2.4.2 .2Chức năng các khối chính trong khu vực thiết kế
b. Sự cố cháy nổ
6.1.1 Dây chuyền cơng nghệ
Dây chuyền cơng nghệ của hệ thống xử lý được lựa chọn như sau:
- Bể thu gom. - Song chắn rác. - Bể bơm. - Bể lắng 1. - Bể aeroten kết hợp bể lắng 2. - Bể chứa bùn. 6. 1. 2 Thuyết minh
Việc lựa chọn sơ đồ cơng nghệ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố sau : - Cơng suất của trạm xử lý.
- Thành phần và đặc tính của nước thải. - Mức độ cần thiết xử lý nước thải.
- Tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận tương ứng. - Điều kiện mặt bằng.
Cơng suất của trạm xử lý chọn là 50 m /ngày . Tuy thực tế qua tính tốn ở chương 5 tổng lưu lượng trong 1 ngày đêm của nước thải sinh hoạt và kinh doanh
là 43,1 m3/ngày nhưng cĩ thể khi đi vào hoạt động cơng suất lớn hơn và trong
tương lai chợ sẽ cĩ qui mơ lớn hơn do đĩ chọn cơng suất xử lý của chợ là
50m3/ngày là hợp lý.
Thành phần và đặc tính nước thải là yếu tố thứ hai lựa chọn cơng nghệ xử lý. Nước thải đầu ra qua điều tra và phân tích từ các khu chợ đã hoạt động cho thấy trong nước thải chủ yếu ơ nhiễm bởi hàm lượng SS và BOD cao nên ta áp dụng phương pháp xử lý sinh học.
Nước thải của chợ phải được xử lý trước khi thải ra bên ngồi vì nếu khơng sẽ gây ơ nhiễm nghiêm trọng mơi trường nước mặt và nước ngầm của khu vực do hàm lượng BOD (163,65 mg/l) và SS (267,54 mg/l) cao . Ngồi ra, nĩ cịn làm mất mỹ quan khu vực bởi mùi hơi và lượng rác trong nước thải. Nước thải sau xử lý sẽ được xả ra con suối nhỏ gần đĩ nên căn cứ vào tính chất nước thải cần xử lý và nguồn tiếp nhận, ta chọn nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn 6772 – 2000 (mức III).
Ngồi ra thì yếu tố kinh tế khơng thể khơng tính đến , vì trạm cĩ lưu lượng nhỏ nên cơng nghệ xử lý tương đối đơn giản, khơng chiếm nhiều diện tích mà vẫn đảm bảo đạt tiêu chuẩn khi thải ra bên ngồi.
Từ những điều kiện đã phân tích ta lựa chọn cơng nghệ xử lý sau : - Bể thu gom. - Song chắn rác. - Bể bơm. - Bể lắng đứng. - Bể aeroten kết hợp lắng 2. - Bể chứa bùn.
Bể thu gom được xây dựng chung với bể bơm và nối với nhau qua song chắn rác. Tại đây nước thải được bơm qua bể lắng đứng, bể này được xây dựng theo kiểu hình vng để hợp khối với tồn bộ hệ thống và loại bỏ phần lớn các cặn bẩn của nước thải. Sau đĩ, nước thải theo máng vào bể aeroten kết hợp ngăn lắng được cung cấp oxy khuấy trộn hồn tồn với bùn hoạt tính và làm giảm BOD. Bơng bùn hoạt tính theo nước đi sang ngăn lắng và đưa sang bể chứa bùn. Bể aeroten kết hợp lắng 2 cĩ hiệu suất xử lý cao vừa đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn vừa tiết kiệm diện tích đảm bảo lợi ích kinh tế. Tồn bộ cặn của bể lắng đứng và ngăn lắng đưa vào bể chứa bùn và lượng bùn này sẽ được Đội thu gom của xã Vĩnh Tân định kì hút, đem đi chơn lấp.
6 . 2 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
6. 2. 1 Các thơng số tính tốn
Các thơng số cần thiết cho q trình tính tốn là các thơng số đầu vào của hệ thống xử lý nước thải tập trung :
- Nồng độ BOD5 : 163,65 mg/l. - Nồng độ SS : 267,54 mg/l. - Lưu lượng Q : 50m3/ngày.
6. 2. 2 Nồng độ ơ nhiễm của hỗn hợp nước thải vào hệ thống xử lý
Sau khi qua bể tự hoại 3 ngăn thì nước thải được dẫn về hệ thống xử lý để xử lý chung với nước thải từ hoạt động kinh doanh của chợ. Tại đây thì chúng được đổ vào bể thu gom với hàm lượng chất lơ lửng và BOD thay đổi như sau :
Hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong hỗn hợp nước thải Ctc = (Csh* Qsh + Ckd*Qkd) / (Qsh + Qkd)
= (124,2 * 20,7 + 400 * 22,4) /(20,7 + 22,4)
= 267,54 mg/l.
