Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung huyện Bình Sơn - Quảng Ngãi

ắn rác Hàm lƣợng chất lơ lửng của nƣớc thải sau khi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại: 425.34(100 4) 408 100 SS    mg/l 20 271(100 4) 260 / 100 BOD mg l    2.5.3 Bể lắng cát: Chức năng của bể lắng cát ngang: lắng cát và loại bỏ các chất vô cơ không hoà tan nhƣ cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn chất hữu cơ dễ phân huỷ trong nƣớc thải và giữ lại các vật liệu hữu cơ có kích thƣớc lớn nhƣ vỏ trứng, dăm bào, vỏ hạt và rác thực phẩm nghiền. Bể lắng cát còn giúp bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh, mƣơng dẫn, giảm số lần súc rửa các bể phân huỷ cặn do tích luỹ quá nhiều cát. Đồ án tốt nghiệp Trang 31 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Bể lắng các ngang đƣợc thiết kế để duy trì vận tốc chuyển động ngang của dòng chảy là 0,3 m/s và đủ thời gian lƣu nƣớc để các hạt các lắng xuống đáy bể.( Điều 7.33 TCXDVN 51-08) -Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang : 3ax 1521.25 60 W 25.35 3600 3600 h mQ t m      Trong đó :  ax h mQ lƣu lƣợng giờ lớn nhất, ax h mQ =1521.25 m 3 /h  Thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng cát ngang, t=60 ( bảng TK-2 XLNT đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) -Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát ngang : 2ax 0.42 1.4 0.3n s mQF m v    Trong đó :  ax s mQ lƣu lƣợng lớn nhất giây, ax s mQ =0.42 m 3 /s  V vận tốc chuyển đông ngang của nƣớc trong bể lắng cát ngang, v=0.3 m/s -Chiều rộng của bể lắng cát ngang : 1.4 1.17 1.2 nFB m H    Trong đó :  H chiều cao công tác của bể, chọn H=1.2 m Chọn bể lắng cát gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 công tác và 1 dự phòng. -Chiều ngang mỗi đơn nguyên khi đó sẽ là : 1.17 0.585 2 2 B b m   -Chiều dài của mỗi đơn nguyên : W 25.35 18.06 2 0.585 1.2 L m n b H        Trong đó n=2 là số đơn nguyên công tác Đồ án tốt nghiệp Trang 32 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT -Lƣợng cát trung bình sinh ra mỗi ngày : d 30 25853 0.15W 3.88 / 1000 1000 ng tb c Q q m ngd      Trong đó q 0 lƣợng cát trong 1000m3 nƣớc thải,q 0 =0.15 -Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm : W 3.88 1 0.18 18.06 0.585 2 c c t h m L b n          Trong đó t=1 ngày là chu kì xả cát -Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang : 1.2 0.18 0.5 1.88xd c bvH H h h m       Trong đó bvh =0.5m là chiều cao vùng bảo vệ của bể lắng cát -Tính toán sân phơi cát : Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nƣớc trong hỗn hợp cát-nƣớc để dễ dàng vận chuyển cát đi nơi khác -Diện tích hữu ích của sân phơi cát đƣợc tính theo công thức : 2 365 466600 0.02 365 681.236 1000 1000 5 llN PF m h          Trong đó :  llN dân số tính theo hàm lƣơng chất lơ lửng, llN =466600 ngƣời  P=0.02 l/ngƣời/ngày là lƣợng cát giữ lại( điều 7.34 TCXDVN 51-08)  h=5m/năm chiều cao lớp cát trong năm (quy phạm h=3-5) Chọn sân phơi cát gồm 2 ô, diện tích mỗi ô là 285/2=142.5 m2 Hàm lƣợng chất lơ lửng,BOD của nƣớc thải sau khi qua song chắn rác giảm 5%, còn lại: 408(100 5) 387 100 SS    mg/l 20 260(100 5) 247 / 100 BOD mg l    Đồ án tốt nghiệp Trang 33 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 2.5.4 Tính bể điều hòa: Bể điều hoà có hình dạng hình tròn hoặc hình