- Tính toán lựa chọn phương án thoát nước và xử lý nước thải khu biệt thự Đặng Xá - Gia Lâm – Hà Nội với các số liệu như sau:
• Số hộ: 120; Số người trung bình trong một hộ: 05 người. • Tiêu chuẩn cấp nước: q0 = 150 lít/người.ngày đêm
• Tiêu chuẩn thải cặn lơ lửng: a = 50 gam/người.ngày đêm • Tiêu chuẩn thải BOD5: b = 35 gam/người.ngày đêm.
3.3.2.1. Tính toán kỹ thuật
a. Tính toán các số liệu chung của nước thải:
Lượng thải nước trung bình của khu dân cư: Qtb = N*q0 = 600*150.10-3 = 90 (m3/ngày) Lượng nước thải của 01 hộ gia đình: Q0 = 0,75 (m3) Lưu lượng tính toán trung bình:
q = Qtb/86400 = 1,042 (l/s) hoặc 3,75 (m3/h)
Hệ số thải nước không điều hoà Kch xác định theo công thức:
tb
ch Q
K =1,5+2,5* = 1,5+2,5* 0,87 = 4,05 Nồng độ cặn lơ lửng trong nước thải:
C0 = a/q0 = 50.103/150 = 333,33 (mg/l) Nồng độ cặn BOD5 sau lắng trong nước thải: L0 = b/q0 = 35.103/150 = 233,33 (mg/l)
b. Lựa chọn sơđồ xử lý nước thải:
Theo số liệu tính toán, nước thải có hàm lượng chất bẩn tương đối cao.
Để đảm bảo yêu cầu vệ sinh và tái sử dụng, ta có thể chọn sơ đồ xử lý nước như sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 84
c. Tính toán kỹ thuật các công trình xử lý nước thải
i. Tính toán bể tự hoại:
- Số người sử dụng: N = 120 hộ x 5 người/hộ = 600 người. - Các hệ số không điều hoà:
+ Hệ số không điều hoà giờ: Kgiờ = 4; + Hệ số không điều ngày: Kngày = 2,5; + Số giờ làm việc trong ngày: T = 24.
(Theo Hệ số không đìều hoà của các đối tượng thải nước. PGS.TS Nguyễn Việt Anh - Bể tự hoại và bể tự hoại cải tiến- NXB Xây dựng 2007).
Thời gian lưu nước tối thiểu: tn = 1 ngày (24 giờ). (Bảng 2.15. Thời gian lưu nước tối thiểu. PGS.TS Nguyễn Việt Anh - Bể tự hoại và bể tự hoại cải tiến- NXB Xây dựng 2007).
- Hệ số sử dụng công trình: 100% số người sử dụng bể.
- Nhiệt độ trung bình của tháng thấp nhất trong năm: t = 150C. Nhiệt độ
trung bình của nước thải: tnt = 200C.
- Chu kỳ hút cặn: T = 3 năm/ lần (= 3*365 = 1095 ngày)
- Tiêu chuẩn cặn tích luỹ và váng nổi: r = 40 l/người/năm . * Tính toán kích thước bể tự hoại: - Dung tích phần chứa cặn tươi: Vb = 24.N/1000 = 24* (120*5) / 1.000 = 14,4 (m3). - Dung tích phần cặn tích luỹ và váng nổi: Vt+v = 1,4*40*N*T/1.000 = 100,8 (m3) Nước thải từ khu vệ sinh Ngăn lọc kỵ khí dòng hướng lên Xả vào nguồn Bể tự hoại Bãi lọc ngầm trồng cây Nước xám HSH bậc 2 HSH bậc 1 Bể tự hoại
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 85 - Dung tích ướt tối thiểu của bể:
Vư = N*(q0*tn + 24 + 42*T)/1000 = 180 (m3) - Dung tích phần thông khí:
Vk = 20%Vư = 20% * 180 = 36 (m3) - Tổng dung tích yêu cầu của bể:
V = Vb + Vt+v + Vư + Vk = 331,2 (m3)
- Chọn số đơn nguyên làm việc: n = 4. Mỗi đơn nguyên có dung tích V = 82,8 (m3)
- Chọn bể có chiều sâu công tác: Hư = 2,5 m. - Diện tích yêu cầu của mỗi đơn nguyên là
F = 82,8 / 2,5 = 33,12 (m2). - Chọn bể có 3 ngăn. Tỷ lệ dung tích: V1:V2:V3 = 2:1:1. - Ngăn thứ nhất có: V1 = 82,8 (m3) hay có diện tích: F1 = 33,12 (m2). - Ngăn thứ 2 và 3 có: V2 = V3 = 0,5*V1 = 41,4 (m3), hay : F2 = F3 = 16,56 (m2). * Tính toán ngăn lọc kỵ khí: - Chọn thông số kỹ thuật: + Tải trọng thuỷ lực: qt = 1,5 m3/m2.ngày. + Tải trọng chất hữu có tính theo BOD5: qL = 0,5 kg BOD5/m3/ngày. + Chiều sâu lớp vật liệu lọc: Hl = 1,8 m. + Dung tích đơn vị: 0,1 m3/ngày
+ Diện tích đơn vị: 0,07 m2/người - Diện tích ngăn lọc yêu cầu:
Fl = 600*0,07 = 42 (m2)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 86 * Chất lượng nước thải sau xử lý:
Theo nhiều kết quả nghiên cứu của Viện khoa học và kỹ thuật Môi trường (IESE), trường Đại học xây dựng Hà Nội, bể tự hoại BASTAF có hiệu suất xử lý khá cao, có giá trị trung bình theo BOD5, SS tương ứng là: 74,2% và 90,8%. Với hiệu suất này, nước thải sau BTH có thể đạt tiêu chuẩn chất lượng theo QCVN 24:2009/BTNMT. Tuy nhiên, do chưa có số liệu thực nghiệm cụ thể tại địa bàn, nên ta có thể lấy sơ bộ hiệu suất xử lý theo BOD5 và SS lần lượt là: 50% và 60%
STT chỉ tiêu Đơn vị Trước XL Sau XL Hiệu suất TB (%)
1 BOD5 Mg/l 233,33 80 60
2 SS Mg/l 333,33 110 70
ii. Tính toán bãi lọc ngầm trồng cây: - Các thông số tính toán:
o Tổng số người sử dụng: 600 người;
o lượng nước thải: Qtb = 90 (m3/ngày)
o Hàm lượng cặn lơ lửng đầu vào (sau BTH): 110 mg/l;
o Hàm lượng BoD5 đầu vào (sau BTH): 80 mg/l;
o Loại đất sử dụng: đất cát pha sét; - Xác định diện tích cần thiết của bãi thấm:
Có thể tính diện tích bãi thấm theo tiêu chuẩn đầu người. Đối với hộ
gia đình, tiêu chuẩn là f0 = 0,6 m2/người. Vậy, diện tích cần thiết của bãi thấm là: F1 = 600*0,6 = 360 m2
- Xác định chất lượng nước sau xử lý:
Theo nhiều nghiên cứu, hiệu suất xử lý của bãi thấm, bãi lọc rất cao, theo BOD5 và SS có thểđạt trên 80%. Ta có thể tạm chọn hiệu suất xử lý theo
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 87 BOD5 và SS là: 50% và 60%. Như vậy, Chất lượng nước sau xử lý có thể tạm tính như sau:
o Hàm lượng cặn lơ lửng: 44 mg/l;
o Hàm lượng BOD5: 40 mg/l.
Nước thải sau bãi thấm có chất lượng đảm bảo mức 1 tiêu chuẩn QCVN 39:2011/BTNMT.
Tuy nhiên, để phục vụ nhu cầu tái sử dụng nước cho tưới, rửa đường,
đồng thời đảm bảo yêu cầu về diệt khuẩn, ta bố trí thêm bậc xử lý bằng hồ
sinh học.
iii. Tính toán hồ sinh học:
Chọn loại hồ sinh học hiếu khí tự nhiên, độ sâu mức nước trung bình 1,0 m. Hồ sinh học được bố trí chủ yếu để khử trùng. Nước thải sau xử lý phải thoả mãn yêu cầu về vi sinh theo tiêu chuẩn QCVN 39:2011/BTNMT: Nước có thể sử dụng cho mục đích tưới không hạn chế, lượng vi khuẩn E.Coli phải thoả mãn điều kiện < 1000 vsv/100 ml.
- Thời gian lưu nước cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức:
Nt = Na /(1+Kb*Tn)n
Với: Tn = 8,9 ngày: thời gian lưu nước trong hồ.
Na = 105 vsv/100 ml: số lượng vi khuẩn (Coliform) có trong nước thải chảy vào hồ (nước thải sau xử lý ở bãi thấm).
Nt = 103 vsv/100 ml: số lượng vi khuẩn (Coliform) có trong nước thải sau xử lý phải đạt được.
Kb = 2,6*(1,19)T-20: hằng số diệt khuẩn, Kb = 2,6 ngày-1. n: Số bậc hồ
Vậy:
Tn2 = {[Nt/Na]1/n – 1}/Kb Chọn n = 1, ta tính được Tn1 = 257,4 ngày
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 88 Chọn n = 2, ta tính được Tn2 = 3,46 ngày (thoả mãn Tmin = 3 - 5 ngày) Vậy ta xây dựng thêm 02 bậc hồ hiếu khí, có thời gian lưu nước Tn3 = 3,46 ngày.
Với chiều sâu mức nước trung bình H = 1,0 m, diện tích của mỗi hồ là: F = Q*Tn/H = 75*3,46/1 = 260 m2
* Hiệu quả xử lý theo BOD5:
Lt = La / (1+Kb*T)n
Trong đó: Lt: Hàm lượng BOD5 sau xử lý, mg/l; La: Hàm lượng BOD5 trước xử lý: 40 mg/l Vậy:
Lt = 40 / (1+2,6*3,46)2 = 0,4 mg/l
* Hiệu quả loại bỏ trứng giun sán:
- Hiệu quả loại bỏ của hồ bậc 1:
r1 = 100(1-0.41*exp([-0.49*3,46+0.0085*3,462) = 98% - Lượng giun sán sau hồ bậc 1 là:
Mt = Ma *(100-r1) = 104 * 0.02 = 200 con/100 ml. - Hiệu quả xử lý của hồ hiếu khí bậc 2:
r2 = 100(1-0.41*exp([-0.49*3,46+0.0085*4,462) = 98% - Lượng giun sán sau hồ bậc 2 là:
M2 = M1 *(100-r2) = 2*102 * 0.2 = 40 con/100 ml.
Vậy, với chuỗi hồ trên, nước thải sau xử lý đạt QCVN 39:2011/BTNMT,
đặc biệt là về chỉ tiêu vi sinh.
3.3.2.2. Tính toán chi phí a. Xây dựng bể tự hoại:
- Tổng dung tích bể: V = 332 m3
- Tạm tính suất đầu tư xây dựng bể là 2,47 triệu đồng /m3 ( Theo Quyết định số 420/QD-SXD năm 2013 về việc Công bố giá xây dựng mới nhà ở, công trình, vật liệu công trình trên địa bàn TP Hà Nội.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 89 - Chi phí xây dựng bể: C1 = 332m3 x 2,47triệu/m3 = 820 triệu.
b. Xây dựng bãi thấm
- Tổng diện tích bãi thấm: F = 360 m2
- Tạm tính suất đầu tư xây dựng bãi thấm: 0,494 triệu / m2
- Cho phí xây dựng bãi thấm: C2 = 360m2 x 0,494triệu/m2 = 177 triệu
c. Xây dựng hồ sinh học
- Tổng dung tích hồ: F2 = 520 m3.
- Tạm tính suất đầu từ xây dựng hồ: 0,2 triệu/m3
- Chi phí xây dựng hồ: C3 = 520m3 x 0,2 triệu/m3 = 104 triệu
d. Xây dựng hệ thống cống thoát nước
- Tổng chiều dài hệ thống tạm tính 1000 m.
- Suất đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước: 0,494 triệu/m
- Chi phí xây dựng hệ thống thoát nước: C4 = 1000m x 0,494 triệu/m = 494 triệu.
e. Tổng chi phí xây dựng hệ thống thoát nước và xử lý nước thải:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