THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Tính toán các thông số cơ bản
BẢNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ
STT THÔNG SỐ KÝ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt Q SH 24000 (m 3 /ngđ)
2 Lưu lượng nước thải công nghiệp Q CN 4000 (m 3 /ngđ)
3 Tiêu chuẩn thải nước a 200 (l/người.ngđ)
4 Hàm lượng chất lơ lửng SS 600 (mg/l)
5 Hàm lượng chất hữu cơ BOD 20 600 (mg/l)
6 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ trung bình Q SH h.TB 1000 (m 3 /h)
7 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây trung bình Q SH s.TB 277,8 (l/s)
8 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ lớn nhất Q SH h.max 1570 (m 3 /h)
9 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây lớn nhất Q SH s.max 277,8 (l/s)
10 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ nhỏ nhất Q SH h.min 600 (m 3 /h)
11 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây nhỏ nhất Q SH s.min 166,7 (l/s)
1.1.1 Các số liệu cơ bản:
- Tiêu chuẩn thải nước : a = 200 (l/người.ngđ) + Lưu lượng nước thải sinh hoạt :
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ trung bình :
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây trung bình :
Với Q s.TB = 277,8 (l/s) tra bảng 2 mục 4.1.2 TCXDVN 7957:2008 ta xác định được K cmax =1,57 ; K cmin = 0,6
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ lớn nhất:
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây lớn nhất:
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ nhỏ nhất:
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây nhỏ nhất:
+ lưu lượng trung bình giờ : Q h TB = 1000 (m 3 /h)
+ Lưu lượng giờ max : Q h max = 1570 (m 3 /h) + Lưu lượng giờ min : Q h min = 600 (m 3 /h) + lưu lượng trung bình giây : q s TB = 277,8 (l/s) + lưu lượng giây max : q s max C6,1 (l/s) + lưu lượng giây min : q s min = 166,7 (l/s)
1.1.2 Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải :
Nồng độ chất bẩn của nước thải khu công nghiệp:
Nước thải từ các xí nghiệp công nghiệp cần được xử lý sơ bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước của thành phố Thành phần và tính chất của nước thải từ các xí nghiệp bao gồm hàm lượng chất lơ lửng, với chỉ số SS là 0 mg/l.
Nhu cầu ôxi sinh hóa: BOD `0 (mg/l) Nhu cầu ôxi hóa học: COD =… (mg/l) Hàm lượng chất lơ lửng
Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính:
+ a ss : Lượng chất lơ lửng của người dân thải trong một ngày đêm Theo bảng 25 TCVN 7957:2008 ta có a ss = 65 g/ng - ngđ.
+ q 0 : Tiêu chuẩn thải nước của khu vực, q 0 = 200 l/người - ngđ.
Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp đạt 600 mg/l, cho thấy sự cần thiết phải kiểm soát chất lượng nước thải từ cả nguồn sinh hoạt và sản xuất Việc theo dõi và xử lý hiệu quả hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải này là rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
SS hh = S S s h × q q s h + S S cn × q cn s h +q cn
= (325 x 20000 + 600 x 4000) / (20000 + 4000) = 370,83 (mg/l) Hàm lượng BOD 20 của nước thải
* Hàm lượng BOD 20 của nước thải sinh hoạt được tính:
Trong bài viết này, chúng ta xem xét hàm lượng BOD theo tiêu chuẩn tính toán cho mỗi người Theo bảng 25 TCVN 7957:2008, hàm lượng BOD 5 được xác định là 35 g/người - ngđ Từ đó, ta tính được a BOD = BOD 0,684 5 = 0,684 × 35 = 23 g/người - ngđ Ngoài ra, tiêu chuẩn thải nước tính theo đầu người được quy định là q 0 = 200 l/người - ngđ.
