Bài toán biên đối với phương trình và hệ phương trình ellipic nửa tuyến tính

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI Họ tên sinh viên : Ngơ Quang Tồn Lớp : 06-KTMT-01 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường Ngày giao đồ án: 24/09/2014 Ngày hoàn thành đồ án: 08/01/2015 Đầu đề đồ án: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Xuân Bắc, huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai có cơng suất 800 m3/ngày.đêm u cầu số liệu ban đầu: -Phân bố nước thải sinh hoạt theo KDC cho bảng -Thành phần tính chất nước thải cho bảng -Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý đạt cột B quy chuẩn hành Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lập bảng thuyết minh tính tốn bao gồm: • Tổng quan nước thải sinh hoạt đặc trưng nước thải • Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư trên, từ phân tích lựa chọn cơng nghệ thích hợp • Tính tốn cơng trình đơn vị phương án chọn • Tính tốn lựa chọn thiết bị (bơm nước thải , máy thổi khí )cho cơng trình đơn vị tính tốn Các vẽ kỹ thuật - Vẽ vẽ mặt cắt công nghệ phương án chọn: 01 vẽ khổ A2 - Vẽ chi tiết hai cơng trình đơn vị hoàn chỉnh: 01 vẽ khổ A2 TP.HCM ngày 24 tháng 09 năm 2014 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tôn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Bảng Phân Bố Nước Thải Sinh Hoạt Theo Thời Gian Trong Ngày Đêm Giờ %Qsh Giờ %Qsh –1 1.6 12 – 13 5.7 1-2 1,9 13 – 14 4,6 2–3 1,6 14 – 15 5,3 3–4 1,7 15 – 16 5,5 4–5 1,8 16 – 17 5.0 5–6 3,5 17 – 18 5.6 6–7 5.3 18 – 19 6,3 7–8 4.5 19 – 20 6,8 8–9 4,1 20 – 21 4.9 – 10 5,7 21 – 22 3,4 10 – 11 6.1 22 – 23 1,7 11 – 12 6,0 23 - 24 1,4 Bảng Số liệu thành phần tính chất nước thải sinh hoạt sau: STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GÍA TRỊ Trung bình Khoảng giá trị pH mg/L 7.2 6.5 – 8.0 SS mg/L 280 100-350 BOD5 mg/L 350 110-400 COD mg/l 495 - Dầu mỡ mg/L 80 50-100 Tổng n mg/L 35 20-40 Tổng P mg/L 4-8 Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Tổng Coliform MPN/100ml 3,8.105 - 109 3,8.107 TP.HCM ngày 24 tháng 09 năm 2014 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ký tên Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LỜI MỞ ĐẦU Với gia tăng dân số tỉnh Đồng Nai nói chung khu dân cư nói riêng, xử lý nước thải đề tài nóng Nước thải từ khu dân cư, khu nhà mang đặc tính chung nước thải sinh hoạt: bị ô nhiễm bã cặn hữu (SS), chất hữu hòa tan (BOD), chất dầu mỡ sinh hoạt (thường dầu thực vật) vi trùng gây bệnh Từ trạng nêu trên, yêu cầu cấp thiết đặt xử lý triệt để chất ô nhiễm để thải môi trường đạt tiêu chuẩn xả thải, không ảnh hưởng đến môi trường sống người dân Do đó, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Xuân Bắc huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai” đề nhằm đáp ứng nhu cầu Với đề tài này, để xử lý nước thải khu dân cư xuân bắc thiết kế phải phù hợp với quy hoạch chi phí đầu tư, vận hành phù hợp, khơng gây nhiễm môi trường lựa chọn hàng đầu Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Xuân Bắc với yêu cầu đưa phương án xử lý nước thải cách hợp lý, tính tốn cơng trình, trình bày q trình vận hành, cố biện pháp khắc phục Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LỜI CÁM ƠN Trong suốt quãng thời gian làm đồ án xử lý nước thải, thầy cô tạo điều kiện, hướng dẫn bảo cho chúng em với tận tụy nhiệt huyết mình.Các thầy khơng ngại khó khăn giành thời gian quý báu để giảng dạy tận tình cho chúng em.Chính điều động lực để em khơng ngừng học hỏi, phấn đấu, trau dồi kiến thức thời gian vừa qua Và đồ án nươc thải vận dụng, tổng hợp, kiến thức mà em học thời gian qua giảng dạy thầy cô.Hơn nữa, đồ án giúp em hiểu phần công việc người cử nhân môi trường tương lai.Tuy nhiên với kiến thức hạn hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy góp ý, sửa chữa để em hồn thiện tốt Bên cạnh đó, để hồn thành tốt luận văn