THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC, TỈNH VĨNH PHÚC

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU 1 1. Mục tiêu nghiên cứu 1 2. Nội dung nghiên cứu 2 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC TỈNH VĨNH PHÚC. 3 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 3 1.1.1 Vị trí địa lý, phạm vi. 3 1.1.2 Địa hình địa mạo 3 1.1.3 Khí hậu. 4 1.1.4 Thủy văn 4 1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI 5 1.2.1 Hiện trạng dân số và lao động 5 1.2.2 Hiện trạng xử dụng đất 5 1.2.3 Cơ sở về kinh tế xã hội 6 1.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT 7 1.3.1 Cấp nước 7 1.3.2 Thoát nước thải 7 1.4 VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM XỬ LÝ 7 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHOKHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC 8 2.1 CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TOÁN 8 2.1.1 Lưu lượng nước thải 8 2.1.2 Nồng độ các chất ô nhiễm 9 2.2 XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ XỬ LÝ CẦN THIẾT 10 2.2.1 Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo hàm lượng cặn lơ lửng 10 2.2.2 Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD 10 2.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 11 2.3.1 Sơ đồ đây chuyền công nghệ phương án 1 12 2.3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 2 14 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝTÍNH TOÁN THIẾT KẾ 16 3.1 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 1 16 3.1.1 Ngăn tiếp nhận nước thải 16 3.1.2 Mương dẫn nước thải. 16 3.1.3 Song chắn rác 16 3.1.4 Bể điều hòa 20 3.1.5 Bể lắng cát ngang 21 3.1.6 Thiết bị đo lưu lượng 24 3.1.7 Tính toán bể lắng ngang đợt 1 24 3.1.8 Tính bể AEROTEN đẩy 28 3.1.9 Tính toán bể lắng ngang đợt 2 34 3.1.10 Tính toán bể nén bùn đứng 36 3.1.11 Bể Metan 39 3.1.12 Tính toán trạm khử trùng nước thải 41 3.1.13 Tính toán máng trộn Máng trộn có vách ngăn đục lỗ 43 3.1.14 Tính toán bể tiếp xúc ngang 45 3.2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 2 46 3.2.1 Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải. (giống phương án 1) 46 3.2.2 Tính toán mương tiếp nhận. (giống phương án 1) 46 3.2.3 Tính toán song chắn rác. (giống phương án 1) 46 3.2.5 Tính toán bể lắng cát ngang. (giống phương án 1) 46 3.2.6 Tính toán thiết bị đo lưu lượng. (giống phương án 1) 46 3.2.7 Tính toán bể lắng ly tâm đợt 1 46 3.2.8 Bể lọc sinh học cao tải 50 3.2.9 Tính toán bể lắng ly tâm đợt 2 53 3.2.10 Tính toán bể nén bùn đứng (giống phương án 1) 55 3.2.11 Tính toán bể mê tan (giống phương án 1) 55 3.2.12 Tính toán trạm khử trùng (giống phương án 1) 55 3.2.13 Tính toán máng trộn (giống phương án 1) 55 3.2.14 Tính toán bể tiếp xúc ngang (giống phương án 1) 55 3.3 KHÁI TOÁN KINH TẾ 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

NGÔ THỊ NGỌC HUYỀN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH

HOẠT CHO KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC,

TỈNH VĨNH PHÚC

HÀ NỘI - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

NGÔ THỊ NGỌC HUYỀN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH

HOẠT CHO KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC,

TỈNH VĨNH PHÚC

Ngành : Công nghệ - Kỹ thuật - Môi trường

Mã ngành: 52510406

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THU HUYỀN

TS NGUYỄN VĂN NAM

HÀ NỘI – 2017

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là thành quả của trong những năm học tập và trau dồi kiếnthức tại trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội và là dấu ấn quan trọngđánh dấu bước chuyển tiếp từ một sinh viên trở thành tân kỹ sư của em

Để hoàn thành tốt đồ án này, em nhận được nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ và chỉ bảotận tình từ gia đình, thầy cô, bạn bè và những người xung quanh

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn đến TS Nguyễn Thu Huyền và TSNguyễn Văn Nam đã tận tình chỉ bảo em trong suốt thời gian em làm đồ án tốtnghiệp Thầy cô đã chỉ bảo cho em rất nhiều điều về kiến thức chuyên ngành cũngnhư đã truyền đạt rất nhiều kiến thức bổ ích về kinh nghiệm thực tế để em có thểhoàn thành đồ án tốt nhất

