Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung cho khu đô thị có 10.000 dân

CNMT- K51 1 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ..........................................................................................................................................3 I. ĐẶC TÍNH NƢỚC THẢI, THÔNG SỐ ĐẦU VÀO VÀ YÊU CẦU ĐẦU RA:.................................4 I.1. Đặc tính nƣớc thải: ........................................................................................................................4 I.2. Thông số nƣớc thải đầu vào và tiêu chuẩn nƣớc thải đầu ra: ........................................................4 I.2.1. Lƣu lƣợng nƣớc thải: ..............................................................................................................4 I.2.2. Đặc tính nƣớc thải đầu vào: ....................................................................................................5 II. PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI. ................................................................................................9 II.1. Tổng quan xử lí nƣớc thải sinh hoạt. ............................................................................................9 II.2. Đề xuất công nghệ. .................................................................................................................... 11 II.2.1 Phƣơng án 1: ........................................................................................................................ 11 II.2.2 Phƣơng án 2: ........................................................................................................................ 13 II.3.Lựa chọn công nghệ: .................................................................................................................. 14 III. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. ...........................................................................................15 III.1. Cổng xả nƣớc thải tập trung vào công trình xử lý. ................................................................... 15 III.3. Bể tiếp nhận. ............................................................................................................................. 18 III.3.1 Tính toán bể tiếp nhận. ....................................................................................................... 19 III.3.2 Hệ thống bơm nƣớc. ........................................................................................................... 19 III.4. Mƣơng dẫn nƣớc. ..................................................................................................................... 19 III.5. Song chắn rác tinh. ................................................................................................................... 19 III.6. Bể vớt dầu. ............................................................................................................................... 22 III.7. Bể điều hòa. ............................................................................................................................. 25 IV. TÍNH TOÁN BỂ AEROTEN LÀM VIỆC THEO MẺ - SBR. .................................................. 28 V. TÍNH TOÁN TRẠM KHỬ TRÙNG NƢỚC THẢI. ................................................................... 36 V.1. Tính toán lƣợng Clo cần dung. .............................................................................................. 37 CNMT- K51 2 V.2. Tính toán máng trộn – máng trộn vách ngăn có lỗ. ............................................................... 38 V.3. Tính toán bể tiếp xúc. ............................................................................................................ 39 V.4. Tính toán máy ép bùn băng tải. ................................................................................................. 39 KẾT LUẬN ............................................................................................................................................41 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................................42 CNMT- K51 3 LỜI MỞ ĐẦU Theo các chuyên gia về môi trƣờng, thủ đô Hà Nội ngày càng bị đe dọa nghiêm trọng bởi ô nhiễm mà nguyên nhân chính là quá trình đô thị hóa nhanh nhƣng chƣa đƣợc quản lý và kiểm soát một cách chặt chẽ. Theo TS.KTS Đào Ngọc Nghiêm, Hội quy hoạch phát triển đô thị Hà Nội, những đô thị đã có quá trình lịch sử lâu dài nhƣ Hà Nội thì đô thị hóa càng nhanh càng gặp nhiều khó khăn khi giải quyết môi trƣờng. Trên thế giới đã có những đô thị trong thời gian nhất định đã chọn đô thị hóa nhanh, tăng trƣởng nhanh trƣớc rồi mới lo đến môi trƣờng và để có đƣợc môi trƣờng bền vững đã phải giải quyết hậu quả rất lớn. Ngoài ô nhiễm không khí, một trong những vấn đề môi trƣờng phổ biến nhất đối với một đô thị đang phát triển theo chiều rộng nhƣ Hà Nội, thì nƣớc thải cũng là một thách thức không nhỏ. Với các công nghệ và nhà máy xử lý nƣớc thải hiện có thì Hà Nội cũ mới xử lý đƣợc khoảng 5% nƣớc thải sinh hoạt, còn 95% nƣớc thải sinh hoạt đô thị chỉ xử lý sơ bộ rồi đổ thẳng ra sông, hồ gây ô nhiễm trầm trọng môi trƣờng nƣớc mặt nguồn tiếp nhận. Ở hầu hết các khu dân cƣ, các đô thị vệ tinh của Hà Nội đều chƣa có trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt nào vì thế việc xây dựng và vận hành các hệ thống xử lý nƣớc thải cho các khu dân cƣ này là rất cần thiết. Bài tiểu luận này sẽ trình bày phƣơng án thiết kế một trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt tập trung cho một khu dân cƣ với quy mô vừa và nhỏ, với sức chứa khoảng 10000 ngƣời. Trong quá trình làm tiểu luận, nhóm đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội (INEST) và các bạn sinh viên lớp Công nghệ Môi trƣờng K51 INEST, xin cảm ơn thầy cô và các bạn rất nhiều. Do lần đầu thiết kế một trạm xử lý nƣớc thải tập trung, tiểu luận không tránh khỏi thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của bạn đọc và các đồng nghiệp để tiểu luận đƣợc sửa chữa, bổ sung hoàn chỉnh hơn. Hà Nội, tháng 10 năm 2010. CNMT- K51 4 I. ĐẶC TÍNH NƢỚC THẢI, THÔNG SỐ ĐẦU VÀO VÀ YÊU CẦU ĐẦU RA: I.1. Đặc tính nƣớc thải: Nƣớc thải sinh hoạt của khu dân cƣ bao gồm các nguồn thải chủ yếu sau: - Nƣớc phục vụ ăn uống, sinh hoạt hàng ngày từ nhà dân; - Các công trình công cộng; - Từ các cơ sở dịch vụ, thƣơng mại trong khu dân cƣ; - Từ khu vui chơi, trung tâm giải trí, siêu thị, nhà hàng… Đặc tính nƣớc thải sinh hoạt là hàm lƣợng chất hữu cơ lớn, chứa nhiều vi sinh vật trong đó có cả các vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời trong nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều vi khuẩn cần thiết cho quá trình phân hủy chất hữu cơ trong quá trình chuyển hóa chất bẩn. Thành phần ô nhiễm nƣớc thải sinh hoạt thƣờng là ổn định, các thông số ô nhiễm chủ yếu là COD, BOD, SS, Nito, Photpho, Coliform… Khu dân cƣ có hệ thống thoát nƣớc mặt và hệ thống thu gom nƣớc thải sinh hoạt riêng. Nƣớc thải đƣợc thu gom về hệ thống xử lí chung bằng đƣờng ống dẫn nƣớc thải, trong hệ thống thu gom có bố trí các hố ga thu bùn cặn và thu cát. Một phần đƣợc xử lí tự nhiên tại hầm tự hoại của các nhà dân, chung cƣ… I.2. Thông số nƣớc thải đầu vào và tiêu chuẩn nƣớc thải đầu ra: I.2.1. Lƣu lƣợng nƣớc thải: Hệ thống xử lí nƣớc thải sinh hoạt cho khu dân cƣ 10000 dân. Lƣợng nƣớc cấp sinh hoạt trung bình là 150 lít/ngƣời.ngày. Lƣợng nƣớc thải ra là 80% lƣợng nƣớc cấp đầu vào. Do đó lƣợng nƣớc thải do 10000 dân thải ra khoảng 1200 m 3/ngày. Xét tỉ lệ thẩm thấu là 1.1 (do các nguồn nƣớc bên ngoài thẩm thấu vào hệ thống thu gom, công trình xử lí…), thì tổng lƣợng nƣớc thải cẫn xử lí là: Q = 1200*1.1 = 1320 m 3/ngày. CNMT- K51 5 Qtb.h = 55 24 1320  m 3 /h. = 15.5 l/s Do không có số liệu về lƣu lƣợng nƣớc thải của khu dân cƣ theo từng giờ nên ta chọn hệ số không điều hòa K để tính toán lƣu lƣợng giờ lớn nhất trong ngày. Hệ số không điều hòa K chọn theo TCXDVN51:2008: Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000 5000 Hệ số không điều hòa Kmax 2.5 2.1 1.9 1.7 1.6 1.55 1.5 1.47 1.44 Hệ số không điều hòa Kmin 0.38 0.45 0.5 0.55 0.59 0.62 0.66 0.69 0.71 Vậy ta chọn hệ số không điều hòa Kmax là 2, hệ số không điều hòa Kmin là 0.48. Qtb.h max = 15.5*2 = 31 l/s = 111.6 m 3 /h. Qtb.h min = 15.5*0.48 = 7.44 l/s = 26.8 m 3 /h. I.2.2. Đặc tính nƣớc thải đầu vào: Trong quá trình sinh hoạt, con ngƣời xả vào hệ thống nƣớc thải một lƣợng chất bẩn nhất định, chủ yếu là các thành phần hữu cơ, chất dinh dƣỡng, chất cặn. Theo tiêu chuẩn Việt Nam: TCXDVN: 51:2006 đƣa ra lƣợng chất bẩn tính cho một ngƣời dân để xác định nồng độ chất ô nhiễm cho trạm xử lí nƣớc thải: Bảng 1.1. nồng độ chất ô nhiễm của một người dân thải ra/ ngày: Các hạng mục Khối lƣợng (g/ngƣời/ngày) BOD5 của nƣớc thải chƣa lắng 65 BOD5 của nƣớc thải đã lắng 30 – 35 Chất lơ lửng 60 – 65 Tổng Nito 8 Tổng Photpho 3.3 CNMT- K51 6 Clo 10 Chất hoạt động bề mặt 2 – 2.5 Bảng 2: đặc tính nước thải sinh hoạt: Nguồn: Waste water Treatment ( Biological and chemical Processes) TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Loại nƣớc thải Đậm đặc Vừa phải Loãng Rất loãng Trung bình cộng 1 pH 4.5 – 9 2 BOD mg/l 350 250 150 100 212.5 3 COD mg/l 740 530 320 210 450 4 Dầu mỡ, chất béo mg/l 100 70 40 30 60 5 NH3 mg/l 50 24 12 6 27.5 6 Tổng P mg/l 23 16 10 4 13.3 7 Tổng N mg/l 50 30 18 12 27.5 8 SS mg/l 450 300 190 120 265 9 Tổng Coliform MPN/100 ml 10000 Bảng 3: đặc tính nước thải sinh hoạt Nguồn: Waste water Engineering của tác giả George Tchobanoglous thuộc trường ĐH California và Flanklin Burton thuộc công ty Mercalf & Eddy, Inc CNMT- K51 7 TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Loại nƣớc thải Đậm đặc Vừa phải loãng Trung bình cộng 1 pH Mg/l 4.5 – 9 2 BOD Mg/l 400 220 110 243.3 3 COD Mg/l 1000 500 250 583.3 4 Dầu mỡ, chất béo Mg/l 150 100 50 100 5 NH3 Mg/l 85 40 20 48.3 6 Tổng N Mg/l 50 25 12 29 7 Tổng P Mg/l 15 8 4 9 8 SS Mg/l 350 220 100 223.3 9 Tổng Coliform MPN/100 ml 10 9 10 8 10 7 37.10 7 Bảng 4: đặc tính nước thải sinh hoạt Nguồn: Xử lí nước thải đô thị ( tác giả Trần Đức Hạ xuất bản năm 2006 ): Chỉ tiêu Đơn vị Trong khoảng Trung bình Tổng chất rắn: Chất rắn hòa tan (TDS) Tổng chất rắn lơ lửng (SS) mg/l mg/l 350 – 1200 250 – 850 100 - 350 720 500 220 BOD5 mg/l 110 - 400 220 Tổng Nito Nito hữu cơ Nito amoni Nito nitrit Nito nitrat mg/l mg/l mg/l mg/l 8 – 38 12 – 50 0 – 0.1 – 0.4 15 25 0.05 0.2 Clorua mg/l 30 – 100 50 Độ kiềm mg/l 50 – 200 100 Tổng chất béo mg/l 50 – 150 100 Tổng Photpho mg/l 8 CNMT- K51 8 Với những tiêu chí nhƣ trên, cùng với các kiến thức đã tích lũy đƣợc, các thông số ô nhiễm của nƣớc thải của khu dân cƣ đƣợc lựa chọn để làm cơ sở thiết kế nhƣ sau: Bảng 5: đặc tính nước thải được lựa chọn để thiết kế: TT Các thông số Đơn vị Nồng độ nƣớc thải đầu vào 1 Lƣu lƣợng nƣớc thải m3/ngày 1320 2 pH 5 – 9 3 BOD mg/l 350 4 COD mg/l 740 5 Chất lơ lửng mg/l 350 6 Nito tổng mg/l 60 7 Dầu mỡ (thực phẩm) mg/l 100 8 Photphat mg/l 9 9 Tổng Coliform MPN/100ml 12000 Yêu cầu nƣớc sau xử lí đạt QCVN 14:2008/BTNMT Bảng 6: giới hạn các thông số ô nhiễm tối đa cho phép trước khi xả thải ra môi trường: TT Thông số ô nhiễm Đơn vị Giới hạn cho phép (QCVN14:2008) Mức A Mức B 1 pH 5 – 9 5 – 9 2 BOD mg/l 30 50 3 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 4 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500 1000 5 Sunfua (theo H2S) mg/l 1.0 4.0 6 Amoni (tính theo nito) mg/l 5 10 7 Nitrat (NO3 - ) mg/l 30 50 8 Dầu mỡ (thực phẩm) mg/l 10 20 CNMT- K51 9 9 Tổng các chất hoạt động bề mặt mg/l 5 10 10 Phosphat (PO4 3- ) mg/l 6 10 11 Tổng Coliform MPN/100ml 3000 5000 Với quy mô khu dân cƣ (10000 dân) và nƣớc thải sau xử lí xả ra cống thoát nƣớc thải chung của thành phố (hoặc ra sông), do đó chất lƣợng nƣớc đầu ra của trạm xử lí nƣớc phải đạt mức B theo QCVN14:2008 với các thông số nhƣ trên. II. PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI. II.1. Tổng quan xử lí nƣớc thải sinh hoạt. Với nƣớc thải sinh hoạt hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, công nghệ xử lí thƣờng là sự kết hợp của phƣơng pháp xử lí cơ học và phƣơng pháp xử lí sinh học với các bƣớc cụ thể nhƣ sau:  Tiền xử lí: có nhiệm vụ loại bỏ khỏi nƣớc thải tất cả các vât có thể gây tắc nghẽn đƣờng ống, làm hƣ hại máy bơm, làm giảm hiệu quả xử lí của giai đoạn sau, cụ thể: - Loại bỏ vật lơ lửng có kích thƣớc lớn trong nƣớc thải: bông, gỗ, giẻ lau, vỏ hoa quả… - Loại bỏ cặn nặng nhƣ cát, mảnh kim loại, thủy tinh… - Loại bỏ phần lớn dầu mỡ Trong tiền xử lí có các bƣớc sau: - Song chắn rác thô: loại bỏ rác có kích thƣớc lớn, thƣờng đƣợc đặt phía trƣớc đƣờng ống khi vào hệ thống xử lí - Song chắn rác tinh, loại bỏ cặn có kích thƣớc nhỏ hơn, những loại cặn này thƣờng gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng cho các bƣớc xử lí sau.  Xử lí sơ bộ: có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nƣớc thải, đồng thời điều hòa lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải. CNMT- K51 10 Trong bƣớc xử lí sơ bộ thƣờng qua các giai đoạn sau: - Bể lắng cát và vớt dầu mỡ: thƣờng đạt sau song chắn rác và trƣớc bể điều hòa để loại bỏ cặn thô nhƣ cát, sỏi…để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cân nặng ở các công đoạn xử lí sau. - Bể điều hòa: đặt sau bể lắng cát và trƣớc bể lắng sơ cấp. Dùng để điều hòa lƣu lƣợng cũng nhƣ nồng độ nƣớc thải. Trong bể có hệ thống khuấy trộn để bảo đảm hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong thể tích toàn bể, không cho cặn lắng trong bể. - Bể lắng đợt 1: dung cho nƣớc thải nhằm loại bỏ ra khỏi nƣớc thải ba loại căn khác nhau: cặn cứng (cát), cặn lơ lửng có bề mặt thay đổi có khả năng keo tụ và dính kết trong quá trình lắng, các bông cặn có khả năng liên kết và có nồng độ lớn.  Xử lí sinh học: mục đích quá trình xử lí sinh học là lợi dụng các hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để khử các hợp chất hữu cơ chứa Cacbon, Nito và Photpho trong nƣớc thải. Đây là bƣớc xử lý quan trọng cho nƣớc thải sinh hoạt, quyết định chất lƣợng nƣớc đầu ra. Có rất nhiều công nghệ khác nhau đƣợc áp dụng cho bƣớc xử lí sinh học nƣớc thải nhƣ dung bể thổi khí lien tục (aeroten) bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR), công nghệ kết hợp quá trình yếm khí – thiếu khí – hiếu khí AAO, công nghệ thiếu khí, hiếu khí, kênh oxy hóa hoàn toàn... Mỗi công nghệ đều có ƣu và nhƣợc điểm khác nhau, việc lựa chọn thƣờng dựa vào nồng độ các trạng thái các chất hữu cơ dễ bị oxi hóa trong nƣớc thải, điều kiện môi trƣờng khí hậu…  Xử lí cặn trong nƣớc thải: trong nƣớc thải có các chất không hòa tan nhƣ : cát, cặn lắng, rác…đƣợc phơi khô, hoặc giảm ép thể tích và vận chuyển về bãi chon lấp. CNMT- K51 11  Giai đoạn khử trùng: nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại, là giai đoạn bắt buộc với một số loại nƣớc thải nhằm bảo đảm nƣớc khi ra thải ra ngoài không gây hại đến môi trƣờng xung quanh.  Xử lí mùi phát tán: mùi sinh ra ở các bể thu gom nƣớc thải ban đầu đƣợc thu gom và hấp phụ trƣớc khi thải vào môi trƣờng không khí. II.2. Đề xuất công nghệ. Dựa trên đặc điểm nƣớc thải trƣớc xử lý, yêu cầu nƣớc thải sau xử lý, công nghệ xử lý nƣớc thải hiện nay, mặt bằng công trình và yêu cầu của chủ đầu tƣ, nhóm đề xuất 2 công nghệ. II.2.1 Phƣơng án 1:  Tiếp nhận: hầm tiếp nhận;  Điều hòa: bể điều hòa lƣu lƣợng;  Xử lý cơ học: song chắn rác thô, song chắn rác tinh, bể lắng cát thối khí, bể lắng đợt một;  Xử lý sinh học: tháp lọc sinh học, bể lắng đợt 2;  Xử lý cặn: sân phơi cát, bể chứa bùn, máy ép bùn băng tải;  Khử trùng: bằng dung dịch CaOCl2 2.5%. Sơ đồ công nghệ: CNMT- K51 12 Nƣớc Cặn tƣơi Bùn tuần hoàn Bơm Bùn hoạt tính dƣ Hầm tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát thổi khí Bể điều hòa Lắng I Aeroten L ắng II Bể chứa Nước tưới cây, rửa đưòng Nguồn tiếp nhận NaClO Nén bùn Ép bùn Bùn thải Thùng Rác Sân phơi cát CNMT- K51 13 Thuyết minh sơ bộ công nghệ: Nƣớc thải sinh hoạt đƣợc thu gom bằng hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt riêng dẫn về trạm xử lý, vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô (ke hở 30mm) cào rác thủ công và hệ thống sục khí nhằm tránh khả năng lắng cặn của nƣớc thải. Sau khi nƣớc thải trong bể tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ đƣợc bơm đến song chắn rác tinh (ke hở 16mm) có cào rác cơ giới trƣớc khi đến bể lắng cát thổi khí. Tại bể lắng cát thổi khí, các chất rắn vô cơ, có trọng lƣợng lớn sẽ bị tách ra khỏi nƣớc và đƣợc xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định do diều kiện vận hành hệ thống thực tế quyết định. Sau đó nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể điều hoà lƣu lƣợng với hệ thống sục khí dể chống khả năng lắng cặn tại bể, tại đây đồng thời cũng xảy ra quá trình đông tụ sinh học (sử dụng một phần màng vi sinh vật đƣợc sinh ra để tuần hòan lại bể lắng). Sau đó nƣớc đƣợc bơm lên bể lắng đợt 1. Nƣớc sau khi qua lắng đợt 1 đƣợc dẫn đến ngăn chứa trung gian. Nƣớc từ ngăn chứa trung gian đƣợc bơm tháp lọc sinh học. Tại tháp lọc sinh học nƣớc thải đƣợc xử lý bằng quá trình sinh học dính bám hiếu khí. Nƣớc sau khi ra khỏi tháp lọc sinh học, đƣợc dẫn đến bể lắng đợt hai. Bể lắng đợt hai làm nhiệm vụ tách nƣớc sau xử lý sinh học với màng sinh vật. Nƣớc sau xử lý sinh học đƣợc khử trùng bằng dung dịch CaOCl2 2,5%. Dung dịch CaOCl2 đƣợc cho vào trên đƣờng ống dẫn nƣớc từ bể lắng đợt hai đến bể chứa, nƣớc tiếp tục quá trình tiếp xúc tại bể chứa nƣớc sau xử lý. II.2.2 Phƣơng án 2:  Tiếp nhận: hầm tiếp nhận;  Điều hòa: bể điều hòa lƣu lƣợng CNMT- K51 14  Xử lý cơ học: song chắn rác thô, song chắn rác tinh, bể vớt dầu;  Xử lý sinh học: aeroten làm việc theo mẻ (SBR);  Xử lý cặn: sân phơi bùn, máy ép bùn băng tải.  Khử trùng: khử trùng bằng hơi clo. Sơ đồ công nghệ Thuyết minh sơ bộ công nghệ: Nƣớc thải sinh hoạt thu gom bằng hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt riêng (có xây dựng các hố ga để thu bùn cặn và thu cát) đƣợc dẫn về trạm xử lý, vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô (ke hở 30mm) cào rác thủ công. Nƣớc thải trong bể tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ khởi động bơm, bơm nƣớc thải vào mƣơng dẫn đến song chắn rác tinh. Nƣớc thải đi qua song chắn rác tinh sẽ vào bể vớt dầu, từ bể vớt dầu nƣớc thải sẽ chảy xuống bể điều hòa với hệ thống sục khí để chống lắng cặn. Nƣớc thải từ bể điều hòa đến một thời điểm nhất định đƣợc bơm sang bể SBR. Tại bể SBR, tuần tự tiến hành các quá trình tạo phản ứng sinh hóa giữa nƣớc thải và bùn hoạt tính (bằng sục khí), lắng trong, tháo nƣớc trong, tháo bùn cặn. Nƣớc sau khi ra khỏi bể SBR đƣợc dẫn vào máng trộn. Ở đây, nƣớc thải đƣợc trộn với clo lỏng, từ máng trộn nƣớc thải đƣợc dẫn vào bể tiếp xúc để clo chuyển hóa thành các chất diệt trùng. Sau khi diệt trùng, nƣớc thải theo cống thoát ra ngoài. II.3.Lựa chọn công nghệ: Cả 2 phƣơng án trên đều cho hiệu quả xử lý tốt, nƣớc thải sau xử lý đạt yêu cầu. Tuy nhiên, phƣơng án 2 có một số ƣu điểm nổi trội hơn phƣơng án 1 là: số đơn vị công trình ít hơn, khối lƣợng xây dựng ít hơn, chi phí đầu tƣ ban đầu thấp hơn. Do đó chọn phƣơng án 2 là phƣơng án thiết kế. CNMT- K51 15 III. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. III.1. Cổng xả nƣớc thải tập trung vào công trình xử lý. Chọn đƣờng kính cống xả tập trung vào hệ thống xử lý nƣớc thải là cống hình trữ nhật có bề ngang 300 mm (0.3m), chiều cao 200 mm. Độ dốc là 0.004. Tra bảng thủy lực với các thông số : Qmax = 31 m/s B = 300 mm H = 200 mm Song chắn rác thô Bể gom - điều hòa bơm Nƣớc thải từ khu dân cƣ Bể Aerotan làm việc theo mẻ (SBR) Bể khử trùng Máy ép bùn Nƣớc sau xử lý đạt QCVN 14-2008 cột B Máy thổi khí Bơm bùn Bùn khô Clo Thùng chứa rác CNMT- K51 16 i = 0.004 ta có: v = 0.8 m/s h = 0.13 m – chiều cao mực nƣớc ứng với Qh. max Vkl = 0.74 m/s – vận tốc không lắng. Cống đƣợc đặt sâu 0.5m so với mặt đất. III.2. Song chắn rác thô: Song chắn rác đặt cùng chiều cao so với cống dẫn nƣớc thải. Chọn song chắn rác có kích thƣớc khe hở là 30 mm. Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thƣớc s*l = 8*50 mm. Song chắn rác đặt nghiêng một góc 60 0 so với mặt nằm ngang. Số khe hở trên song chắn rác (có tính đến hiện tƣợng thu hẹp dòng chảy qua song chắn): n= k bhV q s 1 trong đó: q = 0.031 m 3 /s - lƣu lƣợng tối đa của nƣớc thải, m3/s Vs = 0.75 m/s - tốc độ nƣớc chảy qua song chắn, h1 = 0.13 m - độ sâu nƣớc ở chân song chắn, chọn bằng độ sâu nƣớc ở cống dẫn nƣớc thải. k: 1.05 - hệ số tính đến hiện tƣợng thu hẹp dòng b = 0.03 m - khoảng cách giữa các thanh chắn. 122.1105.1* 03.0*13.0*75.0 031.0 n (khe hở) Chiều rộng thiết kế song chắn: Bs=S*(n-1) + b*n Trong đó: S: chiều dày thanh chắn: S= 8mm = 0.008m b: khoảng cách giữa các thanh chắn. b= 30mm = 0.03m CNMT- K51 17 Bs=0.008*( 12-1) + 0.03*12 = 0.448 (chọn Bs = 0.5 m) Góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác lấy bằng 200, chiều dài đoạn mở rộng tính theo công thức: l1=     KS KS BB tg BB 37.1 202 0 1.37*(0.5 – 0.3) = 0.274 m Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn: l2=0.5*l1 = 0.5*0.274 = 0.137 m Chiều dài đoạn mƣơng mở rộng chọn theo cấu tạo l=1.5m. vậy chiều dài mƣơng chắn rác thô là: lxd = l1 + l + l2 = 0.274 + 1.5 + 0.137 = 1.911 m ( chọn là 2 m) Tổn thất áp lực qua song chắn thô: k g v h 2 2  Trong đó: vk = 0.8 m/s – vận tốc nƣớc chảy trong mƣơng trƣớc song chắn ( ứng với lƣu lƣợng lớn nhất) k: 2 – hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do rác mắc vào song chắn. : hệ số tổn cục bộ tại song chắn:  sin 3 4        b S Với : 1.67 – hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn với α= 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang.  sin 3 4        b S = 60sin 03.0 008.0 *67.1 3 4        = 0.248 Tổn thất qua song chắn rác: CNMT- K51 18 k g v h 2 2  = 2* 8.9*2 8.0 *248.0 2 h = 0.016 m Chiều cao xây dựng song chắn rác thô: Hxd = hmax + hbảo vệ + h = 0.13 + 0.016 + 0.35 = 0.496 = 0.5 m lƣợng rác giữ lại trong ngày xác định theo công thức: W= 1000*365 *Na a: lƣợng rác tính trên đầu ngƣời trong năm, l/ngƣời/năm, theo TCXDVN51-2008 : Khe hở song chắn (mm) 16-20 25-35 40-60 60-80 90-100 Lƣợng rác giữ lại (l/ngƣời/năm) 8 3 2.3 1.6 1.2 Vậy a = 3 (l/ngƣời/năm). N: số ngƣời sử dụng hệ thống, N=10000.  W1 082.0 1000*365 10000*3  (m 3/ngày) Với lƣợng rác phát sinh <0.1m3/ngày, ta áp dụng hệ thống thu rác thủ công. Trọng lƣợng rác phát sinh là: P1=W1*G = 0.082*750 = 61.5 kg G = 750kg/m 3 – khối lƣợng riêng của rác Trọng lƣợng rác trong lấy ra từ song chắn rác trong từng giờ: Ph= hk P * 24 = 2* 24 5.61 =5.125 kg/h Kh= 2, hệ số không điều hòa giờ của rác. Khoảng thời gian giữa các lần cào rác tại song chắn rác thô với cào rác thủ công do điều kiện thực tế vận hành. III.3. Bể tiếp nhận. Bể tiếp nhận làm nhiệm vụ tiếp nhận nƣớc thải đã qua song chắn rác thô và bơm nƣớc đến bể vớt dầu. CNMT- K51 19 III.3.1 Tính toán bể tiếp nhận. Bể tiếp nhận đƣợc thiết kế để có thể chứa một lƣợng nƣớc thải trong ½ giờ ứng với lƣu lƣợng lớn nhất – 55.8 m3/h. Kích thƣớc bể tiếp nhận: B*L*H = 5*5.6*2 m Chọn chiều cao xây dựng bể tiếp nhận là 2.5 m. III.3.2 Hệ thống bơm nƣớc. Bố trí 3 bơm nƣớc loại máy bơm hố móng nhãn hiệu DVX 200 AUT (2 làm việc , 1 dự phòng) có công suất tối đa 33m3/h, cột áp 3.6 m. III.4. Mƣơng dẫn nƣớc. Nƣớc thải đƣợc dẫn từ bể tiếp nhận sang bể vớt dầu bằng mƣơng có tiết diện hình chữ nhật. Thông số tính toán Lƣu lƣợng tính toán ( l/s) q tb = 15.5 31max tbq 44.7min tbq Độ dốc i: 0.0045 0.0045 0.0045 Bề ngang b (mm): 250 250 250 Vận tốc v (m/s): 0.691 0.826 0.555 Độ đầy h (m): 0.090 0.150 0.052 Chiều cao xây dựng mƣơng: H= hmax + hbảo vệ Với hmax = 0.150 m, hbảo vệ lấy là 0.35m H = 0.150+ 0.35 = 0.5m. III.5. Song chắn rác tinh. Chọn song chắn rác có kích thƣớc khe hở là 16 mm. Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thƣớc s*l = 8*50 mm. Song chắn rác đặt nghiêng một góc 60 0 so với mặt nằm ngang. CNMT- K51 20 Chiều sâu lớp nƣớc ở song chắn rác lấy bằng chiều cao lớp nƣớc cửa mƣơng dẫn nƣớc thải: h1 = hmax = 0.150m Số khe hở của song chắn rác là: k bhV q n s 1 max Trong đó: k=1.05 –hệ số tính đến hiện tƣợng thu hẹp dòng chảy. qmax = 31 l/s Vs: vận tốc dòng nƣớc qua song chắn, (0.8 – 1) chọn Vs= 0.9 m/s b= 0.016 m – khoảng cách giữa các khe hở của song chắn.  05.1* 016.0*15.0*9.0 31 n 15 (khe) Chiều rộng song chắn tính theo công thức: Bs= S*(n-1) + b*n Trong đó: S: chiều dày thanh chắn = 0.008 m Vậy Bs= 0.008*(15-1) + 0.016*15 = 0.35 m Kiểm tra lại vận tốc lại vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mƣơng trƣớc song chắn ứng với lƣu lƣợng nƣớc thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng cặn tại đó. Vận tốc này phải lớn hơn 0.4 m/s. Với qmin = 7.44 l/s = 0.00744 m 3 /s: min min min *hB q v s  = 052.0*35.0 00744.0 = 0.409 m/s Độ dài phần mở rộng l1: l1= 1.37*(Bs-Bk) = 1.37*(0.35 – 0.25) = 0.137 m Độ dài phần thu hẹp l2: l2 = 0.5*l1 = 0.5*0.137 = 0.0685 m. Chiều dài đoạn mƣơng mở rộng chọn theo cấu tạo l=1.5m. Vậy chiều dài mƣơng chắn rác tinh là: lxd = l1 + l + l2 = 0.137 + 1.5 + 0.0685 = 1.7055 m ( chọn là 1.7 m) Tổn thất áp lực qua song chắn tinh: k g v h 2 2  CNMT- K51 21 Trong đó: vk = 0.826 m/s – vận tốc nƣớc chảy trong mƣơng trƣớc song chắn (ứng với lƣu lƣợng lớn nhất) k: 2 – hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do rác mắc vào song chắn. : hệ số tổn cục bộ tại song chắn:  sin 3 4        b S Với : 1.79 – hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn theo số liệu trang 75 – giáo trình công nghệ xử lý nƣớc thải – nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 1999 – với tiết diện tròn, d = 0.01m α= 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang.  sin 3 4        b S = 60sin 016.0 01.0 *79.1 3 4        = 0.83 Tổn thất qua song chắn rác: k g v h 2 2  = 2* 8.9*2 826.0 *83.0 2 h = 0.06 m Chiều cao xây dựng song chắn rác tinh: Hxd = hmax + hbảo vệ + h = 0.150 + 0.3 + 0.06 = 0.51 = (chọn là 0.5 m) lƣợng rác giữ lại trong ngày xác định theo công thức: W= 1000*365 *Na N: số ngƣời sử dụng hệ thống, N=10000. a: lƣợng rác tính trên đầu ngƣời trong năm, l/ngƣời/năm, theo TCXDVN51-2008 : Khe hở song chắn (mm) 16-20 25-35 40-60 60-80 90-100 Lƣợng rác giữ lại (l/ngƣời/năm) 8 3 2.3 1.6 1.2 Vậy a = 8 (l/ngƣời/năm). CNMT- K51 22  W1 22.0 1000*365 10000*8  (m 3/ngày) Với lƣợng rác phát sinh > 0.1m3/ngày, ta áp dụng hệ thống thu rác cơ giới. Trọng lƣợng rác phát sinh là: P1=W1*G = 0.22*750 = 165 kg G = 750kg/m 3 – khối lƣợng riêng của rác Trọng lƣợng rác trong lấy ra từ song chắn rác trong từng giờ: Ph= hk P * 24 = 2* 24 165 = 13.75 kg/h Kh= 2, hệ số không điều hòa giờ của rác. Khoảng thời gian giữa các lần cào rác tại song chắn rác tinh với cào rác cơ giới do điều kiện thực tế vận hành. III.6. Bể vớt dầu. Bể vớt dầu có kết cấu và cách tính toán tƣơng tự bể lắng ngang. Việc tính toán bể vớt dầu đƣợc tiến hành theo chỉ dẫn điều 7.53 TCXDVN 51-2008: Chiều dài bể vớt dầu đƣợc tính: L = 0* * UK HV Trong đó: V = 5 mm/s : Tốc độ dòng chảy lấy theo quy phạm. H = 2 m : Chiều cao công tác của bể. K: hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang K = 0.5 U0: Độ lớn thuỷ lực của hạt dầu, chọn U0 = 0.5 mm/s. Vậy chiều dài của bể là: L = 0* * UK HV = 5.0*5.0 2*5 = 40 m Thời gian lƣu nƣớc trong bể: CNMT- K51 23 t = v L = 3600*10*5 40 3 = 2.2 (h) Diện tích tiết diện ƣớt của bể vớt dầu: w = v Q = 310*5 031.0  = 6.2 m 2 Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang: B = H w = 2 2.6 = 3.1 m Tốc độ nổi của hạt dầu: Ứng với U0 = 0.5 mm/s khoảng 65% các hạt dầu bị giữ lại ở lớp váng. Trên bề mặt bể ta bố trí một thiết bị để gạt váng dầu, tốc độ làm việc của thiết bị tùy thuộc điều kiện vận hành thực tế của nhà máy quyết định. Trong bể, ngoài quá trình nổi của hạt dầu thì cũng đồng thời xảy ra quá trình lắng cặn nên ngoài mục đích vớt dầu ta cũng thu đƣợc một lƣợng cặn dƣới đáy bể. Đáy bể đƣợc làm dốc về phần đầu để cặn lắng tự chảy vào hố thu cặn. Hiệu quả khử BOD5 và SS R = tba t * Trong đó: R: hiệu quả khử BOD5, SS (biểu thị bằng %) t: thời gian lƣu nƣớc, giờ a,b: hằng số thực nghiệm, chọn theo bảng: bảng: giá trị của hằng số thực nghiệm a,b ở t0> 200C Chỉ tiêu a đơn vị b Khử BOD5 Khử SS 0.018 0.0075 0.02 0.014 CNMT- K51 24 RBOD = tba t * = 2.2*02.0018.0 2.2  = 35 % RSS = tba t * = 2.2*014.00075.0 2.2  = 57 % Hàm lƣợng BOD5 và SS còn lại trong nƣớc thải là: BOD5 còn lại = 350 * (1 - 0.35) = 228 SS còn lại = 350 * (1 - 0.57) = 151 Lƣợng bùn cặn phát sinh: Wc = c hh pp TECQ *)%100( ***  m 3 Trong đó: Chh: hàm lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc thải ban đầu, Chh = 350 mg/l E: hiệu suất lắng BOD5 của bể lắng, E = 57% T: chu kì xả cặn, T = 1 ngày P: độ ẩm của cặn lắng, p = 95% Pc: tải trọng thể tích của cặn, pc = 1.02 T/m 3 = 1.02*10 6 g/m 3 Wc = c hh pp TECQ *)%100( ***  = 610*02.1*)%95100( 1*57.0*350*1320  = 5.17 m 3/ngày Chiều cao vùng chứa nén cặn: H0 = BL W c * = 1.3*40 17.5 = 0.05 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = Hbv + H + H + Hth + Hc Trong đó: Hbv: chiều cao bảo vệ, Hbv = 0.35 m H: chiều cao công tác của bể, H = 2 m CNMT- K51 25 Hth: chiều cao lớp nƣớc trung hòa của bể, hth = 0.4 m Hc: chiều cao lớp cặn, Hc = 0.05 m Hxd = Hbv + H + H + Hth + Hc = 0.35 + 2 + 0.4 + 0.05 = 2.8 m III.7. Bể điều hòa. Lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thƣờng xuyên dao động, do đó bể điều hòa có tác dụng ổn định lƣu lƣợng và chất lƣợng dòng, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lƣu lƣợng nƣớc thải gây ra và nâng cao hiệu suất các quá trình xử lý ở phía sau. Nƣớc thải vào bể có pH không ổn định nên tại bể điều hòa có đầu đo pH tự động. PH đƣợc điều chỉnh nhờ dung dịch NaOH và dung dịch H2SO4 đặc (98%). Ngoài ra, máy nén khí cung cấp oxy để tạo ra sự xáo trộn hoàn toàn và tránh gây mùi hôi thối. Thể tích bể: W = Qmax*T Trong đó: Qmax - lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất, Qmax = 111.6 m 3 /h. T - thời gian lƣu nƣớc trong bể điều hoà, chọn t = 6 giờ. → W = 111.6*6 = 670 m3 Chọn chiều cao công tác của bể là h = 4 m → Diện tích bể là: F = h W = 167.5 Chọn bể hìnhvuông, kích thƣớc: D = 13 m Chọn chiều cao dự trữ của bể là 0.5 m Chiều cao xây dựng của bể là : H = 4 + 0.5 = 4.5 m Để duy trì tình trạng hiếu khí nhằm hoà tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể và tránh lắng cặn, cần cung cấp không khí với tốc độ CNMT- K51 26 0.010.015m3/m3 thể tích.min [trang 344, Waste Water Engineering, Mecalf and Eddy, fourth edition, Mc Graw Hill]. Chọn tốc độ cấp khí là 0.015m3/m3min. Lƣu lƣợng khí cần thiết Qkhí = 0.015m 3 /m 3 .min x 670 m 3 = 10.05 m 3 khí/min = 603 m3 /h = 0.1675 m 3 /s. Chọn thiết bị sục khí dạng đĩa nhãn hiệu Rotobubble diffuser: Vật liệu: ABS và nhựa PU; Kích thƣớc: đƣờng kính 144 mm, cao 71mm; Lƣu lƣợng 100  450 lpm. Giả sử lƣu lƣợng khí q = 250 lpm = 250l/min = 0.25 m3/min. Số lƣợng đĩa: N = 10.05 m3/min : 0.25 m3/min = 40.2 đĩa Chọn số lƣợng đĩa là 49 cái, đƣợc bố trí theo 7 hàng, mỗi hàng có 7 đĩa. Tính đƣờng kính ống dẫn khí chính: Bể điều hòa có 1 đƣờng ống dẫn khí chính, vận tốc khí trong ống từ 1015 m/s. Chọn v = 13m/s Đƣờng kính ống dẫn khí chính: Dc = v Q * *4  = 13*14.3 1675.0*4 =0.128 m Chọn ống sắt tráng kẽm có đƣờng kính 150 mm. Kiểm tra vận tốc khí trong ống: v = 14.3*15.0 1675.0*4 2 = 9.5 m/s Tính đƣờng kính ống dẫn khí nhánh CNMT- K51 27 Có 6 ống nhánh, lƣu lƣợng qua mỗi ống nhánh: q = 0.1675 m 3 /s : 6 = 0.028 m 3 /s Vận tốc khí trong ống nhánh =10 15 m/s, chọn von = 12m Đƣờng kính ống dẫn khí nhánh Dc = v Q * *4  = 12* 028.0*4  =0.0545 m Chọn ống sắt tráng kẽm 60 mm. Kiểm tra vận tốc khí trong ống: v = *06.0 028.0*4 2 = 9.9 m/s Ap lực cần thiết cho hệ thống máy thổi khí xác định theo công thức Hct = hd + hc +hf + H Trong đó: hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m, hc: tổn thất cục bộ, m, hf : tổn thất qua thiết bị phân phối, m, H: chiều cao hữu ích của bể, m. Tổng tổn thất hd và hc thƣờng không vƣợt quá 0.4m, Tổn thất hf thƣờng không vƣợt quá 0.5m. Do đó, áp lực cần thiết: Hct =0.4 + 0.5 + 4.0 = 4.9m CNMT- K51 28 Hệ số an toàn khi sử dụng máy thổi khí = 2. Lƣợng không khí thiết kế chọn máy thổi khí là : Qkhí = (603 m 3 /h x 2) = 1206 m 3 /h Lƣu lƣợng của mỗi máy thổi khí Qblower = 1206 m 3/h : 2 máy = 603 m3/h Chọn 2 máy thổi khí (một làm việc, một dự phòng), hiệu VB–110–E2 có: Lƣu lƣợng max 16 m3/phút, Chọn 4 (hai làm việc, 2 dự phòng) máy bơm CM 80-160 D hiệu Pentax cho bể điều hòa để bơm nƣớc sang 2 bể SBR, mỗi bể SBR ứng với 1 máy bơm hoạt động và 1 máy dự phòng. Máy bơm CM 80-160 có: Lƣu lƣợng tối đa 168 m3/h, đạt đƣợc cột áp 15 m, công suất 12.3 kW. Bảng IV.1.Các thông số của bể điều hòa STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Thời gian lƣu Chiều cao bể Chiều dài bể Chiều rộng bể giờ m m m 6 4.5 13 13 IV. TÍNH TOÁN BỂ AEROTEN LÀM VIỆC THEO MẺ - SBR. Ta thiết kế bể aeroten hoạt động theo mẻ kế tiếp với các thông số đầu vào:  Công suất tổng cộng: 1320 m3/ngày  Số lƣợng bể: 2  Hàm lƣợng BOD5 đầu vào trung bình: 228 mg/l CNMT- K51 29  Hàm lƣợng cặn lơ lửng: 151 mg/l  Hàm lƣợng chất hữu cơ trong cặn lơ lửng: 65% Thông số đầu ra:  BOD5 đầu ra đạt: 50 mg/l  Hàm lƣợng cặn lơ lửng đầu ra: 50 mg/l  Độ tro của cặn: 0.2 hay cặn bay hơi bằng 0.8 cặn lơ lửng Các chỉ tiêu thiết kế:  65% cặn lơ lửng là cặn hữu cơ  BOD21 trong tế bào bằng 1.42 nồng độ tế bào đã chết  BOD5 = 0.68 BOD21 Xác định nồng độ BOD hòa tan trong nƣớc thải đã qua xử lý: BOD5 đầu ra = BOD5 hòa tan + BOD5 trong cặn lơ lửng BOD5 trong cặn lơ lửng = 50 * 0.65 * 0.68 * 1.42 = 31.4  Lƣợng BOD5 hòa tan trong nƣớc thải sau xử lý: 50 – 31.4 = 18.6 mg/l Thời gian thổi khí (thời gian xử lý) nƣớc thải t của bể SBR: t =  *)1(* 0 Tr SS   trong đó: S0: BOD5 đầu vào, S0 = 228 S: BOD5 đầu ra, S = 18.6  : liều lƣợng bùn hoạt tính theo chất khô (g/l), chọn  = 3 g/l Tr: độ tro của bùn hoạt tính, với nƣớc thải sinh hoạt Tr = 0.2 T: nhiệt độ của nƣớc thải về mùa đông, T = 200C p: tốc độ oxy hóa riêng của các chất hữu cơ (mg BOD5/ mg chất khô không tro của bùn trong 1 h): CNMT- K51 30 p = pmax*  *1 1 * *** * 000 0  SKCKCS CS L trong đó: pmax: tốc độ oxy hóa riêng lớn nhất (mg BOD5/ g chất khô không tro của bùn) trong 1 h, Pmax = 85 C0: nồng độ oxy hòa tan cần thiết duy trì trong bể aeroten, C0 = 2 mg/l KL: hằng số đặc trƣng cho tính chất của chất hữu cơ trong nƣớc thải, KL = 33 mgBOD/l K0: hằng số kể đến ảnh hƣởng của oxy hòa tan, K0 = 0.625 mgO2/l. : hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính, : 0.07 (l/h) p = pmax*  *1 1 * *** * 000 0  SKCKCS CS L = 85* 3*07.01 1 * 6.18*625.02*332*6.18 2*6.18  = 22.8 (mg BOD5/g chất khô không tro của bùn) t =  )1( 0 Tr SS   = 8.22*)2.01(*3 6.18228   = 3.83 h ( chọn là 4h) chọn thời gian lắng: 3 h chọn thời gian điền đầy nƣớc vào bể 2 h chọn thời gian xả nƣớc trong: 1 h chọn thời gian xả cặn dƣ + thời gian chờ: 2 h tổng thời gian một chu kì làm việc của bể: 12 h số chu kì hoạt động trong 1 ngày: 2 chu kì. Với công suất cần xử lý là 1320 m3, chọn xây dựng 2 bể SBR có cùng kích thƣớc làm việc, mỗi bể làm việc 2 chu kì mỗi ngày. công suất xử lý 1 chu kì của mỗi bể là: 330 m3 CNMT- K51 31 Chọn 50% thể tích bể chứa nƣớc trong tháo đi mỗi chu kì, thể tích cần thiết của mỗi bể là: V = 5.0 Q = 5.0 330 = 660 m 3 Chọn chiều cao làm việc của mỗi bể là 6 m Diện tích bể: 110 Chọn xây bể hình tròn, đƣờng kính của bể: D = 14.3 *4 V = 14.3 110*4 = 11.8 m (chọn là 12 m) Chiều sâu rút nƣớc: 50% H = 3m Chiều cao phần chứa bùn: 42%H = 2.52 m Chiều cao an toàn của lớp bùn: 8%H = 0.48 m Tính toán thông số của mỗi bể SBR: - Lƣợng bùn hoạt tính cần duy trì trong bể: Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể: X =       M F V SQ * * 0 Trong đó: F/M: tỷ số BOD5 có trong nƣớc thải và bùn hoạt tính (mg BOD5/ mg bùn), F/M = 0.06 X =       M F V SQ * * 0 = 06.0*660 300*330 = 2500 mg/l Tính thể tích bùn trong bể sau một số chu kì làm việc: Hàm lƣợng bùn ban đầu trong bể: G0 = V*X = 660*2500 *10 -3 = 1650 kg Hàm lƣợng cặn thực tế ban đầu trong bể: CNMT- K51 32 Xcặn = cặn vô cơ + bùn/0.8 = 150.5*(1-0.65) + 2500/0.8 = 3178 mg/l Gcặn = 660 * 3178 *10 -3 = 2097.5 kg Thể tích bùn choán chỗ sau i chu kì: Gn = G0 + n i n i SSPx   8.0/ 1 iPx : lƣợng bùn sinh ra trong chu kì thứ i iPx = Y *(S0 – S)*Q – Kd *Gn-1 Y: hệ số động học, chọn Y = 0.65 g/g Kd: hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.05 ngày Chu kì 1: 1Px = 0.65 * (228 – 18.6) *330*10-3 – 0.05*1650/2 = 3.67 kg SS1 = 151*(1-0.65)*330*10 -3 = 17.5 kg (không đổi) Tổng bùn cặn sau chu kì 1: G1 = G0 + P1/0.8 + SS1 = 2097.5 + 3.67/0.8 + 17.5 = 2119.6 kg Chu kì 2: 2Px = 0.65 * (228 – 18.6) *330*10-3 – 0.05*(1650 + 3.67)/2 = 3.58 kg G2 = 2119.6 + 3.58/0.8 + 17.5 = 2141.6 kg Sau chu kì 10, lƣợng bùn cặn trong bể là 2313.7 kg Thể tích bùn choán chỗ khi cô đặc đến 8000 mg/l và tỷ trọng bùn là 1.02 kg/m 3 : Vbùn = 8*02.1 7.2313 = 283.6 m 3 Chiều cao lớp bùn trong bể: hbùn =  F Vbщn  04.113 6.283 2.51 m chiều cao phần nƣớc đã lắng trên lớp bùn: hnƣơc = 6 – 2.51 = 3.49 m độ sâu của ống rút nƣớc trong tính toán: 0.5*H = 3 m CNMT- K51 33 phần nƣớc dự trữ dƣới ống rút nƣớc để khỏi kéo cặn: 0.49 m sau 10 chu kì (5 ngày) ta phải thải bỏ bùn dƣ ra khỏi bể. khối lƣợng bùn dƣ cần thải bỏ: Gthải =G2 - Gcặn = 2313.7 – 2097.5 = 216.2 kg thể tích bùn dƣ thải bỏ: V = 8*02.1 2.216 = 26.5 m 3 tốc độ rút nƣớc ra khỏi bể: v = t q = 1 330 = 330 m 3 /h = 5.5 m 3/phút - Tính lƣợng oxy cần thiết để khử BOD5: OC0 =    P F SSQ *42.1 10*)(* 30 P: lƣợng tế bào dƣ xả ra ngoài theo bùn dƣ P = YbQ(Sb-S) .10 -3 = p1 = 3.67 OC0 =    P F SSQ *42.1 10*)(* 30    67.3*42.1 68.0 10*)6.18228(*1 20 3 401.3 kg/ngày Nhiệt độ nƣớc 200C, nồng độ oxy bão hòa : Cx = 9.02 mg/l Nồng độ oxy duy trì trong bể: C = 2 mg/l Lƣợng oxy thực tế cần: OCthực = OC0* CC C X x  = 401.3* 202.9 02.9  = 515.6 kg/ngày Mỗi bể hoạt động 2 chu kì 1 ngày, mỗi chu kì sục khí 4h do đó lƣợng oxy cần cung cấp mỗi h là: MOXY = 33.23 kg/h Dùng thiết bị phân phối khí có bọt khi có kích thƣớc trung bình với  = 0.7, năng suất hòa tan oxy của thiết bị OU = 7 grO2/m 3 trong không khí ở độ sâu 1m. Lƣợng không khí cần thiết mỗi giờ: Qkk = hOU OC . = 7.5*7 1000*23.32 = 807.77 m 3 không khí = 13.46 m3/phút. CNMT- K51 34 Chọn 2 máy thổi khí hiệu Turbo BT55S5 lƣu lƣợng 17 m3/phút, công suất 55 kw ( 1 máy hoạt động, một máy máy dự phòng) Hệ thống phân phối khí: dùng đĩa phân phối khí series RCD của hãng APEC đặt tại trung tâm bể, mỗi đĩa phân phối đƣợc 120 lít không khí/phút. Số lƣợng đĩa cần là: 112.2 đĩa Ta chọn tổng cộng là 128 đĩa phân phối khí, mỗi bể SBR là 64 đĩa. Đĩa phân phối đƣợc bố trí đều trong toàn bể (8*8) Đƣờng ống chính: Đƣờng kính ống dẫn khí chính (cung cấp cho bể SBR) Dk = k k v Q * *4  =   9 111,04 = 0,125 m. Với: vk: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vkhí=9m/s, Chọn ống dẫn khí chính là ống sắt tráng kẽm loại  125 mm Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: Đƣờng ống nhánh: mỗi bể có 8 đƣờng ống nhánh Lƣợng khí qua mỗi ống nhánh: qk = 8 111.0 = 0.014 m 3 /s Đƣờng kính ống nhánh dẫn khí: dk = n k v q * *4  = 9* 014.0*4  = 0.44 mm Với: vn: Vận tốc khí trong ống nhánh vn=9m/s Chọn ống nhánh dẫn khí là ống nhựa STK, đƣờng kính  50. Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: CNMT- K51 35   14.7 05.0*14.3 014.0*4 * *4 22  D Q V kkhн  m/s - Hệ thống hút bùn: lƣợng bùn thải ra mỗi lần là 26.5 m3 Thời gian thải bùn là 2 giờ Công suất của hệ thống bơm bùn: 13.25 m3/h Mỗi bể chọn 2 (một hoạt động, một sự phòng) máy bơm bùn APP KT công suất 15 m3/h Thời gian bơm bùn thực tế: 1.77 h Tính toán đƣờng ống dẫn bùn Vận tốc trong đƣờng ống dẫn bùn v = 0.3 – 0.5 m/s Chọn v = 0.4 m/s Lƣu lƣợng bùn thải Q = 26.5 m3 Thời gian bơm bùn t = 1.77 h Đƣờng kính ống dẫn bùn: D = 14.3* *4 v Q = 3600*14.3*4.0 77.1/5.26*4 = 0.133 m Chọn ống PVC có D = 150 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống: v = 0.26 m/s - Hệ thống rút nƣớc trong: Lƣợng nƣớc trong rút đi mỗi chu kì: 330 m Thời gian rút nƣớc trong: 1 h Chọn thiết bị Decanter của nhà cung cấp SKIMOIL kí hiệu : HD-04811 có lƣu lƣợng lớn nhất 11.2 m3/phút, chiều cao thu nƣớc tối đa: 4m. Thiết bị gồm một phao nổi làm bằng vật liệu sợi thủy tinh, phía trên là hệ thống cơ điện tử tự động điều khiển việc hút nƣớc, đƣợc bao quanh bởi một lớp bảo vệ, phần này CNMT- K51 36 đƣợc nối với phần chứa nƣớc ch.m ở dƣới nƣớc, giữa hai phần này đƣợc bịt kín hoàn toàn bằng một vòng đệm nằm ở dƣới đáy của phao nổi. Các hệ thống này đƣợc nối với ống dẫn nƣớc ra bằng nhựa dẻo có thể uốn cong theo sự lên xuống của thiết bị, sau cùng, ống dẫn nhựa dẻo nối với ống dẫn nƣớc ra cố định bằng nhựa PVC. Thiết bị decanter này có ƣu điểm là giữa phần chứa nƣớc chìm và phần đáy phao đƣợc thiết kế kín tuyệt đối, do đó tránh đƣợc sự xâm nhập của các chất lơ lửng nhƣ bùn. Việc thiết kế này đảm bảo cho việc tháo nƣớc ra khỏi bể chỉ xảy ra ở phần trên với một độ sâu thích hợp và chỉ trong phạm vi đƣờng kính của phao, tránh việc các chất nổi trên bề mặt không bị kéo theo vào d.ng chính. Các thiết bị cơ khí phụ đi kèm với thiết bị rút nƣớc gồm có: - Dây phao VỚI phao làm bằng sợi thủy tinh, dây neo thép không rỉ,khung neo dằn thép mạ và thép tấm. - ống xả nƣớc bằng ống nhựa PVC - Trụ neo thép mạ đƣờng kính 120 mm - Khung đỡ trụ neo bằng thép mạ. - Khung đỡ dƣới trụ neo bằng thép mạ - Bulong khớp nối - Van bƣớm điều khiển bằng điện đƣờng kính 100mm V. TÍNH TOÁN TRẠM KHỬ TRÙNG NƢỚC THẢI. Nƣớc thải ra từ bể SBR đƣơc khử trùng trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Có nhiwwuf phƣơng pháp khử trùng nƣớc thải, nhƣng ở đây ta xử dụng Clo lỏng để khử trùng. CNMT- K51 37 V.1. Tính toán lƣợng Clo cần dung. Do công trình phía trƣớc là bể SBR nên trạm khử trùng Clo cũng hoạt động gián đoạn. Một chu kì, bể SBR xả ra 330 m3 trong 1 h, vậy khi bể CLo hoạt động, mỗi giờ bể nhận 330 m3 Lƣợng clo cần dung cho 1 lần đƣợc tính theo công thức: y = 1000 *Qa = 1000 330*3 = 1 kg/h để định lƣợng clo, xáo trộn clo hơi với nƣớc công tác, điều chế và vận chuyển đến nơi sử dụng ta dung Clorato chân không kiểu 10HUN – 100. Ta chọn một Clorato 10HUN -100 làm việc và một clorato dự phòng có đặc tính kĩ thuật nhƣ sau: - Công suất theo clo hơi: 0.4 – 2.05 kg /h - Loại lƣu lƣợng kế: Pc- 3 - Áp lực nƣớc trƣớc ejector: 2.5 – 3 kg/cm3 - Trọng lƣợng: 37.5 kg - Lƣu lƣợng nƣớc: 2m3/h Để phục vụ 2 clorato chọn 3 ban lông trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nƣớc để chuyển thành clo hơi và dẫn đến clorato. Trong trạm khử trùng ta dùng các thùng chứa clo có dung tích 512 lít và chứa 500kg clo. - Đƣờng kính thùng chứa : 0.64 m - Chiều dài thùng: 1.8 m - Lƣợng clo lấy ra từ 1m2 bề mặt thùng chứa là 3 kg/h. - Bề măthj bên thùng chứa clo là 3.6 m2, nhƣ vậy lƣợng clo lấy ra từ một thùng chứa là: 3.6*3 = 10.8 kg/h - Số thùng chứa clo cần thiết là 0q N   = 0926.0 8.10 1  thùng Chọn 1 thùng chứa clo và một thùng dự phòng CNMT- K51 38 - Số thùng clo cần cho 1 tháng hoạt động: N = 24.0 500 30*2*2*   thùng - Lƣợng nƣớc cần dung cho nhu cầu trạm clo: 1000 *1000(* )21 VVy Q   (m 3 /h) V1: độ hòa tan clo trong nƣớc, phụ thuộc nhiệt độ nƣớc thải, với nhiệt độ nƣớc thải 200C, ta có V1 = 0.89 l/g V2: lƣu lƣơng nƣớc cần thiết để bốc hơi clo, lấy V2 = 300 (l/kg) 1000 *1000(* )21 VVy Q   = 1000 )30089.0*1000(*1  Q = 1.19 m 3 /h Nƣớc clo đƣợc dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đƣờng kính ống 70 mm với tốc độ 1.5 m/s V.2. Tính toán máng trộn – máng trộn vách ngăn có lỗ. Để xáo trộn clo với nƣớc thải ta dùng máng trộn có thời gian xáo trộn là 1- 2 phút. Máng trộn vách ngăn có lỗ thƣờng gồm 2-3 vách ngăn với các lỗ có đƣờng kính 20-100mm, ta chọn lỗ có đƣờng kính 80 mm. Số lỗ trong một vách ngăn: Vd Q n ** *4 2  Trong đó: Q: lƣu lƣợng nƣớc: 330 m3/h = 0.092 m3/s V: vận tốc nƣớc qua lỗ: V = 1(m/s) n = 1*08.0*14.3 092.0*4 2 = 18.3 lỗ ( ta chọn là 20 lỗ) chọn 5 lỗ theo chiều ngang và 4 lỗ theo chiều đứng, khoảng cách giữ các lỗ lấy bằng 2d = 0.16m CNMT- K51 39 chiều ngang máng trộn: 5*0.16 = 0.8 m chiều cao lớp nƣớc trƣớc vách ngăn thứ nhất: 4*0.16 = 0.64 m chiều cao lớp nƣớc ở vách ngăn thứ 2: H2 = H1 + h h: tổn thất áp lực ở vách ngăn 1 h = 8.9*2*62.0 1 *2* 22 2  g v  = 0.13 m  H2 = 0.13 + 0.64 = 0.77 m Khoảng cách giữa các cách ngăn: l = 1.5*B = 1.5*0.8 = 1.2 m Chiều dài tổng cộng với vách trộn 2 vách ngăn: L = 3*l = 3*1.2 = 3.6 m Thời gian lƣu nƣớc trong máng: t = q W = 092.0 6.3*8.0*77,0**  q LBH = 24.1 (s) V.3. Tính toán bể tiếp xúc. bể tiếp xúc ly tâm đƣợc thiết kế giống nhƣ bể lắng đợt 1 không có thiết bị vét bùn. Nƣớc thải sau khi xử lý ở bể tiếp xúc đƣợc dẫn theo mƣơng dẫn ra hệ thống thải chung. Thời gian tiếp xúc ở bể tiếp xúc là 30 phút. Thể tích của bể tiếp xúc là: W = Q*t = 60 30*330 = 165 m 3 Xây một bể tiếp xúc với chiều cao công tác là 3 m, đƣờng kính bể là 8.4 m V.4. Tính toán máy ép bùn băng tải. Sử dụng máy ép bùn băng tải để làm khô cặn từ bể tách dầu, cặn thải từ bể SBR và cô đặc đến 5%. Lƣợng cặn phát sinh ở bể vớt dầu mỗi ngày là: 5.17 m3, nặng 5.2734 kg Lƣợng cặn lấy ra ở mỗi bể SBR sau 5 ngày làm việc là: 26.5 m3, nặng 216.2 kg CNMT- K51 40 Trong một chu kì 5 ngày, tổng lƣợng cặn vào máy lọc ép băng tải là: 78.85 m 3 , khối lƣợng của lƣợng bùn cặn này là: 458.767 kg Lƣợng cặn này máy sẽ lọc ép trong 4 tiếng Lƣợng cặn đƣa vào máy 1 giờ: 19.71 m3/h, ứng với 114.7 kg/h Chọn máy có năng suất 115 kg/m rộng.giờ Chiều rộng băng tải: 0.99 m, chọn mày có chiều rộng băng tải 1m, mămg suất 115 kg/m.h. CNMT- K51 41 KẾT LUẬN Trong những năm gần đây, nƣớc ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. Sự phát triển của nền kinh tế kéo theo sự đô thị hóa diễn ra với một tốc độ khá cao, nhịp độ phát triển này có thể sẽ tiếp tục trong một thời gian tƣơng đối dài nữa. Nhiều khu đô thị, khu dân cƣ, nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung đã, đang và sẽ đƣợc xây dựng trong một tƣơng lai không xa. Tất cả những yếu tố này chắc chắn sẽ kéo theo sự gia tăng không nhỏ về nhu cầu sử dụng nƣớc và kèm theo đó là lƣợng nƣớc thải ra cũng tăng lên, tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng. Trƣớc khi có đƣợc những giải pháp công nghệ hiệu quả để tái chế, tái sử dụng lƣợng nƣớc thải này cũng nhƣ một hành lang pháp lý đủ mạnh để quản lý, xây dựng các trạm xử lý nƣớc thải tập trung là một giải pháp thích hợp giúp ta giảm thiểu tối đa những tác hại của các nguồn nƣớc thải đối với môi trƣờng. Điều này giúp chúng ta có một môi trƣờng trong sạch, một bầu khí quyển trong lành, có nhƣ vậy tinh thần và sức khỏe mới đƣợc bảo vệ tốt và cuộc sống mới ngày một đƣợc nâng cao. CNMT- K51 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai, Nhà xuất bản Xây Dựng 2009. 2. Xử lý nước thải sinh hoạt qui mô vừa và nhỏ - Trần Đức Hạ, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật. 3. Bài giảng môn Xử lý nước thải – PGS.TS Đặng Xuân Hiển, INEST 4. Bài giảng môn thiết kế hệ thống xử lý nước thải – Ths Nguyễn Ngọc Tân, INEST. 5. Tiêu chuẩn ngành – 20 TCN- 51-84 – NXB Xây dựng 6. Giáo trình công nghệ xử lý nước thải - Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, NXB khoa học kĩ thuât 1999. 7. Thoát nước – tập II: Xử lý nước thải - Hoàng Nhuệ, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002