Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Phú Xuân, Cotec, Huyện Nhà Bè

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆ SINH HỌC o0o - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO KHU DÂN CƯ PHÚ XUÂN – COTEC – HUYỆN NHÀ BÈ Chuyên Ngành Mã ngành : Môi Trường : 108 GVHD: Th.S THÁI VŨ BÌNH SVTH : TRẦN THỊ DƯƠNG MSSV : 103108027 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12, năm2007 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec I.1 Cơ sở hình thành đề tài: Ô nhiễm nguồn nước tác động nước thải sinh hoạt sản xuất vấn đề xúc Việc bảo vệ sử dụng hợp lý nguồn nước để cung cấp cho hoạt động sinh hoạt sản xuất, đáp ứng nhu cầu thỏa mãn nhu cầu tương lai Đã toán nan giải quốc gia Việt Nam nói riêng giới nói chung Tp.HCM thành phố cực lớn, có tầm quan trọng bình diện quốc gia mà quốc tế Định hướng phát triển kinh tế thành phố tập trung vào phát triển mạnh ngành dịch vụ thương mại, tài chính, ngân hàng, du lịch, giao thông vận tải, văn hoá, y tế, đào tạo, công nhân kỹ thuật cao Để tránh tập trung qua mức tránh tình trạng “quá tải” cho Tp.HCM, đặc biệt khu vực nội thành, thành phố thực chiến lược phát triển kinh tế khu vực ngoại thành vùng phụ cận Nhà Bè có vị trí quan trọng với vị trí chiến lược khai thác giao thông thủy bộ, nằm cửa ngõ phía Nam thành phố, cầu nối mở hướng phát triển thành phố với biển Đông giới Huyện Nhà Bè vùng tâm điểm thành phố ý Do năm trở lại tình hình phát triển đô thị hóa huyện Nhà Bè ngày cao, với góp mặt đông đảo đơn vị kinh tế trung ương thành phố Một số khu công nghiệp khu đô thị hình thành phát triển như: khu công nghiệp Hiệp Phước - Nhà Bè với đô thị Phú Xuân - Mương Chuối - 100.000 người Xã Phú Xuân quy hoạch thành khu trung tâm huyện lỵ nên xã đầu tư mạnh mẽ sở hạ tầng để xứng đáng với mặt huyện phát triển Ngoài công trình, trụ sở hành chính, nhiều khu dân cư đại hình thành Khu dân cư Phú Xuân- Cotec khu trung cư đại huyện xây dựng để đáp ứng nhu cầu nhà cho SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec dân vùng dân học, nhiên nước thải từ khu dân cư hoạt động sản xuất dịch vụ huyện chưa xử lý mà thải thẳng sông Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường chung giới giảm bớt nỗi lo hậu ô nhiễm môi trường nhân loại đề tài “ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân- Cotec huyện Nhà Bè” hình thành I.2 Mục tiêu đề tài  Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú XuânCotec huyện Nhà Bè I.3 Nội dung đề tài Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu vào vấn đề sau:  Tổng quan hệ thống thoát nước xử lý nước thải sinh hoạt  Tìm hiểu vị trí địa lý, tự nhiên, điều kiện kinh tế- xã hội trạng môi trường huyện Nhà Bè khu dân cư Phú Xuân  Tính toán thiết kế hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt khu dân cư  Đưa phương án xử lý chọn phương án xử lý hiệu để thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư I.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài  Phương pháp luận Huyện Nhà Bè đà phát triển mặt kinh tế xã hội,thúc đẩy ngành sản xuất kéo theo dân nhập cư học tăng cao Điều cho thấy việc hình thành khu định cư vấn đề thiết thực, việc xây dựng khu định cư giúp quan nhà nước quản lý tốt vấn đề nhà ở, bên cạnh kiểm soát tải lượng, khả gây ô nhiễm, tiến triển tình trạng gây ô nhiễm nước thải sinh hoạt gây SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Đồ án tính toán thiết kế dựa số dân ước tính khu định cư điển