* Các cơ sở tính toán:
Các tiêu chuẩn áp dụng cho quá trình tính toán bể Bastaf như sau: - Quy chuẩn xây dựng Việt Nam: Bộ xây dựng - 1997;
- Thoát nước: Mạng lưới bên ngoài và công trình: Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN: 51 – 2008;
- Cấp nước: Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 33:2006 - Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình.
* Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể Bastaf:
- Cấu tạo bể: Bể Bastaf hay còn gọi là Bể phản ứng kỵ khí với các vách ngăn mỏng và ngăn lọc kỵ khí, bể có cấu tạo (hình 4.2).
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 64
Hình 4.2. Cấu tạo bể Bastaf [2]
* Nguyên lý hoạt động:
Nước thải chung của tuyến cụm dân cư được thu gom từ các cống, rãnh thoát nước thải đưa về bể Bastaf (hình 4.2). Nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất của bể với thời gian lưu 1 ngày, có vai trò làm ngăn lắng, lên men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải.
Tiếp theo nước thải được đưa qua các ngăn kỵ khí, ở đây nước thải được lưu với thời gian là 3 ngày, các vi sinh vật hô hấp yếm khí, hoặc hô hấp tùy tiện sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn để tổng hợp thành sinh khối.
Quá trình phân hủy này sẽ làm cho lượng sinh khối của vi sinh vật tăng lên, bám dính lại với nhau làm tăng khối lượng của chúng và kéo nhau cùng lắng xuống. Tiếp sau đó nước thải được đưa qua các ngăn lọc kỵ khí có tác dụng lọc các cặn lơ lửng có kích thước lớn. Bể lọc kỵ khí có nguyên tắc hoạt động là lắng kết hợp với tiêu hoá bùn.
Nước thải từ bể Bastaf sẽ được dẫn qua hệ wetland (chọn bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm theo phương ngang).
Hình 4.3. Nguyên tắc hoạt động của bãi lọc dòng chảy ngang
Nước ra Nước vào Nước vào Nước ra
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 65 Tại đây diễn ra quá trình phân hủy gần như toàn bộ phần chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình hấp thụ của rễ cây, và quá trình xử lý sinh học của lớp màng vi sinh vật bám quanh các giá thể. Đồng thời các chất dinh dưỡng N, P cũng được xử lý nhờ rễ cây hấp thụ để phục vụ quá trình phát triển của cây. Nước thải trước khi đưa vào bãi lọc dòng chảy ngang phải được qua xử lý, đặc biệt là với các chất rắn lơ lửng vì nguy cơ bị tắc nghẽn khá cao. Hiện tượng tắc nghẽn bãi lọc dòng chảy ngang là do chất rắn lơ lửng và bùn khoáng sinh học vừa được hình thành từ sự phân huỷ các CHC. Do đó khi thiết kế bãi lọc dòng chảy ngang, phần phía trước của bãi lọc cần phải có khoảng trống có dung lượng nhỏ đủ để giữ lại chất rắn lơ lửng và đủ lớn để phân phối các chất rắn lơ lửng được lọc qua.
Sau khi được xử lý tại bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang nước thải được thoát ra ngoài kênh, mương thủy lợi dùng để tưới tiêu cho các cánh đồng lân cận.
* Tính toán [2, 10]:
- Dung tích bể tự hoại cải tiến được tính theo công thức sau: V = Vư + Vk
Trong đó:
+ Vư: Dung tích ướt của bể Bastaf (m3)
+ Vk: Dung tích phần lưu không, tính từ mặt nước lên tấm đan nắp bể (m3)
- Dung tích ướt của bể Bastaf được xác định như sau: Vư = Vn + Vc
Trong đó:
+ Vn: Dung tích vùng lắng của bể (m3)
+ Vc: Dung tích vùng chứa bùn cặn và vùng váng nổi trong bể (m3)
- Dung tích vùng nắng cặn của bể được tính như sau: Vn = Q x tn
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 66 + Q: Lưu lượng nước trung bình của nước thải chảy vào bể (m3/ngày), chiếm khoảng 60% lượng thải tính theo lượng nước cấp = 60m3/ng.đ x 60% = 36 m3
/ngày. - Với công thức :
Q= N x q0/1000 Trong đó:
+ N: Dân số tính toán (người): N = 1.000 người
+ q0: Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt vào bể (l/người/ngày): 80 x 80% = 64 m3/ng.đ (lượng nước thải chiếm khoảng 80% lượng nước cấp). Lấy tròn 60m3/ng.đ (tương đương q0= 60 (l/người/ngày))
tn: Thời gian lưu nước tối thiểu trong bể (ngày), được xác định theo bảng 4.2.
Bảng 4.2. Thời gian lƣu nƣớc thải tối thiểu trong vùng lắng bể tự hoại [2, 10]
Lƣu lƣợng nƣớc thải Q (m3/ngày)
Thời gian lƣu nƣớc tối thiểu t*n(ngày) Bể tự hoại xử lý nƣớc đen và nƣớc xám Bể tự hoại xử lý nƣớc đen từ khu vệ sinh < 6 1 2 7 0,9 1,8 8 0,9 1,8 9 0,8 1,6 10 0,7 1,4 11 0,7 1,4 12 0,6 1,2 13 0,6 1,2 >14 0,5 1
* Thời gian lưu nước tối thiểu để đảm bảo hiệu suất của quá trình tách cặn, đó tính đến hệ số không điều hoà của lưu lượng nước thải chảy vào bể
Ta chọn: tn= 1 ngày
Vậy dung tích vùng lắng là: Vn = (1000 x 36 x 1)/1000 = 36 m3 + Dung tích vùng chứa bùn cặn và váng nổi được tính như sau:
Vc = Vb + Vt + Vv Trong đó:
Vb: Dung tích phần cặn tươi (đang phân huỷ) (m3) Vt: Dung tích phần cặn tích luỹ (đã phân huỷ) (m3) Vv: Dung tích phần lắng vùng nổi trong bể tự hoại (m3)
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 67 + Dung tích phần cặn tươi được xác định như sau:
Vb = 0,5 x N x tb/1000 Trong đó:
0,5: Lượng cặn tươi trung bình trong vùng phân huỷ (l/người/ngày) tb: Thời gian cần thiết để phân huỷ cặn (ngày), xác định theo (bảng 4.3).
Bảng 4.3. Thời gian cần thiết để phân huỷ cặn theo nhiệt độ [2]
Nhiệt độ nước thải 10 15 20 25 30 35
Thời gian cần thiết để phân
huỷ cặn (ngày) 104 63 47 40 33 28
Chọn nhiệt độ nước thải đầu vào = 200C ta có: tb = 47 ngày Vb = 0,5 x N x tb/1000 = 0,5 x 1000 x 47/1000 = 23,5 m3 - Dung tích phần cặn tích luỹ:
Vt = r x N x T/1000 Trong đó:
r: Lượng cặn tích luỹ trong bể của 1 người trong 1 năm (l/người/năm) Đối với bể Bastaf xử lý nước đen và nước xám: r = 40 l/người/năm T: khoảng thời gian giữa hai lần hút cặn, thường lấy T = 3 năm Vậy dung tích phần cặn tích luỹ:
Vt = r x N x T/1000 = 40 x 1000 x 3/1000 = 120 m3
- Dung tích phần vùng nổi trong bể Vv: được lấy bằng 0,4xVt đến 0,5xVt. Có thể tính sơ bộ Vv, lấy chiều dày lớp váng bằng 0,2m đến 0,3m. Chọn Vv bằng 0,5xVt.
Vv = 0,5 x Vt = 0,5 x 120 = 60 m3 Như vậy, ta có dung tích phần cặn lắng là:
Vc = Vb + Vt + Vv = 23,5+ 120 + 60 = 203,5 m3 - Dung tích ướt của bể là:
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 68 - Dung tích của phần lưu thông trên mặt nước của bể tự hoại Vk được lấy bằng 20% dung tích ướt, hoặc theo cấu tạo của bể; cụ thể:
Vk = 239,5× 20/100 = 47,9 (m3) Vậy tổng dung tích của bể tự hoại là:
V = Vư + Vk = 239,5+47,9= 287,4 (m3) lấy làm tròn V = 288 m3
Ta chọn bể hình chữ nhật bể được chia làm 6 ngăn, các thông số trong bể sẽ là: Hư =4,0m; B = 4,4m; L = 20m
Chọn chiều cao bảo vệ tính từ mặt nước đến nắp đan bể: Hbv = 0,44m Chọn ngăn lắng có B = 2,2 m, L = 20m
Chọn 3 ngăn có vách ngăn mỏng có B = 2,2m, L1= L2= L3= 4,4m Chọn 2 ngăn lọc kỵ khí có B = 2,2m, L4=L5= 4,4 m.
Hiệu suất xử lý của bể Bastaf: TSS (70%); BOD, COD (65-70%).