Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu Dân Cư đồ án mạng lưới cấp thoát nước có 274900 người

MỤC LỤC CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3 1.Tổng quan về nước thải sinh hoạt 4 2.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 5 CHƯƠNG II. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 16 1.Nhiệm vụ thiết kế 16 CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH PHƯƠNG ÁN I 21 1.Ngăn tiếp nhận nước thải 21 2.Mương dẫn nước thải 21 3.Song chắn rác 22 4.Tính toán bể lắng cát ngang: 24 5.Tính toán sân phơi cát: 26 6.Bể lắng ngang đợt 1 27 7.Bể Aeroten 31 8.Bể lắng đợt II 35 9.Khử trùng nước thải: 38 10. Máng trộn 40 11. Tính toán bể tiếp xúc: 42 12. Bể nén bùn đứng 44 13. Bể mêtan 46 14. Tính toán sân phơi bùn 50 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH PHƯƠNG ÁN II 52 1Tính toán bể lọc sinh học cao tải: 52 2. Bể lắng ngang đợt 2 54 3.Khái toán các phương án 57 CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 63 1.Nhận xét chung về hiện trạng cao trình. 63 2.Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt nước 64 Kết luận

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT & CÁC PHƯƠNG

PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3

1.Tổng quan về nước thải sinh hoạt 4

2.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 5

CHƯƠNG II SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 16

1.Nhiệm vụ thiết kế 16

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH PHƯƠNG ÁN I 21 1.Ngăn tiếp nhận nước thải 21

2.Mương dẫn nước thải 21

3.Song chắn rác 22

4.Tính toán bể lắng cát ngang: 24

5.Tính toán sân phơi cát: 26

6.Bể lắng ngang đợt 1 27

7.Bể Aeroten 31

8.Bể lắng đợt II 35

9.Khử trùng nước thải: 38

10 Máng trộn 40

11 Tính toán bể tiếp xúc: 42

12 Bể nén bùn đứng 44

13 Bể mêtan 46

14 Tính toán sân phơi bùn 50

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH PHƯƠNG ÁN II 52

1

1Tính toán bể lọc sinh học cao tải: 52

2 Bể lắng ngang đợt 2 54

3.Khái toán các phương án 57

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 63

1.Nhận xét chung về hiện trạng cao trình 63

2.Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt nước 64

Kết luận

LỜI CẢM ƠN !

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ của thầy cô

và bạn bè Đó là yếu tố rất uan trọng giúp em hoàn thành đồ án môn học xử lý nước tahri

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô khoa Môi Trường, đãhết lòng giảng dạy em trong quá trình học tập

Em xin trân trọng cảm ơn cô giáo hướng dẫn Nguyễn Xuân Lan Người trực tiếp hướng dẫn đồ môn học của em

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã quan tâm giành thời gian phản biện khoa hoạc cho đề tài này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày 29/4/2016 Sinh viên

NguyễnThị Cẩm Tú

3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT & CÁC

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

a Nguồn phát sinh, đặc tính nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt củacác cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vuichơi giải trí, cơ quan công sở… Thông thường, nước thải sinh hoạt của hộ giađình được chia làm hai loại chính: nước đen và nước xám

Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủyếu là: chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng Nước xám là nướcphát sinh từ quá trình rửa, tắm, giặt, với thành phần các chất ô nhiễm khôngđáng kể Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinhhoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng N

và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bịphú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có hàm lượng N và Pcao, trong đó các loài thực vật thủy sinh phát triển mạnh rồi chết đi, thối rữa,làm cho nguồn nước trở nên ô nhiễm

Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt, đặc biệt làtrong phân, đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trongphân Vi sinh vật gây bệnh từ nước thải có khả năng lây lan qua nhiều nguồnkhác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, câytrồng, vật nuôi, côn trùng…), thâm nhập vào cơ thể người qua đường thức ăn,nước uống, hô hấp,…,và sau đó có thể gây bệnh Vi sinh vật gây bệnh cho ngườibao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán

b Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vàonguồn nước thải Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tậpquán sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhàbếp, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinhsàn nhà…

