38 Hình 3.9: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng mương oxy hóa 40 Hình 3.10: Sơ đồ công nghệ sử dụng bể lọc bioten 42 Hình 3.11 Cấu tạo chức hoạt động: JKS cải tiến gồm có ngăn (bể) 45 Hình 4.1: Phối cảnh khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm 49 Hình 4.2: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng bể lọc sinh học nhỏ giọt 53 Hình 4.3: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng mương oxy hóa 54 Hình 4.4: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng bể lọc bioten 55 -5- MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Việt Nam có 700 thị với tốc độ thị hóa, cơng nghiệp hóa phát triển kinh tế gia tăng nhanh, kéo theo lượng nước sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất lượng nước thải tăng lên nhanh chóng Tuy nhiên, trái với phát triển kinh tế nhanh, tình trạng vệ sinh chất lượng môi trường với ảnh hưởng tiêu cực đe dọa tính bền vững tăng trưởng Ngun nhân gây nhiễm nước loại nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp giao thông vận tải đường thủy xả vào nguồn không qua xử lý dẫn đến thay đổi tính chất vật lý, hóa học quần xã sinh vật nguồn nước Đặc biệt khu đô thị, ô nhiễm nước thải vào nguồn nước mặt nguyên nhân gây vấn đề sức khỏe cho cộng đồng Hiện nay, tình trạng nhiễm nước thải nghiêm trọng diễn khắp nước, đặc biệt hai thành phố Hà Nội TP Hồ Chí Minh, nơi có dân cư đơng đúc nhiều khu công nghiệp Phần lớn, lượng nước thải không xử lý mà đổ thẳng ao hồ, sau chảy sơng Ở khu đô thị cũ trước xây dựng, hệ thống xử lý nước thải chưa quan tâm mức nên xuống cấp nhanh chóng Phần lớn đường ống nước lâu ngày bị rị rỉ, vỡ nứt không dẫn đến hệ thống xử lý nước thải chung gây ô nhiễm cục khu vực Một phần diện tích đất hẹp nên người dân cơi nới xây cơng trình đè lên hệ thống thoát cống ngầm Để xử lý nước thải cho khu đô thị cũ chủ yếu phải cải tạo xây dựng lại hệ thống xử lý nước thải Tuy nhiên, việc cải tạo hệ thống xử lý nước thải đô thị cũ tốn nhiều so với đầu tư xây dựng từ ban đầu -6- Xuất phát từ lý tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu đề xuất công nghệ XLNT cho khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm” vấn đề cần thiết góp phần cải thiện mơi trường sống, bảo vệ môi trường đem lại hiệu kinh tế - xã hội Mục tiêu đề tài Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải cho khu đô thị Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm Nội dung phạm vi nghiên cứu Thu thập số liệu thành phần chất gây ô nhiễm có nước thải, thu thập thơng tin công nghệ xử lý nước thải Tổng quan phương pháp xử lý nước thải cho khu đô thị so sánh ưu nhược điểm công nghệ sau đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải cho khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm - Tổng quan thu