Hàm lượng BOD 5 trong nước thải công nghiệp: 100 (g/người.ngđ) Hàm lượng BOD20 trong nước thải công nghiệp:
L cn = 100:0,684 = 146 (g/người.ngđ) Hàm lượng BOD20 trong hỗn hợp nước thải được tính:
= 175× 20000+600× 20000+4000 4000 = 245,83 (mg/l) Dân số tính toán được tính theo công thức:
N tt = N thực + N tđ ( người) Trong đó:
N thực - Dân số thực của thành phố: 216250 người
N tđ - Dân số tương đương, là dân số được quy đổi của thành phố
Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
= 600× 65 4000 = 36923 ( người) Dân số tương đương theo BOD 20 được tính theo công thức:
= 600× 35 4000 = 68571 người Vậy dân số tính toán của toàn thành phố:
Theo chất lơ lửng: N tt = 216250 + 36923 = 253173 người.
Tính toán theo BOD 20 : N tt = 216250 + 68571 = 284821 người.
1.1.3 Xác định mức độ cần thiết làm sạch của nước thải : Để lựa chọn phương án xử lý thích hợp và đảm bảo nước thải khi xả ra nguồn đạt các yêu cầu vệ sinh ta cần tiến hành xác định mức độ cần thiết làm sạch.
Nước thải sau khi xử lý được xả vào sông nên ta cần xét tới khả năng tự làm sạch của sông.
Thường được xác định theo :
- Hàm lượng chất lơ lửng
- Hàm lượng oxy hoà tan
Nồng độ cho phép của chất độc hại xả vào nguồn nước phụ thuộc vào mức độ xáo trộn và pha loãng Để tính toán lưu lượng nước sông tham gia vào quá trình pha loãng, cần xác định hệ số xáo trộn a.
Theo V.A.Frôlốp và I.D.Rodzille thì hệ số xáo trộn a được tính theo công thức: a = 1−e
+ aa : Hệ số tính toán đến các yếu tố thuỷ lực trong quá trình xáo trộn được tính toán theo công thức: α =ϕ.ξ √ 3 E q
+ ϕ : Hệ số tính toán đến độ khúc khuỷ của sông: ϕ = L L o
L: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo lạch sông.
L 0 : Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo đường thẳng
Hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả được xác định là ξ = 1,5 khi cống xả đặt xa bờ Hệ số dòng chảy rối E được coi là không đổi dọc theo đường từ cống xả đến điểm tính toán, với sông có chiều sâu và vận tốc thay đổi không đáng kể.
= 0,5 200 ×3 =0,0075 q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải q = 0,32 (m3/s)
V TB : Vận tốc trung bình của sông (v = 0,5 m/s) H: Chiều sâu trung bình của nước trong nguồn (H = 3 m)
Số lần pha loãng nước thải với nước sông được tính: n = aQ q +q = 0,34 ×14,6+ 0,32 0,32 = 16,51 (lần) Q: Lưu lượng nhỏ nhất của nước nguồn: 14,6 (m3/s)
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng cho phép của nước thải khi xả vào nguồn được tính: m = p(a Q q +1)+b s m = 2 ( 0,34 0,32 ×14.6 +1 ) +10 = 43,025 (mg/l) Trong đó: a = 0,34; q= 0,32 (m3/s);
Q = 14,6 (m3/s) p = 2 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn - đối với nguồn nước sông thuộc nguồn loại II (Theo bảng A.1_Phụ Lục A TCVN 7957-
2008 đối với nguồn loại II thì p = 2 mg/l). b s = 10 mg/l: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông trước khi xả nước thải vào.
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD của hỗn hợp nước thải và nước nguồn
- Theo Bảng A.1 TCXDVN 7957-2008 thì nước thải sau khi hoà trộn với nước sông, BOD của sông không được vượt quá 4 mg/l ⇒ L cp =4 mg /l
- BOD của nước thải cần đạt sau khi xử lý (L T ) được tính theo:
L T = γ ×Q qx 10 −k ' 1 xt ( L cp −L ng x 10 −k ' 2 xt ) + 10 L −k cp 1 t
+ L T : BOD của nước thải cho phép xả vào nguồn, mg/l
Giới hạn BOD (BOD cho phép) sau khi trộn vào nguồn nước được xác định là L cp = 4 mg/l Trước khi xả nước thải, BOD trong nguồn nước tại điểm tiếp nhận là L ng = 2 mg/l Hệ số sáo trộn γ được thiết lập là 0,2.
+ Q: lưu lượng nước thải nhỏ nhất đảm bảo tần xuất 93%, Q = 10 m3/s.
