Thiết kế công trình môi trường

TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC ĐƠ THỊ Các thơng số bản: - Bệnh viện : 150 giường Trường học : 1438 học sinh Nhà máy sản xuất thủy tinh : 605 công nhân Mật độ dân số : 8600 người/ km2 A CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP I Tính tốn Tính tốn dân cư Số dân = mật độ dân cư x ∑ S nội ô = 8600 x 25 = 215000 dân Tính tốn nước cấp - Lưu lượng nước cấp cho mục đích sinh hoạt: + Sinh hoạt thơng thường: NSHTT = số dân x lượng nước sử dụng x tỉ lệ cấp nước = 215000 x 200 x 100 % x 10-3 = 43000m3/d (với lưu lượng nước sử dụng 200L/ng.d , tỉ lệ cấp nước theo mục tiêu dài hạn, TCVN 33:2006) + Sinh hoạt KCN: NSH-KCN = Số công nhân x lượng nước sử dụng x hệ số điều hòa = 605 x 45 x 10-3 x 2,5 = 68 m3/d (Công nhân nhà máy sản xuất thủy tinh nên chọn phân xưởng tỏa nhiệt 20kcal/m3.h) Lưu lượng nước sinh hoạt tổng Nsh = 43 068 m3/d - Lượng nước phục vụ công cộng: + Nước dùng cho bệnh viện: Theo TCVN 4470:2012 Nbv = Số giường x tiêu chuẩn (1m3/giường.d) = 150 x =150 m3 /d + Nước dùng cho trường học: Theo QCVN 01/2008/BXD Nth = Số học sinh x tiêu chuẩn ( >20L/hs.d => chọn 25L) = 1438 x 25 x 10-3 = 40m3/d + Nước cho cơng trình cơng cộng lại: theo QCVN 01/2008/BXD Nkhác = Diện tích cơng cộng x tiêu chuẩn ( >2L/m2 sàn.d => chọn 3) = 1885121 x x 10-3 = 5655 m3/d  Lưu lượng nước công cộng Ncc = 5845 m3/d - Nước cho khu công nghiệp: Theo TCVN33:2006, nhà máy sản xuất thủy tinh, chọn 22m3/d.ha NKCN = Diện tích x tiêu chuẩn = 1,8 x 22 = 39,6 m3/d - Nước thất thoát: Nước xếp vào loại đục vừa mà có độ màu trung bình Lưu lượng Q = 61000m3/d = 2541,7 m3/h = 0,706m3/s 1, Tính bể trộn khí - Chọn đơn nguyên - Dung tích bể trộn Wb = Q/2 t = 0,706.45 = 15,89m3 lấy W = 16m3 t : thời gian khuấy trộn từ 30 – 60s, lấy t = 45s - Độ sâu đặt cánh quạt tính từ bể D = 1/2a - Chiều cao công tác bể Hct = 1,5D = 3/4a - Ta có Wb = π.Hct = = 16 => a = 3m => Hct = 2,25m - Chiều cao xây dựng H = Hct + Hbv = 2,25 + 0,5 = 2,75m Vậy bể trộn thiết kế với đơn nguyên với đơn nguyên hoạt động, đơn ngun dự phòng, đường kính x chiều cao = x 2,75m 2, Tính tốn bể phản ứng - Dung tích bể Wb = với Q = 2541,7 m3/h t : thời gian lưu nước( với nước đục vừa có màu t = 30 -35p, chọn 30p) N: số bể chọn bể => Wb = = 424 m3 - Diện tích bể : F = = = 169,6 m2 , Hb = – 3m, chọn 2,5m - Chiều dài bể phản ứng lấy chiều rộng bể lắng ngang: L = 11m ( Tính tốn phần bể lắng ngang) - Chiều rộng B = F / L = 15,4m Vậy bể phản ứng thiết kế với đơn nguyên hoạt động, đơn nguyên dự phòng Thống số thiết kế đơn nguyên B x L x H = 15,4 x 11 x 2,5 (m) 3, Bể lắng ngang - Tổng diện tích mặt bể lắng ngang: F = với + Q = 2541,7 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 0,5 => F = = 1836 m2 Chọn bể lắng ngang: f1b= 612m2 - Chiều dài bể lắng: L= + Htb: chiều cao vùng lắng 3-4m, chọn Htb = 3,5m + Vtb: vận tóc trung bình dòng chảy đầu bể: – 10mm/s, chọn 8mm/s => L = = 56 m => B = F/L = 11m - Chiều cao xây dựng Hxd = Hct + Hth + Hcặn + Hbv = 2,5 + 0,3 + 0,2 + 0,5 = 3,5m Vậy bể lắng ngang thiết kế với đơn ngun hoạt động, đơn ngun dự phòng Thơng số thiết kế B x L x H = 11 x 56 x 3,5 (m) 4, 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 = = 334,43 m2 Số lượng bể chọn theo CT thực nghiệm N = 0,5 = 0,5 =9,14 chọn N= => f1b = 37,16 m2 Chọn kích thước L x B = 7,5 x - 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 + 450 = 1200mm = 1,2m + Hn: Chiều cao lớp nước :2m + Hbv : Chiều cao bảo 0,3m => H = 3,65m Vậy bể lọc nhanh thiết kế với đơn ngun hoạt động, đơn ngun dự phòng Thơng số thiết kế L x B x H = 7,5 x x 3,65 (m) 5, Bể chứa nước - Thể tích thiết kế bể chứa nướcWBC = Wđh + Wcc3h + Wbt (m3) WBC : Dung tích bể chứa nước (m3) Wđh : Dung tích điều hồ bể chứa (m3) Wcc : Lượng nước dự trữ chữa cháy (m3) Wbt : Lượng nước dự trữ cho thân trạm (m3) - Thể tích điều hòa bể chứa : Wđh = 10%Qngđ = 10% 61000= 6100 (m3) - Lượng nước dự trữ cháy 3h: Wcc : Lượng nước dự trữ cho chữa cháy (m3) qcc : Tiêu chuẩn nước cho đám cháy, qcc = 20 l/s n : Số đám cháy xảy đồng thời, n = - Lượng nước dự trữ cho thân trạm: Wbt= 5%Qngđ = 5% 61000= 3050(m3) Thể tích thiết kế bể chứa nước WBC = Wđh + Wcc3h + Wbt= 6100 + 432 + 3050 = 9582 (m3) Chọn đơn nguyên hoạt động, dự phòng , B x L x H = 27 x 40 x 4,5 B CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI I Tính tốn - Ta có dân số khu đô thị 215 000 người - Lưu lượng nước thải sinh hoạt lưu lượng nước cấp sinh hoạt nên  Chọn công suất cho nhà máy xử lý nước thải 43 000m3/d = 1792m3/h = 0.5m3/s - Lượng nước thải bình quân đầu người: 200L/ng.d Theo TCVN 7957:2008: - SS nước thải 60 - 65g/ng.d, chọn 60g/ng.d - BOD5 nước thải 30 – 35 g/ng.d chọn 35g/ng.d  Css = x 103 = 300mg/L  CBOD5 = x 103 = 175mg/L II Đề xuất dây chuyền công nghệ - Song chắn rác: Giữ lại thành phần giới có kích thước lớn, khơng để vào cơng trình sau dễ gây tắc nghẽn - Rác từ SCR chuyển qua máy nghiền rác để xử lý sơ chuyển đến bể nén bùn với bùn thải từ cơng trình lắng - Bể lắng cát ngang giữ lại cát thành phần giới có có trọng lượng lớn - Bể làm thống đơn giản có kết hợp thổi khí giúp điều hòa lưu lượng nước thải đồng thời làm giảm SS BOD5 - Vì cơng suất trạm xử lý 43000m3/d > 10 000m3/d nên chọn bể lắng bể lắng ngang, đảm bảo SS sau xử lý 10000m3/d - Nước sau xử lý sinh học có lưu lượng, lượng bùn lớn nên sử dụng bể lắng bể lắng ngang Một phần bùn hoạt tính tuần hồn ngược lại ngăn tái sinh bể aerotank - Nước sau bể lắng đợt chuyển đến bể tiếp xúc với Clo để khử trùng chuyển nguồn tiếp nhận - Trạm cấp khí cung cấp khơng khí cho bể aerotank - Sân phơi cát giúp làm khô lượng cát từ bể lắng cát - Bể nén bùn thu bùn từ máy nghiền rác, bùn thô từ bể lắng đợt bùn dư từ bể lắng đợt 2, làm giảm độ ẩm bùn sau xử lý - Bùn sau bể nén chuyển đến bể metan để phân hủy hoàn toàn chất hữu bùn, khí tạo thu lại để phục vụ mục đích khác - Máy ép bùn giảm thể tích bùn, tách nước tuần hồn ngăn thu nước nhà máy để xử lý Bùn sau ép chôn lấp thêm chất phụ gia để làm phân bón Nước ép bùn Ngăn tiếp nhận SCR Bể lắng cát ngang Máy nghiền rác Sân phơi cát Bể điều hòa Bể lắng ngang đợt Trạm cấp khí Bể aerotank đẩy Bể lắng ngang đợt Clo Bể tiếp xúc Bể nén bùn Thu khí Bể metan Máy ép bùn Bùn chín Ngăn thu nước Sơng (loại A) Chơn lấp sử dụng làm phân bón III, Tính tốn xử lý nước thải: 1, Ngăn tiếp nhận: h Q - Lưu lượng nước thải sinh hoạt Khu thị, ta có: max = Qtb.K =2330 (m3/h) K: hệ số k điều hòa với nc thải sinh hoạt 1,15- 1,3 chọn 1,3 - Thiết kế ngăn tiếp nhận, với lưu lượng Q = 1890 (m3/h) = 525 (l/s) - Tra bảng P3.1 - Trang 319 - Giáo trình Xử lý nước thải thị: Bảng 1.3 Kích thước ngăn tiếp nhận nước thải Q (m3/h) 2300 - 2600 Dống, mm Kích thước A B H H1 h h1 b l l1 ống 200 230 200 160 75 90 800 100 1200 800x500 1, SCR cào tay: - Vận tốc dòng chảy qua SCR: v = 0,5m/s Khoảng cách chắn SCR: b = 20mm Tiết diện chắn d = 5mm Chiều sâu dòng chảy H = 0,8m Diện tích mặt thống SCR: F = = = 1m2 Chiều rộng bề mặt thoáng Bthoáng = = = 1,25 m Số khe hở SCR: nkhe = = = 63khe Số chắn nthanh chắn = nkhe -1 = 62 Chiều rộng SCR: B = Bthoáng + Bthanh chắn = 1,25 + dthanh chắn số = 1,25 + 5.10-3 62 = 1,56m - Chiều cao xây dựng H = Hct + Hbv = + 0,3 = 1,3m Vậy SCR thiết kế SCR hoạt động, dự phòng với B x H = 1,56 x 1,3 (m) 2, Bể lắng cát ngang: - Diện tích tiết diện ướt: W= = = 1,25 m2 + v: vận tốc nước bể lấy trung bình 0,2 m/s + n: số đơn nguyên chọn - Chiều rộng bể B = + Hn : chiều cao tính tốn bể từ 0,25-1m, chọn H=0.5m => B = = 2,5m - Chiều dài bể: L = + K: hệ số tỉ lệ U0 : U chọn 1,7 + U0 : độ lớn thủy lực hạt chọn 20mm/s + v: vận tốc chuyển động nước thải lấy v = 0,2mm.s => L = - Chiều cao bể H = Hct + Hbv + Hcát = 0,5 + 0,5 + 0,15 = 1,15m Vậy bể lắng cát thiết kế với đong nguyên hoạt động, dự phòng B x L x H = 2,5 x 8,5 x 1,15 (m) 3, Sân phơi cát - Diện tích sân phơi cát F = + P : lượng cát tính theo đầu người P = 0,04 + N : dân số 215000 + h : chiều cao lớp cát năm h = 5m/năm => F = = 628m2 Chọn sân phơi ô, f = F/3 = 210m Kích thước L x B = 21 x 10 4, Bể điều hòa - Thể tích bể : W = Qtb t = 1792 =10752m3 với t: thời gian lưu nước bể t = – 8h, chọn t = 6h - Diện tích bể F = W/H = 10752/4 = 2688m2 Chọn đơn nguyên hoạt động => L x B = 44,8 x15 - Lượng khí cần cung cấp Qkk = W.R + với R : tốc độ khí nén , lấy R = 0,012 m3/m3 thể tích bể.p => Qkk = 0,012.60=129m3/bể.p - Chiều cao xây dựng H = Hct + Hbv = + 0,5 = 4,5 Bể điều hòa xây dựng đơn nguyên hoạt động, dự phòng Với L x B x H = 44,8 x 15 x 4,5 5, Bể lắng ngang đợt 1( sơ cấp) - Chiều dài bể L = + Hct : lấy 3m + K: hệ số phụ thuộc vào loại bể: Bể lắng ngang K= 0,5 + v: vận tốc tính tốn vùng lắng : – 10mm/s, chọn 7mm/s + U0 : Độ lớn thủy lực hạt cặn: U0 = với* hệ số kể tới ảnh hưởng nhiệt độ nước với độ nhớt 25 C lấy α = 0,9 10 *w: thành phần thẳng đứng tốc độ nước thải bể: v=7mm/s => w= 0,02mm/s * : bể lắng ngang với Hct = 3m => lấy 1,32 * t: sau bể lắng ngang đợt Css ≤ 150mg/L nên chọn H = = 50% => theo bảng 33- TCVN 7957:2008 có t = 640s => U0 = – 0,02 = 1,973mm/s => L = = 21m (t/m L = -10 H) - Diện tích mặt cắt ướt Wướt = Q/v = = 71,5 m2 Chọn bể lắng ngang => Chiều rông bể B = = = 6m - Chiều cao xây dựng bể H = Hct + Hbv + Hth + Hbùn = + 0,4 + 0,3 + 0,25 =3,95m lấy H =4m Vậy bể lắng ngang đợt thiết kế với B x L x H = x 21 x (m) 6, Bể Aerotank đẩy -Giả sử: - BOD5 qua bể lắng cát giảm 5% - BOD5 qua bể điều hòa giảm 5% - BOD5 qua bể lắng đợt giảm 5% Vậy BOD5 đầu vào bể aerotank La =175 95%.95%.95%=150mg/L nên k cần ngăn tái sinh Nước thải sau xử lý đạt loại A với Lt = 30mg/L Ta có: - Tỉ lệ tuần hoàn bùn: R = = = 0,562 Chọn a =3 , I = 120mg/l - Thời gian cấp khí aerotank đẩy khơng có ngăn tái sinh t = ( (C0 + K0 ).(Lhh – Lt ) + Kl.C0.ln).Kp Tra bảng 46- TCVN 7957:2008 + ρmax : tốc độ oxy hóa riêng lớn 1h : 85 + C0: nồng độ oxy hòa tan trì bể : 2mg/L +Kl : số đặc trưng cho tính chất chất bẩn hữu : 33 + K0 : số ảnh hưởng oxy hòa tan: 0.625 + : hệ số kìm hãm trình sinh học sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính: 0,07 +Tr : độ tro bùn hoạt tính: 0,3 +Kp = 1,25 +Lhh = = = 77,16mg/L 11 => t = ( (2+0,625).(77,16 - 30) + 33.2.0,945).1,25 = 0.78h < 2h, lấy t = 2h - Thể tích bể W = Q.(R + 1).t = 1792.1,5625.2= 5600m3 - Diện tích bể F = W/Hct = 5600/4 = 1400m2 Chọn đơn nguyên, f1dn= 467m2 => L x B = 50 x 9,5m - Chiều cao xây dựng bể H = Hct + Hbv = 4,5m Vậy bể aerotank đẩy thiết kế với đơn nguyên hoạt động, dự phòng với L x B x H = 50 x 9,5 x 4,5(m) 7, Bể lắng ngang đợt ( thứ cấp ) - Tải trọng thủy lực q0 = + Ks : hệ số sử dụng dung tích bể lắng, với bể lắng ngang Ks = 0,4 + I : số bùn 120cm3/g + a : nồng độ bùn hoạt tính bể aerotank 3g/L + at : nồng độ bùn hoạt tính sau bể lắng ( at > 10mg/l) chọn 15mg/L + H : chiều cao lớp nước bẻ lắng chọn 3m => q0 = = 1,23 m3/m2.h - Diện tích mặt thoáng bể F = = = 2275.4 m2 Chọn vận tốc nước chảy bể v = 5mm/s ( bảng 35) - Diện tích mặt cắt ướt W = = 156,25 m2 - Chiều rộng bể B = = 52m Chọn số đơn nguyên => chiều rộng đơn nguyên b = 8.7m, lấy b = 10m - Chiều dài bể lắng ngang L = = = 43,6 m - Thời gian lưu nước t = = 8720s = 2,42h t/m t > 1,5h - Chiều cao xây dựng H = Hct + Hbùn + H trung hòa + Hbve = + 0,3 + 0,3 + 0,4 = 4m Vậy bể lắng thứ cấp gồm đơn nguyên hoạt động, dự phòng với kích thước đơn ngun L x B x H = 43,6 x 8,7 x (m) 8, Bể tiếp xúc - Thể tích bể: W = Q t = 1792.0,5 = 896 m3 với t thời gian tiếp xúc bể lấy t = 30p - Thể tích bùn tái sinh bể tiếp xúc Wb = +a: lượng cặn bể 0,03L/ng.d ( mục 8.28.5) +N: dân số tính tốn + T : thời gian lưu bùn bể lấy ngày => Wb = = 6,45m3 12 - Diện tích mặt bể : F = = = 224 m2 Chọn đơn nguyên với H = 2,7 – 5,7m lấy H = 4m - Chọn chiều rộng bể B = - Chiều cao bể L =22,5m - Chiều cao lớp bùn Hb = = 0,025m - Chiều cao xây dựng Hxd = H + Hbùn + Hbv = + 0,5 + 0,025 = 4,525m lấy H = 4,5m Vậy xây dựng bể tiếp xúc với đơn nguyên, đơn nguyên dự phòng với kích thước L x B x H = 22,5 x x 4,5 9, Bể nén bùn - Độ tăng sinh khối bùn Pr = 0,8.C1 + 0,3.S0 + C1: Cặn lơ lưng vào bể aerotank C1 = 150mg/L + S0: BOD trước vào bể S0 = 150mg/L => pr = 165mg/L - Lượng tăng bùn hoạt tính lớn pm = pr.K = 1,2.165= 198mg/L Với K: hệ số khơng điều hòa theo mùa 1,15-1,3, chọn 1,2 - Lưu lượng bùn lớn vào bể qm = = + C: Nồng độ bùn hoạt tính dư trước nén 6000mg/L - Diện tích bể nén bùn F1 = = = 164,28m2 + v1: vận tốc di chuyển bùn từ lên lấy v1 = 0,0001mm/s - Diện tích ống trung tâm F2 = m2 + v2 : vận tốc bùn ông trung tâm v2 = 0,028mm/s - Tổng diện tích bể F = F1 + F2 = 200m2 Chọn đơn nguyên f = 41,07m2 => D = = 7,2m - Chiều cao phần lắng h1 = v1.t.3600 = 3,6m ( thời gian nén bùn t = 10h) - Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450 h2 = = = 2,85m + d: bán kính phần đáy bể lấy d = 1,5m - Chiều cao xây dựng bể H = h1 + h2 + hbv = 3,6 + 2,85 + 0,5= 6,95 lấy H = 7m Xây dựng bể nén bùn với đơn nguyên, Kích thước xây dựng D x d x H = 7,2 x 1,5 x 7(m) 10, Bể metan - Cặn tươi từ bể lắng đợt với độ ẩm 95%: Wc = + C0: Hàm lượng SS đầu vào, C0 = 300mg/L + E: Hiệu suất bể lắng 1, E = 50% 13 + K: Hệ số tính đến tăng trưởng cặn cỡ hạt lơ lửng lớn K= 1,1 + p: độ ẩm bùn  + c : Dung trọng riêng cặn lắng tấn/m3  Wc = 141.9m3 - Lượng bùn hoạt tính dư sau bể nén bùn:  Chh �(100  E) �  100 �b �Q Wb = (100  p) �1000 �1000 � c =141.04m3 + α: Hệ số tính đến tăng trưởng khơng điều hòa bùn hoạt tính xử lý sinh học khơng hồn tồn α = 1,2 – 1,35 lấy 1,2 + b: Bùn hoạt tính theo nước khỏi bể lắng 2, b = 16mg/L - Lượng rác nghiền: +Lượng rác giữ lại SCR nghiền với độ ẩm P1 = 80% đến P2 = 95% + Lượng rác nghưr = W1 = 7,84m3 với W1 : lượng rác vớt lên từ SCR: W1 = 1,96m3/d - Thể tích hỗn hợp cặn W = Wb + Wc + Wr = 248,9 m3 Dung tích bể WM = = 2765.56m3 + d: Liều lượng cặn vào bể metan d= 9% - Chọn bể làm việc W1 bể = 1383m3 Chiều cao thiết kế, m Đường kính, m Thể tích hữu ích, m3 h1 H h2 12,5 1000 2,15 6,50 1,90 17,3 1383 2,6 14 ... => H = 3,65m Vậy bể lọc nhanh thiết kế với đơn nguyên hoạt động, đơn nguyên dự phòng Thơng số thiết kế L x B x H = 7,5 x x 3,65 (m) 5, Bể chứa nước - Thể tích thiết kế bể chứa nướcWBC = Wđh + Wcc3h... + Hcặn + Hbv = 2,5 + 0,3 + 0,2 + 0,5 = 3,5m Vậy bể lắng ngang thiết kế với đơn nguyên hoạt động, đơn ngun dự phòng Thơng số thiết kế B x L x H = 11 x 56 x 3,5 (m) 4, Bể lọc nhanh - Diện tích bể... bể lắng ngang) - Chiều rộng B = F / L = 15,4m Vậy bể phản ứng thiết kế với đơn nguyên hoạt động, đơn nguyên dự phòng Thống số thiết kế đơn nguyên B x L x H = 15,4 x 11 x 2,5 (m) 3, Bể lắng ngang