Em cũng xin chân thành cảm ơn đến các thầy, các cô trường Đại Học TàiNguyên và Môi Trường nói chung và các thầy, các cô của khoa Môi Trường nóiriêng đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức cơ sở và chuyên môn trongnhững năm qua Những kiến thức được học đã giúp em rất nhiều trong việc hoànthành tốt đồ án tôt nghiệp này và sẽ là tài sản vô giá giúp em vững bước trên conđường tương lai

Con xin gửi lời cảm ơn gia đình đã động viên, khuyến khích và tạo điều kiệntốt nhất cho con trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Cảm ơn những anh, chị trường đại học kiến trúc đã giúp đỡ em rất nhiều trongquá trình tìm kiếm thông tin, tài liệu

Mình gửi lời cảm ơn đến những bạn tốt đã luôn hỗ trợ động viên tôi trong suốtquá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Ngô Thị Ngọc Huyền

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài tốt nghiệp do tôi thực hiện

Các đoạn trích dẫn và số liệu được sử dụng có nguồn gốc rõ ràng, đã đượccông bố theo đúng quy định

Tôi xin chịu trách nhiệm về đề tài tốt nghiệp của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Ngô Thị Ngọc Huyền

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

LỜI MỞ ĐẦU

Khu đô thị Đại Học nằm tại khu vực phía Bắc thành phố Vĩnh Yên được giớihạn bởi các tuyến giao thông: Quốc lộ 2B, Quốc lộ 2C, đường Xuyên Á và tuyếnđường chạy song song với trục đường sắt Hà Nội - Lào Cai với diện tích rộngkhoảng 2.040 ha bao gồm: xã Định Trung, phường Đồng Tâm, phường Liên Bảo(thuộc thành phố Vĩnh Yên), xã Kim Long, Thanh Vân, Đạo Tú, Hướng Đạo (thuộchuyện Tam Dương) Ngoài lợi thế về vị trí (có hệ thống giao thông đa dạng, cóđường sắt Hà Nội - Lào Cai, Quốc lộ 2B, 2C đi dọc từ phía Nam lên phía Bắc củatỉnh, trong tương lai có đường cao tốc Hà Nội - Lào Cai đi qua hướng Đông Nam -Tây Bắc: hành lang phát triển kinh tế Côn Minh - Hải Phòng; liền kề với cảng hàngkhông quốc tế Nội Bài) Nơi đây còn hội tụ nhiều điều kiện thuận lợi để xây dựngkhu vực các trường Đại học cấp Vùng và phát triển Đô thị tập trung có quy mô lớnnhư quỹ đất xây dựng dồi dào, điều kiện vị trí tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và

hạ tầng thuận lợi

Cùng với quá trình triển khai quy hoạch phân khu tỷ lệ 1/2000 tại khu vực nàyngoài việc tuân thủ và cụ thể hóa ý tưởng từ đồ án Quy hoạch chung đô thị VĩnhPhúc đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 thì rất cần một đồ án Thiết kếhệthống xử lý nước thải sinh hoạtnhằm đầu tư xây dựng đồng bộ hệ thống kết cấu hạtầng khung, chuẩn bị tốt đất đai xây dựng nhằm làm chủ được xu thế hình thành vàphát triển một khu vực phát triển tập trung Cụm các trường Đại học với quy mô vàtầm chiến lược cấp vùng thủ đô Hà Nội đồng thời xây dựng các đô thị phụ trợ vănminh hiện đại trên cơ sở gắn kết một cách khoa học giữa khu vực hiện hữu, các trụcgiao thông huyết mạch và các khu vực lân cận

Như vậy hiện nay việc lập “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu đô thị Đại Học, tỉnh Vĩnh Phúc” là rất cần thiết; phù hợp với chủ trương

chính sách của các cấp chính quyền trước nhu cầu đô thị hóa đang diễn ra tại tỉnhVĩnh Phúc

1 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng được hệ xử lý nước sinh hoạt cho khu đô thị Đại Học phù hợp với quy hoạch kinh tế xã hội của khu vực tỉnh Vĩnh Phúc

+ 02 phương án công nghệ

+ 02 phương án thiết kế

+ Khái toán 02 phương án

2 Nội dung nghiên cứu

+ Lựa chọn công nghệ xử lý (02 phương án)

+ Thiết kế hệ thống xử lý (02 phương án)

+ Khái toán kinh tế (02 phương án)

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

− Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sinh hoạt tại khu đô thị Đại Học, tỉnh VĩnhPhúc

− Phạm vi nghiên cứu: khu đô thị Đại Học, tỉnh Vĩnh Phúc

4 Phương pháp nghiên cứu

− Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp

− Phương pháp tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế

− Phương pháp đồ họa: autocad

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM KINH

TẾ XÃ HỘI KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC TỈNH VĨNH PHÚC.