+ Q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải, q = 0,32 (m3/s).
+ k1, k2 : hằng số tốc độ tiêu thụ ôxy của nước thải và nước nguồn ở 200C thì k1(200C) = k2(200C) = 0,1 ngày -1
+ t: thời gian dòng chảy từ vị trí xả đến điểm tính toán tính theo ngày đêm. t = ¿ V tb ×24000 L ¿
= 0,5 1400 ×24000 = 0,12 (ngđ) Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD được tính theo công thức:
Đề xuất, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải
a Phương pháp xử lý cơ học
- Mục đích: Nhằm tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải
Phương pháp xử lý hóa học cho thấy hiệu quả loại bỏ 60% chất rắn lơ lửng (SS) và giảm 20% nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) Tuy nhiên, theo tính toán, mức độ xử lý cần thiết là loại bỏ 82,5% SS và giảm 93,17% BOD Do đó, không nên sử dụng phương pháp xử lý cơ học trong trường hợp này.
Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các chất oxy hóa như Clo (dạng khí và hóa lỏng), dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi, natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí và ozon.
Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển đổi thành các hợp chất ít độc hơn và loại bỏ khỏi nước Tuy nhiên, quá trình này tiêu tốn nhiều hóa chất, nên chỉ được áp dụng khi các tạp chất không thể tách rời bằng các phương pháp khác.
Trong trường hợp này phương pháp hó học có thể cân nhắc sử dụng nếu không có phương pháp xử lý khác c Phương pháp xử lý hóa lý
Mục đích của việc sử dụng các hóa chất keo tụ và trợ keo tụ là nhằm nâng cao khả năng loại bỏ các tạp chất không tan, keo và một phần chất hòa tan khỏi nước Các hóa chất này giúp chuyển hóa các chất không tan và lắng cặn thành những chất không thay đổi phản ứng pH của nước, đồng thời khử màu nước hiệu quả.
Trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, hiệu quả có thể đạt được qua các khâu xử lý cuối cùng hoặc sơ bộ Các phương pháp chính được sử dụng bao gồm keo tụ, hấp phụ, tuyển nổi, tách bằng màng và trao đổi ion.
Không thể xử lý nước thải đạt yêu cầu trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. d Phương pháp xử lý sinh học
Mục đích chính của nghiên cứu này là khai thác sự tồn tại và hoạt động của vi sinh vật để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ dạng keo và các chất hòa tan trong nước thải.
Điều kiện tự nhiên cần được áp dụng triệt để trong quá trình xử lý nước thải, tuy nhiên, tốc độ xử lý thường chậm do phụ thuộc vào nguồn oxy và lượng vi sinh vật có trong đất và nước Để đạt hiệu quả cao, diện tích chất lượng xử lý cần lớn Hiệu quả xử lý nước thải theo BOD đạt từ 80 - 95%, phụ thuộc vào thời gian lưu nước và tải trọng BOD; trong khi hiệu quả xử lý theo SS cũng đạt từ 80 - 95% tùy vào từng phương pháp khác nhau, với hiệu suất khử trùng đạt 99,99% Điều kiện địa phương tại TP Hội An, T Quảng Nam cũng ảnh hưởng đến quá trình này.
- Khí hậu Hội An chịu ảnh hưởng của mùa hè khô nóng bởi có gió tây Nam thổi về Sự khó khăn cho việc phát triển của VSV.
Không nên sử dụng phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.
Điều kiện nhân tạo trong xử lý nước thải mang lại nhiều lợi ích vượt trội, bao gồm tốc độ xử lý nhanh, cường độ mạnh và hiệu quả cao Đối với quy trình xử lý hoàn toàn, BOD có thể giảm từ 90-95% và hiệu quả khử trùng đạt tới 99,99% Trong trường hợp xử lý không hoàn toàn, BOD vẫn giảm từ 40-80%, đáp ứng tốt các yêu cầu về xử lý nước thải.