hình, nhằm góp phần bảo vệ môi trường, ứng dụng cho khu dân cư khác hình thành tương lai  Phương pháp nghiên cứu cụ thể Phương pháp thực tế: thu thập xử lý tài liệu cần thiết cho đề tài cách thích hợp  Tổng quan nước thải thị ô nhiễm môi trường nước thải đô thị • Thành phần tính chất nước thải thị • Ơ nhiễm nước thải thị • Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt • Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Tổng quan điều kiện tự nhiên- kinh tế - xã hội huyện Nhà Bè thành  phố Hồ Chí Minh Tập trung nghiên cứu khảo sát trạng môi trường khu dân cư  Phú Xuân-Cotec Tìm hiểu thành phần tính chất nước thải sinh hoạt để đưa  biện pháp xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân  – Cotec • Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư • Tính toán kinh tế cho phương án lựa chọn phương án tối ưu  Thời gian thực đề tài từ ngày 1/10/2007 đến ngày 22/12/2007 I.5 Phương hướng phát triển đề tài Do kiến thức thời gian có giới hạn nên đề tài dừng lại mức độ khảo sát, tìm hiểu thiết kế cho khu dân cư Phú Xuân huyện Nhà Bè không thiết kế chung cho khu dân cư thành phố Từ kết nghiên cứu đề tài SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec bổ sung, chỉnh sửa phát triển cho khu dân cư khác địa bàn thành phố toàn quốc I.6 Ý nghóa khoa học ý nghóa thực tiễn I.6.1 Ý nghóa khoa học  Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Phú Xuân-cotec huyện Nhà Bè Từ góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày  Giúp nhà quản lý làm việc hiệu dễ dàng I.6.2 Ýù nghóa thực tiễn  Đề tài nghiên cứu bổ sung để phát triển cho khu dân cư địa bàn thành phố toàn quốc  Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái ô nhiễm tài nguyên nước SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT II.1 Nguồn Gốc Và Đặc Tính Nước Thải Sinh Hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải hình thành trình hoạt động sống người : giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, nước nhà bếp… hoạt động khác sản xuất.Nước thải sinh hoạt thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ công trình công cộng khác sở sản xuất Khối lượng nước thải sinh hoạt cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:  Quy mô dân số  Tiêu chuẩn cấp nước  Khả đặc điểm hệ thống thoát nước  Loại hình sinh hoạt Đặc tính chung nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm chất cặn bã hữu cơ, chất hữu hoà tan (thông qua tiêu BOD 5/COD), chất dinh dưỡng (Nitơ, phospho), vi trùng gây bệnh (E.Coli, coliform…); Mức độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào:  Lưu lượng nước thải  Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người Mà tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:  Mức sống, điều kiện sống tập quán sống  Điều kiện khí hậu Và xác định bảng SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Bảng 1: Tải trọng chất bẩn theo đầu người Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số phát thải Các quốc gia gần gũi với Theo tiêu chuẩn Việt Việt Nam Nam (TCXD-51-84) Chất rắn lơ lửng (SS) 70-145 50-55 NOS5 lắng 45-54 25-30 NOS20 lắng 30-35 NOH (COD) 72-102 + N-NH4 2.4-4.8 Phospho tổng số 0.8-4.0 1.7 Dầu mỡ 10-30 (Nguồn: Chương trình môn học kỹ thuật xử lý nước thải, Lâm Minh Triết) II.2 Thành Phần Và Tính Chất Của Nước Thải Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc nước thải Đặc điểm chung nước thải sinh hoạt thành phần chúng tương đối ổn định Các thành phần bao