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1.1 Vị trí địa lý, phạm vi.

Khu vực nghiên cứu có vị trí phía Bắc thành phố Vĩnh Yên, thuộc địa phậnphường Liên Bảo, phường Đồng Tâm, xã Định Trung - thành phố Vĩnh Yên; xãKim Long, xã Thanh Vân, xã Đạo Tú và xã Hướng Đạo - huyện Tam Dương - tỉnhVĩnh Phúc

Vị trí địa lý: là khu vực hai bên tuyến đường Vành đai II phía Bắc thành phốVĩnh Yên và Tây Nam huyện Tam Dương, giới hạn từ Ql2B đến Ql2C và từ đườngsắt đến đường Cao tốc Hà Nội - Lào Cai Cụ thể như sau:

+ Phía Bắc giáp đường Cao tốc Hà Nội - Lào Cai

+ Phía Nam giáp đường sắt Hà Nội - Lào Cai

+ Phía Đông giáp QL 2B, Khu Liên hợp thể thao Vĩnh Phúc, khu Đô thị củatập đoàn dầu khí Việt Nam

+ Phía Tây giáp QL2C

1.1.2 Địa hình địa mạo

Khu vực nghiên cứu quy hoạch có địa hình đặc trưng là vùng đồi núi và nhữngkhoảng thung lũng tương đối bằng phẳng Địa hình dốc thoải từ Đông Bắc xuốngTây Nam Cao độ cao nhất là +83.93m, thấp nhất là +10,77m Các khu đồi, núitrong khu vực nằm rải rác có cao độ thay đồi khác nhau Các chỏm đồi phía Bắc rạothành 1 dải tương đối liên tục từ Đông sang Tây:

+ Khu đồi phía Bắc có cao độ từ +65,05m đến +38,35m

+ Khu đồi phía Đông có cao độ +83,93m (đồi Hai Đai), khu nghĩa trang nhândân thành phố Vĩnh Yên có cao độ +65,57m

+ Khu đồi gần phía Nam cao độ +42,06m

- Khu thung lũng, canh tác hoa màu và xây dựng nhà ở của nhân dân tươngđối bằng phẳng có cao độ từ +10,77m đến +37,43m

- Tại một số vùng đồi có các vị trí đào bới lấy đất cục bộ Riêng khu vực đồiHai Đai (gần nghĩa trang thành phố Vĩnh Yên hiện nay đang tiến hành san nền thựchiện dự án QH khu đô thị)

1.1.3 Khí hậu.

Khu vực nghiên cứu mang đặc trưng khí hậu chung của vùng đồng bằng, trung

du Bắc bộ: Có mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều Mưa thường kéo dài từ tháng 4 đếntháng 10 Lượng mưa nhiều nhất vào tháng 8 Đặc biệt, có nhiều trận mưa ràocường độ lớn kèm theo dông, lốc có thể gây úng ngập Mùa đông trùng với mùa khôkéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 sang năm, lượng mưa ít, khô, hanh và lạnh

Một số thông số khí hậu cụ thể:

+ Nhiệt độ trung bình năm :23,70 0C

+ Nhiệt độ tối cao tuyệt đối :40,70 0C

+ Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối:40 0C

Lưu vực kênh Bến Tre và xung quanh thành phố Vĩnh Yên Diện tích lưu vựckhoảng 169,1 km2 Lòng dẫn thoát nước tự nhiên là kênh Bến Tre qua đầm Vạc vàosông Phan và sẽ được nối tiếp ra phía sông Hồng tại Nguyệt Đức huyện Yên Lạc.Sông Phan có chiều dài 31km, lưu vực 87km2 Sông Phan nằm ở phía Nam thành

phố, làm nhiệm vụ tưới tiêu và cung cấp nước cho toàn thành phố.Đầm Vạc có diệntích tự nhiên hơn 200ha, làm nhiệm vụ chứa nước mưa từ các vùng đồi núi chảy vàoĐầm Vì vậy Đầm Vạc mang tính chất là hồ điều hoà, điều tiết nước trong mùa mưa

và cung cấp nước trong mùa khô Mực nước cao nhất trong mùa mưa tại Đầm Vạc

Hmax = 8,5 m÷9,0 (m)