Phù hợp để áp dụng vào dây chuyền công nghệ
1.2.2 Các thông số cần thiết:
Trạm có công suất 24000 m3/ngày đêm, nhằm đảm bảo vệ sinh nguồn nước, chúng tôi đã quyết định áp dụng phương pháp xử lý sinh học hoàn toàn trong điều kiện nhân tạo Quy trình xử lý nước thải đạt mức độ làm sạch BOD 20 với hiệu suất E = 92,37%.
Chọn dây chuyền xử lý
Sơ đồ và các công trình xử lý thành phần trong trạm xử lý phục thuộc vào các yếu tố
Để xử lý nước thải hiệu quả, cần xác định lưu lượng nước thải cần xử lý, phân tích thành phần và tính chất của nước thải Mức độ cần thiết làm sạch nước thải cũng cần được đánh giá kỹ lưỡng Ngoài ra, điều kiện địa chất và địa chất thủy văn của khu vực sẽ ảnh hưởng đến quy trình xử lý Cơ sở vật chất và vật liệu sẵn có trong địa phương cũng đóng vai trò quan trọng Cuối cùng, các tính toán kinh tế kỹ thuật của khu vực cần được thực hiện để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của dự án xử lý nước thải.
1.2.3 Ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ như sau :
Phương án 1: Bể Aeroten Phương án 2: Bể Biophin cao tải Ưu điểm:
- Bể Aeroten chiếm ít diện tích hơn, ít ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh hơn.
- Thời gian lưu nước không quá 12h
- Chất hữu cơ bị ôxy hóa ngay trên bể làm thoáng.
- Lưu lượng gió dùng để làm thoáng ít do tận dụng được bùn hoạt tính.
- Luôn đảm bảo được việc thông gió để bùn không bị lắng trong bể làm thoáng.
Do kết cấu hình chữ nhật của bể nước, các góc bể thường có chuyển động không đồng đều so với vùng nước trung tâm Điều này tạo ra các góc chết, làm giảm hiệu quả của quá trình ôxy hóa chất bẩn trong bể.
- Việc quản lý Aeroten tương đối phức tạp vì phải thổi khí liên tục và tái sinh tuần hoàn bùn hoạt tính
- Năng lượng điện cần cấp đầy đủ, liên tục.
- Tổn thất ít Ưu điểm:
- Bể Biophin có cấu tạo đơn giản, quản lý thuận tiện.
- Tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương.
- Chi phí xử lý, quản lý rẻ.
- Phân bố nước bằng hệ thống tưới phản lực nên nước thảI được phân bố đều trên bề mặt lớp vật liệu lọc.
- Thích hợp khi nhiệt độ không khí cao.
- Độ ẩm màng vi sinh nhỏ, dẫn đến thể tích công trình xử lý bùn giảm so với bùn hoạt tính sau bể Aeroten.
Hoạt động không ổn định của bể Aeroten có thể xảy ra do màng vi sinh làm đầy các khe rỗng trong lớp vật liệu lọc, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn bể Điều này thường xảy ra khi tải trọng thủy lực giảm trong một khoảng thời gian dài.
- Tốn vật liệu lọc do đó giá thành xây dựng cao.
-Việc phân phối nước tưới lên bể Biophin cao tải đều phải sử dụng máy bơm công suất lớn gây tốn kém trong xây dung quản lý.
TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRẠM XỬ LÝ THEO
Tính toán dây chuyền xử lý
2.1.1 Ngăn tiếp nhận nước thải
Nước thải đô thị được bơm qua đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận tại trạm xử lý Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao nhất, cho phép nước thải tự chảy xuống các công trình xử lý tiếp theo.
- Kích thước của ngăn tiếp nhận phụ thuộc vào công suất của trạm.
- Với lưu lượng Qhmax = 1870,06 m3/h được dẫn theo 2 đường ống áp lực có D = 600mm.
Kích thước của ngăn tiếp nhận có thể chọn theo phụ lục 3 Giáo trình xử lý nước thải đô thị – PGS, TS Trần Đức Hạ bảng P2.1 như sau :
Bảng 2.1 : Kích thước ngăn tiếp nhận nước thải
Kích thước cơ bản (mm) Dống (mm)
Chọn kích thước ngăn tiếp nhận như sau:
2.1.2 TÍNH TOÁN MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI TỚI SONG CHẮN RÁC
Nước thải được chuyển từ ngăn tiếp nhận đến các công trình xử lý tiếp theo thông qua mương dẫn hình chữ nhật có kích thước 1000 x 900 mm, được xây dựng bằng bê tông cốt thép.