gồm 52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ, nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh độc tố chúng Phần lớn vi sinh vật nước thải vi khuẩn vi rut gây bệnh : vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn… Thành phần nước thải chia làm hai nhóm chính:  Thành phần vật lý  Thành phần hoá học Thành phần vật lý: biểu thị dạng chất bẩn có nước thải kích thước khác nhau, chia thành nhóm:  Nhóm 1: gồm chất không tan chứa nước thải dạng thô (vải, giấy, cành cây, sạn, sỏi, cát, da, lông…) dạng lơ lửng ( δ > 10-1 mm) dạng huyền phù, nhũ tương, bọt (δ = 10-1 – 10-4 mm)  Nhóm 2: gồm chất bẩn dạng keo (δ = 10-4 – 10-6 mm) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec  Nhóm 3: Gồm chất bẩn dạng hoà tan có δ < 10-6 mm; chúng dạng ion phân tử: Hệ pha – dung dịch thật Thành phần hoá học: Biểu thị dạng chất bẩn nước thải có tính chất hoá học khác nhau, chia thành nhóm:  Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, axit vô cơ, ion muối phân ly… (khoảng 42% nước thải sinh hoạt );  Thành phần hữu cơ: Các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, cặn bã tiết…(chiếm khoảng 58%) − Các chất chứa Nitơ:Urê, protêin, amin, acid amin… − Các hợp chất nhóm hydrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulose… − Các hợp chất có chứa phosphor, lưu huỳnh  Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn… II.3 Tổng Quan Về Hệ Thống Và Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt II.3.1 Tổng Quan Về Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Các trình xử lý nước thải sinh hoạt nhà máy xử lý thường chia thành bước: xử lý ban đầu, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba II.3.1.1 Xử lý ban đầu Nước thải đưa đến nhà máy xử lý chứa mảnh vụn rác rưởi gây cản trở làm hư hỏng máy bơm thiết bị khác Những vật liệu màng chắn song chắn rác giữ lại, lấy máy tay đem chôn đốt Nước thải sau qua máy nghiền, nghiền vật liệu hữu thứ lại nhằm giảm kích thước chúng để sau xử lý loại bỏ hiệu SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec  Ngăn lắng cát Ngăn lắng cát thiết kế hạt cát có kích thước 0.2 mm lớn lắng xuống đáy hạt nhỏ phần lớn chất hữu trạng thái lơ lửng qua  Bể lắng Sau cát loại bỏ, nước thải qua bể lắng vật liệu hữu sa lắng lấy thải bỏ Quá trình sa lắng loại bỏ từ 20- 40 % chất rắn lơ lửng  Bể tuyển Trong nước thải chứa nhiều chất dạng rắn dạng lỏng, phân tán không tan, tự lắng Tuyển trình vật lý dùng để tách hạt rắn hạt chất lỏng khỏi pha lỏng cô đặc bùn sinh học Quá trình thực nhờ bọt khí tạo khối chất lỏng cho không khí vào Các bọt khí bám vào hạt giữ lại cấu trúc hạt nên tạo nên lực đẩy hạt Không khí đưa vào nước với áp lực 1.75-3.5 kg/ cm Sau nước thải dư thừa không khí đưa sang bể làm thoát bọt khí lên làm cho chất rắn lơ lửng lên mặt nước loại bỏ Ưu điểm phương pháp so với phương pháp lắng khử hoàn toàn hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm thời gian dài II.3.1.2 Xử lý bậc hai Sau bỏ 40-60 % chất rắn lơ lửng 20-40% BOD giai đoạn xử lý ban đầu biện pháp xử lý, giai đoạn xử lý bậc hai tiếp tục giảm thiểu vật chất hữu lại nước thải biện pháp sinh học Trong trình vi khuẩn xử dụng vi khuẩn háo khí Vi khuẩn háo khí biến đổi vật chất hữu thành dạng vật chất cacbonic, nước, nitrat vật liệu hữu khác Việc tạo vật chất hữu kết gián tiếp trình sinh học, chất hữu cần loại bỏ trước SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec nước thải thải vào sông Giai đoạn xử lý bật hai gồm trình: lọc nhỏ giọt, xử lý bùn hoạt tính, hồ sinh vật  Lọc nhỏ giọt Trong trình dòng nước thải đưa không liên tục vào lớp hay số vật liệu xốp Một lớp màng sệt chứa vi sinh vật bao phủ vật liệu lọc có chức tác nhân loại trừ ô nhiễm Vật chất hữu nước thải chảy qua lớp màng vi sinh hấp thụ biến đổi thành cacbonic nước Quá trình nhỏ giọt sau lắng loại trừ 85% BOD  Bùn hoạt tính Đây trình thoáng khí tập hợp bùn kết tụ lơ lửng bể thoáng khí cấp oxy Tập hợp phần tử bùn hoạt tính cấu tạo từ hàng triệu vi khuẩn phát triển mạnh liên kết với lớp nhầy sệt Vật chất hữu hấp thụ quần thể vi khuẩn biến thành sản phẩm hiếu khí Trong trình BOD5 giảm khoảng 60-80%, COD giảm khoảng 60-70%  Ao hồ điều hòa Một dạng xử lý sinh học khác ao hồ điều hòa với diện tích lớn, chúng thường bố trí vùng quê Hồ điều hòa phổ biến có độ sâu từ 0.6-1.5 m diện tích bề mặt đến vài hecta Các chất rắn chủ yếu phân hủy điều kiện yếm khí đáy hồ Trong vùng mặt cho phép oxy hóa vật chất hữu dạng keo hòa tan Quá trình giảm 7585%BOD5 II.3.1.3 Xử lý bậc cao nước thải Nếu nơi tiếp nhận yêu cầu nước thải phải xử lý mức cao so với xử lý bậc hai, nước thải xử lý tái sử dụng cần tiến hành xử lý bậc cao nước thải Thuật ngữ xử lý bậc ba thường sử dụng đồng nghóa với xử lý bậc cao Tuy nhiên, hai phương pháp Xử lý bậc ba thường sử dụng để loại trừ Photpho xử lý bậc cao thêm SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuaân-Cotec Qb = W * X − θ c * Qra * X 189 * 3500 − 10 * 1008 * 40 = = 7.38 m / ng đ θc * X 10 * 3500 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết)  Xác định lưu lượng tuần hoàn Qt Để nồng độ bùn hoạt tính bể không đổi giữ giá trị X = 3500mg/l Cân vật chất bể Aerotank QX0 + Qth*Xth = (Q + Qth)X Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q = 1008 m3/ngđ; Qth: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn; X0: Nồng độ VSS nước thải dẫn vào bể Aerotank, mg/l; X: Nồng độ VSS bể Aertank, X = 3500 mg/l; Xth: Nồng độ VSS tuần hoàn(căn không tro), giả sử nồng độ cặn dòng tuần hoàn =10000 mg/l, suy Xth = 80 *10000 = 8000 mg/l 100 Giá trị X0 thường nhỏ so với X Xth phương trình cân vật chất bỏ đại lượng QX0 phương trình cân vật chất có dạng: X * (Q + Qth) = Qth* Xth Chia hai vế phương trình cho Q đặt tỉ số Q th/Q = α (α: goi tỉ số tuần hoàn), ta được: αXth = X + αX X 3500 = 0.78 Hay α = X − X = 8000 − 3500 th ⇒ Lưu lượng bùn tuần hoàn: SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 83 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuaân-Cotec QT = 0.78 * Q = 0.78 * 1008 = 786.24 m3/ngày = 32.76 m3/h Kiểm tra lại tỉ số F/M tải trọng hữu  Tỉ số F/M xác định theo công thức sau: La F 151.4 = = = 0.43 ngaøy-1 M θ * X 0.1 * 3500 Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 OC = Qtb.ng ( S − S ) * 10 −3 f 1008(151.4 − 1.032) *10 −3 − 1.42 * Px = − 1.42 * 37.14 = 170.2 kg/ngd 0.68 Trong đó: f: Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 So : Nồng độ BOD5 đầu vào = 151.4 mg/l S : Nồng độ BOD5 khỏi bể lắng = 1.032 mg/l 1,42: Hằng số chuyển đổi từ tế bào sang COD  Lượng không khí cần thiết điều kiện thực tế 30oC Do cần trì lượng oxy hoà tan bể 2(mg/l) nên lượng oxy cần sử dụng thực tế (TS Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, trang 106) OC t = OC o * 170.2 * Cs 1 * * = T − 20 C s − C 1.024 α 9.02 1 * * = 246.46 kgO / 30 − 20 9.02 − 1.024 0.7 OCtb = 246.46 = 10.27kgO2/h 24 Trong đó: Cs: Nồng độ bảo hoà oxy nước, ta có CS20 = 9.02 (mg/l) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 84 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Cl: Nồng độ oxy hoà tan cần trì công trình, xử lý nước thải thường lấy Cl = 1.5 – (mg/l) choïn Cl = (mg/l) T: Nhiệt độ bất lợi 20oC α: Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, hình dạng bể, thiết bị làm thoáng … Có giá trị α = 0.6 – 0.94 Chọn α = 0.7 (Ts Trịnh xuân Lai – Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, trang 106) Lượng không khí cần thiết Qkk = OC t *f OU Trong đó: + OCt’:Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể = 246.46 (kgO2/ngày) + OU : Công suất hoà tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối Chọn dạng đóa xốp, đường kính 170(mm) diện tích bề mặt F = 0.02 (m 2), cường độ khí 200 (l/phút đóa) Khi dùng hệ thống thổi khí, chiều sâu bể lấy từ – m để tăng cườn g tăng cường khả hoà tạn khí Với thể tích cần thiết bể 216 m3, ta chọn độ ngập nước thiết bị phân phối h 1= 3.8 (m) Trong độ sâu hữu dụng bể = (m) Với nồng độ bùn hoạt tính < 4000 (mg/l) hệ số α = 0.7 (Theo: Ts.Trịnh Xuân Lai-Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, trang 112) Công suất hoà tan oxy vào nước thiết bị bọt khí mịn điều kiện trung bình Ou= (gr O2/m3.m) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 85 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Suy OU = Ou*h = * 3.8 = 26.6gO2/m3 f: Hệ số an toàn Thường từ 1.5 – , chọn f = 1.5 ⇒ Qkk = 246.46 * 1.5 = 13898 m3/ngaøy 26.6 * 10 −3 Q kk trungbinh’= 579 (m3/h) = 0.161 (m3/s) • Số đóa cần phân phối bể N= Qkk ( l / s ) 13898 * 1000 = = 48.3 đóa (chọn 48 đóa) 200( l / s ) 200 * 24 * 60 Bố trí hệ thống sục khí Với số liệu tính trên, hệ thống phân phối khí chia làm nhánh đặt theo chiều dài bể, nhánh có đóa phân phối khí tổng cộng số đóa 6*8=48 đóa Để dễ dàng cho việc điều chỉnh lưu lượng ống chia làm ống nhánh Chọn vận tốc khí ống 10 – 15 (m/s) chọn v= 10 m/s đường kính ống tính sau (TS Trịnh Xuân Lai- Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, trang 115) D1 = * Qkk * 0.161 = = 0.143 m v *π 10 * 3.14 Choïn D1= Φ 140 (mm) Ống D1 lại chia làm nhánh nhỏ để gắn đóa sục khí đường kính là: D2 = * Qkk = * 10 * 3.14 * 0.161 = 0.0585m =0.06=60mm 188.4 Choïn D2 = φ 60 (mm) Công suất máy khí nén cần thiết bể Aerotank (Theo giáo trình Xử lý nước thải PGS.TS Hoàng Huệ, trang 112 ) xác định sau: SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 86 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuaân-Cotec N= 34400 * ( p 0,29 − 1) * q 102 *η Trong : q: Lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/s) η: Hiệu suất máy bơm η= 0.7 p: p suất khí nén (atm) tính theo công thức (giáo trình Xử lý nước thải- Hoàng Huệ, trang 112) p= 10.33 + H c 10.33 + 4.5 = = 1.43( atm) 10.33 10.33 Trong áp lực yêu cầu Hc tạo bọt khí tính H c = h + hd + hc + h p  hc = (m) mực nước công tác bể  hd + hc + hp tổn thất áp lực theo chiều dài, cục ống phân phối khí, chọn sơ 0.5(m) Vậy áp lực cần thiết Hc = + 0.5 = 4.5 (m) Công suất máy khí neùn N= ( ) ( ) 34400 * p 0.29 − * q 34400 * 1.43 0.29 − * 0.076 = = 4(KW) 102 *η 102 * 0.7 Bảng 20: Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Chiều dài Chiều rộng Chiều cao xây dựng (H) Chiều cao công tác Thời gian lưu nước Thời gian lưu bùn Cường độ sục khí (Qkk) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Đơn vị (m) (m) (m) (m) Giờ Ngày m3/h Số liệu thieát keá 4.5 10 579 Trang 87 