So sánh và lựa cho ̣n công nghê ̣ xử lý- 123docz.net

3.2.3.1. So sánh ưu nhược điểm của hai công nghê ̣ xử lý Đă ̣c điểm giống nhau của 2 công nghê ̣:

Bể Aerotank của phương án 1 và bể SBR của phương án 2 đều là những công trình xử lý nước thải theo phương pháp sinh ho ̣c hiếu khí, dựa vào sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vâ ̣t để loa ̣i bỏ thành phần đô ̣c ha ̣i trong nước thải (COD, BOD). Đă ̣c điểm khác nhau của 2 công nghê ̣

Sự khác biê ̣t giữa hai công nghê ̣ đưuo ̣c trình bày trong bảng sau:

Bảng 3. 4: Ưu và nhược điểm của 2 công nghê ̣

Bể SBR Bể Aerotank

Ưu điểm

- Xử lý triê ̣t để các chất hữu cơ có trong nước thải

- Có thể khử N và P với hiê ̣u suất cao

- Không tốn quá nhiều diê ̣n tích xây dựng. Vì bể SBR là tích hợp của bể Anoxic, bể Aerotank và bể lắng 2.

- Không cần tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước - Phù hợp với mo ̣i hê ̣ thống và công suất - Dễ dàng kiểm soát được các sự cố khi gă ̣p vấn đề

- Các chất hữu cơ được xử lý triê ̣t để

- Hiê ̣u quả xử lý chất ô nhiễm cao: có khả năng khử Nitơ và phospho - Xây dựng và vâ ̣n hành dễ dàng

- Cấu ta ̣o đơn giản và dễ dàng vâ ̣n hành

- Được sử dung rô ̣ng rãi Nhược

điểm

- Vâ ̣n hành phức ta ̣p cần có kiến thức chuyên môn cao

- Hê ̣ thống thổi khí dễ bi ̣ tắc nghẽn do bùn (bùn trong bể SBR không rút hết) và có thể trôi theo nước ra ngoài môi trường.

- Vào những ngày nhiê ̣t đô ̣ cao rất có thể xảy ra hiê ̣n tượng khử nitrat trong pha lắng. Điều này khiến khí Nitơ thoát ra ngoài sẽ đẩy bùn lên làm bùn không thể lắng

- Chi phí vâ ̣n hành tốn kém

- Diê ̣n tích xây dựng lớn - Tốn nhiều điê ̣n năng do viê ̣c bơm tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước

- Thường xuyên cung cấp khí cho bể

3.2.3.2. Lựa cho ̣n công nghê ̣

Dựa vào viê ̣c phân tích ưu, nhược điểm của hai phương án đều cho thấy cả hai công nghê ̣ đều đáp ứng yếu tố kỹ thuâ ̣t là xử lý đa ̣t hiê ̣u quả cao. Do dự án là mô ̣t khu phức hợp có diê ̣n tích không lớn nên cần ha ̣n chế viê ̣c xây dựng các công trình khác. Vì vâ ̣y, phương án 2 sẽ được lựa cho ̣n để thiết kế và xây dựng.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VI ̣ 4.1. Song chắn rác

4.1.1. Nhiê ̣m vu ̣

Song chắn rác là công trình đầu tiên trong hê ̣ thống xử lý nước thải với nhiê ̣m vu ̣ loa ̣i bỏ những rác thải có kích thước lớn: túi ni lông, lá cây, cành cây … Để tránh làm hư hỏng máy bơm, tắc nghẽn đường ống và mương dẫn nước.

4.1.2. Tính toán

Dựa vào sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình.

TS. Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân (2006).” Để tính toán Song chắn rác

Lưu lượng nước thải: Q = 600 m3/ngđ 4.1.2.1. Tính toán mương dẫn

Nước thải được mương tiết diê ̣n hình chữ nhâ ̣t dẫn từ ngăn tiếp nhâ ̣n đến song chắn rác.