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phátsinh nước thải này đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phầnlớn các loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy.Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa cácchất hữu cơ trên thành CO2, N2, H2O, CH4,… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ cótrong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ sốBOD5 Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ đểphân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải Như vậy chỉ số BOD5 càng caocho thấy chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thảiban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn

2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

a Phương pháp xử lý cơ học

Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nướcthải được gọi chung là phương pháp cơ học

Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo Xử lýnước thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình vàthiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ … Đây là các thiết bịcông trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệthống thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổnđịnh

Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạpchất không tan, tuy nhiên BOD trong nước thải giảm không đáng kể Để tăngcường quá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi

5

lắng nên hiệu suất xử lý của các công trình cơ học có thể tăng đến 75% và BODgiảm đi 10 – 15%

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:

Song chắn rác

Song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏcây và các tạp chất 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 xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến50mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhực hoặc gỗ Tiết diện của các thanhnày là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Bố trí song chắn rác trên máng dẫnnước thải Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòngnước chảy để giữ rác lại Song chắn rác thường đặt nghiêng theo chiều dòngchảy một góc 50 đến 900

Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thải vàtrước các công trình xử lý nước thải

Bể thu và tách dầu mỡ

Bể thu dầu: Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy,bãi chứa dầu và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các côngtrình công cộng khác, nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trongkhu vực bãi đỗ xe…

Bể tách mỡ: Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu…

có trong nước thải Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của kháchsạn, trường học, bệnh viện… xây bằng gạch, BTCT, thép, nhựa composite… và

bố trí bên trong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp

ăn để tách dầu mỡ trước khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với cácloại nước thải khác

Bể điều hoà

Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư,công trình công cộng như các nhà máy xí nghiệp luôn thay đổi theo thời gianphụ thuộc vào các điều kiện hoạt động của các đối tượng thoát nước này Sự daođộng về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnh

hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải Trong quá trình lọc cần phảiđiều hoà lưu lượng dòng chảy, một trong những phương án tối ưu nhất là thiếtkế bể điều hoà lưu lượng

Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chếhiện tượng quá tải của hệ thống hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượngchất hữu cơ giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học Hơn nữa các chất ứcchế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thíchhợp cho các hoạt động của vi sinh vật

 Bể lắng, Bể lắng cát

Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực µ =

18 mm/s Đây các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn Mặc dù khôngđộc hại nhưng chúng cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải nhưtích tụ trong bể lắng, bể mêtan,… làm giảm dung tích công tác công trình, gâykhó khăn cho việc xả bùn cặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm xử lý nướcthải Để đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải sinh học nước thảihoạt động ổn định cần phải có các công trình và thiết bị phía trước

Cát lưu giữ trong bể từ 2 đến 5 ngày Các loại bể lắng cát thường dùng chocác trạm xử lý nước thải công xuất trên 100m3 /ngày Các loại bể lắng cátchuyển động quay có hiệu quả lắng cát cao và hàm lượng chất hữu cơ trong cátthấp Do cấu tạo đơn giản bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả Tuynhiên trong điều kiện cần thiết phải kết hợp các công trình xử lý nước thải,người ta có thể dùng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon

hở một tầng hoặc xiclon thuỷ lực

Từ bể lắng cát, cát được chuyển ra sân phơi cát để làm khô bằng biện pháptrọng lực trong điều kiện tự nhiên

 Bể lắng nước thải

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theonguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nướcthải Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xửlý ban đầu thể bố trí nối tiếp nhau, quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95%lượng cặn có trong nước hay sau khi xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá

7

trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học Sự lắng của các hạt xảy radưới tác dụng của trọng lực

Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợtmột trước công trình xứ lý sinh học và bể lắng đợt hai sau công trình xứ lý sinhhọc