1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI

1.2.1 Hiện trạng dân số và lao động

Trong khu vực đô thị đại học có dân cư làng xóm thuộc địa phận phường LiênBảo, phường Đồng Tâm, xã Định Trung - thành phố Vĩnh Yên, xã Kim Long, xãThanh Vân, xã Đạo Tú và xã Hướng Đạo - huyện Tam Dương - tỉnh Vĩnh Phúc.Chủ yếu là các hộ dân làm trang trại và canh tác nông nghiệp, ngoài ra còn cócác hộ dân làm kinh doanh, sửa chữa máy móc trên trục đường Quốc lộ và tỉnh lộ

và một phần các hộ là công nhân viên chức làm việc tại các cơ quan, ban ngành củatỉnh

Theo số liệu điều tra dân số tháng 6 năm 2012 thì tình hình dân số và số hộ giađình trong phạm vi đô thị là:18.747 người (4.422 hộ)

1.2.3 Cơ sở về kinh tế xã hội

Về cơ sở hạ tầng kỹ thuật cũng như hạ tầng xã hội hiện chưa đồng nhất giữacác khu vực - điều này cũng ảnh hưởng nhất định đến việc khai thác tiềm năng củatoàn khu vực

1.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT

1.3.1 Cấp nước

Nước sinh hoạt chủ yếu của các hộ gia đình được lấy từ giếng khơi hoặcgiếng khoan,chỉ có một số ít gia đình được sử dụng nguồn nước sạch tập trung.Chấtlượng nước ở đây tương đối tốt,đối với những khu vực có địa hình thấp thì nguồnnước tương đối dồi dào

Mỗi hộ gia đình đều có một giếng để cung cấp nước cho sinh hoạt

Một số ít dân cư được dùng nước sạch từ 2 nguồn cấp nước là trạm cấp nướcHợp Thịnh và trạm cấp nước Vĩnh Yên

Dọc theo đường QL2C có đường ống cấp nước sạch D315 được cung cấp từtrạm cấp nước Hợp Thịnh và được bơm qua trạm bơm tăng áp Đạo Tú

Dọc theo đường QL 2B cũ có đường ống cấp nước D225 và D160 được cungcấp từ trạm cấp nước Vĩnh Yên

1.3.2 Thoát nước thải

Hiện tại trong khu vực nghiên cứu chưa có hệ thống thoát và xử lý nước thảiriêng biệt.Nước thải của các hộ gia đình và các trang trại chăn nuôi đều được thải ramôi trường theo hệ thống thoát nuớc mưa ra các ruộng và các ao hồ.Có một số hộgia đình đã xây bể tự hoại

Khu vực chưa có bãi tập kết xử lý rác thải.Rác thải của các hộ dân vẫn cònvương vãi ra môi trường và khu vực lân cận làm mất mỹ quan và gây ô nhiễm môitrường

1.4 VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM XỬ LÝ

Trạm xử lý được đặt trên vị trí đất công viên có diện tích 4,9 ha thuộc địa phậnphường Đồng Tâm, cao độ mặt đất là 11,2m, cách con kênh bến tre 100m

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO

KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC

2.1 CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TOÁN

2.1.1 Lưu lượng nước thải

Lưu lượng nước thải được lấy theo bảng tổng tổng hợp lưu lượng nước thải

a) Lưu lượng nước thải sinh hoạt

Qsh= 25950 (m3 /ng.đ) [Phụ lục 1]

b) Nước thải từ các công trình công cộng

QBV = 1648 (m 3 /ng.đ).[Phụ lục 1]

QTH = 230(m 3 /ng.đ).[Phụ lục 1]

c) Lưu lượng nước thải toàn khu đô thị.

Với Q = 27828(m 3 /ng.đ) => Trong tính toán lấy Q = 35000(m 3 /ng.đ).

- Lưu lượng trung bình giờ:

=

TB h

, 3

33 , 1458 6

,

=

TB h tb s

Q q

(l/s)

- Lưu lượng giờ lớn nhất:

66,2216

- Lưu lượng giây nhỏ nhất

1000601000

+a: Lượng chất lơ lửng của người dân thải ra trong một ngày đêm

[3,bảng 25] ta có a = 60 ÷ 65 (g/ng.ngđ) Chọn a = 60 (g/ng.ngđ).

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình khu đô thị: qo = 150 (l/ng.ngđ).

