Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho thành phố Thanh Hoá và thiết kế kỹ một công trình của trạm

Với đièu kiện nguồn loại I : lượng ôxy hoà tan không nhỏ hơn 4 mg/l trong 2-3 ngày đầu thì lượng ôxy đó sẽ không giảm nữa trong những ngày tiếp theo : Không kể đến khuếch tán Oxy bề mặt : Với điều kiện trên hàm lượng cho phép của nước thải theo nos20 là : Lnth = Lnth = 197,44 (mg/l) Trong đó : Q : lưu lượng nước sông (m3/s) q : lưu lượng nước thải (m3/s) Ong :Hàm lượng ôxy hoà tan trong nước nguồn , Ong=6,5 0,4 : hệ số biến đổi nos20 thành nos2 4: lượng ôxy hoà tan nhỏ nhất cần phải đạt được trong nước nguồn Mức độ cần thiết phải xử lí : Tuy vậy, theo tiêu chuẩn 188-1996 quy định nồng độ giới hạn cho phép của BOD5 khi xả nước thải vào nguồn loại A là 20 (mg/l) nên vẫn phải lấy lượng BOD cần xử lý =20 (mg/l) do đó hiệu quả xử lí cần thiết theo ôxy hoà tan:

nhiiệm vụ thiết kế Song song với môn học "Xử lý nớc thải", sinh viên ngành cấp thoát nớc phải làm đồ án môn học. Mục đích đồ án là tập cho sinh viên làm quen với việc tổ chức xử lý và thiết kế công trình xử lý nớc thải cho Thành phố, công việc này cũng là một phần công việc tơng đối lớn khi làm Đồ án tốt nghiệp. I. Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nớc thải cho thành phố Thanh Hoá và thiết kế kỹ một công trình của trạm. II. các tài liệu thiết kế: 1. Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý. 2. Điều kiện khí hậu của Thành phố. Hớng gió chủ đạo: Tây Nhiệt độ trung bình năm của Thành phố: 3. Số liệu về nớc thải của Thành phố: a) Nớc thải sinh hoạt: Dân số Thành phố: 90.000 ngời. Tiêu chuẩn thải nớc trung bình: 180 l/ng.ngđ. b) Nớc thải sản xuất: Số liệu về nớc thải Tên nhà máy A B Lu lợng, m 3 /ngđ 1250 1800 Hàm lợng chất lơ lửng, mg/l 280 170 BOD 5 , mg/l 210 50 COD, mg/l pH Nhiệt độ, 0 C 27 0 24,5 0 Các tài liệu khác nh trong nhiệm vụ đã cho trong tờ nhiệm vụ thiết kế. 1 Phần I : Xác định các thông số tính toán I. Lu lợng nớc tính toán : 1. Lu lợng nớc thải sinh hoạt : Q SH = = 1000 180000.90 ì = 16200 (m 3 /ng.đ) Trong đó: N =900.00 ngời : Số dân thành phố q o = 180 l/ng-ngđ : Tiêu chuẩn thải nớc thành phố (l/ng.ngđ) Lu lợng trung bình giây: Q SH tb = = 187,5 (l/s) Theo bảng hệ số không điều hoà phụ thuộc lu lợng nớc thải ta có hệ số không điều hòa : K ch = 1,4 2. Lu lợng nớc thải sản xuất Nhà máy thứ nhất : - Lu lợng Q A sx = 1250 (m 3 /ng.đ) Nhà máy thứ hai : -Lu lợng Q B sx =1800 (m 3 /ng.đ) 3. Lu lợng tính toán nớc thải thành phố Do không biết rõ số liệu về nguồn thải nớc thải công nghiệp địa phơng nên ta coi lu l- ợng nớc thải sản xuất là phân phối đều theo các giờ trong ngày. Lu lợng tính toán ngày đêm: Q tt = 16200 +1250+ 1800 = 19250 (m 3 /ng.đ) q tt = 86400 19250 =0,222 (l/s) Lu lợng tính toán giờ max: Q h max = 24 18001250 100 85,5 16200 + +ì = 1074,8(m 3 /h) q s max =298,5(l/s) Lu lợng tính toán giờ min Q h min = = 394,38 (m 3 /h) q s min = 109,55(l/s) Lu lợng tính toán trung bình: Q h tb = 802,1 (m 3 /h) Dới đây là Bảng tổng hợp lu lợng nớc thải Thành phố ứng với hệ số không điều hoà K=1,4 2 1000 qN o ì 4,86 16200 24 18001250 100 16200 65,1 + +ì Bảng tổng hợp lu lợng nớc thải Thành phố [ II. Xác định nồng độ chất bẩn : 1. Nớc thải sinh hoạt : Hàm lợng cặn lơ lửng có trong nớc thải sinh hoạt C sh = 0 C sh q 1000a ì = 180 100065 ì = 361,11 (mg/l) trong đó : a sh c : Tiêu chuẩn thải cặn, đối với nớc thải sinh hoạt a sh c = 65 (g/ng.ngđ) Hàm lợng BOD có trong nớc thải sinh hoạt : L sh = 0 BOD SH q 1000a ì = 180 100035 ì = 194,44(mg/l) 2. Nớc thải sản xuất : Nhà máy thứ nhất : C xs I = 280 (mg/l) L sx I = 210 (mg/l) Nhà máy thứ hai : C sx II =170 (mg/l) L sx II =50 (mg/l) 3. Tổng hợp số liệu : Hàm lợng cặn lơ lửng có trong hỗn hợp nớc thải C hh = + ì+ì SX i SH SX i XS i shsh QQ QCQC = 00125000 00170125028016211,361 18162 1800 ++ ì+ì+ì =338 (mg/l) Hàm lợng BOD có trong hỗn hợp nớc thải L hh = + ì+ì SX i SH SX i SX i shsh QQ QLQL = 00125000 0050021016200 194,44 18162 18125 ++ ì+ì+ì = 182 (mg/l) 4. Xác định dân số tính toán Dân số tính toán : N tt = N thực + N tđ trong đó : N thực : Dân số thực của thành phố =90.000 (ngời) 3  N t® : D©n sè t¬ng ®¬ng, lµ d©n sè ®îc quy ®æi cña thµnh phè Quy ®æi theo hµm lîng cÆn l¬ löng: N c t® = ¸SH c SX i SX i a QC ∑ × = 65 280 18001701250 ×+× = 10.092 (ngêi) N tt = 90.000 + 100.092 = 10.092 (ngêi) Quy ®æi theo hµm lîng BOD: N BOD t® = SH BOD SX i SX i a QL ∑ × = 35 21 18005012500 ×+× = 10.071 (ngêi) N tt = 90.000+ 10.071 =10.071 (ngêi) 4 phần II : Xác định mức độ cần thiết xử lý nớc thải Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ I. Xác định mức độ xử lý nớc thải cần thiết : 1. Xác định hệ số pha lo ng nã ớc nguồn với nớc thải : (nguồn pha loãng là nớc sông) Theo Frolop Rodginler ta có : n= q qQa S +ì trong đó: Q S : Lu lợng nớc sông, Q s = 41,2 (m 3 /s) q : Lu lợng trung bình của nớc thải, q = 0,222(m 3 /s) a : Hệ số pha loãng đợc xác định theo công thức: a = ( ) ( ) 3 S 3 xexp q Q 1 xexp1 ìì+ ì trong đó: x : Khoảng cách từ điểm xả đến điểm tính toán theo lạch sông : Hệ số thc nghiệm , = 3 q E ìì với là hệ số khúc khuỷu của sông = 51, x x 1000 1500 thẳng == hệ số phụ thuộc vào vị trí xả nớc thải, =1 (thiết kế họng xả nớc thải gần bờ) E là hệ số khuếch tán rối E = 200 0 200 Hv 322, ì = ì = 0,0033 V : vận tốc trung bình của dòng chảy trên đoạn tính toán H : độ sâu trung bình của dòng chảy ttrên đoạn tính toán Vậy ta có : = 3 0,222 0,0033 11 ìì 5, = 0,368 a = ( ) ( ) 3 3 1500 0,222 41,2 1500 0,368exp1 0exp1 ì+ ì 368, = 0,263 5 Số lần pha loãng : n = q qQa S +ì = 0,222 0,222 2,41263, +ì 0 = 49,8 (lần) 2. Xác định mức độ xử lý nớc thải cần thiết : a) Theo hàm lợng cặn lơ lửng có : C n.thải = nguồn S Cb1 q Qa +ì+ ì trong đó: C nthai : Hàm lợng cặn lơ lửng sau khi xử lí C nguồn : Hàm lợng cặn của nớc nguồn trớc khi xả nớc thải, C nguồn = 26 (mg/l) b : Độ tăng hàm lợng cặn cho phép, b = 0,75 (mg/l); chọn b =0,75 ( mg/l) C n.thải = 36,6326 2,41263, =+ì+ ì 0,751 0 0,222 (mg/l) Mức độ cần thiết làm sạch theo hàm lợng chất lơ lửng : D = hh in.thả hh C CC .100% = 100% 6 ì 338 338 36,3 = 81,25% b) Theo hàm lợng BOD : L T = ( ) K.t- cf K.t- ngcf K.t- S 10 L 10LL 10q Qa +ì ì ì trong đó: t = 86400 ì Vtb L = = ì 864000,22 1500 0,079 (ngày) (thời gian dòng chảy từ vị trí xả đến điểm tính toán) K : Hằng số tốc độ Ôxy hoá, K (25,2) = k 1 (20 0 )ì1,047 T-20 =0,1ì1,047 5,2 =0,127 L cf : Hàm lợng BOD cho phép, L cf = 2 (mg/l) vì nguồn loại A L ng : Hàm lợng BOD có trong nớc nguồn, L ng = 2 (mg/l) Ta có: L T = ( ) 0,079 0,127- 0,079 0,127- 0,079 0,127- 10 2 1022 100 0 ì ì ì +ì ì ì 222, 2,41263, L T = 4,32 (mg/l) Nh vậy mức độ cần thiết làm sạch theo BOD là : D BOD = 182 32,4 182 = hh Thh L LL ì 100% = 97,62% c) Theo Oxy hoà tan trong nớc nguồn : 6 Với đièu kiện nguồn loại I : lợng ôxy hoà tan không nhỏ hơn 4 mg/l trong 2-3 ngày đầu thì lợng