Theo cấu tạo và hướng dòng chảy người ta phân ra các loại bể lắng ngang,

bể lắng đứng và bể lắng ly tâm

b Phương pháp xử lý hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụngcác quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùngquá trình lắng ra khỏi nước thải Các công trình tiêu biểu của việc áp dụngphương pháp hóa học bao gồm:

Bể keo tụ, tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng vàcác hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7-10-8 cm) Các chất này tồn tại ở dạngphân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian Đểtăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thảimột số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer, … Các chất này có tác dụngkết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷtrọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO)3.2H2O,FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồngốc thiên nhiên hay tổng hợp

Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khitạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéotheo các chất phân tán không tan gây ra màu

Bể tuyển nổi

Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏcác tạp chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn đượcsử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng đượcáp dụng trong trường quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Cácchất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng củacác bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu.Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bongbóng khí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3 mm.

Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nướcthải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ)hoặcbằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóahọc)

c Phương pháp xử lý hóa học

Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trongdây chuyền công nghệ trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khicần thiết sử dụng lại nước thải Các quá trình xử lý hóa học được trình bàytrong:

Bảng 1: Ứng dụng quá trình xử lý hoá học

Trung hoà Để trung hoà các nước thải có

độ kiềm hoặc axit cao

Khử trùng

Để loại bỏ các vi sinh vật gâybệnh Các phương phápthường sử dụng là: chlorine,chlorine dioxide, bromidechlorine, ozone…

Các quá trình khác

Nhiều loại hoá chất được sử

dụng để đạt được những mụctiêu nhất định nào đó Ví dụ

như dùng hoá chất để kết tủacác kim loại nặng trong nướcthải

9

d Phương pháp xử lý sinh học

Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của

vi sinh vật Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử cáchợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí: Quá trình xử lý nướcthải được dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự dohoà tan Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó làquá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu oxy đượcvận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xửlý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí: Quá trình xử lý đượcdựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men

kỵ khí Đối với các hệ thống thoát nước qui mô vừa và nhỏ người ta thườngdùng các công trình kết hợp với việc tách cặn lắng với phân huỷ yếm khí cácchất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng

e Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

Các công trình xử lý nước thải trong đất

Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tướinước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồnglọc) Cánh đồng ngập nước được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại,chuyển hoá chất bẩn trong đất Khi lọc qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ đượcgiữ lại ở lớp trên cùng Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật

có khả năng hấp phụ và oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Hiệu suấtxử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố như loạiđất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới,nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải Đồng thời nó còn phụ thuộc vào cácloại cây trồng ở trên bề mặt Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồng nhiềuloại cây, song chủ yếu là loại cây không thân gỗ

Hồ sinh học

Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đấydiễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn Quá trình này diễn ra tương tự như

quá trình tự làm sạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vikhuẩn và tảo

Theo bản chất quá trình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp oxy người tachia hồ sinh học ra hai nhóm chính: hồ sinh học ổn định nước thải và hồ làmthoáng nhân tạo

Hồ sinh học ổn định nước thải có thời gian nước lưu lại lớn (từ 2 – 3 ngàyđến hàng tháng) nên điều hoà được lưu lượng và chất lượng nước thải đầu ra.Oxy cung cấp cho hồ chủ yếu là khuếch tán qua bề mặt hoặc do quang hợp củatảo Quá trình phân huỷ chất bẩn diệt khuẩn mang bản chất tự nhiên

Theo điều kiện khuấy trộn hồ sinh học làm thoáng nhân tạo có thể chiathành hai loại là hồ sinh học làm thoáng hiếu khí và hồ sinh học làm thoáng tuỳtiện Trong hồ sinh học làm thoáng hiếu khí nước thải trong hồ được xáo trộngần như hoàn toàn Trong hồ không có hiện tượng lắng cặn Hoạt động hồ gầngiống như bể Aerotank Còn trong hồ sinh học làm thoáng tuỳ tiện còn có nhữngvùng lắng cặn và phân huỷ chất bẩn trong điều kiện yếm khí Mức độ xáo trộnnước thải trong hồ được hạn chế

