Đề tài Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho thành phố và thiết kế kỹ thuật một công trình của trạm

nhiệm vụ thiết kế nhiiệm vụ thiết kế Đồ áN môn học công trình Xử lý nước thải I. Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho thành phố và thiết kế kỹ một công trình của trạm. II. các tài liệu thiết kế 1.Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý 2.Điều kiện khí hậu của Thành phố - Hướng gió chủ đạo: …………… - Nhiệt độ trung bình năm của Thành phố:…………….độ 3.Số liệu về nước thải của Thành phố a)Nước thải sinh hoạt - Dân số Thành phố: ……………. người - Tiêu chuẩn thải nước trung bình:…………….. l/ng.ngđ b)Nước thải sản xuất: Số liệu về nước thải Tên nhà máy A B C Lưu lượng, m3/ngđ Hàm lượng chất lơ lửng, mg/l BOD5, mg/l COD, mg/l pH Nhiệt độ, 0C Các tài liệu khác như trong nhiệm vụ đã cho trong tờ nhiệm vụ thiết kế. Xác định các thông số tính toán cơ bản 1. Lưu lượng nước tính toán 1.1. Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSH = (m3/ng.đ) Trong đó: N : Số dân thành phố qo : Tiêu chuẩn thải nước thành phố (l/ng.ngđ) Lưu lượng trung bình giây: QSHtb = (l/s) Theo bảng hệ số không điều hoà phụ thuộc lưu lượng nước thải ta có hệ số không điều hòa (bảng 2.5 sách Thoát nước tập 1) Kch = ………… 1.2. Lưu lượng nước thải sản xuất Nhà máy A : - Lưu lượng QAsx …………… (m3/ng.đ) Nhà máy B : - Lưu lượng QBsx …………... (m3/ng.đ) Tổng lưu lượng nước thải sản suất là  Qsx = QAsx + QBsx (m3/ng.đ) 1.3. Lưu lượng tính toán nước thải thành phố Do không biết rõ số liệu về nguồn thải nước thải công nghiệp địa phương nên ta coi lưu lượng nước thải sản xuất là phân phối đều theo các giờ trong ngày. Qsxh = (m3/h) Lưu lượng tính toán ngày đêm toàn thành phố : Qtt = QSH + Qsx (m3/ng.đ) Lưu lượng tính toán giờ max: Qhmax = (m3/h) qsmax = (l/s) Lưu lượng tính toán giờ min Qhmin = (m3/h) qsmin = (l/s) : Lưu lượng giờ thải nước ít nhất lấy theo bảng tra từ hệ số kch theo bảng 2.6 sách Thoát nước tập 1. Lưu lượng tính toán trung bình: Qhtb = (l/s) Dưới đây là Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải Thành phố ứng với hệ số không điều hoà Kch=1,4. Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải Thành phố Thời gian (ngày ) Nước thải sinh hoạt Nước thải CN Lưu lượng tổng cộng %Qngđ m3 m3 m3 %Qngđ 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Cộng Qngđ 2. Xác định nồng độ chất bẩn 2.1. Nước thải sinh hoạt Hàm lượng cặn lơ lửng có trong nước thải sinh hoạt Csh = (mg/l) Trong đó : - ashc : Tiêu chuẩn thải cặn, đối với nước thải sinh hoạt (g/ng.ngđ) (Tra theo TCVN 51-84) Hàm lượng BOD có trong nước thải sinh hoạt : Lsh =(mg/l) 2.2. Nước thải sản xuất Nhà máy thứ nhất: CxsA = ………..(mg/l) LsxA = ………..(mg/l) Nhà máy thứ hai : CsxB =………… (mg/l) LsxB =………… (mg/l) 2.3. Tổng hợp số liệu Hàm lượng cặn lơ lửng có trong hỗn hợp nước thải Chh = (mg/l) Hàm lượng BOD có trong hỗn hợp nước thải Lhh = (mg/l) 3. Xác định dân số tính toán Dân số tính toán : Ntt = Nthực + Ntđ Trong đó : - Nthực : Dân số thực của thành phố = …………… (người) - Ntđ : Dân số tương đương, là dân số được quy đổi của thành phố Quy đổi theo hàm lượng cặn lơ lửng: Nctđ = (người) Quy đổi theo hàm lượng BOD: NBODtđ = (người) Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ 1. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết 1.1. Xác định hệ số pha loãng nước nguồn với nước thải (nguồn pha loãng là nước sông) Theo Frolop - Rodginler ta có n= Trong đó: - QS : Lưu lượng nước sông, Qs =……(m3/s) - q : Lưu lượng nước thải trung bình, q=........(m3/s) - a : Hệ số pha loãng được xác định theo công thức: a = Trong đó: L : Khoảng cách từ điểm xả đến điểm tính toán theo lạch sông : Hệ số tính toán đến các yếu tố thủy lực = với là hệ số khúc khuỷu của sông = hệ số phụ thuộc vào vị trí xả nước thải tra bảng =1 khi xả ngay bờ =1,5 khi xả giữa lòng sông E là hệ số khuếch tán rối E = Số lần pha loãng : n = (lần) 1.2. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết a.Theo hàm lượng cặn lơ lửng Cn.thải = Trong đó: Cnthai : Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi xử lí Cnguồn : Hàm lượng cặn của nước nguồn trước khi xả nước thải, Cnguồn = …. (mg/l) p : Độ tăng hàm lượng cặn cho phép,nguôn loại A (mg/l) (Tra TCVN 51-84) Mức độ cần thiết làm sạch theo hàm lượng chất lơ lửng : D = b.Theo hàm lượng BOD5 LT = Trong đó: - t = (ngày) - k1 : Hằng số tốc độ Ôxy hoá, k1(TC)=k1(200C).1,047 - Lng : Hàm lượng BOD có trong nước nguồn, Lng = …….. (mg/l) - Lcf: BOD5 cho phép tại điểm xả; Tuy vậy, theo tiêu chuẩn 188-1996 quy định nồng độ giới hạn cho phép của BOD5 khi xả nước thải vào nguồn loại …. là ……(mg/l) do đó hiệu quả xử lí cần thiết theo BOD5: EBOD = Theo Oxy hoà tan Không kể đến khuếch tán Oxy bề mặt Lnth = (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lí DÔxy = Có kể đến lượng Ôxy khuyếch tán qua bề mặt Có: Da = Obh - Ong (mg/l) Dth = Obh - Oyc (mg/l) Thay vào phương trình sau: La= Giải hệ này ta có La = ….. (mg/l); Lth = …….. (mg/l) ứng với thời gian t=……. ngày. Như vậy, nếu kể đến Ôxy khuyếch tán qua bề mặt do xả nước thải vào nguồn loại A thì lượng Lnth,yc Ê 20 (mg/l). Do đó mức độ cần thiết phải xử lý là: EBOD = Theo hàm lượng chất lơ lửng là ……. Theo BOD thì mức độ xử lí là ……… Theo hàm lượng OXY hoà tan không kể đến sự khuếch tán OXY bề mặt là ……….. Theo hàm lượng OXY hoà tan có kể đến sự khuếch tán OXY bề mặt là .............. Vậy ta chon biện pháp xử lý có mức độ cần xử lý là ………. 2. Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ Dựa theo các kết quả đã tính toán ở trên ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ cho trạm xử lý. Dưới đây là 2 sơ đồ công nghệ để SV tham khảo, SV phải dựa vào số liệu của mình để đưa ra sơ đồ dây chuyền công nghệ phù hợp. Ä Phương án I Nước thải, Q =………… (m3/ngđ) NGĂN TIÊP NHậN Máy nghiền rác SONG CHắN RáC Rác nghiền Sân phơi cát Bể LắNG cát NGANG chuyển động vòng SÂN PHƠI BùN Bể MÊ TAN KHử TRùNG Bể TIếP XúC MáNG TRộN Cát Bể LắNG ngang ĐợT I Phục vụ nông nghiệp Bể NéN BùN Bể AEROTEN Bùn hoạt tính tuần hoàn bể lắng ngang đợt II Bùn hoạt tính dư s *Thuyết minh phương án I ở phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát ngang. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát. Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các chất thô không hoà tan trong nước thải như chất hữu cơ,.. được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Aeroten. Do lưu lượng trạm xử lý thuộc loại vừa, ta thiết kế bể Aeroten và bể lắng ngang . Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten giúp tăng hiệu quả xử lý, tuần hoàn lại một phần bùn hoạt tính về bể Aeroten, lượng bùn hoạt tính dư được đưa qua bể nén bùn giảm dung tích, sau đó được đưa đến bể Mêtan. Sau bể Aeroten, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn, … gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận. Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mêtan đưa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp. Phương án đảm bảo hiệu quả xử lý. Ä Phương án II Nước thải, Q = …………(m3/ngđ) NGĂN TIếP NHậN Máy nghiền rác SONG CHắN RáC Sân Phơi cát Bể TIếP XúC MáNG TRộN Bể lắng ngang đợT II Bể biophin cao tải Bể LắNG ngang đợt I Bể LắNG CáT Ngang chuyển động vòng KHử TRùNG Thổi khí Bể Mê tan SÂN PHƠI BùN Phục vụ nông nghiệp Thuyết minh phương án II ở phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đếín sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát ngang. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát. Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang I, tại đây các chất thô không hoà tan trong nước thải như chất hữu cơ,.. được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Biophin cao tải. Sau bể Biophin cao tải, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn,… gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận. Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể lắng hai vỏ được đưa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp. Phương án đảm bảo hiệu quả xử lý. Tính toán các công trình xử lí nước thải phương án I 1. Ngăn tiếp nhận Nước thải của Thành phố được dẫn đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp. Để thu nước trong trường hợp này người ta phải xây dựng những ngăn tiếp nhận có nắp đậy. mặt cắt ii - ii mặt cắt i - i ii mặt bằng i i ii Kích thước ngăn tiếp nhận được chọn căn cứ vào lưu lượng nước thải max giây của Thành phố, theo tính toán ở trên ta có QhMAX(TP) = ……….(m3/h). Vì vậy chọn ngăn tiếp nhận có kích thước cơ bản như sau: / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ Lưu lượng nước thải (m3/h) kích thước cơ bản Đường kính ống dẫn A B H H1 h h1 b l l1 2 ống Chọn mương dẫn nước thải đến ngăn tiếp nhận là mương hình chữ nhật. Chọn đường kính ống dẫn b = ………. (mm), tính toán thủy lực ta có bảng số liệu như sau: Các thông số tính toán Lưu lượng tính toán (l/s) qtb = ….. qmax= ….. qmin = …… Độ dốc i Chiều ngang B (mm) Độ đầy Vận tốcV (m/s) Nước thải theo mương chảy đến song chắn rác . Mỗi song chắn được chọn sẽ có một mương dẫn riêng và lưu lượng tính toán sẽ chia đều cho số mương tương ứng . Dựa vào kết quả tính toán , chọn hai song chắn rác công tác , như vậy cần tính toán thuỷ lực cho hai mương dẫn tương ứng với lưu lượng bằng 1/2 lưu lượng tính toán . Kết quả tính toán thuỷ lực được ghi trong bảng sau: Bảng - Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn ở song chắn rác. Thông số tính toán Lưu lượng tính toán (l/s) qtb= ….. qmax = …… qmin = ….. Độ dốc i (%o) Chiều ngang B (mm) Tốc độ v(m/s) Độ đầy h(m) 2. Song chắn rác Do lưu lượng nước thải khá lớn, thiết kế 2 song chắn rác ở hai mương dẫn riêng và một song chắn rác dự phòng. Sơ đồ bố trí một song chắn rác như ở hình sau. Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán ở mương dẫn ứng với lưu lượng lớn nhất : h = hmax (m) Tính toán song chắn rác Số khe hở của song chắn rác : n = Trong đó: q : Lưu lượng tối đa của nước thải, q = ……..(m3/s) v : Vận tốc nước chảy qua các khe hở của song chắn rác, lấy v = ......(m/s) h : Độ sâu của nước ở chân song chắn rác, h = hmax (m) k = 1,05 tính đến sự thu hẹp dòng chảy b : khoảng cách giữa các khe hở b = …….mm 2.1. Chiều ngang của song chắn rác bs= d.(n-1) + b. n trong đó : d : Đường kính song chắn, chọn song hình chữ nhật lên chọn d = … (mm) = …. (m) Kiểm tra vận tốc dòng chảy qua song chắn rác với lưu lượng nhỏ nhất Vmin = (m/s) (kiểm tra có thỏa mãn lớn hơn 0,4 m/s hay không?) 2.2. Chiều dài máng đặt song chắn rác Chiều dài máng : L = l1 +Ls + l2 trong đó: l1 : Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn rác l2 : Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác Ls: Chiều dài máng dẫn nước qua song chắn rác l1 = l2 = 0,5 ´l1 2.3. Chiều dài buồng đặt song Chiều dài buồng đặt song ls lấy không nhỏ hơn 1(m) 2.4. Tính tổn thất áp lực qua song chắn rác hs = Trong đó: v : Vận tốc nước chảy trong mương trước song chắn k = 1,05 x : Hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh đan + = …..; = …… 2.5. Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác H = h + hs + 0,5 (m) 2.6. Lượng rác giữ lại sau song chắn rác WR = (m3/ngày) với a là lượng giác tính theo đầu người = ….. (l/ng.năm) /Tra bảng tuỳ thuộc khe hở song chắn/ Ntt :dân số tính toán theo chất lơ lửng 3. Bể lắng cát ngang a)Mương dẫn nước thải vào bể lắng cát Dựa vào các bảng tính toán thuỷ lực để xác định kích thước của mương dẫn.Kết quả nhận được ghi trong bảng sau: Bảng : Kết quả tính toán thuỷ lực của mương dẫn Thông số tính toán Lưu lượng tính toán (l/s) qmax= …… qmin = ….. Độ dốc i (%o) Chiều ngang B (mm) Tốc độ v(m/s) Độ đầy h(m) Khi xét đến khả năng làm việc tăng cường của trạm xử lý trong tương lai , việc tính toán thuỷ lực của mương dẫn thường được tính ứng với lưu lượng lớn nhất nhân với hệ số 1.3: q = …… (l/s) ; i = ……. ; B = …… (m) ; v = …….(m/s) và h = …… (m ). b)Tính toán bể lắng cát ngang: Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra khỏi nước thải. Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s Ê v Ê 0,3 m/s và thời gian lưu nước trong bể là 30” Ê t Ê 60” Việc tính toán bể lắng cát ngang khí được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 6.3-20TCN 51-84. Sơ đồ bể lắng cát ngang + Chiều dài của bể lắng cát ngang được tính theo công thức: Trong đó: - Htt :Độ sâu lớp nước trrong bể lắng cát , Htt = ….. (m). - U0 : Độ lớn thuỷ lực của hạt cát (mm/s).Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt cát có đường kính lớn hơn ….. mm. Theo bảng 24- 20TCN51-84 - K : Hệ số lấy theo bảng 24- 20TCN51-84, - V : Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với qsmax Diện tích tiết diện ướt của bể , w (m2) được tính theo công thức: Trong đó: qsmax - Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qsmax = …… (m3/s). V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất Vr = ……m/s. n - Số đơn nguyên công tác, n = 2. -Diện tích mặt thoáng của bể của nước thải trong bể lắng cát được tính theo công thức: Trong đó: - U : Tốc độ lắng trung bình của hạt cát và được tính theo công thức: Với W là thành phần vận tốc chảy rối theo phương thẳng đứng. W = 0,05. Vmax (m/s). - U0 : Vận tốc lắng tĩnh, U0 = ……. (mm/s). +Chiều ngang của bể lắng cát là: B = (m) Xây bể lắng cát gồm 2 ngăn công tác và một ngăn dự phòng, kích thước mỗi ngăn là: L = ….. (m) và b = …… (m). Kiểm tra chế độ làm việc của bể tương ứng với lưu lượng nhỏ nhất. qsmin = ……. (l/s) = …… (m3/s). Vmin = (m/s). Với Hmin là chiều sâu lớp nước trong bể ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất. (Lấy bằng chiều sâu lớp nước nhỏ nhất trong mương dẫn). Hmin = …… (m). Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn. -Thời gian nước lưu lại trong bể: Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể. - Thể tích phần lắng cặn của bể: Trong đó: - Ntt : Dân số tính toán theo chất lơ lửng , Ntt = …….. (người): - p : Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày đêm,p =….(l/ng.ngđ). - T : Thời gian giữa hai lần xả cặn , T = ….(ngày). + Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát: + Cát được dẫn ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực một lần một ngày và được dẫn đến sân phơi cát. Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m3 cặn cát ra khỏi bể phải cần tới 20 m3 nước. +Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày là: Q = Wc´ 20 (m3/ngđ). + Chiều cao xây dựng của bể: HXD = Htt+ hc+ hbv (m). Trong đó: - Htt : Chiều cao tính toán của bể lắng cát , Htt = …(m). - hbv : Chiều cao bảo vệ , hbv = …. (m). - hc : Chiều cao lớp cát trong bể , hc = ….. (m). 4. Tính toán sân phơi cát Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát. Thường sân phơi cát được xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh được đắp đất cao. Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở về trước bể lắng cát. Sơ đồ sân phơi cát được thể hiện như hình vẽ I I 1 2 3 4 Mặt cắt A-A Ra sân phơi cát. 1. ống dẫn cát từ bể lắng 2. Mườg phân phối 3. ống dẫn D200 để tiêu nước 4. Hai lớp nhựa lót sân Ra sân phơi cát Mặt bằng sân phơi cát Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức: trong đó: - P : Lượng cát tính theo đầu người trong một ngày đêm, P = ….. (l/ng - ngđ) - h : Chiều cao lớp cát trong một năm, h =….. (m/năm) - NTT : Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt =……. (người) Thiết kế sân phơi cát gồm……. 5.1. Tính toán bể lắng ngang đợt 1 Sơ đồ bể lắng ngang đợt I Bể lắng ngang được dùng để giữ lại các tạp chất thô không tan trong nước thải. Việc tính toán bể lắng ngang đợt I được tiến hành theo chỉ dẫn điều 6.5-20TCN-51-84 Chiều dài bể lắng ngang được tính: Trong đó: v = ……. mm/s : Tốc độ dòng chảy - lấy theo quy phạm. H =…….. m : Chiều cao công tác của bể lắng. K - Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang K = 0,5. U0 - Độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác dịnh theo công thức: U0 = Trong đó: n - Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh hoạt, n = 0,25. a - Hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của nước thải. Theo bảng 25 - 20 TCN 51-84, với nhiệt độ nước thải là t = …….0C, ta có a= …… t - Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán và được lấy theo bảng 27 - 20 TCN 51-84. Với CHH = ……. (mg/l) ta có t = …….. (s), hiệu suất lắng E = ………. Trị số tra theo bảng 28 - 20 TCN 51-84. Với H = ……..m, ta có = …….. = …….. (mm/s): Vận tốc cản của dòng chảy theo thành phần đứng tra theo bảng 26 - 20 TCN 51-84. Chiều dài bể là: (m). - Thời gian nước lưu lại trong bể: (giờ). Không đảm bảo thời gian lắng trong bể lắng ngang đợt I. Để đảm bảo thời gian lắng ta lấy t = …… (giờ), ta tăng chiều dài bể lắng ngang lên. L = V t (m). Trong đó: V - Vận tốc tính toán trung bình của vùng lắng, v = ……. (mm/s). t - Thời gian lắng, t = …… (giờ). - Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang: w = (m2). a) Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang: (m). Trong đó: H = …….m : Chiều cao công tác của bể lắng. Chọn số đơn nguyên của bể lắng n =…….. Khi đó chiều rộng mỗi đơn nguyên: (m). - Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn: (giờ). Trong đó: W - Thể tích bể ứng với kích thước đã chọn (m3). Qhmax - Lưu lượng giờ lớn nhất (m3/h). -Tốc độ lắng của hạt cát: U = (mm/s). ứng với U = …….. mm/s và nồng độ hỗn hợp chất lơ lửng ban đầu CHH = ……. (mg/l). Theo bảng 4.6 giáo trình ”Xử lý nước thải - ĐHXD 1978” ta có hiệu suất lắng là……%. - Hàm lượng chất lơ lửng theo nước trôi ra khỏi bể lắng đợt I là: (mg/l). Theo quy phạm: Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I không được lớn hơn 150mg/l trước khi dẫn đến bể Biophin hoặc bể aeroten trong trường hợp làm sạch hoàn toàn.Vậy hàm lượng chất lơ lửng thoả mãn yêu cầu đến bể aeroten. Hàm lượng BOD5 giảm 35%sau khi đi qua bể lắng; như vậy BOD5 của nước thải sau khi qua bể lắng sẽ là:……….. BOD5=……… mg/l thoả mãn yêu cầu khi đưa nước thải vào bể lọc sinh học cao tải. Theo điều 6.14.16-TCN51-84 thì BOD5 của nước thải khi đưa vào bể lọc sinh học cao tải không vượt quá 300 mg/l -Dung tích hố thu cặn được tính: (m3/ngđ). Trong đó: CHH - Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu (mg/l). E - Hiệu xuất lắng của bể lắng ngang đợt I, E =…….