Song chắn rác

Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn. Đây là công trình đầu tiên trong trạm xử lí nước thải.

 Tính toán mương dẫn nước thải

 Tính toán song chắn rác

4.4.2.1. Tính toán mương dẫn mương dẫn nước thải

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật.

Bảng 4.3: các thông số mương dẫn nước thải

Thông số (m48503/h) (m36503/h)

(m) 1,4 1,4

Độ dốc i 0,0008 0,0008

V m/s 1,14 1

Độ đầy H (m) 1,1 0,84

Mương dẫn nước thải có chiều rộng là 1,4 m

4.4.2.2. Tính toán song chắn rác

4.4.2.2.1. Nhiệm vụ

- Khử cặn rắn thô

- Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy..

4.4.2.2.2. Tính toán

Chọn 2 song chắn rác 1 công tác 1 dự phòng với lưu lượng tính như sau: Lưu lượng thải trung bình tính theo giờ: 3650m3/h

Bảng các thông số thủy lực của mương dẫn ở mỗi song chắn rác

Bảng 4.4: Xử lí nước- Lâm Minh Triết

Thông số (m3/h) (m3/h) 4850 3650 (m) 1,2 1,2 Độ dốc i 0,0008 0,0008 V( m/s) 0,97 0,82 Độ đầy H(m) 0,89 0,56

 Chiều sâu của song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương dẫn ứng với = =0,89m

 Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức: . k = . 1,05 = 93,2 khe, lấy 94 khe

Trong đó: n :số khe hở

:lưu lượng lớn nhất của dòng thải, =1,35m3/s :vận tốc nước chảyqua song chắn rác, = 0,97m/s l : khoảng cách giữa các khe hở, l =16mm= 0,016m k : hệ số tính đến sự thu hẹp của dòng chảy, k = 1,05

 Chiều rộng của song chắn được xác định theo công thức: = s(n -1) + (l.n) = 0,008(94-1) + (0,016.94) = 2,248m Trong đó: s : bề dày của thanh song, s =0,008m

 Tổn thất áp lực qua song chắn rác: = ξ = 0,628.3 = 0,09m =9mm

Trong đó: : vận tốc của nước thải trước song chắn úng với , = 0,97m/s. K1: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác, K1 = 3

ξ hệ số sức cản cục bộ, ξ = β. (.sinα =0,628

β: hệ số phụ thuộc vào tiết diện thanh song, lấy theo bảng 3- 7, sách xử lí nước thải đô thị và công nghiệp(Lâm Minh Triết), lấy β = 1,83.

 Chiều dài phần mở rộng của song chắn: = = = 1,55m

Trong đó: chiều rộng của song chắn rác : chiều rộng của mương dẫn

φ: góc nghiêng phần mở rộng

 Chiều dài phần thu hẹp của song chắn rác: = = 0,775m

 Chiều dài xây dựng song chắn rác: L =+ += 3,925m

Trong đó: : chiều dài phần mương đặt song chắn, =1,6m

 Chiều sâu xây dựng sông chắn rác: H = ++0,5 = 1,48m

Trong đó: 0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn với mực nước cao nhất.

Bảng 4.5: Các thông số thiết kế song chắn rác

STT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Lưu lượng giờ max m3/h 4850

2 Vận tốc nước chảy qua song m/s 0,97

3 Chiều rộng song m 2,248

4 Chiều dài song m 3,925

5 chiều sâu m 1,48

6 Số khe khe 94

7 Vật liệu inox

 Hiệu suất khử SS đạt 5%, vậy SS ra khỏi song chắn rác là: SSr = SSv. (100% - 5%) = 190mg/l

 Hiệu suất khử đạt 5%, vậy ra khỏi song chắn rác là:

 v = r.(100% -5%) = 228mg/l

Bảng 4.5: Nồng độ chất bẩn ra khỏi song chắn rác:

mg/l 240 228

SS mg/l 200 190

4.4.3. Bể thu gom

4.4.3.1. Nhiệm vụ

Tiếp nhận nước thải từ hệ thống thoát nước thải của khu dân cư và khu công nghiệp.

4.4.3.2. Tính toán

Chọn thời gian lưu nước t = 20 phút( t =10-30 phút)

 Thể thích bể thu gom:

V = .t = 4850.20=1616 m3, lấy 1650 m3

Trong đó: : lưu lượng lớn nhất vào hố thu gom t: thời gian lưu nước.

Chọn chiều cao hữu ích là 4m Chiều cao dự phòng là 0,5m

Bể thu gom được chia thành 6 bể nhỏ, mỗi bể có kích thước là: L * B * H = 11 * 8 * 3,5

Bảng 4.6: các kích thước thiết kế bể thu gom:

STT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Lưu lượng giờ max M3/h 4580

2 Thời gian lưu nước Phút 20

3 Chiều rộng bể m 8 Chiều dài bể m 11 Chiều cao bể m 3,5 4 Thể tích thực của 1 bể M3 308 5 Số lượng bể Bể 6 4.4.4. Bể điều hòa 4.4.4.1. Nhiệm vụ

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ, tạo chế độ ổn định cho các công đoạn xử lí tiếp theo, tránh các hiện tượng quá tải hệ thống. Trong bể điều hòa có hệ thống phân phối khí được sử dụng để cấp khí nhằm ổn định chắt lượng nước thải, tránh trường hợp xảy ra quá trình phân ủy kị khí.

4.4.4.2. Tính toán

Lưu lượng trung bình 4850m3/h Chọn thời gian lưu nước 4h. Chiều cao công tác của bể là4m Chiều cao bảo vệ 0,5m

 Thể tích bể điều hòa

Trong đó: k: hệ số không điều hòa, k = 1,2

Sử dụng 8 bể điều hòa, vậy mỗi bể có thể tích là 2910m3

 Diện tích của 1 bể điều hòa:

Chọn chiều rộng bể là 25m, chiều dài bể là 29,1m Sử dụng loại bể điều hòa có sục khí.

 Chiều ao xây dựng bể:

Trong đó: H: chiều cao công tác của bể,m : chiều cao bảo vệ của bể,m

 Tốc độ sục khí R lấy khoảng 10-15l/m3.phút Chọn R=15

 Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: Tính toán máy thổi khí:

 Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Trong đó: : tổn thất trong ống vận chuyển, 0,5m

H: độ sâu ngập nước của miệng vòi phun, 4m

 Công xuất của máy thổi khí:

Trong đó: P: công xuất yêu cầu của máy nén khí, kw G: trọng lượng của dòng không khí:

R: hằng số khí, R=8,314

nhiệt độ tuyệt đối,= 273+26= 299K

P1: áp suất tuyết đối của khí đầu vào, =1atm P2: áp suất đầu ra,

29,7: hệ số chuyển đổi

e: hiệu suất của máy, chọn e= 0,7

Bể điều hòa khuấy trộn bằng khí nén sử dụng đĩa phân phối khí:

(nguồn: bảng 9-8 sách sử lí nước thải đô thi và công nghiệp - Lâm Minh Triết)

Lưu lượng qua mỗi đĩa l= 75l/phút.đĩa • Số đĩa khuếch tán khí:

• Lưu lượng khí qua mỗi đĩa khuếch tán thực tế: Chọn số đĩa trên 1 ống nhánh là 9 đĩa.

Chọn ống phân phối khí chính có ɸ= 120mm • Vận tốc khí trong ống chính là:

Chọn ống phân phối khí nhánh có ɸ= 75mm

Bảng 4.7: Các thông số thiết kế bể điều hòa:

STT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Thể tích bể, V Thể tích 1 bể Số bể M3 M3 Bể 23280 2910 8 2 Kích thước mỗi bể: Chiều dài, L Chiều rộng, B Chiều cao, H M 29,1 25 4,5

3 Thời gian lưu nước, t h 4

4 Lưu lượng khí cấp cho bể, M3/s 5,82

5 Số đĩa khuếch tán khí, n đĩa 4700

4.4.5. Bể lắng sơ cấp

4.4.5.1. Nhiệm vụ

Lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải

4.4.5.2. Tính toán

 Diện tích của bể trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo công thức:

= = = 2831m2

Trong đó: : lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày đêm

: tải trọng thiết kế ứng với lưu lượng trung bình ngày, = 34m3/m2.ngày(theo bảng TK – 4, xử lí nước- Lâm Minh Triết)

 Diện tích của bể trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất tính theo công thức:

= = = 1359m2

: tải trọng thiết kế ứng với lưu lượng trung bình ngày, = 85m3/m2.ngày(theo bảng TK – 4, xử lí nước- Lâm Minh Triết)

So sánh F1 và F2, ta chọn F = F1 =2831m2

 Thể tích bể lắng ngang sơ cấp tính theo công thức: V = F . H = 2831.3,5 = 9908,5m3

Trong đó: F: diện tích mặt bằng bể, m2

H: chiều cao công tác của bể, chọn H = 3,5m

 Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng theo công thức: t = = = 2,04h

 Chiều dài vùng lắng chọn sao cho tỷ số L:B lớn hơn 3:1 được tính theo công thức:

L = = = 39,3m

Chọn: n = 12, số đơn nguyên công tác

B =6, chiều rộng của mỗi đơn nguyên

Chọn bể lắng ngang gồm 12ngăn, kích thước công tác của mỗi ngăn là: B * L = 6 * 39,3m

 Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn: t = = = = 2,04h

 Chiều cao xây dựng của bể:

= H + = 3,5 + 0,3 + 0,4 + 0,3 =4,5m

Trong đó: H: chiều cao công tác của bể lắng ngang, 3,5m :chiều cao lớp trung hòa, 0,3m

:khoảng cách từ mực nước đến thành bể, 0,4m : chiều cao phần chứa cặn. 0,3m

 Hàm lượng SS sau khi đi ra khỏi bể lắng sơ cấp với hiệu suất E = 70% là: SS = = 57mg/l

 Hàm lượng sau khi đi ra khỏi bể lắng sơ cấp với hiệu suất E = 40% là: = = 136,8mg/l

Bảng 4.8: Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể lắng sơ cấp

Chỉ số Đơn vị Giá trị

Dòng vào Dòng ra

Mg/l 228 136.8

SS Mg/l 190 57

Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể lắng sơ cấp

Thông số Số lượng Đơn vị

Số lượng ngăn 12 ngăn

Chiều rộng 6 m

Chiều dài 39,3 m

Chiều cao 4,5 m

4.4.6. Bể phản ứng sinh học (Bể AEROTANK)

4.4.6.1. Nhiệm vụ

Thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải ở điều kiện hiếu khí.

4.4.6.2. Tính toán

 Các thông số tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn.

Hàm lượng trong nước thải dẫn vào bể aerotank là 240mg/l và SS là 200mg/l, tỷ số /COD = 0,686

Yêu cầu và SS sau xử lí sinh học hiếu khí là 20mg/l và 50mg/l. Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, Q = 87500m3/ngày đêm T: nhiệt độ trung bình của nước thải, t =25

Z: độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng thứ cấp, Z= 0,3, trong đó có 70% cặn bay hơi.

F/M: tải trọng các chất hữu cơ được làm sach trên 1 đơn vị thể tích của bể xử lí. L= (0,8-1,9)kg/m3.ngày với bể aerotank xáo trộn hoàn toàn.

Các thành phần hữu cơ khác như Nito và phootpho có tỉ lệ phù hợp với phương pháp xử lí sinh học

(nguồn: tính toán xử lí các công trình xử lí nước thải – TS Trịnh Xuân Lai).

 Tính nồng độ hòa tan trong nước ở đầu ra:

(ra) = hòa tan trong nước đầu ra + của chất lơ lửng trong đầu ra

 hòa tan trong nước đầu ra:

Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra: 0,686 . 20mg/l = 13,72mg/l

BOD của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra:

0,686 . 20mg/l . 1,42 oxy tiêu thụ/ mg tế bào bị oxy hóa = 19,48mg/l của chất rắn lơ lửng đầu ra:

mg/l . 0,68 = 13,25mg/l

 của chất lơ lửng trong đầu ra xác định như sau: 20mg/l = +13,25mg/l

= 20 -13,25 = 6,75mg/l

 Xác định hiệu quả xử lí:

Hiệu quả xử lí tính theo hòa tan: E = = = 95,07%

Hiệu quả xử lí theo BOD tổng cộng: E = = 85,4%

 Xác định thể tích bể aerotank:

Thể tích bể aerotank tính theo tuổi của cặn được xác định theo công thức:

W = = =12302 m3

Sử dụng 8 bể aerotank, vậy thể tich của mỗi bể 1538là m3

Trong đó:

: thời gian lưu của bùn hoạt tính( tuổi của cặn) trong công trình, = 5-15 ngày, chọn 8 ngày

Y: hệ số sản lượng bùn. Y= 0,4-0,8mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0,6mgVSS/mgBOD5

X: nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy X=3000mg/l

: hệ số phân hủy nội bào. = 0,06

 Thời gian lưu nước của bể: = . 24 = . 24 = 3,74h

 Tỉ số tuần hoàn bùn:

Phương pháp cân bằng vật chất cho bể aerotank: (Q +).X = Q.+.

Trong đó:

Q: lưu lượng nước thải vào bể, Q =87500m3/ngày đêm : lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày đêm

: nồng độ VSS trong bể X= 2500mg/l : nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể

: nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, = 7500mg/l

Giá trị thường rất nhỏ so với X, do đó trong phương trình cân bằng trên có thể bỏ qua đại lượng Q (. Khi đó phương trình cân bằng sẽ có dạng:

= ()X

Đặt tỉ số /Q=α( tỉ số tuần hoàn), chia 2 vế của phương trình trên ta được:

α = X+αX

Hay α= = = 0,5

 Lưu lượng bùn tuần hoàn:

= = 87500.0,5 = 43750m3/ngày đêm

 Xác định kích thước bể aerotank:

Chọn chiều cao hữu ích của bể là 7,5m Chiều cao bảo vệ = 0,5m

Vậy chiều cao xây dựng của bể là: H= h + = 7,5 + 0.5 =8m

Chọn chiều rộng của bể là: 9m

Vậy chiều dài của bể là: 21,36m, lấy 21,5m Vậy kích thước của bể là:

= L.B.H = 15481m3

 Bùn dư

Lượng bùn dư giữ lại ở bể lắng thứ cấp: = = = 1024,45m3/ngày

Trong đó:

: lưu lượng bùn xả đi, m3/ngày : thể tích bể aerotank,m3

: nồng độ VSS trong dòng tuần hoàn( bùn sau khi lắng ở bể lắng thứ cấp), mg/l

: nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank, mg/l

: nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải sau bể lắng thứ cấp, mg/l : lưu lượng thải ra khỏi bể lắng thứ cấp, m3/ngày

: thời gian lưu bùn trong hệ thống, h

 Lượng bùn sinh ra hằng ngày:

Lượng bùn sinh ra hằng ngày là do vi khuẩn sản sinh ra ở các phản ứng tổng hợp và phản ứng hô hấp nội bào.

Tổng lượng bùn sinh ra ứng với độ tro của cặn Z= 0,3, tính theo công thức:

= Q(0,8SS + 0,3) =87500(0,8.57 + 0,3.136,8) =7581000kg/ngày Trong đó:

SS: hàm lượng cặn lơ lửng có trong nước thải sau lắng sơ cấp, mg/l : hàm lượng BOD5 của nước thải sau lắng sơ cấp, mg/l

: lưu lượng nước thải cần xử lí, m3/ngày đêm

 Lượng oxy cần thiết: =

= = 10190,15 Trong đó:

: lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lí nước thải : lưu lượng nước thải đầu vào, m3/ngày đêm nồng độ BOD5 của nước thải đầu vào, g/m3

nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra, g/m3

0,6: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20 phần tế bào dư xả theo bùn dư:

= = = 0,405gVSS/g BOD5 ượng bùn dư sinh ra mỗi ngày: = . Q.-3

= 0,405.87500(136,8-6,75)= 4608,64kg/ngày hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

: tổng hàm lượng nito trong nước thải dầu vào, g/m3

: tổng lượng nito trong nước thải đầu ra, g/m3

: hệ số sử dụng oxi khi oxi hoa thành

 Lượng oxi cần thiết trong điều kiện thực tế: =

= 10190,15(=10971,69 Trong đó:

β:hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, thường lấy = 1

: nồng độ oxi bão hòa trong nước sạch ỏ nhiệt độ 25º, bằng 8,26mg/l nồng độ oxi bão hòa trong nước sạch ở nhiệt độ 20ºC, bằng 9,08mg/l nồng độ oxi cần duy trì trong công trình, mg/l. Khi xử lí nước thải

thường lấy = 1,5-2mg/l. Chọn 1,7

: hệ số điều chỉnh lượng oxi thâm nhập vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề măt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng, kích thước, có giá trị từ 0,6-0,94. Chọn 0,8

Bảng 4.10: Các thông số thiết kế bể aerotank

Thông số Đơn vị Số lượng

Số bể Bể 8 Chiều rộng M 9 Chiều dài M 21,5 Chiều cao M 8 4.4.7. Bể lắng thứ cấp 4.4.7.1. Nhiệm vụ

Sinh khối vi sinh vật trong bùn hoạt tính được tạo nên từ bể aerotank cùng với nước thải chảy vaò bể lắng. Nhiệm vụ của bể lắng thứ cấp là giữ lại các sinh khối vi sinh vật đó trong bể dưới dạng cặn lắng.

Ta sử dụng loại bể lắng li tâm

4.4.7.2. Tính toán

 Kích thước bể

Bảng 4.11: Các thông số thiết kế cho bể lắng thứ cấp

Loại xử lí Loại tải trọng bề mặt(m3/m2.ngày)

Tải trọng bùn(kg/m2) Chiều sâu tổng cộng(m) Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính khuếch tán bằng không khí 16,3÷32,6 40,7÷48,8 3,9÷5,8 9,7 3,7÷6,0 Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy nguyên chất 16,3÷32,6 40,7÷48,8 4,0÷6,8 9,7 3,7÷6,0 Lọc sinh học 16,3÷24,4 24÷48,8,4 2,9÷4,9 7,8 3,0÷4,5 RBC 16,3÷32,6 24,4÷48,8 3,9÷5,8 9,7 3÷4,5,0