Các thông số đầu bài

 Đô thị loại 5

 Dân số 274900 dân

 Lưu lượng thải ra hằng ngày: 140lít/ng.ngđ

Lưu lượng nước thải

Tiêu chuẩn thải nước theo đề bài: 140 lít/ng.ngđ

Lưu lượng nước thải của toàn khu vực:

Q = N x q = 274900 x 140 = 38486.000 l/ng.đ = 38486 m3/ngđ

Làm tròn lấy: QSH = 40000m3/ngđ

Trong đó :

N là số dân ( người ); q là tiêu chuẩn thải nước ( l/ng.ngđ )

Hàm lượng chất bẩn trong nước thải lấy theo Bảng 25, mục 8.1.7, TCVN

7957-2008

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

11

CSS =a SS.1000

q0 =35.1000140 = 250 mg/l Hàm lượng oxy hóa (BOD) trong nước thải

CP = a P.1000

q0 =3.1000140 = 21,43 mg/l Hàm lượng Clorua :

Khối lượng (g/ng.ngày)

Chất rắn lơ lửng

Lưu lượng nước thải giờ trung bình:

Q h TB= Qngđ24 = 4000024 = 1666,7 m3/h

Lưu lượng nước thải giây trung bình:

q s TB = Q h TB

3600 = 1666,7 X 10003600 = 462,97 l/sTheo TCVN 7957 : 2008, mục 4.1.2, trang 8 và điều kiện khu vực dự án và lưulượng nước thải trung bình ngày chọn hệ số không điều hòa ngày của nước thải

đô thị Kng = 1,2, hệ số không điều hòa chung giờ max là k1=1,51 giờ min

Nguồn nước tiếp nhận: Là con sông A, dùng nước tưới tiêu.

Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt:

Dựa vào TCVN 14:2008 /BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thảisinh hoạt

C max = C x K

Trong đó:

Cmax : là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải

sinh hoạt khi thải ra nguồn nước tiếp nhận, tính bằng miligam trên lít nước thải(mg/l);

13

C: là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 1 mục 2.2 trongTCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 1 –giá trị các thông số ô nhiễm làm cở sở tính toán giá trị tối đa cho

phép trong nước thải sinh hoạt.

ST

Vượt quychuẩn

3 Amoni (N - NH4+¿¿

4 Photphat (P2O5) mg/l 21,43 10 Xử lý

5 Tổng các chất hoạt

Chọn giá trị C cột B cho các thông số, với Cột B quy định giá trị C của cácthông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinhhoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt,với K = 1,0 (50 căn hộ trở lên)

- K là hệ số tính tới quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung

cư quy định tại mục 2.3 Với K = 1,0 (50 căn hộ trở lên)

Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý thích hợp cần đảm bảo các yêucầu cơ bản về hàm lượng chất ô nhiễm tối đa được phép thải ra môi trường

Đây là 2 chỉ tiêu cơ bản để tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải

Đối với BOD: Cmax = C x K = 50 x 1,0 = 50 mg/l

Đối với chất răn lở lửng: Cmax = C x K = 100 x 1,0 = 100 mg/l

Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất rắn lơ lửng

DSS = 250−100250 100= 15 %

Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5: DBOD = 428,57−50428,57 = 88,33 %

Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo Amoni (N - NH +¿¿

) tương tự:

15

CHƯƠNG II SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

1 Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu Dân Cư đồ án mạng lướicấp thoát nước, có 274900 người, tiêu chuẩn thải nước là 140l/ng.ngđ

Theo ước tính tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh trong khu vực là40000m3/ngày đêm

Thiết kế sơ đồ công nghệ phù hợp với thực tế đạt kinh tế và hiệu quả nhất

Xây dựng các hạng mục công trình trên một khuông viên có sẵn

Tính toán các thiết bị, các công trình chính, công trình phụ trợ

Phương án thiết kế 1

Nước tách bùnBùn

Bùn dư

Bể metan

Sân phơi bùn

Song chắn rác cơ Máy nghiền rác

Bể lắng cát ngang Sân phơi cát

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhậnbằng đường ống áp lực Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang cáccông 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 máynghiền rác Sau khi qua song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắngcát

Cát sau khi lắng sẽ được đưa ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vậnchuyển đến sân phơi cát

Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng đợt I Tại đây các chất hữu cơ khônghòa tan trong trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến sân phơi bùn.Nước thải tiếp tục đi vào bể Aerotan

Tại bể Aerotan, các vi khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trongnước thải trong điểu kiện sục khí liên tục Quá trình phân hủy này sẽ làm sinhkhối bùn hoạt tính tăng lên, tạo thành lượng bùn hoạt tính dư Sau đó nước thảiđược chảy qua bể lắng đợt II, phần bùn trong hỗn hợp bùn - nước sau bểAerotan sẽ được giữ lại, một phần sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể Aerotannhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotan, phần còn lại sẽ đưa vềsân phơi bùn

Bùn tại bể lắng đợt I và II sẽ được nén tại bể bén bùn để giảm độ ẩm khiqua bể metan.Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độBOD trong nước thải giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ranhưng nồng độ vi khuẩn (điển hình là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do

đó yêu cầu phải tiến hành khử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.Nước thải được khử trùng bằng hệ thống clo hơi bao gồm máng trộn và bể tiếpxúc nước thải sau khi xử lý sẽ được thải ra sông tiếp nhận

Sân phơi cát

Bể lắng ngang đợt 1

Bể aeroten

Bể nén bùn đứng

Bể lắng đợt 2

Bể metanMáng trộn

Thuyết Minh Sơ Đồ Công Nghệ:

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhậnbằng đường ống áp lực Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang cáccông 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 máynghiền rác Sau khi qua song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắngcát

Cát sau khi lắng sẽ được đưa ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vậnchuyển đến sân phơi cát

Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng đợt I Tại đây các chất hữu cơ khônghòa tan trong trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến sân phơi bùn.Nước thải tiếp tục đi vào bể Aerotan

Tại bể Aerotan, các vi khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trongnước thải trong điểu kiện sục khí liên tục Quá trình phân hủy này sẽ làm sinhkhối bùn hoạt tính tăng lên, tạo thành lượng bùn hoạt tính dư Sau đó nước thảiđược chảy qua bể tiếp xúc ly tâm, phần bùn trong hỗn hợp bùn - nước sau bểAerotan sẽ được giữ lại, một phần sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể Aerotannhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotan, phần còn lại sẽ đưa vềsân phơi bùn

Bùn tại bể lắng đợt I và bể tiếp xúc ly tâm sẽ được nén tại bể bén bùn đểgiảm độ ẩm khi qua bể metan.Sau khi xử lý sinh học và lắng tiếp xúc ly tâm,hàm lượng cặn và nồng độ BOD trong nước thải giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêucầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vi khuẩn (điển hình là coliform) vẫn cònmột lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hành khử trùng nước thải trước khixả vào nguồn tiếp nhận Nước thải được khử trùng bằng hệ thống clo hơi baogồm máng trộn và bể tiếp xúc nước thải sau khi xử lý sẽ được thải ra sông tiếpnhận

Tới đây nước thải đã được xử lý đạt chất lượng nước đầu ra theo QCVN14:2008

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

PHƯƠNG ÁN I

1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất q max h = 2516,717 m3/h ta chọn

3 bơm hoạt động và 2 bơm dự phòng (với độ tin cậy loại II của trạm bơm theobảng 18 trang 28 TCVN 7957:2008)

Chọn 1 ngăn tiếp nhận với các thông số sau (tham khảo bảng 4-4 trang 110 sáchtính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp do GS-TSLâm Minh Triết chủ biên nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ ChíMinh xuất bản năm 2000) :

Bảng kích thước ngăn tiếp nhận.

Q (m3/h)

Đường kínhống áp lực (2ống)

Kích thước của ngăn tiếp nhận

0

2300

2000

1600

75

600

2 Mương dẫn nước thải

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)dựa vào bảng tính toán thủy lực Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn đượcghi ở bảng sau.Tra bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước củaPGS.TS Trần Hữu Uyển:

Thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận:

Các thông số thủy lực Lưu lượng tính toán

(l/s)

max

=699,08Vật liệu BTCT

Chiều rộng b (mm) 1,5mVận tốc v (m/s) 2,81

21

Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức :

n = b h q K z

l v tt = 0,016.0,5.0,90,463.1,05 = 67,52 ≈ 68 khe

Trong đó :

- n : là số khe hở

- h: là chiều sâu lớp nước trước song chắn rác lấy 0,5 m

- q : lưu lượng lớn nhất của nước thải q =0.463(m3/s)

- v: vận tốc trung bình qua các khe hở, theo mục trang TCVN 7957 : 2008, vậntốc nước chảy qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8 - 1m chọn v=0.9m/s

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

- k: hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, k=1.05

Chiều rộng toàn bộ thiết bị chắn rác :

Tổn thất áp lực qua song chắn rác

- v – vận tốc dòng chảy trước thiết bị chắn rác, lấy 2,81 m/s

- p– hệ số tính đến việc tăng tổn thất áp lực do rác bám, lấy p = 3

Chiều dài phần mở rộng của máng:

L1 = (BS – Bm)/2tg φ= (1,65 – 1,5)/2.tg20 o = 0,2m

φ : Góc mở ở mương trước song chắn rác; φ = 20o

B s , B m : Chiều rộng của song chắn rác và mương dẫn

+ Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác là:

Ls là chiều dài cần thiết của ô đăt song chắn rác,chọn Ls = 1,5 m

+ Chiều sâu đặt mương chắn rác là :

a – lượng rác tính cho đầu người trong năm, theo bảng 20 trong TCVN7957:2008, khi lấy rác bằng cơ giới và với khoảng cách giữa các khe hở b= 16

cm lấy a= 8 m3/ng năm; theo mục 7.2.12 TCVN 7957:2008

Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt =274900 người

- Với dung trọng của rác 750kg/m3, trọng lượng của rác là:

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

+ Hiệu suất xử lý BOD và SS qua song chắn rác là 4-5% Chọn H=4%

+ Hàm lượng BOD còn lại:

Tổng song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác, 1dự phòng

Bảng thống kê các thông số thiết kế của song chắn rác

Tên công trình Số lượng H mương

Bể lắng cát phải được tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để cácphần tử hữu cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ để cát và các tạp chất rắn vô cơgiữ lại được trong bể Bể thường được cấu tạo để giữ lại các hạt cát có đườngkính bằng 0,2mm và lớn hơn

Chiều dài bể lắng cát ngang được tính theo công thức sau :

h− ¿độ cao lớp nước trong bể lắng ngang có thể lấy bằng độ đầy là 0,5

- Qmax_s : lưu lượng lớn nhất của nước thải Qmax_s= 0,699 ( m3/s)

- Vmax : vận tốc lớn nhất của nước trong bể (m/s) Chọn theo bảng 28 TCVN7957:2008 vmax =0.3 m/s

- H : chiều sâu tính toán, H= 0.4m (8.3.4 TCVN 7957:2008)

Thời gian lưu của nước trong bể được xác định :

t = F L n Q

tb s = 1,16.8,1.20,699 = 26,8 s

Vậy thời gian lưu nước trong bể lắng cát là 27s

Trong đó:

- F : diện tích tiết diện ướt của mỗi bể F =BxH =2,9x0.4 =1,16 m2

- n : số bể lắng cát hoạt động đồng thời n = 2

25

- Chọn xây dựng 3 bể lắng cát,2 bể hoạt động và 1 bể dự phòng.