%. p - Độ ẩm của cặn lắng, p = …….%. T - Chu kỳ xả cặn, T = ……. (ngày). Q - Lưu lượng nước thải ngày đêm, Q =…...(m3/ngđ). pc - Trọng lượng thể tích của cặn, pc = 1 (T/m3) = 106 (g/m3). - Chiều cao vùng chứa nén cặn: (m). - Chiều cao xây dựng bể: HXD = hbv + H + hth + hc Trong đó: hbv - Chiều cao bảo vệ hbv = ……. (m). H - Chiều cao công tác của bể H = ……. (m). hth - Chiều cao lớp nước trung hoà của bể hth =…....... (m). hc - Chiều cao lớp cặn lắng hc = ……. (m). 6. Tính bể Aeroten trộn Aeroten trộn là công trình xử lý hiếu khí nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tại mọi thời điểm và vị trí, nước thải được hoà trộn đều với bùn. Lưu lượng nước tính toán: Do hệ số không điều hoà Kch =…….. >1,25 nên ta lấy lưu lượng nước thải trung bình trong 8 giờ lớn nhất để tính toán, Qtt = ……… (m3/h). Việc tính toán bể Aeroten dựa theo mục 6-15 và phụ lục VII-20 TCN.51-84. Trước khi vào bể Aeroten, hàm lượng cặn lơ lửng và hàm lượng BOD như sau: C =………. (mg/l); La = ………… (mg/l) Nước thải được phân phối theo chiều dài bể nên tốc độ ôxy hoá sinh hoá diễn ra một cách điều hoà. Thời gian làm thoáng nước thải được tính theo công thức: tAe = trong đó: La: Hàm lượng BOD của nước thải trước khi vào bể aeroten, La = ……… (mg/l) Lt : Hàm lượng BOD của nước thải sau khi ra khỏi aeroten, Lt = 20 (mg/l) a : Liều lượng bùn hoạt hoá chất khô, a = …….. (g/l) ( theo bảng 37 20TCN-51 - 84 ) tr : Độ tro của bùn hoạt tính, lấy tr = 0,3 r : Tốc độ oxy hoá mgBOD/g chất không tro, r = …….. (g/l) ( r phụ thuộc vào hàm lượng BOD của nước thải trước và sau khi làm sạch, theo bẳng 38 20TCN51 - 84 ) Thể tích bể lắng được tính theo công thức: W = Q ´ tAe Trong đó: Q : lưu lượng nước thải tính toán, theo lý luận ở trên có Q = …….(m3/h) Chọn chiều cao lớp nước trong bể aeroten trộn Hln = …… (m). Diện tích của bể aeroten là: FAe= (m2) Xây dựng n bể aeroten, hình chữ nhật, diện tích mỗi bể là: F1bể = (m2) Chọn kích thước của bể aeroten trộn B ´ L Chiều cao của bể H = Hln + hbv Trong đó: Hln : Chiều cao lớp nước trong bể, Hln = ….. (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv= …….. (m) Kích thước của 1 bể B ´ L ´ H Tính toán hệ thống phân phối nước vào bể Aeroten Nước từ kênh dẫn tới ngăn phân phối nước của aeroten. Diện tích ngăn phân phối được tính theo công thức: Q = v ´ B ´ H (1) Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = …….. (m3/h) =……… (m3/s) v : Vận tốc nước chảy vào ngăn phân phối, v = …….. (m) B, H : Chiều rộng và chiều sâu của ngăn phân phối Độ tăng sinh khối của bùn Pr = 0,8´C + 0,3´La trong đó: C : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải trước khi vào bể aeroten C = …….. (mg/l) La : Hàm lượng BOD trước khi vào bể aeroten La = ……… (mg/l) Tính toán cấp khí cho Aeroten trộn Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải được xác định theo công thức: (m3/m3) Trong đó: z : Lượng ôxy đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD, z = 1,1 (với bể Aerôten làm sạch hoàn toàn) k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, lấy theo bảng 39-20TCN51-84, với thiết bị nạp khí tạo bọt cỡ nhỏ lấy theo tỷ số giữa vùng nạp khí và diện tích Aerten, k1 = ……/ theo điều 6.15.9 quy phạm 20TCN 51- 84/ k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị, với Hln = …… (m) và …… (m3/m2-h), k2 = ……. n1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải n1 = 1 + 0,02´ (ttb - 20) Với ttb = T0C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nước thải so với trong nước sạch, lấy sơ bộ n2 = 0,8 Cp: Độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nước tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nước trong bể. Được xác định theo công thức: Cp = CT: Độ hoà tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Theo bảng 2-1: Xử lý nước thải -1978, với T = ……..0C ị CT = ……….(mg/l) C : Nồng độ trung bình của oxy trong Aeroten (mg/l) C = 2 (mg/l) Cường độ nạp khí yêu cầu (m3/m2) Ta có : Imin = 3,5 (m3/m2-h) < I = …….(m3/m2-h)< Imax = 10 (m3/m2-h) đảm bảo yêu cầu thiết kế. Lưu lượng không khí cần thổi vào Aerôten trong một đơn vị thời gian là: V = D´Qh (m3/h) Lưu lượng không khí cần cấp trong ngày là: ……… (m3/ngđ). nhiệt độ trung bình năm của không khí là T0C, khối lượng riêng của không khí ở nhiệt dộ này là ……. (kg/m3) nên lượng Ôxy cần cấp trong ngày là Qkhí ……. (kg). Lượng ôxy cần cung cấp trong 1 giờ là OCt ……. kgO2/h Dùng thiết bị cấp khí cho bể Aeroten là ống phân phối trên đó có gắn các đĩa xốp. Dùng đĩa xốp có đường kính ……. (m), diện tiích bề mặt f = …….. (m2), cường độ khí từ 0,7 đến 1,4 l/s.đĩa /Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai - NXBXD 2000/ nên lấy cường độ khí là 1 (l/s). Vậy số đĩa cần thiết là: Nđ = ………. (đĩa) Các đĩa được gắn lên trên các ống dẫn khí đặt ngang dưới đáy bể. 8. Bể lắng ngang đợt II Hỗn hợp nước thải sau khi ra khỏi bể Aeroten sẽ được dẫn sang bể lắng ngang đợt II. Bùn hoạt tính sẽ được lắng và loại bỏ chủ yếu tại đây. Việc tính toán bể lắng ngang đợt I được tiến hành theo chỉ dẫn ở điều 6.5-20TCN-51-84 Theo bảng 29 - 20TCN - 51 - 84, đối vớibể lắng ngang đợt II sau bể Aeroten yêu cầu thời gian lắng khi lưu lượng lớn nhất là: tmax = 2 h và vận tốc dòng chảy lớn nhất là: vmax = 5 (mm/s) a. Chiều dài bể lắng ngang Công thức: L = v . t Trongđó: v: là vận tốc chuyển động của nước trong bể v = ……(mm/s) = ……… (m/s) t: là thời gian nước lưu lại trong bể: t = ……. h = ……..giây b. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang w = m2 Trong đó: qsmax : là lưu lượng giây lớn nhất: qsmax = ……… (m3/s) c. Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang m Trong đó: H: là chiều cao công tác của bể, lấy H = …… m Chọn số đơn nguyên của bể lắng n =…... Khi đó chiều rộng mỗi đơn nguyên: m d. Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn: ( giờ ) Trong đó: W: là thể tích bể ứng với kích thước đã chọn (m3) Qhmax : là lưu lượng giờ lớn nhất: = ……(m3/h) Với thời gian lắng ở trong bể lắng ngang đợt II là: t =……. h thì hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau bể lắng ứng với BOD20 của nước thải sau làm sạch: BOD20 = 15 (mg/l) là: Lt = 12 (mg/l) e. Dung tích cặn lắng Công thức: m3 Trong đó: B: lượng bùn hoạt tính dư (trước khi lắng) = ……mg/l b: là lượng cặn trôi ra sau bể lắng đợt II, b = 12 mg/l p: là độ ẩm của cặn lắng (%) = ……….% n: số bể QTB: lưu lượng trung bình nước thải, QTB = ……… m3/h t: chu kỳ xả cặn, t = ………h f. Chiều cao vùng chứa nén cặn m g. Chiều cao xây dựng bể: HXD = hbv + H + hth + hc Trong đó: hbv: là chiều cao bảo vệ: hbv = ……. m H: là chiều cao công tác của bể: H = ………m hth: là chiều cao lớp nước trung hoà của bể: hth =……. m hc: là chiều cao lớp cặn lắng: hc = …….. m Vậy: bể lắng ngang đợt II có kích thước B = ……..m H = …….m L = ……. m Sơ đồ bể lắng ngang đợt II 8. Tính toán bể nén bùn đứng Theo quy phạm ít nhất phải có hai bể nén bùn làm việc đồng thời, căn cứ vào lưu lượng nước thải, ta đi tính toán thiết kế bể nén bùn đứng. 1 2 4 3 hbv 1 - ống trung tâm h1 2 - ống xả cặn 3 - Miệng loe 4 - Sàn công tác h2 Nồng độ bùn hoạt tính dư được xác định theo công thức của Karpinski A.A như sau: Xt = a ´ (SS)1 - Nra Trong đó: Xt : Nồng độ bùn hoạt tính dư, (mg/l) a : Hệ số, lấy bằng 1,3 (SS)1 : Hàm lượng các chất lơ lửng của nước thải sau lắng đợt I = ……. (mg/l) Nra : Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước thải ra khỏi bể lắng đợt II, lấy =16 (mg/l) Lượng tăng bùn hoạt tính lớn nhất: Xmax = k ´ Xt (mg/l) Ttrong đó: k : Hệ số không điều hoà tháng của sự tăng bùn hoạt tính, k=1,15á1,2. Có 50% lượng bùn hoạt tính dư được đưa vào bể aeroten và 50% lượng bùn còn lại được đưa vào bể nén bùn. Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất dẫn vào bể nén bùn được tính theo công thức sau: qmax = Trong đó: Q : lưu lượng nước thải = ……… (m3/ngđ) C : Nồng độ bùn hoạt tính dư, với độ ẩm ……% thì C =…… (g/m3) Diện tích bể nén bùn được tính theo công thức: F1 = Trong đó: qmax : Lưu lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, qmax = ……. (m3/h) = ……. (l/s) V1 : Tốc độ chuyển động của bùn từ dưới lên trên, V1 = …….. (mm/s) Diện tích ống trung tâm: F2 = Trong đó: V2 : Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, V2 = …….(mm/s) Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng: F = F1 + F2 (m2) Có hai bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là: f = (m2) Đường kính bể nén bùn đứng: D = (m) Đường kính ống trung tâm: d =(m) Đường kính phần loe của ống trung tâm: dloe = 1,35´d (m) Đường kính tấm chắn (xem hình vẽ): dc = 1,3´ dloe (m) Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: h1 = V1 ´ t ´ 3600 Trong đó: t : Thời gian nén bùn, lấy t = ….. (h) Chiều cao hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể …. (m) và đường kính đáy bể …….. (m) là: h2 = - x Chiều cao bùn hoạt tính đã nén được tính theo công thức: hb = h2 - h3 - hth x Trong đó: h3 : Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, lấy h3 = …… (m) hth : Chiều cao lớp trung hoà, hth = …… (m) Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn: H = h1 + h2 + hbv (m) 9. Bể Mêtan Các loại cặn dẫn đến bể mêtan bao gồm : Cặn từ bể lắng đợt I Rác đã nghiền từ song chắn rác Bùn hoạt tính dư sau khi nén 9.1 Cặn tươi từ bể lắng đợt I Cặn tươi từ bể lắng đợt I với độ ẩm p = 95% được tính theo công thức: WC = trong đó: Q : Lưu lượng nước tính toán ngày đêm, Q =…….. (m3/ng.đ) Chh : Hàm lượng cặn lơ lửng trong hỗn hợp nước thải, Chh = ……… (mg/l) E : Hiệu suất từ bể lắng đợt I, E =……% K : Hệ số tính đến sự tăng lượng cặn do cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 P : Độ ẩm của cặn P =……% gc : Dung trọng của cặn lắng, lấygc =1 9.2 Lượng bùn hoạt tính dư sau khi nén ở bể nén bùn Lượng bùn này được tính theo công thức: Wb = trong đó: a: Hệ số tính sự tăng không điều hoà của bùn hoạt tính trong quá trình làm sạch,a =1,2 b : Hàm lượng bùn trôi ra khỏi bể lắng đợt II, b = 16 (mg/ l) P : Độ ẩm của bùn hoạt tính P =…….% Q : Lưu lượng nước thải dẫn đến bể nén bùn, Q= ……… (m3/ngđ) Các thông số khác đã xét ở trên 9.3 Lượng rác đã nghiền Lượng rác đã được nghiền nhỏ từ độ ẩm P1 = 80% đến độ ẩm P2 = ……..% được tính theo công thức: WR = W1 ´ W1 : Lượng rác lấy khỏi máy nghiền với độ ẩm ban đầu P = 80% đã tính toán ở phần trước, W1 = ……. (m3/ngđ) Thể tích tổng hợp của hỗn hợp cặn: W = Wc + Wb +WR (m3) Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn được tính theo công thức: Phh =100´ () Trong đó: Ck : Lượng chất khô trong cặn tươi: Ck= (tấn/ngđ) Bk : Lượng chất khô trong bùn hoạt tính: Bk= (tấn/ngđ) Rk : Lượng chất khô trong rác nghiền: Rk= (tấn/ngđ) Vì độ ẩm của hỗn hợp lớn hơn 94% lên ta chọn chế độ lên men ấm, t = 33 á 350C. Dung tích bể Mêtan được tính theo công thức: WM = Trong đó: d : Liều lượng cặn tải ngày đêm, tra bảng lấy d = 10% Chọn n bể Mêtan, thể tích một bể là: V = (m3) Hình dưới đây trình bày sơ đồ của bể Mêtan. 10 11 ống dẫn cặn tươi và bùn hoạt tính ống xả cặn lên men D250 ống tháo cạn bể ống dẫn hơi nóng ống dẫn khí đốt ống tràn bê tông gạch xỉ lớp phủ mềm máy trộn kiểu chân vịt 8 9 6 1 7 2 4 3 Sơ đồ bể mê tan Theo bảng 3.8 / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ ta chọn 3 bể Mê tan định hình có kích thước như bảng sau: Đường kính m Thể tích hữu ích Chiều cao, m h1 H h2 Ta chon thêm một bể mê tan dự trữ cho tương lai 10. Sân phơi bùn Cặn sau khi đã lên men ở bể Mêtan và cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước hoặc làm khô đến độ ẩm cần thiết. Sơ đồ sân phơi bùn cặn được trình bầy trong hình dưới đây. Cặn sau khi lên men ở bể Mêtan và cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo cặn đến độ ẩm cần thiết. Thể tích cặn từ bể tiếp xúc được tính: W0 = (m3/ngđ) Trong đó: a: Lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc, a = ……… (l/ng.ngđ) NTT: dân số tính toán theo chất lơ lửng, NTT= ……… (người) Sơ đồ sân phơi bùn như hình vẽ. Sơ đồ sân phơi bùn: 1-Miệng xả bùn, 2-ống thu nước, 3-Bờ ngăn, 4-ống phân phối bùn, 5-Đường đi xuống,6-Máng xả bùn, 7-ống dẫn nước thoát Thể tích tổng cộng của cặn dẫn đến sân phơi bùn: Wch = W + W0 trong đó: W : Thể tích cặn từ bể Mê tan, W = …..... (m3) W0 : Thể tích cặn từ bể tiếp xúc W0 = …….. (m3) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn được tính: F1 = (m2) trong đó: q0: Tải trọng lên sân phơi bùn, Theo bảng 5-5 Giáo trình ² Xử lý nước thải - ĐHXD -1978". Với nền nhân tạo có hệ thống rút khi làm khô cặn và bùn hoạt tính lên men ta có q0= 2 (m3/m2.năm) n: Hệ số kể đến điều kiện khí hậu n = 2,4 Chọn sân phơi bùn chia ra làm …….. ô ị Diện tích mỗi ô = ……… (m2) Chọn kích thước mỗi ô L ´ B (m). Diện tích phục vụ của sàn sân phơi bùn (bao gồm đường xá, mương máng,..) được tính theo công thức: F2 = D´F1 ( m2) (ở đây D là hệ số kể đến diện tích phụ, lấy bằng 0,2 á 0,4) Diện tích tổng cộng của sân phơi bùn: F = F1 + F2 (m2) 11. Trạm khử trùng Trạm khử trùng có tác dụng khử trùng triệt để các vi khuẩn gây bệnh mà chúng ta chưa thể xử lý được trong các công trình xử lý cơ học, sinh học trước khi xả ra sông. Để khử trùng nước thải, ta dùng phương pháp Clorua hoá bằng Clo hơi. Việc tính toán trạm khử trùng theo điều 6.20 – 20 TCN51-84. Quá trình phản ứng giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O = HCl + HOCl Axit hypoclord một phần bị ion hóa. HOCl và đặc biệt ion OCl- với nồng độ xác định sẽ tạo điều kiện oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng được tính theo công thức: y = trong đó: Q: Lưu lượng đặc trưng của nước thải ……(m3/h) a : Liều lượng Clo hoạt tính, khi làm sạch sinh học hoàn toàn, a = ……..(g/m3), lấy theo điều 6.20.3 -20 TCN51-84 ứng với lưu lượng đặc trưng max,tb, min ta có lượng Clo hoạt tính cần thiết như sau: y max = (kg/h) y tb = (kg/h) y min = (kg/h) Để định lượng Clo ,xáo trộn Clo hơi với nước công tác, điều chế và vận chuyển đến nơi sử dụng ta dùng Cloratơ chân không kiểu LONHI-100. Theo bảng 3.10 - / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ ta chọn một Cloratơ LONHI -100 loại ……… làm việc và một Cloratơ dự phòng có các đặc tính kỹ thuật như sau: Công suất theo Clo hơi :……… (kg/h) Loại lưu lượng kế : ……. áp lực nước trước ejector : ……… (kg/cm3) Trọng lượng :……… (kg) Lưu lượng nước : ……… (m3/h ) Để phục vụ cho …….Cloratơ chọn……. ban lông trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nước để chuyển thành Clo hơi và dẫn đến Cloratơ. Trong trạm khử trùng ta dùng các thùng chứa Clo có dung tích ……. lít và chứa ……… kg Clo. Đường kính thùng chứa là D = …… (m). Chiều dài thùng L = ……… (m). Lượng Clo lấy ra từ 1 (m2) bề mặt bên thùng chứa theo quy phạm là 3 (kg/h). Bề mặt bên thùng chứa Clo là ………. (m2). Như vậy lượng Clo lấy ra từ một thùng chứa là: qc = ……..(kg/h) Số thùng chứa Clo cần thiết trong một giờ là: N = (thùng) Chọn …….. thùng chứa công tác và một dự phòng. Số thùng chứa Clo cần thiết dự trữ cho nhu cầu Clo trong một tháng sẽ là: N = (thùng) Trong đó: q : Trọng lượng Clo trong thùng chứa, kg Lưu lượng nước Clo lớn nhất được tính theo công thức: qmax= trong đó: b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nước, lấy bằng độ hoà tan của Clo trong nước của ejector, phụ thuộc vào nhiệt độ, b = ………% a : Liều lượng Clo hoạt tính, khi làm sạch sinh học hoàn toàn, a = 3 (g/m3), lấy theo điều 6.20.3 -20 TCN51-84 Lượng nước tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator được tính theo công thức: Q = Trong đó: V1: Độ hoà tan Clo trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, với nhiệt độ nước thải t = T0C ta có V1=…. (l/g). ( Theo bảng 3.11- / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/) V2: Lưu lượng nước cần thiết để bốc hơi Clo, sơ bộ lấy V2 = ……… (l/kg) Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống …… (mm) với tốc độ …….. (m/s). 12. Tính toán máng trộn- máng trộn vách ngăn có lỗ Sơ đồ máng trộn vách ngăn đục lỗ Để xáo trộn nuớc thải với Clo ta dùng máng trộn với thời gian xáo trộn được thực hiện trong vòng 1 á 2 phút. + Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ: Máng trộn vách ngăn có lỗ thường gồm 2, 3 vách ngăn với các lỗ có đường kính từ 20 đến 100 mm. Chọn máng trộn hai vách ngăn với đường kính lỗ là d mm. + Số lỗ trong một vách ngăn được tính: Trong đó: qmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất qmax = ………(m3/s) d : Đường kính lỗ d = ……. (m). V : Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ V = ……… (m/s). Chọn a hàng lỗ theo chiều đứng và b hàng lỗ theo chiều ngang. Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng và theo chiều ngang lấy bằng 2d = 2 0,09 = 0,18 m. + Chiều ngang máng trộn sẽ là: B = 2db m. + Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất là: H1 = 2da m. + Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai là: H2 = H1 + h h: Tổn thất áp lực qua lỗ ở vách ngăn thứ nhất. m. Trong đó m: hệ số lưu lượng, m = 0,62. + Khoảng cách giữa các tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ hai là: …….. + Khoảng cách giữa các vách ngăn được tính: l = 1,5 x B m. + Chiều dài tổng cộng với máng trộn hai vách ngăn là: L = 3 x l m. + Thời gian nước lưu lại trong bể: (s). 13. Tính toán bể tiếp XúC LY TÂM Sơ đồ bể tiếp xúc ly tâm Nhiệm vụ của bể tiếp xúc là nhằm thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nước thải. Dựa vào công suất trạm, ta sử dụng bể tiếp xúc kiểu ly tâm. Bể tiếp xúc ly tâm được thiết kế giống như bể lắng đợt I không có thiết bị vét bùn. Nước thải sau khi được xử lý ở bể tiếp xúc được dẫn ra tới giếng bờ hồ theo mương dẫn dài L (m) với tốc độ dòng chảy v (m/s). Thời gian tiếp xúc của clo với nước thải trong bể tiếp xúc và trong máng dẫn ra sông là 30 phút. Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc là: t = 30 - (phút) trong đó: l : Chiều dài máng dẫn từ bể tiếp xúc tới giếng xả, l = L (m) V : Vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, v = ……… (m/s) Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc là: W = Qhmax ´ t (m3) Chọn 2 bể, thể tích của mỗi bể là: W1 = (m3) Diện tích của bể tiếp xúc trên mặt bằng: F = (m2) Trong đó: H1: chiều cao công tác của bể, thiết kế H = ……..(m) Đường kính của bể tiếp xúc ly tâm là : D= Cặn trong hố tiếp xúc có độ ẩm p = 96% được bơm ra phân phơi bùn: trong đó: a: Lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc, theo 6.20.7 - 20 TCN 51-84 thì a = …… l/Ng NTT: Dân số tính toán theo BOD5, NTT = ……. (người) 14. Thiết bị đo lưu lượng Để đảm bảo cho các công trình xử lý nước hoạt động đạt hiệu quả, ta cần biết lưu lượng nước thải chảy vào từng công trình và sự dao động lưu lượng theo các giờ trong ngày. Để xác định lưu lượng nước ta dùng máng Pac -san (Sơ đồ trang sau) Kích thước máng được định hình theo tiêu chuẩn và được chọn tuỳ thuộc vào lưu lượng nước. Với giá trị lưu lượng tính toán của trạm là: qmax= …..(l/s) , qtb = …… (l/s) qmin = ………. (l/s) Sơ đồ máng pac - san B l1 l2 l3 A W E Người ta đã tính toán kích thước máng theo tiêu chuẩn và lập thành các bảng / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/. Chọn máng Pac-san có kích thước Khả năng vận chuyển lớn nhất : ……..(l/s) Khả năng vận chuyển nhỏ nhất : …….(l/s) b = …..cm ; L1 =….. cm ; L2 = ……cm ; L3 =……. cm ; A = …….cm W =….. cm ; C1=C2 =…….cm ; B=…… cm ; E = … cm Tính toán các công trình xử lí nước thải phương án II Các công trình trong sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án II bao gồm: Song chắn rác Bể Biophin cao tải Bể lắng cát ngang chuyển động vòng Trạm khí nén Bể lắng ngang đợt I Máy nghiền rác Bể lắng ngang đợt II Khử trùng và máng trộn Sân phơi bùn cặn Bể tiếp xúc  Bể chứa khí đốt Sân phơi cát Trong số các công trình trên, các công trình tính toán giống với phương án I bao gồm: Ä Song chắn rác Ä Bể tiếp xúc ly tâm Bể lắng cát ngang chuển động vòng Ä Sân phơi cát Khử trùng và máng trộn Ä Sân phơi bùn cặn Bể lắng ngang đợt I Bể lắng ngang đợt II Sau đây ta đi tính toán các công trình còn lại trong sơ đồ dây chuyền công nghệ. 1. Tính toán bể Biophin cao tải Nhận thấy chất lượng nước thải chảy vào bể đảm bảo để tính toán theo quy phạm. Tính toán bể lọc sinh học cao tải dựa vào điều 6.14.17 và điều 6.14.18 TCN51-84 Xác định hệ số k: là hệ số phụ thuộc vào nhiệt dộ trung bình về mùa đông của nước thải hoặc nhiệt độ trung bình năm của không khí. Ta có k = Trong đó: La: BOD của nước thải đưa vào bể La= ……. (mg/l) Lt: BOD của nước thải đã được làm sạch Lt =…….. (mg/l) Chọn tải trọng thuỷ lực qo= 20 (m3/m2.ngđ) Tra bảng 36-20TCN51-84 với nhiệt độ trung bình ToC và ko=……. ta có các kết quả tính toán như sau: 2.1. Khi lưu lượng không khí vào bể B = 8 (m3/m3 nước) Chiều cao công tác của bể H = …….. (m) Tải trọng thủy lực: q0= 20 ( m3/m2.ngđ) tra bảng ta có k1 = ……. Vì k0 <k1 nên không cần tuần hoàn lại nước thải. Bể biophin cao tải mặt cắt a-a mặt bằng Lớp vật liệu lọc cao 300 cm Lớp bê tông đục lỗ dày 8 cm Lớp bê tông tạo dốc Lớp bê tông cốt thép dày 20 cm Lớp bê tông gạch vỡ dày 20 cm ống dẫn nước vào bể D300 Lớp bê tông đục lỗ BxB=1000x1000 Lớp vật liệu lọc ống phản lực đục lỗ D200 Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của Bể Bioiphin cao tải. Diện tích của bể Biophin: F = (m2) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải Q = ……..(m3/ngđ) q0: Tải trọng thủy lực trên bề mặt bể lọc, q0 = 20 (m3/m2 ngày đ) Chọn số bể công tác là n bể. Diện tích mỗi bể là: f = (m2) Bể hình tròn, đường kính bể là: D = (m) Thể tích tổng cộng của bể: W = H ´F (m3) trong đó: H: Chiều cao công tác của bể, H= ……… (m) 2.2. Khi lưu lượng không khí vào bể B = 10 (m3/m3 nước) Chiều cao công tác của bể H = ……. (m) Tải trọng thủy lực: q0= 20 ( m3/m2.ngđ) tra bảng ta có k1 = ………. Vì k0 < k1 nên không cần tuần hoàn lại nước thải. Diện tích của bể Biophin: F = (m2) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải Q = ……..(m3/ngđ) q0: Tải trọng thủy lực trên bề mặt bể lọc, q0 = 20 (m3/m2 ngày đ) Chọn số bể công tác là n bể. Diện tích mỗi bể là: f = (m2) Bể hình tròn, đường kính bể là: D = (m) Thể tích tổng cộng của bể: W = H ´F (m3) Trong đó: H: Chiều cao công tác của bể, H= …….. (m) Từ các số liệu tính toán ở trên ta quyết định thiết kế bể Biophin với trường hợp B=…….. (m3/m2.ngđ) H=……… (m) F= ……… (m2) W=………(m3) Với lý do: Không phải tuần hoàn nước thải Lượng không khí cấp vào trung bình Chiều cao công trình nhỏ Diện tích công trình nhỏ 2.3. Tính toán hệ thống tươi phản lực Điều kiện quan trọng để Biophin làm việc bình thường là nước thải phải được phân phối đều trên bề mặt lớp vật liệu lọc. Đối với Biophin có dạng hình tròn trên mặt bằng ta thiết kế hệ thống phân phối khí bằng hệ thống tưới phản lực. Lưu lượng nước tưới tính cho 1 bể Biofin được xác định theo công thức: q = trong đó: n : Số bể qmax :Lưu lượng nước thải tính toán, qmax = ……… (l/s) Đường kính của hệ thống tưới: được tính theo công thức sau: DT= D - 200 (mm) trong đó: 200 (mm) : Khoảng cách giữa đầu ống tưới và thành bể. Chọn trong một bể Biofin có 4 ống phân phối, đường kính ống là: Dô = Trong đó: V : Vận tốc chuyển động của nước trong ống, lấy V = …….. (m/s) q : Lưu lượng tính toán cho một bể, q = ……… (m3/s) Số lỗ trên ống tưới được tính theo công thức: m = (lỗ) Khoảng cách từ một lỗ bất kỳ ri cách tâm trục của hệ thống tưới được tính theo công thức: ri = trong đó: i : Số thứ tự của lỗ cách trục của hệ thống tưới m : Số lỗ trên hệ thống tưới, m = ………. (lỗ) Số vòng quay của hệ thống trong 1 phút được tính theo công thức: n = Tong đó: d : Đường kính lỗ (phải lớn hơn 10mm), lấy d =……… (mm) q' : Lưu lượng trung bình của 1 ống tưới, có tất cả 4 ống nên q' = (l/s) áp lực cần thiết cho hệ thống tưới phản lực là: h= q' 2 ´ () Trong đó: k : Mô đun lưu lượng, theo bảng 4.6 - / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ ta có ứng với Dô =……. k = ……. 2. Tính toán bể lắng ngang đợt II Sơ đồ bể lắng ngang đợt II Màng VSV được tạo nên ở bể BIÔPHIN cao tải sẽ cùng với nước thải đi vào bể lắng ngang đợt II. Nhiệm vụ của bể lắng ngang đợt II là giữ chúng lại ở bể. Đối với bể lắng đợt II, ta tính toán kích thước bể theo phương pháp tải trọng thuỷ lực bề mặt. +Xác định tải trọng tính toán của bể lắng ngang đợt II sau bể Biôphin theo công thức: q=U x Uo x 3,6 (m3/m2.h) Trong đó: U: Hệ số sử dụng thể tích bể với bể lắng ngang U=……… Uo: Độ lớn thuỷ lực của màng sinh vật Uo=……….mm/s + Diện tích mặt thoáng của bể lắng: (m2) Với QhMax= ……… (m3/h) Chọn vận tốc nước chảy trong bể v =…… mm/s = ……. m/s + Diện tích mặt cắt ướt của bể: + Chiều rộng bể: Chọn số đơn nguyên là n Chiều rộng một đơn nguyên: (m). + Chiều dài bể lắng ngang đợt II là: (m). + Thời gian nước lưu lại trong bể lắng ngang đợt II là: (h) Không đảm bảo thời gian lắng của bể lắng ngang đợt II sau bể Biôphin(t = 1,5 - 2 h). Để đảm bảo thời gian nước lưu lại trong bể lắng, ta có chiều dài của bể lắng ngang đợt II là: L = V . t (m). với t = ….. (h) + Thể tích vùng chứa nén cặn: Wb= (m3) Trong đó: a:Tiêu chuẩn màng vi sinh vật dư sau Biophin cao tải theo điều 6.14.19TCN51-84. Ta có: a=……… g/ngđ và màng sinh vật dư có độ ẩm là p=……..% n: số bể lắng Ntt: Dân số tính toán theo BOD, Ntt=…….. (người) + Chiều cao lớp bùn trong bể lắng ngang đợt II: + Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang đợt II: HXD = hbv + H + hth + hb. Trong đó: hbv - chiều cao bảo vệ bể, hbv = ……. m. H - chiều cao công tác của bể, H = …….. m. hth - chiều cao lớp nước trung hoà của bể, hth = …….. m. hb - chiều cao lớp bùn, hb = ……. m. Kích thước bể lắng ngang đợt II là: H x B x L (m) . Phụ lục 1. TCVN 6772:2000-Chất lượng nước -Nước thải sinh hoạt -Giới hạn ô nhiễm cho phép Water Quality - Domestic Wastewater Standards 1.Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn áp dụng đối với nước thải sinh hoạt các loại cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư khi xả vào các vùng nước quy định ở những nơi chưa có HTTN và XLNT tập trung. 2.Giới hạn ô nhiễm cho phép: Bảng 1. Thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép TT Thông số Giá trị giới hạn Mức I Mức II Mức III Mức IV Mức V 1 pH 5-9 5-9 5-9 5-9 5-9 2 BOD5, mg/l 30 30 40 50 200 3 Chất rắn lơ lửng, mg/l 50 50 60 100 100 4 Chất rắn có thể lắng, mg/l 0,5 0,5 0,5 0,5 KQĐ 5 Tổng chất rắn hoà tan, mg/l 500 500 500 500 KQĐ 6 Sun phua(theo H2S), mg/l 1,0 1,0 3,0 4,0 KQĐ 7 Nitơrát (NO3-), mg/l 30 30 40 50 KQĐ 8 Dầu mỡ (thực phẩm), mg/l 20 20 20 20 100 9 Phosphat (PO43-), mg/l 6 6 10 10 KQĐ 10 Coliform, MPN/100ml 1.000 1.000 5.000 5.000 10.000 Ghi chú:KQĐ- Không quy định giá trị; Các mức I,II,III,IV và V: theo loại hình và quy mô công trình dịch vụ như sau. Bảng 2. Các mức áp dụng đối với các cơ sở dịch vụ , công cộng và khu chung cư. Loại hình Quy mô Mức áp dụng theo bảng 1 Ghi chú 1.Khách sạn Dưới 60 phòng Mức III Từ 60 đến 200 phòng Mức II Trên 200 phòng Mức I 2.Nhà trọ, nhà khách Từ 10 đến 50 phòng Mức IV Từ 50 đến 250 phòng Mức III Trên 250 phòng Mức II 3.Bệnh viện nhỏ, trạm xá Từ 10 đến 30 giường Mức II Phải khử trùng nước thải Trên 30 giường Mức I 4.Bệnh viện đa khoa Mức I 5.Trụ sở các cơ quan hành chính, văn phòng đại diện... Từ 5.000 đến 10.000m2 Mức III Diện tích tính là khu vực làm việc Từ 10.000 đến 50.000m2 Mức II Trên 50.000 m2 Mức I 6.Trường học, viện nghiên cứu và các cơ sở tương tự Từ 5.000 đến 25.000m2 Mức II Trên 25.000 m2 Mức I 7.Cửa hàng bách hoá, siêu thị Từ 5.000 đến 25.000 m2 Mức II Trên 25.000 m2 Mức I 8.Chợ thực phẩm tươi sống Từ 500 đến 1.000 m2 Mức IV Từ 1.000 đến 1.500 m2 Mức III Từ 1.500 đến 25.000 m2 Mức II Trên 25.000 m2 Mức I 9.Nhà hàng ăn uống, nhà ăn công cộng, cửa hàng thực phẩm Dưới 100 m2 Mức V Từ 100 đến 250 m2 Mức IV Từ 250 đến 500 m2 Mức III Từ 500 đến 2.500 m2 Mức II Trên 2.500 m2 Mức I 10.Khu chung cư Dưới 100 căn hộ Mức III Từ 100 đến 500 căn hộ Mức II Trên 500 căn hộ Mức I Ghi chú: Đối với các thông số không có trong bảng 1 thì nồng độ giới hạn cho phép của nó được xác định theo TCVN 5945-1995. Phụ lục 2. TCXD 188:1996- Nước thải đô thị - Tiêu chuẩn thải Urban Wastewater - Discharge Standards 1.Phạm vi ứng dụng: Tiêu chuẩn này quy định nồng độ giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải đô thị khi xả vào nguồn nước mặt phục vụ làm nguồn cung cấp cho trạm xử lý nước nước ăn uống và sinh hoạt ( nguồn loại A ) và vào HTTN chung của thành phố ( nguồn loại B). 2. Giá trị giới hạn các thông số ô nhiễm trong nước thải đô thị. TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn Loại A Loại B 1 Nhiệt độ oC 40 40 2 pH 6-9 5-9 3 Độ màu Độ Pt/Co 20 50 4 Độ đục NTU 50 100 5 Tổng chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 50 100 6 Tổng chất rắn hoà tan mg/l 1.000 3.000 7 COD mg/l 50 100 8 BOD5 mg/l 20 50 9 Clorua (Cl-) mg/l 250 1.000 10 Sunphát ( SO42-) mg/l 200 1.000 11 Nitơrit ( NO2-) mg/l 0,1 2,0 12 Nitơrat (NO3-) mg/l 50 - 13 Dầu mỡ khoáng mg/l 0,001 1,0 14 Clo dư mg/l 1,0 2,0 15 Coliform MPN/100ml 5.000 10.000 Ghi chú: Nồng độ giới hạn của các chỉ tiêu ô nhiễm khác không nêu trong bảng này có thể xác định theo TCVN 5945-1995. Phụ lục 3. Nồng độ giới hạn một số chỉ tiêu ô nhiễm trong các thuỷ vực nước mặt theo quy định của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường. TT Thông số TCVN 5942-1995 TCVN 5943-1995 TCVN 6774:2000 TCVN 6773:2000 Loại A Loại B 1 pH 6-8,5 5,5-9 6,5-8,5 6,5-8,5 5,5-8,5 2 BOD5, mg/l 4 25 20 10 3 COD, mg/l 10 35 4 Ô xy hoà tan, mg/l 6 2 4 5 2 5 Chất rắn lơ lửng (SS), mg/l 20 80 25 100 6 Amoniắc ( tính theo N), mg/l 0,05 1 0,1 1,49(pH=6,5) 0,93(pH=8) 7 Nitơrat( tính theo N), mg/l 10 15 8 Nitơrit ( tính theo N), mg/l 0,01 0,05 9 Dầu mỡ, mg/l không 0,3 không không 10 Chất tẩy rửa, mg/l 0,5 0,5 11 Sắt, mg/l 1 2 0,1 12 Xianua, mg/l 0,01 0,05 0,01 0,005 13 Asen, mg/l 0,05 0,1 0,05 0,02 0,05-0,1 14 Phenol tổng số, mg/l 0,001 0,02 0,001 15 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật, mg/l 0,15 0,15 0,05 16 Tổng chất rắn hoà tan, mg/l 1.000 Theo chỉ số SAR 17 Coliform, MPN/100 ml 5.000 10.000 1.000 200 cho vùng trồng rau Ghi chú: TCVN 5942-1995-Chất lượng nước-Tiêu chuẩn chát lượng nước mặt ( loại A-nguồn cung cấp nước cho trạm xử lý nước cấp, loại B- nguồn cung cấp nước cho các mục đích khác ); TCVN 5943-1995 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ ( trường hợp dùng làm bãi tắm); TCVN 6774:2000-Chất lượng nước-Chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thuỷ sinh; TCVN 6773:2000-Chất lượng nước- Chất lượng nước dùng cho thuỷ lợi.