Diê ̣n tích tiết diê ̣n ướt:

𝑊 = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 𝑣 = 0,0083 0,8 = 0,01 (𝑚 2) Trong đó:

 Qsmax : Lưu lượng nước thải tính theo giây lớn nhất (m3/s)

 v : Vâ ̣n tốc chuyển đô ̣ng của nước thải trước song chắc rác (m/s).Theo điều 7.2.10 – TCVN 7957:2008 Thoá t nước – Mạng lưới và Công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế, V = 0,8 – 1 m/s, Cho ̣n v = 0,8 m/s

Đô ̣ sâu mực nước trong mương dẫn:

Cho ̣n chiều rô ̣ng mương dẫn B = 120mm = 0,12 m

ℎ𝑙 =𝑊 𝐵 =

0,01

4.1.2.2. Tính toán sông chắn rác: Số khe hở n của song chắn rác:

𝑛 = 𝑞𝑚𝑎

𝑏 × ℎ1 × 𝑣 × 𝐾 =

0,0083

0,016 × 0,083 × 0,8 × 1,05 = 8,2 𝑘ℎ𝑒

Cho ̣n n = 9 khe, vâ ̣y có 8 thanh Trong đó:

 N: Số khe hở

 qmax : Lưu lượng tối đa của nước thải, qmax = 0,0083 m3/s.

 b: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác (theo điều 7.2.9 – TCVN

7957:2008 Thoát nước – Ma ̣ng lưới và Công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế) cho ̣n b = 16 mm = 0,016 m

 h1 : Chiều sâu lớp nước song chắc rác, lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn. h1 = 0,083 m

 v: Vâ ̣n tốc nước thải chảy qua song chắn rác, lấy bằng vâ ̣n tốc nước thải trong

mương dẫn nước, v = 0,8 m/s

 K : Hê ̣ số tính đến mức đô ̣ cản trở của dòng chảy do hê ̣ thống cào rác, K = 1,05

Chiều rô ̣ng của song chắn rác được tính theo công thức: Bs = s.(n – 1) + b.n Trong đó:

 s: Bề dày của song chắn rác, cho ̣n thanh hình chữ nhâ ̣t có s = 0,008m Ta được:

Bs = 0,008 x (9 – 1) + 0,016 x 9 = 0,21 m Cho ̣n Bs = 0,25m

Ta ̣i phần mở rô ̣ng của song chắn rác, vâ ̣n tốc nước thải trước song chắn rác Vkt lớn hơn hoă ̣c bằng 0,4 m/s

𝑉𝑘𝑡 = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 𝐵𝑠 × ℎ1 =

0,0083

0,21 × 0,083 = 0,476 (𝑚/𝑠) > 0,4𝑚/𝑠

Như vâ ̣y Vkt thỏa mãn điều kiê ̣n lắng đo ̣ng că ̣n. Tính toán tổn thất áp lực qua song chắn rác:

ℎ𝑠 = × 𝑣

2𝑔 × 𝐾1

Trong đó:

 v: Vâ ̣n tốc nước thải trước song chắn rác ứng với chế đô ̣ Qmax, v = 0,8 m/s

 K1: Hê ̣ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng rác ở song chắn K1 = 2 – 3, chọn K = 3

 : Hê ̣ số tổn thất cu ̣c bô ̣ của song chắn rác được xác đi ̣nh theo công thức:  = 𝛽 ×𝑠 𝑏 4 3 × 𝑠𝑖𝑛𝛼 Trong đó :

 : Góc nghiêng đặt song chắn so với hướng dòng chảy,  = 600

 s : Chiều dầy mỗi thanh chắn rác, s = 0,008m  b : Chiều rô ̣ng mỗi khe hở, b = 0,016m

 β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác.Bảng 3-7 trang 115

sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình.

TS. Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân (2006).”

Bảng 4. 1: Hê ̣ sô β để tính sức cản cu ̣c bô ̣ của song chắn

Tiết diê ̣n thanh a b c d e Hê ̣ số β 2,42 1,83 1,67 1,02 1,76

Suy ra :  = 2,43 × (0,008 0,016) 4 3 × 𝑠𝑖𝑛60° = 0,83

Tổn thất áp lực qua song chắn rác:

ℎ𝑠 = 0,83 × 0,8

2 × 9,81× 3 = 0,081𝑚

Chiều dài mở rô ̣ng trước song chắn rác L1:

𝐿1 = 𝐵𝑠 − 𝐵𝑚 2 × 𝑡𝑔𝛼 =

0,25 − 0,12

2 × 𝑡𝑔200 = 0,18(𝑚)

Trong đó:

 Bs : Chiều rô ̣ng song chắn rác, Bs = 0,25 m

 Bm: Chiều rô ̣ng mương dẫn, Bm = 0,12 m

 φ: Góc nghiêng chỗ mở rô ̣ng, thường lấy φ = 200 Chiều dài phần mở rô ̣ng sau song chắn rác L2:

𝐿2 = 𝐿1

2 = 0,09 (𝑚)

Chiều dài xây dựng phần mương để lắp đă ̣t song chắn rác:

L = L1 + L2 + Ls = 0,18 + 0,09 + 1,5 = 1,77 m Chiều sâu xây dựng của phần mương đă ̣t song chắn rác là:

H = h1 + hs + hbh Trong đó:

 h1 : Chiều sâu lớp nước qua song chắn, h1 = 0,083m

 hs : Tổn thất áp lực của song chắn, hs = 0,081m

 hbv : Chiều sâu bảo vệ , chọn hbv = 0,5m

H = h1 + hs + hbh = 0,083 + 0,081 + 0,5 = 0,664m Cho ̣n H = 0,7 m

Khối lượng rác lấy từ song chắn rác của tra ̣m xử lý nước thải trong mô ̣t ngày:

𝑊 = 𝑎 × 𝑁 365 × 1000 = 8 × 1852 365 × 1000 = 0,04 (𝑚 3) Trong đó:

 a: Lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy theo Bảng 20-TCVN 7957:2008, a = 8 (l/ng.năm)

 N: Dân số tính toán, N = 1852 người

Hàm lượng chất lơ lửng, BOD và COD khi qua song chắn rác đều giảm đi 4% so với ban đầu:

TSS = TSSđầu × (100 – 4)% = 200 × 96% = 192 (mg/l) BOD = BODđầu × (100 – 4)% = 350 × 95% = 336(mg/l) Các thông số thiết kế song chắn rác được thể hiê ̣n trong bảng sau:

Bảng 4. 2: Các thông số thiết kế song chắn rác

STT Các thông số thiết kế Ký

hiê ̣u Đơn vi ̣ Giá tri ̣

1 Số khe hở n Khe 9

2 Chiều rô ̣ng song chắn Bs m 0,25 3 Chiều dài mương đă ̣t song chắn L m 1,77 4 Chiều sâu mương đă ̣t song chắn H m 0,7 5 Khoảng cách giữa các khe hở b m 0,016 6 Góc nghiêng song chắn α Đô ̣ 60 7 Chiều dài mở rô ̣ng trước thanh chắn L1 M 0,18 8 Chiều dài phần mở rô ̣ng sau thanh chắn L2 M 0,09 9 Bề dày của song chắn S m 0,008

4.2. Bể tá ch dầu kết hơ ̣p hố thu gom

4.2.1. Nhiê ̣m vu ̣

Bể dùng để tách và thu những loa ̣i dầu mỡ của đô ̣ng thực vâ ̣t có trong nước thải. Tránh trường hợp các chất dầu mỡ làm tắc nghẽn các công trình phía sau như lỗ hổng giữa các vâ ̣t liê ̣u và phá hủy cấu trúc của bùn trong bể sinh ho ̣c.

4.2.2. Tính toán

Phần tính toán ta ̣i bể tách dầu kết hợp hố thu gom được tham khảo sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình. TS. Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân (2006).” Để tính toán Song chắn rác Tốc đô ̣ nổi cảu ha ̣t dầu được tính theo công thức Stokes:

U𝑚𝑖𝑛 =981 18 × 𝑑

2×𝑝𝑛− 𝑝ℎ𝑑 𝜇

Trong đó:

 d: Đường kính ha ̣t dầu mỡ, d = 0,008 – 0,01 cm, d = 0,0095 cm

 μ: Đô ̣ nhớt của dầu mỡ, 𝜇 = 0,01

 pn: Tỷ tro ̣ng nước thải, pn = 1g/cm3

 Phm: Tỷ tro ̣ng của ha ̣t dầu, phm = 0,87 g/cm3 → 𝑈𝑚𝑖𝑛 = 981

18 × 0,0952×1 − 0,87

0,01 = 0,064 𝑐𝑚/𝑠

Cho ̣n:

 Chiều cao công tác của bể, cho ̣n H = 2m (Điều 8.7.2 TCVN 7957 -2008)

 Chiều rô ̣ng bể tách dầu: B = 1,5

Chiều dài của bể tách dầu:

L = s × vtt Umin× H

Trong đó:

 s: Hệ số tính đến dòng chảy rối trong bể, s = 1,5

 H: Chiều cao làm viê ̣c của bể, H = 2m  Umin: Tốc đô ̣ nổi của ha ̣t dầu, m/s

 Vtt: Vâ ̣n tốc của dòng nước trong bể, V = 4 – 6 mm/s (Theo điều 8.7.1 TCVN 7957 – 2008). Cho ̣n V = 5mm/s

𝐿 = 1,5 × 0,0005

0,00064× 2 = 2,34 𝑚

cho ̣n L = 2,5m

𝑇 = 𝑉

𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝐿 × 𝐵 × ℎ

30 =

2,5 × 1,5 × 2

30 = 0,25ℎ

Tính toán giỏ lược rác

Giỏ lược rác được chia làm 3 ngăn:

 Ngăn thu rác bằng ¼ bể = 0,625m. Bề dày lớp vâ ̣t liê ̣u là 0,225. Kích thước ngăn thu rác là 0,4m.

 Ngăn tách dầu bằng 2/4 bể = 1,25 m

 Ngăn chứa nước sau khi tách dầu ¼ bể = 0,625. Bề dày lớp vâ ̣t liê ̣u của giỏ là

0,025. Kích thước ngăn chứa là 0,4m

Giỏ lược sẽ được đă ̣t ta ̣i ngăn đầu tiên của bể tách dầu với chất liê ̣u inox 304 theo da ̣ng lưới với kích thước lỗ 5mm

Tính toán đường ống:

Kích thước đường ống chảy qua ngăn tách dầu:

Vâ ̣n tốc nước chảy trong ống, Vv = 0,8 – 2m/s, cho ̣n Vv = 1,1 m/s.

𝐷𝑣 = √4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥

𝑠

𝜋 × 1,1 = √

4 × 0,0083

𝜋 × 1,1 = 0,098 (𝑚)

Cho ̣n ống nhựa PVC-u Ø110 của hãng Bình Minh Tính toán bơm nước qua bể điều hòa

Vâ ̣n tốc nước chảy trong ống bằng vâ ̣n tốc nước đầu vào Vr = 1,4m/s

𝐷𝑣 = √4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥

𝑠

𝜋 × 1,1 = √

4 × 0,0083

𝜋 × 1,4 = 0,087 (𝑚)

Cho ̣n đường ống ra có đường kính Ø90 chất liê ̣u PVC-u của hãng Bình Minh. Công suất bơm là:

𝑁 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻𝑎𝑝 1000 × 𝜂 = 0,0083 × 1000 × 9,81 × 10 1000 × 0,8 = 1,14 𝑘𝑊 Trong đó:

 Hap: Chiều cao cô ̣t áp, Ha = 10m

 𝜌: Khối lượng riêng của nước, 𝜌 = 1000 kg/m3

 𝜂: Hiê ̣u suất chung của bơm, 𝜂 = 0,72 – 0,93, cho ̣n 𝜂 = 0,8 Công suất thực tế của bơm (lấy bằng 120% công suất tính toán):

Nt = 1,2 × 0,9 = 1,368 kW = 1,8345 hP Cho ̣n mua máy bơm chìm của hãng Tsurumi

 Model : 80B21.5

 Công suất: 1.5 kW

 Cô ̣t áp: 16,5

 Số lượng: 2 . Mô ̣t máy hoa ̣t đô ̣ng, 1 máy dự phòng

Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD5 của nước thải sau khi đi qua bể khử trùng kết hợp hố thu gom.

Hàm lượng chất rắn lơ lửng giảm 4%, còn la ̣i:

192 – 192 × 4% = 184,3 mg/l Hàm lượng BOD5 giảm 4%, còn la ̣i:

336 – 336 × 4% = 322,56 mg/l

Bảng 4. 3: Thông số thiết kế bể tách dầu kết hợp hố thu gom

Thông số thiết kế Đơn vi ̣ Giá tri ̣

Chiều dài bể tách dầu mm 2500 Chiều rô ̣ng bể tách dầu mm 1500 Chiều cao bể tách dầu mm 2000 Đường kính ống vào mm 110 Đường kính ống chảy qua bể điều hòa mm 90

4.3. Bể điều hòa

4.3.1. Nhiê ̣m vu ̣

Bể có nhiê ̣m vu ̣ điều hòa lưu lượng và ổn đi ̣nh nồng đô ̣ các chất cần xử lý. Nhờ đó giúp cho các công trình phía sau không bi ̣ quá tải và nước thải cấp vào các công trình xử lý sinh ho ̣c phía sau được liên tu ̣c giúp quá trình xử lý đa ̣t hiê ̣u quả cao.

4.3.2. Tính toán

Theo tài liê ̣u Dựa vào sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình. TS. Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân (2006).”

Thời gian lưu nước trong bể là từ 4h ÷ 8h Cho ̣n thời gian lưu nước với t = 6h

Cho ̣n chiều sâu hữu ích của bể: hs = 4,5 m Cho ̣n chiều cao bảo vê ̣: hbv = 0,5 m

Chiều cao xây dựng của bể là

H = hs+ hbv = 3 + 0,5 = 3,5m

Thể tích cần thiết của bể là:

V = Qmaxh × t = 30 × 6 = 180 m3

Diê ̣n tích mă ̣t thoáng của bể là:

F = V hs =

180

3 = 60m

Cho ̣n da ̣ng bể hình chữ nhâ ̣t với kích thước như sau:

 Chiều dài bể: L = 10m  Chiều rô ̣ng bể: B = 6m Thể tích thực của bể điều hòa là:

Vdh = L × B × H = 10 × 6 × 3,5 = 210m3

Tính toán lượng khí cấp cho bể:

Qk = R × Vdh = 0,012m3/phút × 210m3 = 2,52 m3/phút = 2520 l/phút = 0,063 m3/s Trong đó:

 R: Tốc đô ̣ nén khí ta ̣i bể điều hòa, R = 10 ÷ 15 l/m3.phút, cho ̣n R = 12 lít/m3.phút = 0,0012 m3/phút. (Nguồn: Trang 418 sách Lâm Minh Triết, Nguyễn Thành Hùng, Nguyễn Phức Dân. (2006). Xử lý nước thải đo thi ̣ và công nghiê ̣p.Đa ̣i ho ̣c quốc gia TP. Hồ Chí Minh)

 Vdh = Thể tích xây dựng của bể điều hòa Đường kính ống dẫn khí chính

Dô ́ng = √4 × Qk π × Vkk = √

4 × 0,063

π × 15 = 0,073m = 73mm

Trong đó:

 Vkk: Vâ ̣n tốc khí trong ống dẫn khí, vk = 10 ÷ 40 m/s (Điều 7.3.12: TCVN 7957:2008), chọn vk = 15m/s

 Cho ̣n ống thép ma ̣ kẽm với d = 76 mm với đô ̣ dày là 4mm

Bể điều hòa có kích thước là: L = 10m và B = 6m, sẽ bố trí ống khí đă ̣t do ̣c theo chiều dài của bể:

Ống nhánh có chiều dài bằng với chiều dài bể là 10m Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1m

Khoảng các giữa hai đường ống ngoài cũng với thành bể là 1m

So sánh và lựa cho ̣n công nghê ̣ xử lý

Phương pháp cơ ho ̣c

Phương pháp hóa ho ̣c