THIẾT KẾ VẬN HÀNH CƠNG TRÌNH MƠI TRƯỜNG Mơn học: Thiết kế Vận hành Cơng Trình Mơi Trường Giảng viên: ThS Đồn Thị Oanh Bài tập: Tính tốn cơng suất xử lý, đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp, nước thải Có: mặt 12, mật độ dân số 8000 người/km2, Nhà máy in có 440 cơng nhân, bệnh viện có 400 giường, trường học có 1170 học sinh, hướng gió Bắc Bài Làm: Từ mặt 12, chọn tỉ lệ 1:1000 tính diện tích khu dân cư: - Từ diện tích mật độ dân số, tính số dân: 14,5891962934 (km2) - Từ diện tích mật độ dân số ta tính số dân: 8000 x 14,5891962934 = 116714 (người) Vì số dân làm tròn: 116714 người Tính tốn cơng suất nhà máy - Theo TCXDVN 33:2006 ta có tiêu chuẩn 200l/người.ngày, tỉ lệ cấp nước 100% → 200 x 116714 x 10-3 = 23342,8 (m3) - Nhà máy in Nước cấp cho công nhân: Bảng 3.4 số ca x số công nhân x hệ số kđh x 440 x 25 x x 10-3 = 66 (m3) - Bệnh viện: Theo TCVN 4470:2012 – điều 7.2.1.5: số giường x tiêu chuẩn 1m3/giường/ngày: 400 x = 400 (m3) - Trường học: Tiêu chuẩn x số học sinh 20 x 1170 x 10-3 = 23,4 (m3) - Nước chữa cháy: 10% x nước sinh hoạt 10% x 23342,8 = 2334,28 (m3) - Nước tưới cây, rửa đường: 10% x nước sinh hoạt 10% x 23342,8 = 2334,28 (m3) - Nước dự phòng: 20% x tổng lượng nước 20% x (23342,8 + 400 + 23,4 + 2334,28 + 2334,28) = 5686,952 (m3) - Nước sử dụng cho nhà máy: 7% x tổng lượng nước 7% x (23342,8 + 66 + 400 + 23,4 + 2334,28 + 2334,28 + 5686,952) = 2393,13984 (m3) - Tổng lượng nước: Q = QSH+ QCT + QBV + QTH + QNCC + QNXP + QNDP + QNBT (m3) = 36580,85184 (m3) ● Đề xuất dây chuyển xử lý nước cấp Cl2 Chọn cơng suất 36581 m3/ngđ Nước nguồn Thùng quạt gió Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Bể chứa nước Trạm Bơm II Mạng lưới cấp nước Tính tốn cơng trình xử lí nước cấp Thùng quạt gió Cấu tạo thùng quạt gió Hệ thống phân phối nước Vật liệu tiếp xúc Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc Quạt gió Ơng cấp khí để rửa thơng quạt gió Ống cấp nước để rửa thơng quạt gió Ống xả nước rửa thơng quạt gió Diện tích thùng quạt gió F= Q : Công suất trạm xử lý ( m3/ h) qm : cường độ mưa tính tốn ( m3/ m2.h ) - Khi dùng vật liệu tiếp xúc gỗ, tre : qm = 40 ÷50 m3/m2.h - Khi dùng vật liệu tiếp xúc Rasiga : qm = 60 ÷90 m3/m3.h Diện tích thùng quạt gió F = m2 Chọn số thùng quạt gió ta có diện tích thùng f = = = 15,25 m2 Đường kính thùng D = = 3,6 m Chiều cao toàn thùng quạt gió: H = Hnt + HVUX + Hfm (m) Trong Hnt: Chiều cao ngăn thu nước đáy thùng, Hnt≥0,5m HVLTX: Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc (m) Hfm: Chiều cao phun mưa lớp vật liệu tiếp xúc, Hfm ≥ 1,0m H=1+3+1=5m Chiều cao Bán kính Số bể m m Bể 2, bể lắng ngang Bể lắng ngang hoạt động sau: 3,6 Nước theo máng phân phối ngang vào bể qua đập tràn thành mỏng tường đục lỗ xây dựng đầu bể dọc suốt chiều rộng Đối diện cuối bể xây dựng máng tương tự để thu nước đặt chắn nửa chìm nửa cao mực nước 0.15 – 0.2 m không sâu 0.25 – 0.5m để thu xả chất nổi, người ta đặt máng đặc biệt sát kề chắn Tấm chắn đầu bể đặt cách thành cửa vào khoảng 0.5 – m không nơng 0.2m với mục đích phân phối nước tồn chiều rơng bể Đáy bể làm dốc để thuận tiện cho việc thu gom cặn Độ dốc hố thu cặn không nhỏ 450 Tổng diện tích mặt bể lắng ngang: F= Với: - Q = 36581 m3/d - α hệ số sử dụng thể tích lấy 1,3 - U0 : tốc độ rơi cặn bể lắng Nước đục vừa xử lý phèn => U0 = 0,45 – 0,5 mm/s chọn 0,45 F = = 26419 m2 Chọn 10 bể lắng ngang: f1b= 2642m2 Chiều dài bể lắng: L= + Htb: chiều cao vùng lắng 3-4m, chọn Htb = 4m + Vtb: vận tóc trung bình dòng chảy đầu bể: – 10mm/s, chọn 10mm/s => L = = 80 m => B = = 33m Chiều cao: Hxd = Htb + Hbv + Hb Trong Htb: chiều cao vùng lắng Hbv: chiều cao lớp bảo vệ Hb: chiều cao bùn Hxd = +0,5 + 0,3 = 4,8m Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Số bể m m m Bể 80 33 4,8 10 3, Bể lọc nhanh Diện tích bể lọc trạm F = + T: thời gian làm việc trạm ngày: 24h/d + Vtb: chọn bể lọc nhanh lớp vật liệu ta có Vtb = -10m/h chọn Vtb= 8m/h Vtc = 8,5 -12m/h, chọn Vtc = 10m/h + a: số lần rửa bể lọc ngày chế độ trung bình: 1,5 +W: Cường độ rửa lọc 14-16L/s.m2, chọn W=15L/s.m2 + t1 : thời gian rửa lọc (h) 7-6p, chọn 6p = 0,1h + t2 : thời gian ngừng bể lọc để rửa: 0,35h => F = = 200 m2 Số lượng bể chọn theo CT thực nghiệm N = 0,5 = 0,5 =7,07 Chọn N= => f1b = 28,57 m2 Bán kính bể R = 3,01m - Chiều cao bể: H = Hd + Hl +Hn + Hbv + Hd : Chiều dày lớp đỡ: cỡ hạt 20 - 10mm : chọn Hd = 150mm = 0,15m + Hl : Chiều dày lớp vật liệu lọc = Hcát thạch anh + Hangtraxit = 750 + 350 = 1100mm = 1,1m + Hn: Chiều cao lớp nước :2m + Hbv : Chiều cao bảo 0,3m => H = 3,55m Bán kính Chiều cao Số bể m m Bể 3,01 3,55 * Đề xuất dây chuyền nước thải - Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Lưu lượng nước thải: 36581 x 80% = 29264,8 (m3) Chọn công suất nhà máy là: 29300m3 - Theo TCVN 7957:2008: + SS nước thải 60- 65g/ng.đ + BOD5 lắng 30 – 35 g/ng.đ, chọn 30g/ng.đ + Nồng độ SS =271 mg/l + Nồng độ BOD5:354 mg/l Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải MÁY SONG NGHIỀN RÁC CHẮN RÁC CƠ GIỚI Rác nghiền BỂ LẮNG CÁT NGANG SÂN PHƠI CÁT BỂ LẮNG NGANG Cát I BỂ AEROTEN ĐẨY Bùn tuầnNGANG BỂ LẮNG II hoàn BỂ MÊ TAN SÂN PHƠI BÙN Bùn dư MÁNG TRỘN BỂ TIẾP XÚC Sơng Tính tốn Khử trùng Tính tốn song chắn rác Nước thải sau qua ngăn tiếp nhận dẫn tới song chắn rác theo mương hở Chọn hai song chắn rác công tác, song dự phòng Trong ta sử dụng SCR giới + Chiều sâu lớp nước song chắn rác lấy chiều cao lớp nước cửa cống dẫn nước thải h = hmax = 0,64 m - Số khe hở song chắn rác tính: n q max k v s b h1 Trong đó: n: Số khe hở qmax = 0,339 m3/s (lưu lượng giây lớn nước thải) vs = 0,9 m/s - tốc độ nước chảy qua song chắn rác (điều 7.2.10 TCVN7957-2008) b = 0,016 m - khoảng cách khe hở song chắn k = 1,05 - hệ số kể đến tích luỹ rác q trình hoạt động Chọn song chắn công tác, song dự phòng - Chiều rộng song chắn tính theo cơng thức: Bs s(n1 1) b.n1 Trong đó: s - Chiều dày song chắn s = 0,01 (m) Trong đó: s = 0,01 m (chiều dày song chắn rác) Vậy Bs = 0,01(39 - 1) + 0,0239= 1,16 (m) - Chiều cao xây dựng đặt song chắn rác: HXD = hmax + hs + hbv = 0,64+ 0,27 + 0,3 = 1,21(m) Với hbv = 0,3 - Chiều cao bảo vệ Số khe khe 39 Chiều dài mương m 1,01 Chiều rộng mương m 1,16 Tính tốn Bể lắng cát ngang Bể lắng cát ngang xây dựng để tách hợp phần không tan vô chủ yếu cát khỏi nước thải Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động nước : 0,15 m/s v 0,3 m/s Thời gian lưu nước bể : 30” t 60” (Điều 8.3.4 TCVN7957-2008) Việc tính tốn bể lắng cát ngang khí thực theo dẫn mục 8.3 TCVN 7957-2008 1 - m ¬n g d É n n c v - m ơn g d É n n í c r a 3 - h è t h u c Ỉn - m ¬n g ph ©n ph è i - m ¬n g t h u n í c - Chiều dài bể lắng cát : L k 1000.H tt v (m) U0 Trong đó: Htt - Chiều sâu tính tốn bể lắng cát Htt = 0,6 (m) U0 - Độ thô thuỷ lực hạt cát (mm/s) Với điều kiện bể lắng cát giữ lại hạt cát có đường kính lớn 0,25 mm Theo TCVN7957-2008, ta có U0 = 24,2 mm/s K - Hệ số lấy theo bảng 27 TCVN7957-2008, với bể lắng cát ngang K = 1,3 v - Vận tốc dòng chảy bể ứng với qsmax : v = 0,3 m/s theo bảng 28 TCVN7957-2008 m - Diện tích tiết diện ướt bể, (m2) tính: qmax n.v qsmax - Lưu lượng tính tốn lớn nước thải qsmax = 545 l/s = 0,545 m3/s V - Vận tốc dòng chảy bể ứng với lưu lượng lớn V r = 0,3 m/s n - Số đơn nguyên công tác, n = Vậy F + Diện tích mặt thống bể: q max (m ) U Trong đó: U - Tốc độ lắng trung bình hạt cát tính theo công thức: U U0 W Với W thành phần vận tốc chảy rối theo phương thẳng đứng W = 0,05 Vmax = 0,015 (m/s) U0 - Vận tốc lắng tĩnh, U0 = 24,2 (mm/s) U (24,2.10 ) 0,015 0,019(m / s ) Chiều ngang bể lắng cát là: Xây bể lắng cát gồm ngăn công tác ngăn dự phòng, kích thước ngăn là: L = 9,6 (m) B = 0,46 (m) - Chiều cao xây dựng bể: HXD = Htt+ hc+ hbv (m) Trong đó: Htt - Chiều cao tính tốn bể lắng cát Htt = 0,6 (m) hbv - Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m) hc - Chiều cao lớp cặn bể hc = 0,143 (m) Vậy HXD = 0,6 + 0,5 + 0,143 =1,243 (m) Chiều dài bể m 9,6 Chiều rộng bể m 0,46 Chiều cao bể m 1,3 Số bể Bể Tính tốn sân phơi cát Sân phơi cát có nhiệm vụ làm nước hỗn hợp nước cát Thường sân phơi cát xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh đắp đất cao Nước thu từ sân phơi cát dẫn trở trước bể lắng cát - Diện tích sân phơi cát tính theo cơng thức: Trong đó: p = 0,02 (l/ng - ngđ): lượng cát tính theo đầu người ngày đêm h = (m/năm) : chiều cao lớp cát phơi khô năm NTT = 116174 (người) : dân số tính tốn theo chất lơ lửng Chọn sân phơi cát gồm với kích thước 10m ´ 4m Hình 4.4: Sơ đồ sân phơi cát 1:Ống dẫn cát từ bể lắng cát 2:Mương phân phối 3:Ống dẫn D200 để tiêu nước 4:Hai lớp nhưa lót sân I I Tính tốn bể lắng ngang đợt I Bể lắng ngang dùng để giữ lại tạp chất thô không tan nước thải Hbv Việc tính tốn bể lắng ngang đợt I tiến hành theo dẫn điều 8.5 TCVN7957-2008 má ng dẫn n c vào má ng dÉn n í c r a hè t hu c ặn m ơng phân phố i n c m ¬ng t hu n í c hc t : c hiỊu c ao c « ng t ¸ c Hth Hct 3 ht h: c hiỊu c ao l í p t r ung hß a hbv: ChiỊu c ao l í p b¶o vƯ - Chiều dài bể lắng ngang tính: L v.H K U Trong đó: v = mm/s : Tốc độ dòng chảy Điều 8.5.4 TCVN7957-2008 H =4 m : Chiều cao công tác bể lắng Điều 8.5.11 TCVN7957-2008 K - Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, bể lắng ngang K = 0,5 Điều 8.5.4 TCVN7957-2008 U0 - Độ thô thuỷ lực hạt cặn, xác dịnh theo công thức: 1000 K H U0 = K H .t. h n Trong đó: n - Hệ số phụ thuộc vào tính chất chất lơ lửng, nước thải sinh hoạt, n = 0,25 - Hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ nước thải Theo bảng 31 TCVN7957-2008, với nhiệt độ nước thải t = 20 C, ta có α= t - Thời gian lắng nước thải bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h đạt hiệu lắng hiệu lắng tính tốn lấy theo bảng 31 TCVN 7957-2008 Với CHH = 276 (mg/l) ta nội suy t = 545 (s), hiệu suất lắng E = 51 % Trị số K H h n tra theo bảng 34 TCVN7957-2008 Với H = 4m, ta K H có h n = 1,41 = 0,02 (mm/s): Vận tốc cản dòng chảy theo thành phần đứng tra theo bảng 32 TCVN7957-2008 Chiều dài bể là: -Thời gian nước lưu lại bể: Không đảm bảo thời gian lắng bể lắng ngang đợt I Để đảm bảo thời gian lắng ta lấy t = 1,5 (giờ), ta tăng chiều dài bể lắng ngang lên L = V t (m) Trong đó: V - Vận tốc tính tốn trung bình vùng lắng, v = (mm/s) t - Thời gian lắng, t = 1,5 (giờ) Vậy chiều dài bể lắng xây dựng là: L = 0,006 5400 = 32,4 (m) - Diện tích tiết diện ướt bể lắng ngang: - Chiều ngang tổng cộng bể lắng ngang: Trong đó: H = 4m : Chiều cao công tác bể lắng Chọn số đơn nguyên bể lắng n =4 Khi chiều rộng đơn nguyên: (m) Chiều dài bể m 32,4 Chiều cao bể m Chiều rộng m 3,53 Số bể Bể Tính tốn bể Aeroren Aeroten đẩy cơng trình xử lý hiếu khí nước thải bùn hoạt tính, bùn hoạt tính tiếp xúc dần với nước thải theo chiều dài cơng trình.Oxy cung cấp qua hệ thống phân phối đĩa phân phối khí nén bố trí dọc chiều dài bể Lưu lượng nước tính tốn:Do hệ số khơng điều hoà Kch =1,32 150 mg/l nên thiết kế bể Aeroten có tái sinh bùn hoạt tính Thời gian oxy hóa chất hữu tính theo cơng thức: đó: -La: Hàm lượng BOD nước thải trước vào bể aeroten: L a = 280 (mg/l) -Lt : Hàm lượng BOD nước thải sau khỏi aeroten: L t = 50 (mg/l) -ar : Liều lượng bùn hoạt tính ngăn tái sinh(g/l) xác định sau Với a:Liều lượng bùn hoạt tính theo chất thơ,lấy a=2 g/l theo 8.16.4 TCVN 7957-2008 R:tỷ lệ tuần hoàn bùn xác định theo công thức sau: -Tr : Độ tro bùn hoạt tính, lấy tr = 0,3 theo bảng 46TCVN79572008 -:Tốc độ oxy hóa riêng chất hữu cơ(mg BOD/g chất khơng tro bùn 1h) tính theo cơng thức: -max : Tốc độ oxy hố mgBOD/g chất khơng tro, max = 85 (g/l) ( phụ thuộc vào hàm lượng BOD nước thải trước sau làm sạch, theo bảng 46TCVN7957 2008 ) - : Hệ số kể đến kìm hãm trình sinh học sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính; =0,07 (theo bảng 46TCVN7957 2008) -Co: Nồng độ oxy hòa tan cần thiết trì Aeroten Co = mg/l -Ko: Hằng số kể đến ảnh hưởng oxy hòa tan; K o=0,625 (theo bảng 46TCVN7957 2008) -Kl:Hằng số đặc trưng cho tính chất chất bẩn hữu nước thải ( mgBOD/l):Kl=33 (theo bảng 46TCVN7957 2008) (g/l) Vậy h Thời gian cấp khí ngăn aeroten tính theo cơng thức h Do giá trị nhỏ 2h nên thời gian thổi khí thực tế ta=2h Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính: h Thể tích bể aeroten tính theo cơng thức: -Thể tích ngăn aeroten Wa(m3) m3 -Thể tích ngăn tái sinh bùn Wts (m3) m3 -Tổng thể tích bể aeroten W (m3) đó: -Q : lưu lượng nước thải tính tốn, theo lý luận có Q = 1221 (m3/h) Chọn chiều cao lớp nước bể aeroten đẩy H ln = 4(m) Diện tích mặt bể aeroten là: FAe= (m2) Xây dựng đơn nguyên hình chữ nhật, diện tích đơn nguyên là: Fđơnnguyên =1128:4 = 282 (m2) Chọn kích thước đơn nguyên B L = x 48 m Xét tỷ lệ nên ta chia đơn nguyên làm hành lang - Mỗi đơn nguyên chia làm hành lang, chiều rộng hành lang là: b= (m) Chiều cao bể H = Hln + hbv đó: -Hln : Chiều cao lớp nước bể, Hln = (m) -hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv= 0,5 (m) H = + 0,5 = 4,5 (m) Kích thước bể Chiều dài Chiều rộng Chiều cao : B L H = 48 4,5 48 4,5 m m m Bể lắng ngang đợt II Đối với bể lắng đợt II, ta tính tốn kích thước bể theo phương pháp tải trọng thuỷ lực bề mặt + Xác định tải trọng thủy lực tính tốn bể lắng ngang đợt II sau bể Aeroten theo công thức: ( theo 8.5.7 /TCVN 7957-2008) (m3/m2.h) Trong đó: + Ks: Hệ số sử dụng dung tích bể lắng với bể lắng ngang =0,4 +a :Nồng độ bùn hoạt tính bể aeroten lấy khơng q 1,5g/l +a t :Nồng độ bùn hoạt tính nước sau lắng không 10g/l +I :Chỉ số bùn (cm/g) (m3/m2.h) + Diện tích mặt thống bể lắng: Với Qhmax= 1221 (m3/h) Chọn vận tốc nước chảy bể v =5 mm/s = 0,005 m/s + Diện tích mặt cắt ướt bể: m2 + Chiều rộng bể: m Chọn số đơn nguyên n = Chiều rộng đơn nguyên: (m) + Chiều dài bể lắng ngang đợt II là: (m) + Chiều cao xây dựng bể lắng ngang đợt II: HXD = hbv + H + hth + hb Trong đó: hbv - chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,5 m H - chiều cao công tác bể, H = m hth - chiều cao lớp nước trung hoà bể, hth = 0,5 m hb - chiều cao lớp bùn, hb = 0,2 m Vậy HXD = 0,5 + + 0,5 + 0,2 = 5,2 (m) Kích thước bể lắng ngang đợt II là: HxBxL = 5,2m x16,95m x32,74 m Chiều dài m 32,74 Chiều rộng m 16,95 Chiều cao m 5,2 Số bể Bể ... Chọn công suất nhà máy là: 29300m3 - Theo TCVN 7957:2008: + SS nước thải 60- 65g/ng.đ + BOD5 lắng 30 – 35 g/ng.đ, chọn 30g/ng.đ + Nồng độ SS =271 mg/l + Nồng độ BOD5:354 mg/l Sơ đồ dây chuyền công. .. = 0,016 m - khoảng cách khe hở song chắn k = 1,05 - hệ số kể đến tích luỹ rác q trình hoạt động Chọn song chắn công tác, song dự phòng - Chiều rộng song chắn tính theo cơng thức: Bs s(n1 1)... lượng lớn V r = 0,3 m/s n - Số đơn nguyên công tác, n = Vậy F + Diện tích mặt thống bể: q max (m ) U Trong đó: U - Tốc độ lắng trung bình hạt cát tính theo công thức: U U0 W Với W thành phần