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Số đóa thổi khí Tỷ số F/M Cái mg BOD5/mg bùn ngày 48 0.62 IV.4.2 Bể Lắng Đợt II  Chức Hỗn hợp nước bùn hoạt tính chảy từ công trình xử lý sinh học dẫn đến bể lắng II Bể có nhiệm vụ lắng tách bùn hoạt tính xử lý bể Aerotank phần nhỏ chất không tan Bùn sau lắng phần tuần hoàn lại bể Aerotank để tạo hỗn hợp bùn nước  Tính toán bể lắng II Các thông số đầu vào Lưu lượng ngày max: Qmax ngđ=1300m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình ngày:Qmaxngđ = 1008m3/ngày = 42m3/h Lưu lượng max:Qmaxh =105m3/h Lưu lượng min: QTBh =42m3/h Lưu lượng giây min: Qmingiay=29.17l/s Hàm lượng chất lơ lửng: SS=50mg/l Hàm lượng BOD5 =30mg/l  Nồng độ bùn (VSS) bể nồng độ bùn hoạt tính X = 3500 (mg/l)  Độ tro bùn hoạt tính z = 0,3  Nồng độ bùn hoạt tính dòng tuần tuần hoàn Xr = 10.000 (mg/l) Co: Nồng độ bùn hoạt tính bể Aeotank C0 = X 3500 = = 4375 mg/m3 0.8 0.8 Ct: Nồng độ bùn hoạt tính dòng tuần hoaøn Ct = 10.000 (g/m3) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 88 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Vl : Vận tốc lắng mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn C tính chất cặn xác định theo phương trình thực nghiệm sau: (Theo công thức 9-7 TS Trịnh Xuân Lai- Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, trang 150) Cl = C t 10.000 = = 5.000(g / m ) 2 • Vận tốc lắng : Vl = Vmax * e − KC110 = * e −600*5000*10 = 0.34 m/h −6 −6 Trong đó: + Vmax = (m/h) + K = 600 Diện tích bể lắng II mặt bằng: F= Qtb.ng L1 = 1008 = 45.82 m2 22 Trong đó: Qtb.ng: Lưu lượng trung bình ngày đêm, m3/ng.đ; L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, L1 = 22 m3/m2.ng (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết, bảng TK-5, trang 152) Đường kính bể lắng II tính theo công thức: D= 4* F = π *n * 45.82 = 5.4 m 3.14 * Trong đó: n: Số đơn nguyên bể lắng II Thể tích bể lắng II tính theo công thức: W = F*H = 45.82 * = 183.28 m3 Trong đó: SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 89 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec F: Diện tích bể lắng II; H: Chiều cao công tác bể lắng II, chọn H = m; Thời gian lưu nước bể: W 183.28 t = Q + Q = 42 + 0.78 * 42 = 2,16 th Trong đó: W: Thể tích bể lắng II; Q: Lưu lượng thải trung bình giờ, Q = 68.61 m3/h; Qth: Lưu lượng tuần hoàn bể Aerotank, Qth = 0.78*Q α: Hệ số tuần từ trình tính bể Aerotank α = 0.78 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Đường kính buồng phân phối trung tâm: Dtt = 0.25*D = 0.25*5.4 = 1.35 m Diện tích buồng phân phối trung tâm: π * ( Dtt ) 3.14 * (1.35) f = = = 1.43m 4 Diện tích vùng laéng Fl = F – f = 45,82 – 1.43 = 44.39 m2 Tải trọng thuỷ lực a= Qmax ng Sl = 1300 = 29.29 m3/m2.ngày 44.39 (Theo: Trịnh Xuân Lai, 2000) Vận tốc nước lên bể V= a 29.29 = = 1.22 m/h 24 24 (Theo: Trịnh Xuân Lai, 2000) Thiết kế máng đặt vòng tròn có chiều rộng máng = 0.3 m SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 90 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Tải trọng thu nước m chiều dài máng aL = Qmax ng π * Dmang * = 1300 = 43.13 m3/m daøi.ngaøy 3.14 * 4.8 * SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 91 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Tải trọng bùn: Q * (1 + α ) * C 1300(1 + 0.78) * 4375 *10 −3 b= = = 4.6 kg/m / h 24 * F * 24 * 45.82 * Chiều cao bể :H = (m) Chiều cao dự trữ mặt thoáng : h1 = 0.3 (m) Chiều cao cột nước bể: = 3.7 Chiều cao phần nước h2 ≥ 1.5 (m), chọn h2 = (m) Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 8% tâm h3 = D 5.4 tgα = * 0.08 = 0.216 m =0.22 2 Chiều cao phần chứa bùn phần hình trụ h4 = H – h1 – h2 – h3 = – 0.3 – – 0.22 = 1.48 m Theå tích vùng chứa bùn: Vbùn = h4*Fbể = 1.42*45.82 =65.06 m3 Nồng độ bùn trung bình bể: Cbùn.tb = C l + C t 5000 + 10000 = = 7500 gr/m3 = 7.5 kg/m3 2 Lượng bùn chứa bể lắng: Gbùn = Vbùn* Cbùn.tb = 362.88*7.5 = 2721.6 kg Lượng bùn cần thiết cho bể Aerotank: Gcần = n*VAerotank*C0 = 1*110.3*4375*10-3 = 482.56 (kg) Dung tích bể lắng: V = h*F = 3.7*74.85 = 276.9 (m3) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 92 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Bảng 21: Các thông số thiết kế bể lắng II STT Teân thông số Đường kính bể (D) Đường kính buồng trung tâm Chiều cao tổng cộng Tải trọng bề mặt (L) Chiều dài máng thu Đường kính máng thu Tải trọng máng tràn (Ld) Thời gian lắng SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Đơn vị (m) (m) Số liệu thiết kế 5.4 1,35 (m) m /m2ngaøy (m) (m) m /m.ngaøy h 29.36 5,6 79,6 2.45 Trang 93 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec CHƯƠNG V PHÂN TÍCH TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT - MÔI TRƯỜNG V.1 Kinh Tế Cả hai phương án thiết kế hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Phú Xuân – Cotec huyện Nhà Bè, hầu hết công trình tương tự có thay đổi công trình xử lý sinh học( bể lọc sinh học hai bậc nối tiếp thay bể sinh học Arotank bể lắng II) Phương án 1: Công trình xử lí sinh học bể lọc sinh học bậc nối tiếp, bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, diện tích chiếm dụng nhỏ, có cấu tạo hình chữ nhật xây dựng bê tông cốt thép Trong bể bố trí hệ thống phối khí dàn đóa tán Diffuser khí nằm đáy bể Dự toán giá thành xây dựng thiết bị bể khoảng 1,4 tỷ Phương án 2: Công trình xử lý sinh học bể Aerotank, bể có cấu tạo tương đối đơn giản, có cấu tạo hình khối chữ nhật, xây dựng bêtông cốt thép, diện tích mặt chiếm dụng tương đối lớn Trong bể bố trí hệ thống phân phối khí với đường ống phân phối khí thiết bị phân phối khí đóa Diffuser Dự toán giá thành xây dựng thiết bị bể khoảng 1,6tỷ Nhận xét: So sánh giá thành hai phương án ta thấy phương án có giá thành thấp nhiều so với phương án Mặt khác diện tích chiếm dụng mặt phương án nhỏ phương án Do xét đến khía cạnh kinh tế phương án xét duyệt để đầu tư xây dựng nhằm đáp ứng kinh tế nhà đầu tư tiết kiệm mặt SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 94 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec V.2 Kỹ Thuật Cả hai phương án áp dụng biện pháp xử lý sinh học hiếu khí Tuy nhiên cấu tạo hai công trình hoàn toàn khác Theo phương án công trình xử lý sinh học bể lọc sinh học bậc nối tiếpø phương án công trình xử lý sinh học bể Aerotank Phương án 1: p dụng phương pháp xử lý sinh học hiếu khí chủ yếu dựa vào trình sục khí nhân tạo(nhờ hệ thống giàn đóa phân phối khí) đặt đáy bể Lắp ráp thiết bị vận hành tương đối đơn giản Nhờ có hệ thống sục khí liên tục từ đáy bể đảm bảo nhu cầu oxy cho vi sinh vật bám dính lớp vật liệu lọc phân hủy chất hữu nước thải tạo thành hợp chất vô không độc Bể lọc sinh học có tính thẩm mỹ môi trường cao, với nồng độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt việc sử dụng biện pháp xử lý sinh học bể lọc sinh học thích hợp Nước thải sau khỏi bể lọc sinh học đạt tiêu chuẩn môi trường theo TCVN Phương án 2: p dụng phương pháp xử lý sinh học hiếu khí chủ yếu dựa vào trình sục khí nhân tạo(nhờ hệ thống giàn đóa phối khí) đặt đáy bể Lắp ráp thiết bị vận hành tương đối phức tạp, phải thường xuyên sục rửa đóa sục khí để hiệu phân phối khí tốt ổn định nhằm đạt hiệu xử lý cao Dưới tác dụng trình sục khí hầu hết chất hữu nước thải tạo thành bùn hoạt tính kết lắng bể lắng hiệu suất làm việc bể Aerotank cao khoảng 70490% Tuy nhiên so với phương án phương án sau bể sinh học Arotank cần có thêm bể lắng phải tốn thêm diện tích thay không đồng nhiều bể gặp niều khó khăn cho người vận SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 95 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Nhận xét: So sánh mặt kỹ thuật hai phương án ta thấy hiệu xử lý hai công trình tương đối tốt Quản lý vận hành tương đồng với mặt kỹ thuật mặt ưu chon bể lọc sinh học (phương án 1) V.3 Môi Trường Mục đích hai phương án xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Phú Xuân-Cotec nhằm đạt tiêu chuẩn môi trường Mức II, theo TCVN 6772-2000 Theo hiệu xử lý trình bày hai phương án đáp ứng điều kiện Tuy nhiên, phương án sử dụng bể lọc sinh học có tính vệ sinh tính thẩm mỹ cao bể Arotank phương án Nhận xét chung: Theo so sánh mặt kinh tế, kỹ thuật môi trường ta thấy công trình sinh học xử lý hiếu khí bể lọc Biofin hẳn so với công trình xử lý bể Arotank Vậy ta thấy tính khả thi bể lọc sinh học Biofin cao nên ta chọn bể Biofin(phương án 1) để áp dụng cho việc xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec huyện Nhà Bè SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 96 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Thái Vũ Bình Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec Chương VI Kết luận kiến nghị VI.1 Kết Luận Nước ta thời kỳ CNH, HĐH phát triển kinh tế tập trung phân bố không Quá trình đô thị hóa diễn chủ yếu thành phố lớn nguyên nhân làm cho TP Hồ Chí Minh có tỷ lệ dân nhập cư học ngày cao Gây khó khăn nhà ở, tệ nạn xã hội, khó khăn việc quản lý Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu nước cho người dân vấn cấp bách phủ Song song với việc đáp ứng nhu cầu nhà , nước cho người dân nhiều khu dân cư xây dựng, để góp phần bảo vệ môi trường ngày sạch, xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư phủ quan tâm xúc tiến Đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân – Cotec huyện Nhà Bè” trình bày kết nghiên cứu trình thực đề tài Trong thời gian giải số nội dung sau: - Bước đầu tìm hiểu trạng môi trường khu vực để thực quy hoạch hệ thống xử lý có hiệu - Thông qua trạng môi trường khu vực mô hình quy hoạch dân số cho khu dân cư từ tính toán lưu lượng nước thải đầu vào đưa mô hình xử lý thích hợp, có hiệu khu vực - Mô hình đưa hệ thống xử lý bao gồm: ngăn tiếp nhận, song chắn rác, bể điều hoà, bể lắng phân hủy bùn (bể IMHOF), bể Biofin bậc nối tiếp, bể khử trùng, sân phơi bùn.với hệ thống xử lý nước thải đầu đạt mức II( TCXT-6772) SVTH:Trần Thị Dương-103108027 Trang 97 ... trường huyện Nhà Bè khu dân cư Phú Xuân  Tính toán thiết kế hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt khu dân cư  Đưa phương án xử lý chọn phương án xử lý hiệu để thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu. .. toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân- Cotec huyện Nhà Bè? ?? hình thành I.2 Mục tiêu đề tài  Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú XuânCotec huyện. .. toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT II.1 Nguồn Gốc Và Đặc Tính Nước Thải Sinh Hoạt Nước thải