Phương án 1 Phương án 2
Cơng trình Bể điều hịa sục khí Bể điều hịa khuấy trộn Ưu điểm - Sục khí giúp điều hịa lưu
lượng và chống lắng cặn hữu cơ trong bể gây phân hủy kị khí, giảm phát sinh mùi hôi; đồng thời để oxy hóa một phần chất hữu cơ thành các chất đơn giản thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
- Khuấy trộn giúp điều hòa lưu lượng và chống lắng cặn hữu cơ trong bể gây phân hủy kị khí giảm phát sinh mùi hôi đáng kể.
Nhược điểm - Không sử dụng bể điều
hịa sục khí phía trước cơng trình kị khí
- Do thiếu oxy nên một phần chất hữu cơ chưa được oxy hóa thành các chất đơn giản để thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.
Cơng trình Cụm bể sinh học
(Anoxic,Aerotank,Lắng)
Bể SBR
Ưu điểm - Sử dụng nhiều trong các ngành có hàm lượng chất hữu cơ cao; xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải triệt để.
- Sử dụng rộng rãi. - Cấu tạo đơn giản.
- Hiệu suất xử lý cao: có khả năng khử Nitơ, Phospho cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng cao.
- Tiết kiệm năng lượng - Không cần sử dụng bể lắng riêng biệt.
- Lượng bùn dư phát sinh từ công đoạn xử lý sinh học thấp.
- Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT
- Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT
Nhược điểm - Bể anoxic: hàm lượng nitơ đầu vào thấp, cần phải hồi lưu nước thải từ bể aerotank về bể anoxic
- Cần cung cấp khơng khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động
- Do bùn trong SBR không rút hết nên hệ thống thổi khí có khả năng bị tắc nghẽn. - Thích hợp với nước thải có cơng suất <5000 m3/ngày.đêm
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Số liệu đầu vào:
Lưu lượng trung bình ngày
𝑄𝑛𝑔à𝑦𝑡𝑏 = 200 𝑚3⁄𝑛𝑔à𝑦. đê𝑚
= 8,33 𝑚3⁄ℎ = 0,139 𝑚3⁄𝑝ℎú𝑡 = 0.0023 𝑚3⁄𝑔𝑖â𝑦 = 2.3 𝑙 𝑠⁄
(Mỗi ngày hệ thống làm việc 20 giờ)
Bảng 4.1 Hệ thống khơng điều hịa chung Hệ số
khơng điều
hịa chung
Lưu lượng nước thải trung bình qtb (l/s)
5 10 10 50 100 300 500 1000 >5000
𝑲𝟎𝒎𝒂𝒙 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44
𝑲𝟎𝒎𝒊𝒏 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 Chú thích: khi lưu lượng trung bình của ước nhỏ hơn 5 l/s thì k0 = 5
Nguồn: TCVN 7857/2008
Trong đó: 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 : hệ số khơng điều hịa gày của nước thải [Theo điều 4.1.2 : TCVN 7857/2008] , chọn 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 1,2
Lưu lượng ngày lớn nhất:
𝑄𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑛𝑔𝑡𝑏 × 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 200 × 1,2 = 240 m3/ngày đêm
Với lưu lượng là 2.3l/s < 5l/s nên ta được 𝑘ℎ𝑚𝑎𝑥 = 2.5, 𝑘ℎ𝑚𝑖𝑛 = 0,38 Lưu lượng giờ lớn nhất:
𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝑄ℎ𝑡𝑏× 𝑘0 = 8.33 × 2.5 = 20.83 m3/h = 0.35 m3/phút = 5.78 × 10-3 m3/s
4.1. HỐ THU GOM 4.1.1 Nhiệm vụ 4.1.1 Nhiệm vụ
Nhiệm vụ: Tập trung toàn bộ nước thải sinh hoạt của khu căn hộ để đảm bảo lưu lượng cho bơm hoạt động an tồn thì nó cịn có nhiệm vụ vớt dầu mỡ. Trong bể thu gom, dầu mỡ có thể tách theo nguyên lý trọng lực, dầu mỡ sẽ nổi lên trên và bị vớt ra khỏi bể theo định kỳ.
4.1.2 Tính tốn thiết kế Thể tích hầm bơm tiếp nhận: vb = Qh max× t = 20.83×20 60 = 6.94 m3 Chọn thể tích vb = 7 m3. Trong đó:
t: Thời gian lưu nước ở hầm bơm. Chọn t = 20 phút (Thời gian lưu nước trong hố thu từ 15-30 phút (Mục 9.4.2/412/[1])
Qh
max: Lưu lượng nước lớn nhất theo giờ.
Chọn chiều sâu hữu ích h = 2 m, chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5 m. Chiều sâu tổng cộng:
H = h + hbv= 2 + 0,5 = 2,5m Diện tích hầm bơm:F = Vb
H = 7
2,5 = 2.8 m2
Chọn kích thước hầm bơm tiếp nhận như sau: B × L = 3,5 m × 2,2 m Thể tích xây dựng của bể thu gom:
Wt = L × B × Hxd = 2,2 × 3,5 × 2,5 = 19,25 (m3)
- Tính tốn đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể
Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất:
Qhmax= 20.83 (m3⁄h) = 0.0057 (m3⁄s).
Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch độ cao, v ≥ 0.4 m/s, chọn v = 0,7 m/s; (Mục
3.37/14/[5])
Đường kính ống dẫn nước thải vào:
D = √4 ×Qmax h
π × v = √
4 ×20.83
3,14 × 0.7 × 3600 = 0.1 (m)
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa PVC có ∅ =110 mm.
Ống dẫn nước thải ra:
A = Qmaxs
v = 0.0057
2 = 2.85× 10−3 m2
D = √4 ×𝐴 π × v= √
4 × 2.85 × 10−3
3,14 × 2 = 0. 042(m)
Chọn D = 42 mm
- Tính tốn, lựa chọn bơm nước thải vào bể điều hịa:
Cơng suất bơm:
N = Q × ρ × g × H
1000 × η =
0,0057 × 1000 × 9,81 × 10
1000 × 0,8 = 0.69 (Kw)
Trong đó:
η: hiệu suất chung của bơm, η = 0,72 − 0,93. chọn η = 0,8.
ρ: khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg m⁄ 3. Cột áp bơm: H =10 m.
Cơng suất tính tốn: Ntt = 0.69 (Kw) = 1 (Hp)
Chọn 2 bơm chìm hiệu Tsurumi (1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phịng): Model: 50B2.75H
Cơng suất: 0,75 kW Cột áp: max 6 m
Bảng 4.2 Thông số thiết kế hố thu gom
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước T phút 20
2 Kích
thước bể
Chiều dài L mm 2200
Chiều rộng B mm 3500
Chiều cao hữu ích H mm 2000
Chiều cao xây dựng Hxd mm 2500
3 Đường kính ống dẫn nước thải
vào D mm 110
4 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 42
4.2 TÍNH TỐN LƯỚI CHẮN RÁC 4.2.1 Nhiệm vụ 4.2.1 Nhiệm vụ
Lưới chắn rác là cơng trình xử lý đầu tiên trong trạm xử lý nước thải sinh hoạt nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước tương đối lớn, chủ yếu là rác có trong nước thải, tránh tình trạng tắt nghẽn bơm và đường ống phía sau.
4.2.2 Tính tốn
Chọn lưới cố định có kích thước mắt lưới d = 1mm, tải trọng L = 700 l/m2.phút. Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 10%.
Giả sử lưới chắn rác được chọn có kích thước: L x B x H = 0,7m x 0,7m x 0,7m Diện tích bề mặt lưới yêu cầu:
A = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝐿𝐴 = 20.58 ×1000 700 ×60 = 0,5 m2 Số lưới chắn rác: n = 𝐴 𝐵×𝐻 = 0,5 0,7×0,7 = 1 lưới Diện tích bề mặt làm việc thực tế: A = n × B × L = 1 × 0,7 × 0,7 = 0,49 m2
Bảng 4.3 Thơng số thiết kế lưới chắn rác (hình nêm) (Bảng 10.5/451/[1])
Thơng số Đơn vị Lưới cố định Lưới quay
Hiệu quả khử cặn lơ lửng % 5 – 25 5 – 25 Tải trọng l/m2.phút 400 - 1200 600 - 4600 Kích thước mắt lưới mm 0,2 – 1,2 0,25 – 1,5 Tổn thất áp lực m 1,2 – 2,1 0,8 – 1,4
Công suất motor HP - 0,5 - 3
Chiều dài trống quay m - 1,2 – 3,7 Đường kính trống m - 0,9 - 1,5 Tải trọng bề mặt làm việc thực tế: 𝐿𝐴𝑡ℎ= 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝐿 ×𝐵×𝑛 = 20.85 ×1000 0,7 ×0,7×1×60 = 709 l/m2.phút. Hàm lượng cặn lơ lửng còn lại sau khi qua lưới chắn rác:
C = (1 – 0,1)× 145 mgSS/L = 130,5 mgSS/L Chọn lưới chắn rác có tiết diện hình vng: L = B = 0,7m.
Bảng 4.4 Tóm tắt các thơng số thiết kế lưới chắn rác
STT Các thơng số tính tốn Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Số lưới chắn rác n lưới 1
2 Chiều dài lưới chắn L mm 700
3 Chiều rộng lưới chắn B mm 700
4 Chiều cao lưới chắn H mm 700
5 Kích thước mắt lưới d mm 1
4.3 TÍNH TỐN BỂ TÁCH MỠ 4.3.1 Nhiệm vụ:
Là nơi tiếp nhận nước thải từ nước thải xám từ nhà bếp trước khi bơm vào bể điều hịa. Có chức năng loại bỏ bớt dầu mỡ, tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống và bơm ở các cơng trình phía sau. Váng dầu mỡ nổi lên trên, tiến hành vớt váng dầu mỡ bằng phương pháp thủ cơng định kì 3-7 ngày/lần. Nước đã được tách dầu mỡ sẽ tự chảy sang bể điều hịa bằng ống thơng khoang.
4.3.2 Tính tốn:
Kích thước bể.
Lưu lượng nước thải vào bể: 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ =20,83 m3/h Chọn thời gian lưu là 3h (quy phạm t = 1,5 – 3h) Chọn kiểu thiết kế rộng : dài = 1 : 1
Thể tích của bể: 𝑉 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ × 𝑡 = 20,83 × 3 = 62,5 𝑚3 Thiết kế bể tách mỡ 3 ngăn: Thể tích ngăn 1: V1 = 1 2 V = 1 2× 62,5= 31,24 m3 Thể tích ngăn 2 và 3: V2 = V3 = 1 4 V = 1 4×62,5 = 15,63 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể tách mỡ là H = 4m
Chiều dài ngăn 1:
L1 = 𝑉1
𝐵 ×𝐻 = 31,24
3,5 ×3=3 m Chiều dài ngăn 2 và 3 :
L2 = L3 = 𝑉2
𝐵 ×𝐻= 𝑉3
𝐵 ×𝐻 =
15,63
3,5 ×3= 1,5 m
Tổng chiều dài của bể tách mỡ = L1 + L2 + L3 = 6m Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd = H + Hbv = 3,0 + 0,5 = 3,5 m
Thể tích thực tế của bể là: Vt = Hxd × B × L = 3,5 × 3,5 × 6= 73,5 (m3)
Bảng 4.4 Bảng kích thước bể tách mỡ
Chiều dài L (m) Chiều rộng B (m) Chiều cao H (m)
Ngăn tách mỡ 1 3 3,5 3,5
Ngăn tách mỡ 2 1,5 3,5 3,5
Ngăn tách mỡ 3 1,5 3,5 3,5
Tính lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
Nồng độ dầu mỡ trong nước thải là Cv = 80 mg/l
Lưu lượng nước thải vào bể: 𝑄𝑛𝑔à𝑦𝑚𝑎𝑥 = 500 m3/ngày.đêm
Lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày = Cv×𝑄𝑛𝑔à𝑦𝑚𝑎𝑥 = 80 (mg/l) × 500 (m3/ngày.đêm) × 1000 = 40.000.000 mg/ngày.đêm = 40 kg/ngày.đêm.
Lưu lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày: Q =40(
𝑘𝑔
𝑛𝑔à𝑦.đê𝑚)
0,8(𝑔𝑙) = 50 l/ngày.đêm Tỷ trọng của dầu mỡ 𝜌𝑑 = 0,8𝜌𝑛; tỷ trọng của nước 𝜌𝑛 = 1kg/l
Tính tốn ống dẫn nước thải ra khỏi bể tách mỡ:
Lưu lượng nước thải xám vào bể: 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 = 0,006 m3/s
Vận tốc nước thải đi trong ống: v = 0,7 m/s Với (v = 0,7 – 1,5m/s). Chọn đường kính lỗ chờ là Dc = 114mm
𝐷 = √4 × 𝑄𝑡𝑏 𝑠 𝜋 × 𝑣 = √
4 × 0,006
𝜋 × 0,7 = 0,104 (𝑚)
Vậy chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC Tiền Phong có đường kính trong D = 84,2 mm, độ dày 2,9mm, DN 90mm
Vận tốc thực của nước thải trong ống: v = 4 × 𝑄𝑡𝑏
𝑠
𝜋𝐷2 = 4 ×0,006
𝜋×0,08422 = 1,1 m/s => Thỏa v = 0,7 – 1,5m/s
Bảng 4.5 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể tách mỡ
STT Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước t h 2,2
2 Kích thước của bể
Chiều dài L mm 6000
Chiều rộng B mm 3500
Chiều cao hữu ích H mm 3000
Chiều cao xây dựng Hxd mm 3500
3 Đường kính ống dẫn nước thải DN mm 90
4 Thể tích xây dựng của bể tách mỡ Wt m3 73,5
4.4 TÍNH TỐN BỂ ĐIỀU HỊA (SỤC KHÍ) 4.4.1 Nhiệm vụ
Là cơng trình đơn vị tiếp nhận nước thải từ nước thải sinh hoạt từ bể tự hoại (nước thải đen) và bể tách mỡ (nước thải xám), có chức năng tập trung nước thải trước khi vào cụm bể xử lý sinh học. Có chức năng điều hịa lưu lượng và nồng độ, oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các cơng trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống. Trong bể có hệ thống sục khí bằng đĩa thổi khí để đảm bảo hịa tan và cân bằng nồng độ các chất trong tồn thể tích bể và khơng cho cặn lắng trong bể.
4.4.2 Tính tốn
Tính tốn kích thước bể
Lưu lượng nước thải xám và nước thải đen vào bể: 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 20.83m3/h Thời gian lưu nước trong bể điều hòa quy phạm từ t = 4 – 12h. Chọn t = 4h.
Thể tích cần thiết của bể:
𝑊 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ × 𝑡 = 20,83 × 4 = 83.33 (𝑚3)
Chọn chiều cao làm việc của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng bể: 𝐴 =𝑊 𝐻 = 83.33 4,0 = 20,83 (𝑚 2)
Chọn kích thước bể điều hịa là: L × B = 6,4 m × 3,5m Chọn chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,5m.
Chiều cao xây dựng của bể: 𝐻𝑥𝑑 = 𝐻 + 𝐻𝑏𝑣 = 4 + 4,5 = 4,5 (𝑚) Thể tích thực tế của bể điều hịa: Vđh = Wt =6,4 m × 3,5m × 4,5 m =100.8 (m3)
Tính tốn hệ thống đĩa, ống phân phối khí
Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa được thể hiện trong (Bảng 4.6/422/[1])
Bảng 4.6 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Tốc độ khí nén 10 – 15 Lít/m3.phút (m3 thể tích bể)
Chọn dạng khuấy trộn trong bể điều hịa là hệ thống sục khí máy thổi khí. Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hòa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên.
Lượng khí nén cần cho máy thổi khí:
𝑞𝑘ℎí= 𝑅 × 𝑉đℎ = 0,012 × 100.8 = 1,209 ( 𝑚3 𝑝ℎú𝑡) = 72.6 ( 𝑚3 ℎ ) = 0.02 ( 𝑚3 𝑠 ) = 20 (𝑙 𝑠) Trong đó: R – Tốc độ khí nén. Dựa vào bảng 4.6, chọn R = 12 l/m3.phút = 0,012m3/ m3.phút; Vđh – Thể tích thực tế của bể điều hòa (m3);
Chọn đĩa phân phối khí SSI bọt thơ của Mỹ bố trí dọc theo các ống nhánh đặt ở đáy bể với các thông số kỹ thuật sau:
Khung ABS
Màng EPDM
Loại: Đĩa phân phối khí Bọt Thơ
Model thơng dụng:
Lưu lượng đỉnh (Peak Airflow): 34 sm3/hr
Lưu lượng thiết kế: 5 – 26 m3/hr
Đường kính: 127 mm (5inches)
Đầu nối: ren 27mm
Chọn lưu lượng khí thiết kế r = 5 m3/h . Vậy số đĩa khuếch tán khí là:
𝑛 = 𝑞𝑘ℎí
𝑟 =72.6
5 = 14,52 cái
Chọn số đĩa khuếch tán khí trong bể là 15 đĩa.
Với diện tích đáy bể 6,4m x 3,5m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống nhánh đặt cách đáy bể 10cm và được cố định bởi các cùm omega. Chọn số ống nhánh là 3 ống. Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,06m; các ống cách tường 1,06m.
Lưu lượng khí trong ống phân phối chính là Qkhí =72.6 (m3/h) = 0,02 (m3/s)
Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính được duy trì trong khoảng (15 – 20) m/s đến 40 m/s (Điều 6.39/32/ [5]). Chọn vkhí = 15 m/s. Đường kính ống dẫn khí chính: 𝐷ố𝑛𝑔 𝑐ℎí𝑛ℎ = √4 × 𝑄𝑘𝑘 𝜋 × 𝑣𝑘ℎí = √ 4 × 0,02 𝜋 × 15 = 0,04 𝑚 = 40 𝑚𝑚
Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống nhựa PPR Tiền Phong có đường kính trong D = 36.3mm; dày 3.7mm; DN = 40mm. Vận tốc thực của khí trong ống chính: v = 4 × 𝑄𝑘ℎí ℎ 𝜋𝐷2×3600 = 4 ×73.8 𝜋×0,03632×3600 = 19.8 m/s
Lưu lượng khí trong ống dẫn khí nhánh: 𝑞𝑘ℎí𝑛 =𝑄𝑘ℎí 𝑛 = 72.6 3 = 24,2 ( 𝑚3 ℎ ) = 0,007 ( 𝑚3 𝑠 ) Đường kính ống dẫn khí nhánh: 𝑑ố𝑛𝑔 𝑛ℎá𝑛ℎ = √4 × 𝑞𝑘ℎí 𝑛 𝜋 × 𝑣𝑘ℎí = √ 4 × 0,007 𝜋 × 15 = 0,024 𝑚 = 24𝑚𝑚
Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh là ống uPVC có đường kính trong D = 25.7mm, dày 1,3mm, DN = 27mm ống nhựa Tiền Phong.
Vận tốc thực của khí trong ống nhánh: v = 4 × 𝑄𝑘ℎí ℎ 𝜋𝐷2×3600 = 4 ×24,2 𝜋×0,02572×3600 = 12.96 m/s Thỏa v = 10 – 15m/s
Tính tốn áp lực và cơng suất của hệ thống phân phối khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí được xác định theo cơng thức sau:
𝐻𝑡𝑡 = ℎ𝑑+ ℎ𝑐+ ℎ𝑓+ 𝐻 = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 (𝑚)
Trong đó:
hd – Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn (m); hc – Tổn thất áp lực cục bộ, hd + hc ≤ 0,4m. Chọn hd + hc = 0,4m;
hf – Tổn thất qua thiết bị phân phối, hf ≤ 0,5m. Chọn hf = 0,5m; H – Chiều cao hữu ích của bể điều hòa, H = 4m;
Áp lực khơng khí:
𝑃 =10,33 + 𝐻𝑡𝑡
10,33 =
10,33 + 4,9
10,33 = 1,474 (𝑎𝑡𝑚)
Cơng suất máy thổi khí tính theo cơng thức sau:
𝑁𝑘 =34400 × (𝑃 0,29− 1) × 𝑄𝑘ℎí 102 × 𝜂 = 34400 × (1,4740,29− 1) × 0,02 102 × 0,8 = 1 𝐾𝑊 = 1,36𝐻𝑝 Trong đó: P – Áp lực khơng khí, P = 1,474 atm;
Qkhí – Lưu lượng khí, Q = 0,02 m3/s;
η – Hiệu suất máy thổi khí, η = 0,7 – 0,9. Chọn η = 0,8;
Cơng suất tính tốn: Nk = 𝛽 × 𝑁 = 1,2 × 1,5 = 1,8KW = 2,4 Hp Trong đó: 𝛽 là hệ số dự trữ chọn bằng 1,2
N < 1→𝛽 = 1,5 – 2,2