ôxy đó sẽ không giảm nữa trong những ngày tiếp theo : Không kể đến khuếch tán Oxy bề mặt : Với điều kiện trên hàm lợng cho phép của nớc thải theo nos 20 là : L nth = ( ) ( ) 10420,46 0,4 4 40,4LO q0,4 Qa ngng ìì ì ì =ì ì ì 5, 222,0 2,41263,0 4,0 L nth = 197,44 (mg/l) Trong đó : Q : lu lợng nớc sông (m 3 /s) q : lu lợng nớc thải (m 3 /s) O ng :Hàm lợng ôxy hoà tan trong nớc nguồn , O ng =6,5 0,4 : hệ số biến đổi nos 20 thành nos 2 4: lợng ôxy hoà tan nhỏ nhất cần phải đạt đợc trong nớc nguồn Mức độ cần thiết phải xử lí : Tuy vậy, theo tiêu chuẩn 188-1996 quy định nồng độ giới hạn cho phép của BOD 5 khi xả nớc thải vào nguồn loại A là 20 (mg/l) nên vẫn phải lấy lợng BOD cần xử lý =20 (mg/l) do đó hiệu quả xử lí cần thiết theo ôxy hoà tan: D Ôxy = hh hh L LnthL = =ì 0 0 100 182 20 182 89% Trờng hợp kể đến có khuếch tán ôxy bề mặt : Khi có khuếch tán ôxy bề mặt thì yêu cầu mức độ xử lý nớc thải theo ôxy hoà tan sẽ giảm vì vậy ta chỉ cần tính cho trờng hợp bất lợi hơn là đủ Theo hàm lợng chất lơ lửng là 81,25% Theo BOD thì mức độ xử lí là 97,62% Theo hàm lợng OXY hoà tan không kể đến sự khuếch tán OXY bề mặt là 89% II. Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ : Dựa theo các kết quả đã tính toán ở trên ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ nh các phơng án đợc trình bầy sau đây. Phơng án I : Nớc thải, Q = 19250 (m 3 /ngđ) 7 Rác Rác nghiền Cát Cặn tơi Bùn hoạt tính d Thuyết minh phơng án I ( CHọn phơng pháp xử lý sinh học hoàn toàn dùng aeroten ) 8 NGĂN TIÊP NHậN SONG CHắN RáC Bể LắNG cát Bể LắNG ngang ĐợT I Bể AEROTEN Bể lắng ngang đợt II Bể mê tan Bể TIếP XúC Phục vụ nông nghiệp Bể nén bùn Sân phơi bùn Sân phơi cát Máy nghiền rác Trạm khí Khử trùng ở phơng án này, nớc thải từ hệ thống thoát nớc đờng phố đợc máy bơm ở trạm bơm n- ớc thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền đợc đa đến bể Mêtan để lên men còn nớc thải đã đợc tác loại các rác lớn tiếp tục đợc đa đến bể lắng cát. ở đây ta thiết kế bể lắng cát ngang có nhiều ngăn để đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn do công xuất trạm lớn. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đợc đa đến sân phơi cát. Nớc sau khi qua bể lắng cát đợc đa đến bể lắng đứng đợt I, tại đây các chất thô không hoà tan trong nớc thải nh chất hữu cơ, đợc giữ lại. Cặn lắng đợc đa đến bể Mêtan còn nớc sau lắng đợc đa tiếp đến bể Aeroten. Do lu lợng trạm xử lý thuộc loại vừa, ta thiết kế bể Aeroten kết hợp lắng đứng đợt II để tiết kiệm khối tích công trình. 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 trớc bể, lợng bùn hoạt tính d đợc đa qua bể nén bùn giảm dung tích, sau đó đợc đa đến bể Mêtan. Sau bể Aeroten, hàm lợng cặn và BOD trong nớc thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lợng nhất định các vi khuẩn, gây hại nên ta phải khử trùng tr ớc khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nớc thải đợc xả ra nguồn tiếp nhận. Toàn bộ lợng bùn cặn của trạm xử lý sau khi đợc lên men ở bể Mêtan đa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định. Bùn cặn sau đó đợc dùng cho mục đích nông nghiệp. Phơng án đảm bảo hiệu quả xử lý. Phơng án II Nớc thải, Q = 19250 (m 3 /ngđ) 9 NGĂN TIếP NHậN Thuyết minh phơng án II 10 SONG CHắN RáC Bể LắNG CáT Ngang Bể LắNG ngang đợt I Bể biophin cao tải Bể lắng ngang đợT II MáNG TRộN Bể TIếP XúC SÂN PHƠI BùN KHử TRùNG Thổi khí Sân Phơi cát Máy nghiền rác Bể Mê tan Phục vụ nông nghiệp