Các thông số thủy lực của mương được cho trong bảng dưới.( Dựa vào : “bảng tính toán thuỷ lực cống và mương thoát nước” - GS.TSKH Trần Hữu Uyển)
Bảng 2.2 : Kết quả tính toán thủy lực của mương
Các thông số Tính toán
Lưu lượng tính toán qsMin= 403
Sơ đồ cấu tạo song chắn rác
Lxd mặt c ắt 1-1 mặt b ằ n g hs hs
Song chắn rác là thiết bị quan trọng giúp loại bỏ các tạp chất thô lớn trong nước thải, chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý tiếp theo Hệ thống bao gồm 2 song chắn rác, trong đó có 1 song chắn rác chính và 1 song chắn rác dự phòng Kích thước của song chắn rác cần được thiết kế phù hợp để đảm bảo hiệu quả trong việc giữ lại các chất cặn bã.
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn ứng với vận tốc max : h1 = hmax = 0,88 (m)
Số khe hở ở song chắn rác được tính : n = v ×b× h q max
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tính toán số khe hở n của song chắn rác, với k0 = 1,05 là hệ số cản trở dòng chảy và qmax là lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, được xác định là qsmax9(l/s) = 0,899(m3/s) Tốc độ nước chảy qua song chắn rác được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 7957-2008, với v = 0,9 (m/s) Khoảng cách giữa các khe hở được xác định là b = 16 (mm) Từ đó, công thức tính số khe hở n được tính như sau: n = 0,9 × 0,016 ÷ (0,899 × 0,88 × 1,05) = 75 (khe) Chiều rộng của song chắn rác sẽ được tính theo công thức tương ứng.
Bs = S(n - 1) + b.nTrong đó : S là chiều dày của song chắn , S = 0,01 (m)
Để tính toán, Bs = 0,01 × (75-1) + 0,016 × 75 = 2 (m) Cần kiểm tra vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn với lưu lượng nước thải nhỏ nhất để tránh tình trạng lắng cặn Vận tốc này phải lớn hơn 0,4 m/s.
Với qmin @3 l/s = 0,403 m3/s, hmin = 0,46 m. min s min B min h
Kết quả trên thoả mãn yêu cầu tránh lắng cặn.
- Độ dài phần mở rộng l1 được tính:
(m) Với: + Bm - Chiều rộng mương dẫn, Bm = 1 m.
+ Bs - chiều rộng thanh chắn, Bs = 2 (m) + - Góc mở rộng của mương; = 20 0, tg200 0,364 l1 = 2 x 2−1 0,364 = 1,37 (m)
- Độ dài phần thu hẹp l2 được tính theo cấu tạo: l2 = 0,5l1 = 0,5 1,6 = 0,68 m
- Chiều dài đoạn mương mở rộng chọn theo cấu tạo lS = 1,5 m.Vậy chiều dài mương chắn rác là: lXD = l1 + lS + l2 = 1,37 +1,5 + 0,68 = 3,55 (m).
- Tổn thất áp lực qua song chắn: g k 2 h V max 2 s
Vận tốc tối đa của nước ở kênh trước song chắn đạt 1,06 m/s, tương ứng với lưu lượng lớn nhất Hệ số k, được sử dụng để tính toán tổn thất áp lực do rác mắc kẹt ở song chắn, có giá trị là 2.
+ : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, phụ thuộc vào loại song chắn (hình dáng, tiết diện, cách đặt song chắn). a
Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn được xác định là + = 2,42, theo bảng 3.3 trong tài liệu “Xử lý nước thải - Tính toán thiết kế công trình - Trường đại học xây dựng 1973”, với tiết diện hình chữ nhật.
+ a = 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang. ịị=2,42 ì( 0,016 0,01 ) 4/3sin600 = 1,12 Tổn thất qua song chắn rác: hs= 1,12 x 1 , 06 2
- Chiều cao xây dựng đặt song chắn rác:
HXD = hmax + hs + hbv = 0,88+ 0,13 + 0,3 = 1,31 (m) Với hbv = 0,3 - Chiều cao bảo vệ.
