TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1Phần I: Tính toán sơ bộ đầu vào31.1Lưu lượng nước thải31.2. Nồng độ các chất ô nhiễm41.3.Dân số tính toán51.4Xác định mức độ xử lí cần thiết5PHẦN II: ĐỀ SUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ9Phương án 1:9Phương án 2:11PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN I133.1 Ngăn tiếp nhận nước thải133.2 Mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận:133.3Song chắn rác143.4. Bể lắng cát ngang.183.5. Sân phơi cát.203.6. Bể đông tụ sinh học.213.7. Bể lắng ngang đợt I.233.8. Bể Aeroten kết hợp với lắng 2263.8.1 Các thông số tính toán.273.8.2 Thời gian hoạt động trong các ngăn aeroten :283.8.3 Các kích thước của aeroten283.8.4Tính toán cấp khí cho bể aeroten293.8.5 Tính toán bể lắng ngang đợt 2323.9. Tính toán trạm khử trùng nước thải.343.10. Tính toán máng trộn Máng trộn có vách ngăn đục lỗ363.11. Bể tiếp xúc ngang383.12. Tính toán bể nén bùn ly tâm393.13. Tính toán bể mêtan.413.14. Công trình làm ráo nước trong cặn ( sân phơi bùn)44PHẦN IV: TÍNH TOÁN CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI.474.1. Tính toán cao trình mặt cắt dọc theo lớp nước.474.2. Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt bùn :50PHẦN V: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 2521.Các công trình như : ngăn tiếp nhận,song chắn rác,đông tụ sinh học, bể lắng ngang đợt I ,máng trộn,bể tiếp xúc ngang,bể nén bùn li tâm,bể meetan,sân phơi bùn, sân phơi cát tính tương tự như phương án 1522.Tính toán Cyclon thu cát523.Tính toán biofil cao tải524.Tính toán bể lắng ngang đợt 255PHẦN VI: KHÁI TOÁN KINH TẾ58A.KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN I58I.Cơ sở tính khái toán kinh tế58II.Khái toán kinh tế581.Chi phí xây dựng ban đầu582.Chi phí thiết bị593.Chi phí hóa chất594.Chi phí điện năng ( với giá thành trung bình là 1500 đồng kWh )595.Chi phí quản lý vận hành60B.KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN II61I.Cơ sở tính khái toán kinh tế61II.Khái toán kinh tế611.Chi phí xây dựng ban đầu612.Chi phí thiết bị623.Chi phí hóa chất624.Chi phí điện năng ( với giá thành trung bình là 1500 đồng kWh )625.Chi phí quản lý vận hành63TÀI LIỆU THAM KHẢO.64 

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài tập lớn này,em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đãtận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ởTrường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môncông nghệ - khoa môi trường, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn TS Nguyễn Thu Huyền.Các thành viên trong em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo đãgiúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện bài tập lớn một cách hoàn chỉnh nhất,tuy nhiên không thể tránh nổi những thiếu sót Kính mong quý thầy giáo, cô giáo cùngtoàn thể bạn bè góp ý để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 4 năm 2016.

Sinh viên

Trần Minh Giang

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Phần I: Tính toán sơ bộ đầu vào 3

1.1 Lưu lượng nước thải 3

1.2 Nồng độ các chất ô nhiễm 4

1.3 Dân số tính toán 5

1.4 Xác định mức độ xử lí cần thiết 5

PHẦN II: ĐỀ SUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 9

Phương án 1: 9

Phương án 2: 11

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN I 13

3.1 Ngăn tiếp nhận nước thải 13

3.2 Mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận: 13

3.3 Song chắn rác 14

3.4 Bể lắng cát ngang 18

3.5 Sân phơi cát 20

3.6 Bể đông tụ sinh học 21

3.7 Bể lắng ngang đợt I 23

3.8 Bể Aeroten kết hợp với lắng 2 26

3.8.1 Các thông số tính toán 27

3.8.2 Thời gian hoạt động trong các ngăn aeroten : 28

3.8.3 Các kích thước của aeroten 28

3.8.4 Tính toán cấp khí cho bể aeroten 29

3.8.5 Tính toán bể lắng ngang đợt 2 32

3.9 Tính toán trạm khử trùng nước thải 34

3.10 Tính toán máng trộn - Máng trộn có vách ngăn đục lỗ 36

3.11 Bể tiếp xúc ngang 38

3.12 Tính toán bể nén bùn ly tâm 39

3.13 Tính toán bể mêtan 41

3.14 Công trình làm ráo nước trong cặn ( sân phơi bùn) 44

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 47

4.1 Tính toán cao trình mặt cắt dọc theo lớp nước 47

4.2 Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt bùn : 50

PHẦN V: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 2 52

1 Các công trình như : ngăn tiếp nhận,song chắn rác,đông tụ sinh học, bể lắng ngang đợt I ,máng trộn,bể tiếp xúc ngang,bể nén bùn li tâm,bể meetan,sân phơi bùn,

sân phơi cát tính tương tự như phương án 1 52

2 Tính toán Cyclon thu cát 52

3 Tính toán biofil cao tải 52

4 Tính toán bể lắng ngang đợt 2 55

PHẦN VI: KHÁI TOÁN KINH TẾ 58

A KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN I 58

I Cơ sở tính khái toán kinh tế 58

II Khái toán kinh tế 58

1 Chi phí xây dựng ban đầu 58

2 Chi phí thiết bị 59

3 Chi phí hóa chất 59

4 Chi phí điện năng ( với giá thành trung bình là 1500 đồng/ kWh ) 59

5 Chi phí quản lý vận hành 60

B KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN II 61

I Cơ sở tính khái toán kinh tế 61

II Khái toán kinh tế 61

1 Chi phí xây dựng ban đầu 61

2 Chi phí thiết bị 62

3 Chi phí hóa chất 62

4 Chi phí điện năng ( với giá thành trung bình là 1500 đồng/ kWh ) 62

5 Chi phí quản lý vận hành 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa trên phạm vi cảnước đang gia tăng mạnh mẽ Nhu cầu khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên củacon người cũng không ngừng tăng lên, các vấn đề môi trường ngày một gia tăng, vìvậy chúng ta càng phải đối mặt nhiều hơn với các thách thức môi trường Nước thảichưa qua xử lý thải vào môi trường đang là vấn đề gây bức xúc, gây ô nhiễm nghiêmtrọng đến môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng

Hiện nay có rất nhiều khu xử lý nước thải cho sinh hoạt và công nghiệp đã vàđang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiến hiện đại để xử lý Việc lựa chọndây truyền công nghệ phù hợp rất quan trọng và nó phụ thuộc vào chất lượng nướcđầu vào, yêu cầu của nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật

Để lựa chọn một qui trình công nghệ xử lý đạt hiệu quả cần có sự tính toán tỉ mỉ

và thiết kế từng chi tiết công trình trong hệ thống xử lý Chính vì thế thông qua bài tậplớn môn học xử lý nước thải Sau đây nhóm tôi xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp

lý để xử lý nguồn nước thải sau

Để hoàn thành tốt đồ án này Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Giảng Viên: TSNguyễn Thu Huyền đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập,nghiên cứu và rèn luyện

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện bài tập lớn một cách hoàn chỉnh nhất,tuy nhiên không thể tránh nổi những thiếu sót Kính mong cô giáo cùng toàn thể bạn

bè góp ý để bài tập lớn của nhóm chúng tôi được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI

TRƯỜNG HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN MÔN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Họ và tên sinh viên: Trần Minh Giang

Lớp : ĐH3CM1

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Huyền

1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống

xử lý nước thải theo các số liệu dưới đây:

- Nguồn thải loại: Nước thải

- Công suất thải nước: 15000 m3/ngày đêm

- Chỉ tiêu chất lượng nước thải Tiêu chuẩn nước thải đầu ra đảm bảo theoTCVN 14/2008

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Thuyết minh công nghệ (đề xuất hai phương án công nghệ, lựa chọn 1 phươngán)

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ theo cao trình, lớp nước

- Vẽ chi tiết hai công trình chính

Phần I: Tính toán sơ bộ đầu vào

1.1 Lưu lượng nước thải

- Dân số tính toán được dựa vào số liệu đã cho của thành phố :

b Lưu lượng nước thải sản xuất từ các khu công nghiệp.

QCNSX = Skcn.lượng nước thải trung bình = 123.32 = 3936 (m3/ngđ)

c Lưu lượng nước thải của bệnh viện

Qbv=Qtc N1000 = 500.1651000 = 82.5 (m3/ngđ)

d Lưu lượng nước thải tổng cộng.

Q = Qsh + QCNSX + Qbv = 8251.8 + 3936 + 82.5 = 12270.3 (m3/ngđ)

Thiết kế trạm xử lí có công suất : Q = 15000 m3/ngđ

- Lưu lượng trung bình giờ:

Qtb =1500024 = 625 ( m3/h )

- Lưu lượng trung bình giây:

q = 3600625 = 0.174 ( m3/s )

- Dựa vào điều 4.1.2 bảng 2 TCVN 7957:2008

Hệ số không điều hòa K:

qtb ( l/s ) =174 ( l/s ) => Kmax = 1.58 ; Kmin = 0.6

Bảng 1: Lưu lượng nước thải của trạm xử lý.

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình thị trấn: q0 = 100(l/ng.ngđ).

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp

CCN = 100 (mg/l), QCN = 3936(m3/ng.đ)

- Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải được tính:

Chh = Csh× Qsh+Csx ×Qsx Qsh+Qsx = 600× 8251.8+100 ×3936+100 × 82.58251.8+3936+82.5 = 436.25 ( mg/l)

b Hàm lượng BOD của nước thải

- Hàm lượng BOD của nước thải sinh hoạt được tính:

Lsh = L0 ×1000 q 0 = 65× 1000100 = 650 ( mg/l )

Trong đó: + L0 : Lượng BOD một người thải ra trong một ngày đêm Theobảng 25 TCVN 7957-2008 ta có L0 = 65 (g/ng.ngđ).

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của thị trấn: q0 = 100(l/ng.ngđ)

- Hàm lượng BOD của nước thải công nghiệp:

+ Ntđ : Dân số tương đương, là dân số quy đổi của khu dân cư

a, Dân số tính toán theo chất lơ lửng

- Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng được tính theo công thức:

NtdC = Ccn×Qcn60 =100× 3936+100 ×82.5

60 ≈ 6698( người )

- Dân số tính toán theo chất lơ lửng:

NTT = 82518 + 6698= 89216(người)

b, Dân số tính toán theo hàm lượng BOD

- Dân số tương đương theo BOD được tính theo công thức:

Trong đó: -Cn.thải : Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi xử lý (mg/l).

- Cng : Hàm lượng cặn của nước nguồn trước khi xả nước thải, Cng =

11 (mg/l).

- b : Độ tăng hàm lượng cặn cho phép, nguồn loại B ta có b = 0.8

(mg/l)

: QS : Lưu lượng nước sông, Qs = 42 (m 3 /s).

q : Lưu lượng nước thải lớn nhất, q = 0.275 (m 3 /s).

a : Hệ số pha loãng được xác định theo công thức:

Trong đó: x : Khoảng cách từ điểm xả đến điểm tính toán theo lạch sông.

α : Hệ số thưc nghiệm, α = γ ×ζ ×√3 E q với γ là hệ số khúc khuỷu

H: Độ sâu trung bình của dòng sông H = 28 ( m )

V: vận tốc trung bình của dòng chảy V = 0.4 ( m/s )

Vậy ta có :  = φ× ξ ×√3 E q = 0.4 ×1 ×√3 0.0560.275=¿0.235

a = 1−e

−0.235× 3

√ 20001+ 42

Trong đó: Chh là hàm lượng cặn trong nước thải trước khi xử lý.

b, Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD

 Xác định nồng độ BOD yêu cầu trong nước thải xả ra nguồn theo quá trìnhtiêu thụ ôxy sinh hóa v tb = 0,4 (m/s)

Lượng oxi của sông: Ong = 4.2 (mg/l)

Lượng oxi cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT theo cột B2

Oyc = 5 (mg/l) (nguồn loại A2 theo QCVN 08-2008)

Ta thấy Lntha> Lnthb mà khi xả vào nguồn loại B thì Lnthy/c≤ 50( mg/l )( QCVN08/2008/ BTNMT)

 Xác định nồng độ BOD5 trong nước thải xả ra nguồn để duy trì nồng độ ôxyhoà tan yêu cầu tại điểm tính toán có kể đến sự khuyếch tán ôxy bề mặt :

Theo BOD thì mức độ xử lí là 89%

Bùn hoạt tínhtuần hoàn

Sân phơi cátMáy nghiền rác

Bùn

Phục vụ cho nông nghiệp hoặc chôn

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằngđường ống áp lực Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang các công trình đơn

vị tiếp theo trong trạm xử lý

Đầu tiên nước thải được dẫn qua mương dẫn có đặt song chắn rác Tại đây, rác

và cặn có kích thước lớn được giữ lại, sau đó được thu gom, đưa về máy nghiền rác.Sau khi qua song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát.Cát sau khilắng sẽ được đưa ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đến sân phơicát

Trước khi đi vào bể lắng ngang đợt I, nước thải được đưa qua công trình đông tụsinh học Trong công trình này nuớc thải được thổi khí kết hợp bổ sung bùn hoạt tính.Công trình này có vai trò làm tăng hiệu quả lắng của nước thải trong công trình tiếptheo là bể lắng ngang đợt I Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng ngang đợt I Tại đâycác chất hữu cơ không hòa tan trong trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưađến bể metan để ổn định bùn trước khi đưa đến sân phơi bùn

Nước thải tiếp tục đi vào bể Aeroten kết hợp với bể lắng đợt 2 để thực hiện quátrình xử lý sinh học Tại bể Aerotan , các vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ

có trong nước thải trong điều kiện sục khí liên tục Quá trình phân hủy này sẽ làm sinhkhối bùn hoạt tính tăng lên Sau khi được xử lý sinh học ở bể aeroten, nước thải đượcchảy qua bể lắng đợt II, một phần bùn hoạt tính sinh ra sẽ được tuần hoàn lại ngăn táisinh của aeroten ( được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn, phần còn lại gọi là bùn hoạttính dư Do bùn hoạt tính dư có độ ẩm cao nên cần phải dẫn đến công trình bể nén bùn

để làm giảm độ ẩm trước khi đưa lượng bùn này sang bể metan

Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trongnước thải giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vikhuẩn (điển hình là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hànhkhử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải được khử trùng bằngclo, các công trình khử trùng bao gồm trạm clo, máng trộn và bể tiếp xúc Nước thảisau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếp nhận

Máng trộn

Bể tiếp xúc ngang

nghiệp hoặc chôn

Phương án 2:

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằngđường ống áp lực Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang các công trình đơn

vị tiếp theo trong trạm xử lý

Đầu tiên nước thải được dẫn qua mương dẫn có đặt song chắn rác Tại đây, rác

và cặn có kích thước lớn được giữ lại, sau đó được thu gom, đưa về máy nghiền rác.Sau khi qua song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát.Cát sau khilắng sẽ được đưa ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đến sân phơicát

Trước khi đi vào bể lắng ngang đợt I, nước thải được đưa qua công trình đông tụsinh học Trong công trình này nuớc thải được thổi khí kết hợp bổ sung bùn hoạt tính.Công trình này có vai trò làm tăng hiệu quả lắng của nước thải trong công trình tiếptheo là bể lắng ngang đợt I Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng ngang đợt I Tại đâycác chất hữu cơ không hòa tan trong trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưađến bể metan để ổn định bùn trước khi đưa đến sân phơi bùn

Nước thải tiếp tục đi vào bể biofil cao tải để thực hiện quá trình xử lý sinh học.Tại bể biofil cao tải, các vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nướcthải trong điều kiện sục khí liên tục Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạttính tăng lên Sau khi được xử lý sinh học ở bể aeroten, nước thải được chảy qua bểlắng đợt II, một phần bùn hoạt tính sinh ra sẽ được tuần hoàn lại ngăn tái sinh củaaeroten ( được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn, phần còn lại gọi là bùn hoạt tính dư Dobùn hoạt tính dư có độ ẩm cao nên cần phải dẫn đến công trình bể nén bùn để làmgiảm độ ẩm trước khi đưa lượng bùn này sang bể metan

Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trongnước thải giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vikhuẩn (điển hình là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hànhkhử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải được khử trùng bằngclo, các công trình khử trùng bao gồm trạm clo, máng trộn và bể tiếp xúc Nước thảisau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếp nhận

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

PHƯƠNG ÁN I

3.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Trạm bơm chính sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhậncủa trạm xử lý Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó nước thải có thể tựchảy qua các công trình đơn vị của trạm xử lý

Lưu lượng tính toán dựa vào lưu lượng giờ lớn nhất :

Qhmax = 987.5(m 3 /h), tra bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận (Bảng

P3.1-giáo trình xử lý nước thải - PGS.TS Trần Đức Hạ)

Bảng 3.1 Kích thước ngăn tiếp nhận

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

3.2 Mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận:

Chọn mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hìnhchữ nhật 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 3 : 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 côngtrình 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 hoặc elip

Lựa chọn thiết kế : Song chắn rác được bố trí nghiêng một góc 600 so vớiphương nằm ngang để tiện khi sửa chữa, bảo trì, vận hành Song chắn rác làm bằngthép không rỉ, các thanh trong song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật với bề dày d=8mm, khoảng cách giữa các khe hở là b = 16mm Tiết diện thanh song chắn hình chữnhật có kích thước d x a = 8 x 60 mm Số song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác và 1

dự phòng

Trong đó :

- n : là số khe hở

- H: là độ đầy lấy 0,51 m

- Q s max: lưu lượng lớn nhất của nước thải Q s max= 0,274 (m3/s)

- v : vận tốc nước chảy qua song chắn rác, (theo mục 7.2.10 [1]) vận tốc nướcthải ứng với lưu lượng lớn nhất qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8 - 1m chọnv=0.9m/s

-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 songchắn rác 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 chắnrác ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương,vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 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 :

- 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.=

8×112500 365×1000.=2 , 47 m

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 = 0,155tấn/ h

Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể mêtan

Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác: (40 m3 nước /1 tấn rác )

Bảng 4 : Bảng thông số thiết kế song chắn rác

STT Tên thông số Kích thước, số lượng Đơn vị

Đối với trạm xử lý công suất trên 100 m 3 /ngđ cần có bể lắng cát.

Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủyếu là cát ra khỏi nước thải, để các công trình xử lý sinh học nước thải và bùn cặn phíasau hoạt động ổn định Vai trò của bể lắng cát ngang: bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi

bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh mương dẫn… Bểlắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0.15 m/s £ v £ 0.3 m/s

để lắng hết các cặn vô cơ Thời gian lưu nước trong bể là 30’ £ t (Điều 8.3.4 TCVN7957-2008)

Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 8.3-TCVN7957-2008

- Chiều dài của bể lắng cát :

L = k× 1000 × H tt

U0 × V = 1.3× 1000× 0.724.2 × 0.2 = 7.5 (m) Chọn L = 7.5 ( m )Trong đó:

+ Htt - Chiều sâu công tác của bể lắng cát, nằm trong khoảng tử 0.25 - 1m, tachọn

Htt = 0.7 (m)

U0 - Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s) Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt

cát có đường kính lớn hơn 0,25 mm Theo bảng 26- TCVN 7957- 2008,

ta có U0 = 24.2 mm/s

+ K - Hệ số lấy theo bảng 27- TCVN 7957- 2008, với bể lắng cát ngang: K =

1.3

+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với qsmax : V = 0.2 m/s

 Diện tích tiết diện ướt của bể, w (m2) được tính:

w = V × n Q = 0.2× 10.274 = 1.375( m2 )

Trong đó:

+ qsmax - Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qsmax = 0.274 (m3/s)

+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất V = 0.2 (m/s).+ n - Số đơn nguyên công tác, n = 1

- Chiều ngang của bể lắng cát là:

+ Ntt = 89216 (người): Dân số tính toán theo chất lơ lửng

+ p = 0.02 /ng.ngđ : Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trongmột ngày đêm

+ T = 2-4 ngày : Thời gian giữa hai lần xả cặn Ta chọn T = 2 ngày

- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:

HXD = Htt+ hc+ hbv = 0.7 + 0.24 + 0.5 = 1.5 (m).

Trong đó:

+ Htt - Chiều cao tính toán của bể lắng cát, Htt = 0.7 (m)

+ hbv - Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 (m)

+ hc - Chiều cao lớp cặn trong bể, hc = 0.4 (m)

- Để ổn định dòng chảy trong bể lắng cát phía sau bể ta xây đập tràn

- Chiều cao đập tràn:

P =h max−k q

2/3×h min

k q2 /3−1 = 0.51−2.63 ×0.192.63−1 = 0.16

Trong đó: Kq - tỉ số của lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất

 Vậy xây dựng 2 bể lắng cát với kích thước mỗi bể B x H x L: 2 x 1.5 x 7.5m.Sau khi nước thải qua bể lắng cát thì:

Hàm lượng chất lơ lửng , BOD của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5%

và còn lại là:

C1 = C0 – 0.05× C0 = 423.2 × 0.95 = 402 (mg/l)

L1 = L0 – 0.05 ×L0 = 439.9 × 0.95 = 418 mg/l

Trong đó:

C0: Hàm lượng chất lơ lửng trước khi vào bể lắng cát

C1: Hàm lượng chất lơ lửng ra khỏi bể lắng cát

L0: Hàm lượng BOD5 đầu vào bể lắng cát

L1: Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể lắng cát

- Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:

+ Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng

 Vậy chọn sân phơi cát gồm 2 ô với kích thước mỗi ô là: 140(m2 ) Tổng diện tích của sân phơi cát 280(m 2 ) Kích thước của sân phơi cát là: B×L = 10×14 (m)

3.6 Bể đông tụ sinh học.

Do hàm lượng cặn đầu vào của quá trình xử lý lớn nên trước khi vào bể lắngngang đợt 1 thì nước thải được đưa qua bể đông tụ sinh học trong quá trình này tạonên bùn màng sinh vật có khả năng kết tụ với các cặn lơ lửng khác trong nước thảigiúp quá trình lắng tốt hơn

Bể đông tụ sinh học không kết hợp với công trình lắng

Thời gian thổi khí trong ngăn đông tụ là 20’

Lượng khí cấp 0.5 m3 khí/m3 nước thải

- Thể tích bể đông tụ là:

W = Q max h ×t

60 = 987.5 ×2060 = 330 (m3)Trong đó:

t: thời gian làm thoáng thường chọn là 20’

- Diện tích mặt bằng của ngăn đông tụ

Fdt = w H = 3304.4 = 75 (m2)

Trong đó:

H : chiều cao của ngăn đông tụ:

H = 3.6×v×t1 = 3.6×0.8×1.5 = 4.32(m), lấy H = 4.4 (m)

 v: vận tốc dòng chảy theo hướng từ dưới lên trong ngăn lắng chọn 0.8 quiphạm ( 0.8÷0.85 mm/s)

 t1 thời gian lắng được chọn là 1.5 (h)

- Diện tích mặt bằng phần lắng của bể đông tụ sinh học

Vậy kích thước của mỗi ngăn trên mặt bằng là: B×L = 10.3×12

Sau khi làm thoáng tại bể đông tụ sinh học hiêu quả lắng cặn TSS được nâng lên đạt 30 (%)

C1 = C0 – 0.3× C0 = 402 × 0.7 = 281.4 (mg/l)

Hàm lượng BOD5 sau khi đi qua bể đông tụ sinh học là:

L2 = L1×(100−20)% = 418×0.8 = 334.4 (mg/l)

Chọn Bể đông tụ có 2 ngăn với 2 đường kính ống dẫn khí vào bể kích thước D =

150 (mm) Mỗi ngăn có 2 ống nhánh đường kính Dn = 80 (mm).Trên các ống nhánh

có đục lỗ với kích thước lỗ d= 12 (mm)

Thiết kế 2 bể đông tụ 1 bể làm việc 1 bể dự phòng

Bảng 6: Kích thước bể đông tụ sinh học.

Chiểu rộng của bể B = 20.6(m)Chiều dài của bể L = 12(m)Chiều rộng của 1 ngăn b = 10.3 (m)

Số ngăn trong 1 bể N = 2 (ngăn)Chiều cao của bể H = 4.4

3.7 Bể lắng ngang đợt I.

Nước thải sau khi qua bể lắng cát ngang được dẫn đến bể lắng ngang đợt 1 Đểloại bỏ các tạp chất thô, trong thực tế người ta thường dùng phương pháp lắng cácchất chìm sẽ lắng xuống đáy bể, còn các tạp chất nổi sẽ tập trung lại bằng thiết bị gạtcặn và được dẫn đến các giếng tập trung đặt bên ngoài bể Bể lắng ngang được dùng

để giữ lại các tạp chất thô không tan trong nước thải

Với Qngày TB = 15000 m3/ngđ công suất tương đối lớn nên chọn bể lắng ngang(theo 8.5.4 TCVN 7957-2008)

Tính toán bể lắng ngang đợt I

+ Chiều dài bể lắng ngang được tính:

L = K × U V × H

0 = 0.5 ×1.64 5 ×3 = 18.3 ( m ) lấy L= 18.5 (m)Trong đó:

V : vận tốc dòng chảy trong vùng lắng, theo qui phạm V = 5÷10 ( mm/s )

H: chiều cao công tác của bể lắng chọn H = 3 ( m ) qui phạm 1.5÷3 ( m )

K: hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, với bể lắng ngang K = 0.5

U0: Độ thô thủy lực của hạt cặn được xác định theo công thức:

 t: thời gian lắng của nước thải trong bể ( s )

Hiệu qua lắng bằng hiệu quả tính toán

Lượng cặn qua bể lắng cát đạt hiệu suất 5% ( với giả thiết 1 số hạt cặn có d

≥ 20 mm )

Qua bề đông tụ hiêu quả lắng cặn được nâng cao 30% hiệu suất

Hàm lượng cặn vào bể lắng ngang đợt 1

Hiệu quả lắng tại bể lắng ngang đợt 1

H=3 (m ) chiều cao công tác của bể lắng.

Chọn số ngăn của bể lắng n=6 Khi đó chiều rộng mỗi ngăn

b = B6 = 18.56 = 3.1 (m)

chọn chiều rộng mỗi ngăn b=3.1 (m)

Kiểm tra thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn

Ttt = Q W

max = L× B × H Q

max = 18.5× 18.5× 3987.5 = 1.04 (h)Trong đó:

Thể tích bể ứng cới kích thước đã chọn (m3)

Qh

max : Lưu lượng lớn nhất Qh

max = 987.5 ( m3/h )

Kiểm tra lại vận tốc thực tế ứng với kích thước đã chọn:

Hàm lượng chất lơ lửng trôi ra khỏi bể lắng đợt 1 là:

C1 = C0(100−E1)

100 = 402 ×(100−46.7)

100 = 214.3 ( mg/l )

Do C1> 150 (mg/l) nên phải sử dụng quá trình đông tụ sinh học

C0 : hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu

E : hiệu suất của bể lắng đợt 1

Thể tích ngăn bùn của lắng đợt 1 xác định theo công thức

Wb = Q× C HH × E × T

(100−P) ×100 ×1000 × ɣ ×n ( m3/ngđ )

Trong đó:

CHH : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ban đầu

E : Hiệu quả lắng của bể lắng ngang đợt 1

hb = W b

F1+F2+B ×b

Trong đó:

F1: Diện tích đáy hố thu cặn: F1 = 0.3× 0.3 = 0.09 ( m2 )

F2: Diện tích miệng hố thu cặn: F2 = 3.1×3.1 = 9.61 ( m2 )

hb = 0.09+9.61+3.1 ×0.318.9 = 1 ( m )

Đáy bể lắng dùng thiết bị gạt cặn được xây dựng có độ dốc I = 0.01 ( mục 8.5.11

[1] ), về phía hố thu cặn đến lớp nước trung hòa là:

h1 = (L−b)×0.01 = (18.5−3.1)×0.01 = 0.154 (m)

Chiều cao xây dựng bể:

HXD = hct+hth+hbv+hb = 3+0.3+0.5+0.96 = 4.8 (m)

Trong đó:

hct: Chiều cao công tác của bể

hth Chiều cao lớp nước trung hòa của bể

hbv Chiều cao bảo vệ

hb: Chiều cao hố thu cặn

Sau khi ra khỏi bể lắng ngang đợt I có làm thoáng sẽ loại bỏ được 25 – 50%lượng chất hữu cơ có trong nước thải Chọn hiệu quả loại bỏ là 25 %

Vậy hàm lượng chất hữu cơ ra khỏi bể lắng ngang đợt I là:

La = L2×0.7 = 281.4×0.7 = 197 (mg/l)

Bảng 7 : Kích thước bể lắng ngang đợt 1

7 Chiều cao lớp nước trung hòa m 0.3

3.8 Bể Aeroten kết hợp với lắng 2

Bể aeroten trộn kết hợp lắng ngang 2.

- 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

bùn hoạt 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) nênchọn 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 –3,5 mg/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 = 197 (mg/l).

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

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

3.8.2 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

3.8.3 Các kích thước của aeroten

Thể tích của ngăn aeroten W 1 :

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 = 3,5 m

Diện tích mặt bằng 1 đơn nguyên : F = 2 H W = 38102.3,5= 540 m2

+ Tính toán lượng bùn tuần hoàn.

