tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông

tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông

Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠTCHO KHU DÂN CƯ TÂN QUY ĐÔNG 5.1. Các thông số tính toán 5.1.1. Xác đònh lưu lượng tính toán của các loại nước thải Lưu lượng nước thải sinh hoạt từ khu dân cư Tân Quy Đông được tính trên cơ sở lượng nước cấp dự kiến 200 lít/người/ngày Với số lượng dân cư dự kiến khoảng 5095 người, lưu lượng nước thải từ khu dân cư Tân Quy Đông được ước tính như sau: - Nước thải sinh hoạt: 200 lít/người/ngàêm x 5095 người = 1019 m 3 /ngàêm(1) - Từ các nguồn khác như thấm qua hệ thống cống, nhà trẻ, trường học, trạm y tế, … = 20% (1) = 203.8 m 3 /ngàêm. Tổng khoảng 1200 m 3 /ngàêm. - Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày : Ngày TB Q = 1200 m 3 /ngàêm - Lưu lượng nước thải trung bình theogiờ: h TB Q , m 3 /h h TB Q = 24 Ngày TB Q Suy ra: h TB Q = 24 1200 = 50 m 3 /h - Lưu lượng trung bình giây: s TB Q , m 3 /s. s TB Q = 3600 h TB Q Suy ra: s TB Q = 3600 50 = 0.014 (m 3 /s) = 14 (l/s) - Lưu lượng nước thải lớn nhất ngày đêm: Ngày Q max , m 3 /ngày đêm Ngày Q max = ngày Ngày TB KQ × GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 67 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Trong đó: Hệ số không điều hòa chung hngàyC KKK ×= (K c = 2. Bảng hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt) K ngày = 1.15 – 1.3: Hệ số không điều hoà ngày. Chọn K ngày = 1.2 Q tb.s (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000 1500 K c max 2.5 2.1 1.9 1.7 1.6 1.55 1.5 1.47 1.44 K c min 0.38 0.45 0.5 0.55 0.59 0.62 0.66 0.69 0.71 Bảng 5.1 . Hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt => K h = ngày c K K = 2.1 2 = 1.66 Suy ra: Ngày Q max = 2.11200 × = 1440 m 3 /ngàêm - Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ : h Q max , m 3 /h. h Q max = h h TB KQ × Suy ra: h Q max =50 × 1.66 = 83 m 3 /h - Lưu lượng max giây: s Q max , m 3 /s. s Q max = c S TB KQ × Suy ra: s Q max = 0.014 × 2 = 0.028 m 3 /s 5.1.2. Các thông số đầu vào và đầu ra của hệ thống STT Các thông số Đơn vò Giá trò 1 Lưu lượng m 3 /ngàêm 1200 2 pH 5 - 10 3 SS mg/l 220 - 400 4 BOD mg/l 250 5 COD mg/l 500 6 T- N mg/l 40 7 T- P mg/l 8 8 Tổng Coliform No/100ml 10 7 - 10 8 Bảng 5.2: Các thông số đầu vào của nước thải Nước thải sinh hoạt khu dân cư Tân Quy Đông sau khi xử lý cần đạt tiêu chuẩn – TCVN 6772-2000 trước khi thải ra nguồn tiếp nhận: STT Các thông số Đơn vò Giá trò 1 Lưu lượng m 3 /ngàêm 1200 2 pH 5.5 - 9 GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 68 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông 3 SS mg/l 50 4 BOD mg/l 30 5 COD mg/l 80 6 T- N mg/l 30 7 T- P mg/l 6 8 Tổng Coliform No/100ml 1000 Bảng 5.3: Các thông số đầu ra của nước thải 5.2. Tính toán thiết kế 5.2.1. Phương án thiết kế - Song chắn rác - Mương lắng cát - Bể điều hòa - Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước - Bể lắng II - Bể khử trùng 5.2.2. Sơ đồ công nghệ GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 69 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 70 - SVTH: Nguyễn Công Hanh NƯỚC THẢI VÀO Song chắn rác Hố thu gom Mương lắng cát Bùn dư NƯỚC THẢI ĐẦU RA Q : 1200m 3 /ngày BOD : 250mg/l COD : 500 mg/l SS : 220 – 400 mg/l pH : 5 – 10 T-N : 40 mg/l T-P : 8 mg/l Q:1200m 3 /ngàêm BOD < 50mg/l COD < 100 mg/l SS < 50 mg/l pH : 5.5 – 9 T-N < 30 mg/l T-P < 6 mg/l Bể điều hòa Bể lọc sinh học vật liệu ngập nước Sục khí Bể lắng IIBể khử trùng Sân phơi bùn Cát Clorine H 2 SO 4 NaOH Đường khí Đường nước Đường bùn Hóa chất Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông 5.2.3. Thuyết minh - Song chắn rác Nước thải từ hệ thống thoát nước của khu dân cư chảy trọng lực vào hệ thống qua song chắn rác tại đây những vật lạ đi vào hệ thống được chặn lại, thiết bò cào rác tự động cào và gait rác liên tục vào thùng chứa - Mương lắng cát Sau khi qua song chắn rác những vật có kích thước lớn được giữ lại, trong nước thải chỉ còn cặn lơ lửng và một lượng cát chảy vào mương lắng cát. Tại đây với chiều dài của mương và những bẫy bắt giữ, cát và những cặn có đường kính lớn được giữ lại. Lượng cát lắng được thu bằng hệ thống gạt cát cơ khí và được hút đến sân phơi cát. Nước thải từ mương lắng cát được chảy trọng lực vào hố thu gom. - Hố thu gom nước thải Hố thu gom là nơi tập trung nước thải và có tác dụng đảm bảo lượng nước tối thiểu cho bơm hoạt động liên tục. - Bể điều hòa Nước thải sau khi tập trung ở hố thu được bơm vào bể điều hòa, bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và chất lượng dòng vào. Hệ thống sục khí hoạt động liên tục để điều hòa chất lượng nước thải. Bơm chìm được sử dụng vận chuyển nước thải đến bể lọc sinh học. Ngoài ra bể này còn có vai trò chứa nước thải khi hệ thống dừng lại để bảo trì hoặc sửa chữa. Trước khi vào bể này, pH của nước thải được điều chỉnh bằng NaOH và HCl. NaOH và HCl được cấp vào bởi bơm đònh lượng và hoạt động dựa trên tín hiệu nhận được từ đầu điều khiển pH đặt trong bể. pH của nước thải được điều chỉnh đến khoảng pH phù hợp để vào bể lọc sinh học. Thông thường khoảng pH làm việc tốt nhất được điều chỉnh đến khoảng từ pH = 6.5 đến pH = 7.6 GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 71 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông - Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước Nước thải được đưa vào bể lọc sinh học bằng bơm chìm tại bể điều hòa và được phân bố đều khắp bể, tạo khả năng cho vi sinh vật bám dính tiếp nhận thức ăn cách tốt nhất. Song song đó là quá trình cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật bám dính. Bể lọc sinh học có nhiệm vụ xử lý hợp chất hữu cơ hòa tan bằng vi sinh vật hiếu khí và hàm lượng cặn lơ lửng. Nước thải sau khi qua bể lọc sinh học được chảy tràn qua bể lắng đợt II. - Bể lắng II Bể lắng đợt II có nhiệm vụ lắng những cặn lơ lửng và xác vi sinh vật bám dính. Phần nước trong được chảy tràn qua bể khử trùng, phần cặn lắng được xả vào sân phơi bùn. - Bể khử trùng Sau khi qua bể lắng đợt II, nước thải đã được kiểm soát các chỉ tiêu hóa, lý và giảm được phần lớn các vi sinh vật gay bệnh có trong nước thải. Tuy nhiên vẫn chưa an toàn cho nguồn tiếp nhận. Do đó cần phải khử trùng bằng một lượng clorine thích hợp trước khi xả thải. Bể khử trùng có nhiệm vụ hòa trộn hóa chất khử trùng với nước thải, tạo điều kiện tiếp xúc và thời gian đủ để oxy hóa các tế bào vi sinh vật. - Sân phơi bùn Sân phơi bùn có nhiệm vụ tiếp nhận lượng cát từ mương lắng cát và lượng bùn từ bể lắng đợt II. Tại đây bùn được phơi khô trước khi đưa đi xử lý. GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 72 - SVTH: Nguyễn Công Hanh B s Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông 5.2.4. Tính toán 5.2.4.1. Song chắn rác (S) a. Chức năng: Ngăn chặn rác và những vật có kích thước lớn vào hệ thống Hình 5.1. Các tiết diện của thanh đan: b. Tính toán song chắn rác: A-A h B h α h B m ϕ l 1 l S l 2 Hình 5.2. Cấu tạo song chắn rác - Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn 1 h = mm s mã Bv Q × Trong đó: v m = 0.5 m/s: Vận tốc dòng chảy trong mương, m/s. B m : Chiều rộng mương; B m = 0.2 m. GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 73 - SVTH: Nguyễn Công Hanh 8 - 10 Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông s Q max : Lưu lượng giây lớn nhất, s Q max = 0.028 m 3 /s. 3.05.0 028.0 1 × = h = 0.187 m - Số lượng khe hở giữa các thanh n = z s K vhb Q × ×× 1 max Trong đó: Q s max : Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây, Q s max = 0.028 m 3 /s b: Khoảng cách giữa các thanh, m (b = 16 ÷ 25 mm, chọn b = 16 mm) h 1 : Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h 1 = 0.136 m v: Vận nước chảy qua song chắn, v = 0.7 – 1.0 m/s. Chọn v = 0.95 m/s K z : Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K z = 1.05 n = 05.1 95.0136.01016 028.0 3 × ××× − = 10.34 Chọn n = 11 (khe) - Bề rộng thiết kế song chắn rác: B s = d(n - 1) + b × n Trong đó: B s : Chiều rộng song chắn rác, m d : Chiều dày song chắn rác, m (d = 8 ÷ 10 mm, chọn d = 10 mm) n : Số khe b : Khoảng cách giữa các thanh, m. => B s = 10 × 10 -3 (11 - 1) + 16 × 10 -3 × 11 = 0.276 m Chọn B s = 0.3 (m) - Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn rác: l 1 = ϕ tg BB ms 2 − Trong đó: B m : Bề rộng của mương, B m = 0.2 (m) GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 74 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông ϕ = 20 0 : Góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác l 1 = 0 202 2.03.0 tg − = 0.13737 m - Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: l 2 = 2 1 l = 2 13737.0 = 0.069 m - Tổn thất áp lực qua song chắn rác K g v h c ××= 2 2 ξ Trong đó: v : Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác, v = 0.95 m/s. K : Hệ số tính đến việc tăng tổn thất áp lực do rác bám, K = 1.05 – 3 Chọn K = 2 ξ : hệ số tổn thất áp lực cục bộ. αβξ sin 3 4 ×       ×= b d Với: α :Góc nghiêng đặt song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang, chọn α = 60 0 β: Hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan, chọn β = 2.42 β = 2.42 1.83 1.67 1.97 0.92 g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s 2 d : Chiều dày song chắn rác, m (d = 10 mm) b : Khoảng cách giữa các thanh, m (b = 16 mm) 60sin 1016 1010 42.2 3 4 3 3 ×         × × ×= − − ξ = 1.12 m GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 75 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5:Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Suy ra: 2 81.92 95.0 12.1 2 × × ×= c h = 0.103 m - Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác: H = h 1 + h c + h bv Trong đó: h 1 : Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h 1 = 0.187 m h c : Tổn thất áp lực qua song chắn rác, h c = 0.103 m h bv : Chiều cao bảo vệ, h bv = 0.5 m. => H = 0.187 + 0.103 + 0.5 = 0.79 m Chọn H = 0.8 m - Chiều dài mỗi thanh: L = 923.0 60sin 8.0 60sin == H m - Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác: l = l 1 + l 2 + l s Trong đó: l 1 : Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác, l 1 = 0.13737 m l 2 : Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác, l 2 = 0.069 m l s : Chiều dài phần mương song chắn rác, l s = 2 m ; (l s ≥ 10 m, Xử lý nước thải – PGS-TS Hoàng Huệ, trang 33) => l = 0.13737 + 0.069 + 2 = 2.20637 m Chọn l = 2.2 m - Hàm lượng chất lơ lửng (SS) giảm 4%, còn lại: SS = 400 x (100 - 4)% = 384 mg/l - Hàm lượng BOD 5 giảm 5% , còn lại: BOD 5 = 250 x (100 - 5)% = 237.5 mg/l GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 76 - SVTH: Nguyễn Công Hanh [...]... hbv= 0.5 m) GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 79 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông D x R x (H + hbv) = 5m x 3m x (2.8m + 0.5m) = 49.5 m3 GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 80 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Bảng 5.6 tóm tắt kích thước hố thu gom: Ký hiệu D x R x (H + hbv) Kích... G= Trong đó: a ×Q 100 a : Liều lượng hoạt tính, chọn a= 3 g/m 3 (điều 6.20.3 – TCXD 51 – 84) Q: Lưu lượng nước thải tính toán: 3 × 50 GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn h QTB = 50 m3/h ⇒ G = 100 = 1.5 kg/h h Qmax = 83 m3/h Ứng với: ⇒ G = 100 = 2.49 kg/h - 92 - 3 × 83 SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông • Tính toán máng trộn: s (chọn kiểu máng trộn... Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông * Tính toán bể tiếp xúc: (Chọn bể tiếp xúc ngang) Bể tiếp xúc nhằm để nước thải và clo có đủ thời gian tiếp xúc 30 phút (kể cả thời gian nước chảy từ máng xáo trộn và từ bể tiếp xúc ra hồ chứa) - Thể tích của bể: h W = Qmax × t = 83 × Trong đó: 28.8 = 39.85 m3 60 t : Thời gian lưu nước trong bể tiếp xúc t... (B03) a Chức năng: Xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học dính bám trong môi trường hiếu khí Bể đước thiết kế có lớp vật liệu là ống PVC ruột gà φ34 được cắt dài 10 cm và được bó thành từng bó 0.5x0.5m xếp chống lên nhau đặt ngập trong nước GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 84 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông 100 % 4 Tấ m nga ên nổi... Ngày Ngày Qmax : Lưu lượng nước thải lớn nhất ngày đêm: Qmax = 1440 m3/ngày đêm Umax: Tải trọng bề mặt lớn nhất, U = 24.4 – 48.8 m 3/m2 ngày Chọn U = 36 m3/m2 ngày (Xử lý nước thải đô thò và công nghiệp – Lâm Minh Triết) 1440 F1 = 36 = 40 m2 GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 89 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông - Diện tích mặt thoáng của... + 0.64 = 0.3 + 0.64 = 0.94 m Phần lớp đệm rút nước có độ sâu 0.64 m 4 1 2 6 3 5 GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 78 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Hình5.3.Cấu tạo mương lắng cát 1 - Mương dẫn nước thải vào; 2 - Tấm chắn có thể tháo mở được; 3 - Ngăn lắng cát; 4 - Tấm chắn chìm dưới mặt nước; 5 - ng xả cát; 6 - Tấm chắn phía sau có thể... học, So = 190 mg/l S : Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học H vl × B 0.6 × K 2 ×10 0.6 × 0.251 F : Chuẩn số : F = = = 0.418 q 0 4 50 0.4 KT = 0.2 x 1.047 T –20 = 0.2 x 1.047(25 - 20) = 0.251 T (oC): Nhiệt độ nước thải, T = 25oC GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 85 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Hvl : Chiều cao lớp vật liệu lọc, Hvl = 1.5...Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông Bảng 5.4 Tóm tắt kích thước song chắn rác Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác, l (m) Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác, H (m) Bề rộng thiết kế song chắn rác, Bs (m) Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h1 (m) Chiều dài song chắn rác, L (m) Chiều dài... số tính toán theo chất lơ lửng Ntt = 5095 người Bảng 5.10: Tóm tắt kích thước bể khử trùng: Ký hiệu D x R x (H + hbv) Số ngăn: n Kích thước 10m x 2m x (2m + 0.5m) 5 5.2.4.8 Sân phơi bùn: GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 95 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông a Chức năng: Phơi cát từ mương lắng cát và bùn từ bể lắng đợt II b Tính toán sân... m3 - Thời gian lưu nước trong bể lắng V 330 t = Q h = 50 = 6.6 h TB - Lượng cặn tích lũy qua hai ngày ở bể lắng đợt II: GVHD: Th.s Lâm Vónh Sơn - 91 - SVTH: Nguyễn Công Hanh Chương 5 :Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt KDC Tân Quy Đông W = Trong đó: G × N n × 100 × T 28 × 5095 ×100 × 2 3 = (100 − P ) ×1000 ×1000 (100 − 96) ×1000 ×1000 = 7.133 m G: Lượng màng vi sinh vật trong bể lắng . = 1. 15 – 1.3: Hệ số không điều hoà ngày. Chọn K ngày = 1.2 Q tb.s (l/s) 5 10 20 50 100 300 50 0 1000 150 0 K c max 2 .5 2.1 1.9 1.7 1.6 1 .55 1 .5 1.47. 2 .5 2.1 1.9 1.7 1.6 1 .55 1 .5 1.47 1.44 K c min 0.38 0. 45 0 .5 0 .55 0 .59 0.62 0.66 0.69 0.71 Bảng 5. 1 . Hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt