Luận văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Buôn Ma Thuột công suất 82000 m3/ ngày đêm

quả xử lý nước thải theo BOD5 là E%=2T + 20. Khi nhiệt độ T trên 200C v = 300 (gBOD5/m3.ngày) và E = 60%. [1 – 165] Thành phố Buôn Ma Thuột thuộc khu vực Tây Nguyên mang đặc trưng khí hậu của vùng đất này. Nhiệt độ trung bình trong năm là 23,80C, thấp nhất là 21,30C vào tháng giêng và cao nhất là 260C vào tháng 4. Như vậy nhiệt độ T> 200C [*] - Xây dựng thiết kế hồ với độ sâu H = 5m - Thời gian lưu nước 5 ngày - Dung tích Hồv = 300 (g BOD5/m3.ngày) và hiệu suất xử lý BOD5, E = 60% - Diện tích mặt thoáng cần thiết của hồ được xác định theo công thức sau: [1 – 165] Trong đó: Q: lưu lượng nước thải Q=82000 m3/ngày L0: giá trị BOD5 của nước thải vào hồ L0 =350ng/l Diện tích mặt thoáng cần thiết của hồ =19133,33 (m2) Để dễ dàng thuận tiện hơn chọn A=19140m2 thường hồ kỵ khí thường thiết kế 2 modul thuận tiện cho vận hành, sửa chữa, vảo dưỡng, hút bùn. Mỗi hồ có diễn tích là 9570 m2, tỉ lệ chiều rộng : dài = 1:2 - 1:3 chọn tỉ lệ 3 ta có kích thước mội hồ là: rộng R= 60m, dài L= 160m và chiều cao H=5m. Lượng bùn tích tụ trong hồ sinh học kỵ khí là: 0,03-0,04 m3/người.năm [1 – 165]. khi lượng bùn chiếm một nửa dung tích hồ thì người ta tháo nước rồi hút bùn ra khỏi hồ. -Chu kỳ hút bùn n (năm) được tính theo công thức sau: N = [1 – 165] Trong đó: V -dung tích hồ V=AH=19133,335=95666,67 m3 a -Lượng bùn tích lại tính theo đầu người lấy = 0,04 m3/người.năm [1 – 165] n -Dân số tương đương mà Hồ sinh học phục vụ 650 000 người Chu kỳ hút bùn của hồ: N = (năm) Vậy cứ khoảng 2 năm thì hút bùn tại hồ kỵ khí một lần. Hiệu quả khử trùng của hồ là: do hồ được thiết kế 2 ngăn nên ta có thể tính theo công thức sau đối với hồ n ngăn [1 – 162] Trong đó t: Thời gian lưu nước lại trong một ngăn t=5 (ngày) do hai hồ song song nhau. Na, N0: Số lượng vi khuẩn gây bệnh dòng nước thải vào hồ và ra khỏi hồ Kb : Hằng số diệt khuẩn xác định theo công thức sau: Ở điều kiện khác 200C đối với Coliform Kb có thể tính theo công thức sau: Kb(T)= 2,6(1,19)T-20 [1 – 162] Đối với nước thải Thành Phố Buôn Ma Thuột ta có thể lấy nước thải trung bình năm có nhiệt độ 200C nên Kb=2,6 Nt= =2,55.104 (coliform/100ml) Vậy hiệu quả khử trùng cuả hồ khoảng : Hiêu suất xử lý nước thải của hồ kỵ khí: nước thải sau khi ra khỏi hồ hiệu quả khử BOD5 khoảng 50-85% chọn khoảng 55% tương tự COD khoảng 65% [1 – 165] Hiệu quả xử lý tổng N, tổng P khoảng 20 % Hiệu quả xứ lý SS khoảng 60% Thông số nước thải ra khỏi hồ kị khí: Bảng 3.4: Các thông số nước thải ra khỏi hồ kỵ khí Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) Tổng N (mg/l) Tổng P PO43- Coliform MPN/100ml Trước 350 570 350 60 8 5.106 Hiệu suất,% 55 60 60 20 20 99,5 Sau 160 260 140 48 6,4 2,55.104 Thông số xây dựng hồ kỵ khí : 2 hồ song song Dài Rộng Cao 160m 60m 5m Hình 3.6. Hồ kỵ khí Bể điều hòa thiếu khí Bể điều hòa lưu lượng dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi khắc phục vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra. Đồng thời tại đây còn có tác dụng xáo trộn dòng nước làm cho các khí có hại cho vi sinh vật được sinh ra từ hồ kỵ khí thoát ra. Với quá trình khuấy trộn nhẹ, lượng oxi xâm nhập nhờ quá trình hòa tan Bể điều hòa là môi trường thiếu khí tạo điều kiện phân hủy N trong hệ thống, tại đây còn là nơi bổ sung dinh dưỡng cho dòng nước khi hàm lượng của nó quá thấp nếu cần. Thời gian lưu nước trong bể điều hòa khoảng tù 3-5 giờ chọn thời gian lưu nước trong bể là 3 giời. ta có thể tích của bể: Chọn chiều sâu của bể điều hòa H=4m ta có diễn tích bề mặt bể điều hòa là: Tương ứng ta có kích thước của mỗ bể là: rộng 40m , dài 65m Mỗi bể được đặt máy khuấy để điều hòa dòng nước và tránh lắng cặn trong bể. Ngoài ra nó còn duy trì DO trong bể 0,05mg/l . Chọn máy khuấy dạng tua bun ba cánh khuấy, đường kính mỗi cánh khuấy là 2m. Bể được đặt 16 máy khuấy chia làm 4 hàng theo chiều dài mỗi hàng 4 máy khuấy. Cánh khuấy đặt cách đáy bể 1,5-2m [4 – 79] chọn 1,5m Đối với bể điều hòa lưu lượng nước thải sinh hoạt, năng lượng khuấy trộn cần 0,004-0,008 kW/1m3 thể tích. Chọn công suất 0,004 kW/1m3 [4 – 79] Công suất khuấy cho bể là: Wb = 0,004*10250=41 kW Công suất khuấy của mỗi máy khuấy là: W= kW Thông số xây dựng bể điều hòa thiếu khí khí Dài Rộng Cao 65m 40m 4m Tính toán bể Aeroten. Nước thải sau lắng I được trộn đều với bùn hoạt tính hồi lưu ở ngay đầu bể Aeroten. Dung tích bể Aeroten tính toán sao cho khi dùng khí nén sục khối nước trong bể đảm bảo hiệu suất xử lý tới 80 ÷ 95%. Bể Aeroten Bể lắng II Qt , Xt ,S Q , S0, X0 Qra , Xra , S Qxả, Xr Q + Qt S, X Hình 3.7: cấu tạo hoạt động bể Aeroten Bảng 3.5: Thông số nước thải dự tính thiết kế vào và ra khỏi hệ thống Aeroten Thông số pH BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) N (mg/l) P (mg/l) Coliform MPN/100ml Đầu vào 6-8 160 260 140 48 6,4 2,55.104 Hiệu suất - 78 80 60 50 20 90 Nước ra 6-8 35 60 60 25 5 1,3.103 Hiệu suất xử lý theo BOD Dung tích bể (m3 ) [5 – 127] Trong đó: Q : Lưu lượng tính toán nước thải, Q = 82000(m3/ngày)=0,95(m3/s) S0 : BOD5 vào của nước thải S0 = 160 (mg/l). S: BOD5 ra của nước thải lấy theo [QC 14-2008/ BTNMT] . S ≤ 50 mg/l, chọn S = 35 mg/l. X: Nồng độ sinh khối trong bể aeroten thường tối ưu từ X=1000 đến 3000mg/l Ta có đường biến thiên nồng độ bùn hoạt tính trong bể và hiệu suất xử lý BOD: Hình 3.8: Đồ thị nồng độ bùn hoạt tính và hiệu quả xử lý của bể Aeroten Chọn X = 1500 mg/l với giá trị này hiệu quả xử lý của bể tương đối cao, Thể tích bể vừa phải dễ duy trì nồng độ bùn, vận hành đơn giản hơn. + : tuổi của bùn, thường từ 3 đến 15 ngày chọn =10 (ngày) + Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ) thường từ 0,4 ÷ 0,8 chọn Y= 0,6 + Kd : hệ số phân huỷ nội bào (1/ngày) dao động trong khoảng 0,02 ÷ 0,1 chon Kd =0,4 (ngày-1) Xử lý nước thải sử dụng bể Aeroten truyền thống thời gian lưu nước trong bể từ 8 - 10 giờ [2 – 101] Thể tích của bể: (m3) Thời gian lưu nước trong bể (giờ). Thời gian lưu nước trong bể là 8,6 giờ thỏa mãn thời gian lưu nước trong bể = 8 - 10 (giờ) Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra khi khử BOD5 đến 78%. Tốc độ tăng trưởng của bùn: [2 – 67] Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày: Abùn = Yb×Q× (S0 – S) [2 – 68] = 0,43×82000× (160 – 35) = 4407,5.103(g) = 4407(kg). Tính lưu lượng xả bùn Qxả: [2 – 68] Trong đó; + V = 29286 m3: thể tích bể aeroten. + X = 1500 mg/l: nồng độ sinh khối bùn hoạt tính trong bể aeroten. + Qra = Q = 82000m3/ngày ( coi lượng nước theo bùn là không đáng kể). + Xra: nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng lấy theo SSra, [ QC14-2008/BTNMT] , Xra = SSra ≤80 mg/l, có thể chọn Xra = 35mg/l. +Tính Xt : nồng độ bùn tuần hoàn chọn Xt= 8000 (mg/l) +Phương trình cân bằng sinh khối của dòng vào và dòng ra khỏi bể: +=0,23 tỷ lệ tuần hoàn bùn hoạt tính. Vậy (m3/ngày). Thời gian tích luỹ cặn( không xả cặn ban đầu) (ngày) [2 – 69] Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn xả ra hằng ngày là: B = Qxả×Xt = 190,36×8000.10-3 = 1522,88 (g/ngày) = 1,52 (kg/ngày).[2 – 68] Lượng bùn tuần hoàn trong thời gian tích lũy cặn. Qt = ×Q = 0,23×82000 = 18860 (m3/ngày). Thể tích bùn tuần hoàn trong thời gian tích lũy cặn Vb= Qtt = 188609,97=188034,2(m3) Kiểm tra các chỉ tiêu làm việc của bể aeroten - Tỉ số F/M: tỉ số khối lượng cơ chất trên khối lượng bùn hoạt tính. Tỉ số này biểu hiện mối quan hệ của tải trọng với trạng thái trao đổi chất của hệ thống (mg BOD5/mg bùn hoạt tính. ngày) [2 – 66] Ta thấy tỷ số F/M nằm trong dải giá trị điển hình của bể Aeroten bể có dòng chảy đều (F/M = 0,2 – 0,6 [2 - 91]). Tỷ số F/M ≤ 1, sinh khối tạo ra trong bể ít, có đủ thời gian để các vi khuẩn tạo nha bào và tạo bông bùn đảm bảo kích thước bông bùn phù hợp, bùn lắng nhanh, nước sau xử lý trong. Nếu tỷ số F/M > 1, dinh dưỡng dư thừa nên vi khuẩn sinh trưởng nhanh, khó tự hủy và thời gian tạo nha bào giảm dần dẫn đến khả năng tạo bông bùn kém, nước sau xử lý đục và bùn khó lắng. Nếu F/M << 1, tức là thiếu dinh dưỡng, khi đó các vi khuẩn dạng sợi phát triển làm xốp bùn dẫn đến chỉ số SVI cao, thời gian lưu nước trong bể lắng dài, làm cho thể tích của bể lớn. - Tốc độ sử dụng cơ chất của 1g bùn hoạt tính trong 1 giờ. (mg BOD5/g bùn hoạt tính.h). [2 – 67] - Tải trọng thể tích (g BOD5/m3.ngày) - Tải trọng riêng: = 0,3 kgBOD5/kgMLSS. Trong đó: Df - vận tốc dòng vào, m3/h hoặc l/h. Df= 3417 m3/h Ta thấy TR = 0,5 kgBOD5/kgMLSS thuộc khoảng TR= 0,2 – 1 kgBOD5/kgMLSS. Do đó, tải trọng bùn trong bể là tải trọng trung bình. [1 - 205] Xác định các kích thước của bể Aeroten: - Chiều cao bể H = 2 ÷ 5m, Chọn H = 4,5m +0,5m chiều cao bảo vệ, vậy H=5,0m [9] - Diện tích bề mặt bể =6510(m2) - Aeroten chia thành 6 modul hoạt động song song, diễn tích bề mặt mội bể là: F = Ft/6 =1085 m2 đển thuận tiện vận hành bảo dưỡng, xây dựng , sửa chữa. bể có dạng hình chữ nhật với kích thước mỗi bể như sau: - Kích thước mỗi bể là dài L=40m, rộng B=28 m Kích thước mỗi bể Aeroten là Dài (m) Rộng (m) Cao (m) 40 28 5 Bố trí bể Aeroten trong mặt bằng của hệ thống Hình 3.9: Sơ đồ phân phối bể Aeroten trong hệ thống Tính lượng không khí cấp cho bể aeroten Các vi sinh vật trong aeroten chủ yếu ở dạng hiếu khí. Chúng cần oxi để duy trì hoạt động sống: tăng trưởng số lượng tế bào và oxi hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn nước. Cung cấp oxi có thể dùng máy nén khí, làm thoáng cơ học, thổi nén khí kết hợp với khuấy đảo cơ học. Tuy nhiên trong các bể aeroten người ta hay dùng máy nén khí vì hiệu suất cao hơn đối với khuấy đảo cơ học. - Lượng oxy cần thiết Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng sinh học gồm lượng oxy cần để làm sạch BOD, oxy hoá NH4+ thành NO3-,… ( kgO2/ngày). [2 – 105] Trong đó; +Q = 82000m3/ngày: lưu lượng nước cần xử lý. +OCo: lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn ở 20oC. +So, S: nồng độ BOD5 vào và ra mg/l: S0 = 160 mg/l ; S = 35 mg/l. +f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hoặc BOD20 f = BOD5/COD , f nằm trong khoảng 0,45-0,68 chọn f= 0,6. +Px: Phần tế bào dư xả theo bùn dư; Px = Yb×Q× (So – S) ×10-3 = 0,43×82000× (160 – 35) ×10-3 = 4407,5 ( kg/ngày). +1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD. +No, N: tổng hàm lượng nitơ trong nước thải đầu vào và đầu ra lấy theo NH4+ N0 = 48(mg/l); N=25(mg/l) +4,57: hệ số sử dụng oxy khi oxi hoá NH4+ thành NO3- Vây (kg/ngày) - Lượng oxi cần thiết trong điều kiện thực tế [2 – 106] Trong đó; +hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, . +CSh: nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ứng với nhiệt độ và cao độ trạm xử lý, mg/l, CSh = 9,08 mg/l ( nước ở 200C). +CS20: nồng độ oxy bão hoà trong nước sạch ở 20oC, mg/l, CS20 = 9,08mg/l. +Cd: nồng độ oxy cần duy trì trong công trình, mg/l. Khi xử lý nước thải thường lấy Cd = 1,5÷2 mg/l, chọn Cd = 2mg/l. +hệ số hiệu chỉnh lượng oxy thâm nhập vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng, kích thước, , Chọn = 0,8. (kg/ngày). - Lượng không khí cần thiết: (m3/ngày) [2 – 107] Trong đó; +OCt: lượng oxy thực tế, OCt = 31170,34 ( kg/ngày). +f: hệ số an toàn, chọn f =1,5. +OU = Ou×h: công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí. +Ou: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí ở độ sâu ngập nước h, tra bảng [7 – 1] Với hệ thống phân phối bọt khí nhỏ Ou = 7 gO2/m3.m +h: Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h = 4,3m. Vậy (m3/ngày) = 17,98 (m3/s). Hệ thống phân phối không khí. Lựa chọn thiết bị làm thoáng cho bể. Có nhiều cách cung cấp khí cho bể: Thiết bị làm thoáng bằng khí nén: - Thiết bị làm thoáng tạo ra bọt khí mịn. - Thiết bị làm thoáng tạo ra bọt khí kích thước trung bình. - Thiết bị làm thoáng tạo ra bọt khí lớn. Thiết bị cơ khí làm thoáng bề mặt. - Thiết bị làm thoáng kiểu Ru-lo. - Thiết bị làm thoáng kiểu tuabin. Ở đây ta chọn thiết làm thoáng bằng khí nén. Khí nén được phân phối qua các lỗ châm trên ống phân phối khí dạng xương cá. Dàn ống được bố trí theo chiều vuông góc với thành ngang của bể và đặt càng sát đáy bể càng tốt để các bọt khí có thời gian lưu trong nước lâu hơn. Các ống châm lỗ có độ dài 1m được đấu nối với các ống phân phối dễ dàng tạo thành dàn ống rộng 2 m. Các lỗ có đường kính d = 2 mm diễn tích mỗi lỗ là: Slỗ = 3,14.10-6 m2 ,vận tốc dòng khí trong ống 10-20m/s. Duy trì vận tốc dòng khí đi ra khỏi các lỗ v = 15 m/s ta có lưu lượng khí đi qua các lỗ là: ql = v Sl = 3,14.10-6 15 = 47,1.10-6 m3/s Dàn ống đặt cách đáy 7-10 cm. Chọn cách đáy 10 cm. Mỗi bể theo chiều rộng ta bố trí 6 dàn xương cá Bể Aeroten được chia thành 6 modul, tại mỗi modul được bố trí 1 máy nén khí lúc đó lưu lưỡng khí mỗi máy cần cung cấp cho bể là: Q= Qk/6 = 1553340/6 = 258870 m3/ngày =3 m3/s Đường kính ống phân phối khí chính là: D = m Trong đó: Qkk = 3 m3/s: lưu lượng không khí cần cấp : vận tốc dòng khí đi trong ống chọn = 15 m/s D= m Lưu lượng khí đi trong các ống phân phối của dàn là Qpp = (m3/s) Các ống châm lỗ các sản phẩm có đường kính từ 30; 40; 50; 60; 70; 70mm, chọn đường kính ống châm lỗ là 30mm, khoảng cách giữa các ống châm lỗ từ a=0,3- 1m [1 – 111] ta chọn 85cm lúc đó trên một dàn ống sẽ có 56 nhánh ống châm lỗ. Đường kính ống phân phối khí là: với vận tốc dòng khí 15m/s Dpp=m Lưu lượng khí đi trong các ống châm lỗ là:Qống =0,5/46=0,011(m3/s) Đường kính ống châm lỗ là: m = 30mm Như vậy với đường kính ống châm lỗ đã chọn hoàn toàn phù hợp với tính toán. Hình 3.10: Ống châm lỗ trong bể Aeroten Bảng 3.6: Kết quả tính toán bể aeroten. Dài (m) Rộng (m) Cao (m) (h) (ngày) Không khí (m3/ngày) (%) 50 28 5 8,6 10 1553340 78 Tính toán bể lắng tròn radian ( hay còn gọi bể lắng ly tâm) Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng trong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại bể aeroten. Để tiết kiệm diện tích, hiệu suất lắng cao chọn bể lắng tròn radian, có cấu tạo hình tròn trên mặt bằng. Bể lắng ly tâm hoạt động như sau: Nước được dẫn vào bể và phân phối đều theo miệng phân phối đặt ở trung tâm của bể. Hộn hợp bùn cặn được lắng xuống đáy bể ở vùng phân phối trung tâm, sau đó nó được trào ra vùng lắng bên ngoài ra khỏi buồng phân phối trung tâm từ dưới lên. Bùn cặn được tập trung vào hố thu nằm giữa bể bằng hể thống gạt cặn quay với vận tốc 2-3 vòng /giờ. Bùn cặn được xả ra khỏi bể bằng bơm hút bùn, nước trong được tràn qua máng răng cưa ra ngoài qua ống thu nước thải. Hình 3.11: Bể lắng radian Diện tích mặt bằng bể lắng [2 – 150] Trong đó; Q = 82000 (m3/ngày) = 3416,67 (m3/h). : hệ số tuần hoàn bùn hoạt tính. C0 = X = 1500 (mg/l): nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten. Ct: nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn, Ct = Xt = 8000 (mg/l). VL: vận tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn CL và tính chất của cặn. Trong trường hợp bể xây mới không có điều kiện thí nghiệm có thể tính vận tốc VL theo công thức thực nghiệm của Lee-1982 và Wilson-1996: [2 – 150] Trong đó Vmax = 7m/h. K = 600 đối với cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150. CL = ½×Ct = ½×8000 = 4000 (mg/l). Do đó Vậy Nếu kể cả diện tích buồng phân phối trung tâm thì: Sbể = 1231,2×1,1 = 1354,32 (m2) Đường kính bể: Đường kính bể D= 41,54 m ta chia bể lắng đứng làm 2 modul Diễn tích mỗi bể là: S1 =S2 = 0,5.S=0,51354,32= 677,16 m2 Đường kính mỗi bể là: =30m - Đường kính buồng phân phối trung tâm chọn từ 0,25 đến 0,3 lần đường kính bể: d = 0,25×D1 = 0,25×29,37 = 7,34 (m).=7,5m - Diện tích buồng phân phối trung tâm - Diện tích vùng lắng của bể SL = S1 – f = 677,16 – 42,29= 634,87 (m2). Kiểm tra các chỉ tiêu thiết kế - Tải trọng thuỷ lực (m3/m2.ngày) - Vận tốc đi lên của dòng nước là: V= (m/h) - Tải trọng bùn Tính máng thu nước Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính 0,8 đường kính bể - Đường kính máng thu nước Dmáng = 0,8×D1 = 0,8×29,37 = 23,5 (m) - Chiều dài máng thu nước Lmáng = ×Dmáng = 3,14×23,5 = 73,78 (m) - Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng (m3/mdài.ngày) Xác định kích thước bể Chọn chiều cao bể là H = 5(m) gồm - Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3(m); - Chiều cao cột nước HC 4,3(m) gồm + Chiều cao phần nước trong h2 = 2,5(m) + Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về phía tâm h3 = 0,02× + Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = H – h1 – h2 – h3 = 5 – 0,3 – 2,5 – 0,30= 1,9(m) - Thể tích phần chứa bùn Vb = Sbể×h4 = 677,16 ×1,9 = 1286,60 (m3) - Nồng độ bùn trung bình trong bể lắng - Lượng bùn chứa trong bể Gbùn = Vb×Ctb = 1286,60×6 = 7719,62 (kg) Thời gian lưu nước trong bể lắng Dung tích của bể lắng V= HS= 51354,32 =6771,6 (m3) Lưu lượng nước đi vào bể lắng Ql =(1+)Q=(1+0,23).82000= 100860(m3/ngày) Thời gian lắng T=== 0,067 ngày = 2 (giờ) Trong đó: Thời gian cô đặc cặn T2 = (ngày) =38 phút Nước thải được xử lý trong bể Aeroten sau đó qua bể lắng II hiệu suất xử lý coliform khoảng 90-98%. [ 1-238] chọn hiệu quả khử trùng nước thải khoảng 95%. Bảng thông số nước thải ra khỏi lắng II Bảng 3.7: Các thông số nước thải ra khỏi bể lắng II Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) N (mg/l) P (mg/l) Coliform MPN/100ml Trước 160 263 140 48 6,4 2,55.104 Hiệu suất,% 78 80 60 50 20 95 Sau (mg/l) 35 60 60 25 5 1,3.103 Nước sau bể lắng tròn radian có thể thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận mà không cần xử lý gì thêm. Cụ thể nước sau xử lý kết hợp với nước suối được bơm lên các hồ chứa trên các núi cao nhằm làm nước tưới cho cây công nghiệp. Tính toán bể nén bùn Mục đích của bể nén bùn cặn là tạo điều kiện cho các quá trình xử lý bùn cặn tiếp theo diễn ra ổn định, thể tích công trình giảm. Vì bùn sau bể lắng đợt hai thông thường có độ ẩm cao 96 - 99,2% nếu đưa trực tiếp vào các công trình phía sau thì không kinh tế nên ta thường xây dựng bể nén bùn cặn trước khi đưa vào các công trình phia sau. Nguyên tắc hoạt động của bể nén bùn căn: Bể cô đặc cặn trọng lực làm việc như bể lắng đứng hình tròn. Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuống và lấy ra từ đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại khu xử lý. Trong bể đặt máy gạt cặn để gạt cặn ở đáy bể về hố thu trung tâm. Để tạo ra các khe hở cho nước chuyển động lên trên mặt, trên tay đòn của máy cào cặn gắn các thanh dọc, khi máy cào chuyển động quanh trục, hệ thanh dọc này khuấy nhẹ khối cặn, nước trào lên trên làm cho cặn đặc hơn. Hình 3.12:. Bể nén bùn Xác định khối lượng cặn và lưu lượng cặn đưa vào bể Bể nén bùn có nhiệm vụ giảm độ ẩm của bùn từ độ ẩm 99,2% xuống còn 95%[6 - 510] - Tổng khối lượng cặn thu được trong bể lắng sơ cấp và bể lắng II theo trọng lượng cặn khô: G = Q×(0,8×SS +0,3×S) ×10-3 (kg/ngày) [2 – 200] Trong đó: Q = 82000 (m3/ngày): lưu lượng nước thải SS = 140 (mg/l): hàm lượng cặn lơ lửng S = 160 (mg/l): hàm lượng BOD5 đầu vào. G = 82000× (0,8×140 + 0,3×160) ×10-3 = 13120 (kg/ngày) Lượng cặn này chủ yếu thu được từ bể lắng II do không sử dụng bể lắng thứ cấp. Khối lượng cặn sau bể lắng II G2 = G = 13120 (kg/ngày). Thể tích cặn lắng ở bể lắng II. Trong đó: G2 = 13120 (kg/ngày) S = 1,005(T/m3): tỷ trọng cặn của bể lắng đợt II, tra bảng 13-5 [ 2 – 200]. P = 0,008: nồng độ cặn lắng tra bảng 13-5. [2 – 203]. (m3/ngày). -Do đó lưu lượng cặn đưa vào bể nén bùn: V = 1631,84 (m3/ngày) Xác định các kích thước của bể nén bùn. - Diện tích bề mặt bể nén bùn Trong đó: G = 13120 (kg/ngày). a- tải trọng cặn trên bề mặt bể cô đặc trọng lực, chọn theo bảng 14-1 [2 – 218] Chọn a = 70 (kg/m2.ngày). - Đường kính bể - Đường kính ngăn phân phối trung tâm: Dtt = 0,2D = 0,2 16 = 3,2 (m) Chọn chiều cao bể H = 3,5(m) Trong đó : H = H1 + H2 + H3 + Hbv H1 = 1(m): chiều cao ngăn phân phối trung tâm H2: chiều cao chóp đáy bể có độ dốc 10% về phía tâm: H2 = 0,1× Hbv = 0,3(m) H3: Chiều cao chứa bùn phần hình trụ H3 = 3,5 - 1 - 0,8 – 0,3 = 1,4 (m). -Thể tích phần chứa bùn của bể Vb = (H3 +H2) ×F = (1,4 + 0,8) ×187,43 = 412,35 (m3). -Lượng cặn sau khi nén thải ra ngoài: Trong đó ; +Sn: tỷ trọng cặn sau khi cô đặc tính theo công thức sau: [2 – 204] Trong đó: Sv : tỷ trọng cặn vô cơ, Sv = 2,5(T/m3) Sh: tỷ trọng cặn hữu cơ, Sh = 1(T/m3) G: Trọng lượng cặn khô, G = 13120(kg). -Cặn khô gồm 10% là cặn vô cơ có tỷ trọng 2,5(T/m3) và 90% là cặn hữu cơ có tỷ trọng 1 (T/m3). Gv = 0,1×13120 = 1312 (kg) Gh = 0,9×13120 = 11808 (kg) P = 0,05: nồng độ cặn sau nén -Vậy lượng cặn sau khi nén thải ra ngoài là: (m3/ngày) -Thời gian lưu cặn Tc = (ngày) = 40 (giờ) Lượng nước thu được từ bể nén bùn Qnước =V-Q= 1631,84 – 247,55 = 1384,29 (m3/ngày) Đối với lượng bùn sau khi nén định kì hút ra bơm vào máy lọc ép dây đai để lọc lấy bùn đem đi chôn lấp. Nước còn lai được bơm trở lại để xử lý lần nữa. Tính toán lọc ép dây đai. Hệ thống lọc ép dây đai bao gồm: máy bơm bùn từ bể nén bùn đến thùng hòa trộn hóa chất keo tụ và thùng định lượng thùng này được đặt trên đầu vào của băng tải. Hệ thống băng tải và trục ép, thùng đựng và xe vận chuyển cặn khô, bơm nước sạch để rửa băng tải rạnh thu nước vào hệ thống thoát nước của trạm. Hoạt động của máy lọc ép dây đai: đầu tiên cặn từ thùng định lượng và phân phối đi vào đoạn đầu của băng tải, ở đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, đi qua cần gạt để san đều cặn trên toàn chiều rộng băng rồi đi qua các trục ép có lực ép tăng dần. độ ẩm của cặn sau khi làm khô trên máy lọc ép dây đai đạt từ 70-75 %. - Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai [6 - 510] Trong đó q: lưu lượng bùn cần xử lý, q = 247,55 m3/ngày = 10,31 m3/h. Thời gian lưu bùn trong bể nén bùn là 41,5h nên ta có: Vb = 10,3140=412,58 m3/h P1, P2: độ ẩm của bùn trước và sau khi nén P1 =99,2%: P2 =95% m3/h Giả sử bùn hoạt tính sau khi nén C = 50 kg/m3 [6 - 510] - Lượng cặn đưa đến máy là: kg/h24 = 1979,52 kg/ngày - Hàm lượng cặn đưa đến máy trong tuần là: G= 1979,52 7 = 13856,64 kg Máy ép làm việc 8h trong ngày và 6 ngày trong tuần,khi đó lưu lượng cặn đến máy trong 1h là: (kg/h) Tải trọng trên 1m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90- 680 kg/m chiều rộng băng. giờ [6 - 510]. Chọn băng tải có năng suất 300 kg/m chiều rộng băng. giờ. - Chiều rộng băng tải Chọn máy có chiều rộng 1m và năng suất 300 kg/m rộng. giờ 3.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC 3.2.1 Tính toán máy thổi khí cho bể Aeroten Các thông số thiết kế: Chiều cao công tác của bể: H = 4,5m Lượng không khí cần cung cấp: Qkk = 1553340 (m3/ngày) =18 (m3/s) Tính toán Máy nén khí cho bể Aerotank . Do bể Aeroten được chia thành 6 modul dùng các máy nén khí có công suất như nhau với các thông số thiết kế là: Chiều cao công tác của bể: H= 4,5m Lượng không khí cần cung cấp Qkk =258890 m3/ngày =3 m3/s Công suất của máy nén: [2 – 108] Trong đó: Pm – công suất yêu cầu của máy nén khí, KW. G - trọng lượng riêng của dòng khí kg/s. R- hằng số khí, R = 8,314 KJ/Kmol.0K. T- nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, 0K. t0 = 250C nên T = 273 + 25 =298 0K. P1- áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, atm, P1 = 1atm. P2- áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, atm. . , đối với không khí k = 1,395. 29,7 - hệ số chuyển đổi. e- hiệu suất của máy nén từ 0,7 – 0,8, chọn e = 0,75. DP- áp suất toàn phần để khắc phục các cản trở thuỷ lực trong hệ thống ống dẫn khí (kể cả ống dẫn và thiết bị) khi dòng khí đẳng nhiệt. Tính G: , Kg/s. Trong đó: Qkk: lượng không khí cần thiết gồm lưu lượng khí cấp cho bể Aerrotank, Qkk =258890m3/ngày =3 m3/s rkk: khối lượng riêng của không khí, kg/m3, rkk = 1,3 Kg/m3 [14 - 13]. Do đó: G = 3 1,3 = 3,9 Kg/s. Tính DP: DP = DPđ + DPm + DPH + DPt + DPk + DPc [14 - 376] Trong đó: DPđ – áp suất động lực học tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng khí ra khỏi ống dẫn. DPđ = , N/m2 [14 - 377] Trong đó: r- khối lượng riêng của không khí, Kg/m3, r = 1,3 Kg/m3. w- tốc độ của lưu thể, m/s, w = 15 m/s. Vậy: DPđ = 146 N/m2 DPm – áp suất để khắc phục trở lực ma sát (khi dòng khí ổn định trong ống thẳng), N/m2. DPm = [14 - 377] = DP0 + DP1 Trong đó: l- hệ số ma sát. L- chiều dài ống dẫn, m. r- khối lượng riêng của không khí, Kg/m3, r = 1,3 Kg/m3. w- tốc độ của lưu thể, m/s. dtđ – đường kính tương đương, m. DP0, DP1,: áp suất để khắc phục trở lực ma sát ở các đường ống có đường kính khác nhau. + DP0 = , xét trên đường ống f = 0,5 m. Hằng số Re được tính theo : [359 - 12] Trong đó: L- chiều dài ống dẫn, m. L = 35*5=175 m. Do trong mỗi bể dùng 5 ống phân phối khí chính để phân phối khí đến các ống phân phối. l- hệ số ma sát. dtđ - đường kính ống phân phối chính tương đương (m) : dtđ = D = 500mm kk=1837.10-8 (N.s/m2) độ nhớt của không khí Do đó: = 530757 > 4000 Nên khí ở trong ống ở chế độ chuyển động xoáy. Ta có thể tính theo công thức sau: [14 – 380]  : độ nhám tương đối tính theo công thức sau : = [14 – 380]  : độ nhám tuyệt đối của ống dẫn khí nén =0,8 mm [14 – 381] = = 6,7 => =0,022 Vậy: DP0 = =1126 N/m2 +Tính DP1 = , xét trên đường ống f = 0,20m. Tương tự ta có: [359-12] Trong đó: L- chiều dài ống dẫn. L = 406 = 240 m. l- hệ số ma sát. dtđ - đường kính tương đương dtđ = 0,20 m. Do đó: = 212303 > 4000 Nên khí ở trong ống ở chế độ chuyển động xoáy . Ta có thể tính theo công thức sau: Ta có thể tính theo công thức sau: [14 – 380]  : độ nhám tương đối tính theo công thức sau : = [14 – 380]  : độ nhám tuyệt đối của ống dẫn khí nén =0,8 mm [14 – 381] = = 6 => =0,028 Vậy: DP1 = = 4914 N/m2 Do đó: DPm= DP0 + DP1 = 1126 + 4914 = 6040 N/m2. DPH – áp suất cần thiết để nâng chất khí lên cao 5 m hoặc để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh, N/m2. (N/m2) [14 - 377] Với : khối lượng riêng của không khí, = 1,3 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H : chiều cao nâng chất khí H= 5 m (N/m2) DPt – áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong thiết bị, N/m2. DPt = 0. DPk – áp suất cần thiết ở cuối ống dẫn, N/m2. DPk= 0 DPc – áp suất cần thiết để thắng trở lực cục bộ. , N/m2, [14 - 377] = DP0 + DP1 Trong đó: - hệ số trở lực cục bộ. r- khối lượng riêng của không khí, Kg/m3, r = 1,3 Kg/m3. w- tốc độ của lưu thể, m/s. DP0, DP1, DP2: trở lực cục bộ của ống với đường kính khác nhau. + , xét trên đường ống f=50 mm, trong đó: w = 15 m/s. - Tại góc cua 900 dùng khuỷu ghép 900 do 3 khuỷu 300 tạo thành: vì trên đường ống f=535 mm có Re = 530757 > 2105 , a/b=1 nên theo [14 - 394] ta có =0,33=0,9 do có 3 khủy. - Trên đường ống f=50mm còn có trở lực cục bộ do van một chiều. = 2,5 [14 - 398]. Vậy: = 497N/m2. +, xét trên đường ống f=0,20 m, trong đó w = 15 m/s. - Ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của trở lực của đường ống. - Trở lực gây ra do hiện tượng đột thu là: Ta có : tỷ số và Re = 212303 > 3,5.103 nên theo [14 - 388] ta có = 0,34. Vậy: =50 N/m2 Do đó: DPc = DP0 + DP1 = 497 + 50 = 547 N/m2. Vậy ta có DP : DP = DPđ + DPm + DPH + DPt + DPk + DPc = 225 + 6040 + 64 + 0 + 0 + 0 + 547 = 6876 N/m2. hay =0,07 atm. Suy ra: P2 = 1 + DP = 1 + 0,07 = 1,07 atm. Do đó: Công suất của máy nén là: = 30 KW. Công suất trên trục của máy nén (công suất hiệu dụng): Nhd = NTT/hck (KW) [14 – 466] Trong đó NTT – công suất thực tế của máy nén, KW, NTT = Pm = 30 KW. hck – hiệu suất cơ khí của máy nén. Đối với máy nén ly tâm thì hck = 0,96 -0,97, chọn hck = 0,97. Vây: = 31 KW. - Công suất của động cơ điện: , KW [14 – 466]. Trong đó: b- hệ số dự trữ công suất, b = 1 - 1,15. Chọn b = 1. Nhd - công suất hiệu dụng của máy nén Nhd = 31 KW. htr – hiệu suất truyền động, htr = 0,96 -0,99, chọn htr = 0,99. hđc – hiệu suất động cơ điện, hđc = 0,95. Vậy: = 33 KW. Vậy dùng trong mỗi bể 2 máy thổi khí công suất 15KW và 25KW cho mỗi bể. lúc đó hệ thống sẽ sử dụng 9 máy thổi khí công suất 15KW và 9 máy thổi khí 25KW trong đó 12 máy hoạt động còn 6 máy dữ phòng cứ 3 máy mỗ loại. Tổng công suất máy nén khí cho hệ thống là 40 6 KW = 240 KW. Hình 3.13: Máy thổi khí cho bể Aeroten Tính bơm nước thải Các loại bơm có thể sử dụng trong công trình như: bơm thể tích, bơm ly tâm, bơm không có bộ phận dẫn động, tuy nhiên trong các lọai bơm trên thì bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi hơn cả, chúng có nhiều ưu điểm như: - Cung cấp đều. - Quay nhanh. - Thiết bị đơn giản. - Bơm được chất lỏng không sạch. - Ít bị tắc và hư hỏng. Với những ưu điểm nêu trên trong hệ thống này ta chọn bơm ly tâm. Các quá trình sử dụng bơm là: - Bơm bùn tuần hoàn từ bể chứa bùn sang bể Aerotank. - Bơm bùn từ bể chứa bùn sang bể nén bùn. - Bơm bùn từ bể nén bùn sang thiết bị lọc ép băng tải -Trạm bơm nước từ khu vự thấp lên nhà máy -Trạm bơm tái sử dụng nước sau khi xử lý. 3.2.2.1 Tính bơm nước thải từ trạm bơm Tân Tiến lên hệ thống xử lý. Trạm bơm Tân tiến thuộc phường Tân Tiến đây là phường có địa hình thấp nhất của thành phố Buôn Ma Thuột. Nước thải của Phường được thu gom về trạm bơm sau đó được bơm lên nhà máy nhờ hệ thống máy bơm chìm. Lượng nước còn lại tự chảy về nhà máy nhờ đường ống có đường kính 700mm. Trạm bơm Tân Tiến hoạt động liên tục, công suất của trạm bơm Q =1000m3/h Sáu máy bơm hoạt động liên tục công suất Q=168m3/h, cột nước 28 m Chọn ống dẫn nước là ống gang mới và vận tốc nước chảy trong ống là 1,5m/s [14 – 370] - Đường kính ống dẫn nước là: [14 – 369] Trong đó V: lưu lượng nước, m3/s. V= 168 m3/h = 0,046 m3/s W: tốc độ trung bình của nước đi trong ống, m/s. Chọn W= 1,5m/s [14 – 370] - Công suất yêu cầu trên trục bơm được xác định : KW [14 – 439] Trong đó Q: năng suất của bơm, m3/s. Q= 0,046 m3/s : khối lượng riêng của nước thải, = 1000 kg/m3 g : gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2 H: áp lực toàn phần do bơm tạo ra, m. : hiệu suất chung của bơm. : hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp và do chất lỏng rò qua các chỗ hở của bơm. : hiệu suất thuỷ lực, tính đến ma sát và sự tạo ra dòng xoáy trong bơm. : hiệu suất cơ khí tính đến ma sát cơ khí ở ổ bi, ổ lót trục. Theo [14 – 439] ta có thể tính hiệu suất như sau: - Áp lực toàn phần do bơm tạo ra được tính như sau: [14 – 438] Trong đó p1 , p2 : áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian đẩy và hút p1=p2=1atm H0: chiều cao nâng chất lỏng, H0= 28m hm: áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy (kể cả trở lực cục bộ khi chất lỏng ra khỏi ống đẩy) m. hm= Với = p1 + p2 +p3 Trong đó p1: áp suất động lực học ,tức là áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn. p1 = , N/m2 [14 – 377] p2: áp suất để khắc phục trở lực ma sát khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng. p2 = l . [14 – 377] p3 : áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ p3 = N/m2 [14 – 377] hm= Trong đó : khối lượng riêng của nước thải, = 1000 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 w: tốc độ trung bình của nước đi trong ống, m/s. Chọn w = 1,5m/s L : chiều dài ống dẫn (m) . L= 500m d : đường kính ống dẫn, m. d= 0,2 m Sz : hệ số trở lực cục bộ. Sz =z1 + z2 + z3 z1 : trở lực cục bộ tại ống đẩy của bơm vào bể lắng. z1 = 1 [14 – 386] z2 : trở lực tại cua nối bằng ren 900, z2 = 0,6. có 3 cua nối. [14 – 396] z3 : trở lực van, chọn van 1 chiều với z3 = 1,5 [14 – 399] Sz =z1 + z2 + z3 = 1 + 3.0,6 + 1,5 = 4,3 Tính l dựa vào chuẩn số Renold như sau : 30.105 > 4000 [359-12] Dòng chảy trong ống là chảy xoáy. Ta có thể tính theo công thức sau: [14 – 380]  : độ nhám tương đối tính theo công thức sau : = [14 – 380]  : độ nhám tuyệt đối của ống dẫn nước =0,5 mm đối với ống gang mới [14 – 381] = = 5,8 => =0,028 hm== = 8,6 m Vậy 0 + 28 + 8,6 = 36,6 m Công suất yêu cầu trên trục bơm được xác định : =23 KW - Công suất của động cơ điện KW [14 – 439] Trong đó N: công suất yêu cầu trên trục bơm. N = 23KW : hiệu suất truyền động. chọn = 0,9 : hiệu suất động cơ điện. = 0,85 Thường ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán. [14 – 439] Trong đó : hệ số dự trữ công suất. Chọn =1,6 [14 – 440] => Vậy để bơm nước thải từ trạm bơm sang hệ thống chọn bơm có công suất 50 KW. Tổng công suất trạm bơm là 300KW Tính toán tương tự trạm bơm nước tái sử dụng sau hệ thống xử lý với công suất 1000 m3/h với 4 máy bơm, bơm nước lên 4 hồ chứa với độ cao 30 m công suất của trạm là 350KW, mỗi máy bơm công suất 90KW Hình 3.14:Trạm bơm tái sử dụng nước thải 3.2.2.2 Tính bơm bùn tuần hoàn sang bể Aerotank. Chọn ống dẫn bùn là ống gang mới và vận tốc bùn chảy trong ống là 1,5m/s [14 – 370] - Đường kính ống dẫn bùn là: [14 – 369] Trong đó V: lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/s. Qt = 18860 (m3/ngày)=0,22(m3/s) W: tốc độ trung bình của bùn đi trong ống, m/s. Chọn W= 1,5m/s =0,43m = 430mm - Công suất yêu cầu trên trục bơm được xác định : KW [14 – 439] Trong đó Q: năng suất của bơm, m3/s. Q= 0,22 m3/s : khối lượng riêng của bùn.= 1005 kg/m3 [2 – 200] g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H: áp lực toàn phần do bơm tạo ra, m. : hiệu suất chung của bơm. : hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp và do chất lỏng rò qua các chỗ hở của bơm. : hiệu suất thuỷ lực, tính đến ma sát và sự tạo ra dòng xoáy trong bơm. : hiệu suất cơ khí tính đến ma sát cơ khí ở ổ bi, ổ lót trục. Theo [14 – 439] ta có thể tính hiệu suất như sau: - Áp lực toàn phần do bơm tạo ra được tính như sau: (m) [14 – 438] Trong đó p1, p2: áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian đẩy và hút, p1 = p2 H0: chiều cao nâng bùn, H0= 5m hm: áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy (kể cả trở lực cục bộ khi chất lỏng ra khỏi ống đẩy),m. hm= Với = p1 + p2 +p3 Trong đó p1: áp suất động lực học ,tức là áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn. p1 = , N/m2 [14 – 377] p2: áp suất để khắc phục trở lực ma sát khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng. p2 = l . [14 – 377] p3 : áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ p3 = [14 – 377] hm = Trong đó : khối lượng riêng của bùn, = 1005 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 w: tốc độ trung bình của bùn đi trong ống, m/s. Chọn w = 1,5 m/s l :hệ số ma sát dọc đường. L : chiều dài ống dẫn (m) . L= 90m d : đường kính ống dẫn, m. d= 0,43m Sz : hệ số trở lực cục bộ. Sz =z1 + z2 + z3 z1 : trở lực cục bộ tại ống đẩy của bơm vào bể chứa (đột mở),z1 = 1 [14 – 387] z2 : trở lực tại cua nối bằng ren 900, z2 = 0,6. Có 3 cua nối. [14 – 396] z3 : trở lực van, chọn van một chiều với z3 = 3 + 2,3 = 5,3 ( Có 2 van gồm van trên đường ống hút và van một chiều ống đẩy). [14 – 399] Sz =z1 + z2 + z3 = 1 + 30,6 + 5,3 = 8,1 Tính l dựa dựa vào chuẩn số Renold như sau : Re = [14 – 359] Với : độ nhớt của bùn. - Xét nồng độ pha rắn (bùn) theo thể tích trong hỗn hợp bùn là: Khi j = 19% > 10% thì độ nhớt được tính theo công thức: , Ns/m2 [14 – 85] Trong đó : độ nhớt của nước, =10-3N.s/m2 [14 – 94] : nồng độ pha rắn trong huyền phù. Re ==349.103>4000 Dòng chảy trong ống là chảy xoáy. Ta có thể tính theo công thức sau: [14 – 380]  : độ nhám tương đối tính theo công thức sau : = [14 – 380]  : độ nhám tuyệt đối của ống dẫn bùn =0,5 mm đối với ống gang mới [14 – 381] = = 6,12 => =0,027 hm== = 1,69 m Vậy 0 + 5+ 1,69 = 6,69 m Công suất yêu cầu trên trục bơm được xác định : = 19,88 KW Công suất của động cơ điện KW [14 – 439] Trong đó N: công suất yêu cầu trên trục bơm. N = 19,88 KW : hiệu suất truyền động. chọn = 0,9 [14 – 436] : hiệu suất động cơ điện. = 0,85 [14 – 436] KW Thường ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán. [14 – 439] Trong đó : hệ số dự trữ công suất. Chọn =1,6 [14 – 440] KW Vậy để bơm bùn tuần hoàn từ bể chứa bùn sang bể Aerotank ta chọn bơm có công suất 42 KW. Tính toán tương tự hệ thống còn sử dụng bơm bùn từ bể lắng II sang bể nén bùn công suất 190m3/ngày đêm. Công suất máy bơm 5KW Một bơm nước thải từ bể Nén bùn tuần hoàn trở lại hệ thống xử lý, Bơm bùn từ bể nén bùn sang máy lọc ép dây đai. Công suất mỗi bơm 5 KW công suất 2 bơm 10KW. Tổng công suất ba bơm là 15KW. Bảng 3.8 Hệ hệ thống thiết bị như sau STT Tên thiết bị Hình dạng thiết bị Kích thước cơ bản 1 Ngăn tiếp nhận Hình chữ nhật - Cao 1,7m - Rộng 2m -Dài 2,3m 2 Mương dẫn nước Hình chữ nhật - Cao 1,4m - Rộng 1m - Dài 10 m 3 Song chắn rác Hình chữ nhật - Cao 1,6 m - Rộng 2,2m - Dài 4m 4 Máng đo lưu lượng Hình chữ nhật - Cao 1,7m - Rộng 1,7m - Dài 5 m 5 Hồ kỵ khí Hình chữ nhật 2modul - Cao 5m - Rộng 60m - Dài 160 m 6 Bể điều hòa Hình chữ nhật - Cao 4m - Rộng 40m - Dài 65 m 7 Bể Aeroten Hình chữ nhật 6 modul - Cao 5m - Rộng 28m - Dài 40m 8 Lắng radian Hình trụ 2modul - Đường kính D= 30m - Chiều cao H= 5m 9 Bể nén bùn Hình trụ - Đường kính D= 16m - Chiều cao H= 3,5m 10 Lọc ép dây đai Lọc ép dây đai Máy làm việc 8 h/ ngày và 6 ngày/tuần. Bề rộng băng tải 1m. 3.3 Tính toán cao trình mặt bằng nhà máy xử lý nước thải 3.3.1 Mặt bằng xây dựng trạm xử lý Mặt bằng tổng thể trạm xử lý có xét đến khả năng phát triển và mở rộng trong tương lai. Các công trình xây dựng với khoảng cách hợp lý nhằm tránh lãng phí diện tích, tăng tổn thất áp lực của trạm dẫn đến tăng chiều cao các công trình và tăng chi phí xây dựng. Tuy nhiên, cũng phải đủ diện tích để xây dựng thêm các công trình khi cần mở rộng trạm xử lý. Nhà máy xử lý