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

Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn tuần hoàn

3.8.4 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)=1,5.2,3.1,2 0,85 (9,65−4)0,9(197−50) = 6,9 m3 khí/m3 nước thảiTrong 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 30 độ C)

- n2 : là hệ số xét đến quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch vàbùn với tốc 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 lớpnước trong bể

Cp = C T(10,3+H

2 )10,3

= 8,25.(10,3+

3,5

2 )10,3

= 9,65 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 :

qk =Q k

2 = 6813,752 = 3407 m3/h = 0,946 m3/s Khí nén được phân phối tới các bể bằng các ống dẫn chính và ống nhánh bằng

thép không gỉ Hệ thống phân phối khí trong các ngăn là các đĩa phân phối khí

Chọn đĩa phân phối khí CDF ( theo bảng P4.3 – [2] )

Bảng 8 : Đặc điểm đĩa phân phối khí CDF

Đườngkínhđĩa(mm)

Đườngkínhbọt khí(mm)

Độ tổnthất(%)

Khung Màng

,lướivan

Đườngkínhlưới van(mm)

Chọn lưu lượng khí trong 1 giờ là 6 m3/h

Số lượng đĩa phân phối khí cần thiết trong một bể aeroten

N = Q k

6 =

3407

6 =568 đĩa

Số đĩa phân phối khí trong một hành lang : n = N/4 = 568/4 = 142 đĩa.

Mỗi hành lang bố trí 4 ống dẫn khí, tâm mỗi ống cách nhau 1,35 m, 2 ống ngoài

cùng cách tường 0,5 m

Mỗi ống có 36 đĩa phân phối khí khoảng cách giữa tâm các đĩa là 0,88 m 2 đĩa

ngoài cùng cách tường 0,5 m

Chọn 568 đĩa phân phối khí Bố trí đĩa phân phối khí theo chiều rộng của bể

Mỗi ngăn có 198 đĩa, mỗi ngăn có 33 ống nhánh, khoảng cách giữa các tâm ống nhánh

là 1,0m hai ống nhánh ngoài cùng có tâm cách tường là 0,5 m Mỗi ống nhánh có 6

đĩa Tâm đĩa này đến tấm đĩa kia là 0,8 m Hai đĩa ngoài cùng cách tường 0,5m

Vận tốc chuyển động của không khí trong tuyến ống phân phối khí 10 - 15 m/s

Chọn vận tốc của không khí trong ống dẫn chính là 15m/s

Đường kính ống dẫn khí chính vào 2 bể

D1 = √ 4 Q k

3,14 v=√3,14.154.1,892=0,4 m

Chọn đường kính ống dẫn là 400 mm

Đường kính ống dẫn khí vào mỗi hành lang, (có n = 8 hành lang )

D2 = √ 4 Q k

3,14 v n=√3,14.15 84.0,946 = 0,14 mChọn đường kính ống dẫn khí cho mỗi hành có đường kính là 150 mm

Đường kính ống dẫn khí trong mỗi hành

D = √3,14.15 4 44.0,946 = 0,07m

Chọn đường kính ống bằng 75 mm

Chọn đường kính ống dẫn bùn vào ngăn tái sinh của bể aeroten là Db = 400 mmChọn trụ đỡ ống nhánh có kích thước H.B.L = 10.15.15 cm

Tính toán máy cấp khí cho bể aeroten.

Áp lực của máy thổi khí P, được xác định theo công thức [8.29b]- [2]

P = 98066,5´(1+ 10,33

H

) = 98066,5´(1+

310,33 ) = 126547 Pa

Công suất máy thổi khí (theo công thức [8.30b]- [2] )

-  là hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí  = 0,5 – 0,75 Chọn  = 0,7

Tổn thất áp lực trên chiều dài ống dẫn khí nén

- λ hệ số tổn thất, = 0,02

- l nchiều dài ống dẫn,l n = 50 m

- ρ k , ρ k tỷ trọng của không khí và của nước, kg/m3

Tổn thất áp lực cục bộ ( tại van khóa và các phụ tùng, phụ kiện đường ống ) :

∆ Hc = 𝜉 v c

2 g= 0,1.2.9,8115 = 0,077m