vuông, xây bằng bêtông cốt thép. Nếu không có biểu đồ thải nƣớc thì lấy lƣu lƣợng nƣớc thải của một ca sản xuất. Thể tích của bể điều hoà lấy bằng lƣu lƣợng nƣớc thải của ca sản xuất( Điều 7.28 TCXDVN 51-08), chiếm 60% lƣợng nƣớc thải trong ngày. V=0.625853=15512 (m 3 ) Chọn chiều cao công tác bể: H=5m Kích thƣớc bể 30  30 m Chiều cao xây dựng của bể: H= ct bvH H =5+0.5=5.5 m +Tính toán dàn ống khí: -Lƣợng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: qkhí = RVđh(tt) Trong đó:  R: tốc độ khí nén, R = 10 l/m3.phút  Vđh(tt): thể tích bể điều hòa, bằng 15512 m 3 Vậy 10 15512 155120kkq    l/phút =2585.33l/s Chọn loại thiết bị khuếch tán khí bằng đĩa sứ, có lƣu lƣợng khí là từ 11 đến 96 lít/phút.cái, chọn r = 80 lít/phút.cái. Vậy số đĩa sứ: 155120 1939 80 kkqn r    đĩa Các đĩa sứ đƣợc bố trí nhƣ sau:  Theo chiều dài của bể 45 đĩa  Theo chiều rộng của bể 45đĩa *Các thông số của ông dẫn khí chính: Chọn đƣờng kính của ống dẫn khí chính d = 500 mm -Tiết diện ống f = 4 d. 2 = 23.14 0.5 4  = 0,2 (m 2 ) Đồ án tốt nghiệp Trang 34 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Vận tốc khí trong ống: v = f q = 32585.33 10 0,2  = 13 (m/s) Đảm bảo vận tốc đặc trƣng trong ống dẫn (v = 9 15 m/s). *Các thông số của ống nhánh:  Số ống nhánh bằng số đĩa sứ bố trí theo chiều dài của bể (45 ống)  Lƣu lƣợng trong một ống nhánh: qn = n qkhi = 2585.33 45 = 57.45 (l/s) Chọn vận tốc trong ống nhánh v = 9m/s -Tiết diện ống nhánh f = v qn = 357.45 10 9  = 6.3810 -3 (m 2 ) -Đƣờng kính ống d = 4 f   = 90.15(mm) Các ống đƣợc bố trí sao cho mặt dƣới ống phải đặt tuyệt đối theo phƣơng ngang dọc theo bể trên các giá đỡ để ở độ cao 60 100 mm so với đáy bể. 2.5.5 Bể lắng ngang I: Bể lắng ngang là bể lắng có dạng hcn kéo dài trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rông và chiều dài không nhỏ hơn 1:4 và chiều sâu thƣờng dƣới 4m. Chiều dài của bể lăng ngang đƣợc tính theo công thức: 8 3 62.12 0.5 0.772o v H L m K U        Trong đó:  V tốc độ lắng tính toán trung bình của hạt lơ lửng đối với bể lắng ngang v=5-10 mm/s chọn v=8 mm/s  H chiều sâu tính toán của vùng lắng, theo điều 7.60 TCXDVN 51-2008 H=1.5-3 phụ thuộc vào công suất của trạm,chọn H=3m  K hệ số phụ thuộc vào bể lắng K=0.5 đối với bể lắng ngang( điều 7.53 TCXDVN 51-2008)  U độ thô thủy lực của hạt cặn lơ lửng Đồ án tốt nghiệp Trang 35 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 0 1000 1000 0.5 3 0.04 0.772 / ( / ) 1.44 972 1.32 0.8n K H U mm s t KH h                 t thời gian lắng xác định bằng thực nghiệm,lấy theo bảng 7.12 TCXDVN 51-2008 ta có n=0.25,hiệu quả lắng 60%, nồng độ chất lơ lửng 387mg/l nên t=973s  hệ số tính đến ảnh hƣởng của nhiệt độ của nƣớc thải đối với độ nhớt lấy theo bảng 7.10 TCXDVN 51-2008 với t=15 thì  =1.44 n hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, n=0.25  / n HK h lấy theo bảng 7.13 TCXDVN 51-2008  lấy theo bảng 7.11 TCXDVN 51-2008 Diện tích tiết diện ƣớt của bể lắng ngang: 2ax 0.42 52.5 0.008 mQS m v    Trong đó: v vận tốc tính toán trung bình của nƣớc thải v=8mm/s=0.008m/s Chọn 4 bể lắng ngang Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang : 52.5 17.5 3 S B H    m Số ngăn trong bể lắng ngang: 17.5 3 6 B N b    ngăn Trong đó b là chiều ngang của mỗi ngăn bể lắng, b=6-9 chọn b=6m Chọn bể lắng ngang gồm 3 ngăn và khi đó chiều ngang tổng