Trong đĩ :
Csh – hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt , mg/l. Ckd - hàm lượng chất lơ lửng của nước thải kinh doanh, mg/l.
Qsh – lưu lượng nước thải sinh hoạt, m3/ngđ.
Qkd – lượng nước thải kinh doanh, m3/ngđ.
Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải
Ltc = (Lsh*Qsh + Lkd*Qkd) / (Qsh + Qkd)
= (161*20,7 + 300*22,4) /(20,7 + 22,4)
= 163,65 mg/l.
Trong đĩ :
Lsh – hàm lượng BOD của nước thải sinh hoạt , mg/l. Lkd – hàm lượng BOD của nước thải kinh doanh , mg/l.
6. 2. 3 Cơng suất và lưu lượng
Chọn cơng suất trạm xử lý nước thải là 50 m3/ngđ cũng là lưu lượng trung
bình trong 1 ngày đêm.
Qtb.ngđ = 50 m3/ngđ Qtb.h = 2,083 m3/h.
Qtb.s = 0,58 l/s.
Cơng thức tính hệ số khơng điều hịa chung Kch với hệ thống nước thải
Kch = 1,5 + 2,5 * Qtb.s = 1, 5 + 2,5 * 0,58 = 3,4.
Trong đĩ:
Qtb.s - lưu lượng trung bình giây, l/s.
Lưu lượng lớn nhất theo giờ của hỗn hợp nước thải
Qmax.h = Qtb.h * Kch = 2,083 * 3,4 = 7,08 m3/h.
6. 2. 4 Tính tốn cơng trình đơn vị
6. 2. 4. 1 Bể tự hoại 3 ngăn
• Chức năng
Nước thải sinh hoạt được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại 3 ngăn (cĩ ngăn lọc) cĩ tác dụng loại bỏ phần lớn SS và BOD sau đĩ được dẫn sang hệ thống xử lý nước thải xử lý chung với nước thải từ hoạt động kinh doanh của chợ.
Theo tiêu chuẩn thiết kế (TCXD – 51 – 84) khi lưu lượng nước thải sinh hoạt
lớn hơn 10 m3/ngđ (20,7 m3/ngđ) thì ta chọn bể tự hoại 3 ngăn.
• Tính tốn
Thể tích tính tốn chung của bể lấy khơng nhỏ hơn lưu lượng nước thải trung bình trong 1 – 2 ngày đêm (Điều 7.3.2 – TCXD – 51 -84), chọn 2 ngày đêm.
W = 20,7 * 2 = 41,4 m3/ngđ.
Thể tích ngăn thứ nhất bằng ½ thể tích bể tự hoại
Thể tích ngăn thứ hai bằng thể tích ngăn thứ ba và bằng ¼ thể tích bể tự hoại
W2 = W3 = 0,25 * W = 0,25 * 41,4 = 10,35 m3/ngđ.
Chọn chiều sâu cơng tác các ngăn của bể bằng 2m . Tổng diện tích
các ngăn của bể tự hoại :
F = W / H = 41,4 / 2 = 20,7 m2
Chọn kích thước các ngăn như sau :
- Ngăn 1 : H1 * B1 * L1 = 2 * 3 * 3,45m.
- Ngăn 2 và 3 : H23 * B23 * L23 = 2 * 1,725 * 3m.
Hàm lượng chất ơ nhiễm sau khi ra khỏi bể tự hoại giảm như sau :
(với hàm lượng SSvào = 621 mg/l, BODvào = 230 mg/l)
- Hàm lượng chất lơ lửng (SS) giảm 80% tức nước thải qua bể cịn lại: 621 * 20% = 124,2 mg/l.
- Hàm lượng BOD5 giảm 20 – 40% chọn giảm 30%, tức cịn lại : 230 * 70% = 161 mg/l.
Thơng số thiết kế bể tự hoại 3 ngăn
STT Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Kích thước
1 Thể tích bể W m3 41,4 2 Thể tích ngăn thứ 1 W1 m3 20,7 3 Thể tích ngăn 2 và 3 W2,W3 m3 10,35 4 Diện tích bể F m2 20,7 5 Chiều cao bể H m 2 6 Chiều rộng ngăn thứ 1 B1 m 3
7 Chiều dài ngăn thứ 1 L1 m 3,45
8 Chiều rộng ngăn 2 và 3 B23 m 1,725
6. 2. 4. 2 Bể thu gom
• Chức năng
Là cơng trình đầu tiên trong hệ thống xử lý nước thải nhằm mục đích tập
trung nước thải từ chợ đổ về với lưu lượng Qmax.h = 7,08 m3/h. Bể thu gom được
thiết kế một ngăn và tạo dịng chảy từ đầu đến cuối bể nhằm làm giảm vận tốc nước khi qua song chắn rác . Đặc biệt ở bể thu gom cĩ bố trí lỗ cống chảy tràn (d = 200 mm) nhằm trường hợp cĩ sự cố bất ngờ phải ngưng hoạt động để sửa chữa. Nước thải sẽ theo cống này thải trực tiếp ra bên ngồi.
• Tính tốn
Chọn thời gian lưu nước : t = 0,5h.
Thể tích bể :
W = Qmax.h * t = 7,08 * 0,5 = 3,54 m3
Chọn kích thước bể thu gom : H * B * L = 1,5 * 1,2 * 2m.
Thơng số thiết kế bể thu gom
STT Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Kích thước
1 Thể tích W m3 3,54 2 Chiều cao H m 1,5 3 Chiều rộng B m 1,2 4 Chiều dài L m 2 6. 2. 4. 3 Bể bơm • Chức năng
Bể bơm cĩ tác dụng tập trung nước thải để bơm vào hệ thống xử lý . Trong bể bơm cĩ bố trí 2 bơm chìm hoạt động luân phiên nhau . Bơm được điều khiển tự động bằng hệ thống phao nổi.
• Tính tốn
Chọn số liệu thiết kế :
- Bể được thiết kế với thời gian lưu nước là : t = 0,25h. - Thể tích bể :
W = Qmax.h * t = 7,08 * 0,25 = 1,77 m3
- Chọn kích thườc xây dựng bể bơm : H * B * L = 1,5 * 1 * 1,2m.
Tính tốn thiết kế bơm – chọn bơm :
- Lựa chọn bơm với lưu lượng Q = 7,08 m3/h và
H = Ha + htt = 1.6 + 0,4 = 2m
Trong đĩ :
Ha – chiều cao hình học .
htt – tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường (khoảng 0,3 – 0,5m chọn 0,4m).
- Cơng suất máy bơm
Lw = 0,163 * γ * Q * H = 0,163 * 1 * 7,08 * 2 = 2,308 KW. Trong đĩ :
Lw - cơng suất máy bơm , KW
γ - trọng lượng riêng của chất lỏng , kg/l
Q - lưu lượng tính tốn , m3/h
H - tổng chiều cao áp lực , m.
Thơng số thiết kế bể bơm
STT Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Kích thước
1 Thể tích W m3 1,77
2 Chiều cao H m 1,5
3 Chiều rộng B m 1
4 Chiều dài L m 1,2
• Chức năng
Là cơng trình xử lý cơ học cĩ tác dụng là giữ lại các tạp chất thơ cĩ kích thước tương đối lớn như : rác , bao ni lơng , vỏ trái cây… nhằm chống tắc nghẽn, bảo vệ bơm và các thiết bị khác trong hệ thống, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý sau. Song chắn rác được bố trí 2 cái, 1 cái hoạt động và 1 cái dự phịng.
• Tính tốn
Lựa chọn các thơng số thiết kế :
- Chiều rộng song chắn rác : Bs = 0,3m - Chiều dài song chắn rác : l = 0,6m - Bề dày thanh chắn : s = 0,008m - Chiều rộng khe hở : b = 0,016m - Tổàng số khe giữa các song chắn :
N = (Bs + s) / (s + b) = (0,3 + 0,008) / (0,008 + 0,016) = 13 khe. (Hồng Huệ , 1996)
Tổng số thanh chắn : 13 – 1 = 12 thanh.
Chiều cao mực nước trước và sau song chắn rác chính là chiều cao mực
nước của bể thu gom và bể bơm : h1 = 1,5m và h2 = 1,7m.
Song chắn rác đặt nghiêng so với mặt nằm ngang một gĩc α = 60O . Chọn
song chắn rác là loại cố định , làm bằng thép khơng rỉ. Rác được cơng nhân vớt ngày 2 lần và được đưa vào thùng rác rồi đưa ra bãi chơn lấp.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác :
Trong đĩ :
v – vận tốc nước thải qua song chắn rác (v = 0,8 m/s)
g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2)
K – hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác vướng vào song chắn rác (K = 3)
ζ - hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh đan, cĩ thể xác định theo cơng thức :
ζ = β * (s/b)4/3 * sinα = 0,83 Trong đĩ :
β – hệ số phụ thuộc tiết diện ngang thanh chắn , chọn thanh
chắn cĩ tiết diện hình chữ nhật (β = 2,42) (Hồng Huệ , 1996).
Thơng số thiết kế song chắn rác
STT Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Kích thước
1 Chiều rộng Bs m 0,3 2 Chiều dài l m 0,6 3 Bề dày thanh chắn s m 0,008 4 Chiều rộng khe hở b m 0,016 5 Số song chắn n thanh 12 6 Số khe N khe 13 7 Gĩc ngiêng α Độ (o) 60 8 Tổn thất áp lực hs m 0,081 Hình 3 – Mơ hình song chắn rác
6. 2. 4. 5 Bể lắng 1
• Chức năng
Dựa vào lưu lượng và đặc tính của nước thải , ta chọn bể lắng 1 là bể lắng đứng. Nhiệm vụ của bể là lắng các tạp chất phân tán nhỏ (chất lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống hoặc nổi trên mặt nước.
• Tính tốn
Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm
f = Qmax.s / Vtt = 19,7 . 10-4 / 0,03 = 0,066 m2
Trong đĩ :
Qmax.s – lưu lượng lớn nhất giây , m3/s
Vtt – tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm , lấy khơng nhỏ hơn 30mm/s.
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng
Trong đĩ:
v – tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5 – 0,8 mm/s chọn v = 0,5 mm/s = 0,0005 m/s.
Diện tích của bể trong mặt bằng
F1 = F + f = 3,94 + 0,066 = 4,006. Chọn bể cĩ mặt bằng hình vng cĩ cạnh là 2m.
Đường kính ống trung tâm :
d = ( 4* f ) / π = 4 *0,066 / π = 0,3m
Chiều cao tính tốn của vùng lắng trong bể lắng đứng
htt = v * t = 0,0005 * 1 * 3600 = 1,8m Trong đĩ:
t - thời gian lắng, t = 1h.
Chiều cao phần hình chĩp trong bể lắng đứng
hc = h2 + h3 = tgα * (c - cn) * 2 /2 = tg50O * (2 – 0,6) * 2 /2 = 1,18m.
Chọn hC = 1,2m. Trong đĩ :
cn – cạnh đáy nhỏ của hình chĩp , cn = 0,6m h2 – chiều cao lớp trung hồ, m
h3 – chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m c – cạnh bể lắng đứng hình vng, m
50 , chọn α = 50 .
Chiều cao ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính tốn của vùng lắng
(1,8m)
Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần
ống loe và bằng 1,35 lần đường hính ống trung tâm
dl = hl = 1,35 * d = 1,35 * 0,3 = 0,405m.
Đường kính tấm hắt bằng 1,3 đường kính miệng loe :1,3 * 0,405 =
0,527m . Gĩc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy
bằng 17O
Khoảng cách giữa mép ngồi cùng của miệng loe đến mép ngồi cùng
của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục : l = 4 * Qmax.s / [vk * π * (c + cn)]
= 4*19,7*10 -4 / [0,0064* π * (2 + 0,6)]
= 0,15m.
Trong đĩ:
vk – tốc độ dịng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20mm/s chọn vk = 6,4mm/s =0,0064m/s.
Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng :
H = htt + hc + ho = 1,8 + 1,2 + 0,3 = 3,3m. Trong đĩ:
ho – khoảng cách từ mực nước đế thành bể , lấy ho = 0,3m.
Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng :
u = htt / t = 1,8 / 1 = 1,8m/h = 0,5mm/s.
Tra bảng 3.27 Lâm Minh Triết, 2001 ta cĩ hiệu suất lắng của cặn lơ lửng ở bể lắng 1 phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt cặn (0,8mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất rắn lơ lửng Chh = 267,54 mg/l suy ra hiệu suất El = 49%.
Hàm lượng chất lơ lửng trơi ra khỏi bể lắng đứng :
Cl = Chh * (100 – El) / 100 = 267,54 * (100 – 49) / 100 = 136,45mg/l.
Trong đĩ :
Chh – hàm lượng chất lơ lửng của nước thải dẫn vào bể lắng 1, mg/l El – hiệu suất lắng , %
Vậy : Cl = 136,45 < 150mg/l , khơng cần chọn cơng trình xử lý bổ sung mà
được dẫn trực tiếp sang bể aeroten kết hợp với bể lắng 2.
Hiệu quả xử lý BOD5 của bể lắng 1
R = t / [a + (b * t)] = 1 / [0,018 + (0,02 * 1)] = 26,32 %. Trong đĩ :
R – hiệu quả khử BOD5, %