Xác định kiểu SCR, số SCR, loại máy nghiền rác và lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác
- Lượng rác lấy ra từ song chắn được tính:
+ a - Lượng rác tính theo đầu người trong 1 năm, theo bảng 20 TCXDVN 7957-2008 với b = 0,016 (m) có a = 8 (l/người/năm)
+ Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng Ntt = 282788 (người).
365 x 1000 =6.2 (m3/ngày) > 0,1 (m3/ngày) Vậy theo 7.2.9 TCXDVN 7957-2008 thì ta phải sử dụng SCR cơ giới
Và theo bảng 19 TCXDVN 7957-2008 với khe hở SCR 16 mm chọn 1 SCR làm việc là 1 SCR dự phòng.
- Với khối lượng riêng của rác là 750 kg/m3 (theo 7.2.12 TCXDVN 7957-2008), thì trọng lượng rác trong ngày sẽ là:
P = 750 6.2 = 4650 (kg/ngđ) = 4.65 (T/ngđ) Lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:
+ Kh : hệ số không điều hòa giờ của rác đưa tới trạm bơm lấy sơ bộ Kh = 2 (theo 7.2.12 TCXDVN 7957-2008).
+ Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền sau đó dẫn bể Metan
- Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 10 m3/1T rác
Q = 10 P = 10 4.65 = 46,5 (m3/ngđ) Kết luận: Chọn 1SCR làm việc và 1 SCR dự phòng và các thông số thiết kế như sau: h1(m) hS(m) hxd(m) Bm(m) Bs(m) L1(m) L2(m) Ls(m) Lxd(m)
Bể lắng cát được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không tan, chủ yếu là cát, ra khỏi nước thải Mặc dù cát trong nước thải không độc hại, nhưng sự hiện diện của nó có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoạt động của các hệ thống xử lý nước thải khác.
Sơ đồ bể lắng cát ngang
Việc tính toán bể lắng cát ngang được tiến hành theo chỉ dẫn điều 8.3.3 TCXDVN 7957-2008
Lưu lượng lớn nhất đạt 0,3 m/s và lưu lượng nhỏ nhất là 0,15 m/s Thời gian lắng tối thiểu là 30 giây khi lưu lượng lớn nhất Độ lớn thủy lực của hạt cỏt được giữ lại trong bể Uo dao động từ 18 đến 24 mm/s.
Chiều sâu lắng tính toán Hn = 0,25 1 m Tính toán chiều dài của bể lắng
Chiều dài của bể lắng cát ngang được xác định theo công thức:
- Htt : Là chiều sâu của phần lắng theo 8.3.4 TCVN 7957-2008 lấy bằng 0,25 1,0 (m) Chọn Htt = 0,7 (m).
- U0 : Là độ lớn thuỷ lực của hạt cát (mm/s) Được xác định theo bảng 26 TCVN 7957:2008 với kích thước tối thiểu của hạt cặn là 0,2 0,25 (mm) Chọn U0 = 24,2 (mm/s)
- K : Là hệ số tỷ lệ Uo/U chọn theo bảng 27 TCVN 7957:2008, với bể lắng cát ngang
- V : Là vận tốc dòng chảy trong bể Chọn theo bảng 28 TCVN 7957:2008
Chọn V=0,3 (m/s) Vậy chiều dài bể lắng cát là :
Diện tích tiết diện ướt của phần lắng:
Diện tích ướt của phần lắng được xác định theo công thức:
Trong đó: - qmax : Là lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qmax = 0,899(m3/s)
- V : Là vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất V= 0,3 m/s
- n : Là số đơn nguyên công tác Lấy n = 2
Vậy = 0,899 2 ×0,3 = 1,55 (m2) Diện tích mặt thoáng của bể lắng:
Diện tích mặt thoáng của bể lắng được xác định theo công thức:
Trong đó : - U là tốc độ lắng trung bình của hạt cát có kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối được tính theo công thức: U = √ U 0 2 −W 2
- W : Là tốc độ thành phần chảy rối theo phương thẳng đứng:
- U0 : Là tốc độ lắng tự do của hạt cát: U0 = 24,2 (mm/s) Vậy: U = √ ¿¿ (m/s)
Suy ra : F = 0,899 0,019 = 47.32 (m2) Chiều ngang của bể lắng:
Chiều ngang của bể lắng cát được xác định theo công thức:
Kiểm tra chế độ làm việc của bể lắng:
Vận tốc nước chảy trong bể ứng với lưu lượng nhỏ nhất : qsMin = 0,403 (m3/s).