này, em nỗ lực nhận giúp đỡ người, đặc biệt thầy Tôn Thất Lãng Thầy tận tình hướng dẫn, bảo sai sót kinh nghiệm quý báu thực tiễn để giúp em hồn thành tốtđồ án Do đó, lời cảm ơn em xin chân thành gửi đến thầy Tôn Thất Lãng Kế đến, em xin cảm ơn đến cô Đinh Thị Nga giảng viên môn Xử Lý Nươc Thải ,cùng với thầy cô khoa Môi trường nói riêng tồn thể thầy Trường Đại Học Tài Ngun Mơi Trường TP.Hồ Chí Minh nói chung truyền đạt kiến thức cho em để em hồn thành đồ án cách tốt Một lần em xin chân thành cám ơn! Ngày 24 tháng 09 năm 2014 Ngơ Quang Tồn Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí TĨM TẮT ĐỒ ÁN Khu dân cư Xuân Bắc nằm địa phận xã Xuân Bắc xã vùng sâu huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai Với dân số tập trung đơng với dân số tồn xã khoảng 20000 người Là vùng sản xuất lương thực thực phẩm công nghiệp lớn tỉnh Đồng Nai Bên cạnh đó, theo định hướng phát triển kinh tế xã hội khu dân cư, cấu kinh tế huyện Xuân Lộc có dịch chuyển từ công – nông nghiệp sang công nghiệp – dịch vụ với hình thành cơng ty, xí nghiệp, thu hút lượng dân cư sinh sống làm ăn Nắm bắt nhu cầu cấp thiết nay, nhà máy xử lý nươc thải khu dân cư Xuân Bắc huyện Xuân Lộc hình thành nằm kế hoạch quy hoạch mặt bằng, tính tốn nhằm bảo vệ mơi trường tỉnh dân số tăng nhanh ,vấn đề đáng quan tâm việc nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu dân cư xử lý giải để không gây ô nhiễm mơi trường cho nguồn nước thải ngồi Do yêu cầu cấp thiết đó, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư xuân bắc huyện xuân lộc tỉnh đồng nai” đề nhằm đáp ứng nhu cầu Với đề tài này, để xử lý nước thải khu dân cư xuân bắc thiết kế phải phù hợp với quy hoạch chi phí đầu tư, vận hành phù hợp, không gây ô nhiễm môi trường lựa chọn hàng đầu Do nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, khu nhà thường bị ô nhiễm bã cặn hữu (SS), chất hữu hòa tan (BOD), chất dầu mỡ (thường dầu thực vật) vi trùng gây bệnh, phương án xử lý lựa chọn bể sinh học thiếu khí Anoxic + bể sinh học hiếu khí Aerotank để xử lý chất ô nhiễm Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l BTCT : Bê tông cốt thép COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mg/l DNTN : Doanh nghiệp tư nhân DO : Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mg/l F/M : Food/Micro – Organism – Tỷ lệ lượng thức ăn lượng vi sinh vật N : Nitơ P : Photpho QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SBR : Sequencing Batch Reactor – Bể sinh học phản ứng theo mẻ SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TDS : Total Dissolves Solid – Tổng chất rắn hòa tan, mg/l TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TSS : Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor – Bể sinh học kỵ khí Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí XLNT : Xử lý nước thải CHƯƠNG: MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ : -Môi trường vấn đề liên quan đến môi trường đề tài bàn luận cách sâu sắc kế hoạch phát triển bền vững quốc gia giới Trái đất nhà chung bị đe dọa suy thoái cạn kiệt dần tài nguyên Nguồn gốc biến đổi môi trường giới ngày hoạt động kinh tế - xã hội Các hoạt động này, mặt cải thiện chất lượng sống người môi trường, mặt khác lại mang lại hàng loạt vấn đề như: Khan hiếm, cạn kiệt tài ngun thiên nhiên, nhiễm suy thối chất lượng môi trường khắp nơi giới Trong giai đoạn nay, mà kinh tế nước ta có bước phát triển mạnh mẽ vững chắc, đời sống người dân ngày nâng cao vấn đề mơi trường điều kiện vệ sinh môi trường lại trở nên cấp thiết hết Trong vấn đề nước quan tâm nhiều Các biện pháp để bảo vệ môi trường sống, bảo vệ nguồn nước mặt, nước ngầm không bị ô nhiễm hoạt động sinh hoạt sản xuất người thu gom xử lý nước thải Nước thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn thải vào môi trường khả tái sử dụng nước sau xử lý Hiện nay, việc thu gom xử lý nước thải yêu cầu thiếu