thập tài liệu, tổng hợp, phân tích, lựa chọn, kế thừa kinh nghiệm có - Điều tra khảo sát lấy số liệu thực tế - Thống kê, liệt kê - Áp dụng đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm 4.2 Phương pháp chuyên gia - Xin ý kiến chuyên gia lĩnh vực Thoát nước Xử lý nước thải -7- CHƯƠNG HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Đặc điểm tổ chức thoát nước Thế giới Việt Nam 1.1.1 Đặc điểm thoát nước Thế giới * Hệ thống thoát nước Thành phố Tokyo – Nhật Bản Tokyo với dân số 12.400.000 thành phố lớn giới phát triển Với mật độ dân số đông kéo theo nhu cầu sử dụng nước lượng nước thải tăng lên Mặt khác hàng năm vào mùa mưa bão thường cho lượng nước mưa lớn thường gây ngập lụt Thành phố Bởi điều nên Thành phố Tokyo xây dựng hệ thống thoát nước lớn đất để tránh xảy vấn đề Năm 2004 hệ thống thoát nước Thành phố Tokyo hoàn thành Hệ thống có năm hồ chứa có đường kính 32m chiều cao 65m, thân chúng kết nối thông qua đường hầm có 6,4 dặm độ sâu 50m mặt đất Khi tất thùng chứa nước tràn vào chiều cao 25,4m , dài phòng 177m chiều cao 78m Trong phịng có 59 cột bơm 10 megawatt, bơm 200 m3 nước vào sông địa phương Edogawa Hình 1.1 Mơ hình hệ thống nước Thành phố Tokyo – Nhật Bản Nguồn: www.news-world.us -8- * Hệ thống nước ngầm London (Anh): Hình 1.2 Hệ thống thoát nước ngầm Anh Nguồn: www.kientructhienkieu.com -9- Hệ thống thoát nước ngầm London phần hệ thống sở hạ tầng nước phục vụ cho London Hệ thống đại xây dựng suốt khoảng thời gian cuối kỷ 19 1.1.2 Đặc điểm thoát nước Việt Nam Ở Việt Nam, nay, có 700 đô thị Tỷ lệ hộ đấu nối vào mạng lưới nước thị nhiều nơi cịn thấp Các tuyến cống xây dựng bổ sung chắp vá, có tổng chiều dài ngắn nhiều so với chiều dài đường phố, ngõ xóm Nhiều tuyến cống có độ dốc kém, bùn cặn lắng nhiều, khơng ngăn mùi hôi thối Nhiều tuyến cống lại không đủ tiết diện thoát nước hay bị phá hỏng, xây dựng lấn chiếm, gây úng ngập cục Úng ngập thường xuyên xảy nhiều nơi mùa mưa Nước thải nhà vệ sinh phần lớn chảy qua bể tự hoại xả hệ thống thoát nước chung tới kênh, mương, ao hồ tự nhiên hay thấm vào đất Nước xám nước mưa chảy trực tiếp nguồn tiếp nhận Mới có gần 10% nước thải thị xử lý Ở nhiều khu đô thị mới, nước thải sinh hoạt tách khỏi nước mưa từ cơng trình, phát triển không đồng gắn kết với hạ tầng kỹ thuật khu vực xung quanh, nên đến bên ngoài, loại nước thải chưa xử lý, lại đấu vào tuyến cống chung, gây nhiễm lãng phí Ngồi ra, cốt san nhiều khu đô thị, đường giao thông khu vực lân cận không quản lý thống nhất, nên gây tác động tiêu cực, ảnh hưởng lẫn Mơ hình tổ chức nước cho thị Việt Nam: Nước thải thu gom xử lý loại hệ thống thoát nước chung, riêng, nửa riêng hay hỗn hợp, theo mơ hình tổ chức nước tập trung hay phân tán Hệ thống thoát nước tập trung thường xây dựng cho khu trung tâm thị, có mật