Thiết kế hệ thống sử lý nước thải cho một khu vực dân cư có số dân N = 75.000

MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG ĐỒ ÁN: PHẦN 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: I. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI: II. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BẨN CỦA NƯỚC THẢI: III. XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI: IV. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: IV.1. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÝ: IV.2.TÍNH NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI: IV.3. SONG CHẮN RÁC: IV.4.BỂ LẮNG CÁT CÓ THỔI KHÍ: IV.5.TÍNH TOÁN BỂ LÀM THOÁNG SƠ BỘ: IV.6. BỂ AEROTEN: IV.7.TÍNH TOÁN BỂ LY TÂM ĐỢT II: IV.8.TÍNH TOÁN BỂ NÉN BÙN: IV.9. TÍNH TOÁN BỂ MÊTAN: IV.10.TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH LÀM RÁO NƯỚC TRONG CẶN: IV.11. TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI – TÍNH TOÁN BỂ TIẾP XÚC: PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU CHUNG ĐỒ ÁN ĐẶT VẤN ĐỀ: Con người và môi trường có quan hệ mật thiết đối với nhau. Trong lịch sử phát triển của con người, để giải quyết các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống cũng như sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng trong thời gian gần đây đã và đang gây ra nhiều tác động đến sự cân bằng sinh học trong hệ sinh thái. Thiên nhiên bị tàn phá môi trường ngày càng xấu đi đã ảnh hưởng trực tiếp lên sức khoẻ con người, mỹ quan đô thị cũng như các loài động thực vật. Khi khai thác thì ít ai quan tâm đến việc vận chuyển lưu trữ và sử dụng chúng một cách hợp lý. Việc xây dựng hệ thống thoát nước cũng như trạm xử lý nứơc thải cho các khu dân cư trở thành yêu cầu hết sức cần thiết , đặc biệt là với thành phố Hồ Chí Minh đang trong giai đoạn đô thị hoá và phát triển mạnh mẽ như hiện nay. MỤC ĐÍCH Thiết kế hệ thống sử lý nước thải cho một khu vực dân cư có số dân N = 75.000 với: Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 150L/người ngày đêm Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất: qmax = 170SL/người ngày đêm Hệ số không điều hòa ngày: Kng = 1,5 Các số liệu thủy văn và chất lượng nước (nguồn loại A) Lưu lượng trung bình nhỏ nhất của nước sông là: Qs = 40m3/s Vận tốc dòng chảy trung bình: Vtb = 0.5m/s Chiều sâu trung bình: Htb = 32 m Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông: ss = 12mg/L Hàm lựơng oxi hòa tan: DO = 4,8mg/L Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5: Ls = 4,3 mg/L Nhiệt độ không quá: T=330C Nhiệt độ không bé hơn: T=210C Nhiệt độ trung bình: T=250C Mực nước ngầm cao nhất tại khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải là 9m Yêu cầu về chất lượng nước sau khi xử lý xả vào nguồn loại A: PH: 6 – 9 Chất lơ lửng: Không vượt qúa 22mg/L BOD5: Không vượt qúa 15–20mg/L Các chất nguy hại không vượt qúa giới hạn cho phép PHẦN HAI: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN I. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt được tính theo công thức: Qtb.ngđ = qtb∗ N 1000 = 150∗75000 1000 =11250 (m3/ngđ ) Lưu lượng nước trung bình giờ (Qtb.h) : Qtb.h = qtb∗ N 1000∗ 24 = 150∗75000 1000 ×∗24 =468.75 (m3/h ) Lưu lượng nước trung bình giây (Qtb.s) : Qtb.s = qtb∗ N 24∗ 3600 = 150∗75000 24∗ 3600 = 130.2 (l/s ) Lưu lượng lớn nhất giờ (Qmax.h): Qmax.h = Qtb.h * K0 max = 468.75*1.585 = 742.97 (m3/h ) Với K0 max là hệ số không điều hoà chung Lưu lượng lớn nhất giây (Qmax.s): Qmax.s = Qtb.s * K0 max = 130.2*1.585 = 206.4 (l/s ) Lưu lượng nhỏ nhất giây (Qmin.s): Qmin.s = 2*Qtb.s - Qmax.s = 2*130.2 – 206.4 =54 (l/s) II. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BẨN CỦA NƯỚC THẢI: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt tính theo công thức:

mg/l Trong đó: ntl = 60_Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải SH Hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt tính theo công thức:

mg/l NOS = tải lượng chất bẩn theo NOS20 của nước thải sinh hoạt III. XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Hàm lượng chất lơ lửng không vượt quá: 22mg/l NOS20 không vượt quá: 15 – 20 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng (ss): để phục vụ tính toán công nghệ xử lý cơ học Hàm lượng BOD: phục vụ cho quá trình tính toán và công nghệ cơ học. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng tính theo công thức:

Trong đó: m_ hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m =22 mg/l. Csh_ hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt, Csh= 400 mg/l. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD20:

Trong đó: Lt _ hàm lượng BOD20 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, Lt= 20 mg/l. Lsh_ hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt, Lsh =274.53 mg/l. IV. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: IV.1. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÝ Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Công suất của trạm xử lý. Thành phần và đặc tính của nước thải. Mức độ cần thiết xử lý nước thải. Tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận tương ứng. Phương pháp xử dụng cặn. Điều kiện mặt bằng và các đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm XLNT. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. Từ những điều kiện đã phân tích ta có thể lựa chọn hai phương án sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sau: PHƯƠNG ÁN I: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bao gồm các giai đoạn xử lý và các công trình xử lý đơn vị như sau: Xử lý cơ học: Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát có thổi khí Máng đo lưu lượng Bể làm thoáng sơ bộ Bể lắng ly tâm đợt I Xử lý sinh học: Bể aeroten Bể lắng ly tâm đợt II Xử lý cặn: Bể metan Làm ráo nước ở sân phơi bùn Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra sông: Khử trùng nước thải Máng trộn Bể tiếp xúc Công trình xả nước thải sau xử lý ra sông ( chọn cách xả ngay bờ). Phương án II: Xử lý cơ học: Ngăn tiếp nhận Song chắn rác + máy nghiền rác. Bể lắng cát thổi khí + sân phơi cát. Bể lắng ngang ( đợt I ) Xử lý sinh học: Biophin cao tải. Bể lắng ngang ( đợt II ) Xử lý cặn: Bể nén bùn Bể Metan Làm ráo nước ở sân phơi bùn Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra song: Khử trùng nước thải Bể trộn vách ngăn có lỗ Bể tiếp xúc Công trình xả nước thải sau xử lý ra song Nhận xét: Hai phương án trên đều đạt kết quả xử lý. Tuy nhiên, phương án I sẽ kinh tế hơn mà vẫn đảm bảo được hiệu quả xử lý nước thải. Còn phương án II tuy có hiệu quả xử lý tốt hơn nhưng không hiệu quả về kinh tế. Do đó, ta chọn phương án I làm phương án tính toán. Chọn sơ đồ công nghệ cho phương án I như sau: IV.2. TÍNH NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo 2 đường ống áp lực, với đường kính mỗi ống là ∅250 đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lý. Ứng với lưu lượng tính toán Qtb.h =468.75 ta được kích thước của ngăn tiếp nhận như sau: A = 1500mm; B = 1000mm; H = 1300mm; H1 = 1000mm; h = 400mm; h1 = 650mm; b = 500mm. IV.3. SONG CHẮN RÁC: Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn đến song chắn rác theo dạng tiết diện hình chữ nhật. Song chắn rác được dùng để giữ rác và các tạp chất có kích thước lớn trong nước thải. Nội dung tính toán song chắn rác gồm các phần sau: Tính toán muơng dẫn từ sau ngăn tiếp nhận đến song chắn rác và mương dẫn ở mỗi song chắn rác. Tính toán song chắn rác. a) Tính mương dẫn: Mương dẫn từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật. Thông số thủy lực  Lưu lượng tính toán, L/s    Qtb = 130.2  Qmax.s = 206.4  Qmin.s = 504.59   Chiều ngang B (m)  1.5  0.32  0.13   Độ dốc i  0.0070  0.0070  0.0070   Vận tốc v (m/s)  1.348  1.475  0.913   Độ đầy h (m)  0.750  0.750  0.750   Chọn 2 song chắn rác (1 công tác + 1dự phòng) b) Tính toán song chắn rác Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với Qmax.s =206.4 (l/s) h1 = hmax = 0.750 m Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

n = số khe hở Qmax = lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax = 0.2064 m3/s v = tốc độ nước chảy qua song chắn, v = 1.475 m/s l = khoảng cách giữa các khe hở l = 16 mm = 0,016m k = Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác K= 1.05 Chiều rộng song chắn rác được tính theo công thức: Bs = s(n-1) + (l * n) = 0.008(12-1)+(0.016*12) = 0.28 m Trong đó s_bề dày hay đường kính của thanh song chắn rác thường lấy=0,008m. Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng với Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng khi vận tốc nhỏ hơn 0.4 m/s

m/s Trong đó: Qmin.s = Lưu lượng nhỏ nhất chảy vào mỗi song chắn rác Qmin.s = 54 L/s Tổn thất áp lực song chắn rác:

Trong đó: vmax = Vận tốc của nước thải trước song chắn ứng với Qmax.s là 1.475 m/s K1 = 3 Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn
= Hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

Β_Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn hình dạng tiết diện song chắn rác kiểu “c” như hình vẽ với hệ số β =1.67 Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:

Trong đó: Bs Chiều rộng của song chắn rác Bm Chiều rộng của mương dẫn φ Góc nghiêng chỗ mở rộng thường lấy 20o. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2:

Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn: L = L1 + L2 + Ls = 0.21+0.11+ 1,5 = 1.82 m Trong đó: Ls = chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1.5m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: H = hmax + hs + 0,5 = 0.750+0.19+ 0,5 = 1,44 m Trong đó: hmax _ Độ đầy ứng với chế độ Qmax.s, hmax = 0.750 m 0,5_ là khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất. hs_Tổn thất áp lực ở song chắn rác =0.19m Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác:

m3/ngđ a:lượng rác tính trên đầu người (bảng 20 TCVN 7957:2008), a = 8 Nll = 7500 -dân số tính toán theo chất lơ lửng Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo công thức: P = W1*G = 1.64*750 = 1230 (kg/ngđ) =1.23 ( T/ngđ) G:khối lượng riêng của rác=750kg ( TCVN 7957:2008) Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm

T/h Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác lấy theo (TCVN7957:2008) :40m3 cho một tấn rác Qn =40*P = 40 * 1.23 =49.2 m3/ngđ Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải qua song chắn rác giảm 4% còn lại là: C’sh = Csh *(100-4) % = 400*(100-4) % = 384 (mg/l) L’sh = Lsh *(100-4) % = 274.53*(100-4) % = 263.55 (mg/l) IV.4. BỂ LẮNG CÁC CÓ THỔI KHÍ NHIỆM VỤ: Là loại bỏ các tạp chất có nguồn gốc vô cơ chủ yếu là cát chứa trong nước. Bể lắng các có thổi khí là bể hình chữ nhật dài trên mặt bằng. Dọc theo chiều ngang của tường, cách đáy 20-80 cm. Về cấu tạo bể lắng cát có thổi khí giống bể lắng cát, chỉ có thêm đường ống có khoan lỗ để thổi khí. Bên dưới ống đó ở đáy bể có rãnh thu cát. Hiệu suất làm việc của bể lắng cát có thổi khí khá cao Diện tích tiết diện ướt của bể F =
𝑉∗𝑛 = 0.2064 0.08∗1 =2.58 m2 Trong đó: F_Diện tính tiết diện ướt của một bể (một đơn nguyên) Qmax.s_Lưu lượng lớn nhất giây Qmax.s = 0.264 m3/s V_ Tốc độ của nước thải trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất (v= 0.08-0.12 m/s) chọn V= 0.08 m/s. n_số bể lắng cát. Chiều rộng B và chiều sâu H của bể lắng cát có thổi khí được xác định theo các mối quan hệ sau: B* Htt = F = 2.58 m2 (1) B:H = 1.5:1 (2) H = 2Htt (3) Từ 1, 2, 3 suy ra Htt = 0.93m; B = 2.58m; H = 1.85m Kết quả tính toán cho thấy chiều sâu của bể lắng cát thổi khí H = 1-3m. Chiều dài của bể lắng cát thổi khí được tính theo công thức: L = 1000∗K∗Vmax∗Hmax Uo = 1000∗2.08∗0.08∗0.750 18.7 = 6.67 m Trong đó: Hmax_ Chiều sâu tính toán của bể lắng cát có thổi khí. vmax =0.3m/s_tốc độ chuyển động của nước thải ứng với Qmax.s U0_Độ thô thuỷ lực của các hạt cát mm/s = 18.7 mm/s K_Hệ số thực nghiệm, K= 1.7 Thời gian lưu nước lại trong bể lắng cát có thổi khí ứng với các kích thước đã được xác định t = F∗L∗n Qmax.s = 2.58 ∗6.67∗1 0.2064 = 83.4s hay t = 1 phút 23.4 giây Việc cấp không khí cho bể lắng cát có thổi khí được thực hiện có hệ thống ống dẫn khí có đục các lỗ nhỏ đường kính 3.5m, đặt ở độ sâu 0.7-0.75H Lượng cát lắng ở bể lắng cát thổi khí trong một ngày đêm được tính theo công thức: Wc = Qngđ∗45 1000∗1000 = 11250∗45 1000∗1000 = 0.506 m3/ngđ Lượng nước công tác cần cho thiết bị nâng thuỷ lực được tính theo công thức: Q = Wc∗1.5∗(20−1) 0.5 ∗n = 0.506∗1.5∗(20−1) 0.5∗2 = 14.42 m3/ngđ Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể lắng cát có thổi khí được xác định công thức : V = D* F * n = 3 *2.58 *2 = 15.48 m3/ngđ Hàm lượng chất lơ lửng (C’’sh ) và NOS20 (L’’ sh ) của nước thải sau khi qua bể lắng cát có thổi khí giảm 5% và còn lại: C’’sh = C’sh * (100 -5)% =400 * 95% = 380 mg/l Hàm lượng NOS20 của nước thải qua bể lắng cát có thổi khí giảm 5% và còn lại là: L’’sh = L’sh(100 – 5)% = 247,53 * 95% = 235.2 mg/l IV.5. BỂ LẮNG LY TÂM ĐỢT I Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó.Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt 1 cần đạt<150mg/l. Tính toán: Thể tích tổng cộng của bể lắng đợt I: W = Qmax.h * t = 742.97 * 1.5 = 1114.41 m3 Trong đó: Qmax.h_ Lưu lượng lớn nhất giờ =742.97 m3/h t_thời gian lắng Chọn 2 bể (1 công tác + 1 dự phòng) Diện tích của mỗi bể trong mặt bằng F = W H = 1114.41 3 = 371.5 m2 Trong đó: H_ chiều sâu vùng lắng của bể ly tâm (chọn H = 3) Đường kính của bể lắng ly tâm được tính theo công thức:
Chọn đường kính mỗi bể :D = 22m. Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng được tính theo công thức
mm/s Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt I phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong nước thải (U=0.56mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng (C”sh=400 mg/l) Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt I tra và nội suy theo bảng là E = 51.25% Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng 1 được tính theo công thức:
Theo tiêu chuẩn TCVN 7957-2008, điều 8.5.3 quy định rằng: Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt I đưa vào Aeroten làm sạch sinh học không được vượt quá 150mg/L. Trong trường hợp đang xét nồng độ chất lơ lửng C = 195 mg/l nên cần thực hiện giai đoạn làm thoáng sơ bộ để đạt được điều kiện trên. IV.6. TÍNH TOÁN BỂ LÀM THOÁNG SƠ BỘ Thể tích bể làm thoáng sơ bộ được tính theo công thức: Wt = Qmax.h∗t 60 = 742.97∗12 60 = 148.6 m3 Trong đó : Qmax.h_Lưu lượng lớn nhất giờ = 742.97 m3/h t_thời gian làm thoáng (thổi khí) chọn t =12 phút Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo công thức: V = Qmax.h*D = 742.97*0.5 = 371.5 m3 D_lưu lượng của không khí trên 1m3 nước thải, D = 0.5 m3/m3 Diện tích bể làm thoáng sơ bộ: F = V I = 371.5 5 = 74.3 m2 Trong đó: I_cường độ thổi không khí trên 1m2 bề mặt làm thoáng sơ bộ: H = Wt F = 148.6 74.3 = 2m Kích thước của bể làm thoáng: B* L = 7.5 * 10 m Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện việc làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất : E = 65% được tính theo công thức: Cll = C’sh∗(100−E) 100 = 400∗(100−65) 100 =140 mg/l Trong đó: C’sh _Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể làm thoáng, C’sh = 400 mg/l Như vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử lý sinh học : 140 < 150 mg/l, đạt yêu cầu quy định. Hàm lượng NOS20 giảm với hiệu suất E1= 35%. Vậy sau khi làm thoáng sơ bộ và lắng, hàm lượng NOS20 của nước thai bằng: Lt = L’sh∗(100− E1) 100 = 274.53∗(100−35) 100 =178.5 mg/l Trong đó: L’sh _ hàm lượng NOS20 trong hỗn hợp nước thải dẫn đến bể làm thoáng, L’sh = 247.53 mg/l Thể tích ngăn chứa cặn tươi của bể làm lắng ly tâm đợt I được tinh theo công thức: Wb = C’sh∗Qtb.h∗E∗t 100−P ∗1000∗1000∗n = 400∗468.75∗65∗8 100−95 ∗1000∗1000∗1 = 19.5 m3 Trong đó: C’sh_ hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát Qsh_ lưu lượng trung bình giờ E_ thời gian tích luỹ cặn, E =65% t_ thời gian tích luỹ cặn, t = 95% n_ số bể lắng công tác, n =1 IV.7.BỂ AEROTEN NHIỆM VỤ: Aeroten dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh hoc hoàn toàn. Nó là công trình xử lý sinh học nhân tạo có dạng bể chứa kéo dài hình chữ nhật, trong đó có quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính. Quá trình xử lý sinh học ở Aeroten còn gọi là quá trình sinh học lơ lửng. Lưu lượng không khí cấp cho bể Aeroten Lưu lượng không khí đi qua
nước thải cần xử lý được tính toán theo công thức:
nước thải. Trong đó:
:
của nước thải dẫn vào bể Aeroten,
K: hệ số sử dụng không khí, sử dụng tấm plastic xốp Chọn K=14
. H: chiều sâu công tác của bể Aeroten, H= 4m Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể Aeroten được xác định theo công thức:
Với: I - Cường độ thổi không khí, I phụ thuộc vào hàm lượng
của nước thải dẫn vào bể Aeroten và
sau xử lý, theo bảng 3.11-XLNTSH&CN-Lâm Minh Triết, chọn
K : hệ số khuếch tán, chọn k =14;
Lượng không khí thổi vào bể Aeroten trong một đơn vị thời gian ( giờ ) được tính theo:

( Q – lưu lượng nước thải chảy vào bể Aeroten, Q=468.75
) Xác định kích thước bể Aeroten Diện tích bể
Thể tích của Aeroten được xác định theo công thức:
Trong đó: H là chiều cao của bể Aeroten, H=4m Chiều dài các hành lang của Aeroten
( b – chiều ngang mỗi hành lang của Aeroten, b= 2H= 8m ) Chọn Aeroten gồm 2 đơn nguyên, 4 hành lang cho một đơn vị nguyên, chiều dài mỗi hành lang là:
Trong đó: n – số hành lang trong một đơn nguyên, n=4 N – số đơn nguyên, N=4 Chiều cao xây dựng bể Aeroten:
Tính toán thiết bị khuyếch tán không khí: Chọn loại thiết bị khuếch tán với tấm xốp có kích thước mỗi tấm 300*300*25mm được đặt trên rãnh dưới đáy của Aeroten. Vậy số lượng tấm xốp khuếch tán không khí cần thiết là:
tấm Trong đó: D’_Lưu lượng riêng của không khí. Khi chịn tấm xốp D’ = 80-120 L/phút, chọn D’ = 100 L/phút. Số lượng tấm xốp
trong một hành lang:
tấm Các tấm xốp được bố trí thành một hang từ một phía của hành lang. Trong các Aeroten có thiết kế các ống xả cạn bể và có bộ phận xả nước thải khỏi thiết bị khuyếch tán không khí. Tính toán lượng bùn hoạt tính tuần hoàn: Ở các trạm xử lý nước thải cho thấy bùn hoạt tính tuần hoàn chiếm 40% -70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra hoặc lượng bùn hoạt tính tuần hoàn có thể được tính theo công thức:
Trong đó:
- nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp trong nước – bùn chảy từ bể Aeroten đến bể lắng đợt II,
, chọn
Cll - nồng độ chất lơ lững chảy vào bể Aeroten,

- nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàng,
chọn
Với P=8.67%, lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn là:
IV.8.TÍNH TOÁN BỂ LẮNG LY TÂM ĐỢT II Bể lắng II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính Thể tích bể lắng đợt II:
Chọn đường kính của bể lắng ly tâm bằng đường kính của bể lắng đợt I (D =21.75). Do đó, diện tích của mỗi bể được tính theo công thức: Diện tích của mổi bể trong mặt bằng:
Chiều sâu vùng lắng:
Chiều cao xây dựng bể:
Trong đó:
- là chiều cao trung hòa,
.
- là chiều cao lớp bùn trong bể lắng,

- là chiều cao bảo vệ tính từ mực nước cao nhất đế thành bể,
Thể tích ngăn bùn của bể lắng đợt II được tính theo công thức:
Trong đó:
- hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể Aeroten g/m3; có thể lấy như sau: ứng với xử lý sinh học hoàn toàn , ứng với NOS20 sau xử lý là 15,20,25 mg/l thì Cb tương ứng là 160,200,220; lấy

- hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II,
t – thời gian tích lủy bùn hoạt tính trong bể, t= 2h. P – độ ẩm của bùn hoạt tính, P=99,4%. n – số bể lắng công tác, n=2 bể.
- lưu lượng trung bình giờ của nước thải,
Việc xả bùn hoạt tính khỏi bể lắng đợt II được thực hiện bằng áp lực thủy tĩnh 1m và đường kính ống dẫn bùn d=200mm IV.9.TÍNH TOÁN BỂ NÉN BÙN LY TÂM Bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm cao: 99.4% - 99.7%. Một phần lớn loại bùn này được dẫn trở lại bể Aeroten (loại bùn này được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn ) phần bùn còn lại gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn vào bể nén bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn : Làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách nén cơ học để dạt được độ ẩm thích hợp (94% -96%) phục vụ cho việc xử lý bùn bằng quá trình phân huỷ kỵ khí ở bể mêtan. Hàm lượng bùn hoạt tính dư được định theo công thức:
Trong đó
- hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l a – hệ số tính toán, a= 1.3
- hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước thải ra khỏi bể lắng đợt II,

- hàm lượng chất lơ lững trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I,
Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất:
( K – hệ số bùn tăng trưởng không điều hoàtha1ng, K= 1,15- 2 ) Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ được tính theo công thức:
Trong đó: P: phần trăm lượng bùn tuần hoàn về bể Aeroten, P= 8.67%. Q : lưu luợng ngày đêm của của hổn hợp nước thải,
. Cd: nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn, theo bang 3.2 – TCXD – 51 – 84, Cd= 4000 ( mg/l) Diện tích của bể:
(
- tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng của bể nén bùn,
) Đường kính của bể nén bùn ly tâm được xác định theo công thức:
Trong đó:
- Diện tích của bể nén bùn. n – số bể nén bùn, n= 2. Chiều cao công tác của vùng nén bùn:
( t – thời gian nén bùn lấy theo bảng 1.2 – TTTK – Lâm Minh Triết, với
, t= 9 _ 11h, chọn t= 10h) Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn ly tâm:
. Trong đó:
: Khoảng cách từ mực nước đến thành bể,

: Chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy,

: Chiều cao tính từ đáy đến mức bùn,
Độ nghiên ở đáy bể nén bùn tính từ thành bể đến hố thu bùn i= 0.01. Bùn nén được xác định kỳ dưới áp lực thủy tĩnh 0.8m. IV.10.TÍNH TOÁN BỂ METAN Xác định lượng cặn dẫn đến bể metan. Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt 1:
Trong đó: C’sh_ Hàm lượng chất lơ lững trong nước thải dẩn đến bể lắng đợt 1,
Q _ Lưu lượng ngày đêm của hổn hợp nước thải,
K _ Hệ số tính đến khả năng tăng cặn doco1 cở hạt lơ lững lón, K = 1.1 _ 1.2 chọn K=1.1 P_Độ ẩm của cặn tươi, P =95% E_Hiệu suất lắng có làm thoáng sơ bộ, E = 65% Lượng bùn hoạt tính:
Trong đó: α – hệ số tính đến khả năng tăng trưởng không điều hòa của bù hoạt tính trong quá trình xử lý sinh học, α= 1.1-1.2 chọn α=1.2. P – độ ẩm của bùn hoạt tính sau khi nén, P= 97.3%
- hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước thải ra khỏi bể lắng đợt II,
Lượng rác ở song chắn rác:
Trong đó:
( lượng rác trong ngày đêm được xác định ở phần tính toán song chắn rác)
% ( độ ẩm ban đầu của rác )
% ( độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ ) Lượng cặn tổng cộng dẩn đến bể metan:
Độ ẩm trung bình của hổn hợp cặn được tính theo công thức: Ta có:
: lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm P=95%

: lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm P=97,3%.

: lượng chất khô tring rác sau khi nghiền với độ ẩm 94%.
Vậy:
Tính toán bể metan:
chọn chế độ lên men ẩm với
chọ
Dung tích bể metan:
Trong đó: W- lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể metan,
d- liều lượng ngày đêm dẫn vào bể metan, theo bảng 7-32TCXD-51-2008, lấy d= 9%. Chọn 2 bể metan công tác với dung tích mỗi bể:
Chọn thêm một bể dự phòng: Kích thước bể metan lấy theo bảng 7-33: D = 10 m
H = 5 m
Tính toán lượng khí đốt: Lượng khí đốt được xác định theo công thức:
Trong đó: a - Khả năng lên men lớn nhất của chất không tro trong hổn hợp cặn dẫn vào bể metan ( % )
Với: - 53 _ giá trị thực nghiệm a ứng với cặn tượi và rác nghiền. - 44_ Gía trị thực nghiệm a ứng với bùn hoạt tính dư. -
_ lượng chất không cho trong cặn tươi:
Trong đó:
- lượng chất khô trong cặn tươi,

- độ ẩm háo nước của cặn tươi,

- tỷ lệ độ tro trong cặn tươi,
- R0 lượng chất không tro trong rác đã nghiền:
Trong đó:
- lượng chất khô trong rác đã nghiền,

- độ háo nước của rác nghiền,

- tỷ lệ độ tro trong rác nghiền,
- Bo lượng chất không tro trong bùn hoạt tính dư:
Trong đó:
- lượng chất khô trong bù hoạt tính dư,

- độ háo nước của bùn hoạt tính dư,

- tỷ lệ độ tro trong bùn hoạt tính dư,
n – Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của cặn và chế độ lên men d – liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể metan, d= 9: Vậy:
Lượng khí đốt tổng cộng được xác định theo công thức:
Trong trạm xử lý khí đốt được 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. IV.11.TÍNH TOÁN SÂN PHƠI BÙN Lượng cặn tổng cộng dẩn đến sân phơi bùn bao gồm cặn từ bể metan và cặn từ bể tiếp xúc.
Trong đó: W – Lượng cặn dẫn đến bể metan,

- Lượng bù ở bể tiếp xúc.
Với: a – tiêu chuẩn bùn lắng ở bể tiếp xúc ( khi dùng Clo để khử trùng ). a= 0.04 l/ngđ ( Xử lý sinh học ở bể Aeroten )
- Dân số tính toán theo chất lơ lững,
người Diện tích hữu ích của sân phơi bùn, lấy theo công thức:
Trong đó:
- Tải trọng cặn lên sân phơi bùn, lấy theo bảng 3.17-XLNTSH&CN - Lâm Minh Triết,
.năm n – Hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, n= 3 Sân phơi bùn được chia thành nhiều ô, chọn kích thước mỗi ô 32m*25m = 800 m2
Chọn n=8 ô. Diện tích phụ của sân phơi bùn:
( K – hệ số tính đến diện tích phục vụ, K= 0.2-0.4, ch5n K=0.2 ) Diện tích tổng cộng sân phơi bùn:
Chu kỳ xả bùn vào sân phơi bùn: 25 ngày. Nước bùn ở sân phơi bùn theo hệ thống rút nước và được dẩn trở lại trước bể lắng I. Diện tích của sân phơi bùn Lượng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến độ ẩm 75% trong mỗi năm sẽ là: Trong đó: Phh:độ ẩm trung bình cặn khi lên men ở bể metan=96% P2:độ ẩm sau khi phơi=75%-80% ; ta chọn P2 =80% Chu kỳ xả bùn vào sân phơi bùn dao động từ 20 – 30 ngày. Chu kỳ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Tính chất của bùn dẫn vào sân phơi bùn Khả năng thấm của đất Mùa nắng, mưa trong năm Bùn đã khô (độ ẩm 75 -80%) được thu gom và vận chuyển đi nơi khác. IV.12.TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI – TÍNH TOÁN BỂ TIẾP XÚC a.Khử trùng nước thải bằng clo. Các quá trình xử lý cơ học,sinh học trong điều kiện nhân tạo,vi khuẩn gây bệnh không thể bị tiêu diệt hoàn toàn.Vì vậy theo quy phạm cần thiết phải được khử trùng trước khi thải ra sông. Phản ứng thủy phân giữa Cl12 và nước thải xảy ra như sau : Cl2 +H2O =HCL + HOCL Axit hypoclorit HOCL rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCL và oxi nguyên tử: HOCL =HCL+O hoặc có thể phân ly thành H+ và OCL- HOCL=H+ +OCL- Các chất HOCL, OCL-,và O la các chất oxi hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo : Ya = 𝑎 ∗ 𝑄 100 Trong đó: Ya_lượng chất clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải kg/h. Q_lưu lượng tính toán của nước thải a:_liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 –TCXD-51-48,nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn chọn a=3g/m3 ,ứng với từng lưu lượng tính toán,xác định được lượng clo hoạt tính tương ứng cần thiết để khử trùng: ya max.h = a×Qmax.h 1000 = 3 ∗ 742.97 1000 =2.23 kg/h ya.tb.h= a×Qtb.h 1000 = 3 ∗ 468.75 1000 =1,41kg/h ya.min.h= a×Qmin.h 1000 = 3 ∗ 194 1000 =0.58 kg/h Để chứa clo nước phục vụ cho trạm khử trùng, thường sử dụng cho các thùng chứa, đặc tính kỹ thuật của clo có các đặc tính kỹ thuật sau: Dung tích thùng chứa clo :800 và chứa 1000 kg clo Đường kính thùng :D=816 mm Chiều dài của thùng :l=1870 mm Chiều dày thùng :𝛿=10 𝑚𝑚 Lượng clo lấy ra mỗi giờ 1m2 diện tích mặt bên của thùng chứa 3kg/h (theo quy định) Diện tích mặt bên của thùng chứa theo kích thước đã chọn: S= 𝜋×0,8𝐿=3,14×816×0,8×1870=2104028,8 𝑚𝑚2=2,104 𝑚2 Như vậy lượng clo có thể lấy ra mỗi giờ ở thùng chứa đã chọn sẽ là: q= 2,104 x 3 =6,312 kg/h Số lượng thùng chứa clo cần thiết là :n= ya. tb.h q = 1.41 11.5 =0,122≈1 thùng Chọn thêm một thùng chứa dự phòng : Để kiểm tra lưu lượng clo trong quá trình khử trùng,thường dùng các loại cân đặc biệt.Các thùng chứa thường đặt trên các loại cân này và sự thay đổi lưu luợng clo trong thùng chứa được phản ánh qua mặt cân chữ số. Số thùng chứa clo cần dự trữ cho nhu cầu trong một tháng được xác định theo công thức: N= Ya.tb.h ∗ 24 ∗ 30 q = 1.41∗24∗30 500 =2,03≈2 thùng Ở đây trọng lượng clo trong thùng chứa q=500kg Số thùng chứa này được cất giữ trong kho, kho được bố trí trong cùng trạm clorator có tường ngăn độc lập. Lưu lượng clo lớn nhất trong mỗi giờ được tính theo công thức : qmax= a ∗ Qmax.h ∗ 100 b ∗ 1000 ∗ 1000 = 9 ∗ 742.97 ∗ 100 0,12 ∗ 1000 ∗1000 =5.57 m3/h trong đó :a = liều lượng clo hoạt tính ,a=9g/m3 b= nồng độ clo hoạt tính trong nước (%), phụ thuộc nhiệt độ, t=20-25oc, b= 0,15-0,12%, chọn b= 0,12%. Lượng nước tổng cộng cần thiết cho nhu cầu của trạm clorator được xác định theo công thức: Qn = Y.max(100ρ+q) 1000 = 2.23(1000×1+400) 1000 = 3.12 m3/h Trong đó : q:lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi clo khi tính toán sơ bộ ,lấy bằng 300-400 l/kg ,chọn q =400 l/kg ρ:lưu lượng cần thiết để hoà tan 1g clo ,l/g,với nhiệt độ của nước thải t=25oC chọn ρ =1 l/g. b.tính toán máng trộn(tính toán vách ngăn có lỗ): Để xáo trộn nước thải với clo có thể sử dụng bất kì máng trộn nào(điều 6.20.4 –TCXD-51-84).Thời gian xáo trộn cần thực hiện nhanh trong vòng 1-2 phút. Máng trộn vách ngăn có lỗ thường 2 -3 vách ngăn với các lỗ có đường kính từ d=20-100 mm. Chọn máng trộn 2 vách ngăn với đường kính lỗ :80mm=0.08m Số lỗ trong mỗi ngăn được xác định theo công thức: n = 4Qmax π×d2×V = 4×0.2064 3,14×0,08^2×1,2 = 34.24≈34 𝑙ỗ Trong đó : Qmax =lưu lượng nước thải lớn nhất,Qmax =0.2064m3/s. d= đường kính lỗ ,d=80mm=0,08m v= tốc độ chuyển động của nước qua lỗ,v=1,2m/s chọn 6 hàng lỗ theo chiều đứng,nđ=6hàng ,12 lỗ theo chiều ngang,nn=12 hàng. khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d=2 x0,08 =0,16m. chiều ngang máng trộn sẽ là: B=2d(nn-1)+2d =2 x0.08(12-1)+0,16 =1,92 m Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất(tính từ cuối máng trộn)cũng lấy bằng 2d.Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng đến đáy máng trộn lấy d=0,08m. Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất : H1=2d(nđ-1)+ d =2 x 0,08(6-1)+0,08 =0,88 m Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai : H= H1+h =0,88 +0,19 =1,07 m Trong đó : h: tổn thất áp lực qua lỗ của vách ngăn thứ hai,tính theo công thức : h= 𝑉(𝑏ì𝑛ℎ) µ×2𝑔 = 1,2(𝑏ì𝑛ℎ) 0,62(𝑏ì𝑛ℎ)×2×9,81 =0,19m (µ:hệ số lưu lượng,µ= 0,62) khoảng cách a giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ 2 được tính theo công thức : H2=a(nđ-1)+b Vậy : a= ℎ2−𝑏 𝑛𝑑−1 = 1,07−0,14 6−1 =0,186 m Trong đó:b= khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng của vách ngăn thứ nhất đến đáy máng trộn,chọn b=1,75d=0,14m Khoảng cách giữa các vách ngăn được tính theo công thức: l= 1,,5B=1,5 x1,92 =2,88 m Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn có lỗ: L=3l =3 x 2,88=8,64 m Chiều cao xây dựng của máng trộn được tính theo công thức: H =H2 +Hdp =1,07+0,35=1,42 m Trong đó: H = chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngay tren cùng của vách ngăn thứ 2 đến mép trên 𝑐ù𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑚á𝑛𝑔 𝑡𝑟ộ𝑛 𝐻𝑑𝑝=0,35𝑚 Thời gian lưu lại trong máng trộn được tính theo công thức: t= 𝐻1×𝐵×𝐿 𝑚𝑎𝑥 = 0,88×1,92×8,64 0,291 =50,16 giây c.tính toán bể tiếp xúc Chọn bể tiếp xúc dạng bể lắng đứng để tính toán . Thời gian tiếp xúc giữa clo và nước thải là 30 phút kể cả thời gian tiếp xúc ở mương dẫn nước từ bể lắng ra sông. Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc: t =30 - L V×60 = 30 - 180 0,5×60 = 24 phút Trong đó: L _chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc ra đến sông, L=180 m. V = tốc độ chuyển động của nước trong mương dẫn nước thải từ bể tiếp xúc ra đến bờ sông V =0,5m/s. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc : W=Qmax * t = 742.97 ∗ 24,66 60 = 297.19 m3 Chọn 2 bể tiếp xúc ,thể tích mỗi bể là :W1 = 297.19 2 = 148.6 m3 Diện tích bể tiếp xúc : F1 = W1 H1 = 148.6 3 = 49.53 m2 Trong đó : H1 :chiều cao công tác của bể tiếp xúc.(H1 =2,5-5,5 m,chọn H1 =3m) Đường kính của bể tiếp xúc sẽ là: D= 4𝐹1 𝜋 = 4×49.53 𝜋 = 7.94 m Độ ẩm của bùn lắng ở bể tiếp xúc khoảng 96%,bùn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước trong bùn. Dang van đủ