cộng thực tế của bể lắng là: B=3 x 6=18m Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang: 1 2 3 3 0.4 0.4 0.35 4.15xdH H h h h m         -Hàm lƣợng chất lơ lửng trôi theo nƣớc ra khỏi bể lắng đứng đƣợc tính theo công thức: 11 (100 ) 387(100 50) 193.5 / 100 100 hhC EC mg l      Đồ án tốt nghiệp Trang 36 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Trong đó:  hhC =387 mg/l nồng độ chất lơ lửng vào bể lắng đứng  1E hiệu suất lắng lấy theo bảng 3-27 (XLNT đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) với hhC =387 mg/l và tốc độ lắng của hạt lơ lửng 3 0.56 / 3.6 1.5 U mm s   nên 1E =50% Theo tiêu chuẩn xây dựng điều 7.101TCXVN 51-2008 quy định rằng nồng độ chất lơ lửng trong nƣớc thaỉ ở bể lắng đợt I đƣa vào các bể lọc sinh học không vƣợt quá 150 mg/l. trong trƣờng hợp đang xét nồng độ chất lơ lửng C=193.5 mg/l nên cần thực hiện giai đoạn làm thoáng sơ bộ để đạt điều kiện nêu trên. Ngoài ra làm thoáng sơ bộ còn có thể loại bỏ kim loai nặng và một số chất ô nhiễm khác có ảnh hƣởng xấu đến quá trình xử lý sinh học sau đó. (*)Tính toán bể làm thoáng sơ bộ: Thể tích bể làm thoáng sơ bộ: ax 1521.25 15 W 380.3 60 60 h m t Q t     m 3 Trong đó:  ax 1521.25 h mQ  m 3/h, lƣu lƣợng lớn nhất giờ  T thời gian thổi khí, thông thƣờng t=10-20 phút nên chọn t=15 phút Lƣợng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng đƣợc tính theo lƣu lƣợng riêng của không khí: ax 1521.25 0.5 761 h mV Q D     m 3 Trong đó: D=0.5 lƣu lƣợng không khí trên 1 m3 nƣớc thải Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng đƣợc tính theo công thức: 761 126.83 6 V F I    m 2 Trong đó: Icƣờng độ thổi khí trên 1m2 bề mặt bể làm thoáng trong khoangr thời gian 1h, I=4-7 m 3 /m 2h ta chọn I=6 m3/m2h. Đồ án tốt nghiệp Trang 37 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ: W 380.3 3 126.83 tH F    m Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn với diện tích mỗi ngăn bằng 126.83/2=63.415 m 2 và kích thƣớc của mỗi ngăn trên mặt bằng:BL=1225m Hàm lƣợng chất lơ lửng sau khi làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất E=70% đƣợc tính theo công thức: (100 ) 387 (100 70) 116 100 100 tc ll C E C        mg/l Nhƣ vậy hàm lƣợng chất lơ lửng trôi theo nƣớc ra khỏi bể lắng đến công trình xử lý sinh học còn lại 116mg/l < 150mg/l đạt yêu cầu quy định. Thể tích ngăn chứa cặn tƣơi của bể lắng ngang đợt I: 387 1429.2 70 8 W 20.65 (100 ) 1000 1000 (100 95) 1000 1000 3 tc b C Q E t P n                  m 3 Trong đó:  Q lƣu lƣợng trung bình giờ trong 8h làm việc của một ca (lấy trung bình cộng lƣu lƣợng trong 8h đó) từ 8h đến 16h. Q=1429.2 m3/h  T=8h thời gian tích lũy cặn  P=95% độ ẩm của bùn tƣơi  N=3 số bể lắng công tác Thể tích ngăn chứa cặn của một đơn nguyên bể lắng ngang đợt I: 3 W 20.65 W 6.88 3 b t m n    N số bể đơn nguyên bể lắng, n=3 2.5.6 Tính toán bể Aeroten: Aeroten là một trong những công trình thƣờng đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hiếu khí nhân tạo. Phƣơng pháp này dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho sinh vật hiếu khí có trong nƣớc thải hoạt động và phát triển. Quá trình này của vi sinh vật gọi chung là các hoạt động sống, gồm hai quá trình: quá Đồ án tốt nghiệp Trang 38 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT trình dinh dƣỡng sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dƣỡng