nằm cách thành phố Buôn Ma Thuột 4km đây là khu vực trước đây trồng caffe có địa hình dốc là khu vực xa trung tâm thành phố thưa dân cư nên hạn chế ảnh hưởng tới người dân khi nhà máy hoạt động. Xung quanh nhà máy là khu vực trồng caffe, bên cạnh là dòng suối nên nước sau xử lý có thể tái sử dụng làm nước tưới tiêu, khi cần thải ra suối. Trên mặt bằng trạm xử lý cần bố trí đầy đủ các công trình: Các công trình chính: Công trình thu: mương dẫn nước thải, song chắn rác, máng đo lưu lượng Hồ kỵ khí Bể điều thiếu khí có khuấy trộn nhẹ Bể Aeroten; Bể lắng đợt II; Trạm bơm tái sử dụng nước thải. Bể nén bùn; Nhà đặt máy ép bùn Các đường ống kỹ thuật cấp thoát nước. Các hố phân chia lưu lượng nước thải. Các công trình phụ: Trạm biến thế; Xưởng sửa chữa và bảo dưỡng; Nhà hành chính; Phòng thí nghiệm; Đường giao thông nội bộ; Nhà kho; Nhà để xe; Nhà bảo vệ. Việc bố trí các công trình phải đảm bảo các yêu cầu hợp nhất các khối công trình sản xuất và các nhà hành chính theo quy trình công nghệ chung. Các đường ống được lắp đặt với chiều dài nhỏ nhất có thể. Đường giao thông nội bộ được thiết kế để có thể đi lại, vận chuyển dễ dàng và không gây ảnh hưởng đến hệ thống công trình kỹ thuật ngầm. Tăng cường sử dụng các công trình theo thiết kế định hình bằng các khối bê tông cốt thép hợp khối. Xung quanh trạm xử lý có tường rào ngăn cách. Bên trong có bố trí các khu vực lưu thông,, kênh thoát nước mưa, kênh đề phòng sự cố, khu vực trồng cây xanh, hệ thống chiếu sáng và các công trình phụ trợ khác đảm bảo theo yêu cầu quy định. Cao trình xây dựng trạm xử lý Cao độ của từng công trình ảnh hưởng đến sơ đồ cao trình của trạm xử lý. Những công trình có chiều cao lớn được đặt nửa chìm, nửa nỗi để khắc phục đặc điểm của khu đất xây dựng là có mực nước ngầm cao. Đất đào lên được sử dụng để đắp lại các công trình cần đắp. Cao độ của các công trình được tính toán để nước thải có thể chảy từ hạng mục này sang hạng mục khác của hệ thống. Muốn vậy, mực nước ở các công trình đầu tiên của trạm xử lý phải đặt cao độ đủ để khắc phục tổng tổn thất áp lực qua các công trình, cộng thêm áp lực dự trữ 1,5m (để nước thải qua cống xả ra nguồn tiếp nhận). Việc xác định chính xác tổn thất áp lực qua mỗi công trình, thiết bị và cống dẫn là điều kiện tiên quyết đảm bảo cho trạm xử lý hoạt động bình thường. Khu vực xây dựng có địa hình dốc cao tạo điều kiện dòng chảy di chuyển trong khu vực nhà máy xử lý. Tổn thất áp lực trên trạm xử lý bao gồm: Tổn thất do chiều dài nước chảy qua ống, kênh mương nối các trình với nhau. Tổn thất khi nước chảy qua các máng tràn phân phối nước vào và ra khỏi công trình, qua các thiết bị đo đếm kiểm tra lưu lượng nước. Tổn thất qua từng công trình và tại những chỗ thay đổi hình dạng và kích thước dòng chảy nước thải. Ngoài ra, cần tính đến áp lực dự trữ khi mở rộng trạm xử lý trong tương lai. Việc tính toán chính xác tổn thất áp lực của toàn bộ trạm xử lý rất khó khăn do trạm xử lý có rất nhiều thiết bị, chiều dài các đoạn đường ống chưa xác định chính xác. Vì vậy, ta tính tổn thất áp lực của trạm xử lý một cách tương đối qua các hạng mục chính có bổ sung tổn thất dự trữ theo chỉ dẫn trong tài liệu [5] như sau: Song chắn rác : T1 = 20 cm; Hồ kỵ khí : T2 = 20 cm ; Bể điều hòa kết hợp lắng đợt I : T3 = 30 cm ; Bể Aeroten : T4 = 40 cm ; Bể lắng đợt II : T5 = 30 cm ; Tổn thất áp lực của trạm xử lý : T = T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + Tdt Với : Tdt – áp lực dự trữ của trạm xử lý bao gồm áp lực dự trữ (1m) để nước thải chảy qua cống xả ra nguồn tiếp nhận, áp lực dự trữ khi mở rộng trạm xử lý trong tương lai và tổn thất áp lực chưa tính toán được (lấy bằng 1m), như vậy Tdt = 2m. T = 0,2 + 0,2 + 0,3 + 0,4 + 0,3 + 2 = 2,4 m. Để biểu diễn quan hệ giữa các công trình về mặt cao trình, đồng thời với việc thiết lập mặt bằng tổng thể của nhà máy xử lý, ta dựng mặt cắt theo chiều chuyển động của dòng nước và bùn (mặt cắt dọc theo cao trình nước và theo cao trình bùn). Mặt cắt dọc theo cao trình nước là mặt cắt triển khai các công trình theo cao trình chuyển động dài nhất của dòng chảy nước thải từ công trình đầu tiên đến công trình cuối cùng của trạm xử lý. Mặt cắt dọc theo cao trình bùn bắt đầu từ bể lắng đợt I đến máy ép bùn băng tải. Trên mặt cắt dọc có thể hiện đầy đủ các cốt mực nước, cốt đáy kênh, cống và các điểm quan trọng khác của công trình, cốt mặt đất tự nhiên và cốt san nền,… CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KINH TẾ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH XÂY DỰNG NHÀ MÁY . Bảng 4.1 tính toán giá thành xây dựng nhà máy STT Mô tả công trình Khối lượng hạng mục Đơn vị tính Đơn giá (triệu vnđ) Thành tiền (Triệu vnđ) 1 Công trình thu 50 M 3 2triệu/m3 100 2 Hồ kỵ khí 96000 M 3 2triệu/m3 192000 3 Bể điều hòa 10400 M 3 2triệu/m3 20800 4 Bể Aero tank 33600 M 3 2triệu/m3 67200 5 Bể lắng 2 7062 M 3 2triệu/m3 14124 6 Bể cô đặc bùn 704 M 3 2triệu/m3 1408 7 Lọc ép dây đai 1 Cái 300Triệu/ cái 300 8 Bơm bùn tuần hoàn 2 Cái 5 Triệu / cái 10 9 Bơm nước từ bể nén bùn 1 Cái 5 Triệu / cái 5 10 Bơm bùn đến máy ép bùn 2 Cái 5 Triệu / cái 10 9 Máy nén khí 21 Cái 10Triệu/ cái 210 10 Máy khuấy 20 Cái 5 Triệu / cái 100 11 Bộ khuấy bể nén bùn 1 cái 10 Triệu / cái 10 12 Bộ khuấy bể lắng II 1 cái 15 Triệu / cái 15 13 Hệ thống sục khí bể Aeroten 1 Bộ 1 000 triệu 1000 14 Chi phí khác đường, nhà … 2 000 triệu 2000 Tổng chi phí xây dựng 341 277 Vậy tổng giá thành xây dựng của trạm xử lý nước thải là: 341 277 triệu vnđ 4.2 TÍNH CHI PHÍ XỬ LÝ NƯỚC THẢI. Chi phí xử lý bao gồm các khoảng sau: 4.2.1 Chi phí vận hành C1: Hệ thống xử lý vận hành 3 ca/ngày và mỗi ca cần 3 công nhân. Một cán bộ kỹ thuật quản lý chung theo giờ hành chính. Lương trung bình của mỗi công nhân vận hành trong tháng là 2.500.000 đ/tháng và 1cán bộ kỹ thuật là 3.000.000đ/tháng. C1= 9 2,5 triệu + 3 triệu = 25,5 triệu/ tháng 4.2.2 Chi phí hóa chất Chi phí mua chế phẩm EM khử mùi tại hồ kỵ khí khoảng C2= 10 triệu 1 tháng 4.2.3 Chi phí điện năng C3. Giá điện công nghiệp là 1500 vnđ/KWh Chi phí điện năng cho bể điều hòa thiếu khí : 41KW Chi phí điện năng cho bể Aeroten: 240 KW Chi phí điện năng cho bơm bùn tuần hoàn 41KW Chi phí điện năng cho các bơm khác 15KW Chi phí điện năng cho máy khuấy hai bể : nén bùn và lắng hai: 20KW Chi phí điện năng cho các hạng mục khác 20KW Một ngày hệ thống tiêu tốn hết Đn= 41 + 240 + 41 + 15+20+20 = 377 KW Chi phí điện cho 1 ngày là: C31 =377150024= 13 572 000 vnđ/ ngày - Chi phí điện trong 1 tháng là: C3 = 13 572 00030 = 407 160 000 vnđ/ tháng 4.2.4 Chi phí trại hai trạm bơm của nhà máy : Chi phí nhân công : 8 nhân viên lương 2,5 triệu một người/ tháng Tổng chi phí nhân công : 8*2,5 = 20 triệu/ tháng Trạm bơm nước vào nhà máy dùng tổng công suất điện 300KW, trạm bơm nước tái sử dụng dùng 4 máy bơm tổng công suất 350 KW. Tổng chi phí điện năng 650KW Tính ra tiền : C4 = 650 * 1500 * 30* 24 + 20 000 000 = 722 triệu/ tháng 4.2.5 Chi phí khác phục vụ cho nhà máy hoạt động trong một tháng Ước tính khoảng 10 triệu 4.2.6 Tổng chi phí xử lý nước thải trong một tháng: C = C1 + C2 + C3+ C4 = 407,16 + 722 + 20 + 25,5 + 10 = 1184,66 triệu/ tháng - Giá thành xử lý cho 1 m3 nước thải là: (Vnđ /1m3 ) Vậy giá thành xử lý cho 1 m3 nước thải khoảng 480 vnđ/m3 nước thải. KẾT LUẬN Trong suốt thời gian làm việc cố gắng, đề tài tốt nghiệp “Phân tích lựa chọn và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Buôn Ma Thuột công suất 82000 m3/ngày. Đêm” đã hoàn thành. Đề tài hoàn thành với một số kết quả thu được như sau: + Hệ thống thoát nước ở phố Buôn Ma Thuột thuộc tỉnh Dak lak là hai hệ thống độc lập tách biệt nhau. Hệ thống thoát nước mưa được xây dựng dọc hai bên các trục đường chính, hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt tách biệt riêng với hệ thống thu gom nước mưa. Hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt được đấu nối từ các hộ gia đình đây là hệ thống khép kín, được dẫn thẳng về nhà máy xử lý do địa hình dốc núi. Ngoài ra điều đặc biệt là theo quy hoạch hầu như trên khắp thành phố các hộ gia đình đều không sử dụng bể phốt mà nước thải được thải trực tiếp vào hệ thống thu gom. Do vậy nước thải mang đặc trưng riêng của khu vực: + Thành phần nước thải khu vực chứa hàm lượng chất hữu cơ, tổng nitơ, tổng phốt pho cao, như SS = 350 mg/l, COD = 570 mg/l, BOD5 = 350 mg/l, Nt = 25 mg/l, Pt = 8 mg/l. + Trên cơ sở phân tích tổng quan các phương án xử lý nước thải đô thị, đã đề xuất được phương án xử lý phù hợp đối với nước thải của khu vực, gồm các công trình và thiết bị: Công trình thu ( mương dẫn nước thải, song chắn rác, máng đo lưu lượng) – Hồ kỵ khí – Bể điều hòa thiếu khí – Bể Aeroten – Bể lắng II – Ngăn thu nước tái sử dụng – Bể nén bùn – Máy lọc ép dây đai. + Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị theo phương án đã đề xuất thu được kết quả: Ngăn tiếp nhận: cao 1,7m x rộng 2m x dài 2,3 m Mương dẫn nước thải: cao 1,4m x rộng 1,0m x dài 10 m. máng đo lưu lượng: cao 1,7m x rộng 1,7m x dài 5 m Song chắn rác: Song chắn rác thô ( và 1 song dự phòng): số thanh song chắn N = 74 thanh, khe hở giữa hai thanh song b = 20mm, chiều rộng song chắn Bs = 2,2m, dài 4m, cao 1,6m Và một thanh dữ phòng đặt bên cạnh cao hơn thanh làm việc Hồ kỵ khí với hai modul với kích thước: cao 5m, rộng 60m, dài 160m Bể điều hoà kỵ khí với một modul kích thước mỗi modul: cao 4m, rộng 25m, dài 52m. Bể aeroten với 6 modul kích thước mỗi modul: cao 5m, rộng 28m, dài 40m. Bể lắng II là dạng bể lắng radian với hai modul: cao 5m, đường kính 30m Bể nén bùn có kích thước: cao 3,5m, đường kính 16m Một số bản vẽ: có 9 bản vẽ. Hiệu suất khử BOD =91,5%; SS = 77%; Tổng N= 50%; Tổng P =25% Nước thải sau xử lý đạt các yêu cầu quy định trong quy chuẩn môi trường QC 14:2008/BTNMT . Nước sau xử lý một phần được bơm lên 4 hồ chứa trên các núi cao phục vụ cho trồng cây công nghiệp, phần còn lại được thải vào suối AaNioul đây là lưu vực phục vụ sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản khu vực hạ lưu. Ước tính tổng giá thành xây dựng nhà máy xử lý nước thải cho thành phố Buôn Ma Thuột khoảng hơn 150 tỷ đồng, chi phí cho xử lý nước thải khoảng 480 vnđ/m3 nước thải.. Diện tích xây dựng khoảng 12 het ta tất cả khuôn viên nhà máy. Đồ án hoàn thành không sao tránh khỏi những thiếu sót, do thời gian có hạn cũng như kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, em kính mong được sự góp ý của thầy cô, anh chị và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần đức Hạ(2006), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội . Trịnh xuân Lai (2009), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản giáo dục Trần Văn Nhân-Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng văn Huệ- Trần Đức Hạ (2002), Thoát nước xử lý nước thải Tập II, Nhà xuất bản khoa học kỵ thuật, Hà Nội . Lâm Minh Triết-Nguyễn thanh Hùng-Nguyễn Phước Dân (2004), Tính toán thiết kế công trình Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn xây dựng 51-2008. Trần Hữu Uyễn, Các bảng tính toán thuỷ lực cống và mương thoát nước, Trường đại học xây dựng Hà Nội. Đặng Xuân Hiển, Bài giảng xử lý nước thải lớp công nghệ môi trường K50-QN. Bộ xây dựng - vụ quản lý kiến trúc xây dựng (1999), Định hướng quy hoạch tổng thể phát triển đô thị Việt Nam đến năm2020, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. Hội thảo khoa học (Hà Nội tháng 12/2006), Nửa thế kỷ (1956 - 2006) với sự nghiệp quy hoạch xây dựng. Bộ xây dựng, công ty nước và môi trường Việt Nam (2003), Thuyết minh đề tài nghiên cứu, áp dụng công nghệ thích hợp để nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống thoát nước và xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam. Tạp chí của Bộ tài nguyên và môi trường, số 04, trang 26, tháng 4/2006. Thành phố Hồ Chí Minh ô nhiễm nước mặt ngày càng gia tăng. Nhóm tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập I, tập II, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 15.Bộ tài nguyên và môi trường việt nam (2008) Quy chuẩn nước thải sinh hoạt 14-2008/BTNMT 16. Buonmathuot.com. Vn /index. Phpoption=com_content&task=view&id=114&Itemid=532 Về vị trí địa lý thành phố Buôn Ma Thuột 22/5/2010 17. Wikipedia.org/wiki Vị trí địa lý, khí hậu thành phố Buôn Ma Thuột 22/5/2010, 18.Cẩm nang vận hành và bảo dưỡng Nhà Máy Xử Lý nước thải thành phố Buôn Ma Thuột.