độ dân số cao, có điều kiện xây dựng đồng Tuy nhiên, phương thức thoát nước truyền thống có nhiều hạn chế, thế, ngày -10- giới khuyến khích áp dụng mơ hình phân tán, đặc biệt cho khu đô thị mới, vùng ven đơ, nơng thơn với cơng trình thu gom, xử lý, xả hay tái sử dụng nước thải cho hộ riêng lẻ (giải pháp chỗ) khu dân cư (giải pháp phân tán theo cụm) Vào đầu năm 60, Hà Nội xây dựng tiểu khu nhà cao tầng Kim Liên năm sau Hải phòng xây dựng tiểu khu nhà khu nhà Đồng Bớp Cả hai khu vực áp dụng hệ thống cống riêng hồn tồn, nhà khơng có bể tự hoại, toàn nước phân nước thải sinh hoạt thoát mạng lưới thoát nước thải có mạng lưới nước mưa kết hợp cống kín mương hở Nước thải tập trung trạm bơm, bố trí trung tâm khu vực từ đưa đến trạm xử lý nước thải bể lắng hai vỏ Nguồn: Thoát nước đô thị, KS Trần Văn Mô, NXB xây dựng, Hà Nội 2002 1.2 Cơ sở pháp lý 1.2.1 Luật bảo vệ môi trường 2005 Nghị định I Quy định chung: Luật bảo vệ môi trường 2005 Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/8/2006 Chính phủ việc quy định chi tiết hướng dẫn thi hành số điều Luật bảo vệ môi trường II Quy định cụ thể - Nghị định số 140/2006/NĐ-CP ngày 22-11-2006 Chính phủ qui định việc bảo vệ môi trường khâu lập, thẩm định, phê duyệt tổ chức thực chiến lược, quy hoạch, kế hoạch, chương trình phát triển dự án phát triển - Nghị định số 59/2007/NĐ-CP ngày 09-4-2007 Chính phủ quản lý chất thải rắn 10 -792 Vốn đầu tư xây dựng cho hạng mục cơng trình phương án II Đơn vị: 1000 VNĐ STT 10 11 12 Hạng mục công việc Xây dựng song chắn rác + ngăn tiếp nhận Xây dựng mương oxy hóa cải tin Xây dựng bể lắng đợt II Xây dựng bể khư trïng BĨ nÐn bïn Máy ép bùn Máy khuấy trục đứng Ống dẫn nước, dẫn bùn khí, van Thùng định lượng hóa chất Bơm nước thải Bơm định lượng clorua vôi Bơm bùn Tổng cộng Phần xây dựng Đơn vị Khối lượng H.mục 50.000 50.000 bể 950.000 bể bể bể H.mục 2 1 420.000 380.000 250.000 H.mục 100.000 Thùng Cái Cái Giá thành xử lý m3 nước thải: S xl  Đơn giá Thành tiền Phần công nghệ + Điện Thành Đơn giá tiền Đơn giá Thành tiền Tổng cộng 10.000 80.000 80.000 140.000 950.000 240.000 240.000 420.000 420.000 1.610.000 840.000 760.000 250.000 80.000 160.000 75.000 150.000 92.000 92.000 65.000 130.000 500.000 480.000 220.000 350.000 150.000 1.000.000 960.000 220.000 350.000 300.000 2.000.000 1.870.000 562.000 350.000 430.000 70.000 70.000 180.000 180.000 350.000 50.000 80.000 75.000 68.000 100.000 320.000 150.000 204.000 20.000 100.000 60.000 100.000 40.000 400.000 120.000 300.000 140.000 720.000 270.000 504.000 8.946.000 100.000 10.000 Phần thiết bị S 8.946.000.000   7.455.000 đồng 1200 1200 79 -802 Vốn đầu tư xây dựng cho hạng mục cơng trình phương án III Đơn vị: 1000 VNĐ STT 10 11 12 13 Hạng mục công việc Xây dựng song chắn rác + ngăn tiếp nhận Xây dựng b lng cỏt Xây dựng bể lắng đợt I Xõy dng b bioten Xây dựng bể lắng đợt II Xây dùng bĨ khư trïng BĨ nÐn bïn Máy ép bùn Ống dẫn nước, dẫn bùn khí, van Thùng định lượng hóa chất Bơm nước thải Bơm định lượng clorua vôi Bơm bùn Tổng cộng Phần xây dựng Phần công nghệ + Điện Thành Đơn giá tiền Đơn vị Khối lượng H.mục bể bể bể bể bể bể H.mục 1 2 1 50.000 100.000 230.000 230.000 420.000 380.000 250.000 50.000 100.000 690.000 920.000 840.000 760.000 250.000 10.000 25.000 40.000 25.000 80.000 75.000 92.000 H.mục Thùng Cái Cái 100.000 100.000 70.000 50.000 80.000 75.000 68.000 Giá thành xử lý m3 nước thải: S xl  Đơn giá Thành tiền Phần thiết bị Tổng cộng Đơn giá Thành tiền 10.000 25.000 120.000 100.000 160.000 150.000 92.000 80.000 85.000 110.000 120.000 500.000 480.000 220.000 350.000 80.000 85.000 330.000 480.000 1.000.000 960.000 220.000 350.000 140.000 210.000 1.140.000 1.500.000 2.000.000 1.870.000 562.000 350.000 70.000 100.000 320.000 150.000 204.000 180.000 20.000 100.000 60.000 100.000 180.000 40.000 400.000 120.000 300.000 350.000 140.000 720.000 270.000 504.000 9.756.000 S 9.756.000.000   8.130.000 đồng 1200 1200 80 -81-  So sánh phương án TT Nội dung Vốn đầu tư xây dựng (VNĐ) Giá thành xử lý 1m3 nước thải (VNĐ) Ưu điểm Phương án I (bể lọc biophin nhỏ giọt) Phương án II (Mương oxy hóa cải tiến) Phương án III (Bể lọc bioten) 10.420.000.000 8.946.000.000 9.756.000.000 8.700.000 7.455.000 8.130.000 - Giảm việc trông coi - Lượng bùn dư thấp, ổn định tương đối - Tiết kiệm lượng - Hiệu xử lý BOD cao - Đơn giản, dễ dàng cho việc bao, che - Hiệu xử lý cơng trình BOD, N, P cao - Hiệu xử lý - Quản lý vận hành BOD, N, P cao không phức tạp - Có thể kết hợp xây ngầm - Quản lý vận hành không phức tạp Nhược điểm - Dễ bị tắc nghẽn - Chiếm diện tích xây - Tổn thất khí cấp cho q trình, - Khơng khống chế dựng q trình thơng - Mương xây hở nên phải tăng lưu lượng không đáp ứng khí, dễ bốc mùi dỡ gây mùi cho nhu cầu VSV - Khối lượng vật liệu mà cho nhu cầu lọc tương đối nặng thủy lực nên giá thành xây dựng cao Nhìn chung ba phương án có khả xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn nguồn thải Tuy nhiên phương án III có nhiều ưu điểm phương án I phương án II: khử nito, phốt đạt hiệu cao, đơn giản, kết hợp để xây ngầm nên tốn diện tích, vận hành đơn giản Qua phân tích lựa chọn cơng nghệ bể lọc có vật liệu lọc ngập nước (bể bioten) để xử lý nước thải cho “khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm” phù hợp 81 -82- CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn Thạc sỹ tác giả thực vấn đề: - Đã nêu tính cấp thiết Đề tài, Đề tài nhằm góp phần vào phát triển kinh tế xã hội nguồn tài nguyên môi trường đất nước để không ảnh hưởng đến hệ sau, đặc biệt môi trường nước - Đã nêu sở lý thuyết trình xử lý nước thải - Tổng quan phương pháp xử lý nước thải đô thị nêu lên số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải khu đô thị - Từ so sánh đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho khu đô thị Tây Nam Hồ Linh Đàm 82 -83- TÀI LIỆU THAM KHẢO KS Trần Văn Mơ, Thốt nước thị, NXB xây dựng, Hà Nội 2002 PGS.TS Hoàng Huệ, PGS.TS Trần Đức Hạ Xử lý nước thải tập II, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 PGS.TS Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2006 KS André Lamouche – chuyên gia ngành nước cộng hịa pháp, Cơng nghệ xử lý nước thải thị TS Tạ Thanh Liêm biên dịch, NXB Xây dựng, Hà Nội 2006 Sổ tay xử lý nước – Tập 1, – Trung tâm đào tạo ngành nước môi trường, NXB xây dựng 2008 TS Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB xây dựng, Hà Nội 2008 PGS.TS Lều Thọ Bách tác giả, Xử lý nước thải chi phí thấp PGS.TS Nguyễn Việt Anh, Bể tự hoại & Bể tự hoại cải tiến, NXB Xây dựng Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn xây dựng, TCVN 7957 – 2008 – Thoát nước mạng lưới bên ngồi cơng trình Hà Nội, 2008 10 Lâm Minh triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước dân, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, CEFINEA - Viện môi trường tài nguyên, 2004 11 GS.TSKH Trần Hữu Uyển, Các bảng tính tốn thủy lực cống mương thoát nước, NXB xây dựng, Hà Nội 2010 83 -84- PHỤ LỤC Tính tốn hệ thống vịi phun bể lọc nhỏ giọt a) Tính tốn thiết kế vịi phun: Nội dung tính tốn thiết kế vịi phun gồm phần sau đây: + Số lượng vòi phun cần thiết + Tính tốn thủy lực hệ thống tưới + Dung tích thùng định lượng Chu kỳ làm việc thùng định lượng b) Tính tốn số lượng vịi phun Lưu lượng lớn nước thải chảy vào ngăn bể lọc sinh học nhỏ giọt là: Qmax  20,42  10,21 (L/s) Chọn loại vòi phun có đường kính miệng vịi phun 22,2 (mm) Áp lực tĩnh đầu vòi: m Tổn thất áp lực mạng lưới phân phối lấy 30% tổn thất tổng cộng, áp lực tự lớn đầu vòi là: Hmax = (100 – 30)% x = 1,4 (m) Đường kính vịi tưới xác định theo biểu đồ hình 5-6 phụ thuộc vào: - Áp lực tự lớn nhất: Hmax = 1,4 (m) - Đường kính miệng vịi phun, d = 22,2 (mm) Lưu lượng tưới vòi phun xác định theo biểu đồ hình 4.2: 84 -85- Biểu đồ PL.1: Xác định đường kính vịng tưới Đường kính vịng tưới: D = 3,8m = 3800mm Bán kính vịng tưới: R = 1,9m = 1900mm Lưu lượng tưới lớn vòi phun: q = 72(l/phút) = 1,2 (l/s) (Tra biểu đồ bên dưới) Biểu đồ PL.2: Xác định lưu lượng tưới vòi phun 85 -86- Vòi phun bố trí với mức độ chồng bán kính tưới khác nhau: 1,5R 1,5R 1,5R 1,5R R3^(1/2) Hình PL.3: Sơ đồ bố trí vịi phun Chọn cách bố trí xen kẽ chồng nhau, khoảng cách tâm vịi phun theo cách bố trí có: l1   R   1,9  3,29 (m) Khoảng cách hàng vòi phun l2 = x R = 1,5 x 1,9 = 2,85 (m) Hình dạng mặt bể lọc cách bố trí vịi phun vị trí xen kẻ chồng có ảnh hưởng nhiều đến việc phân phối đồng nước thải lên khắp bề mặt lớp vật liệu lọc Trên thực tế thường có bốn dạng mặt bể lọc ứng dụng: Dạng hình 86 -87- chữ nhật, dạng hình vng, dạng hình trịn dạng hình lục giác Việc lựa chọn hình dạng mặt bể lọc để vừa thuận tiện cho việc bố trí hệ thống vịi phun theo kiểu xen kẻ chồng đảm bảo phân phối nước thải tới tất vị trí bề mặt vật liệu lọc điều cần phải cân nhắc Trong tính tốn này, chọn kiểu bố trí hình dạng mặt bể lọc hình lục giác cách bố trí hệ thống vịi phun hình 4.5: Tổng số vòi phun theo cách phân bố là: n = + + + + = 19 (vịi) Kích thước cạnh lục giác bể lọc theo cách bố trí xác định từ quan hệ hình học: a = L = l1 + l1 + Rcotg600 = x R + x R + R x hay a   R  (1   )  3  R  1,9    7,678 (m) 3 Kiểm tra lại diện tích hữu ích ngăn bể lọc sinh học a 3 (7,678) Fn     153,24 (m2) Với a: Cạnh lục giác đều: Rõ ràng Fn > F = 109 (m) Như đạt yêu cầu c) Tính tốn hệ thống vịi phun Sơ đồ tính tốn thủy lực hệ thống vịi phun thể hình: Tổn thất áp lực mạng lưới phân phối xác định theo công thức: h l d  v2 v  v02 v2     2g 2g 2g Trong đó: l = Đại lượng đặc trưng cho tổn thất áp lực theo chiều dài đường ống d ζ = Hệ số sức kháng cục v1= Tốc độ dòng chuyển động nước đường ống phân phối trước sau thực trình lọc sinh học v0 = Tốc độ dòng chuyển động nước đường ống phân phối sau thực trình lọc sinh học 87 -88- g = Là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) 2850 2850 2850 A D C B E F G 3290 3200 3290 2850 76 78 Hình PL.4: Sơ đồ tính tốn bể lọc sinh học nhỏ giọt – Thùng định lượng; - Ngăn bể lọc sinh học nhỏ giọt; - ống phân phối; – Vòi phun; A, B, C, D, E, F, G – điểm tính tốn Cách tính tốn dựa vào điều kiện sau đây: Tổn thất áp lực xác định từ điểm A (từ thùng định lượng) đến điểm G (điểm cuối mạng lưới) hình vẽ Tốc độ chuyển động nước đường ống lấy khơng q m/s ống nhánh đặt vòi phun không 0,75 m/s Lưu lượng nước thải điểm A tổng lưu lượng nước thải 19 vịi tính: 1,2 L/s x 19 = 22,8 L/s 88 Bảng 4.9: Kết tính tốn thủy lực mạng lưới phân phối bể lọc sinh học nhỏ giọt Điểm đoạn tính tốn A A-B B B-C C C-D D D-E E E-F F F-G Lưu lượng Q, l/s 22.8 22.8 22.8/19.2 19.2 19.2/14.4 14.4 14.4/8.4 8.4 8.4/3.6 3.6 3.6/1.2 1.2 Đường kính d, mm 175 175 175 175 175 175/150 150 150/100 100 100/70 70 70 Tốc độ v, m/s 0.948 0.948 0.948/0.798 0.798 0.798/0.598 0.815 0.815/.0475 1.07 1.070/0.458 0.935 0.935/0.312 0.312 Tổng cộng Chiều dài l, m 2.5 2.85 2.85 2.85 2.85 3.29 Dạng tổn thất cục lối vào thập thập côn thập côn thập côn tê - Tổn thất áp lực, m Do ma sát i il  0.0074 0.0074 0.0096 0.0104 0.0079 0.00518 0.0185 0.02109 0.02736 0.02964 0.02252 0.01704 0.1355 2.5 1 0.2 0.2 1.5 0.2 0.5 - Cục  vo / g 0.1145 0.0325 0.0182 0.0002 0.0115 0.0117 0.016 0.0089 0.0026 0.2161 v12  v0 2g 0.0133 0.0142 0.0224 0.0477 0.0396 0.1372 Dựa vào bảng tính tốn thủy lực mạng lưới phân phối cho thấy Tổn thất áp lực mạng lưới phân phối nước vào bể lọc sinh học nhỏ giọt bằng: h = 0,1355 + 0,2161 – 0,1372 = 0,2124 (m) Áp lực tự đầu vịi phun theo cách tính nêu là: Htd = Hch – h = – 0,2124 = 1,7876 (m) Với: Hch áp lực tĩnh đầu vòi Hch = (m) Kết tính tốn so với áp lực tự lớn chọn sơ (1,4 m) lớn đến: 1,7876 – 1,4 = 0,3876 (m) Vì phải hạ mức nước thùng định lượng khoảng 0,3876 (m) so với dự tính ban đầu dẫn nước vào thùng định lượng dẫn đến vịi phun khơng phải Hch = 0,2m mà là: – 0,3876 = 1,6124 (m) Với điều kiện trên, mạng lưới phân phối tính phù hợp với áp lực tự 1,4m: (1,6124 – 0,2124) = 1,4 (m) Lưu lượng tổng cộng nhỏ nước thải qua vòi phun phải lớn lưu lượng chảy vào thùng định lượng Qmin > 1,5Qmax.1 = 1,5 * 10,21 = 15,32 (l/s) Áp lực tự vịi phun khơng nhỏ 0,5 m để tránh vịi phun bị tắc Trong trường hợp chọn áp lực tự 0,8 m Lưu lượng nhỏ qua vòi phun là: Qmin = 60 (l/phút) = (l/s) (ứng với Hmin = 0,8m đường kính miệng vịi 22,2 mm Theo biểu đồ hình bên dưới) 90 Biểu đồ PL.5: Xác định lưu lượng tưới vòi phun Vậy lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất: Qmin = 1,0 x 19 = 19 l/s > 1,5 (l/s) Chiều cao cơng tác thùng định lượng tính theo công thức: Hp = Hch – (Hmin + hmin) Với Hch: Khoảng cách từ mực nước cao thùng định lượng đến đầu vòi phun (áp lực tĩnh đầu vòi sau điều chỉnh) Hch = 1,6124 (m) Hmin: Áp lực tự nhỏ nhất, Hmin = 0,8 (m) hmin: Tổn thất áp lực ứng với lưu lượng nhỏ nước thải xác định theo công thức: hmin= hmin q h q max Với: h = Tổn thất áp lực tổng cộng mạng lưới phân phối h = 0,2124 (m) qmax= Lưu lượng ứng với chiều cao Hmax, ta có qmax = 75 (l/phút) = 1,25 (l/s) qmin = Lưu lượng nhỏ qua vòi phun, qmin = 1,0 (l/s) Vậy hmin  0,2124 (1,0)  0,1359 (m) ≈ 0,14 m (1,25) Vậy chiều cao công tác thùng định lượng tính theo cơng thức: Hp = 1,6124 – (0,8 + 0,14) = 0,67 m 91 d) Tính thùng định lượng + Thể tích Tính thùng định lượng W = (Qtb - Qmax) x T x 60 = (23,51- 10,21) x x 60 = 3192 (l)  3,2 (m3) Trong đó: + T = Thời gian tưới đợt, T = 46 phút (Điều 8.13.7 TCVN 79752008), chọn T = (phút) + Qmax.1 – Lưu lượng lớn nước thải chảy vào ngăn bể lọc, Qmax.1=10,21 (l/s) + Qtb= Lưu lượng trung bình nước thải qua vòi phun thùng định lượng cung cấp, xác định theo công thức: Qtb  (qmax  qmin )  n  1,1 (1,25  1) x19 x1,1 = 23,51 (l/s)  2 Thời gian chảy đầy thùng định lượng tñ  W 3192   313( s) = 5,22 (phút) Qmax.1 10,21 Chu kì cơng tác thùng định lượng t = T + tñ = + 5,22 = 9,22 (phút) Dựa vào biểu đồ dưới, xác định kích thước thùng định lượng, dựa vào hai thông số sau: - Chiều cao thùng định lượng: Hp = 0,67 (m) - Thể tích thùng định lượng: W = 3,2 (m3) 92 Biểu đồ PL.6: Xác định thùng định lượng - Kích thước thành trên: 3,2 (m) - Kích thước thành dưới: 0,75 (m) 93