và các yếu tố vi lƣợng khác để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối , phục vụ cho sinh sản; phân huỷ các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và nƣớc. Cả hai quá trình trên đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy của hai quá trình trên ngƣời ta thƣờng phải khuấy đảo khối nƣớc và sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực hơn nhƣ khí nén hoặc quạt gió với áp lực cao. 2.5.6.1 Nguyên lý làm việc của bể aeroten: Nƣớc thải sau khi đã xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chƣa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cƣ trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nƣớc. Chính vì vậy, xử lý nƣớc thải ở aeroten đƣợc gọi là quá trình xử lý với sinh trƣởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dƣỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới. Trong aeroten lƣợng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó đƣợc tách ra tại bể lắng đợt hai. Một phần bùn đƣợc quay trở lại về đầu bể aeroten để tham gia xử lý nƣớc thải theo chu trình mới. Quá trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nƣớc thải đƣợc thực hiện theo từng bƣớc xen kẽ và nối tiếp. Một vài loài vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp để chuyển thành các chất hữu cơ đơn giản, là nguồn chất nền cho vi khuẩn tiếp theo. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi chất thải cuối cùng không thể là thức ăn của vi sinh vật đƣợc nữa. Nếu trong nƣớc thải đậm đặc chất hữu cơ hoặc có nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải tách riêng và sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái sinh bùn hoạt tính. Nhƣ vậy quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính thƣờng gồm các giai đoạn sau: Đồ án tốt nghiệp Trang 39 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT - Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nƣớc thải với bùn hoạt tính. - Cung cấp oxy để vi khuẩn và các vi sinh vật khác oxy hóa chất hữu cơ. - Tách bùn hoạt tính ra khỏi nƣớc thải. - Tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn và đƣa chúng về lại bể aeroten. 2.5.6.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng làm sạch nƣớc thải của bể aeroten: - Lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc Điều kiện đầu tiên để đảm bảo cho aeroten oxy hóa các chất bẩn hữu cơ với hiệu suất cao là phải đảm bảo cung cấp đủ lƣợng oxy cần thiết cho cả hai quá trình dinh dƣỡng và oxy hoá của vi sinh vật. Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan trong aeroten, ta có thể chọn giải pháp: - Khuấy trộn cơ học. - Thổi và sục khí bằng hệ thống khí nén. - Kết hợp nén khí với khuấy trộn cơ học. - Thành phần dinh dƣỡng đối với vi sinh vật Trong nƣớc thải, thành phần dinh dƣỡng chủ yếu là nguồn cacbon (đƣợc gọi là cơ chất hoặc chất nền đƣợc thể hiện bằng BOD). Ngoài BOD, cần chú ý tới hai thành phần khác: nguồn nitơ và nguồn phosphat. Đây là những chất dinh dƣỡng tốt nhất đối với vi sinh vật. Vi sinh vật phát triển còn cần tới một số loại các chất khoáng khác, nhƣ Mg, K, Ca, Mn, Fe, với mức độ vi lƣợng. Thƣờng các nguyên tố này ở dạng ion đều có trong nƣớc thải. - pH của nƣớc thải có ảnh hƣởng nhiều đến quá trình hóa sinh của vi sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng. Nói chung pH thích hợp cho xử lý nƣớc thải ở aeroten là 6,5 8,5. - Nhiệt độ Nhiệt độ nƣớc thải trong aeroten có ảnh hƣởng rất lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật - ảnh hƣởng đến chuyển hóa của vi sinh vật mà còn ảnh hƣởng nhiều đến quá trình hòa tan oxy cũng nhƣ khả năng kết lắng của các bông cặn bùn hoạt tính. Hầu hết các vi sinh vật có trong nƣớc thải là các thể ƣa ấm. Chúng có nhiệt đo sinh trƣởng tối Đồ án tốt nghiệp Trang 40 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT đa là 400C và tối thiểu là 50C. Vì vậy nhiệt độ xử lý nƣớc thải chỉ trong khoảng 6 - 37 0C, tốt nhất là 15  350C. - Các chất có độc tính ở trong nƣớc thải ức chế đến đời sống của vi sinh vật. - Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nƣớc để đảm bảo cho aeroten làm việc có hiệu quả. Nồng độ cơ chất trong môi trƣờng ảnh hƣởng nhiều tới đời sống vi sinh vật. Nói chung chúng đều có nồng độ cơ chất tới hạn hoặc cho phép, nếu vƣợt quá sẽ ức chế đến sinh lý và sinh hóa của các tế bào vi sinh vật, làm ảnh hƣởng xấu đến quá trình trao đổi chất, đến việc hình thành enzim, thậm chí có thể bị chết. Nhƣ vậy, vi sinh vật sẽ bị ức chế và bị kìm hãm quá trình hoạt động sống trong trƣờng hợp nồng độ chất bẩn hữu cơ cao hơn nồng độ cho phép. 2.5.6.3 Các thông số hoạt động: a. Tải trọng bùn: Đại lƣợng tải trọng bùn có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định chế độ làm việc cũng nhƣ tính toán thiết kế aeroten. Nó xác định mối quan hệ giữa lƣợng chất dinh dƣỡng (chất bẩn) trong dòng nƣớc thải vào bể và lƣợng vi khuẩn hiện diện trong bể. Đại lƣợng tải trọng bùn chính là lƣợng thức ăn cho một đơn vị vi sinh vật. b. Tuổi của bùn: Tuổi của bùn là thời gian trung bình một phần tử bùn lƣu lại trong bể. Tuổi của bùn là đại lƣợng đặc trƣng cho mối quan hệ giữa lƣợng bùn có trong hệ thống xử lý nƣớc và lƣợng bùn đƣợc lấy ra khỏi hệ thống hàng ngày. c. Độ tăng sinh khối của bùn: Độ tăng sinh khối của bùn sau quá trình xử lý phụ thuộc vào tải trọng bùn, nồng độ BOD và hàm lƣợng cặn lơ lửng trong nƣớc thải. d. Chỉ số bùn: Khả năng tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp nƣớc thải - bùn hoạt tính đƣợc đặc trƣng bởi chỉ số bùn. Đó là dung tích của 1gam chất khô bùn hoạt tính sau khi lắng 30 phút trong bình lắng côn Imhoff. Chỉ số bùn Ib đƣợc biểu diễn bằng đơn vị ml/g. Đồ án tốt nghiệp Trang 41 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 2.5.6.4 Tính toán bể aeroten: Bể aeroten đƣợc tính toán thiết kế có ngăn tái sinh bùn vì giá trị 20BOD dẫn vào bể bằng 160 mg/l > 150 mg/l ( điều 7.125- TCXDVN 51-08) Nƣớc từ bể lắng đợt I đƣợc trộn đều với bùn hoạt tính (bùn đã đƣợc xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào ngăn tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất hữu cơ hoà tan có trong nƣớc thải với thời gian quy định là không nhỏ hơn 2h, rồi chảy sang bể lắng đợt II. Bùn lắng ở đáy bể lắng đợt II đƣợc tuần hoàn lại ngăn tái sinh. Ở ngăn tái sinh bùn đƣợc làm thoáng trong , bùn sau khi tái sinh trở thành ổn định, bùn dƣ đƣợc xả ra ngoài trƣớc ngăn tái sinh. Ƣu điểm của sơ đồ này là bể Aeroten chịu đƣợc sự dao động của chất lƣợng nƣớc thải. Tính toán thiết kế Aeroten căn cứ vào các yếu tố sau đây: - Thành phần và tính chất nƣớc thải. - Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hoá học. - Mức độ xử lý nƣớc thải. Hiệu quả sử dụng không khí. Nội dung tính toán Aeroten bao gồm những phần sau: - Xác định lƣợng không khí cung cấp cho Aeroten. - Chọn kiểu bể và xác định kích thƣớc bể. - Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí. 1.Xác định lƣu lƣợng không khí cung cấp cho bể: Lắng II Aeroten q1,a q2, pha = 4 g/l q1+q2 , aa =1.5g/l Lắng I Đồ án tốt nghiệp Trang 42 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT (*) Tính lƣu lƣợng bùn tuần hoàn: Vì hệ số không điều hòa k=1.51>1.25 nên 3 ax 1521.25 / h tt mQ Q m h  ( điều 7.126- TCXDVN 51-08 ) Theo phƣơng trình cân bằng vật chất ta có: 1 2 1 2( )ph aq a q a q q a      Trong đó : a - Nồng độ bùn hoạt tính trong nƣớc thải đƣa vào bể Aeroten (g/l). aa – Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten (g/l) pha - Nồng độ bùn trong ngăn phục hồi (g/l) q1 – lƣu lƣợng nƣớc thải (m 3 /h) q2 – Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn (m 3 /h) Theo sách XLNT- Hoàng Huệ, ta có aa =1.5 g/l, pha =4 g/l, a=0 => 2 21521.25 0 4 (1521.25 ) 1.5q q      => 2q =912.8 3 /m h Lƣu lƣợng tổng cộng vào bể aeroten: 33 2 1 912.8 1521.25 2434.05 /q q q m h     Thời gian nạp khí của hỗn hợp nƣớc thaỉ và bùn tuần hoàn : at = 0.5 0 2.5 15 lg a a t L a L t  Trong đó:  aa =1.5 g/l liều lƣợng bùn trong bể aerotank  aL =160 mg/l nồng độ BOD của nƣớc thải đƣa vào bể aerotank  tL =29.24 mg/l nồng độ BOD của nƣớc thải đƣa ra khỏi bể aerotank  0t =15 Vậy 0.5 2.5 160 lg 1.506 1.5 29.24 at   h Đồ án tốt nghiệp Trang 43 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT *Thời gian oxy hóa chất bẩn: 0 0 15 (1 ) a t t L L t a s t      Trong đó:  ta =4 g/l liều lƣợng bùn trong ngăn phục hồi   =0.6 Tỉ lệ bùn hoạt tính tuần hoàn so với lƣu lƣợng tính toán của nƣớc thải, 1.5 0.6 4 1.5 a ph a a a a        S=0.3 độ tro của bùn hoạt tính trong bể   tốc độ oxy hóa trung bình của chất bẩn tính bằng công thức: 0 ax 0 0 0 1 1 t m t t t L C L C K C K L a              Tra bảng 7-25 TCXDVN 51-2008,ta đƣợc: 29.24 2 1 85 29.24 2 33 2 0.625 29.24 1 0.07 1.5             =31.51 Vậy 0 0 15 160 29.24 2.47 (1 ) 0.6 4 (1 0.3) 31.51 a t t L L t h a s t             Thời gian làm thoáng không nhỏ hơn 2 vì thế ta chọn t=2 h *Thời gian cần thiết để khôi phục bùn: 0 2.47 2 0.47t at t t     h Thời gian để khôi phục bùn quy định không đƣợc nhỏ hơn 3 vì thế ta chọn thời gian khôi phục bùn bằng 3 h 2. Xác định kích thƣớc bể aeroten: -Kích thƣớc bể aerotank: w (1 )a a ttt R Q    2 (1+0.6)1521.25=4868 3m Đồ án tốt nghiệp Trang 44 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Trong đó: 1.5 0.6 4 1.5 a t a a R a a      Vì K=1.51 >1.25 nên ttQ = axm hQ (TCXDVN 51-2008 điều 7.126) - thể tích ngăn tái sinh bùn: Wt t ttt R Q   =30.61521.25=2738.25 3m - Tổng thể tích bể aerotank: 3W W +W 4868 2738.25 7606.25a t m    Đối với aerotank có ngăn tái sinh bùn số lƣợng đơn nguyên không nhỏ hơn 2, trạm có công suất < 50000 3m /ngđ thì số đơn nguyên trong khoảng 4-6 (điều 7.137 TCXDVN 51-2008) chọn 4,vậy ta chọn 4 bể aerotank . Ta có tỉ lệ W / W 36%t  nên ta chọn 3 hành lang(điều 7.130 TCXDVN51-2008) trong đó 2 hành lang làm nhiệm vụ oxy hóa và 1 hành lang làm nhiệm vụ tái sinh bùn. -Chọn chiều sâu công tác của bể H=3m(quy phạm H=3-6) -Dung tích của bể 2 W 7606.25 2535.42 3 F m H    -Với tỉ số giữa chiều rộng và chiều sâu làm việc H:B của