Lượng cát lắng trong bể lắng cát giữa 2 lần xả cặn :

W =N P t1000 = 274900.0,02.21000 = 10,99 ≈ 11 m3

Trong đó :

- N: Dân số tính toán của thành phố N = 274900 người

- P: lượng cát có thể giữ lại tính cho 1 người trong 1 ngày đêm Mục 8.3.5TCVN 7957:2008 P = 0.02 l/ng.ngđ

- T: thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể (T = 2÷ 4 ngày đêm ( 3.17 sách xử lýnước thải đô thị của Trần Đức Hạ)

Trong đó: n : số đơn nguyên công tác

- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :

v(m/s)

h(m)

b(m)

L(m) t lưu

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

- Diện tích hữu ích của sân phơi cát:

Diện tích sân phơi cát: 124 x 3 = 401,4 m2

Sau khi đi qua bể lắng cát thì SS và BOD giảm 5%

Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau bể lắng cát:

SS= CSS.(100-5)% = 240.(100-5)%= 228 mg/l

Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng cát:

BODsau= CBOD.(100-5) % = 411,42.(100-5)% = 391 mg/l

Thông số Đầu vào lắng cát ngang Ra lắng cát ngang

- Chiều dài bể lắng ngang được tính:

27

+ H : Chiều cao công tác của bể lắng H = 1,5÷3m, chọn H = 3,0m.

+ 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 định theo công thức:

.

.

.

+  : Hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của nước thải

Theo bảng 31 TCXDVN 7957-2008, với nhiệt độ nước thải là t = 200C, ta có

H K

H = 3 m : Chiều cao công tác của bể lắng.

Chọn số ngăn của bể lắng = 2 Khi đó chiều rộng mỗi ngăn:

b= B

n=

14,56

Hiệu suất lắng cặn lơ lửng của bể là 60 %:

- Hàm lượng chất lơ lửng theo nước trôi ra khỏi bể lắng đợt I là:

Css=228×0,4=91,2 mg/l

Sau khi nước thải qua bể lắng ngang đợt 1, BOD 5 giảm 10÷20%, chọn 15%,vậy BOD5 của nước thải là:

CBOD=391×0,85=151 mg/l

CSS = 91,2 mg/l < 150mg/l không phải làm thoáng sơ bộ

Dung tích cặn lắng trong bể:

+) E : Là hiệu xuất lắng của bể lắng đợt I: E = 60%.

+) p - Độ ẩm của cặn, do xả cặn bằng tự chảy nên ta lấy p = 95% ( Theo8.5.5 TCXDVN 7957-2008)

+) T : Là chu kỳ xả cặn, T = 8h (Theo 8.5.10 TCXDVN 6957-2008) +) Qhtb - Lưu lượng nước thải giờ trung bình; Qhtb= 1666,7 (m3 /h)

+) pc : Là trọng lượng thể tích của cặn: pc = 1 (T/m3) = 106 (g/m3)

Vậy:

W c=1666,7 250 50 8

(100−95) 106 =33,33 (m3 )

Vì trong bể lắng đợt 1 số lượng bể không ít hơn 2, ta chọn 2 bể:

- Lượng cặn chứa trong một ngăn lắng sẽ là:

h1 = (L - b)  0,01 = (36 – 2)  0,01 = 0,34 (m)

- Chiều cao xây dựng bể:

HXD = hct + h1 + hbv+hc

Trong đó: + hct − ¿ Chiều cao công tác của bể; hct = H = 2 (m)

+ hbv − ¿Chiều cao xây dựng; lấy hbv = 0,4 (m)

Vậy HXD= 3 + 0,34 + 0,4 + 0,62 = 3,48 (m) ,lấy H=4,36 m

- Kiểm tra kích thước bể theo 8.5.11 TCXDVN 7957-2008 có H L= 36

3 =12 vậykích thước đã chọn là hợp lý

Aeroten được tính toán thiết kế có giá trị BOD5 dẫn vào aeroten là:

La = 151 mg/l > 150 mg/l => cần tái sinh bùn hoạt tính Chọn aeroten đẩy có ngăn tái sinh bùn Theo TCXDVN 7957-2008 mục 8.16

Qtb1 bể = 1666,7 m3/h

Xác định thời gian làm việc của các ngăn aeroten

Thời gian oxy hóa các chất hữu cơ (h)