vấn đề vệ sinh môi trường, nước thải dạng ô nhiễm hữu cơ, vô cần thu gom xử lý trước thải môi trường Điều thực thông qua hệ thống cống nước xử lý nước thải thị Tuy độc lập chức hai hệ thống cần hoạt động đồng Nêu hệ thống thu gom đạt hiệu hệ thống xử lý Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí khơng đạt u cầu nước gây nhiễm thải trở lại môi trường Trong trường hợp ngược lại, hệ thống xử lý nước thải thiết kế hoàn chỉnh hệ thống nước khơng đảm bảo việc thu gom vận chuyển nước thải nước thải phát thải môi trường mà chưa qua xử lý Chính thế, việc đồng hóa phối hợp hoạt động hệ thống thoát nước hệ thống xử lý nước thải đô thị, khu dân cư cần thiết hai hệ thống tồn với mối quan hệ hữu mật thiết với Với mong muốn môi trường sống ngày cải thiện, vấn đề quản lý nước thải sinh hoạt dễ dàng để phù hợp với phát triển tất yếu xã hội cải thiện nguồn tài ngun nước bị thối hóa nhiễm nặng nề nên đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Xuân Bắc huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai” cần thiết nhằm góp phần cho việc quản lý nước thải khu dân cư ngày tốt hơn, hiệu môi trường ngày đẹp MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN: - Lựa chọn công nghệ thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Xuân Bắc huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai Đảm bảo yêu cầu môi trường theo quy định nhà nước - Nước thải sau qua xử lý đạt QCVN 14 – 2008 BTNMT Loại B NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN: - Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan dự án khu dân cư Xuân Bắc khả gây ô nhiễm môi trường xử lý nước thải khu dự án khu dân cư Xuân Bắc -Khảo sát, phân tích, đo đạc, thu thập số liệu khu dự án khu dân cư Xuân Bắc -Lựa chọn thiết kế công nghệ thiết bị xử lý nước thải nhằm tiết kiệm kinh phí phù hợp với điều kiện dự án khu dân cư Xuân Bắc -Lập kế hoạch thi công -Xây dựng kế hoạch quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN: Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu dân số, điều kiện tự nhiên làm sở để đánh giá trạng tải lượng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt gây Dự án hoạt động Phương pháp so sánh: So sánh ưu khuyết điểm công nghệ xử lý để đưa giải pháp xử lý chất thải có hiệu Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong trình thực đề tài tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn vấn đề có liên quan Phương pháp tính tốn: Sử dụng cơng thức tốn học để tính tốn cơng trình đơn vị hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng vận hành hệ thống Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocard để mô tả kiến trúc công nghệ xử lý nước thải Ý NGHĨA NỘI DUNG VÀ THỰC TIỄN Lựa chọn cơng nghệ phù hợp để áp dụng thực tế cho khu thị Góp phần vào cơng tác bảo vệ mơi trường, giữ gìn cảnh quan đô thị ngày Giúp nhà quản lý làm việc hiệu dễ dàng 10 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Tỉ lệ BOD5 : BOD20 = 0,68 Các thành phần hữu khác Nitơ, Phospho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : : 1) (Nguồn: Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xn Lai)  Xác định nồng độ BOD5 hòa tan nước thải đầu ra: Giả sử chất rắn lơ lửng nước thải đầu chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), có 80% chất dễ bay 60% chất phân hủy sinh học Tổng BOD5 = BOD5 hòa tan nước đầu + BOD5 cặn lơ lửng đầu Hàm lượng cặn sinh học có khả phân hủy sinh học nước thải đầu ra: mg SS bị oxy hóa hồn tồn tiêu tốn 1,42 mg O2 BOD hồn tồn cặn lơ lửng có khả phân hủy sinh học đầu ra: BOD5 cặn lơ lửng đầu ra: BOD5 hòa tan nước thải đầu ra:  Xác định hiệu xử lý: Hiệu xử lý tính theo BOD5 hòa tan: Hiệu xử lý tính theo BOD5 tổng cộng:  Tính tốn kích thước bể Aerotank: Trong đó: – Lưu lượng trung bình ngày, = 800 m3/ngđ; θc – Thời gian lưu bùn, θc = – 15 ngày Chọn θc = 10 ngày; Y – Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mg VSS/mg BOD Chọn Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5; S0 – Lượng BOD5 nước thải dẫn vào bể Aerotank, S0 = 196 mg/l; S – Lượng BOD5 hòa tan nước thải đầu ra, S = 12,62 mg/l; X – Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS Đối với nước thải sinh hoạt lấy X = 2500 mg/l; Kd – Hệ số phân hủy nội bào Đối với nước thải sinh hoạt, Kd = 0,06 ngày-1; Vậy thể tích bể là: Thời gian lưu nước bể Aerotank: Bảng 4.3 Các kích thước điển hình bể Aerotank xáo trộn hồn tồn 47 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Thơng số Đơn vị Giá trị Chiều cao hữu ích m 3,0 – 4,6 Chiều cao bảo vệ m 0,3 – 0,6 Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí m 0,45 – 0,75 Tỉ số rộng : sâu (B : H) 1,0:1 – 2,2:1 (Nguồn: Trang 433 – Xử lý nước thải thị cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng) Chọn chiều cao hữu ích bể: H = 4m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5m Vậy chiều cao xây dựng bể: Chọn tỉ số B : H = : 1, chiều rộng bể là: B =4,5 m, H = 4,5 m Chiều dài bể: Vậy kích thước bể Aerotank: Thể tích thực tế bể Aerotank:  Tính tốn lượng bùn dư thải ngày Hệ số sản lượng quan sát tính theo cơng thức sau: Lượng sinh khối gia tăng ngày tính theo MLVSS: Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: Lượng bùn dư thải ngày: Với Lượng bùn dư có khả phân hủy sinh học cần xử lý: Mdư = 44,8= 35,84 kgVSS/ngày  Tính tốn lưu lượng bùn thải Giả sử bùn dư xả bỏ (dẫn đến bể phân hủy bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay (VSS) bùn đầu chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) Khi đó, lưu lượng bùn dư thải bỏ tính tốn xuất phát từ cơng thức: Trong đó: Qra – Lưu lượng nước thải khỏi bể lắng đợt II, Qra = Q = 800 m3/ngđ; Qb – Lưu lượng bùn thải (m3/ngđ); Xra – Nồng độ VSS SS khỏi bể lắng, Xra =30 x 0,8 = 24 mg/l; Vậy lưu lượng bùn thải là: 48 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí  Tính tốn hệ số tuần hoàn bùn Q, X0 Q + Q t, X Bể lắng Qra, Xra Aerotank Qt , X t Phương pháp cân vật chất cho bể Aerotank: Qb , X t Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải bể, Q = 800 m3/ngđ; Qt – Lưu lượng bùn tuần hồn hoạt tính (m3/ngđ); Xt – Nồng độ VSS bùn tuần hoàn, Xt = 8000 mg/l; X0 – Nồng độ VSS nước thài dẫn vào bể Aerotank (mg/l); X – Nồng độ VSS bể Aerotank, X = 2500 mg/l; Giá trị X0 thường nhỏ so với X X t, phương trình cân vật chất bỏ qua đại lượng QX0 Khi đó, phương trình cân vật chất có dạng: Chia vế phương trình (1) cho Q đặt tỉ số Qt/Q = α (α gọi hệ số tuần hoàn), ta được: Hay Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn:  Kiểm tra tải trọng thể tích tỉ số F/M Tỉ số khối lượng chất khối lượng bùn hoạt tính F/M tính theo cơng thức sau: Tỉ số F/M nằm khoảng giới hạn cho phép bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn: F/M = 0,2 – 0,6 ngày-1 49 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Tải trọng thể tích tính theo cơng thức sau: Tải trọng thể tích LBOD nằm giới hạn cho phép, LBOD = 0,7 – 1,9 kgBOD5/m3.ngày (Theo tài liệu thoát nước PGS.TS Hồng Văn Huệ)  Xác định lượng khí cấp cho bể Aerotank Lượng BOD20 cần xử lý ngày: Trong đó: 0,68 – Hệ số chuyển đổi BOD5 sang BOD20 , BOD5 = 0,68BOD20; Lượng oxy cần thiết tính theo cơng thức: Trong đó: 1,42 – Hệ số chuyển đổi Giả sử khơng khí chứa 23,2% trọng lượng O2 khối lượng riêng khơng khí 200C 0,0118 kN/m3 = 1,18 kg/m3 Hiệu vận chuyển oxy thiết bị thổi khí E = 9%, hệ số an tồn f = để tính cơng suất thiết kế thực tế máy thổi khí Vậy lượng khơng khí lý thuyết cho q trình: Lưu lượng khí cần thiết cho máy thổi khí:  Tính tốn máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo cơng thức: Trong đó: hd – Tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m); hc – Tổn thất cục (m); hf – Tổn thất qua thiết bị phân phối (m) hf≤ 0,5m Chọn hf = 0,5m; Tổng hd + hc≤ 0,4m, chọn hd + hc = 0,4m Vậy áp lực cần thiết là: Áp lực không khí là: Cơng suất máy thổi khí tính theo cơng thức: Trong đó: Qkk – Lưu lượng khơng khí, Qkk = 0,13 m3/s; η – Hiệu suất máy thổi khí, η = 0,7 – 0,9 Chọn η = 0,8;  Tính tốn thiết bị phân phối khí 50 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp, đường kính D = 170mm, cường độ thổi khí 200 l/phút = 3,33 l/s Độ sâu ngập nước đĩa phân phối khí lấy chiều cao hữu ích bể H = 4m (đặt sát đáy bể) Diện tích bề mặt đĩa: Số đĩa phân phối bể là: Chọn số đĩa phân phối bể 42 đĩa  Tính tốn đường ống phân phối khí  Tính đường ống dẫn khí Lưu lượng khí ống chính: Vận tốc khí ống dẫn khí trì khoảng 15 – 20 m/s Chọn v khí = 15 m/s Đường kính ống dẫn khí chính: Chọn ống dẫn khí ống thép mạ kẽm có D = 110 mm Kiểm tra lại vận tốc: ⇒ vkhí nằm khoảng cho phép (10 – 15 m/s) (Nguồn: Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai)  Tính đường ống dẫn khí nhánh Với diện tích dáy bể 12,6 x 8m, ống phân phối từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, ống đặt giá đỡ cách đáy 20cm Chọn số ống nhánh dẫn khí Nnh = Số lượng đĩa nhánh: Vậy số lượng đĩa nhánh đĩa Mỗi ống cách 1,6m Mỗi đĩa cách 0,65m Trụ đỡ đặt đĩa nhánh ống, kích thước trụ đỡ: B x L x H = 0,2m x 0,2m x 0,2m Lưu lượng khí qua ống nhánh: Chọn vận tốc khí ống nhánh vkhí = 15 m/s Đường kính ống dẫn khí nhánh: Chọn ống dẫn khí nhánh ống thép mạ kẽm có D = 42mm Kiểm tra lại vận tốc: 51 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí ⇒ vkhí nằm khoảng cho phép (10 – 15 m/s) (Nguồn: Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xn Lai)  Tính tốn đường ống dẫn nước thải Chọn vận tốc nước thải ống: v = 1,5 m/s (v = – m/s) Lưu lượng nước thải: Lưu lượng bùn tuần hoàn: Lưu lượng nước thải khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Đường kính ống dẫn nước thải: Chọn ống dẫn nước thải ống PVC, có D = 100 mm  Tính tốn đường ống dẫn bùn tuần hồn Lưu lượng bùn tuần hoàn: Chọn vận tốc bùn ống: v = 0,7 m/s ( v = 0,3 – 0,7 m/s) Đường kính ống dẫn bùn tuần hồn: Chọn ống dẫn bùn tuần hồn ống PVC, có D = 90 mm Bảng 4.4 Tóm tắt thơng số thiết kế bể Aerotank ST T Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước θ H 6,6 Chiều dài L mm 10800 Chiều rộng B mm 4500 Chiều cao hữu ích H mm 4500 Chiều cao xây dựng Hxd mm 5000 Kích thước bể 4.2.4 Thể tích xây dựng bể Wt m3 243 Số đĩa phân phối bể N đĩa 40 Đường kính ống dẫn khí Dc mm 110 Đường kính ống dẫn khí nhánh Dn mm 42 Đường kính ống dẫn nước thải Dv mm 100 Đường kính ống dẫn bùn tuần hồn Dt mm 90 Cơng suất máy thổi khí Nkhí KW 6,5 Bể lắng II (bể lắng đứng) 52 Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí a Nhiệm vụ Bùn sinh từ bể Aerotank chất lơ lửng lắng bể lắng bùn II Bùn hoạt tính tuần hồn trở lại bể Aerotank b Tính tốn  Tính tốn kích thước bể Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm tính theo cơng thức: Trong đó: Q – Lưu lượng nước vào bể lắng II (m3/s); Qt – Lưu lượng bùn tuần hoàn (m3/s); Vtt – Tốc độ chuyển động nước ống trung tâm lấy không lớn 30 mm/s = 0,03 m/s (Điều 7.60 – TCXDVN 51:1008) Chọn Vtt = 0,03 m/s; Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng mặt tính theo cơng thức: Trong đó: v – Tốc độ chuyển động nước thải bể lắng đứng, v = 0,5 – 0,8 mm/s (Điều 6.5.4 - TCXDVN 51:2006 ) Chọn v = 0,8 mm/s = 0,0008 m/s; Số bể lắng khơng tất bể phải làm việc đồng thời (Điều 7.51 – TCXDVN 51:2008) Chọn bể lắng đứng Diện tích bể mặt là: Trong đó: n – Sổ bể lắng đứng Đường kính bể tính theo cơng thức: Chọn đường kính bể D = 3,3m Đường kính ống trung tâm: Trong đó: f1 – Diện tích tiết diện ống trung tâm bể (m2); f1 = f : = 0,45 : = 0,225 m2 Chiều cao tính tốn vùng lắng bể lắng đứng: Trong đó: v – Tốc độ chuyển động nước thải bể lắng đứng, v = 0,5 – 0,8 mm/s Chọn v = 0,0005 m/s; t – Thời gian lắng, t = 1,5 – 2,5h Chọn t = 2h Chiều cao tính tốn vùng lắng H = 2,7 – 3,8m (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008) ⇒ thỏa mãn điều kiện 53 Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Chiều cao phần nón bể lắng đứng: Trong đó: h2 – Chiều cao lớp nước trung hòa (m); h3 – Chiều cao giả định lớp cặn bể (m); D – Đường kính bể lắng, D = 3,3m; dn – Đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, chọn dn = 0,6m; α - Góc nghiêng đáy bể so với phương ngang, không lấy nhỏ 50 (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008), chọn α = 600; Chiều cao ống trung tâm lấy chiều cao vùng lắng 3,6m (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008) Đường kính miệng loe ống trung tâm lấy chiều cao phần loe 1,35 đường kính ống trung tâm (Xử lý nước thải thị cơng nghiệp – Tính tốn cơng trình thiết kế - Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân) Đường kính chắn dòng lấy 1,3 đường kính miệng loe (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008) Góc nghiêng bề mặt chắn so với mặt phẳng ngang lấy 17 (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008) Khoảng cách mép miệng loe đến mép bề mặt chắn theo mặt phẳng qua trục tính theo cơng thức: Trong đó: vk – Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở miệng loe ống trung tâm bề mặt hắt (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008, vk≤ 20 mm/s) Chọn vk = 15 mm/s = 0,015 m/s; Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: Trong đó: htt – Chiều cao tính tốn vùng lắng, htt = 3,6m; hn – Chiều cao phần hình nón, hn = 2,34m; hbv – Chiều cao từ mực nước đến thành bể, h bv = 0,3m (Điều 7.60 – TCXDVN 51:2008);  Tính tốn máng thu nước Dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể để thu nước: thiết kế máng vòng đặt theo chu vi vành bể, đường kính ngồi máng đường kính bể Đường kính máng thu nước: 54 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Bề rộng máng thu nước: Chiều cao máng thu nước: hm = 0,2m Diện tích mặt cắt ngang máng: Chiều dài máng thu nước: Tải trọng thu nước 1m chiều dài máng: Đường kính ống thu nước: Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải vào bể lắng II, Q = 0,0084 m3/s; v – Vận tốc nước máng thu (theo chế tự chảy v = 0,3 – 0,9 m/s) Chọn v = 0,6 m/s; Chọn đường kính ống thu nước Dthu = 170mm  Tính tốn máng cưa Đường kính máng cưa đường kính máng thu Chiều dài máng cưa: Chọn chiều dài máng cưa Lrc = 6,8m Chọn số khe 1m chiều dài máng cưa 10 khe Bề rộng cưa: brc = 40mm Bể rộng khe: bk = 100mm Khe tạo góc α = 900 Chiều sâu khe = bk/2 = 100/2 = 50mm (Tính tốn, thiết kế cơng trình xử lý nước thải Trịnh Xn Lai) Chiều cao máng thu nước 200mm, bề dày máng cưa 5mm, máng bắt dính với thành bể lắng Tổng số khe: Lưu lượng nước qua khe: Tải trọng thu nước máng tràn:  Tính tốn đường ống dẫn nước thải, đường ống dẫn bùn  Tính đường ống dẫn nước thải Đường kính ống dẫn nước thải vào lấy đường kính ống dẫn nước từ bể Aerotank Dv = 100mm 55 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Chọn vận tốc nước thải ống v = 1,5 m/s ( v= – m/s) Lưu lượng nước thải: Đường kính ống dẫn nước thải ra: Chọn ống dẫn nước thải ống PVC, có D = 110mm  Tính đường ống dẫn bùn Chọn vận tốc bùn chảy ống v = 0,7 m/s (v = 0,3 – 0,7 m/s) Lưu lượng bùn: Trong đó: Qt – Lưu lượng bùn tuần hồn hoạt tính bể Aerotank, Qt = 225 m3/ngđ; Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính lắng đáy bể lắng có hàm lượng chất rắn 0,8% khối lượng riêng 1,008 kg/l Vậy lưu lượng bùn dư cần xử lý là: Vậy lưu lượng bùn là: Đường kính ống dẫn bùn: Chọn ống dẫn bùn ống PVC, có D = 90mm  Tính tốn bơm bùn tuần hồn Lưu lượng bơm: Cột áp bơm: H = 10m Công suất bơm: Trong đó: η – Hiệu suất chung bơm, η = 0,7 – 0,9 Chọn η = 0,8; ρ – Khối lượng riêng bùn, ρ = 1020 kg/m3; Chọn 01 máy bơm bùn Model CWT65 – 1,5KW/50Hz/3P hãng Shinmaywa – Nhật Bản  Tính tốn bơm bùn dư bể chứa bùn Lưu lượng bơm: Công suất bơm: Chọn 01 máy bơm bùn Model CWT65 – 1,5KW/50Hz/3P hãng Shinmaywa – Nhật Bản Bảng 4.5 Tóm tắt thông số thiết kế bể lắng II ( bể lắng đứng) STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị t h Thời gian lắng 56 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Số đơn nguyên bể n bể Diện tích bễ F1 m2 8.6 Chiều cao vùng lắng htt mm 3600 Đường kính bễ D mm 3300 Đường kính ống trung tâm d mm 535 Chiều cao phần nón hn mm 2340 Chiều cao bể H mm 6240 Đường kính ống dẫn nước thải vào Dv mm 100 10 Đường kính ống dẫn nước thải Dr mm 110 11 Đường kính ống dẫn bùn Db mm 90 12 Cơng suất bơm tuần hồn bùn N KW 0,52 13 Công suất bơm bùn dư N KW 0,53 14 Tổng số khe máng cưa n khe 83 Bể tiếp xúc khử trùng a Nhiệm vụ Sau giai đoạn xử lý học, sinh học, song song với việc làm giảm nồng độ chất nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định số lượng vi khuẩn giảm đáng kể đến 90 – 95% Tuy nhiên, lượng vi khuẩn cao theo nguyên tắc bảo vệ nguồn nước cần thực giai đoạn khử trùng nước thải 4.2.5 Bảng 4.6 So sánh hiệu khử trùng phương pháp Phương pháp Hiệu quả(%) Lọc thô 0–5 Lọc tinh 10 – 20 Bể lắng cát 10 – 25 Bể lắng sơ thứ cấp học 25 – 75 Bể lắng sơ thứ cấp có thêm hóa chất trợ lắng 40 – 80 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 – 95 Bề bùn hoạt tính 90 – 98 Chlorine hóa nước thải sau xử lý 98 – 99 (Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991) Để thực khử trùng nước thải sử dụng biện pháp Chlor hóa, ozon hóa, khử trùng tia hồng ngoại UV Ở đề cập đến phương pháp khử 57 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tôn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí trùng Chlor hóa, phương pháp tương đối đơn giản, rẻ tiền hiệu chấp nhận Bể tiếp xúc thiết kế với dòng chảy zic zăc qua ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho trình tiếp xúc Chlor nước thải b Tính tốn Giả sử hiệu khử trùng sau cơng trình xử lý 90% Lượng Coliform lại sau q trình xử lý sinh học (sau bể bùn hoạt tính): Trong đó: N0 – Số Coliform lại sau bể bùn hoạt tính (N0/100ml); E – Hiệu khử trùng trình xử lý sinh học (%); Ni – Số Coliform nước thải đầu vào (N 0/100ml); Ni = 49x104 MPN/100ml; Vậy lượng Coliform bằng:  Tính lượng Chlorine cần châm vào Theo QCVN 14:2008/BTNMT, cột B số vi khuẩn yêu cầu lại sau qua bể tiếp xúc Nt = 5000 MPN/100ml Chọn thời gian tiếp xúc t = 30 phút (Điều 7.200 - TCXDVN 51:2008) Liều lượng Chlorine cho vào tính tốn theo cơng thức sau: Trong đó: Nt – Số vi khuẩn Coliform sau thời gian tiếp xúc t; N0 – Số vi khuẩn Coliform vào bể tiếp xúc Ct – Lượng Chlorine dư yêu cầu (mg/l); t – Thời gian tiếp xúc (phút); Phương trình viết lại sau: Vậy Ct = 1,21 (mg Chlorine/l) Bảng 4.7 Liều lượng Chlorine cho khử trùng Nước thải Liều lượng (mg/l) Nước thải sinh hoạt lắng sơ – 10 Nước thải kết tủa hóa chất – 10 Nước thải sau xử lý bể lọc sinh học – 10 Nước thải sau xử lý bùn hoạt tính 2–8 Nước thải sau lọc cát 1–5 58 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tôn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí (Nguồn: Trang 471 – Xử lý nước thải thị cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân) Dựa vào bảng 4.12, lượng Chlorine bị oxy hóa chất khử chất hữu lại nước thải, lượng Chlorine cho vào lấy C = mg/l  Tính tốn kích thước bể Thể tích bể tiếp xúc: Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc (m3/h); T – Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút; Chọn chiều sâu lớp nước bể H = 2,5m Diện tích mặt thống bể tiếp xúc là: Chiều cao xây dựng bể: Chọn diện tích mặt thống bể : F = m2 Chọn bể tiếp xúc gồm ngăn, diện tích ngăn: Chọn chiều rộng bể khử trùng B = m Vậy chiều dài bể là: Chọn chiều dài L = 3,0m Thể tích thực tế bể tiếp xúc:  Tính tốn đường ống dẫn nước thải Chọn vận tốc nước thải chảy ống v = 1,2 m/s Đường kính ống dẫn nước thải: Chọn ống dẫn nước thải vào bể khử trùng ống PVC, có D = 100mm  Tính hóa chất khử trùng Lưu lượng thiết kế : Q = 800 m3/ngđ Lượng Chlorine cho vào, ta tính C t = 1,21 (mg Chlorine/l) Do lượng Chlorine bị trình oxy hóa chất hữu cơ, ta chọn liều lượng Chlornie cho vào bể mg/l Lượng Chlorine tiêu thụ ngày: Bảng 4.8 Tóm tắt thông số thiết kế bể tiếp xúc khử trùng STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian tiếp xúc t phút 30 Kích thước bể L mm 2775 Chiều dài 59 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Chiều rộng B mm 2000 Chiều cao công tác H mm 2500 Chiều cao xây dựng Hxd mm 3000 ngăn Số ngăn bể Đường ống dẫn nước thải D mm 100 Thể tích xây dựng bể Wt m3 18 Lượng Chlorine tiêu thụ ngày M kg/ngày CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đất nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa, song song với tốc độ thị hóa nhanh gia tăng dân số gâp áp lực ngày nặng nề môi trường tài nguyên nước Theo đánh giá quan chuyên môn, thành phố lớn nước thải sinh hoạt không xử lý, độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép, thông số chất lơ lửng (SS), BOD, COD, Oxy hòa tan (DO) vượt từ – 10 lần, chí vượt 20 lần tiêu chuẩn cho phép Đồng Nai với phát triển kinh tế gia tăng dân số hình thành nhanh chóng khu thị, khu dân cư khu nhà phát triển theo bề rộng lẫn chiều cao Chính vấn đề đáng quan tâm nước thải sinh hoạt khu dân cư xử lý giải để không gây ô nhiễm cho nguồn nước thải ngồi mơi trường Do đó, đồ án này, việc xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Xuân Bắc huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Naiđã đáp ứng yêu cầu môi trường, đảm bảo yêu cầu xả thải môi trường 7.1 60 Svth: Ngô Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tơn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Hơn nữa, quy trình cơng nghệ đề xuất thực quy trình phổ biến, khơng q phức tạp mặt kỹ thuật Quy trình hồn tồn đảm bảo việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn u cầu, đồng thời có khả mở rộng hệ thống tương lai Chính việc xây dựng trạm xử lý nước thải cho khu dân cư Xuân Bắc huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai có cân yếu tố mơi trường, kinh tế, kỹ thuật hệ thống khả thi áp dụng vào thực tế KIẾN NGHỊ Do thời gian thực đồ án có hạn nên thơng số tính tốn dựa sở tài liệu tham khảo Nếu có điều kiện cần nghiên cứu thông số động học, chạy thử mơ hình để hiệu xử lý tối ưu Đề nghị xây dựng hệ thống thoát nước, ban quản lý cần: 7.2 Trong trình thực cần đầu tư nghiên cứu kỹ điều kiện sẵn có địa bàn để đưa hướng giải tối ưu Trong trình vận hành hệ thống xử lý nước thải, cần theo dõi chất lượng nước đầu thường xuyên Trong trình hoạt động phải có biện pháp khắc phục thấp cố để tăng hiệu cho hệ thống Tăng cường diện tích xanh cho khn viên trạm xử lý nước thải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – tính tốn thiết kế cơng trình, NXB ĐHQG, 2006 [2] Trịnh Xn Lai, Tính tốn – thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, 2011 [3] Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [4] TCVN 7957-2008 Thoát nước – Mạng lưới cơng trình bên ngồi – Tiêu chuẩn thiết kế [5] QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt [6] Lê Hồng Nghiêm xử lý nước thải [7]TCXDVN 51-2008 - Thốt nước - Mạng lưới cơng trình bên ngồi - Tiêu chuẩn thiết kế 61 Svth: Ngơ Quang Tồn Gvhd: Pgs.Ts Tôn Thất Lãng Ngoquangtoan.tnmt@gmail.com ... chọn hàng đầu Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Xuân Bắc với yêu cầu đưa phương án xử lý nước thải cách hợp lý, tính tốn cơng trình, trình bày trình vận hành, cố biện... thế, việc đồng hóa phối hợp hoạt động hệ thống nước hệ thống xử lý nước thải đô thị, khu dân cư cần thiết hai hệ thống tồn với mối quan hệ hữu mật thiết với Với mong muốn môi trường sống ngày cải... tự nhiên q trình xử lý sinh học hiếu điều kiện tự nhiên Xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí: trình xử lý dựa sở phân hủy chất hữu giữ lại cơng trình nhờ lên men kỵ khí Đối với hệ thống