Bài tập lớn kỹ THUẬT xử lý nước THẢI

Nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thải :+ Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt : Bảng 25 – TCVN 7957 - Chất rắn lơ lửng : aSS = 60 g/người.ngày - BOD5 của nước thải đã lắng : aBOD5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

Mục lục

Danh mục bảng

Đề bài : Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt

Các thông số :

- Dân số : 110000 người

- Tiêu chuẩn thải nước : 115l/người ngđ

- Q của khu công nghiệp : 1500 m3/ngđ

Nước thải khu công nghiệp được xử lý trước khi đưa vào mạng lưới

Nhà máy thải nước ra kênh, kênh được nối với sông thuộc nguồn loại B

Đặc điểm sông :

- Lưu lượng trung bình nhỏ nhất : 42 m3/s

- Vận tốc dòng chảy trung bình : 0,4 m/s

- Chiều sâu trung bình : 2,8 m

- Hàm lượng chất lơ lửng trong sông : 11mg/l

 Tính toán các công trình trong dây truyền công nghệ

- Bản vẽ : 04 bản vẽ A1 theo các nội dung sau :

 Bản vẽ 01 : Mặt bằng bố trí các công trình trong nhà máy xử lý nước thảisinh hoạt

 Bản vẽ 02 : Mặt cắt dọc theo nước và mặt cắt dọc theo bùn của các côngtrình trong nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt

 Bản vẽ 03 : Chi tiết công trình xử lý cơ học trong nhà máy xử lý nước thảisinh hoạt

 Bản vẽ 04 : Chi tiết công trình xử lý sinh học trong nhà máy xử lý nước thảisinh hoạt

PHẦN I XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ XỬ LÝ BAN ĐẦU

1 Xác định lưu lượng xử lý

+ Lưu lượng nước thải sinh hoạt :

QSH = N.qtn/1000Trong đó :

 QSH: lưu lượng nước thải sinh hoạt

 N : số dân, N = 110000 người

 qtn : tiêu chuẩn thải nước, = 115l/người.ngđ

→ QSH = 110000.115/1000 = 12650 m3/ ngđ

+ Lưu lượng nước thải công nghiệp : QCN = 1500 m3/ngđ

+ Tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp là Q = 14150 m3/ngđ

+ Xác định hệ số không điều hòa ( theo mục 4.1.2, TCVN 7957 : 2008 )

- Hệ số không điều hòa ngày của nước thải : Kd = 1,15 – 1,3, lấy Kd = 1,2

- Hệ số không điều hòa chung K0, phụ thuộc vào lưu lượng nước thải trung bìnhngày qtb ( l/s)

Bảng 2 - TCVN 7957 : 2008

Hệ số không

điều hòa chung Ko

Lưu lượng nước thải trung bình qtb ( l/s)

2 Nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thải :

+ Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt : Bảng 25 – TCVN 7957

- Chất rắn lơ lửng : aSS = 60 g/người.ngày

- BOD5 của nước thải đã lắng : aBOD5 = 30 g/người.ngày

+ Nồng độ chất bẩn trong nước thải công nghiệp :

Nước thải công nghiệp được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào mạng lưới, chất lượng nướcđạt tiêu chuẩn xả vào nguồn loại B (Theo QCVN 40 : 2008, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng nước thải công nghiệp)

- Chất rắn lơ lửng : SS = 100 mg/l

Xác định nồng độ chất bẩn của hỗn hợp nước thải như sau :

a Hàm lượng chất lơ lửng :

+ Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt (CSH )

CSH = a q SS

tn 1000 = 11560 1000 = 522 mg/l+ Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp : CCN = 100 mg/l+ Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải trước xử lý :

Css = C SH .Q Q SH+C CN .Q CN

SH+Q CN = 522.12650+100.150014150 = 477 mg/l

b Hàm lượng BOD5 của nước thải :

+ Hàm lượng BOD5 của nước thải sinh hoạt :

LSH = a BOD5 q

tn 1000 = 11530 1000 = 261, mg/l+ Hàm lượng BOD5 của nước thải công nghiệp : LCN = 50 mg/l

+ Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải trước xử lý :