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

hh

C

= == 284 (mg/l).

b Hàm lượng BOD của nước thải

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

175 150

1000 35 1000 0

+ L0: Lượng BOD một người thải ra trong một ngày đêm [3,bảng 25] ta có:

L0 = 30 ÷ 35 (g/ng.ngđ) Chọn L0 = 35 (g/ng.ngđ).

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của thành phố: q0 = 150(l/ng.ngđ)

- Hàm lượng BOD của nước thải công nghiệp: LCN = 50 (mg/l).

- Hàm lượng BOD trong hỗn hợp nước thải được tính:

15

SS

mg/l

30

20,32

0,024

0,3

2.2 XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ XỬ LÝ CẦN THIẾT

2.2.1 Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo hàm lượng cặn lơ lửng

Mức độ cần thiết làm sạch theo hàm lượng chất lơ lửng :

4 , 82

% 100 284

C

C C E

%

Trong đó:

+ ESS: Hiệu quả xử lí nước thải theo hàm lượng cặn lơ lửng (%)

+ Cn.thải = 50 (mg/l) - Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi xử lý[4,cột B1].

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

Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD:

hh

nt hh BOD C

C C

Trong đó:

+ EBOD: Hiệu quả xử lí nước thải theo hàm lượng BOD(%)

+ Cn.thải =15 (mg/l):Hàm lượng BOD sau khi xử lý [4, cột B1].

+ Chh: Hàm lượng BOD của nước nguồn trước khi xả nước thải

độ xử lí là 90,9 %

2.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ được dựa trên các cơ sở sau đây:

- Các mức độ xử lý cần thiết của nước thải:

Theo tính toán các yêu cầu xử lý ở phần trên ta có mức độ xử lý cần đạt đến:+ Theo hàm lượng chất lơ lửng: 82,4 % ; Cn.thải = 50 (mg/l).

+ Theo BOD, mức độ xử lý: 90,9 % ; Lnth = 15 (mg/l).

+ Công suất thiết kế của trạm xử lý nước thải; Q = 35.000 (m 3 /ngđ).

- Cơ sở để lựa trọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

+ Quy mô và đặc điểm đối tượng thoát nước: xử lý nước thải cho khu đô thị có

dân số tương đối đông với công suất Q = 35.000 (m 3 /ngđ).

+ Đặc điểm nguồn tiếp nhận: Loại B

+ Đặc tính nước thải: Nước thải sinh hoạt

+ Khả năng sử dụng nước thải cho mục đích kinh tế tại địa phương: Nước thảisau khi xử lý có thể tận dụng dùng để tưới tiêu

Bùn sơ cấp(Cặn tươi)Ngăn tiếp nhận

Bùn hoạt tính dư

Bùn khôVận chuyển đi

Làm khô bùn cơ học(ép bùn băng tải)

Rác nghiền

Bể điều hòa

Bể lắng cát ngang

Bể mêtanCặn chín

Hình 2.1: Dây chuyền công nghệ XLNT khu đô thị Đại Học phương án I

- Tiếp đến nước thải đi qua bể lắng ngang đợt I: Một phần các chất hữu cơ dễ lắngđược lắng lại Bùn cặn lắng được đưa sang bể Metan ủ

- Nước thải tiếp tục đi sang bể Aeroten để thực hiện quá trình oxy hoá các chất hữucơ: Các chất hữu cơ khó phân huỷ sẽ được phân huỷ một cách triệt để hơn tại đâyqua quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí

- Nước thải qua bể lắng ngang đợt 2: Nhằm lắng các bông cặn tạo thành sau bểaeroten, làm sạch hơn cho nước thải

+ Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten giúp tăng hiệu quả xử lý,tuần hoàn lại một phần bùn hoạt tính về trước bể, lượng bùn hoạt tính dư còn lạiđược đưa qua bể nén bùn để làm giảm thể tích, sau đó được đưa đến bể Metan

- Sau đó nước thải được khử trùng, qua bể tiếp xúc làm tăng quá trình khử trùng củachất hoá học và sự khuếch tán trong nước

- Các chất bã sau khi phân huỷ ở bể Metan thì được đưa tới nhà ép bùn Tại đây bùncặn sẽ được làm khô và đưa bùn đi sử lý

- Nước thải thu được ở các công trình trong trạm xử lý được thu gom lại và đượcbơm lên ngăn tiếp nhận để xử lý

Nước thải

2.3.1Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 2

Hình 2.2: Dây chuyền công nghệ XLNT khu đô thị Đại Học phương án II

Q = 35000 m3/ngđ

Máy nghiềnrác Rác nghiền

RácSong chắn rác

Bùn sơ cấp(Cặn tươi)

Bể lắng ly tâm đợt 1

Bể lọc sinh họccao tải

Bùn hoạt tính dư

Bể nén bùn

Bể lắng ly tâm đợt 2

Bể mêtanMáng trộn

Làm khô bùn cơ học(ép bùn băng tải)

Cặn chín

Bùn khôVận chuyển điĐầm nước

Phân tích phương án thứ hai:

- Nước thải được bơm qua ống có áp vào ngăn tiếp nhận: Ngăn tiếp nhận được xâydựng ở vị trí cao để đảm bảo thế năng cho nước có thể tự chảy qua các công trình

- Tiếp đến nước thải đi qua bể lắng ly tâm đợt 1: Một phần các chất hữu cơ dễ lắngđược lắng lại Bùn cặn lắng được đưa sang bể Metan ủ

- Nước thải tiếp tục đi sang bể lọc sinh học cao tải Nước thải sau xử lí ở bể lắng lytâm đợt 1 được dẫn vào bể lọc sinh học cao tải bằng máy bơm

- Nước thải đi qua bể lắng ly tâm đợt 2: Tại đây các màng vi sinh vật theo nước từ bểlọc sinh học sẽ được lắng lại

- Sau đó nước thải được khử trùng, qua bể tiếp xúc làm tăng quá trình khử trùng củachất hoá học và sự khuyếch tán trong nước

- Các chất bã sau khi phân huỷ ở bể Metan thì được đưa tới nhà ép bùn Tại đây bùncặn sẽ được làm khô và đưa bùn đi sử lý

- Nước thải thu được ở nhà ép bùn và các công trình khác trong trạm xử lý được thugom lại và được bơm lên ngăn tiếp nhận để xử lý

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝTÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 1

3.1.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đếnngăn tiếp nhận của trạm xử lý Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó nướcthải có thể tự chảy qua các công trình đơn vị của trạm xử lý

Lưu lượng tính toán dựa vào lưu lượng giờ lớn nhất của thành phố:

Qhmax = 2216,66(m 3 /h), tra bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận

2000

3.1.2 Mương dẫn nước thải.

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hìnhchữ nhật

Bảng 3.2: Kết quả tính toán thủy lực của mương.

Thông sốtính toán Lưu lượng tính toán (l/s)

cơ giới và có máy nghiền rác Thiết kế 2 song chắn rác ở 2 mương dẫn, 1 mươnghoạt động 1 mương dự phòng.

616 , 0 1

q n

+ b = 0,016 (m) - Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn.

+ h1 là chiều sâu lớp nước ở song chắn rác, h1 = 0,55 (m).

- Chiều rộng mỗi song chắn được tính theo công thức:

Bs = S(n-1) + b.n = 0,008 x (82 - 1) + 0,016 x 82 = 1,96(m), chọn Bs=2(m) Trong đó:

+ S: Chiều dày thanh song chắn, S= 0,008 (m).

Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắnứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng cặn tại đó Vận tốc này

phải lớn hơn 0,4 (m/s)

Với qmin = 260(l/s) = 0,260(m 3 /s), hmin = 0,32(m).

s

B h

q v

×

= min

min min

=

41,0232,0

260,

02 , 1 2

2 2

+ vmax = 1,02 (m/s), vận tốc nước ở kênh trước song chắn ứng với lưu lượng

016,0

008,0(83,1sin)

= 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang

- Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác:

B B

L = −

=

4 , 1 20 tan 2

0 , 1 2

=

−

(m)[9, CT 3.7 – T69]

Trong đó:

+ Bs: chiều rộng của song chắn rác BS = 2 (m).

+ Bk: Chiều rộng của mương dẫn, Bk = 1,0 (m).

+ ρ: Góc mở của mương trước xong chắn rác, lấy ρ =200

- Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác:

L2 = L1 × 0,5 = 0,7 (m)

- Chiều dài mương đặt song chắn rác :

L = L1 + L2 + Lp = 1,4 + 0,7 + 1,5 = 3,6 (m) Trong đó: Lp là chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác, Lp = 1,5 (m).

- Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:

173000 8

+ a: Lượng rác tính cho một người trong 1 năm [3,mục 7.2.12] Với chiều

rộng khe hở của các thanh là từ 16 ÷ 20 mm thì a = 8 (l/ng.năm).

+ N: Số người hệ thống xử lý phục vụ, N = 173000 (người).

- Với dung trọng rác là 750 (kg/m 3) [3, mục 7.2.12] thì trọng lượng rác trong ngày sẽ

là: P = 750 ×3,79 = 2842,5(kg/ngđ) = 2,8425(T/ngđ).

- Lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:

h K

P P

24

1 =

=

224

8425,2

×

= 0,237 (T/giờ)

+ Với Kh = 2: Hệ số không điều hoà giờ [3, mục 7.2.12].

- Rác được nghiền nhỏ ở máy nghiền rác (gồm 2 máy, 1 máy công tác và 1máy dự phòng, công suất mỗi máy: 0,237(T/h) và sau đó dẫn đến bể Metan để xử lýcùng với cặn tươi và bùn hoạt tính dư

- Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 40 m3 cho 1 tấn rác:

Chọn chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,5 m

Chọn số bể làm việc là 4

Chọn bể hình chữ nhật có kích thước:

Chọn L = 23 m; B = 12m

Bảng 3.4: Bảng tồng hợp kích thước bể điều hòa

Đối với trạm xử lý công suất trên 100 m 3 /ngđ cần có bể lắng cát [9].

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 cặnphía sau hoạt động ổn định Vai trò của bể lắng cát ngang: Bảo vệ các thiết bị máymóc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh mươngdẫn… Bể lắng 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 [3, mục 8.3.4].

Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn [3,mục 8.3].

- Chiều dài của bể lắng cát

V U

H K

+ U0 - Độ lớn 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) [3, bảng 26], ta có

U0 = 24,2 (mm/s).

+ K - Hệ số lấy theo [3,bảng 27], với bể lắng cát ngang K = 1,3.

+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với Qmax , v = 0,3 (m/s).

- Diện tích tiết diện ướt của bể:

n v

Q F

×

=

05,213,0

61574,0

+ n: Số bể hoặc số đơn nguyên làm việc đồng thời, chọn n = 1

+ v: Vận tốc của nước trong bể [3,bảng 28], v =0,3 (m/s).

- Chiều ngang của bể lắng cát là: B = h

= 54 (s) > 30 (s)

Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể

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

T N P

W c = × ×

=

38 , 10 1000

3 173000 02

, 0

+ Ntt = 173000 (người): Dân số tính toán theo chất lơ lửng.

+ p = 0,02 (l/ng.ngđ): Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong

một ngày đêm [3,Bảng 28].

+ T = 2 - 4 (ngày) : Thời gian giữa hai lần xả cặn Ta chọn T = 3 (ngày).

- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:

n L B

38 , 10

+ Htt - Chiều cao tính toán của bể lắng cát, Htt = 1,0 (m).

+ hbv - Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m).

+ hc - Chiều cao lớp cặn trong bể, hc = 0,3 (m).

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

32 , 0 78 , 1 55 , 0 1

3 / 2

min 3 / 2 max

q

q

k

h k h P

Vận tốc nước m 0,3

Lượng cát lắng trong1 ngày m3 10,38

3.1.6 Thiết bị đo lưu lượng

Để đảm bảo cho các công trình xử lý nước hoạt động đạt hiệu quả, ta cần biếtlưu lượng nước thải chảy vào từng công trình và sự dao động lưu lượng theo các giờtrong ngày Kích thước máng được định hình theo tiêu chuẩn và được chọn tuỳthuộc vào lưu lượng nước

Hình 3.2: Thiết bị đo lưu lượng

Với giá trị lưu lượng tính toán của trạm là:

qmax = 615,74( l/s); qtb = 405(l/s); qmin = 260(l/s).

Theo [9, bảng 3.8/T322] ta chọn máng Parsan có các kích thước sau:

- Khả năng vận chuyển lớn nhất: 750(l/s).

- Khả năng vận chuyển nhỏ nhất: 10 (l/s).

- Thông số thiết bị đo lưu lượng chọn:

Bảng 3.6: Thông số thiết bị đo lưu lượng

- Chiều dài bể lắng ngang được tính: K U0

H v L

H K

.1000

[3, CT 34]

Trong đó:

+ n - Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng [3, mục 8.5.4], đối với

nước thải sinh hoạt n = 0,25

: Hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của nước thải [3, bảng31], nhiệt độ nước

thải là t = 23,70 C, ta có α

= 0,95

+ t - Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h

= 500 (mm), đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán [3, bảng 33], chọn hiệu

quả lắng của bể lắng ngang đợt I là 50%, n = 0,25 với C = 279,69 (mg/l), nội suy

(mm/s).

- Chiều dài bể là:

(m)

- Thời gian nước lưu lại trong bể:

Kiểm tra tỷ số 8 < ≤ 12 [3,8.5.11a].

- Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang:

1

E C

C = HH −

)50100(

284× −

= 147 (mg/l) Trong đó:

+ E – Hiệu suất lắng của bể lắng ngang, lấy bằng 50%

Hàm lượng chất lơ lửng sau lắng đợt 1: C1 = 147 (mg/l) < 150 (mg/l) nên

không cần thiết kế bể làm thoáng sơ bộ

- Thể tích ngăn bùn của bể lắng đợt I xác đinh theo công thức:

T E C

100(

=(100 95) 10 6 1

15028435000

+ CHH - Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu,

+ Q - Lưu lượng nước thải ngày đêm, Q = 35000 (m 3 /ngđ).

- Chiều cao vùng chứa nén bùn:

+ hbv - Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m).

+ H - Chiều cao công tác của bể, H = 3 (m).

+ hth - Chiều cao lớp nước trung hoà của bể, hth = 0,3 (m) [3,mục 8.5.11a].

+ hc - Chiều cao lớp cặn lắng, hc = 0,2 (m).

Nước thải được dẫn vào bể theo máng phân phối ngang với đập tràn thànhmỏng đặt ở đầu bể theo chiều rộng Đối diện ở cuối bể cũng có máng tương tự đểthu nước Kích thước của máng là: b × h = 700 × 1500 mm.

Đầu bể đặt tấm chắn bằng BTCT cách mép máng tràn 1,5 m để phân phối đềunước theo chiều sâu của bể Cuối bể cũng đặt một tấm chắn bằng BTCT để ngăn cácchất nổi

Để thu và xả các chất nổi ta đặt một máng đặc biệt với đập tràn kề sát tấmchắn ở cuối bể Kích thước máng là: b × h = 500 × 650 mm.

Đáy bể được thiết kế với độ dốc i = 0,02 theo chiều ngược với chiều chuyểnđộng của nước thải và về phía hố tập trung cặn ở đầu bể lắng Hố thu cặn được thiết

kế hình chóp cụt, cạnh đáy dưới a = 0,5 m, cạnh đáy trên A = 4 m, chiều sâu hố thu

cặn hc = 1,5 m Thành hố thu cặn nghiêng so với phương ngang 450 Cặn lắng đượcdồn về hố thu cặn nhờ hệ thống gạt cặn bánh xích Và được xả ra khỏi bể lắng bằng

ống tự chảy với áp lực thủy tĩnh là: 2 m, kích thước ống xả cặn là: D = 200 mm Bể

lắng ngang đợt I được xây dựng bằng BTCT, chiều dày thành bể là: δ = 250 mm.

a Các thông số kĩ thuật của bể aeroten.

- Bể Aeroten là phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính.Các thông sốđầu vào của bể:

+ LBOD5 = 165,61 (mg/l).

+ C1 = 147 (mg/l)( hàm lượng cặn lơ lửng trước khi vào bể Aeroten).

+ Qtt: với kch = 1,25 nên Qtt = Qtb = 1458,33(m 3 /h)=405(l/s).

Xác định thời gian làm việc của bể :

- Tốc độ ôxy hóa riêng của chất hữu cơ:

C L p

t t

t

×Φ+

×

×+

×+

×

×

1

1

0 0 1 0

0 max

+ 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 (mgO 2 /l).

+ ϕ - Hệ số kể đến sự kìm hãm qua trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủybùn hoạt tính, ϕ = 0,07 (l/h).

+ a - Liều lượng bùn hoạt tính, a = 2 (g/l) (tải trọng bùn cao).

+ Lt - BOD5 của nước thải sau xử lý, Lt = 15 (mg/l).

=

21,22207,01

115

625,0433415

415

×+

×

×+

×+

2

−

= 0,25 ( m nth

bùn m

3 3

) [3, CT61]

+ Với I – chỉ số bùn I=100÷200 (mg/l) [3, mục 8.16.4], lấy I = 100 (mg/l).

- Liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh:

ar = R

R a

×

×+

r

t nth

−

−

=0,25 6 (1 0,3) 22,21

1561,165

5 , 0

61,165lg2

5,25 ,

0 ×

= 1,83 (h) [3, CT68]

Do giá trị này nhỏ hơn 2 (h) nên thời gian thổi khí thực tế ta cần lấy bằng 2 (h).

- Vậy thời gian cần thiết để tái sinh bùn:

Tts = to - ta = 6,35 - 2 = 4,35(giờ )[3, CT69]

Tính toán kích thước của bể Aeroten

- Thể tích của ngăn aeroten: