Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho thành phố Hội An-Tỉnh Quảng Nam (tính đến năm 2020)

Dựa vào lƣu lƣợng tính toán ax h mQ =1077,878 3 /m h và tra bảng 3-4/111( xử lý nƣớc thải đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết ) ta có: - Chọn 2 ống áp lực với đƣờng kính mỗi ống d=250 mm - Các kích thƣớc cơ bản của ngăn tiếp nhận nhƣ sau: Chiều rộng A=2000 mm Chiều dài B=2300 mm Chiều cao H=2000 mm Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến đáy mƣơng dẫn nƣớc 1H =1600 mm Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến đáy mƣơng dẫn nƣớc h=7500 mm Chiều cao của mƣơng dẫn nƣớc 1h =750 mm Chiều rộng máng dẫn nƣớc b=600 mm 4.2. Song chắn rác ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 40 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thƣớc lớn (chủ yếu là rác). Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nƣớc thải. Nội dung tính toán của song chắn rác gồm các thành phần sau đây: -Tính toán mƣơng dẫn nƣớc thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác và mƣơng dẫn ở mỗi song chắn rác. -Tính toán song chắn rác. a. Tính toán mƣơng dẫn trƣớc song chắn rác: Chọn vận tốc nƣớc trong mƣơng v =1 m/s Diện tích ƣớt của mƣơng A = v Qs max = 1 0,2994 =0,2994 m 2 Chọn mƣơng hình chữ nhật có chiều rộng B=1 m Chiều cao mƣơng dẫn h= m 0,2994 1 0,2994  B A Chiều cao xây dựng của mƣơng: Hxd = h +hbv= 0,2994 +0.3= 0.5994 m b.Tính toán song chắn rác: Nƣớc thải sau khi qua ngăn tiếp nhận đƣợc dẫn tới song chắn rác theo mƣơng hở. Chọn một song chắn rác công tác, một song chắn rác dự phòng. Trong đó ta sử dụng SCR cơ giới. - Số khe hở ở song chắn rác đƣợc tính: n= 5605,1* 0,2994*0,02*1 0,2994 * ** max k hlv Q khe Trong đó:  axmQ 0.2994 m3/s lƣu lƣợng lớn nhất nƣớc thải  V=1 m/s vận tốc nƣớc chảy qua song chắn  l =20 mm=0.02 m khoảng cách giữa các khe hở  k=1.05 hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống rác - Chọn 1 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song chắn rác là 56 khe ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 41 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN -Chiều rộng của song chắn rác đƣợc tính theo công thức: SB =s(n-1)+(l*n)=0.008(56-1)+(0.02*56)=1.56m Trong đó: s bề dày của thanh chắn thƣờng lấy s=0.008 m -Tổn thất áp lực ở song chắn rác: Hs = cmmK g v t 707.03* 81.9*2 1 *47.0* 2 * 22 max  Trong đó:  axmv =1 m/s vận tốc nƣớc thải trƣớc song chắn rác  tK hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vƣớng mắc rác ở song chắn, tK =2-3 chọn tK =3   hệ số sức cản cục bộ của song chắn đƣợc xác định theo công thức: 47,060sin*) 02.0 008.0 (*83,1sin*)(* 3/43/4  o l s    hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn và lấy theo (Bảng 3-7 sách “Xử lý nƣớc thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết”). Chọn dạng hình dạng của thanh chắn rác tƣơng ứng với hệ số =1,83   góc nghiêng của song chắn so với hƣớng dòng chảy,  =60 -Chiều dài phần mở rộng trƣớc song chắn: L1 = m tgtg BB ms 77.0 202 156,1 2      Trong đó:  sB chiều rộng của song chắn rác sB =1.56 m  mB chiều rộng của mƣơng dẫn mB =1 m   góc nghiêng chỗ mở rông, thƣờng lấy 020  Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 42 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN L2= m L 385,0 2 77.0 2 1  Chiều dài xây dựng của phần mƣơng để lắp đặt song chắn: L= L1 + L2 + Ls = 0.77 + 0.385 + 1.5=2.655m Trong đó: sL chiều dài phần mƣơng đặt song chắn, chọn sL =1.5 m Chiều sâu xây dựng của phần mƣơng để lắp đặt song chắn: H= hmax + hs + 0.5= 0,2994 +0.07+0,5=0,87m Trong đó:  sh tổn thất áp lực ở song chắn rác, sh =0.07m  0.5 khoảng cách giữa côt sàn nhà đặt song chắn rác cao nhất Khối lƣợng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác: 31 * W ( / d) 365*1000 tta N m ng Trong đó:  a lƣợng rác tính cho đầu ngƣời trong năm, lấy theo bảng 6-4 TCXDVN 51- 2008. với chiều rộng khe hở của các thanh trong khoảng từ 16-20mm thì a=8 l/ng năm  ttN dân số tính toán theo chất lơ lửng Nss = N + Nbv + Nks +Ntrh = 101400 + 1000 + 6885 +20285 = 129570 ngƣời ` vậy W1= 1000*365 129570*8 =2.84 m 3 /ngđ Trọng lƣợng rác ngày đêm đƣợc tính theo công thức: 1W *P G =2.84*750=2130kg/ngđ=2.13 tấn/ngđ Trong đó: G khối lƣợng riêng của rác, G=750 kg/m3( điều 6.14 TCXDVN 51-2008) Trọng lƣợng rác trong từng giờ trong ngày đêm: ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 43 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN 50 60° Ph= 5.1772* 24 2130 * 24 hK P T/giờ Trong đó: hK =2 hệ số không điều hòa giờ của rác (điều 6.14 TCXDVN 51-2008) Quanh song chắn rác đã chọn có bố trí lối đi lại có chiều rộng không nhỏ hơn 1.2 m, còn ở phía trƣớc song chắn rác 1.5 m ( điều 6.15 TCXDVN 51-2008) Hàm lượng chất lơ lửng và chất hữu cơ của nước thải sau khi qua song chắn rác không thay đổi: Song chắn rác Tính toán hàm lượng chất lơ lững SS (Ctc) và BOD (LBOD) của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% Ctc còn = Ctc (100 - 4)% = 226,9.96% = 217,824 (mg/l) Ltc còn =Ltc (100 - 4)% = 226,9.96% = 217,824 (mg/l) 4.3. Bể lắng cát ngang Bể lắng cát đƣợc thiết kế để loại bỏ các chất vô cơ không hoà tan đƣợc trong nƣớc nhƣ cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng (hay trọng lƣợng riêng) ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 44 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN lớn... Việc tách loại khỏi nƣớc thải các loại tạp chất này là rất cần thiết để tránh những ảnh hƣởng xấu đến hiệu suất làm việc cuả các công trình có liên quan sau đó. Bể lắng các ngang đƣợc thiết kế để duy trì vận tốc chuyển động ngang của dòng chảy là 0,3 m/s và đủ thời gian lƣu nƣớc để các hạt các lắng xuống đáy bể.( Điều 7.33 TCXDVN 51-08) -Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang : 3ax * 608.93*60 W 10.15 3600 3600 h mQ t m   W = 96.17 3600 60* 1077,878 3600 *max  tQh m 3 Trong đó :  ax h mQ lƣu lƣợng giờ lớn nhất, ax h mQ =1077,878 m3/h  Thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng cát ngang, t=60 ( bảng TK-2 XLNT đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) -Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát ngang : 2ax 0.17 0.57 0.3n s mQF m v    Fn = 2max 998,0 3.0 2994,0 m v Qs  Trong đó :  ax s mQ lƣu lƣợng lớn nhất giây, ax s mQ =0.2994 m3/s  V vận tốc chuyển đông ngang của nƣớc trong bể lắng cát ngang, v=0.3 m/s -Chiều rộng của bể lắng cát ngang : B=  2,1 998.0 H Fn 0.83 m Trong đó :  H chiều cao công tác của bể, chọn H=1.2 m Chọn bể lắng cát gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 công tác và 1 dự phòng. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 45 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN -Chiều ngang mỗi đơn nguyên khi đó sẽ là : b=B/2 = 0.83/2 =0.415 m -Chiều dài của mỗi đơn nguyên : L = 2.1*415.0*2 96.17 **  Hbn W =18.03 m Trong đó n=2 là số đơn nguyên công tác -Lƣợng cát trung bình sinh ra mỗi ngày : d 30* 10435*0.15W 1.57 / 1000 1000 ng tb c Q q m ngd   Wc = 1000 0.15* 17128,45 1000 * 0 3  qQmngd =2.57 m 3 /ngd Trong đó q 0 lƣợng cát trong 1000m3 nƣớc thải,q 0 =0.15 -Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm : hc= 2*415,0*03.18 1*57,2 ** *  nbL tWc =0.17 m Trong đó t=1 ngày là chu kì xả cát -Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang : Hxd =H + hc + hbv = 1,2 + 0,17+ 0,5=1,87m Trong đó bvh =0.5m là chiều cao vùng bảo vệ của bể lắng cát -Tính toán sân phơi cát : Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nƣớc trong hỗn hợp cát-nƣớc để dễ dàng vận chuyển cát đi nơi khác -Diện tích hữu ích của sân phơi cát đƣợc tính theo công thức : 2 * *365 195145*0.02*365 285 1000* 1000*5 llN PF m h    F = 5*1000 365*0.02*129570 *1000 365**  h PNll =189.2 m 2 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 46 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Trong đó :  llN dân số tính theo hàm lƣơng chất lơ lửng, llN =129570 ngƣời  P=0.02 l/ngƣời/ngày là lƣợng cát giữ lại( điều 7.34 TCXDVN 51-08)  h=5m/năm chiều cao lớp cát trong năm (quy phạm h=3-5) Chọn sân phơi cát gồm 2 ô, diện tích mỗi ô là 189,2/2=94,6m2 Hàm lƣợng chất lơ lửng,BOD của nƣớc thải sau khi qua song chắn rác giảm 5%, còn lại: Ctc còn = Ctc (100-5)%=217,824 .95%=206,933 (mg/l) Ltc còn = Ltc (100-5)%=217,824 .95%=206,933 (mg/l) 4.4. Bể điều hòa Bể điều hoà có hình dạng hình tròn hoặc hình vuông, xây bằng bêtông cốt thép. Thể tích của bể điều hoà lấy bằng lƣu lƣợng nƣớc thải của ca sản xuất( Điều 7.28 TCXDVN 51-08), chiếm 60% lƣợng nƣớc thải trong ngày. V=0.6*17128,45=10277,07 m 3 Chọn chiều cao công tác bể: H=6 Kích thƣớc bể 40 40m Chiều cao xây dựng của bể: H= ct bvH H =60.5=6,5m +Tính toán dàn ống khí: -Lƣợng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: qkhí = RVđh(tt) Trong đó:  R: tốc độ khí nén, R = 10 l/m3.phút  Vđh(tt): thể tích bể điều hòa, bằng 6261 m 3 Vậy 10 6261 62610kkq    l/phút =1043.5l/s ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 47 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Chọn loại thiết bị khuếch tán khí bằng đĩa sứ, có lƣu lƣợng khí là từ 11 đến 96 lít/phút.cái, chọn r = 80 lít/phút.cái. Vậy số đĩa sứ: 62610 783 80 kkqn r    đĩa Các đĩa sứ đƣợc bố trí nhƣ sau:  Theo chiều dài của bể 28 đĩa  Theo chiều rộng của bể 28 đĩa *Các thông số của ông dẫn khí chính: Chọn đƣờng kính của ống dẫn khí chính d = 350 mm -Tiết diện ống f = 4 d. 2 = 23,14 0,35 4  = 0,096 (m 2 ) Vận tốc khí trong ống: v = f q = 31043.5 10 0,096  = 11 (m/s) Đảm bảo vận tốc đặc trƣng trong ống dẫn (v = 9 15 m/s). *Các thông số của ống nhánh:  Số ống nhánh bằng số đĩa sứ bố trí theo chiều dài của bể (28 ống)  Lƣu lƣợng trong một ống nhánh: qn = n qkhi = 1043.5 28 = 37 (l/s) Chọn vận tốc trong ống nhánh v = 9m/s -Tiết diện ống nhánh f = v qn = 337 10 9  = 4.110 -3 (m 2 ) -Đƣờng kính ống d = 4 f   = 72.27(mm) Các ống đƣợc bố trí sao cho mặt dƣới ống phải đặt tuyệt đối theo phƣơng ngang dọc theo bể trên các giá đỡ để ở độ cao 60 100 mm so với đáy bể. Hàm lƣợng BOD của nƣớc thải sau khi qua bể điều hòa giảm 15%, còn lại: Ltc còn = Ltc (100-15)%=206,933 .85%=175,89 (mg/l) ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 48 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN 4.5. Bể lắng ngang đợt I Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng trong nƣớc thải. Ở đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nƣớc sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nƣớc và sẽ đƣợc thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngoài bể. Hàm lƣợng chất lơ lửng sau bể lắng I cần đạt  150 mg/l. Công suất trạm xử lý Q = 44180 m3/ngđ nên ta chọn bể lắng ngang làm bể lắng đợt I. Tiết diện ƣớt của bể lắng: v Q A max Trong đó: v: Tốc độ tính toán trung bình của nƣớc thải, v= 0,00080,001 m/s, chọn v= 0,0008 m/s. Qmax: Lƣu lƣợng lớn nhất của trạm xử lý, Qmax= 0,2994 m 3 /s.  425,37 008,0 2994,0 A m 2 . Chọn chiều cao H= 3 m (theo TCXD-51-84, điều 6.5.9, H  4 m phụ thuộc vào công suất của trạm, trong nhiều trƣờng hợp có thể lấy đến 4m).  5,12 3 425,37  H A B m. Chiều dài của bể lắng ngang: 0UK Hv L    Trong đó: v: Tốc độ lắng trung bình của hạt lơ lửng đối với bể lắng ngang và li tâm: v= 510 mm/s, chọn v= 8 mm/s. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 49 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN H: chiều sâu tính toán của vùng lắng (từ mặt trên lớp trung hòa đến mặt thoáng của bể), H= 3,4 m. K: Hệ số phụ thuộc kiểu bể lắng có thể lấy K= 0,5 đối với bể lắng ngang, K= 0,4 đối với bể lắng li tâm, K= 0,3 đối với bể lắng đứng. U0: Độ thô thủy lực của hạt cặn lơ lửng, có thể tính theo công thức:     n0 )h/KH(t hK1000 U Trong đó: t: Thời gian lắng xác định bằng thực nghiệm. Khi thiếu số liệu thực nghiệm, t có thể lấy theo Bảng 3-23 (TCXD-51-84). Đó là thời gian của nƣớc thải trong bình hình trụ với chiều cao lớp nƣớc h đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán. Với n= 0,25, hiệu quả lắng 60% và nồng độ chất lơ lửng 226,9 mg/l, t= 913 s. : Hệ số tính đến ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc thải đối với độ nhớt lấy theo Bảng 3-24 (TCXD-51-84). Ứng với t= 250C, ta có = 0,9. n: Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, có thể lấy sơ bộ n= 0,25 đối với chất lơ lửng của nƣớc thải có khả năng dính kết. (KH/h) n: Trị số tính toán đối với các bể lắng phụ thuộc chiều cao bể lắng và kiểu bể lắng, lấy theo Bảng 3-26 (TCXD-51-84, điều 6.5.4), (KH/h)n= 1,34. : Thành phần thẳng đứng của tốc độ nƣớc thải lấy theo Bảng 3-25, = 0,03 mm/s.  33,103,0 34,19139,0 35,01000 0    U mm/s.  36 33,15,0 38    L m. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 50 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Số ngăn trong bể lắng ngang: b B N  Trong đó: b: Chiều ngang của mỗi ngăn bể lắng, b= 69 m, chọn b= 7,5 m.  3 6 5,12 N ngăn. Chọn bể lắng ngang có 3 ngăn (3 đơn nguyên) và khi đó chiều ngang tổng cộng thực tế của bể lắng : 1863 B m. Thời gian tính toán thực tế ứng với kích thƣớc đã tính toán và chọn nhƣ sau: 52,1 361,2366 4,3522 Q W t max.h  h; Trong đó: W: Thể tích bể tính theo kích thƣớc chọn, 194431836  HBLW m 3 ; Qmax.h: Lƣu lƣợng lớn nhất giờ, Qmax.h = 1077,878 m 3 /h. Tốc độ lắng thực tế của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng ngang: 55,0 52,16,3 3 6,3      t H u mm/s. Hiệu suất lắng thực tế ứng với tốc độ lắng của hạt lơ lửng và hàm lƣợng ban đầu của trạm xử lý lấy theo Bảng 3-27. Ứng với u= 0,55 mm/s và hàm lƣợng ban đầu của chất lơ lửng Css= 226,9 mg/l , hiệu suất lắng vào khoảng 60%. Hàm lƣợng chất lơ lửng của nƣớc thải sau khi qua bể lắng ngang 1 giảm còn lại: Ctc còn = Ctc (100-55)%=206,933 .45%=93,11 (mg/l) Nhƣ vậy từ kết quả này cho thấy đảm bảo điều kiện: hàm lƣợng chất lơ lửng trƣớc khi dẫn đến công trình sử lý sinh học cần đạt 150 mg/l. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 51 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Ltc còn =175,89 (mg/l)>150 mg/l. 4.6. Bể Aerotank a. Bể Aeroten: Aeroten là một trong những công trình thƣờng đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hiếu khí nhân tạo. Phƣơng pháp này dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho sinh vật hiếu khí có trong nƣớc thải hoạt động và phát triển. Quá trình này của vi sinh vật gọi chung là các hoạt động sống, gồm hai quá trình: quá trình dinh dƣỡng sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dƣỡng và các yếu tố vi lƣợng khác để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối , phục vụ cho sinh sản; phân huỷ các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và nƣớc. Cả hai quá trình trên đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy của hai quá trình trên ngƣời ta thƣờng phải khuấy đảo khối nƣớc và sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực hơn nhƣ khí nén hoặc quạt gió với áp lực cao. b. Nguyên lý làm việc của bể aeroten: Nƣớc thải sau khi đã xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chƣa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cƣ trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nƣớc. Chính vì vậy, xử lý nƣớc thải ở aeroten đƣợc gọi là quá trình xử lý với sinh trƣởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dƣỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới. Trong aeroten lƣợng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó đƣợc tách ra tại bể lắng đợt hai. Một phần bùn đƣợc quay trở lại về đầu bể aeroten để tham gia xử lý nƣớc thải theo chu trình mới. Quá trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nƣớc thải đƣợc thực hiện theo từng bƣớc xen kẽ và nối tiếp. Một vài loài vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 52 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN có cấu trúc phức tạp để chuyển thành các chất hữu cơ đơn giản, là nguồn chất nền cho vi khuẩn tiếp theo. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi chất thải cuối cùng không thể là thức ăn của vi sinh vật đƣợc nữa. Nếu trong nƣớc thải đậm đặc chất hữu cơ hoặc có nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải tách riêng và sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái sinh bùn hoạt tính. Nhƣ vậy quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính thƣờng gồm các giai đoạn sau: - Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nƣớc thải với bùn hoạt tính. - Cung cấp oxy để vi khuẩn và các vi sinh vật khác oxy hóa chất hữu cơ. - Tách bùn hoạt tính ra khỏi nƣớc thải. - Tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn và đƣa chúng về lại bể aeroten. c.Tính toán bể aeroten: Nƣớc từ bể lắng đợt I đƣợc trộn đều với bùn hoạt tính (bùn đã đƣợc xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào ngăn tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất hữu cơ hoà tan có trong nƣớc thải với thời gian quy định là không nhỏ hơn 2h, rồi chảy sang bể lắng đợt II. Bùn lắng ở đáy bể lắng đợt II đƣợc tuần hoàn lại ngăn tái sinh. Ở ngăn tái sinh bùn đƣợc làm thoáng trong , bùn sau khi tái sinh trở thành ổn định, bùn dƣ đƣợc xả ra ngoài trƣớc ngăn tái sinh. Ƣu điểm của sơ đồ này là bể Aeroten chịu đƣợc sự dao động của chất lƣợng nƣớc thải. Tính toán thiết kế Aeroten căn cứ vào các yếu tố sau đây: -Thành phần và tính chất nƣớc thải. -Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hoá học. -Mức độ xử lý nƣớc thải. -Hiệu quả sử dụng không khí. Nội dung tính toán Aeroten bao gồm những phần sau: -Xác định lƣợng không khí cung cấp cho Aeroten. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 53 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN -Chọn kiểu bể và xác định kích thƣớc bể. -Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí. Theo kết qủa tính toán của mục trên, hàm lƣợng chất hữu cơ và cặn lơ lững cho phép đƣa vào bể Aeroten, ta chọn bể Aeroten có ngăn tái sinh bùn. Ƣu điểm của sơ đồ này là bể Aeroten có dung tích nhỏ, chịu đƣợc sự dao động của lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải cũng nhƣ các chất độc hại (ở ngƣỡng cho phép). Thông số đầu vào: -Nƣớc từ bể lắng I sang: QI = 1077,878 m 3 /h Vì lƣợng nƣớc từ hai nguồn sau ít nên có thể xem nhƣ hàm lƣợng của hỗn hợp trên giống hàm lƣợng chất bẩn của nƣớc từ bể lắng I sang. -Hàm lƣợng chất lơ lững C = 93.11 mg/l. -Hàm lƣợng chất hữu cơ L = 175,89 mg/l. Yêu cầu của nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 14:2008 -BOD(20 o C): < 50 mg/l. -SS : < 100 mg/l.  Xác định lưu lượng không khí cung cấp cho Aeroten có ngăn khôi phục bùn Tính toán lƣợng bùn hoạt tính tuần hoàn Sơ đồ tính toán: Cân bằng vật chất cho bể aeroten: Q.X0 + Qth.Xth = (Q+Qth).X Trong đó: Q: lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể, Q = 1077,878 m3/h. Lắng II Q, X0 Qr, Xr Q+Qth, X Qth, Xth ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 54 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Qth: lƣu lƣợng bùn hoạt tính tuần hoàn. Xo: nồng độ bùn hoạt tính vào bể,0 g/l. X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể, X = 2 g/l Xth: nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Xth = 10g/l (độ ẩm bùn sau lắng II lấy bằng 99%). Giá trị X0 thƣờng rất nhỏ so với X và Xth, do đó phƣơng trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lƣợng Q.X0. Khi đó phƣơng trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: Qth.Xth = (Q + Qth).X Chia 2 vế của phƣơng trình này cho Q và đặt tỷ số  Q Qth ( đƣợc gọi là tỉ số tuần hoàn), ta đƣợc:  .Xth = X +  .X Hay XX X th   = 210 2  = 0,25 Vậy lƣu lƣợng bùn hoạt tính tuần hoàn: Qth = 0,25.Q = 0,25 1077.878= 269,47 (m 3 /h) -Xác định thời gian nạp khí của hỗn hợp nƣớc thải và bùn tuần hoàn: 384,26 89,175 lg 2 5,215 lg 5,2 5,05,0  TL L a t t o a a =1.46(h) Lấy nhiệt độ của nƣớc thải là T=15oC Trong đó: La – BOD của nuớc thải lúc đƣa vào bể aerotenk, La = 175,89 mg/l. Lt - BOD của nƣớc thải đã làm sạch mg/l, lấy Lt = 26.384 mg/l. aa - Nồng độ bùn duy trì trong bể Aeroten, aa = 2g/l. Thời gian nạp khí trong bể Aeroten không đƣợc bé hơn 2 giờ, chọn thời gian ta=2h. -Xác định thời gian oxy hoá chất bẩn to ( giờ) ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 55 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN     5,293,0110.25,0 26.384 175,89 1.        Sa LL t t ta O =2.9(h) Trong đó:  - Tỉ lệ bùn hoạt tính tuần hoàn so với lƣu lƣợng tính toán của nƣớc thải,=0,25. at - Nồng độ bùn trong ngăn khôi phục bùn. at = 10g/l. S - Độ tro của bùn trong một liều lƣợng đơn vị khối lƣợng bùn. S = 0,3.  - Tốc độ oxy hoá trung tính các chất bẩn tính bằng mg BOD của 1g chất không trơ của bùn trong 1 giờ. Tính theo công thức =   aKCKCL CL tt t .1... . . 000 0 max    = 85.   2*07.01 26.384*625,02*332* 26.384 2*384.26  = 29.09 -Thời gian cần thiết để khôi phục bùn. tt = to – ta = 2,9-2 = 0,9 (h) Thời gian để khôi phục bùn theo quy định không đƣợc nhỏ hơn 3h, chọn thời gian khôi phục bùn bằng 3 h.  Dung tích và kích thước bể -Thể tích của bể Aeroten :(mục 8.16.7 TCVN 7957-2008)     878.107725.0121  ttaa QRtW =2694,695 (m 3 ) -Thể tích của ngăn tái sinh:  878.107725,03tttts RQtW 808.408(m 3 ) -Tổng thể tích bể aeroten và ngăn tái sinh bùn: W=Wa+Wts=2694,695 +808.408=3503.104(m 3 ) ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 56 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Đối với các Aeroten và ngăn khôi phục bùn quy định: số lƣợng đơn nguyên không nhỏ hơn 2(mục 8.16.15 TCVN 7957-2008). Chọn số bể bằng 2, mỗi bể có 3 hành lang , 2 hành lang làm nhiệm vụ oxy hoá, 1 hành lang làm nhiệm vụ tái sinh bùn. - Chiều cao H = 4 m. - Diện tích bể aeroten: 673.673 4 695.2694  H W F a (m 2 ) - Chiều rộng mỗi bể đảm bảo tỉ lệ H:B = 1:1 – 1:2. Chọn B = 4m - Chiều dài mỗi hành lang bể aeroten: 1,42 44 673,673 4      B F L (m) *Chọn chiều dài của ngăn tái sinh L=42,1(m), chiều rộng B=4(m). - Chiều cao lớp bùn trong ngăn tái sinh bùn: h= )(4.2 41,422 408.808 2 m BL Wts     Chọn chiều cao dự trữ của bể h=1m.Chiều cao của aerotenk: H= 4 + 1= 5m  Tính toán thiết bị khuếch tán khí -Lƣu lƣợng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nƣớc thải:    CCn.n.kk LLz D p21.21 ta    (m 3 /m 3 )(mục 8.16.13 TCVN 7957-2008) Trong đó:  z: lƣu lƣợng oxy của không khí, đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD20.Với bể Aerôten làm sạch không hoàn toàn thì z = 0,9 (mg/mg).  k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí. Với thiết bị phân tán khí dạng tạo bọt khí nhỏ, hệ số K1 đƣợc xác định theo tỉ lệ giữa diện tích đƣợc cung cấp khí và toàn bộ diện tích bể. Xác định theo bảng 47 TCVN 7957-2008. Ta có k1 = 2 ứng với f/F=0,5.  k2: hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị (lấy theo bảng 48 TCVN 7957-2008), ta có k2=2,08 (với h = 3 m và Jmin = 4 m 3 /m 2 .h).  n1: Hệ số kể đến ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc thải. n1 = 1 + 0,02. (Ttb - 20) = 1 + 0,02. (30 - 20) = 1,24 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 57 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Với Ttb = 30 0C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè.  n2: hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nƣớc thải so với trong nƣớc sạch, đối với nƣớc thải sản xuất n2 = 0,7  Cp: độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nƣớc tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nƣớc trong bể, đƣợc xác định theo công thức:        6,20 1 h CC tp  Ct: Độ hoà tan của oxy không khí vào nƣớc phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Đƣợc xác định theo bảng 3-33 trang 217 sách “Xử lý nướcthải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình” – Lâm Minh Triết. Theo đó ứng với nhiệt độ 30 oC và áp suất khí quyển 760mm thủy ngân, ta có CT = 37,2 (mg/l) 6,42 6,20 3 12,37       pC (mg/l)  C: Nồng độ trung bình của oxy trong Aeroten (mg/l) lấy bằng 2 mg/l. Vậy ta có:   12.1 242,6 4.0,7.2.2,08.1,2 ) 26.384- 91,1.(175,8 D    (m 3 /m 3 )  Ngăn Aeroten: Xác định cƣờng độ nạp khí J (m3/m2.h): t DH J A  Trong đó: HA : chiều sâu làm việc của Aeroten, H= 3m. t : thời gian nạp khí cho ngăn Aeroten, t = 2h. 68,1 2 312.1    AJ (m 3 /m 2 .h) Ta có: JA = 1,68 (m 3 /m 2 .h) < Jmin = 4(m 3 /m 2.h). Nhƣ vậy cần phải tăng thêm lƣu lƣợng không khí để đạt giá trị Jmin. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 58 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN )/(67,2 3 24 33min mm H tJ D      Vậy lƣu lƣợng không khí cần cấp cho bể Aeroten: 4,3597)25,01(878.107767,2  QDQAK (m 3 /h)=59956,9 (l/ph) Chọn thiết bị phân tán không khí là tấm xốp có kích thƣớc 30030040. Chọn cƣờng độ khí là 100 l/ph.  Số lƣợng các tấm xốp đƣợc tính theo công thức: N = 56,599 100 9,59956  d Q AK ( tấm) Bể aeroten gồm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên gồm 4 hành lang (1 hành lang tái sinh bùn và 3 hành lang của aeroten). Nhƣ vậy, số lƣợng tấm xốp mỗi hành lang của ngăn aeroten là: n = 4 56,599 22  x N = 150(tấm)  Ngăn tái sinh bùn: Xác định cƣờng độ nạp khí J (m3/m2.h): t DH J B  Trong đó: H : chiều sâu làm việc của ngăn, H= 3m t : thời gian nạp khí cho mƣơng, t = 3h 12,1 3 312,1    BJ (m 3 /m 2 .h) Ta có: JB = 1 (m 3 /m 2 .h)< Jmin== 4(m 3 /m 2 .h). )/(4 3 34 33 mm H tJ D B      Vậy lƣu lƣợng không khí cần cấp cho ngăn tái sinh: 88,107747,2694  th B K QDQ (m 3 /h) = 17964(l/ph) ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 59 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Chọn thiết bị phân tán không khí là tấm xốp có kích thƣớc 30030040. Chọn cƣờng độ khí là 100 l/ph.  Số lƣợng các tấm xốp đƣợc tính theo công thức: N = 90 1002 17964    d QBK (tấm) Tổng lƣợng khí nén cấp cho bể Aeroten (gồm ngăn Aeroten và tái sinh bùn): 9,7792017964 59956,9  BK A KK QQQ (l/phút) = 1,3(m 3 /s) Đƣờng kính ống chính dẫn không khí: 33,0 1514,3 3,144     K K V Q D  (m) Trong đó: VK: vận tốc không khí chạy trong ống Đƣờng kính ống nhánh:  Ngăn Aeroten: Đƣờng kính ống khí đến ngăn Aeroten: 04,0 1514,32 99,044 1     K A K A V Q D  (m) =40(mm)  Ngăn tái sinh bùn: Đƣờng kính ống dẫn khí đến ngăn tái sinh bùn: 012.0 1514,32 2994,044     K B K T V Q D  (m) =12(mm) Hàm lƣợng BOD của nƣớc thải sau khi qua bể Aerotenk giảm còn lại: Ltc còn = Ltc (100-80)%=175,89 .20%=35,178 (mg/l) 4.7. Bể lắng ngang đợt 2 - Chọn thời gian lắng t = 2 h - Chọn vận tốc nƣớc chảy trong bể v = 5 mm/s = 0,005 m/s (qui phạm v ≤ 5 m/s) ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 60 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN 'max,hQ = Qmax,h + qhl= 1077,878+1/4.1077,878=1347,3m 3 /h Trong đó: qhl=1/4.Qmax,h - Diện tích mặt cắt ƣớt của bể : W = 3600.005,0 878.1077 3600. ' max,  v Q h = 59.88 m 2 - Chiều rộng bể : B = 5,3 88.59 H W  = 17,1m H : chiều cao công tác của bể H = 3,6 m - Chọn số đơn nguyên n = 5 - Chiều rộng 1 dơn nguyên: b = 3 1,17  n B = B/n=17,1/5=3,42m - Tỉ lệ giữa chiều và chiều sâu của bể H L = 8 ÷ 12, chọn H L = 10 => L = 10 . H = 10 .3,6 = 36m - Kiểm tra vận tốc : Tiết diện ngang A = B . H = 17,1 . 3,6 = 59.85 m => v = 3600.85,59 3,1347'  A Q = 0,005m/s ( phù hợp) - Thể tích vùng chứa bùn : Wb = np tQbB tb .10).100( .100.).( 6 0   B0 : lƣợng bùn hoạt tính dƣ ( trƣớc khi lắng ), B0 = 160 mg/l b : lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc ra khỏi bể lắng, b = 12 mg/l Qtb: lƣu lƣợng trung bình giờ của nƣớc thải Qtb = 4401,44 m 3 /h t : thời gian giữa 2 lần xả cặn, t = 2 h p : độ ẩm của cặn lắng ; p = 99% n : số bể lắng, n = 10 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 61 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN => Wb = 10.10).99100( 2.100.44,4401).12160( 6  = 13,03 m 3 - Chiều cao hố thu cặn: H1= bBFF Wc   21 13 F1: Diện tích đáy hố thu cặn, F1 = 0,50,5 =0,25 m 2 F2: Diện tích miệng hố thu cặn, F2 =2.142.14 = 4,6 m 2 H1= 5,014,26,425,0 03,133   = 5.2 m -Bể lắng đƣợc xây dựng có độ dốc 0,01 về phía hố thu cặn, chiều cao từ mép trên hố thu cặn đến lớp nƣớc trung hoà là: H2=(L-B)0,01=( 35-2.14) 0,01= 0.328 m - Chiều cao xây dựng bể: HXD = Hbv + H + Hth + H1+H2 Hbv: chiều cao bảo vệ Hbv = 0,4 m H: chiều cao công tác của bể H = 3 (m) Hth: chiều cao lớp nƣớc trung hoà của bể Hth =0,5 (m). Vậy HXD= 0,4 +3 +0,5 + 5.2 +0.328 = 9.428 m Hàm lƣợng chất lơ lửng của nƣớc thải sau khi qua bể lắng ngang 2 giảm còn lại: Ctc còn = Ctc (100-55)%=93,11 .45%=41,9 (mg/l) 4.8 Bể nén bùn Ở bể lắng đợt II, một lƣợng bùn đƣợc tập trung về tâm thu cặn bằng cần gạt và hồi lƣu liên tục sang bể tái sinh bùn, lƣợng bùn còn lại đƣợc xả sang bể nén bùn nhờ áp lực thủy tĩnh trong bể với 2h một lần. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dƣ bằng cách lắng (nén) cơ học để độ ẩm thích hợp phục vụ cho việc xử lý bùn bằng quá trình phân hủy kị khí ở bể mêtan.Chọn phƣơng pháp nén bùn bằng trọng lực và kiểu bể nén bùn là radian. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 62 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Hàm lƣợng bùn hoạt tính dƣ lớn nhất: Bmax= B0 64,2403,111,185K  mg/l; (trong đó: K: Hệ số bùn tăng trƣởng không điều hòa tháng, K=1,3). 5 3 0 0 Bãø neïn buìn Caìo buìn 10 00 0 Buìn Buìn 4 0 0 Sang bãø mã tan Næåïc thu Lƣợng bùn hoạt tính lớn nhất đƣa vào bể nén bùn từ bể lắng II: qmax = d ngd.tbmax C24 QB   = 1000024 45,1712864,240   = 17,2m 3 /h. Trong đó:Qtb.ngd: Lƣu lƣợng ngày đêm của nƣớc thải, Qtb.ngd = 17128,45 m 3/ngđ; Cd: Nồng độ bùn hoạt tính dƣ phụ thuộc vào đặc tính của bùn (điều 6.10.3 TCN- 51-84), Cd = at = 10000 mg/l. Với độ ẩm của bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II là 99,2% và với bể nén bùn ly tâm đƣợc chọn, độ ẩm của bùn hoạt tính sau khi nén đạt 97% ( bảng 33 TCN- 51-84) Diện tích của bể nén bùn ly tâm đƣợc tính theo công thức: F = o max q q = 3,0 2,17 = 57,3 m 2 . Trong đó: qo: Tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng của bể nén bùn và phụ thuộc vào nồng độ hoạt tính dẫn vào bể nén bùn, qo = 0,3 m 3 /m 2.h với nồng độ bùn hoạt tính lớn hơn 4000 mg/l. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 63 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Số bể nén bùn ly tâm công tác, chọn N = 2 bể; Diện tích của mỗi bể nén bùn (F1): F1 = 2 F = 2 3,57 = 28,6 m 2 . Đƣờng kính của bể nén bùn ly tâm (D): D =  14 F =  6,284 = 6,03 m. Đƣờng kính ống trung tâm: 5,11015,0D)2,015,0(D tt  m. Diện tích ống trung tâm: 8,1 4 5,1 4 D F 22 tt tt      m. Dung tích phần chứa bùn: Wb = 2 1max 100 )100( P tPq   = 97100 12)2,99100(2,17   = 55,04 m 3 Lƣợng nƣớc tách ra tối đa trong quá trình nén bùn: Qn = 1 2max P100 )P100(q   = 12)2,99100( )97100(2,17 x  = 5,375 m 3 /h. Trong đó: P1: Độ ẩm của bùn trƣớc khi nén, P1 = 99,2%; P2: Độ ẩm của bùn sau khi nén, P2 = 97%; t: Thời gian nén bùn, lấy theo bảng 33 TCN- 51-84 ta có t = (12 ÷ 15)h, chọn t = 12h. Chiều cao công tác của vùng nén bùn (H): H = q t = 0,312 = 3,6 m. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 64 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn ly tâm: Htc = H + h1 + h2 + h3 = 3,6 + 0,4 + 0,3 + 1,0 = 5,3 m Trong đó: h1 - chiều cao bảo vệ, chọn h1 = 0,4 m; h2 - chiều cao lớp bùn và lắp đặt thanh gạt bùn ở đáy, h2 = 0,3 m; h3 - chiều cao tính từ đáy bể đến mức bùn, h3 = 1,0 m. 4.9. Bể Metank Bể mêtan đƣợc thiết kế để xử lý sinh học kị khí các loại: cặn tƣơi từ bể lắng I, bùn hoạt tính sau khi nén và rác đã nghiền nhỏ. a) Xác định lượng cặn dẫn đến bể mêtan  Lƣợng cặn tƣơi từ bể lắng đợt I: Lƣợng cặn tƣơi từ bể lắng đợt I đƣợc tính theo công thức: IcW =       10001000)95100( 1,15845,171289,226 10001000)100( P KEQCss 49,6 m 3/ngđ. Trong đó: K: Hệ số tính đến khả năng tăng lƣợng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 [qui phạm K = (1,1 ÷ 1,2)].  Lƣợng bùn hoạt tính dƣ: Lƣợng bùn hoạt tính dƣ từ bể nén bùn: 08,110 97100 24)2,99100(2,17 100 24)100( 2 1max        P Pq Wb m 3/ngđ.  Lƣợng rác ở song chắn rác Rác đƣợc giữ lại ở song chắn rác đƣợc nghiền nhỏ qua máy nghiền rác với độ ẩm ban đầu của rác P1= 80% đến độ ẩm sau khi nghiền P2 = 94 ÷ 95%. Lƣợng rác sau khi nghiền nhỏ đƣợc xác định theo công thức: ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 65 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Wr = P 2 1 P100 P100   = 4,48 94100 80100   = 5,6 m 3/ngđ. Trong đó: P: Lƣợng rác trong ngày đêm, P = 4,48 m3/ngđ; P1: Độ ẩm ban đầu của rác, P1 = 80%; P2: Độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ, P2 = 94  95%. Lƣợng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan sẽ là: W = IcW + Wb + Wr = 49,6 + 110,08 + 5,6 = 165,28 m 3/ngđ. Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn đƣợc tính theo công thức: Phh = 100         W RBC 1 kkk Trong đó: Ck: Lƣợng chất khô trong cặn tƣơi với độ ẩm P = 93%: Ck = 100 )P100(W Ic  = 100 )97100(6,49  = 1,5m 3/ngđ; Bk: Lƣợng chất khô trong bùn hoạt tính dƣ với độ ẩm P = 97%: Bk = 100 )97100(08,110 100 )100(Wb   P = 3,3 m 3/ngđ. Rk: Lƣợng chất khô trong rác sau khi đã nghiền với độ ẩm P = 94%: Rk = 100 )94100(6,5 100 )P100(Wc   = 0,34 m 3/ngđ.  %97 28,165 34,03,35,1 1100        hhP . b) Tính toán bể mêtan Khi độ ẩm của hỗn hợp cặn Phh > 94% chọn chế độ lên men ấm với t = 30 ÷ 35 0 C. Chọn t = 330C. Dung tích bể mêtan đƣợc tính theo công thức sau: ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 66 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Wm = 11 10028,165 d 100W    = 1502,5 m 3 . Trong đó: W: Lƣợng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan, W = 165,28 m3/ngđ; D: Liều lƣợng cặn dẫn vào bể mêtan trong ngày đêm phụ thuộc vào chế độ lên men và độ ẩm của cặn, lấy theo bảng 42 TCN- 51-84, d = 11%. Chọn số bể mêtan làm việc N = 4. Dung tích của mỗi bể: W1 = 4364 : 3 = 500,8 m 3 . Kích thƣớc cơ bản của bể mêtan phụ thuộc vào dung tích của bể. Với dung tích bể nhƣ trên ta có thể tham khảo theo kích thƣớc thiết kế mẫu (bảng 3-15 sách XLNT đô thị và công nghiệp). Ta chọn bể có dung tích 1600m3 và kích thƣớc của bể mêtan nhƣ sau: D = 15,0 m; h1 = 2,350 m; H = 7,50 m; h2 = 2,60 m. Với 3 bể công tác và 1 bể dự phòng. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 67 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN 2 3 5 0 Xaî càûn 2 6 0 0 Bãø mã tan 7 5 0 0 Buìn vaìo Khê ga c) Tính lượng khí thoát ra từ bể mêtan Trong quá trình xử lý sinh học kỵ khí ở bể mêtan có sản sinh ra một lƣợng khí đốt chủ yếu là khí CH4 và một ít CO2. Lƣợng khí đốt thu đƣợc tính cho 1kg cặn đƣợc tính theo công thức: y = 100 dna  Trong đó: n: Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của cặn và chế độ lên men lấy theo Bảng 43 TCXD-51-84. Trong trƣờng hợp đang xét với độ ẩm của hỗn hợp cặn – bùn là Phh= 97% và chọn chế độ lên men ấm, do đó n= 0,4; a: Khả năng lên men tối đa của các chất hữu cơ trong cặn đƣa vào bể, nó phụ thuộc thành phần hóa học của cặn, trong bể mêtan là hỗn hợp của bùn hoạt tính dƣ cặn và đƣợc tính theo công thức:   100P34,0H62,0B92,0a  Hay: 000 000 BRC B44)RC(53 a    ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 68 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Trong đó: B,H,P: Lần lƣợt là hàm lƣợng chất béo, hyđro cacbon, prôtêin có trong hỗn hợp cặn – bùn; 53: Giá trị thực nghiệm ứng với cặn tƣơi và rác nghiền; 44: Giá trị thực nghiệm ứng với bùn hoạt tính.  Lƣợng chất không tro trong cặn tƣơi (Co): Co = Ck 100 T100 100 A100 cc   = 9,56 100 25100 100 5100    = 6,81 m 3 /ngđ Trong đó: Ck: Lƣợng chất khô trong cặn tƣơi, Ck = 49,18 m 3/ngđ; Ac: Độ ẩm háo nƣớc của cặn tƣơi, Ac = 5%; Tc: Tỉ lệ độ tro trong cặn tƣơi, Tc = 25%.  Lƣợng chất không tro trong rác đã nghiền: Ro = Rk 100 T100 100 A100 rr   = 0,34 100 24100 100 6100    = 0,24 m 3/ngđ; Trong đó: Rk: Lƣợng chất khô trong rác đã nghiền, Rk = 0,34 m 3/ngđ; Ar: Độ ẩm háo nƣớc của rác nghiền, Ar = 6%; Tr: Tỉ lệ độ tro trong rác nghiền, Tr = 24%;  Lƣợng chất không tro trong bùn hoạt tính dƣ: Bo = Bk 100 T100 100 A100 bb   = 8,5 100 27100 100 3100    = 6,02 m 3/ngđ; Trong đó: Bk: Lƣợng chất khô trong bùn hoạt tính dƣ, Bk = 8,5 m 3/ngđ; Ab: Độ ẩm háo nƣớc của bùn hoạt tính dƣ, Ab = 3%; Tb: Tỉ lệ đọ tro trong bùn hoạt tính dƣ, Tb = 27%.  %85,48 02,624,081,6 02,644)24,081,6(53 a     . ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 69 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Vậy, lƣợng khí đốt thu đƣợc: 445,0 100 114,085,48 y    m 3 /kg. Lƣợng khí đốt tổng cộng đƣợc xác định theo công thức: K = y (Co + Ro + Bo)1000 = 0,445 (9,56 + 0,24 + 6,02)1000 = 5810 m 3/ngđ. Trong trạm xử lý, khí đốt đƣợc sử dụng làm nhiên liệu cho nồi hơi để phục vụ cho việc hâm nóng cặn, chạy một số động cơ và phục vụ nhu cầu sinh hoạt. 4.10. Sân phơi bùn Bùn từ bể mêtan và bể tiếp xúc đƣợc dẫn hàng ngày tới sân phơi bùn nhờ bơm hút bùn. Nhiệm vụ của sân phơi bùn là làm giảm độ ẩm của bùn xuống còn 55%, do đó nó sẽ làm giảm thể tích của bùn để vận chuyển đi. Tính toán sân phơi bùn với thời gian phơi bùn trong 28 ngày với chiều dày của lớp bùn là h = 0,1m. Lƣợng cặn dẫn đến sân phơi bùn: tx ' mSPB WWW  Trong đó: 'mW : Lƣợng cặn dẫn đến sân phơi bùn từ bể mêtan. Sau khi qua bể mêtan hàm lƣợng cặn khô trong bùn giảm đi 50% và độ ẩm đạt P= 87%. Do đó: 07,19 )87100(2 )97100(28,165 )100(2 )100('        P PW W hhmm m 3/ngđ. Wtx: Lƣợng bùn cặn sinh ra từ bể tiếp xúc, 1000 Na W tttx   ; a: Tiêu chuẩn bùn lắng ở bể tiếp xúc, a = 0,04  0,06 l/ng.ngđ, chọn a = 0,04 l/ng.ngđ; Ntt: Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt= 129570 ngƣời.  18,5 1000 12957004,0 Wtx    m 3/ngđ. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 70 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Vậy: 25,2418,507,19 SPBW m 3/ngđ. Diện tích hữu ích của sân phơi bùn đƣợc tính theo công thức: 6790 1,0 2825,24 1,0 28 1      SPB W F m 2 . Để thuận tiện việc che chắn cho sân phơi bùn ta chọn kích thƣớc mỗi ngăn: Chiều dài L = 60m; Chiều rộng B = 40m. Số ngăn trong sân phơi bùn (N): N = BL F1  = 4060 6790  = 2,8. Chọn N = 3 ngăn. Diện tích phụ của sân phơi bùn: đƣờng xá, mƣơng, máng lấy bằng 25% diện tích sân phơi bùn: F2 = 0,25F1 = 0,256790 = 1697,5 m 2 . Diện tích thực của sân phơi bùn: FSPB = F1 + F2 =6790 + 1697,5 =8487,5 m 2 . Lƣợng nƣớc tách ra từ sân phơi bùn: 55100 )5596(9,10 55100 )87100(07,19 55100 )5596( 55100 )5587('             txmn WW Q = 19,74 m 3/ngđ. Lƣợng bùn phơi đến độ ẩm 55% trong 1 năm sẽ là:             55100 )96100(W 55100 )87100(W 365Q tx ' m n             55100 )96100(9,10 55100 )87100(07,19 365 = 2800 m 3 . ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 71 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Chu kỳ xả bùn vào sân phơi bùn tùy thuộc nhiều yếu tố: tính chất của bùn dẫn vào sân phơi bùn, khả năng thấm của đất và mùa nắng mƣa trong năm. Nƣớc từ sân phơi bùn đƣợc thu gom bởi hệ thống ống (D = 200mm) có đục lổ đặt dọc theo chiều dài sân phơi, ống thu nƣớc đặt ở giữa ngăn bùn. Các ống này dẫn nƣớc về hố thu gom và đƣợc bơm trở lại trƣớc lắng II. Bùn xả vào sân phơi nhờ hệ thống ống dẫn bùn đặt trên thành sân phơi bùn. 4.11. Khử trùng nƣớc Sau các giai đoạn xử lý: cơ học, sinh học , song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định thì số lƣợng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90÷95%. Tuy nhiên lƣợng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nƣớc cần thực hiện giai đoạn khử trùng nƣớc thải. Khử trùng nƣớc thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nƣớc thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trƣớc khi xả vào nguồn nƣớc. Trong phƣơng án này ta chọn xử lý nƣớc thải bằng clo. a) Lượng clo để khử trùng nước thải Lƣợng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nƣớc thải đƣợc tính theo công thức: Ya = 1000 Qa Trong đó: Q: Lƣu lƣợng tính toán của nƣớc thải: Qmax.h = 1077,878 m 3 /h; Qmin.h = 236,2276 m 3 /h; Qtb.h = 713,7 m 3 /h; a: Liều lƣợng clo hoạt tính. Đối với nƣớc thải sau xử lý sinh học hoàn toàn thì a = 3g/m 3 . ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 72 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Ứng với từng lƣu lƣợng tính toán, xác định đƣợc lƣợng clo hoạt tính tƣơng ứng cần thiết để khử trùng: Ya,max.h = 23,3 1000 878.10773 1000 .max     hQa kg/h; Ya,min.h = 708,0 1000 2276,2363 1000 .min     hQa kg/h; Ya,tb.h = 14,2 1000 7,7133 1000 .     htbQa kg/h. Để định lƣợng clo, xáo trộn clo hơi với nƣớc công tác điều chế clo nƣớc thƣờng ứng dụng thiết bị khử trùng - gọi là clorator chân không. Để đƣa lƣợng clo vào nƣớc thải trong giới hạn: 4,58 ÷ 10,33 kg/h ta có thể chọn 2 clorator của nƣớc ngoài với công suất mỗi clorator: 3,28 ÷ 20,50 kg/h (1 clorator công tác và 1 clorator dự phòng) [lấy theo bảng 3-18 sách XLNT đô thị và công nghiệp). Để phục vụ cho 2 clorator cần trang bị 2 bình chứa trung gian bằng thép để tiếp nhận clo nƣớc. Từ đó clo nƣớc chuyển thành clo hơi và đƣợc dẫn vào clorator. Ở trạm khử trùng, sử dụng thùng chứa clo có các đặc tính kỹ thuật nhƣ sau (theo bảng 3-19 sách XLNT đô thị và công nghiệp): - Dung tích 400 lít và chứa 500 kg clo; - Đƣờng kính thùng : D = 820 mm; - Chiều dài của thùng : L = 1070 mm; - Chiều dày thùng chứa : δ = 10 mm; - Trọng lƣợng: 438 kg. Lƣợng clo lấy ra mỗi giờ từ 1m2 diện tích mặt bên của thùng chứa: 3 kg/h; Diện tích mặt bên của thùng chứa theo kích thƣớc đã chọn: S = (πD) × 0,8L = 3,140,8200,81,070 = 2,204 m2. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 73 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Nhƣ vậy lƣợng clo có thể lấy ra mỗi giờ ở thùng chứa đã chọn: q = 2,2043 = 6,612 kg/h. Số lƣợng thùng chứa clo cần thiết: n = 83,0 612,6 52,5 q Y h.tb,a  ≈ 1 thùng. Việc kiểm tra lƣợng clo ở các thùng chứa trong quá trình khử trùng có ý nghĩa quan trọng và đƣợc thực hiện bằng loại cân chuyên dùng. Khi đó, các thùng chứa clo đƣợc đặt trên cân và sự thay đổi lƣợng clo trong thùng chứa clo đƣợc phản ánh qua mặt cân chữ số. Số thùng chứa clo cần dự trữ cho nhu cầu sử dụng trong thời gian 1 tháng: N = 95,7 500 302452,5 q 3024Y h.tb,a     ≈ 8 thùng. Trong đó: q: Trọng lƣợng clo trong thùng chứa, q = 500 kg. Lƣu lƣợng nƣớc clo lớn nhất trong mỗi giờ: 08,8 1000100012,0 100878,10779 10001000 100.max max        b Qa q h m 3 /h. Trong đó: a: Liều lƣợng clo hoạt tính, a = 9 g/m3; b: Nồng độ clo hoạt tính trong nƣớc clo, phụ thuộc vào nhiệt độ t = 20÷25 0C; b = 0,15 ÷ 0,12%, chọn b = 0,12%. Lƣợng nƣớc tổng cộng cần thiết cho nhu cầu của trạm clorator: Qn = 1000 )35011000(1,7 1000 )qp1000(Y h.max,a    = 24,85 m 3 /h Trong đó: p: Lƣợng nƣớc cần thiết để hòa tan 1g clo (l/g) và phụ thuộc vào nhiệt độ của nƣớc thải. Với t = 20C, p = 1 l/g. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 74 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Q: Lƣu lƣợng nƣớc cần thiết để làm bốc hơi clo. Khi tính toán sơ bộ, lấy bằng 300 ÷ 400 l/kg, chọn q = 350 l/kg. Nƣớc clo từ clorator đƣợc dẫn đến mƣơng xáo trộn bằng loại đƣờng ống cao su mềm nhiều lớp, đƣờng kính ống 60 - 70 mm với vận tốc 1,5 m/s. b.Tính toán bể tiếp xúc - chọn kiểu bể lắng ngang Nhiệm vụ của bể tiếp xúc là thực hiện quá trình tiếp xúc giữa clo và nƣớc thải để loại bỏ các vi trùng còn lại trong nƣớc thải trƣớc khi xả nƣớc thải vào nguồn tiếp nhận. Thời gian tiếp xúc, tính cả thời gian nƣớc thải theo mƣơng dẫn từ bể tiếp xúc ra nguồn tiếp nhận là 30 phút (theo điều 6.20.6 TCN- 51-84). Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc: t = 30 - 33,23 605,0 200 30 60v L     phút. Trong đó: L: Chiều dài mƣơng dẫn từ bể tiếp xúc ra nguồn tiếp nhận, L = 200 m; V: Tốc độ chuyển động của nƣớc trong mƣơng dẫn nƣớc thải từ bể tiếp xúc ra đến bờ biển, v = 0,5 m/s. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc: W = Qmax.h t = 1077.878 60 33,23 = 419 m 3 . Diện tích bể tiếp xúc kiểu bể lắng ngang trên mặt bằng: F = 7,306 3 920 H W l  m 2 .140 Trong đó: Hl: Chiều cao công tác của bể tiếp xúc - kiểu bể lắng ngang. Lấy theo điều 6.5.9 TCN- 51-84, H = 1,5 ÷ 3 m.Chọn H = 3m. Chọn diện tích một ngăn trong mặt bằng: f = BL = 3x15=45m2. Số ngăn tổng cộng của bể tiếp xúc - kiểu bể lắng ngang: ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 75 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN N = 120 7,306 f F  = 3 ngăn. 4.12. Tính toán công trình xả nƣớc ra nguồn tiếp nhận Nguồn tiếp nhận nƣớc thải sau xử lý là biển loại B. Ta chọn công trình xả nƣớc ngay bờ và chọn hệ thống xả phân tán với 12 họng xả. Mặc dù khả năng xáo trộn và pha loãng nƣớc thải với nguồn tiếp nhận của công trình xả ngay bờ kém hơn so với công trình xả nƣớc thải ở giữa nhƣng công tác lắp đặt thi công đơn giản hơn và quản lý thì dễ dàng hơn. 4.13. Bố trí mặt bằng trạm xử lý a. Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý nƣớc thải Việc chọn vị trí xây dựng trạm xử lý nƣớc 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 hƣớng 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 tƣơng lai của khu vực đó. - Tiện lợi trong vận chuyển. b. Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý Việc qui hoạch mặt bằng đƣợc thực hiện sao cho đạt đƣợc các chỉ tiêu về qui hoạch mặt bằng. Các công trình chính đƣợc ƣu tiên xây dựng sao cho thuận tiện nhất, các công trình phụ và công trình phục vụ đƣợc bố trí trên diện tích đất còn lại sao cho hợp lý. * Công trình chính ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 76 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN Công trình chính bao gồm: ngăn tiếp nhận nƣớc thải, song chắn rác, bể lắng cát ngang, bể lắng ngang đợt I, bể aeroten, bể lắng ngang đợt II, bể nén bùn, bể mêtan, sân phơi cát, sân phơi bùn. Các công trình chính đƣợc tính toán ở phần trên. * Công trình phụ và phụ trợ Bao gồm: nhà điều hành (208m), đƣờng bao quanh (rộng 3m), đƣờng nội bộ (rộng 10m), trạm sửa chữa điện máy (2510m), trạm biến áp (55m ), trạm khí nén (1510m), nhà bảo vệ (55m), phòng thí nghiệm (1510m). Xung quanh trạm xử lý nƣớc thải có trồng cây xanh và hàng rào bảo vệ. c. Cao trình trạm xử lý theo nƣớc Mặt cắt theo nƣớc đƣợc tính bắt đầu từ ngăn tiếp nhận nƣớc thải qua các công trình và thải ra biển. Tốn thất áp lực qua các công trình sơ bộ có thể lấy nhƣ sau: - Song chắn rác 0,2 m - Bể lắng cát 0,3 m - Bể điều hòa 0,3 m - Bể lắng ngang đợt I 0,3 m - Bể aeroten 0,4 m - Bể lắng ngang đợt II 0,3 m - Bể tiếp xúc 0,3 m d.Cao trình theo bùn :Cao trình theo bùn đƣợc cắt theo sơ đồ từ lắng II tới bể nén bùn sau đó tới bể mê tan và sân phơi bùn. Chọn cốt mặt đất có cao trình 0,0 m. Tốn thất áp lực từ bể lắng II tới ngăn tiếp nhận bùn (l = 50 m) có thể lấy bằng 1,2 m và từ ngăn tiếp nhận bùn tới bể nén bùn bằng 0,3 m. Chuyển bùn qua các bể dùng bơm nên cao trình bùn đƣợc chọn theo nguyên tắc bố trí các bể nửa chìm nửa nổi để chi phí đào đắp là ít nhất. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 77 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN KẾT LUẬN Với nhiệm vụ thiết kế đƣợc giao “Tính toán thiết kế trạm xử lý nƣớc thải tập trung cho thành phố Hội An-Quảng Nam” em đã hoàn thành các phần sau: - Thiết kế, tính toán trạm xử lý nƣớc thải với tổng công suất 17100m3/ngđ (tính đến năm 2020). Công nghệ xử lý gồm 2 quá trình chính: quá trình xử lý cơ học, sinh học. Do đặc thù của nƣớc thải nên ta chọn công trình xử lý sinh học là bể aeroten có ngăn khôi phục bùn.. Nƣớc thải sau khi xử lý đạt QC 14:2008 cột B, đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận là song Thu Bồn. Trong quà trình hoàn thành đồ án do sự chƣa hoàn thiện về kiến thức và thiếu các kinh nghiệm thực tế, nên trong quá trình thực hiện đồ án cũng nhƣ trong kết quả cuối cùng không thể không có những sai sót nhất định.Em kính xin thầy cô thông cảm và giúp em chỉ ra những thiếu sót đó để kiến thức và kinh nghiệm của em ngày đƣợc nâng cao hơn. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 78 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Xử lý nƣớc thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phƣớc Dân – NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh – 2004. 2. Xử lý nƣớc thải sinh hoạt qui mô nhỏ và vừa – Ts. Trần Đức Hạ - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội – 2002. 3. Các bảng tính toán thủy lực cống và mƣơng thoát nƣớc – GS.TSKH. Trần Hữu Uyển – NXB Xây dựng. 4. Xử lý nƣớc thải – PGS.PTS. Hoàng Huệ - NXB Xây dựng. 5. Assessment of Sources of Air, Water, and Land Pollution – World Health Organization. 6.TS. Trịnh Xuân Lai: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội - 2000. 7.Bộ Xây dựng. TCVN 7957 - 2008, Thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội -1989. 8.PGS.PTS. Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội – 1996. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP TRANG 79 SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH_08MT GVHD: PHẠM PHÚ SONG TOÀN