Trong đó: HMin Là chiều sâu lớp nước trong bể ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất (Lấy bằng chiều sâu lớp nước nhỏ nhất trong mương dẫn):
Thời gian nước lưu lại trong bể : t= L V = 11,3 0,22 Q.36 (s) > 30 (s) Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể.
Chọn bể lắng cát ngang gồm ba ngăn, trong đó có hai ngăn công tác và một ngăn dự phòng.
Thể tích phần lắng trong bể được xác định theo công thức :
1000 ×1 = 5.7 (m3)Trong đó: p : Lượng cát giữ lại trong bể lắng a = 0,02 (l/ng.đ).
Ntt: Số dân tính toán Ntt = 282788 (người) t : Chu kỳ thải cát t = 1 (ngày đêm), nhằm tránh sự thối rữa cặn.
Chiều cao lắng cát trong bể lắng cát : hc = L W × C b ×n = 5.7
Cát được xả ra khỏi bể lắng cát bằng thiết bị nâng thủy lực.Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m3 cặn cát ra khỏi bể phải cần tới 20 m3 nước.
Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày theo điều 8.3.5 TCVN 7957:2008 lấy sơ bộ bằng 20 lần lượng cát lấy ra khỏi bể:
Q = Wc20 = 5.720 = 114 (m3/ngđ) Chiều cao xây dựng của bể lắng:
Chiều cao xây dựng được xác định theo công thức:
Htt : Là chiều cao tính toán của bể lắng cát : Htt = 0,7 (m). hbv : Là chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 (m). hc : Là chiều cao lớp cặn trong bể: hc = 0,11 (m).
Như vậy cần xây dựng bể lắng cát ngang với 3 ngăn, 2 ngăn công tác và 1 ngăn dự phòng, kích thước mỗi ngăn là: hbv(m) Htt(m) hc(m) hxd(m) L (m) B (m)
- Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi cát.
Sân phơi cát được đặt gần bể lắng cát, với nền nhân tạo bằng cát và hệ thống ống thu nước thấm dẫn về bể lắng Đường kính ống là 100 mm và có độ dốc 0,003.
- Diện tích sân phơi cát được xác định theo công thức:
Trong đó: a : Là lượng cặn tính theo đầu người lấy theo tiêu chuẩn a = 0,02 (l/ng.ngđ).
Ntt : Là dân số tính toán theo chất lơ lửng : Ntt = 282788 (người). h : Là tổng chiều cao lớp cát trong 1 năm lấy h = 4 (m) Vậy:
F = 0,02× 1000 282788× × 4 365 = 516.088 ( m2) Chọn sân phơi cát gồm 6 ô, kích thước mỗi ô là: bl = 1010 (m).
2.1.5 Tính toán bể lắng ly tâm đợt 1
Khi tính toán bể lắng ly tâm phải tuân thủ các điều kiện sau:
Chiều sâu vùng lắng H dao động từ 1,5 đến 5 mét, với tỷ lệ giữa đường kính bể và chiều sâu vùng lắng thường nằm trong khoảng 6 đến 12 Trong một số trường hợp, tỷ lệ này có thể mở rộng từ 6 đến 30 đối với nước thải sản xuất.
- Đường kính bể không nhỏ hơn 1 (m)
- Chiều cao lớp nước trung hòa 0,3 (m). bv ct th
1- Ống dẫn nước vào 2- Phễu phân phối nước 3- Máng thu nước 4- Mương dẫn nước ra 5- Hố thu cặn.
Hình 3.4.Sơ đồ cấu tạo bể lắng ly tâm đợt I a Tính toán bể lắng
Bán kính bể lắng li tâm được xác định theo công thức: n u K π 3,6 Q
+) n : Là số bể lắng li tâm công tác: n = 4 bể.