La = L SH Q Q SH+L CN Q CN

SH+Q CN = 261.12650+50.150014150 = 239 mg/l

3 Dân số tính toán

a Dân số tương đương :

+ Tính theo hàm lượng chất chất rắn lơ lửng :

N tđ SS= C CN Q CN

60 = 100.150060 = 2500 người+ Tính theo hàm lượng BOD5 :

N tt SS

= N tđ SS+ N = 2500 + 110000 = 112500 người+ Tính theo hàm lượng BOD5 :

Q : lưu lượng nước sông , Q = 42 m3/s

q : lưu lượng nước thải lớn nhất , q = 0,274 m3/s

x : khoảng cách từ miệng xả đến điểm tính toán theo chiều dòng chảy trong sông, m

α : hệ số thực nghiệm xác định theo công thức :α = φ ξ 3

−0,45 3

√ 4500 = 0,92

Như vậy, nước thải trong trường hợp đang xét được pha loãng với 92% lưu lượng nướcsông.

b Xác định mức độ xử lý nước thải theo cặn lơ lửng

Hàm lượng chất rắn lơ lửng của nước thải cần đạt trước khi xả vào sông :

Cnth = b.( a Q q + 1) + Cng= 1,2. (0,92.420,274 + 1 ) + 11 = 193 mg/lTrong đó :

 Cng : hàm lượng chất rắn lơ lửng trong sông trước khi xả nước thải, Cng = 11mg/l

 b – độ tăng cho phép của hàm lượng cặn lơ lửng tại điểm tính toán trong sông khi xả vào nguồn loại B, theo phụ lục A - TCVN 7957:2008, chọn b = 1,0 mg/l

 Do Cnth phải ≤ 100 mg/l ( theo QCVN 14:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng nước thải sinh hoạt – loại B )

Vậy mức độ cần xử lý theo chất rắn lơ lửng là :

ESS = C0−C C nth

0 .100% = 477−100477 100% = 79 %

c Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD5

+ Hàm lượng của nước thải cần đạt sau xử lý

 Lng: hàm lượng BOD5có trong sông trước khi tiếp nhận nước thải, Lng = 4,1 mg/l

 K : hằng số tốc độ tiêu thụ oxi trong nước thải và nước sông, ngày-1 Ở điều kiện 200Clấy K = 0,1 ngày-1

 t: thời gian pha loãng nước thải với nước sông kể từ điểm xả đến điểm tính toán, ngày.

PHẦN II

ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

I Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý

Công nghệ xử lý và thành phần các công trình trong dây truyền công nghệ được lựachọn trên các cơ sở :

+ Công suất trạm xử lý : Q = 15000 m3/ngày đêm – công suất vừa

+ Thành phần và tính chất nước thải đầu vào : nước thải sinh hoạt có thành phần chủ yếu

là các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, phát sinh trong hoạt động sinh hoạt hằng ngàycủa con người Do vậy, thành phần nước thải chủ yếu có hàm lượng chất rắn lơ lửng(SS), hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD), các chất dinh dưỡng nito (N),photpho (P), coliform …Ngoài ra, trong thành phần của nước thải đầu vào còn có mộtphần là nước thải công nghiệp, tuy nhiên đã được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào hệ thống

xử lý nước thải tập chung, chất lượng nước thải công nghiệp đã đạt theo loại B – QCVN

40 : 2011 - quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp Vì thế cóthể coi như nước thải sinh hoạt

+ Đặc điểm nguồn nước tiếp nhận và khả năng tự làm sạch của nó : Sông thuộc nguồnloại B, nước không xử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Qua việc xác định hệ sốpha loãng và hàm lượng chất ô nhiễm cho phép đưa vào nguồn tiếp nhận ở trên chothấy : sông có khả năng pha loãng nước thải tốt, khả năng tiếp nhận đối với các chất ônhiễm (xét với hàm lượng SS, BOD) còn lớn

+ Mức độ xử lý nước thải cần thiết : phụ thuộc vào quy chuẩn về chất lượng nước thảisinh hoạt cho phép xả vào nguồn tiếp nhận ( QCVN 14 : 2008/ BTNMT ); đồng thờicũng phụ thuộc vào khả năng tiếp nhận của nguồn nước

+ Phạm vi ứng dụng của các phương pháp và công trình xử lý nước thải

+ Diện tích, vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý : ở đây trong phạm vi đồ ánmôn học được giả định có thể đáp ứng các phương án đưa ra

II.Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

1 Các bước xử lý nước thải

+ Xử lý bậc I : bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớn như : rác, lácây, xỉ cát,… có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình tiếp theo và làm trongnước thải đến mức độ yêu cầu bằng phương pháp cơ học như : chắn rác, lắng trọng lực,

… Hàm lượng cặn sau giai đoạn xử lý này phải không vượt quá 150 mg/l mới đáp ứngđiều kiện để đi vào công trình xử lý sinh học ở bước xử lý sau đó

+ Xử lý bậc II ( xử lý sinh học ) : Giai đoạn này chủ yếu là xử lý các chất cơ dễ oxy hóasinh hóa ( BOD ) để khi xả ra nguồn nước tiếp nhận nước thải không gấy thiếu hụt oxy

và mùi hôi thối

+ Xử lý bậc III ( xử lý triệt để ) : loại bỏ các hợp chất nito và photpho ra khỏi nước thải– các chất này ở hàm lượng cao là nguyên nhân gây ra phú dưỡng Một phần đáng kểnito và photpho cũng đã được loại bỏ thông qua bước xử lý sinh học ở trên, đồng thời domức độ xử lý không yêu cầu xử lý triệt để nên có thể bỏ qua bước xử lý này

+ Xử lý bùn cặn trong nước thải : Bùn cặn sinh ra được tách nước sơ bộ, ổn định sinhhọc trong điểu kiện yếm khí hoặc hiếu khí và được làm khô Sau xử lý, bùn cặn có thểđược sử dụng làm phân bón

+ Giai đoạn khử trùng : Qua các công đoạn xử lý trên vẫn không thể loại bỏ được các vikhuẩn gây bệnh (chủ yếu là coliform ) Do vậy phải khử trùng nước thải sau xử lý làmsạch, đây là yêu cầu bắt buộc trước khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận

2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Căn cứ vào các cơ sở đã phân tích ở trên và tham tài liệu ( Sách Xử lý nước thải đô thị

-Pgs.Ts.Trần Đức Hạ - [2] ) nhóm 5 xin đề xuất một dây chuyền công nghệ xử lý nướcthải như sau:

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằng đường ống

áp lực Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang các công trình đơn vị tiếp theotrong trạm xử lý

Đầu tiên nước thải được dẫn qua mương dẫn có đặt song chắn rác Tại đây, rác và cặn cókích thước lớn được giữ lại, sau đó được thu gom, đưa về máy nghiền rác Sau khi quasong chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát.Cát sau khi lắng sẽ được đưa

ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đến sân phơi cát

Trước khi đi vào bể lắng ngang đợt I, nước thải được đưa qua công trình làm thoáng sơ

bộ Trong công trình này nuớc thải được thổi khí kết hợp bổ sung bùn hoạt tính Côngtrình này có vai trò làm tăng hiệu quả lắng của nước thải trong công trình tiếp theo là bểlắng ngang đợt I Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng ngang đợt I Tại đây các chất hữu

cơ không hòa tan trong trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến sân phơibùn

Nước thải tiếp tục đi vào bể Aerotan đẩy để xử lý sinh học Tại bể Aerotan đẩy, các vikhuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải trong điểu kiện sục khí liêntục Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạt tính tăng lên, tạo thành lượng bùnhoạt tính dư Sau đó nước thải được chảy qua bể lắng đợt II, phần bùn trong hỗn hợp bùn

- nước sau bể Aerotan sẽ được giữ lại, một phần sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bểAerotan nhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotan, phần còn lại sẽ đưa về sânphơi bùn

Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trong nước thảigiảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vi khuẩn (điển hình

là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hành khử trùng nước thảitrước khi xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải được khử trùng bằng hệ thống clo bao gồm

máng trộn và bể tiếp xúc Nước thải sau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếpnhận.

PHẦN III TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

1 Ngăn tiếp nhận, mương dẫn nước sau ngăn tiếp nhận

( Theo bảng P3.1 – Phụ lục 3 – Sách Xử lý nước thải đô thị - Trần Đức Hạ )

1.2 Mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận :

Chọn mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữnhật Tính toán thủy lực của mương dẫn (xác định: độ dốc i, vận tốc v, độ đầy h) theo

Các bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước của PGS.TS Trần Hữu Uyển.

Bảng 2 : Kích thước và thông số thủy lực máng dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận

Thông số tính toán QTB = 174 l/s Qmax = 274 l/s Qmin =104 l/s

Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏ cây và

các tạp chất lớn có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết

bị xử lý nước thải hoạt động ổn định

Song chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16 – 50 mm, các thanh

có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ Tiết diện của thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặcelip

ngang để tiện khi sửa chữa, bảo trì, vận hành Song chắn rác làm bằng thép không rỉ,các thanh trong song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật với bề dày d = 8mm, khoảngcách giữa các khe hở là b = 16mm Tiết diện thanh song chắn hình chữ nhật có kíchthước d x a = 8 x 60 mm Số song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác và 1 dự phòng

Hình 1 : Sơ đồ bố trí song chắn rác

Tính toán song chắn rác :

Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng vớilưu lượng lớn nhất : H = Hmax = 0,51 m

Số khe hở giữa các thanh song chắn rác ( công thức 3.1 – trang 68 - [2] )

- b : khoảng cách giữa các khe hở, b =16mm = 0,016m

- k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác của song chắnrác cơ giới, k=1.05

Chiều rộng của song chắn rác :

Bs = d (n-1) +(b n) = 0,008.(40 - 1) + 0,016.40 = 0,952 m.

Chọn chiều rộng song chắn rác là Bs = 1,0 m

(d : bề dày của thanh song chắn rác d = 8mm = 0.008 m )

Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứngvới lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương, vận tốc nàykhông nhỏ hơn 0,4 m/s

- v: vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, v = 0,9 m/s

- K : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song, lấy K = 3

- ξ : hệ số sức cản cục bộ của song chắn , được tính theo công thức :

- L1 : chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác

- Lp : chiều dài phần hình chữ nhật ngăn đặt song chắn rác, chọn Lp = 2 m

Lượng rác lấy ra từ song chắn rác :

ƯW r= a N tt

365×1000.=

8×112500365×1000 .=2 , 47 m

3/ngđ

Trong đó :

- a: lượng rác tính cho đầu người trong năm, khi lấy rác bằng cơ giới với khoảng cách

khe hở là b = 16 mm lấy a = 8 (l/người năm) (Bảng 20 -[1])

- Ntt : số dân tính toán theo hàm lượng chất rắn lơ lửng Ntt = 112500 người

+ Với khối lượng riêng của rác là 750 kg/m3 ;hệ số không điêù hòa giờ của rác đưa tớitrạm bơm sơ bộ lấy Kh=2 ( theo mục 7.2.12 [1])

Khối lượng của rác là: P = (750 × 2,47 )/1000 = 1,85 tấn/ngày

Lượng rác trong từng giờ của ngày đêm: P1 = P × Kh /24 = 1,86×2/24 = 0,155 tấn/ hRác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể mêtan

Q = 40×P = 40 × 1,8 = 74 m3 /ngày

Rác sau khi nghiền nhỏ được dẫn về bể metan cùng với cặn tươi và bùn hoạt tính dư

Hàm lượng SS và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% (theo [3])

và còn lại:

- SS = 477 × 0,96 = 458 mg/l

- BOD5 = 239 ×0,96 = 229,5 mg/l

Bảng 3 : Bảng thông số thiết kế song chắn rác

STT Tên thông số Kích thước, số lượng Đơn vị

Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực u ≥ 18 mm Đây

là các phần tử vô cơ có kích thước và tải trọng lớn Chúng cản trở hoạt động của các côngtrình xử lý nước thải phía sau Để đảm bào cho các công trình xử lý sinh học hoạt động

ổn định cần phải có công trình và thiết bị lắng cát phía trước Bể lắng cát phải được tínhtoán vơi vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được

và đủ nhỏ để giữ lại các hạt cát có đường kính bằng 0,2 mm và lớn hơn Vì vậy vận tốc

dòng chảy trong bể không lớn hơn 0,,3 m/s và không nhỏ hơn 1,5 m/s Các phần tử lắnglại trong bể lắng cát có độ ẩm là 60 – 65 % Đối với công suất 15000 m3/ngày đêm, lựachọn bể lắng cát ngang.

- K : hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng Bể lắng cát ngang nên K = 1,3

- v : vận tốc chuyển động của nước thải trong bể, v = 0,15 – 0,3 m/s, lấy v = 0,3 m/s

- h : chiều sâu công tác của bể lắng cát ngang, nằm trong khoảng 0,25 – 1,0 m, chọn h

= 0,5 m

- U0 là độ lớn thủy lực của hạt cặn với đường kính 0,2 – 0,25 mm, được giữ lại trong bể

U0 nằm trong khoảng (18,7- 24,2 mm/s) Trong bể lắng cát chọn đường kính hạt cát đượclắng chủ yếu trong bể là 0,25 Chọn U0 = 24,2 mm/s

Thiết kế bể lắng ngang gồm 1 đơn nguyên làm việc và có 1 đơn nguyên dự phòng

Diện tích tiết diện ướt của mỗi đơn nguyên làm việc :

F =

qmaxs v×n=

Trong đó :

- Ntt: Dân số tính toán theo hàm lượng cặn lơ lửng, N = 112500 người

- P:lượng cát giữ lại trong bể tính theo đầu người, P = 0.02 l/ng.ngđ (theo mục 8.3.5 [1])

- T: thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể, T = 2 ngày ( mục 8.3.5 [1]¿

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát

Tính toán sân phơi cát

Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát, được xây gần vị trí bể lắng cát

Diện tích hữu tích của sân phơi cát

F =

tt c

Chia sân phơi cát thành 3 ngăn, kích thước mỗi ngăn : B  L = 5,5  10 m2

Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) và BOD5 của nước thải sau khi qua bể lắng cátngang giảm 5%, còn lại :

4 Bể lắng ngang đợt I

Bẻ lắng đợt I được dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước khí xử lý sinh học Hàm lượngcặn lơ lửng trong nước thải sau bể lắng đợt I phải nhỏ hơn 150 mg/l Nếu không đạt yêucầu này hiệu suất hoạt động của bể lắng cần phải tăng cường bằng cách đông tụ sinh họchoặc làm thoáng đơn giản hoặc kết hợp keo tụ Ở đây , chọn bể lắng ngang đợt I để tínhtoán Do bể lắng ngang phù hợp với công suất trạm xử lý và có hiệu quả lắng cao hơn sovới bể lắng đứng hay bể lắng ly tâm trong cùng một điều kiện làm việc Bể lắng ngang cóhiệu suất lắng chất rắn lơ lửng ESS = 50 – 60 %, chọn = 55%

Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) sau lắng ngang đợt I còn lại :

SS = 0,45 ×435,1 = 196 mg/l > 150 mg/l, không đáp ứng yêu cầu tiếp nhận của côngtrình xử lý sinh học

Vì vậy, cần thiết phải làm thoáng sơ bộ ( kết hợp thổi khí và bổ sung bùn hoạt tính) nướcthải trước bể lắng ngang đợt I Sau làm thoáng sơ bộ , hiệu quả lắng của nước thải trong

bể lắng ngang đợt I tăng 15 – 20%, BOD của nước thải có thể giảm được 15– 20 % Như vậy, hiệu quả lắng SS sau bể lắng ngang đợt 1 có làm thoáng sơ bộ ESS = 70%, vàBOD giảm được 15 %

Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) và BOD5 của nước thải sau bể lắng ngang đợt 1còn lại :

- SS = 435,1 × 0,3 = 130,5 mg/l – thỏa mãn yêu cầu để xử lý sinh học

- BOD5 = 218 ×0,85 = 185,3 mg/l

4.1 Tính toán công trình làm thoáng sơ bộ

Thể tích của bể làm thoáng sơ bộ :

Trong đó : T - thời gian thổi khí , t = 20 phút

Lượng không khí cần cấp cho bể làm thoáng sơ bộ được xác định theo lưu lượng riêng

của không khí D = 0,5 m3 không khí/ m3 nước thải h ( theo mục 8.12.3 – [1] )

V = D× Qmax = 0,5× 987,5 = 49 m3/h

Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng

F =

493,75

99 5

V

I   m2Trong đó: I – cường độ thổi khí nằm trong khoảng 4-7 m3 không khí/ m2 h

Chọn I = 5 m3 không khí/ m2 h

Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ :

H = W/F = 330/99 = 3,3 mChọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn hình chữ nhật trên mặt bằng Kích thước mỗi ngănB×L = 5 ×10 m2

Bảng 5 : Thông số bể làm thoáng sơ bộ

STT Tên thông số Kích thước, số lượng Đơn vị

H.v

L 

Trong đó:

-v : Tốc độ dòng chảy trong vùng lắng - theo quy phạm v = 5 10 (mm/s) Chọn v = 5(mm/s)

-H : Chiều cao công tác của bể lắng H = 1,5÷3m, chọn H = 2,5m

- K : Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang K = 0,5

- U0 : Độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác dịnh theo công thức:

H K

.

1000

Trong đó :

- α là hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải đối với độ nhớt Lấy nhiệt độ của

nước thải là 200C , ta được α = 1,0 ( bảng 31 [1].)

- T là thời gian lắng của nước thải trong bình thí nghiệm hình trụ với chiều sâu lớp nước

500mm, đạt được hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán.Theo bảng 33- [1] Hiệu

suất lắng của bể lắng ngang đợt 1 ( đã kết hợp làm thoáng ) theo tính toán là E = 70% ,

với n = 0,25 và E = 70%, nội suy Ta được t = 2010 giây.

- Lấy n = 0,25 đối với hạt lơ lửng có khả năng kết tụ trong nước thải sinh hoạt

Chọn số ngăn bể lắng ngang là N = 4 ngăn

N=

22

4 = 5,5 m

Kiểm tra lại vận tốc trong phần lắng :

- Q : lưu lượng nước thải ngày đêm, Q = 15000 m3/ngđ

- C0 : Là hàm lượng chất lơ lửng trước khi vào bể lắng, C = 435,1 (mg/l).

- E : Là hiệu xuất lắng có làm thoáng sơ bộ của bể lắng đợt I: E = 70%

- T : thời gian tích lũy cặn, chọn T = 1ngày đêm

- p :Độ ẩm của cặn, do xả cặn bằng tự chảy nên ta lấy p = 95% ( Theo 8.5.5 –[1]).

- N : số ngăn công tác của bể, N = 4

- γ : khối lượng riêng của bùn γ =1 tấn/m3

Chiều cao lớp bùn cặn trong bể lắng :

h b=ƯW b

L b =

22 ,85

50×5,5=0,1mLấy hb = 0,2 m

Chiều cao xây dựng bể :

HXD = H + hb + hth + hbv = 2,5 + 0,2 + 0,3+ 0,5 = 3,5 m

Trong đó :

hth : chiều cao lớp trung hòa, lấy hth = 0,3 m

hbv: chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,5 m

Bảng 6 : Thông số bể lắng ngang đợt I

STT Tên thông số Kích thước, số lượng Đơn vị

2 Chiều dài, L 50 m

5 Tính toán công trình sinh học - bể aroten đẩy

Do BOD5 của nước thải khi đưa vào bể aeroten La = 185,3 mg/l > 150 mg/l, nên cần thiếtphải tái sinh bùn hoạt tính

5.1 Các thông số tính toán.

Các đại lượng cần để tính toán đối với nước thải đô thị được lấy theo Bảng 46 [1] như

sau:

-  max - Tốc độ ôxy hóa riêng lớn nhất,  max= 85 (mg/g.h)

- K1 - Hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải, K1 = 33

(mgBOD/l).

- Ko - Hằng số kể đến ảnh hưởng của ôxy hòa tan, Ko = 0,625 (mgO2/l)

-  - Hệ số kể đến sự kìm hãm qua trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùnhoạt tính,  = 0,07 (l/h)

- Tr – độ tro của bùn hoạt tính, Tr = 0,3

- C0 - Nồng độ ôxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong bể, C0 ≥ 4(mg/l) nên chọn C0

= 4 mg/l [theo QCVN 38/2008]

- a là liều lượng bùn hoạt tính, (mg/l) Bể aeroten có tải trọng trung bình 2,5 – 3,5mg/l, chọn a = 3 mg/l

- Lt - BOD5 của nước thải sau xử lý, Lt = 50 (mg/l).

- La - BOD5 của nước thải khi vào bể aeroten , La = 185,3 (mg/l).

Tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt:

a a I

Trong đó: - I là chỉ số bùn thường lấy từ 100- 120 ml/g Chọn I = 100 ml/g

Liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh :

ar = a ( 2 R1 +1) = 3.( 2.0,431 +1) = 6,5 g/l

5.2 Thời gian hoạt động trong các ngăn aeroten :

Thời gian oxi hóa các chất hữu cơ t0 :

Do ta < 2 h nên thời gian thổi khí thực tế phải lấy ta bằng 2h

Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính :

tts = t0 – ta = 2 – 0,75 = 1,25 h

5.3 Các kích thước của aeroten

Thể tích của ngăn aeroten W 1 :

Xét tỷ lệ : W2

986

3810 ≈ 0,25

Vì thể tích phần tái sinh chiếm 25% tổng thể tích aeroten, chọn aeroten 4 hành lang, trong

đó 1 hành lang dành để tái sinh bùn hoạt tính

Aeroten chia thành 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 4 hành lang

Chiều cao công tác của bể aeroten : H = 3 -6 m, chọn H = 3m

Diện tích mặt bằng 1 đơn nguyên : F = 2 H W = 38102.3 = 635 m2

Diện tích 1 hành lang : F1 = F/4 = 635/4 = 158,9 m2

Kích thước mặt bằng của mỗi hành lang

Chiều rộng : B = 5,5 m ( B ≤ 2H )

Chiều dài : L = 30 m ( L ≥10H )

Chiều cao xây dựng : Hxd = H + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 m

+ Tính toán lượng bùn tuần hoàn.

Từ thức hiện và kinh nghiệm quản lý ở các trạm xử lý nước thải cho thấy lượng bùn hoạttính tuần hoàn chiếm 40-70% tổng lượng bùn hoạt tính tái sinh hoặc tuần hoàn có thể tinhtheo công thức

- C th: nồng độ bùn hoạt tính tuẩn hoàn C th = 5000 – 6000 mg/l Lấy C th= 5000mg/l

- C Hnồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aeroten C H= 136,25 mg/l

Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn tuần hoàn

5.4 Tính toán cấp khí cho bể aeroten

Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1 m3 nước thải (công thức 74- [1])

D = K z (L a−L t)

1 K2.n1 n2.(C p−C0) = 1,5.2,08.1,2 0,85 (9,45−4)0,9(185,3−50) = 6,9 m3 khí/m3 nước thải

Trong đó:

- n1: là hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải

n1 = 1 + 0,02  (Ttb – 20) = 1,2 ( Ttb nhiệt độ trung bình của nước thải trongtháng mùa hè lấy bằng 29 độ C)

- n2 : là hệ số xét đến quan hệ giữa tốc độ hòa tan của ooxy trong nước sạch và bùn vớitốc độ chất hoạt động bề mặt f/F = 0,1 thì n2 = 0,85

- Cp: là hệ số hòa tan oxy của không khí vào nước phụ thuộc vào chiều sâu lớp nướctrong bể

Cp = C T(10,3+H

2 )10,3 = 8,25.(10,3+

3

2)10,3 = 9,45 mg/l

- CT là nồng độ hòa tan oxy trung bình trong bể aeroten theo [bảng P2.2] phụ lục 2 [2] Tại nhiệt độ trung bình về mùa đông 20 oC thì CT = 8,25mg/l

-Cường độ nạp khí theo yêu cầu :

J = D H t = 6,9.32 = 10,35 m3/m2h

Cường độ thổi khí đạt yêu cầu nằm trong khoảng giữa Jmin < J < Jmax