STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
1 Thể tích bể m3 42,26
2 Chiều dài bể m 4
3 Chiều rộng bể m 3
4 Chiều cao bể m 3,5
4 Thời gian lưu nước giờ 3,6
5 Thời gian lưu bùn ngày 10
6 Đường kính ống dẫn khí chính mm 70 7 Đường ống dẫn khí nhánh mm 36
8 Công suất máy nén khí HP 5
k) Hiệu quả xử lý nước thải sau bể Aerotank
56 BOD5 = 185,25 – (185,25 x 85%) = 36,8 (mg/l)
3.3.6. Bể lắng
3.3.6.1. Nhiệm vụ
Bể lắng được đặt sau quá trình sinh học có nhiệm vụ lắng trong nước để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại bể hiếu khí. Ngoài ra, bể còn làm giảm lượng TSS còn lại xuống mức thấp nhất.
3.3.6.2. Tính toán
a) Diện tích ướt của bể lắng
- Diện tích ướt của ống trung tâm: 𝑓 = (1 + 𝛼)𝑄𝑡𝑡 𝑣𝑡𝑡 = (1 + 0,33) × 0,0023 0,02 = 0,153 (𝑚 2) Trong đó: 𝛼: Hệ số tuần hoàn 𝛼 = 0,33 Qtt: Lưu lượng tính toán (m3/s)
+ vtt: Vận tốc dòng chảy trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s hay 0,03 m/s, Điều 6.5.9. TCXD – 51 – 84. Chọn vtt = 20 (mm/s) = 0,02 (m/s)
-Diện tích ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng được tính theo công thức: 𝐹0 =(1 + 𝛼)𝑄𝑡𝑡
𝑣2 =
(1 + 0,33) × 0,0023
0,0005 = 6,117 (𝑚
2)
Trong đó: + v2: Tốc độ chảy trong bể lắng đứng, v2 = 0,5 (mm/s). + Diện tích tổng cộng của bể lắng: F = f + F0 = 0,153 + 6,117 = 6,27 (m2) b) Kích thước bể lắng -Đường kính bể lắng: 𝐷𝑏ể = √4 × 𝐹 𝜋 = √ 4 × 6,27 3,14 = 2,83(𝑚) -Đường kính ống trung tâm:
𝐷ố𝑛𝑔 = √4 × 𝑓 𝜋 = √
4 × 0,153
3,14 = 0,44 (𝑚) - Đường kính và chiều cao miệng loe ống trung tâm:
Đường kính miệng loe bằng chiều cao miệng loe và bằng 1,55Dống 𝐷𝑙𝑜𝑒 = 𝐻𝑙𝑜𝑒 = 1,55𝐷ố𝑛𝑔 = 1,5 × 0,44 = 0,66(𝑚)
57 - Chiều cao vùng lắng:
Ht = v x t = 0,0005 x 2 x 3600 = 3,6 (m) Trong đó:
t: Thời gian lưu nước trong bể lắng , t = 2h.
v: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,0005 m/s (điều 6.5.6 TCXD – 51 – 84).
c) Chiều cao ống trung tâm
- Chiều cao ống trung tâm lấy bằng chiều cao vùng lắng: Htt = 60% .Ht = 2,16 (m)
- Chiều cao phần hình nón của bể lắng: 𝐻𝑛 = ℎ2+ ℎ3 = (𝐷 − 𝑑𝑛 2 ) × 𝑡𝑔𝛼 = 2,83 − 0,5 2 𝑡𝑔50 𝑜 = 1,4 (𝑚) Trong đó: D: Đường kính bể lắng (m);
dn: Đường kính đáy nhỏ hay đường kính ống xả cặn. Chọn dn = 0,5 (m);
𝛼: Góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, 𝛼 không nhỏ hơn 50, chọn 𝛼 = 50.
+ Tổng chiều cao của bể lắng:
H = Ht + Hn + Hbv = 2,16 + 1,4 + 0,5 = 4,06 (m) Đường kính tắm chắn dòng:
dchắn = 1,3.Dloe = 1,3 x 0,594= 0,77 (m)
d) Tính máng thu nước sau lắng
Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể.
- Đường kính máng thu nước:
Dmáng = 80%.Dbể = 0,8 x 2,83 = 2,27 (m) - Chiều dài máng thu nước:
𝐿 = 𝜋 × 𝐷𝑚á𝑛𝑔 = 3,14 × 2,27 = 7,13 ( 𝑚) - Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng:
𝑎𝐿 =𝑄 𝐿 =
200
7,13 = 28 (𝑚
58 e) Ống dẫn bùn Db = √ 4 × Qb 24 × 3600 × v × π= √ 4 × 150,62 24 × 3600 × 1 × 3,14= 0,047(𝑚) Chọn Db = 65(mm). Trong đó: + Qb: Lưu lượng bùn: Qb = Qw + QT =0,62 + 150 = 150,62 (m3/ngày). + v: Vận tốc bùn chảy trong ống, v = 1m/s.
f) Công suất bơm bùn tuần hoàn
N =QT× H × ρ × g 1000 × η =
1,73 × 10−3× 10 × 1008 × 9,81
1000 × 0,8 = 0,22(𝑘𝑊) Trong đó:
QT: Lưu lượng bùn tuần hoàn, QT = 1,73 x 10-3 (m3/s) H: Chiều cao cột áp (mH2O), chọn H = 10 m.
𝜌: Khối lượng riêng của bùn, 𝜌 = 1008 kg/m3
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
𝜂: Hiệu suất bơm (%),𝜂 = 0,7 ÷ 0,9, chọn 𝜂 = 0,8 - Công suất thực tế: Ntt = 1,2.N = 1,2 x 0,22 = 0,264 (kW) = 0,36(HP) g) Chọn bơm bùn Model: HSF 250 – 1.37 26T Công suất: 1 HP Bảng 3. 10 Kích thước các thông số bể lắng
STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị 1 Diện tích tiết diện ướt của ống trung
tâm
m2 0,153 2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng m2 6,117 3 Đường kính ống trung tâm m 0,44
4 Đường kính của bể lắng m 2,83
5 Chiều cao bể lắng m 4,06
6 Thời gian lắng Giờ 2
7 Đường kính máng m 2,27
8 Chiều dài máng thu m 7,13
59
Hiệu quả xử lý nước thải sau bể lắng
- Hiệu quả lắng cặn lơ lửng của thiết bị lắng đạt 90%, hàm lượng còn lại là: SS = 180 – 180 × 90% = 18 (mg/l)
3.3.7. Bể khử trùng
3.3.7.1. Nhiêm vụ
Sau khi đi qua bể lắng, nước thải đã được kiểm soát các chỉ tiêu hóa, lý và giảm được phần lớn các vi sinh vật gây bệnh nhưng chưa an toàn cho nguồn tiếp nhận. Do đó, cần có khâu khử trùng nước thải trước khi thải ra ngoài. Bể khử trùng có nhiệm vụ trộn đều hóa chất khử trùng với nước thải, tạo điều kiện tiếp xúc và thời gian lưu nước đủ lâu để oxy hóa các tế bào vi sinh vật.
3.3.7.2. Tính toán
a) Kích thước bể khử trùng
Chọn thời gian lưu nước trong bể khử trùng là 60 phút: - Dung tích bể:
W = Q x t = 10,4 x 1 = 10,4 (m3) Trong đó:
+ t: thời gian lưu nước trong bể khử trùng, t = 60 phút = 1h. + Q: lưu lượng nước thải trung bình giờ, Q = 10,4 m3/h. -Diện tích bề mặt: 𝐹 =𝑊 𝐻 = 10,4 3 = 3,472(𝑚 2) Trong đó:
H: Chiều cao xây dựng bể, chọn H = 3(m).
Thiết kế bể có tiết diện hình chữ nhật, chiều dài 2,5 m, rộng 1,5m. Bể được chia thành 2 ngăn theo chiều dài của bể.
b) Lượng Clo cần dung để khử trùng nước thải
M = a x Qtbh = 3 x 10-3 x 10,4= 0,0312 (kg/h)
Trong đó: + a: Liều lượng Clo hoạt tính trong nước thải sau khi đã qua xử lý vi sinh học hoàn toàn, a = 3 mg/l = 3 x 10-3 kg/m3.
- Lượng Clo dùng trong 1 ngày:
m = 0,0312 x 24 = 0,748 (kg/ngày) - Lượng Clo dùng trong 1 tuần:
60 - Lượng Clo dùng trong 1 tháng:
mth = 0,748 x 30 = 22,44 (kg/tháng)
Vì lượng Clo dung cho 1 tháng là khá lớn, khiến cho thể tích bồn chứa cũng lớn théo, gây tốn diện tích nên chỉ chọn xây bồn chứa có sức chứa Clo 1 tuần. Vậy thể tích bồn chứa Clo dung trong 1 tuần là:
𝑉 =𝑚 𝜌 =
0,748
1,47 = 0,508 𝑚 3
Bảng 3. 11 Kích thước các thông số của bể khử trùng
STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
1 Thể tích bể m3 10,4
2 Chiều cao bể m3 3
3 Chiều dài bể m3 2,5
4 Chiều rộng bể m3 1,5
5 Thời gian lưu nước trong bể phút 60
c) Hiệu quả xử lý sau bể khử trùng là
- Hàm lượng Coliform khi qua bể khử trùng giảm 99,6%, hàm lượng còn lại là: Coliform = 3 × 105 – 3 × 105 × 99,6% = 1200 ( MPN/100 ml)
Với hàm lượng Coliform tính ở trên mang so sánh với cột B của QCVN 14:2008/BTNMT hàm lượng trên đạt yêu cầu đầu ra đối với quy chuẩn xả thải.
3.3.8. Bể chứa bùn
- Hàm lượng nước thải:
SS = 180 (mg/l) = 0,18 (kg/l) BOD5 = 300 (mg/l) = 0,3 (kg/l) - Tổng khối lượng cặn lắng:
Gc = Qmax × ( 0,8 × SS + 0,3 × BOD5) = 250 × ( 0,8 × 0,18 + 0,3 × 0,3) = 58,5 (kg/ngày) Trong đó: 0,8 là hiệu quả lắng TSS
0,3 là hiệu quả lắng cặn BOD5
- Thể tích cặn tươi: 𝑉𝑐 = 𝐺𝑐 𝑆 𝑥 𝑃 = 58,5 x 10−3 1,005 𝑥 0,013 = 4,286(𝑚 3/𝑛𝑔à𝑦) Trong đó:
+ S: tỷ trọng cặn tươi (Bảng 13-1 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) chọn S = 1,005
61 + P: Nồng độ cặng ở thiết bị lắng đợt I (Bảng 13-5 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) chọn P = 1,3%
- Tổng thể tích bùn chuyển qua bể chứa bùn mỗi ngày: Vb = Vc = 4,286 (m3)
- Chọn thời gian lưu bùn là 2 ngày, thể tích của bể chứa bùn dự kiến là: V = Vb × t = 4,286 × 4 = 17,143 (m3)
Trong đó: t là thời gian lưu bùn trong bể chứa bùn, t = 4 ngày. Chọn chiều cao công tác của bể Hh = 3 m.
Chọn chiều cao bảo vệ của bể Hbv = 0,5.
=> Chiều cao xây dựng của bể chứa bùn: H = Hh + Hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m) - Diện tích hữu ích của bể chứa bùn được tính theo công thức:
𝐹 =𝑊 𝐻 =
17,143
3,5 = 4,9(𝑚
2)
Trong đó: H: Chiều cao xây dựng của bể chứa bùn, chọn H = 3,5 m. Chọn chiều dài là 3 m. Chiều rộng là 2
=> Kích thước bể chứa bùn thực tế: L x B x H = 3,5 x 3 x 2 = 21 m3
Bảng 3. 12 Thông số thiết kế bể chứa bùn
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Thể tích m3 17,143
2 Chiều dài m 3
3 Chiều rộng m 2
4 Chiều cao m 3,5
62
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾT CÁC DẠNG CÔNG TÁC 4.1. Công tác thu thập tài liệu 4.1. Công tác thu thập tài liệu
4.1.1. Mục đích, nhiệm vụ
a) Mục đích
Thu thập tài liệu là một trong những công tác cần thiết trước khi thiết kế. Việc thu thập được nguồn tài liệu tốt sẽ giúp giảm bớt một phần chi phí do tận dụng được nguồn tài liệu sẵn có.
b) Nhiệm vụ
Tìm hiểu về hiện trạng nước thải gồm: lưu lượng, các thông số ô nhiễm, mức độ ô nhiễm, chất lượng nước thải đầu ra cần đạt được và hiệu suất xử lý.
Thu thập , tìm hiểu nguồn gốc phát sinh nước thải, các phương thức thu gom và các phương pháp xử lý nước thải hiện đang được áp dụng.
Thu thập các giáo trình xử lý nước thải và nước sinh hoạt, các tiêu chuẩn/quy chuẩn xả thải, các tiêu chuẩn thiết kế và tiêu chuẩn xây dựng.
4.1.2. Khối lượng tài liệu thu thập
4.1.2.1. Các tài liệu liên quan đến dự án
- Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, khi tượng, địa chất, địa chất thủy văn khu vực thành phố Hạ Long
- Bản đồ hành chính thành phố Hạ long
4.1.2.2. Các giáo trình tham khảo và các quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế, tính toán chi phí xây dựng
- TS.Trịnh Xuân Lai, 2009. Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. NXB Xây dựng.
- Hoàng Huệ, Trần Đức Hạ, 2001. Thoát nước tập 1, tập 2. NXB Khoa học và kỹ thuật.
- Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải – ThS. Lâm Vĩnh Sơn.
- TCXD 51:2008 – Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 7957:2008 – Thoát nước, mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế.
- Văn bản số 1751/BXD – VP ngày 14/8/2007 của Bộ xây dựng về Định mức chi phí quản lý dự án và tư vấn đầu tư xây dựng công trình.
- Các tiêu chuẩn về lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu. - Một số các tiêu chuẩn, quy chuẩn khác liên quan.
4.1.3. Phương pháp thu thập
63 pháp đã được áp dụng:
- Phương pháp tìm hiểu thông tin qua các thầy, cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp. Phương pháp này giúp có được thông tin về bản đồ địa chất, địa chất thủy văn, một số tài liệu về tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp
- Phương pháp thu thập từ Internet. Đây là phương pháp khá hiệu quả, tiết kiệm chi phí và công sức. Chúng ta có thể dễ dàng tìm được những tài liệu mình cần từ Internet ở mọi lúc, mọi nơi có kết nối Internet như: Các tài liệu có thể thu thập từ ảnh vệ tinh khu vực dự án (qua Google map), các tài liệu về tình hình kinh tế, xã hội của khu vực thực hiện dự án...
- Phương pháp tìm các thông tin cần thiết qua sách của các chuyên gia về lĩnh vực xử lý nước.
- Phương pháp thu thập từ chính quyền và các cơ quan chức năng về tình hình kinh tế xã hội, điều kiện tự nhiên khu vực phường Hồng Hải, TP Hạ Long. Phương pháp này giúp chúng ta thu thập được những tài liệu chính xác nhất về tình hình kinh tế xã hội, điều kiện tự nhiên, dân số khu vực thực hiện dự án.
- Phương pháp tham vấn cộng đồng. Phương pháp này giúp chúng ta có những cái nhìn tổng quan nhất về hiện trạng môi trường khu vực qua những đánh giá khách quan từ những người dân trong vùng.
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả điều tra, quan trắc và phân tích chất lượng nước thải sinh hoạt.
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa.
4.1.4. Phương pháp chỉnh lý tài liệu
Tất cả các thông tin được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, có rất nhiều số liệu thông tin đã cũ, bị trùng lặp hoặc khác nhau, điều này là không thể tránh khỏi. Ngoài ra, có thể có nguồn chưa chính xác, đặc biệt các thông tin tra cứu trên mạng Internet. Do vậy, cần phải so sánh, chọn lọc những thông tin chính xác, cần thiết và cập nhật nhất để phục vụ cho việc lập dự án theo đúng quy chuẩn bằng các phương pháp như:
- Phương pháp liệt kê: Liệt kê các tài liệu đã thu thập được theo từng loại tài liệu, nguồn gốc các tài liệu, năm ban hành.
- Phương pháp thống kê tài liệu: khi kết thúc công tác thu thập tài liệu cần tiến hành thống kê lại các loại tài liệu đã thu thập được theo hệ thống;
- Phương pháp loại trừ: Lựa chọn các tài liệu cần thiết, có độ chính xác cao, loại trừ các tài liệu không cần thiết, các số liệu phân tích quá cũ, các kết quả phân tích không chính xác hay có nguồn gốc không rõ ràng.
- Phương pháp chọn lọc: Chọn lọc kết quả phân tích có độ chính xác cao, phù hợp với yêu cầu, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp nhất với điều kiện thực tế của địa phương.
64
4.2. Công tác khảo sát thực địa
4.2.1. Mục đích, nhiệm vụ
- Công tác khảo sát thực địa rất quan trọng và cần thiết đối với tất cả các dự án. Công tác khảo sát thực địa được thực hiện với mục đích giúp người thiết kế có được cái nhìn tổng quan, thực tế nhất về khu vực tiến hành dự án, hiện trạng môi trường khu vực xung quanh mà các tài liệu tham khảo về dự án không cung cấp được.
- Khảo sát hiện trạng và quy trình sản xuất, hệ thống thoát nước, các nguồn thải và tình hình xử lý nước thải của công ty, trên cơ sở đó lựa chọn phương án xử lý nước thải phù hợp với điều kiện khu vực.
4.2.2. Khối lượng công tác
Trước khi thực hiện dự án, bắt buộc phải tiến hành công tác khảo sát thực địa. Công tác khảo sát thực địa bao gồm các công việc như sau:
- Quan sát, chụp ảnh khu vực tiến hành dự án, nguồn xả thải, nguồn tiếp nhận, dự đoán những nơi bị ảnh hưởng khi xây dựng hệ thống…;
- Điều tra hiện trạng và khảo sát môi trường trong khu vực; - Đánh giá sơ bộ về lưu lượng, chất lượng nước thải sản xuất; - Lấy mẫu nước để phân tích (lấy 2 mẫu phân tích);
- Đánh giá sơ bộ hiện trạng môi trường nước nguồn tiếp nhận.