31

t= L a−L t

R a r(1−Tr) ρ

(CT 66 – TCXD 7957/2008 – Trang 64)

Trong đó:

La _lượng BOD5 đầu vào, La = 151 mg/l

Lt _ lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 15 mg/l,

R _ Tỷ lệ tuần hoàn bùn (CT 61 – TCXD 7957/2008 – Trang 64)

Theo bảng 46 – TCXD 7957/2008 – Trang 65, với nước thải đô thị, ta có:

+ρ max=85mg BOD5/g chất khô không tro của bùn_tốc độ oxy hóa riêng lớn nhấttrong 1h

+ Kl =33 mg BOD/l_hằng số đặc trưng cho tính chất của CHC trong nước thải+ K0 =0,625 mgO2/l_hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan

+  = 0,07 l/h _hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩmphân hủy bùn hoạt tính

+ Tr = 0,3_độ tro của bùn hoạt tính

- _tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ (mgBOD5/g chất khô không tro củabùn trong 1h)

+ C0- nồng độ oxy hoà tan cần thiết phải duy trì trong aeroten, mg/l; Co tối thiểu

Kích thước bể aeroten theo mục 8.16.8 – TCXDVN 7957:2008 như sau:

Chiều cao công tác: H = 4 m

- Chiều rộng hành lang: B ≤1,5H

- Chều dài hành lang L ≥10H

- Số đơn nguyên là: N = 4 đơn nguyên Có Q = 40000m3/ngđ < 50000 ( theo8.16.15 TCXDVN 7957-2008)

33

Diện tích 1 hành lang: F1hành lang = 1514/4 =378 m2 = 63 × 6

n: Số hành lang trong mỗi đơn nguyên, n = 4

N: Số đơn nguyên, N =4

Kiểm tra thủy động học nguyên tắc đẩy theo TCXDVN 7957-2008 thấy đềuhợp lý

Chiều cao của bể : Hbể = Hct + Hbv = 4,0 + 0,5 = 4,5 (m)

Vậy kích thước mỗi hành lang của bể aeroten là: B  H  L =6  4,5  63 (m)

Độ tăng sinh khối của bùn:

K2 − ¿hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị phân phối khí H = 3m => K2 =2,08(Mục 8.16.13 – TCXD 7957/2008)

n1 − ¿hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải

n1 = 1+ 0,02(Ttb – 20) = 1,1

n2 − ¿hệ số xét tới quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy vào hỗn hợp nước và bùnvới tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch, nước sinh hoạt không có các chấthoạt động bề mặt, n2=0,85

Cp − ¿Độ hòa tan của oxy không khí trong nước

C p=C T ×(10,3+h /2)

10,3

CT: Độ hoà tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ vàáp suất Theo bảng 2-1: Xử lý nước thải -1978 ta có : Với T = 200C  CT = 8,02(mg/l)

Lưu lượng nước thải theo giờ Qh = 1666,7 m3/h

Lượng oxi cần thiết cho 1h = Qh×D = 6833,5 (m3 oxi/giờ)

Lượng khí cần cấp cho bể trong 1 giờ

Vkhí =6833,5/21% =32540 m3 kk/h

Giả thiết hiệu quả chuyển hóa oxy vào nước đạt 8%

Wkhí =32540x0,08 = 2603,2 m3

Chọn đĩa phân phối khí EDI bọt khô => lưu lượng khí: 9,5 m3/h

Số đĩa trong bể = Wkhí/9,5 = 274 đĩa, trong 1 hành lang có 69 đĩa

Diện tích 1 bể F1hành lang= 378 m2 = 63 × 6

Chọn khoảng cách giữa 2 đĩa là 300 mm

Số đĩa theo chiều ngang bể: 9 đĩa

Số đĩa theo chiều dài bể: 60 => khoảng cách hàng ngang là 750mm

(0,273m là đường kính đĩa, lấy nguồn công ty CP giải pháp công nghệ nhấttinh)

35