+) Q : Là lưu lượng tính toán của nước thải: Q = 3237 (m 3 /h).
+) K : Là hệ số sử dụng thể tích công tác của bể: K = 0,45 +) H : Là chiều sâu tính toán của vùng lắng: H = 3,0 (m)
+) u 0 : Là độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác dịnh theo công thức:
Hệ số thực nghiệm n phụ thuộc vào tính chất của cặn, với giá trị n được xác định là 0,25 cho các hạt cặn có khả năng kết tụ, như chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt.
+) a:Là hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải đến độ nhớt của nước Theo bảng 31 TCVN 7957:2008, với nhiệt độ nước thải là t = 20 0 C, ta có a
Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ với chiều sâu lớp nước hP0mm đạt hiệu quả lắng tương đương với hiệu quả lắng tính toán, được xác định theo bảng.
Với C 1 = 444(mg/l); chọn hiệu suất bể lắng E = 60% ta có t = 761.2 s,
+) Trị số ( K H h ) n tra theoTCVN 7957:2008 Với H =3m, ta có ( K H h ) n =1,29
+) :Là vận tốc cản của dòng chảy theo thành phần đứng, tra theo bảng 32 TCVN 7957:2008: ứng với V=8(mm/s) thì ω = 0,03 (mm/s)
Chọn R = 11 (m) Đường kính của một bể lắng li tâm:
- Diện tích của một bể lắng li tâm: F= π × D 2
- Thể tích ngăn công tác của bể: W = FH = 379.943 = 1139.82 ( m 3 ).
- Chiều cao của bể lắng li tâm: H TC = H + h bv = 3+ 0,5 = 3,5 (m)
- Kiểm tra tốc độ thực tế V Th trong phần lắng :
3,6 ×3,14 ×10.89 × 3 =8,76(mm/s) Không sai khác nhiều so với vận tốc tính toán V=8 (mm/s), do đó không phải điều chỉnh lại giá trị R.
- Hàm lượng chất lơ lửng theo nước trôi ra khỏi bể lắng đợt I là:
C hh : Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu; C hh = 444 (mg/l)
E 1 : hiệu suất của bể lắng ly tâm đợt 1; E 1 = 60%
Theo quy định, hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng lần I không được vượt quá 150 mg/l trước khi dẫn đến bể Aeroten hoặc bể Biophin Để tăng cường khả năng xử lý cho bể lắng I, cần áp dụng các biện pháp như làm thoáng sơ bộ nước thải trước khi vào bể lắng Quá trình làm thoáng giúp keo tụ các tạp chất không hòa tan, làm thay đổi độ lớn thủy lực và tăng nhanh quá trình lắng cặn Phương pháp làm thoáng đơn giản với thời gian từ 10 đến 20 phút và lượng không khí cấp là 0,5 m³/m³ nước thải sẽ mang lại hiệu quả cao cho bể lắng.
Chiều cao xây dựng của bể lắng được xác đinh theo công thức:
Trong đó: h bv : Là chiều cao bảo vệ: h bv = 0,4 (m)
Chiều cao công tác của bể là H = 3 m, trong khi chiều cao lớp nước trung hoà là h th = 0,5 m và chiều cao lớp cặn lắng là h c = 0,1 m Tổng chiều cao xây dựng được tính là H XD = 0,5 + 3 + 0,4 + 0,1 = 4 m Thông tin này cũng liên quan đến đường kính ống dẫn nước vào bể.
- V tb : Là vận tốc nước chảy trong ống, lấy v tb = 1,0 (m/s)
Vậy kích thước của 1 bể lắng ly tâm đợt I là D " (m); H XD = 5,0 (m); Vận tốc V
= 8 mm/s, thời gian lắng nước t = 761.2 (s) Đường kính ống dẫn nước vào bể là D l =
2.1.6 Bể làm thoáng sơ bộ
Sơ đồ cấu tạo bể làm thoáng sơ bộ
Tinh toán công trình làm thoáng như sau:
Thể tích làm thoáng sơ bộ được tính theo công thức: