Đồ án Xử lý nước thải môi trường

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ II. CÁC TÀI LIỆU THIẾT KẾ 1.Bản đồ địa hình khu vực 2.Điều kiện khí hậu 3.Số liệu về nước thải 4.Tài liệu về địa chất công trình 5.Yêu cầu cơ bản về chất lượng nước III.XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN 1.Xác định lưu lượng tính toán của nước thải 2.Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải theo SS và BOD 3.Xác định dân số tính toán 4.Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải 5.Lựa chọn công nghệ của trạm xử lý 6.Thuyết minh phương án công nghệ IV.TÍNH TOÁN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.Ngăn tiếp nhận nước thải 2.Tính toán song chắn rác 3.Tính toán bể lắng cát 4.Thiết bị đo lưu lượng 5.Bể lắng ly tâm đợt 1 6.Bể Aroten 7.Bể lắng ly tâm đợt 2 8.Bể nén bùn 9.Bể mê tan 10.Sân phơi bùn 11.Khử trùng nước thải V.BỐ TRÍ MẶT BẰNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI MỞ ĐẦU Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống. Ngày nay do nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, một lượng lớn nước thải xả vào nguồn nước mặt. Nguồn nước sạch trên hành tinh bị áp lực từ hai hướng: sử dụng cho các hoạt động kinh tế - xã hội của con người, dùng để pha loãng và làm sạch nước thải trong các thủy vực. Con người can thiệp ngày một mạnh mẽ vào chu trình thủy văn toàn cầu. Vì vậy cần phải có chiến lược và biện pháp sử dụng và bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý. Xử lý nước thải cũng là một trong những biện pháp quan trọng trong chiến lược bảo vệ nguồn nước. Xử lý nước thải là một môn học chuyên ngành không thể thiếu của ngành Công nghệ Môi trường. Bên cạnh lý thuyết đã học thì đồ án cũng là một phần quan trọng để củng cố lý thuyết và vận dụng nó vào trong thực tế một cách hiệu quả nhất. Khi làm đồ án giúp chúng ta học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm trong quá trình học và tạo cho chúng ta sự tư duy cao. Khi làm đồ án này đòi hỏi chúng ta phải tìm ra phương án khả thi nhất mà khi áp dụng vào thực tế nó vừa đảm bảo chất lượng nước sau xử lý, vừa quản lý và vận hành dễ mà cũng vừa kinh tế. Và đó chính là những bước đi đầu tiên, học hỏi được nhiều kinh nghiệm làm hành trang cho chúng em bước vào cuộc sống của nền khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển như hiện nay. ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ: Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho một thành phố và thiết kế kỹ thuật một công trình của trạm. II. Các tài liỆu THIẾT KẾ: Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý. Điều kiện khí hậu của thành phố: - Hướng gió chủ đạo trong năm: Đông Đông Nam - Nhiệt độ trung bình năm của không khí: 190C Số liệu về nước thải của thành phố: a) Nước thải sinh hoạt: - Dân số thành phố: N = 350000 người - Tiêu chuẩn cấp: qc = 180 l/ng.ngđ b) Nước thải sản xuất và dịch vụ: Số liệu về nước thải Tên nhà máy, dịch vụ Bệnh viện Nhà máy Thuỷ Sản 1 Nhà máy bia Thời gian hoạt động, giờ /ngđ 24/24 16/24 24/24 Lưu lượng, m3/ngđ 450l/giường 4000 2500 Hàm lượng chất lơ lửng, mg/l 450 380 BOD5, mg/l 850 250 COD, mg/l 1500 350 Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp nước thải sinh hoạt và công nghiệp về mùa đông: 170C Tài liệu về địa chất công trình, địa chất thủy văn và sử dụng đất đai xung quanh khu vực trạm xử lý: a) Mực nước ngầm: + Mùa khô sâu dưới mặt đất: 7m + Mùa mưa sâu dưới mặt đất: 5m b) Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý: Ngoại Thành. 5. Yêu cầu cơ bản về chất lượng nước thải sau khi xử lý xả vào nguồn tiếp nhận: - Hàm lượng chất lơ lửng: không được vượt quá 50 mg/l - Nhu cầu oxy sinh hoá BOD5: không được vượt quá 150 mg/l ( QCVN 08/2008 ) III. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: 1. Xác định lưu lượng tính toán của nước thải: a) Lưu lượng nước thải sinh hoạt: Tiêu chuẩn thoát nước trung bình lấy bằng 80% tiêu chuẩn cấp: qtb = 0,8 qc = 0,8.180 = 144 ( m3/ngđ) Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày đêm tính theo công thức : = = = 50400( m3/ngđ) Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ tímh theo công thức : = = = 2100 ( m3/h) Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giây tính theo công thức : = = = 583,33 ( l/s) Tra bảng 2 ( Điều 4.12 TCVN 7957-2008 ) = 583,33(l/s) tương ứng Kch = 1,48 Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất ngày đêm: = . Kch = 50400.1,48 = 74592 ( m3/ngđ) Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất giờ : = .Kch = 2100.1,48 = 3100( m3/h) Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất giây : = .Kch = 583,33.1,48 = 863,33( l/s) b) Lưu lượng nước thải của nhà máy bia: Thời gian làm việc :24h/ngày Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của nhà máy bia là: = 2500 ( m3/ngđ) Lưu lượng nước thải trung bình giờ của nhà máy bia là: = = = 104,167 ( m3/h) Lưu lượng nước thải trung bình giây của nhà máy bia là: = = = 28,94 ( l/s) c) Lưu lượng nước thải của bệnh viện: Số giường bệnh : 500 giường Tiêu chuẩn thoát nước của bệnh viện :=450 ( l/người.ngđ ) Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của bệnh viện là: = = 225 ( m3/ngđ) Với N : số giường bệnh. Lưu lượng nước thải trung bình giờ của bệnh viện là: = = = 9,375 ( m3/h) Lưu lượng nước thải trung bình giây của bệnh viện là: = = = 2,6( l/s) d) Lưu lượng nước thải của nhà máy Thuỷ Sản 1 Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của nhà máy Thuỷ Sản 1 = 4000 ( m3/ngđ) Lưu lượng nước thải trung bình giờ của nhà máy Thuỷ Sản 1 = = = 250 ( m3/h) Lưu lượng nước thải trung bình giây của nhà máy Thuỷ Sản 1 là: = = = 69,44 ( l/s) e)Lưu lượng tính toán nước thải khu đô thị Lưu lượng tổng cộng trung bình ngày đêm = = + + + = 50400 + 225 + 2500 + 4 = 94089 ( m3/ngđ) Lưu lượng tổng cộng trung bình giờ : = = = 3920,4 ( m3/h) Lưu lượng tổng cộng trung bình giây : = = = 1089 (l/s) Lưu lượng tổng cộng lớn nhất ngày đêm = = + + + =74592 + 225 + 2500 + 4000 = 81317 ( m3/ngđ) Lưu lượng tổng cộng lớn nhất giờ : = 3513,542 ( m3/h) Lưu lượng tổng cộng lớn nhất giây : = = = 976 (l/s) Lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất giờ: = 869,542 ( m3/h) Lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất giây: = = = 241,54 (l/s) Bảng phân bố lưu lượng: Các giờ Nước thải sinh hoạt Nước thải nhà máy bia Nước thải bệnh viện Nước thải Dệt nhuộm Lưu lượng tổng cộng %Qsh m3 m3 m3 m3 m3 %Qtc 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 1,5 1,5 1,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,25 6,25 6,25 6,25 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,0 2,0 1,5 756 756 756 756 1260 1764 2268 2772 3150 3150 3150 3150 2520 2520 2772 3024 3024 2772 2520 2268 2016 1512 1008 756 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 104,167 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 9,375 0 0 0 0 0 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 0 0 0 869,542 869,542 869,542 869,542 1371,542 2127,542 2631,542 3135,542 3513,542 3513,542 3513,542 3513,542 2883,542 2883,542 3135,542 3387,542 3387,542 3135,542 2883,542 2631,542 2379,542 1625,542 1121,542 869,542 1,522 1,522 1,522 1,522 2,404 3,724 4,607 5,489 6,151 6,151 6,151 6,151 5,048 5,048 5,489 5,930 5,930 5,489 5,048 4,607 4,116 2,846 1,963 1,522 Tổng 100 50400 2500 225 4000 57125 100 2. Xác định nồng độ chất bẩn nước thải theo chất lơ lửng (SS) và theo (BOD) a) Xác định nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng SS: Hàm lượng chất lơ lững SS trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức sau: Csh = = 291,67 (mg/l) Trong đó :60 là tải lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt cho 1 người trong một ngày đêm lấy theo ( bảng 7-4,Điều 7.7 TCVN 51/2008 ) nll = 60g/ng.ngđ 30 :là tải lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt cho 1 người trong một ngày đêm khi họ sử dụng bể tự hoại 0,6 :Số hộ sử dụng bể tự hoại 0,4 : Số hộ không sử dụng bể tự hoại 50400 :lưu lượng thoát nước (m3/ngđ ) Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải của các nhà máy sản xuất ,trong khu đô thị phải xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn thải (TCVN 5945/2008 ,C = 200 mg/l) trước khi xả vào hệ thống thoát nước của đô thị Hàm lượng chất lơ lững SS trong nước thải của nhà máy bia C = 380 mg/l ( Vượt mức tiêu chuẩn phải xử lý cục bộ để đạt Cbia = 200 mg/l) Hàm lượng chất lơ lững SS trong nước thải của nhà máy Thuỷ Sản 1 C = 450 mg/l ( Vượt mức tiêu chuẩn phải xử lý cục bộ để đạt Cthuysan1 = 200 mg/l) Hàm lượng chất lơ lững SS trong nước thải của bệnh viện: Hệ số phục vụ 1:1 Số người trong bệnh viện : 500 x 2 = 1000 người Cbv = = = (mg/l) Hàm lượng chất lơ lững trong nước thải của bệnh viện khi xả vào hệ thống thoát nước của khu đô thị phải thoả mãn (TCVN 7382/2004 , C = 100 mg/l ) Hàm lượng chất lơ lững SS trong hỗn hợp nước thải : Ctc = = = 280,48 (mg/l) b) Xác định nồng độ chất bẩn theo BOD: Hàm lượng BOD trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức sau: Lsh = = = 170,83 ( mg/l ) nBOD : tải lượng chất bẩn theo BOD5 của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm lấy theo bảng 7-4,Điều 7.7 TCVN 51/2008 ), nNOS = 30 g/ng.ngđ. Hàm lượng chất hữu cơ tính theo BOD5 trong nước thải của các nhà máy sản xuất trong khu đô thị phải xử lý sơ bộ đạt được tiêu chuẩn thải ,( TCVN 5945/2008 , LBOD5 = 100 mg/l ) trước khi xả vào hệ thống thoát nước của đô thị Hàm lượng BOD5 của nước thải nhà máy bia Lbia = 250 mg/l (vượt mức TCphải xử lý cục bộ để đạt Lbia = BOD5 = 100 mg/l) Hàm lượng BOD5 của nước thải nhà máy thủy sản 1 LThủySản1 = 850mg/l (vượt mức TCphải xử lý cục bộ để đạt LThủySản1 = BOD5 = 100 mg/l) Hàm lượng BOD5 trong nước thải bệnh viện được tính theo công thức sau: = = 133,33 (mg/l) Hàm lượng chất hữu cơ tính theo BOD5 trong nước thải bệnh viện khi xả vào hệ thống thoát nước của đô thị phải thỏa mãn ,( TCVN 7382/2004 , LBOD5 = 30 mg/l ) mg/l > 30 ng/l ,phải xử lý sơ bộ Hàm lượng NOS5 trong hỗn hợp nước thải: = = 162,21 (mg/l) 3. Xác định dân số tính toán Dân số tương đương theo chất lơ lửng = == 22042 (người) Dân số tính toán theo chất lơ lửng: Nll = N + = 3500000 + 22042 = 372042 (người ) Dân số tương đương theo BOD5 : == 21892 (người) Dân số tính toán theo BOD20 : NBOD = N + = 3500000 + 21892 = 371892 (người) 4. Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải: Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp đảm bảo hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào tưới thủy lợi loại B (QCVN 08/2008 )với các yêu cầu cơ bản - Hàm lượng chất lơ lửng SS ≤ 50 mg/l - Nhu cầu oxy sinh học BOD5 ≤ 15 mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác định theo : - Hàm lượng SS phục vụ cho tính toán công nghệ xử lý cơ học. - Hàm lượng BOD5 phục vụ cho tính toán công trình và công nghệ xử lý sinh học Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức: Ess = = = 82,17 (%) Trong đó: - hàm lượng chất lơ lửng của hỗn hợp nước thải. - hàm lượng chất lơ lửng của nguồn tiếp nhận. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5 : EBOD = = = 90,75 (%) Trong đó: - hàm lượng BOD20 của hỗn hợp nước thải. - hàm lượng BOD20 của nguồn tiếp nhận. Kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải trên cho thấy cần thiết phải xử lý sinh học hoàn toàn. 5. Lựa chọn công nghệ của trạm xử lý Dựa vào: Công 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 các nguồn tiếp nhận tương ứng. Phương pháp xử dụng cặn. Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. Chọn công nghệ xử lý như sau: · Xử lý cơ học: Ngăn tiếp nhận. Song chắn rác. Bể lắng cát + sân phơi cát Bể lắng ly tâm đợt I · Xử lý sinh học Aeroten (vi sinh vật lơ lửng – bùn hoạt tính) Bể lắng ly tâm đợt II. · Xử lý cặn: Bể nén bùn đứng. Bể mêtan. Làm ráo nước ở sân phơi bùn. Khử trùng và xả nước sau xử lý ra sông hồ dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi Khử trùng nước thải. Máng trộn vách ngăn có lỗ. Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Nước thải Vận chuyển Bể mêtan Sân phơi bùn Vận chuyển Biển loại B Cấp khí Ngăn tiếp nhận Bể lắng ly tâm Đợt II Bể tiếp xúc Máng trộn Bùn dư Bùn tuần hoàn Cặn tươi Bể nén cặn vận chuyển Song chắn rác Cát Sân phơi cát Bể lắng cát ngang Bể lắng ly tâm Đợt I Aeroten Clo 6. Thuyết minh phương án công nghệ Ở phương án này .nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải đến trạm xử lý bằng ống dẫn đến ngăn tiếp nhận Rác được giữ lại ở song chắn rác và vận chuyển đi nơi khác để xử lý ,còn nước thải đã được tách tiếp tục đưa đến bể lắng cát . Ở đây , thiết kế bể lắng cát ngang nước chảy thẳng để đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn . Sau 1 thời gian cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát Nước thải sauu khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ly tâm đợt I , tại đây các chất không hòa tan trong nước thải như chất hữu cơ được giữ lại . Cặn lắng được đưa đến bể meetan để lên men . Nước thải tiếp tục đi vào bể Aroten và bể lắng ly tâm đợt II. Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aroten giúp tăng hiệu quả xử lý , nột lượng bùn hoạt tính dư được đưa qua bể nén bùn giảm dung tích , sau đó dưa qua bể mêtan . Sau bể lắng đọt II 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 . Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận . Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi lên men ở bể meetan đưa ra sân phơi bùn làm khô dến một độ ẩm nhất định . Bùn cặn sau đó được dung cho mục đích nông nghiệp III. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI: 1. Ngăn tiếp nhận nước thải: Nước thải được bơm theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua đường công trình đơn vị của trạm xử lý. Dựa vào lưu lượng tính toán đã được xác định, q = qmax,h + qhl = 3513,542 +9,49 = 3522,49 m3/h , Với qhl = 9,49 m3/h : Lượng nước hồi lưu từ sân phơi cát Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải trang 111 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết , chọn 2 ngăn tiếp nhận với thông số mỗi ngăn như sau : Đường ống áp lực từ trạm bơm dến mỗi ngăn tiếp nhận : 2 ống với đường kính mỗi ống d = 600 mm Kích thước của ngăn tiếp nhận như sau: Lưu lượng nước thải Q ( m3/h) Đường kính ống áp lực, d (mm) Kích thước của ngăn tiếp nhận 2 ống A B H H1 h h1 b 3522,49 600 2800 2500 2000 1600 750 900 800 Cấu tạo của ngăn tiếp nhận như sau : B b h A Ngăn tiếp nhận H Nước thải vào Ngăn tiếp nhận Mương dẫn nước Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận tới các công trình tiếp theo có tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận: ( Bảng 35 tiết diện hình chữ nhật B = 800 mm ,Các bảng timhs toán thủy lực cống và nương thoát nước – GS.TS.Trần Hữu Uyển ) Thông số thuỷ lực Lưu lượng tính toán, L/s q = qtb +qhl= 661,17 + 2,63 = 663,8 q = qmax + qhl = 976 + 2,63 = 978, 63 q = qmin + qhl = 241,54 + 2,63 = 244,17 Độ dốc i 0,0008 0,0008 0,0008 Vận tốc v ( m/s) 0,87 0,93 0,71 Độ đầy h/B (m) 1,1 1,7 0,54 Bề rộng (mm) 800 800 800 Chiều cao lớp nước (m) 0,88 1,36 0,432 Mương dẫ n nước Nước thải vào B Ngăn tiếp nhận Mương dẫn nước 1660 1360 800 Cấu tạo mương dẫn như hình sau : Chiều cao xây dưng mương : H = hmax + hbv (m) trong đó: hmax là chiều cao lớp nước lớn nhất trong mương hmax = 1,36 m hbv là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3 m ð Chiều cao xây dựng mương H = 1,36 + 0,3 = 1,66 (m) 2.Tính toán song chắn rác: Chọn 2 song chắn rác trong đó 1 song chắn làm việc, 1dự phòng. Chọn mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác là mương có tiết diện hình chữ nhật , có các kích thước cũng như các thông số kỹ thuật như mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đên song chắn rác Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ : Chiều cao lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều cao lớp nước của mương dẫn nước h = hmax = 1,36 m Số khe hở của song chắn rác: n = = = 50,78 = 51 ( khe ) Trong đó: n - là số khe hở qmax - lưu lượng lớn nhất giây: qmax = 0,97863 (m3/s) vs - tốc độ nước chảy qua song chắn: vs = 0,93 (m/s) b - khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m ( TCVN 51/2008 mục 7.21 ) k - hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k = 1,05 Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau Bs = s(n +1) + (b.n) = 0,008(51+1)+(0,016.51) = 1,23 (m) Trong đó : s là bề dày của thanh song chắn rác, thường lấy 0,008m. Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với qmin để khắc phục khả năng lắng cặn tại đó, vận tốc này phải lớn hơn 0,4 m/s : vmin = == 0,46 (m/s) thõa mãn. Trong đó qmin là lưu lượng nhỏ nhất chảy qua song chắn rắc. Vậy tại đây cặn không thể lắng . Tổn thất áp lực ở song chắn rác : hs = (m) Trong đó: vmax – vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ qmax. Kl – hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K = 2-3 ,chọn K1 = 3. x - hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác: x = - hệ số phục thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn. Tra bảng 3-7 Trang 116 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết chọn = 1,83. - góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy = 600. hs = 0,628.0,08 (m) Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1 với góc mở rộng của mương là 200 L1 = = = 0,6 (m) Với Bm = 0,8 m : Chiều rộng mương dẫn Bs = 1,23 m : Chiều rộng của song chắn rác Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L2 L2 = = = 0,3 m Chiều dài phần mương mở rộng đặt song chắn rác Ls = 1,5m Vậy chiều dài xây dựng là : L = L1 + L2 + Ls = 0,6 + 0,3 + 1,5 = 2,4 (m) Chiều cao xây dựng đặt song chắn rắc Hxd = hmax + hs + 0,5 = 1,36 + 0,08 + 0,5 = 1,94 m Trong đó : hbv = 0,5 m :Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất hmax = 1,36 m : Chiều cao lớp nước trong mương dấn ứng với lưu lượng lớn nhất hs = 0,08 m :Tổn thất áp lực của song chắn rác Khối lượng rác lấy ra trong một ngày đêm từ song chắn rác: Wr = = = 8,15 (m3/ngđ) Trong đó: a - lượng rác tính cho đầu người trong năm Với chiều rộng khe hở của các thanh trong khoảng 1620mm, a = 8 L/ng.năm Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng., N = 372042 người Trọng lượng rác ngày đêm: P = Wr G = 8,15 750 = 6112,5 (Kg/ngđ) = 6,1125 (T/ngđ) Trong đó : G :Khối lượng riêng của rác ,G = 750 kg/m3 ( Điều 6.14 Trang 29 TCVN 51/2008 ) Trọng lượng rác từng giờ: Ph = = = 0,51 (T/h ) Với : Kh – hệ số không điều hòa giờ của rác, lấy bằng 2 3. Tính toán bể lắng cát: a) Nhiệm vụ: bể lắng cát ngang được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát sỏi, xỉ, và các vật liệu rắn khác có trọng lượng riêng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân hủy trong nước thải như vỏ trứng, dăm bào, vỏ hạt và rác thực phẩm nghiền. Việc tách loại khỏi nước thải các tạp chất này rất cần thiết để tránh nhưnữg ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của các công trình phía sau. b) Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải đến bể lắng cát (giống mương dẫn đến song chắn rác) : Thông số thuỷ lực Lưu lượng tính toán, L/s q = qtb +qhl= 661,17 + 2,63 = 663,8 q = qmax + qhl = 976 + 2,63 = 978, 63 q = qmin + qhl = 241,54 + 2,63 = 244,17 Độ dốc i 0,0008 0,0008 0,0008 Vận tốc v ( m/s) 0,87 0,93 0,71 Độ đầy h/B (m) 1,1 1,7 0,54 Bề rộng (mm) 800 800 800 Chiều cao lớp nước (m) 0,88 1,36 0,432 c) Tính toán: Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức sau: L = m) Trong đó: Vmax - tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn nhất, Vmax = 0,3m/s ( Điều 7.33 TCVN 51/2008 Trang 40 ) H = 1 m : Độ sâu tính toán trong bể lắng cát ( Điều 7.33 TCVN 51/2008 Trang 40 ) , thì H = 0,25- 1m , chọn H =1 m U0 : Kích thước thủy lực của hạt cát ( Bảng 7-5 TCVN 51/2008 Trang 39 ) K :Hệ số tỉ lệ ( Bảng 7-6 TCVN 51/2008 Trang 39 ) K = 1,3 ứng với U0 = 24,2 mm/s, K = 1,7 ứng với U0 = 18,7 mm/s Theo phương án đang xét ,cặn từ bể lắng đợt I sẽ được xử lý ở bể mêtan bằng quá trình sinh học kị khí , do đó nhiệm vụ của bể lắng cát là phải loại bỏ được cát có cỡ hạt d = 0,25 mm để tránh ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học kị khí .Khi đó U0 = 24,2 mm/s Diện tích mặt cắt ướt của bể tính theo công thức: F = = = 1,63 (m2) Trong đó : qmax = 0,976 + 0,00236 = 0,97863 m33/s: Lưu lượng lớn nhất tổng cộng của nước thải N = 2 : Số đơn nguyên làm việc trong trạm xử lý nước thải Chiều ngang tổng cộng bể lắng cát: B = = = 1,63 (m) Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dự phòng, chiều ngang mỗi đơn nguyên: b = 1,63 (m) Thể tích phần nén cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức sau: Wc = = = 7,44 (m3) Trong đó: P - lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong một ngày đêm, theo điều 7.34 TCVN 51/2008 ứng với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn P = 0,02 l/người.ngđ. T - chu kỳ xả cát : T ≤ 2 ngày đêm, để đảm bảo cho cặn cát không kịp phân hủy, chọn T = 1 ngày đêm. Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng.N =372042 người Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm: hc = = = 0,14 (m) Chiều cao xây dựng của lắng cát ngang: Hxd = H + hc + 0,5 = 1,36 + 0,14 + 0,5 = 1,9 (m) Trong đó : hmax = 1,36 m Chiều cao lớp nước có trong bể lắng cát ứng với lưu lượng lớn nhất hbv = 0,4 m Khoảng cách từ mực nước đến thành bể * Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin 0,15 m/s vmin = = = 0,17 0,15 m/s Trong đó hmin = 0,432 m :Chiều cao lớp nước trong bể lắng cát khi lưu lượng nước thải là nhỏ nhất Cát ở bể lắng cát được gom về hố tập trung ở đầu bể lắng bằng thiết bị cào cơ giới, từ đó thiết bị nâng thuỷ lực sẽ đưa hỗn hợp cát - nước đến sân phơi cát. Để dẫn cát đến sân phơi cát bằng thiết bị nâng thủy lực ,cần pha loãng cát với nước thải sau xử lý với tỉ lệ 1:20 theo lượng cát - Nước công tác do máy bơm với áp lực 2- 3 at - Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút - Độ ẩm của cát : 60% - Trọng lượng thể tích của cát : 1,5 T/m3 Lượng nước cần thiết cho thiết bị nâng thuỷ lực Qct = Wc 1,5 20 = 7,44 1,5 20 = 223,2 (m3/ngđ) = 9,3 m3/h d) Tính toán sân phơi cát: Cát sau khi ra khỏi bể lắng cát ngang có chứa một lượng nước đabgs kể , do đó cần làm ráo cát ( tách nước ra khỏi cát ) để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác . Qúa trình này được diễn ra tại sân phơi cát Diện tích của sân phơi cát được tính theo công thức: F = = = 543,2 (m2 ) Trong đó: P – lượng cát tính theo đầu người, P = 0,02 (l/người.năm) Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng. h – chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 45 m/năm. Chọn sân phơi cát gồm 4 ô, diện tích mỗi ô bằng 543,2 : 4 = 136 (m2). Kích thước mỗi ô trong mặt bằng: 10 m x 13,6 m. Lượng nước có trong cát là : Qnc = 60%.Wc = 0,6 . 7,44 = 4,46 (m3/ngđ ) Tổng lượng nước hồi lưu về đầu trạm xử lý bằng tổng lượng nước sạch dung khi cần pha loãng cát với nước thải để xả cát bằng thiết bị nâng thủy lực và lượng nước có trong cát Qhl = Qnc +Qct = 4,46 + 223,2 = 227,66 ( m3/ngđ ) = 9,49 ( m3/h ) = 2,63 ( l/s ) 4. Thiết bị đo lưu lượng: MẶT BẰNG B L1 L2 L3 A W E Sơ đồ máng Parsal 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 Parsal. 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= 976 + 2,63 = 978,63 l/s qtb = 661,17 + 2,62 = 663,8 l/s qmin = 241,54 + 2,63 = 244,17 l/s. Theo bảng 3-37 trang 230 Giáo Trình “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết“, ta chọn máng Parsal có các kích thước sau: b A B C1 C2 L1 L2 L3 W 7,5cm 108 cm 50 cm 120 cm 120 cm 145 cm 60 cm 90 cm 80 cm 5. Bể lắng ly tâm đợt I: a) Nhiệm vụ: bể lắng đợt I có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó. Ở đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước sẽ nổi lên trên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngoài bể. Vì công suất của trạm lớn nên chọn bể lắng ly tâm sẽ cho hiệu suất cao hơn, tốn ít diện tích đất và có thể vừa làm việc vừa xả cặn. GHI CHÚ 1. Ống dẫn nước 2. Hố thu cặn 3. Vách ngăn hướng dòng 4. Máng thu nước vòng 5. Tấm ngăn chất nổi 6. Lan can công tác 7. Thanh gạt chất nổi 8. Thanh gạt bùn Bể lắng ly tâm b) Tính toán: Thể tích tổng cộng của bể: Wlg = qlg x t = 3523,03 x 1,5 = 5284,55 m3 Trong đó : qlg = qmax,h + qct qmax,h  : Lưu lượng trung bình giờ. qct : Lưu lượng nước sạch dùng để pha loãng cát để vận chuyển cát bằng thiết bị nâng thủy lực (m3/h ) t – thời gian lắng của bể, thường lấy bằng 1,5h. qlg = 3513,542 + 9,49 = 3523,03 (m3/h ) Chọn 3 bể làm việc và một bể dự phòng, thể tích mỗi bể là: m3 Diện tích mỗi bể trong mặt bằng : F = = 464 m2 Trong đó: H – chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm (1,5 – 5m). Tỷ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng lấy trong khoảng từ 6 đến 12,( Điều 7.60 mục b Trang 49 TCVN 51/2008 ) chọn H = 3,8m. Đường kính mỗi bể : D = = 24,3 ,chọn D = 25 m Kiểm tra: thõa mãn (quy phạm 6 Đường kính của ống trung tâm: d = 15%D = 0,15. 25 = 3,75 m Ta có tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng là : Từ U Tra bảng 3-10 Trang 129 Sách Lâm Minh Triết ,ta suy ra được hiệu suất lắng E = 48 % Vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng ly tâm đợt I hay là hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải sau khi đi qua bể lắng ly tâm là : C1 = Ctc x ( 100- 48 )% = 280,48 x ( 100 - 48 )% = 145,85 ( mg/l ) Theo quy phạm nồng độ chất lơ lửng trước khi vào công trình xử lý sinh học C < 150 mg/l, sau khi tính toán C = 145.85 mg/l nên không cần phải làm thoáng sơ bộ. Dung tích phần chứa cặn được tính theo công thức : Wc = = = 17,16 (m3) Trong đó: Ctc - Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát. qlg = qtb,h + qct = 2380,2 +9,49 = 2389,69 (m3/h ) : Lưu lượng của dòng thải vào bể qtb,h :Lưu lượng trung bình giờ , qtb,h  = 2380,2 (m3/h ) E - Hiệu suất lắng tổng cộng sau khi lắng, E = 48%. T -Thời gian tích lũy cặn, xả cơ giới T = 8h (Điều 7.59 TCVN 51/2008 Trang 48 ) P - Độ ẩm của cặn tươi sau bể lắng đợt I, P = 95%.( Điều 7.54 TCVN 51/2008 Trang 47 n - Số ngăn công tác, n = 3. Tốc độ thanh gạt bùn ( 2- 3) vòng/h ,chọn 3 vòng/h Chọn độ dốc của đáy bể về phía hố thu cặn là i = 0,05 c ) Tính toán máng thu nước thải của bể lắng ly tâm đợt I Chiều dài máng : L = Л x 2 x R = Л x 2 x 12,5 = 78,5 m Ta có : Qb = = 1174,3 (m3/h ) = 326,2 l/s Chọn máng tràn có bề rộng B = 600 mm Tải trọng của máng tràn u = = 4,15 l/m.s < 10 l/m.s ( Theo điều 7.59 TCVN 51/2008 Trang 49 ) Chiều cao xây dựng bể: HXD = Hbv + H + Hth + Hc Trong đó: Hbv - chiều cao bảo vệ Hbv = 0,4 m H - chiều cao công tác của bể H = 3,8 (m) Hth - chiều cao lớp nước trung hoà của bể Hth = 0,3 (m). Hc - chiều cao lớp bùn trong bể lắng, Hc = 0,5 (m) HXD = 0,4 + 3,8 + 0,3 + 0,5 = 5 m 6. Bể Aerotan: a) Giới thiệu: nước thải sau xử lý ở bể lắng đợt I được dẫn đến công trình xử lý sinh học: Aeroten - Quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng. b) Tính toán: Các thông số đầu vào bể lọc sinh học Aroten Lưu lượng tính toán : Qtt = QI +QII Nước từ bể lắng I sang ( Kể cả lượng nước sạch pha loãng cát ) QI = 57125 + 227,66 = 57352,66 (m3/ngđ ) = 2389,69 ( m3/h ) Nước từ bể lắng II sang : QII = 597,42 ( m3/h ) Tổng cộng : Qtt = 2389,69 + 597,42 = 2987,11 ( m3/h ) Xác định thời gian làm việc của các ngăn Aroten - Thời gian nạp khí trong bể aeroten tính theo công thức: t0 = (h) Trong đó: La – BOD5 của nước thải vào, La = 162,21 mg/l. Lt – BOD5 của nước thải sau xử lý, Lt = 15 mg/l. R :Tỷ lệ tuần hoàn bùn , xác định như sau : ( Điều 7.126 TCVN 51/2008 ) = 0,8 Tr : Độ tro của bùn ,Tr = 0,3 ( Theo TCVN 51/2008 Bang 7-25 Trang 66 r : Tốc độ oxy hóa trung bình của chất bẩn tính bằng mg BOD5 của một gam chất không tro của bùn trong một giờ, r = rmax. a - liều lượng bùn tính theo chất khô = atb,a = 3(g/l).( Điều 7.126 TCVN 51/2008 Trang 65 ) rmax :Tốc độ ôxy hóa riêng lớn nhất ( mgBOD5/g chất khô không tro của bùn ) trong 1h , rmax = 85 C0 : Nồng độ ôxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong Aroten ,C0 = 2 ( mg/l ) K1 : Hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải , K1 = 33 ( mgBOD5/l ) K0 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của ôxy hòa tan ,K0 = 0,625 ( mg02/l ) : Hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính ( l/h )( Bảng 7-25 Trang 66 TCVN 51/2008 ), = 0,07 r = 85. = 20 ( l/h ) :Liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh (g/l) ,được xác định như sau : aR = (g/l ) Vậy : t0 = = 2,7 ( h ) Thời gian thổi khí trong ngăn Aroten ta = == 2 ( h ) Theo điều 7.126 TCVN 51/2008 Trang 65 thì thời gian nạp khí trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2 giờ thõa mãn. Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính ts = t0 - ta = 2,7- 2 = 0,7 ( h ) * Thể tích Aroten : Thể tích của Aroten : Wa = ta. (1 +R ).Qtt = 2. (1 + 0,8 ). 2987,11 = 10754 ( m3 ) Thể tích của ngăn tái sinh : Wts = tts. R .Qtt = 0,7. 0,8. 2987,11 = 1673 ( m3 ) Tổng Thể tích của Aroten : W = Wa + Wts = 10754 + 1673 = 12427 (m3 ) * Tính lưu lượng nước hồi lưu về aeroten: (qhl,h+qtb,h ) – aa qtb,h _ a Aeroten Lắng II qhl,h _ ahl qtb,h .a + qhl.ahl = (qtb,h + qhl).aa qhl . 2 = (qtb,h + qhl). 10 => qhl = = 0,25 . 2389,69 = 597,42 m3/h Trong đó: qhl - lưu lượng nước hồi lưu về bể aeroten. a - nồng độ bùn trong dòng nước thải vào, a ahl - nồng độ bùn hồi lưu, Lhl = 10 g/l aa - nồng độ bùn duy trì trong bể aeroten, La = 2 g/l Công suất trạm xử lý > 50000 m3/ngđ nên số bể aeroten làm việc lấy N = 8 bể (theo điều 7.137 TCVN 51/2008 Trang 69 ). Theo điều 7.130 TCVN 51/2008 Trang 67 chiều sâu làm việc của bể H = (3 ÷ 6)m, ta chọn H = 3m, bề rộng của mỗi hành lang b = 3m (b < 2H). Ta có tỷ lệ : Số hành lang của mỗi của bể n = 4. Chiều dài tổng cộng của bể được xác định theo công thức: L = = = 1195 (m) Chiều dài của mỗi hành lang là: l = = 38(m). Qui phạm (l ≥ 10b ) Kích thước của mỗi bể: B x l x H= 12 x 38 x 38 Chiều cao xây dựng của bể : Hxd = H + Hbv = 3 + 0,8 = 3,8 (m) Vì tính chất nước thải có nhiều chất hoạt động bề mặt nên khi sục khí tạo rất nhiều bọt nổi lên, để đảm bảo an toàn khi sử dụng chọn chiều cao bảo vệ Hbv = 0,8m [qui phạm Hbv = (0,8 ÷ 1,2) m ] * Tính toán hệ thống cấp khí Vì chức năng bể là làm thoáng hoàn toàn nên chọn hệ thống làm thoáng tạo bọt khí mịn. Lưu lượng riêng của không khí (D): D = = = 1,06 (m3/m3) Trong đó: Z - lưu lượng oxy đơn vị để làm sạch 1mg BOD5, làm sạch hoàn toàn, Z = 1,1 mgO2/mg.BOD5 ( điều 7.135 Trang 68 TCVN 51/2008 ) K1 - hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, theo bảng 7-26 TCVN 51/2008 ta chọn tỉ số diện tích vùng thổi khí f và diện tích bể F là tỉ số f/F = 0,5 ứng với Jmax = 50m3/m2.h thì K1 = 2. K2 - hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị nạp khí, theo bảng 7-27 TCVN 51/2008, chọn h = 3m khi đó Jmin = 4 m3/m2.h và K2 = 2,08. n1 - hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải, xác định theo công thức: n1 = 1 + 0,02.(ttb – 20) = 1 + 0,02.(19 - 20) = 0,98. Với: ttb - nhiệt độ trung bình trong tháng mùa hè, ttb = 190C. n2 - hệ số tính đến quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy của hỗn hợp nước và bùn với tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch, giá trị lấy theo bảng 7-28 TCVN 51/2008với f/F = 0,5thì n2 = 0,77. Cp - độ hòa tan của oxy không khí trong nước, được xác định theo công thức: Cp = Ct.= 44,4.= 50,87 mg/l Với: Ct - độ hòa tan oxy trong nước, phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Theo bảng 3-33 Trang 217 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp ứng với nhiệt độ 190C thì Ct = 44,4 mg/l. C - nồng độ trung bình của oxy trong aeroten, lấy bằng 2 mg/l.(TCVN 51/2008 Trang 69 ) Cường độ cấp khí được tính theo công thức: J = = = 1,59 (m3/m2.h) So sánh J với Jmax và Jmin ta thấy J = 1,59 < Imin = 4 m3/m2.h, như vậy cần phải tăng thêm lưu lượng không khí để đạt được cường độ Imin. Khi đó: D = = = 2,67 (m3/m3) Lưu lượng không khí cần cung cấp là: V = D.qtb,h = 2,67.2987,11= 7976 (m3/h) Trong đó : qtb,h = 2987,11 ( m3/h ) :Tổng lưu lượng tính toán cho bể Aroten Khi chọn thiết bị phân tán không khí dạng tạo bọt khí nhỏ thường sử dụng các tấm xốp. Số lượng các tấm xốp được tính theo công thức: N = = = 1330 tấm Trong đó:d - lưu lượng đơn vị không khí, đối với tấm xốp có kích thước 0,3×0,3×0,04m d = (80 ÷ 120) l/phút. Chọn d = 100 l/phút. Ta có 8 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 3 hành lang (2 hành lang của aeroten và 2 hành lang tái sinh bùn). Như vậy số, lượng tấm xốp mỗi hành lang: n = = = 42tấm Các tấm xốp được bố trí thành 2 hàng, mỗi hàng gồm: 42 : 2 = 21 tấm và mỗi hàng cách nhau 2,5m.Chiều dài của mỗi ngăn l = 38m, các tấm xốp đặt cách nhau một khoảng: l1 = 38:(21 + 1) = 1,73 m Hiệu suất lắng của bẻ Aroten thường đạt 70% nên nồng độ chất lơ lửng sau khi đi qua bể là : C2 = C1 x ( 100-70 )% = 145,86 x (100 – 70 )% = 43,755 ( mg/l ) 7. Bể lắng ly tâm đợt II: a) Nhiệm vụ: bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính. Số liệu để tính toán bể lắng ly tâm đợt II lấy theo điều 6.5.6 và 6.5.7 TCN - Thời gian lắng ứng với qmax và với xử lý sinh học không hoàn toàn: t = 1h. - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II ứng với BOD20 sau xử lý (35 mg/l) là 48,6 mg/l. b) Tính toán: Thể tích tổng cộng của bể: W = (qmax,h + qhl).t = ( 3513,542 + 631,34).2 = 8289,76 (m3) Trong đó :qhl :Tổng lưu lượng nước hồi lưu về bể lắng II qhl  =qm + qc + qspb = 13,28 + 9,49 + 11,15 + 597,42 = 631,34 ( m3/h ) Chọn 3 bể làm việc và 1 bể dự phòng, khi đó thể tích một bể: (m3) Chọn đường kính của bể lắng đợt II bằng đường kính của bể lắng đợt I, D = 25m. Diện tích mặt bằng mỗi bể lắng: m2 Trong đó: H – chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm (1,5 – 5m). Tỷ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng lấy trong khoảng từ 6 đến 12,( Điều 7.60 mục b Trang 49 TCVN 51/2008 ) chọn H = 4,5m. Đường kính mỗi bể : D = = 28 m Kiểm tra: thõa mãn (quy phạm 6 Chiều sâu vùng lắng của bể lắng: = (m) Kiểm tra: (quy phạm 6 Đường kính của ống trung tâm: d = 15%D = 15%.28 = 4,2 m Chọn độ dốc của đáy bể về phía hố thu cặn là i = 0,03 theo điều 7.60 TCVN 51/2008 Thể tích phần chứa bùn của mỗi bể lắng (Wc): Wc = = = 50 (m3) Trong đó: Cb – hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi aeroten, Cb = 160 mg/l. C2 - hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, theo bảng 7-15 tcvn 51/2008, ta có C2 = 12 mg/l. T - thời gian giữa hai lần xả cặn, sau aeroten T ≤ 2 giờ chọn T = 2 giờ. P - độ ẩm của bùn hoạt tính, P = 99,4% ( Điều 7.144 TCVN 51/2008 Trang 70) Chiều cao xây dựng bể: HXD = Hbv + H + Hth + Hc Hbv: chiều cao bảo vệ Hbv = 0,4 m H: chiều cao công tác của bể H = 4,5 (m) Hth: chiều cao lớp nước trung hoà của bể Hth = 0,3 (m). Hc: chiều cao lớp bùn trong bể lắng, Hc = 0,5 (m) HXD = 0,4 + 4,5 + 0,3 + 0,5 = 5,7 m 8. Bể nén bùn: a) Nhiệm vụ: Ở bể lắng đợt II, bùn có độ ẩm cao (99% 99,4%). Một phần lớn loại bùn này được hồi lưu trở lại Aeroten (bùn hoạt tính), lượng bùn còn lại gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn sang bể nén bùn nhờ áp lực thủy tĩnh trong bể. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách lắng (nén) cơ học để giảm độ ẩm thích hợp (94% 96%) phục vụ cho việc xử lý bùn bằng quá trình phân hủy kị khí ở bể mêtan. Do sử lý sinh học hoàn toàn nên sử dụng bể nén bùn kiểu nén đứng, hỗn hợp bùn sau khi nén có độ ẩm 98%, thời gian nén là 10 giờ.( bảng 7-29 TCVN 51/2008 ) 1- Ống trung tâm 2- Ống xả cặn 4- Sàn công tác 3- Miệng loe 1 2 4 3 Bể nén bùn đứng b) Tính toán: Hàm lượng bùn hoạt tính dư xác định theo công thức: Pr = 0,8C1 + 0,3La = 0,8.145,85 + 0,3.162,21 = 165,34 (mg/l) ( Điều 7.134 TCVN 51/2008 Trang 67 ) Trong đó: C1 - hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I, C = 145,85 mg/l. La - hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, La = 162,21 mg/l.: BOD5 của nước thải ban đầu Lượng bùn hoạt tính cũng dao động theo mùa nên hàm lượng bùn dư tối đa là: Pr,max = K.Pr = 1,2.165,34 = 198,41 mg/l Với: K = 1,151,2 là hệ số bùn tăng trưởng không điều hòa tháng. Lượng bùn hoạt tính lớn nhất đưa vào bể nén bùn từ bể lắng II: qmax = = = 47,41 m3/h. Trong đó: Pmax - độ tăng sinh khối bùn lớn nhất, Pr,max = 198,41 mg/l Qngđ - lưu lượng ngày đêm của nước thải, Qngđ = 57125 + 227,66 = 57352,66 m3/ngđ Cd - nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn. (điều 6.10.3 TCN- 51-84), Cd = at = 10000 mg/l. Lượng nước tách ra tối đa trong quá trình nén bùn: Qn = = = 33,2 m3/h Diện tích vùng lắng được tính theo công thức: = (m2) Trong đó: qmax - lượng bùn đưa vào bể nén. v - tốc độ chuyển động của bùn ở vùng lắng (v0,2mm/s), v = 0,1mm/s. ( Bảng 7-29 TCVN 51/2008 Trang 72 ) Diện tích của ống trung tâm: = (m2) Trong đó: vtt - vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm lấy không quá 30mm/s, vtt = 25 mm/s (Điều 7.60 mục c TCVN 51/2008 ). Diện tích tổng cộng của bể nén bùn: F = F1 + F2 = 131,69 + 0,53 = 132,22 (m2) Chọn số bể nén bùn N = 4 Diện tích mỗi bể nén là : . Đường kính mỗi bể nén bùn: (m) (quy phạm 49m) Đường kính ống trung tâm: (m) Đường kính phần loe của ống trung tâm: d1 = 1,35. = 1,35.0,6 = 0,81 (m) Đường kính tấm chắn: dc = 1,3.d1 = 1,3.0,81 = 1,053 (m) Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: h1 = v.t.3600 = 0,0002.4.3600 = 3 (m) Với t = 3h - thời gian nén bùn. Chiều cao phần nón với góc nghiêng 500 so với phương ngang: (m) Với dn – đường kính phần đáy hình nón, lấy dn = 0,6m. Chiều cao bùn hoạt tính đã nén: hb = hn - hs - hth = 3 - 0,5 - 0,3 = 2,2 (m) Trong đó: hs - khoảng cách từ đáy ống loe tới tấm chắn, hs = 0,5m. hth - chiều cao lớp nước trung hòa, hth = 0,3m. Chiều cao xây dựng của bể nén bùn: Hxd = hl + h2 + hbv = 3,6 + 3 + 0,4 = 7(m) 9. Bể mêtan: a) Nhiệm vụ: bể mêtan được thiết kế để xử lý sinh học kị khí các loại cặn tươi từ bể lắng I, bùn hoạt tính sau khi nén. 1 - Ống dẫn cặn tươi 2 - Ống dẫn cặn chín 3 - Ống dẫn khí 4 - Van kiểm tra h1 hct h2 1 3 4 2 D Sơ đồ cấu tạo bể mêtan b) Tính toán: * Xác định lượng cặn dẫn đến bể mêtan Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan sẽ là: W = + Wb (m3/ngđ) Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I: = = = 169,87 m3/ngđ Trong đó: Ctc - nồng độ chất lơ lửng ban đầu. Qngđ – lưu lượng trung bình ngày đêm.= 57125 +227,66 = 57352,66 (m3/ngđ ) E – hiệu suất của bể lắng đợt I.E = 48 % K - hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 [ qui phạm K = (1,1 ÷ 1,2) ] P – độ ẩm cặn.P = 95% - trọng lượng thể tích của cặn tươi, = 1. Lượng bùn hoạt tính dư: Wb= =m3/ngđ Trong đó: C2 - hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, C2 = 12 mg/l. - hệ số tính đến khả năng tăng trưởng không điều hòa của bùn hoạt tính trong quá trình xử lý sinh học, , lấy = 1,2. P :Độ ẩm của bùn hoạt tính sau khi nén P = 98% - trọng lượng thể tích của bùn, = 1. Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan: W = 169,87 + 467,48 = 637,35 (m3/ngđ) Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn được tính theo công thức: Phh = 100.= 100.= 97,2% Trong đó: Ck - lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm P = 95%: Ck = = = 8,5 m3/ngđ Bk - lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm P = 95%: Bk = = 9,35 m3/ngđ Khối lượng cặn khô trong bể mêtan: mc = = 17,85 m3/ngđ * Tính toán bể mêtan Khi độ ẩm của hỗn hợp cặn Phh > 95% chọn chế độ lên men ấm với t = 30÷350C. Chọn t = 330C. Dung tích bể mêtan được tính theo công thức sau: Wm = = 6373,5 m3 Trong đó: W - lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan, W = 637,35 m3/ngđ d - liều lượng cặn dẫn vào bể mêtan trong ngày đêm phụ thuộc vào chế độ lên men và độ ẩm của cặn, lấy theo 7-32 TCVN 51/2008, Lấy d = 10% Chọn số bể mêtan làm việc N = 3 và một bể dự phòng. Dung tích của mỗi bể: W1 = 6373,5 : 3 = 2124,5 m3 Kích thước cơ bản của bể mêtan (lấy theo kích thước thiết kế mẫu – loại dung tích 2500m3 được tra theo bảng 3-15 sách XLNT đô thị và công nghiệp) D = 17,5 m H = 8,5 m h1 = 2,5 m h2 = 3,03 m * Lượng bùn phân hủy trong một ngày đêm Ở trong bể meetan lượng bùn khô dduwowcj phân hủy 50% mà độ ẩm bùn không thay đổi ,do ddos sau khi ra khỏi bẻ meetan lượng bùn khô còn lại là : m = ( T/ngđ ) Độ ẩm bùn sau khi phân hủy ở bể meetan là không đổi nên lưu lượng bùn phan hủy trong một ngày đêm WP = = 318,675 Chọn chu kỳ xả cặn của bể meetan :T =1ngày/lần Dung tích phần chứa cặn ( phần chóp đáy của bể ) W = WP x T = 318,675 x 1 = 318,675 (m3 ) Lượng nước tách ra từ bể mêtan là : Wn = Wtc – Wp = 637,35 – 318,675 = 318,675 ( m3/ngđ ) = 13,28 ( m3/h ) 10. Sân phơi bùn: a) Nhiệm vụ: Cặn sau khi lên men ở bể mêtan có độ ẩm cao cần làm ráo nước trong cặn để đạt được độ ẩm cần thiết thuận lợi cho việc vận chuyển và xử lý tiếp theo. Chọn sân phơi bùn để thực hiện quá trình làm ráo nước trong cặn. Nhiệm vụ của sân phơi bùn là giảm độ ẩm của bùn xuống còn 7580%. b) Tính toán sân phơi bùn: Tính toán sân phơi bùn theo chu kỳ xả bùn vào sân phơi. Chọn chu kỳ xả 20 ngày xả 1 lần, sau 3 lần xả bùn vào sân phơi sẽ vận chuyển bùn đi. Sau khi ra khỏi bể mêtan lượng cặn giảm 50%, nên lượng cặn từ bể mêtan dẫn sang sân phơi bùn là: W’ = 50%W = 50%.637,35 = 318,675 (m3/ngđ) Vậy lượng cặn đến sân phơi bùn là : Wspb =Wmt = 318,675 (m3/ngđ) Tổng lượng bùn chuyển đến sân phơi bùn trong 60 ngày là : Wspb = 318,675.60 = 19121 (m3/ngđ) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn được tính theo công thức: F1 = m2 Trong đó: h – chiều dày lớp bùn, h = 0,75m. Sân phơi bùn được chia làm nhiều ô. Chọn kích thước mỗi ô là 40 x 52 = 2080 m2. Số ô sẽ là: Diện tích phụ của sân phơi bùn: đường sá, mương, máng được tính theo công thức: F2 = k.F1 = 0,25.25494 = 6373,5 (m2) Trong đó: k – hệ số tính đến diện tích phụ, k = 0,20,4, chọn k = 0,25. Diện tích tổng cộng của sân phơi bùn: Fb = F1 + F2 = 25494 + 6373,5 = 31867,5 (m2) Lượng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến độ ẩm 75% trong 1 năm sẽ là: Wb = Wspb.365.= 318,675.365.= 18611 m3 Lượng nước tách ra từ sân phơi bùn: Qb = Wspb.= 267,7 m3/ngđ -11,15 (m3/h ) Trong đó: P1 - độ ẩm trung bình của cặn sau khi lên men ở bể mêtan, P1 = 96%. P2 - độ ẩm sau khi phơi, P2 = 75% Chu kỳ xả bùn vào sân phơi bùn dao động từ 20 ÷ 30 ngày tùy thuộc nhiều yếu tố: tính chất của bùn dẫn vào sân phơi bùn, khả năng thấm của đất và mùa nắng mưa trong năm. Nước từ sân phơi bùn được thu gom bởi hệ thống ống (D = 200mm) có đục lổ đặt dọc theo chiều dài sân phơi, ống thu nước đặt ở giữa ngăn bùn. Các ống này dẫn nước về hố thu gom và được bơm trở lại trước lắng II. Bùn xả vào sân phơi nhờ hệ thống ống dẫn bùn đặt trên thành sân phơi bùn. IV. BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ : Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý nước thải Việc chọn vị trí xây dựng trạm xử lý nước thải dựa vào các điều kiện địa hình, thủy văn, so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và đảm bảo yêu cầu sau: Đặt ở cuối hướng gió chỉ đạo. Đảm bảo khoảng cách cách ly vệ sinh (theo điều 1.16 TCN- 51-84) Kết hợp với qui hoạch chung của khu vực và tính tới khả năng mở rộng trong tương lai của khu vực đó. Tiện lợi trong vận chuyển. Mặt bằng tổng thể và kích thước các công trình phụ: Việc qui hoạch mặt bằng được thực hiện sao cho đạt được các chỉ tiêu về qui hoạch mặt bằng. Các công trình chính được ưu tiên xây dựng sao cho thuận tiện nhất, các công trình phụ và công trình phục vụ được bố trí trên diện tích đất còn lại sao cho hợp lý. * Công trình chính Công trình chính bao gồm: ngăn tiếp nhận nước thải, song chắn rác, máng đo lưu lượng, bể lắng cát, bể lắng ly tâm đợt I,, bể aeroten, bể lắng ly tâm đợt II, bể nén bùn, bể mêtan, sân phơi cát, sân phơi bùn. * Công trình phụ và phụ trợ Bao gồm: nhà điều hành ( 30×10 )m, đường bao quanh và đường nội bộ (rộng 7m), trạm sửa chữa điện máy ( 20×10 )m, trạm biến áp ( 10×6 )m, trạm khí nén ( 12x10 )m, phòng thí nghiệm ( 14×10 ), nhà để xe ( 15×7 )m, kho ( 12 x 10)m, nhà bảo vệ ( 4×4 )m. Xung quanh trạm xử lý nước thải có trồng cây xanh và hàng rào bảo vệ. Cao trình theo nước Mặt cắt theo nước được tính bắt đầu từ ngăn tiếp nhận nước thải qua các công trình và thải ra biển. Tổn thất áp lực qua các công trình sơ bộ có thể lấy như sau: - Ngăn tiếp nhận 0,1m Song chắn rác 0,2m Bể lắng cát ngang 0,2m Máng đo lưu lượng 0,3m Bể lắng ly tâm đợt I 0,5m Bể aeroten 0,3m Bể lắng ly tâm II 0,5m Tổn thất áp lực trên các mương máng tính theo tổn thát dọc đường: = i.l Trong đó: i - độ dốc mương l - chiều dài mương (m) Ta có bảng tổn thất dọc đường như sau: TT Tên đoạn mương I l Công thức Kết quả (m) 1 Ngăn tiếp nhận - song chắn rác 0,0008 6 H = 0,0008.6 0,048 2 Song chắn rác - bể lắng cát 0,0008 7 H = 0,0008.7 0,056 3 Bể lắng cát - máng đo lưu lượng 0,0008 5 H = 0,0008.5 0,04 4 Máng đo lưu lượng – hố chia nước 0,0008 17 H = 0,0008.17 0,136 5 Hố tập trung nước - aeroten 0,0008 15 H = 0,0008.15 0,12 6 Aeroten – hố chia nước 0,0008 15 H = 0,0008.15 0,12 7 Hố tập trung nước – máng trộn 0,0008 15 H = 0,0008.15 0,12 8 Máng trộn – bể tiếp xúc 0,0008 6 H = 0,0008.6 0,048 Tổn thất qua các máng tràn (bể lắng cát, bể tiếp xúc) lấy bằng 0,1m Cao trình theo bùn: Cao trình theo bùn được cắt theo sơ đồ: Từ bể lắng ly tâm I đến bể mêtan. Từ bể lắng II tới bể nén bùn, sau đó tới bể mêtan và sân phơi bùn. Từ bể lắng ly tâm II hồi lưu về Aeroten. Từ bể lắng tiếp xúc đến sân phơi bùn.