Đồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânv
MỤC LỤC Chương I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT .3 1.Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 2.Thành phần đặc tính nước thải sinh hoạt 3.Tác hại đến môi trường 4.Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi ô nhiễm nước thải Chương II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN 1.Xử lý học .5 2.Khử trùng nước thải 3.Xử lý cặn nước thải Chương III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH 1.Quy trìng công nghệ 2.Thuyết minh .8 Chương IV .9 TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH 1.Song chắn rác 2.Hầm bơm tiếp nhận 10 3.Bể lắng cát thổi khí .11 4.Sân phơi cát 13 5.Mương oxy hoá .13 6.Bể lắng II .17 7.Sân phơi bùn 19 8.Tính toán thiết bò phụ 20 Chương V 22 TÍNH TOÁN KINH TẾ Ï 22 1.Chi phí đầu tư ban đầu 22 2.Chi phí quản lý vận hành 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 Chương I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thái sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường th từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư phụ thuộc vào khả cung cấp nước nhà máy nước hay trạm cấp nước có Các trung tâm đô thò thường có tiêu chuẩn cấp nước cao so với vùng ngoại thành nông thôn, lượng nước thải sinh hoạt tính đầu người có khác biệt thành thò nông thôn Nước thải sinh hoạt trung tâm đô thò thường thoát hệ thống thoát nước dẫn sông rạch, vùng ngoại thành vànông thôn hệ thống thoát nước nên nước thải thường tiêu thoát tự nhiên vào ao hồ thoát biện pháp tự thấm Thành phần đặc tính nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại: • Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh • Nước thải nhiễm bẩn chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu dễ bò phân huỷ sinh học, có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải bao gồm hợp chất protein(40-50%);hydrat cacbon(4050%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh hoạt dao động khoảng 150450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu khó bò phân huỷ sinh học khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không xử lý thích đáng nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Tác hại đến môi trường Tác hại đến môi trường nước thải thành phần ô nhiễm tồn nước thải gây • COD, BOD: khoáng hoá, ổn đònh chất hữu tiêu thụ lượng lớn gây thiếu hụt oxy nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm mức, điều kiện yếm khí hình thành Trong trình phân huỷ yếm khí sinh sản phẩm H2S, NH3, CH4, làm cho nước có mùi hôi thúi làm giảm pH môi trường • SS: lắng đọng nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí • Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh vật nước • Vi trùng gây bệnh: gây bệnh lan truyền đường nước tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… • Ammonia, P: nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ nước cao dẫn đến tượng phú dưỡng hoá ( phát triển bùng phát loại tảo, làm cho nồng độ oxy nước thấp vào ban đêm gây ngạt thở diệt vong sinh vật, vào ban ngày nồng độ oxy cao trình hô hấp tảo thải ) • Màu: mỹ quan • Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy bề mặt Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi ô nhiễm nước thải Nguồn nước mặt sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … nơi tiếp nhận nước thải từ khu dân cư, đô thò , khu công nghiệp hay xí nghiệp công nghiệp Một số nguồn nước số nguồn nước q giá, sống đất nước, để bò ô nhiễm nước thải phải trả giá rấ t đắt hậu không lường hết Vì vậy, nguồn nước phải bảo vệ khỏi ô nhiễm nước thải nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu tất dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi tính chất hoá lý sinh học nguồn nước Sự có mặt chất độc hại xả vào nguồn nước làm phá vỡ cân sinh học tự nhiên nguồn nước kìm hãm trình tự làm nguồn nước Khả tự làm nguồn nước phụ thuộc vào điều kiện xáo trộn pha loãng nước thải với nguồn Sự có mặt vi sinh vật, có vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nướ Biện pháp coi hiệu để bảo vệ nguồn nước là: • Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước • Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm nước thải theo qui đòng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả nguồn nước Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải chu trình kín có ý ngiã đặc biệt quan trọng Chương II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN Xử lý học Xử lý học nhằm loại bỏ tạp chất không hoà tan chứa nước thải thực công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc loại Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu Bể lắng cát thiết kế công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ tạp chất vô cơ, chủ yếu cát chứa nước thải Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại tạp chất lắng tạp chất chứa nước thải Khi cần xử lý mức độ cao(xử lý bổ sung) sử dụng bể lọc, lọc cát, Về nguyên tắc, xử lý học giai đoạn xử lý sơ trước xử lý Xử lý sinh học Cơ sở phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa vào khả oxy hoá liên kết hữu dạng hoà tan không hoà tan vi sinh vật – chúng sử dụng liên kết nguồn thức ăn chúng Các công trình xử lý sinh học điều kiện tự nhiên gồm có: • Hồ sinh vật • Hệ thống xử lý thực vật nước(lục bình, lau, sậy, rong- tảo, ) • Cánh đồng tưới • Cánh đồng lọc • Đất ngập nước Các công trình xử lý sinh học điều kiện nhân tạo gồm có: • Bể lọc sinh học loại • Quá trình bùn hoạt tính • Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC) • Hồ sinh học thổi khí • Mương oxy hoá,… Khử trùng nước thải Khử trùng nước thải giai đoạn cuối cùngcủa công nghệ xử lý nước thải mhằm loại bỏ vi trùng virus gây bệnh trước xả vào nguồn nước Để khử trùng nước thải sử dụng clo hợp chất chứa clo, tiến hành khử trùng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, cần phải cân nhắc kỹ mặt kinh tế Xử lý cặn nước thải Nhiệm vụ xử lý cặn ( cặn tạo nên trình xử lý nước thải) là: • Làm giảm thể tích độ ẩm cặn • n đònh cặn • Khử trùng sử dụng lại cặn cho mục đích khác Rác( gồm tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau, ) giữ lại song chắn rác chở đến bãi rác( lượng rác không lớn) hay nghiền rác sau dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý Cát từ bể lắng dẫn đến sân phơi cát để làm nước chở sử dụng vào mục đích khác Cặn tươi từ bể lắng cát đợt dẫn đến bể mêtan để xử lý Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham gia trình xử lý (gọi bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần lại ( gọi bùn hoạt tính dư) dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm thể tích, sau dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý Đối với trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, bùn lắng gọi màng vi sinh dẫn đến bể mêtan Cặn khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97% Để giảm thể tích cặn làm nước ứng dụng công trình xử lý điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, điều kiện nhân tạo: thết bò lọc chân không, thết bò lọc ép, thiết bò li tâmcặn,… Độ ẩm cặn sau xử lý đạt 55-75% Để tiếp tục xử lý cặn thực sấy nhiệt với nhiều dạng thiết bò khác nhau: thiết bò sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau sấy độ ẩm 2530% cặn o83 dạng hạt dễ dàng vận chuyển Đối với trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn tiến hành đơn giản hơn: nén sau làm nước sân phơi cặn cát Chương III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH Các lưu lượng tính toán 250l / ng.d * 5000 ng q tc * N Qdtb = = = 1250 m / d 3 1000l / m 1000l / m max max tb Qd = K d * Qd = 1,3 * 1250 m / d = 1625m / d Qdmin = K dmin * Qdtb = 0,8 * 1250 m / d = 1000 m / d Qdmax 1625m / d = 2* = 135,42m / h 24h / d 24 h / d Q 1000 m / d Qhmin = K hmin * d = 0,5 * = 20,83m / h 24h / d 24h / d max Qh 135,42m / h * 1000l / m Qsmax = = = 37,62l / s 3600 s / h 3600 s / h Qhmin 20,83m / h * 1000l / m Qsmin = = = 5,79l / s 3600 s / h 3600 s / h Các thông số nước thải đầu vào • BOD5 = 200 mg/l • SS = 120 mg/l • COD = 300mg/l • pH = • Nhiệt độ 300C • Tổng ni tơ 70 mg/l Hữu 25mg/l Amonia tự 45mg/l • Tổng photpho 12 mg/l Hữu 4mg/l Vô 8mg/l • Coliform N0/100 107 MPN/100ml Qhmax = K hmax * Yêu cầu nước thải đầu • BOD5 ≤ 30mg/l • SS ≤ 50mg/l • pH = 5- • Nitrat(NO3-) ≤ 30 mg / l • Phosphat(PO4-) ≤ 6mg / l • Tổng Coliforms ≤ 1000 MNP / 100 ml Quy trìng công nghệ Error: Reference source not found Quy trình xử lý nước thải khu dân cư 5000 dân Thuyết minh • Nước thải từ khu dân cư trước vào bể lắng cát thổi khí cho qua song chắn rác dồn hầm bơm tiếp nhận Khi qua song chắn rác, thành phần nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, cây, rễ cây, giẻ rách, bò giữ lại thu gom thủ công cho vào thùng chứa rác • Bể lắng cát có nhiệm vụ tạo thời gian lưu thu giữ hạt cát sỏi có kích thước lớn 0,2mm Hệ thống có đơn nguyên hoạt động luân phiên Từ đây, nước thải đưa thẳng qua mương oxy hoá mà không cần qua bể lắng I • Tại mương oxy hoá, trình phân huỷ vi sinh vật , phần lớn hợp chất hữu dễ phân huỷ sinh học bò khoáng hoátrong vùng hiếu khí Tại vùng thiếu khí mương oxy hoá, xảy trình khử nguyên tố ni tơ, phốt để đảm bảo hàm lượng không vượt mức tiêu chuẩn thải môi trường bên Mương oxy hoá hoạt động theo nguyên tắc bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng kết hợp với bể lắng đợt , đặt phía sau mương • Bể lắng đợt xây dựng theo mô hình bể lắng ly tâm có thời gian lưu nước từ 1,5-3 Dưới tác dụng trọng lực lực ly tâm hạt bùn hoạt tính sa lắng xuống đáy Một phần bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại mương oxy hoá, phần bùn dư đưa sân phơi bùn Bùn tách nước đưa làm phân bón • Nước thải sau qua hệ thống có tiêu thoã mãn với yêu cầu xả thải xả vào nguồn nước mặt đòa phương Chương IV TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH Song chắn rác Nhiệm vụ: Khử cặn rắn thô(rác) : nhành cây, gỗ, nhựa, giấy, cây, rễ cây, giẻ rách,… Bảo vệ bơm, van, đường ống , cánh khuấy, Thông số Kích thước song chắn Rộng ,mm Dày ,mm Ke hở thanh,mm Độ dốc theo phương đứng, độ Tốc độ dòng chảy mương đặt song chắn ,m/s Tổn thất áp lực cho phép ,mm Làm thủ công 5-15 25-38 25-50 30-45 0,3-0,6 ≤ 150 Tính toán thiết kế Các thông số tính toán cho song chắn rác Chọn kích thước mương B*H = 0,4m*0,4m Chiều cao lớp nước mương 37,62l / s * 1m / 1000l Q max h = s = = 0,24m 0,4m * 0,4m / s B *U Error: Reference source not found Chọn kích thước w* d = 10mm*30mm b = 30mm Tính số song chắn rác (n) Số khe hở n+1 B = n*w + (n+1)b 400 = 10*n + 30(n+1) 400 = 40n + 30 n= 10 Điều chỉnh khoảng cách 400 = 10*10 + (10+1)*b b= 27,27 mm Tổn thất áp lực qua song chắn Tổng tiết diện khe song chắn A = (B – w*n)*h A = (0,4 – 0,01*10)*0,24 = 0,072m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn 37,62l / s * 1m / 1000l Qsmax V = = 0,52m / s = 0,072 m A Tổn thất áp lực qua song chắn 1* V − U 2Ø * ( 0,52 ) − 0,4 hl = = 0,008m < 0,15m = 0,7 * g 0,7 * * 9,81 ( ) [ ( )] Hầm bơm tiếp nhận Nhiệm vụ: Tạo độ sâu nước cần thiết cho bơm hoạt động Tính toán thiết kế Thể tích hầm bơm tiếp nhận Vb = Qhmax*t = 135,42m3/h*15ph*1h/60ph = 33,86m3 (t=10-30ph) Chọn chiều sâu hữu ích h = 3m Chiều cao an toàn hf = 1m Chiều sâu tổng cộng H = 3m + 1m = m Chọn hầm bơm hình tròn , đường kính * Vb * 33,86m D = = = 4m Π*h Π *3 Kích thước hầm bơm tiếp nhận D*H = 4m*4m Chọn bơm nhúng chìm đặt hầm bơm có Qb = Qhmax = 135m3/h, cột áp H= 8m 10 Bể lắng cát thổi khí Nhiệm vụ Loại bỏ cát sỏi có kích thước hạt lớn 0,2mm Giảm cặn lắng ống, mương oxy hoá Tính toán thiết kế Các thông số thiết kế bể lắng cát thổi khí STT Thông số thiết kế Thời gian lưu nước tính theo lưu lượng lớn nhất, (phút) Kích thước: Chiều cao(m) Chiều dài(m) Chiều rộng(m) Tỉ số chiều rộng chiều cao Tỉ số chiều dài chiều rộng Lượng không khí cung cấp (m3/phút.mdài) Lượng cát lắng bể, m3/103m3 nước thải Khoảng giá trò 2-5 2,0-5,0 7,5-2,0 2,4-7,0 :1-5 :1 :1-5 :1 0,2-0,5 0,004-0,2 Giá trò đặc trưng 1,5 :1 :1 0,15 Chọn hai bể lắng cát Thời gian lưu nước chọn t= 3phút • Thể tích bể phút * 60s / phút * 37,62l / s * 1m / 1000l V = t * Qsmax = = 3,4m Chọn chiều cao nước bể : H = 1m Chiều rộng bể : B = 1,2*1=1,2m V 3,4 = = 3m Chiều dài bể : L = BH 1,2 * 11 Lượng không khí cần cấp cho bể Qkk = LxI = × 0,4 = 1,2m / phút • Trong đó: I = Cường độ không khí cung cấp mét dài bể, I = 0,4 m3/ phút.mét dài • Lưu lượng không khí tổng cộng cần cung cấp cho bể lắng cát tính theo công thức: tc Qkk = Qkk × n = 1,2 × = 2,4m / phút Trong : Qkk = lưu lượng không khí cung cấp cho đơn nguyên, Qkk = 1,2m3/phút; n = Số đơn nguyên cong tác, n = • Lượng cát trung bình sinh ngày: Qdtb × qo 1250 × 0,15 Wc = = = 0,1875m / d 1000 1000 tb Trong đó: Qd = Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qdtb =1250m3/d q0 = lượng cát 1000 m3 nước thải, q0 = 0,15 m3 cát / 1000 m3 • Chiều cao lớp cát ngày đêm : Wc × t 0,1875 × hc = = = 0,026 m L × B × n × 1,2 × Trong đó: Wc = Lượng cát sinh trung bình ngày đêm, Wc = 0,1875 m3/d t = chu kỳ xả cát , t=1d • Chiều cao xây dựng bể lắng cát thổi khí tính theo công thức: H xd = H + hc + hbv = + 0,026 + 0,4 = 1,426m Trong đó: Hxd = Chiều cao công tác bể lắng cát thổi khí, H = 1m hc = Chiều cao lớp cát bể lắng cát thổi khí, hc = 0,026m hbv = Chiều cao vúng bảo vệ bể lắng cát thổi khí, hbv = 0,4m 12 Sân phơi cát Nhiệm vụ: Cát lấy khỏi bể lắng cát chứa nhiều nước nên cần phơi khô trước sử dụng vào mục đích khác Tính toán thiết kế • Diện tích hữu ích sân phơi cát: N ll ×P × 365 0,02l / ng.d * 5000 * 365d / y F= = = 9m 1000 h 1000l / m * 4m / y Trong đó: Nll = dân số tính theo chất lơ lửng, Nll = 5000 dân P = lượng cát giữ lại bể lắng cho người ngày đêm, P lấy theo điều 6.3.5-TCXD-51-84, P = 0,02l/d H = chiều cao lớp bùn cát năm, h = m/năm( lấy cát phơi khô theo chu kỳ) • Chọn sân phơi cát hình vuông, cạnh : L = F = = 3m Mương oxy hoá Nhiệm vụ Khửù BOD, nitơ, photpho Tính toán thiết kế Các thông số thiết kế F • Tỷ số (kgBOD5/kg bùn hoạt tính ngày) 0,04-0,1 M • Nồng độ bùn hoạt tính X(mg/l) 2000-5000 QT • Hệ số tuần hoàn bùn: α = 1-2 Q V • Thời gian lưu nước mương: (giờ) 24-36 Q • Thời gian lưu bùn (ngày) 15-50 ρ • Tốc độ nitrat hoá N (mgTKN/mg bùn ngày) 0,2-0,8 • Tốc độ khử nitrat ρ DN (mgNO3 / mg bùn ngày 20 C) 0,1-0,4 • Vận tốc hỗn hợp chảy tuần hoàn mương v ≥ 0,25 − 0,3m / s Thể tích mương oxy hoá tổng thể tích vùng hiếu khí để khử BOD oxy hoá NH4+ thành NO3-, V1; Và thể tích vùng thiếu khí để khử NO3-thành khí N2 ,V2 Thể tích vùng hiếu khí • Để khử BOD5 Q max S 1625m / d * 200 mg / l V1 = d = = 1326,53m F X 0,07 * 3500 mg / l M F/M: tỉ số thức ăn sinh khối, F/M=0,07 S0: BOD5 đầu vào, S0 = 200mg/l ( ) 13 X: nồng độ bùn hoạt tính, X = 3500mg/l • Để khử NH4+ ( ) m NH 4+vào − NH 4+ra Qdmax * (70 − 0,5)mg / l * 1625m / d V2 = = = 330 m ρN XN 1,05 / d * 325,5mg / l m: tỉ lệ khử NH4+ thành NO3-, m=1 ρ N : tốc độ oxy hoá NH4+ thành NO3NH 4+vao = 70mg / l NH4ra+ = 0,5mg/l(trong nước thải đầu ra) X N : nồng độ bùn hoạt tính vi khuẩn oxy hoá NH4+ , mg/l Với X N : 0,16( NH bòkhử) 0,16(70 − 0,5) = = 0,093 0,6( BOD5 bòkhử) + 0,16( NH bòkhử) 0,6(200 − 20) + 0,16(70 − 0,5) X N = f N * X = 0,093 * 3500 mg / l = 325.5mg / l fN = Và ρ N : Hằng số bán bão hoà nitơ K N = 10 0, 051T −1,158 = 10 0, 051*30 −1,158 = 2,36mg / l Tốc độ tăng trưởng riêng vi khuẩn ni trát hoá N DO ,098(T −15) µ N = µ N max (e )[1 − 0,0833( 7,2 − pH ) ] K N + N K O2 + DO 70 ,098*( 30 −15 ) = 0,45 * * − 0,833 * ( 7,2 − 7) = 0,96 / d * *e 2,36 + 70 1,3 + Tốc độ sử dụng NH4+ vi khuẩn ni trat hoá µ 0,96 k= N = = /d YN 0,16 YN: hệ số sản lượng , YN = 0,16 N 0,5 ρN = k = 6* = 1,05 / d KN + N 2,36 + 0,5 Chọn dung tích vùng làm thoáng V1 để xây dựng mương oxy hoá khử hết BOD5 theo yêu cầu toàn NH4+ oxy hoá thành NO3- Các hệ số động học trình nitrat hoá môi trường bùn hoạt tính lơ lửng nhiệt độ 200C 14 Thông số môi trường Nồng độ NH4+ NO2- Tỷ số BOD5 /TKN TKN: tổng hợp chất chứa ni tơ tính theo N Nồng độ oxy hoà tan DO Mô tả ảnh hưởng Nồng độ NH4+ NO2- ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng riêng max vi khuẩn nitrit hoá vi khuẩn nitrat hoá Tốc độ tăng trưởng vi khuẩn nitrat hoá lớn nhiều so với vi khuẩn nitrit hoá Và tốc độ tăng trưởng chung trình : N µ N = µ N max , N:tổng hàm lượng ni tơ có nước KN + N −1 Lấy µ N max = 0,45ngày ở15 C Số phần trăm hợp chất hữu bò nitrat hoá trình khử BOD chòu ảnh hưởng tỷ số BOD5/TKN Biểu thò : 0,16( NH bòkhử) 0,6( BOD5 bòkhử) + 0,16( NH bòkhử) DO K = 1,3mg / l µ N = µ N max K O2 + DO , O2 fN = Nhiệt độ T0C Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến trình nitrat hoá µ N = µ N max * e 0, 098(T −15) K N = 10 0, 051T −1,158 pH Giá trò pH để có tốc độ tăng trưởng riêng vi khuẩn nitrat hoá chấp nhận từ 7,2 đến công trình xử lý phối hợp khử BOD nitrat hoá, từ 7,5 -8,6 công trình xử lý tách biệt µ N = µ N max [1 − 0,833(7,2 − pH )] Hệ số µ N max Đơn vò đo Ngày-1 KN NH4+mg/l YN K dN mg bùn hoạt tính /mgNH Ngày -1 + Khoảng dao động 0,4-2 Giá trò đặc trưng 0,9 0.2-3 0,5 0,1-0,3 0,16 0,03-0,06 0,04 nh hưỏng thông số môi trường trình vận hành đến hoạt động vi khuẩn nitrat hoá bùn lơ lửn g 15 Phương trình miêu tả ảnh hưởng tất thông số : N DO ,098(T −15) µ N = µ N max (e )[1 − 0,0833( 7,2 − pH ) ] K N + N K O2 + DO • Thể tích vùng thiếu khí n NO3− Qdmax * (70 − 20)mg / l * 1625m / d V3 = = = 85m ρ DN X 0,27 / d * 3500 mg / l ( ) n: tỉ lệ khử NO3- thành khí N2, n =1 − − − (NO3-): nồng độ NO3- cần khử, NO3 = NO3vào − NO3ra ρ DN : tốc độ khử NO3- thành N2 , ( ρ N 2T = ρ N 20 C ) * 1,09 ( T −20 ) * (1 − DO) = 0,1 * 1,09 ( 30 −20 ) * (1 − 0,25) = 0,27 / d ρN 20 C : tốc độ khử nitrát 200C , ρ N 20 C = 0,1 / d DO: hàm lượng oxy hoà tan vùng thiếu khí, DO = 0,25mg/l X : nồng độ bùn hoạt tính , X = 3500mg/l • Tổng dung tích mương oxy hoá V = V1 + V3 = 1326,53m + 85m = 1411m Công suất (m3/d) 100 200 400 700 Một số kích thước mương oxy hoá Nồng độ Tổng Diện tích Kích thước nhiễm chiều dài mặt cắt máy khuấy bẩn của Chiều Đường dài(m kính(mm) ) 150 34 2,5 250 56 2,5 2,5 900 400 88 2,5 150 68 2,5 250 110 2,5 2,5 900 400 178 2,5 150 71 4,25 250 130 4,25 2,5 900 400 210 4,25 150 138 4,25 250 230 4,25 2,5 900 Số Số vòng quay/phút lượng máy 60 60 60 80 1 2 16 1400 400 150 250 400 366 275 450 735 4,25 4,25 4,25 4,25 2,5 900 4 80 Từ bảng , ta chọn máy khuấy kiểu rulô trục ngang, kích thước máy khuấy 2,5m, đường kính 900mm, số vòng quay 80, số lượng máy khuấy Tại vò trí đặt máy khuấy, hai máy khuấy ghép lại với nhau, tạo thành máy khuấy có chiều dài 5m Mặt cắt mương có dạng hình chữ nhật, chiều cao mương(H M) 1,2m Độ sâu mực nước mương (HN) 1m B: chiều rộng mương (B) là5m Thể tích mương V = * B * H N * L + * π R12 − r * H N + * π * R32 − R22 * H N 2 2 2 1411 = * * * L + * π * ( 5,1) − ( 0,1) * + * π * (10,3) − ( 5,3) * 2 L = 58m ( [ ) ( ] ) [ ] Bể lắng II Nhiệm vụ: 17 Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ mương oxy hoá dẫn đến Tính toán thiết kế Bể lắng II xây dựng theo kiểu bể lắng ly tâm • Diện tích mặt thoáng bể lắng đợt II mặt ứng với lưu lượng ngày trung bình : Q tb + 1,5Qdtb 1250 + 1,5 × 1250 F1 = d = = 142 m L1 22 Trong : Qdtb= lưu lượng trung bình ngày đêm, Qdtb = 1250m3/d L1= Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, lấy theo thông số thiết kế bể lắng đợt II, L1 = 22m3/m2.d • Diện tích mặt thoáng bể lắng đợt II mặt ứng với lưu lượng ngày lớn nhất: Q max + Qdmax 1625 + 1,5 × 1625 F 2= d = = 92 m L2 44 Trong đó: Qdmax = lưu lượng lớn ngày, Qdmax= 1625 m3/d L2 = Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng lớn , L2=44 m3/m2.d Diện tích mặt thoáng bể lắng đợt II mặt ứng với tải trọng chất rắn lớn : (Q max + Qhth ) × X × 10 −3 (135,42 + 1,5 × 135,42 ) × 3500 × 10 −3 F3 = h = = 121m L3 9,8 • Trong đó:Qhmax = Lưu lượng lớn giờ, Qhmax = 135,42 m3/h Qhth = Lưu lượng bùn tuần hoàn lớn giờ, Qhth = 1,5 Qhmax X = Nồng độ VSS nước thải vào bể lắng, X= 3500mg/l Các thông số thiết kế bể lắng đợt II Loại công trình xử lý sinh Tải trọng bề Tải trọng chất học mặt(m /m d) rắn(kg/m2.h) Trung bình Lớn Trung bình Lớn Bùn hoạt tính khuếch tán 16,3-32,6 40,7-48,8 3,9-5,9 9,8 không khí Bùn hoạt tính khuếch tán 16,3-32,6 40,7-48,8 4,9-6,8 9,8 oxy nguyên chất Bể lọc sinh học 16,3-24,4 24,4-48,8 2,9-4,9 7,8 Bể sinh học tiếp xúc 16,3-32,6 24,4-48,8 3,9-5,9 9,8 quay(RBC) Chiều cao công tác(m) 3,7-6,1 3,7-6,1 3,0-4,6 3,0-4,6 18 Diện tích mặt thoáng thiết kế bể lắng đợt II mặt giá trò lớn số giá trò F1, F2 F3 Như vậy, diện tích mặt tboáng thiết kế F=F1 = 142m2 • Đường kính bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức : 4F × 142 D= = = 13m Π×n 3,14 × • Chiều cao xây dựng: H xd = H + hth + hb + hbv = + 0,2 + 0,5 + 0,3 = 3m Kiểm tra tải trọng máng tràn theo công thức: Q max 1625 Lm = d = = 39,78m / m.d < 500 m / m.d Π Dn 3,14 × 13 × • Thể tích bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức: W = F × H = 142 × = 284 m Trong đó: F = Diện tích mặt thoáng tổng cộng bể lắng đợt II, F = 142m H = Chiều cao công tác bể lắng đợt II, H = 2m • Kiểm tra thời gian lưu nước bể theo công thức: W 284 t = tb = = 2,18h tb 1250 + 1,51250 Qd Qd + 1,5 24 24 24 24 Trong đó: W = Thể tích bể lắng ly tâm Qdtb = lưu lượng nước thải trung bình ngày • Sân phơi bùn Nhiệm vụ: Giảm thể tích khối lượng cặn để sử dụng làm phân bón Tính toán thiết kế Khối lượng bùn cặn thu từ bể lắng đợi 2, theo trọng lượng cặn khô: G = Qdtb (0,8SS + 0,3S )10 −3 = 1250 m / d * [0,8 * 120 g / m + 0,3 * (200 − 20)g / m ] * 10 −3 kg / g = 187,5kg / d đó: Qdtb – lưu lượng ngày lớn nhất, Qdtb =1250m3/d SS - hàm lượng cặn lơ lửng, SS = 120mg/l S- lượng BOD5 khử, S = (BOD5,vào – BOD5,ra) mg/l Thể tích hỗn hợp cặn: W 187,5kg / d * 1t / 1000 kg V= k = = 14,35m / d ρ P 1,005t / m * 0,013 Trong đó: Wk- trọng lượng cặn khô, Wk = 187,5kg/d ρ - tỷ trọng hỗn hợp cặn, lấy ρ = 1,005t/m3 P – nồng độ phần trăm cặn khô hỗn hợp theo tỉ lệ thập phân, lấy P = 0,013 19 Diện tích sân phơi bùn Vb 14,35m / d * 365d / y S= = = 3492 m K 1,5m / m y K- tải trọng bề mặt sân phơi bùn,lấy K = 1,5m3/m2.y Sân phơi bùn chia làm hai đơn nguyên, đơn nguyên có diện tích 3492/2 = 1746m2 chọn hình dạng thiết kế ø hình vuông , có cạnh: L = 1746 = 42m Tính toán thiết bò phụ • Bơm bùn Lưu lượng bùn tuần hoàn, chọn α = 1,5 Q tb 1250 m / d QT = α * d = 1,5 * = 78,125m / h ≈ 80 m / h 24 24h / d Trạm có hai bơm tuần hoàn bùn thay phiên hoạt động, thông số bơm: Lưu lượng 80m3/h, cột áp 10m • ng dẫn nước công trình Vận tốc dòng chảy nước thải ống 0,7m/s, ta chọn loại ống nhựa PVC với đường kính: 4QdTB * 1520 m / d = = 0,179 m ≈ 200 mm 24 * 3600 * π * V 24h / d * 3600 s / h * π * 0,7m / s • Máy thổi khí Trạm có máy thổi khí thay phiên hoạt động, lưu lượng máy 144m3/h, cột áp 4m d= 20 21 Chương V TÍNH TOÁN KINH TẾ Ï Chi phí đầu tư ban đầu Phần xây dựng • STT Công trình đơn vò Hầm bơm Bể lắng cát thổi khí Mương oxy hoá Bể lắng II Thể tích (m3) 33,86 3,4*2 Số lượng Đơn giá (đồng ) 1.000.000 1.000.000 Thành tiền (đồng ) 33.860.000 6.800.000 1411 1.000.000 1.411.000.000 142 1.000.000 142.000.000 Tổng cộng : 1.593.480.000đ • Phần thiết bò STT Hạng mục- quy cách Bơm nước thải từ hầm bơm sang bể lắng cát thổi khí Máy khuấy kiểu rulô trục ngang Bơm bùn từ bể lắng tuần hoàn trở lại mương oxy hoá Máy thổi khí cung cấp khí cho bể lắng cát thổi khí ng dẫn nước thải Đặc tính kỹ thuật 52m /h;6m;5hp Số lượng Đơn giá(đồng) 20.000.000 Thánh tiền(đồng) 40.000.000 10hp 10.000.000 40.000.000 80m3/h;10m;7hp 25.000.000 50.000.000 144m3/h,4m;2hp 5.000.000 10.000.000 nhựaPVC∅200 100m 20.000 2.000.000 Tổng :142.000.000 22 Chi phí quản lý vận hành • Chi phí nhân công Công nhân: người *800.000đồng/tháng*12tháng =9.600.000đồng Cán bộ: 1người*1.000.000đồng/tháng*12tháng= 12.000.000đồng Tổng cộng:21.600.000đồng • Chi phí điện Bơm Bơm nước thải: 5hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=90.000đ/d Bơm bùn tuần hoàn : 7hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=125.000đ/d Hai máy khuấy :2*10hp/h*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=358.000đ Máy thổi khí : 2hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh = 36.000đ/d Tổng : 609.000đ/d 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO • • • • Xử lý nước thải - PGS,TS.HOÀNG VĂN HUỆ Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – TS TRỊNH XUÂN LAI Tài liệu hướng dẫn học tập – TS.NGUYỄN PHƯỚC DÂN Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thò công nghiệp – LÂM MINH TRIẾT, NGUYỄN THANH HÙNG, NGUYỄN PHƯỚC DÂN 24 ... xử lý nước thải khu dân cư 5000 dân Thuyết minh • Nước thải từ khu dân cư trước vào bể lắng cát thổi khí cho qua song chắn rác dồn hầm bơm tiếp nhận Khi qua song chắn rác, thành phần nhánh cây,... quan, trường học, bệnh viện, chợ, công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh... Công nhân: người *800.000đồng/tháng*12tháng =9.600.000đồng Cán bộ: 1người*1.000.000đồng/tháng*12tháng= 12.000.000đồng Tổng cộng:21.600.000đồng • Chi phí điện Bơm Bơm nước thải: 5hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=90.000đ/d