mỗi hành lang từ 1:1 đến 1:2 nên ta chọn chiều rộng của mỗi hành lang là 3m. Chiều rộng của một bể: B=43=12m Chiều rộng tổng cộng: B=123=36m Tổng chiều dài của các hành lang: 2535.42 845.14 3 F L m b    Chiều dài của bể aerotank: 845.14 70.43 4 3 4 3 L l m     Thực tế còn có lƣợng bùn hồi lƣu từ bể nén bùn bể mêtan bể aerotank và sân phơi bùn nên lƣu lƣợng vào bể aerotank sẽ lớn hơn tính toán do đó khi tính toán kích thƣớc bể lớn hơn để đảm bảo đủ chứa lƣợng nƣớc hồi lƣu Đồ án tốt nghiệp Trang 45 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT -Kích thƣớc bể: BHL= 12370.43=2535m 2 Chọn chiều cao bảo vệ h=1m để tránh hiện tƣợng nƣớc đầy tạo bọt nổi bong bóng khi sục khí. Chiều cao xây dựng bể: xdH =H+1=3+1=4m -Chọn chiều dài của ngăn tái sinh bùn L=70.43m, B=12m chiều cao lớp bùn trong ngăn tái sinh bùn: W 2738.25 1.62 2 2 70.43 12 th m LB      Chọn chiều cao dự trữ của bể h=1m 3. Tính toán thiết bị khuếch tán khí: -Lƣu lƣợng không khí đơn vị tính bằng 3m để lam sạch 3m nƣớc thải 1 2 1 2 ( ) ( ) a t p z L L D K K n n C C    Trong đó:  Đối với bể aerotank XLSH không hoàn toàn thì z=0.9  1K tra bảng 7-26 TCXDVN 51-2008 ta chọn 1K =2 ứng với f/F=0.5  2K hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thết bị phân phối khí, H=4m nên 2K =2.52(bảng 7-27 TCXDVN 51-08)  1n hệ số xét tới ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc thải 1 1 0.02( 20)tbn T   =1+0.02(30-20)=1.24  2n =0.77 (bảng 7-28 TCXDVN51-08)  3 (10.3 ) 37.2(10.3 ) 2 2 42.62 10.3 10.3 T p h C C      mg/l Tra bảng 3-33 /217 sách XLNT đô thị và công nghiệp – LÂM MINH TRIẾT ở nhiệt độ t= 030 C ,P=760 mmhg thì TC =37.2mg/l C nồng độ trung bình của oxy trong bể aerotank =2 mg/l 0.9 (160 29.24) 0.6 2 2.52 1.24 0.77 (42.62 2) D          Đồ án tốt nghiệp Trang 46 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT - Xác định cƣờng độ sục khí: 3 2 0.6 3 0.9( / ) 2 DH J m m h t     J=0.9< minJ =3.5 phải tăng thêm lƣu lƣợng khí để đạt trị số minJ min 3.5 2 2.3 3 J t D H      Vậy lƣu lƣợng không khí cần cung cấp cho bể aerotank là: 3aQ D q  =2.32434.05=5598 m3/h=1.56 m3/s Ta chọn thiết bị phân tán không khí là tấm xốp có kích thƣớc 30030040, lƣu lƣợng riêng của không khí đi qua tấm xốp d=100 l/ph (quy phạm d=80-120) -Số lƣợng tấm xốp phân tán không khí cần thiết: 1000 5598 1000 933 60 60 100 AQN d        tấm Ta có 4 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên 3 hành lang. số lƣợng tấm xốp mỗi hành lang: 933/12=78 tấm Các tấm xốp xếp thành 2 hàng, mỗi hàng có số tấm xốp: 78/2=39tấm Chiều dài của mỗi ngăn L=70.43 m, nên các tấm đặt cách nhau một khoảng 70.43/12=5.87 m -Đƣờng kính ống cấp khí cho bể aerotank: 4 4 1.56 0.446 3.14 10 AQD v        m=450 mm -Đƣờng kính ống cấp khí cho ngăn tai sinh bùn: 4 4 0.39 0.223 3.14 10 tQD v        m= 250 mm Lƣu lƣợng không khí cung cấp cho ngăn tái sinh bùn bằng 25% lƣợng khí cấp cho bể aerotank nên: tQ =25%1.56=0.39 -Đƣờng kính ống chính dẫn khí: Đồ án tốt nghiệp Trang 47 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 4 4 1.95 0.5 3.14 10 CQD v        m=500 mm Với 31.56 0.39 1.95 /cQ m s   2.5.7 Bể lắng ngang II: Bể lắng II có nhiệm vụ lắng hỗn hợp nƣớc – bùn từ bể aeroten dẫn đến. Chọn bể lắng II là bể lắng ngang. - Chọn thời gian lắng t = 2 h - Chọn vận tốc nƣớc chảy trong bể v = 5 mm/s = 0,005 m/s(qui phạm v ≤ 5 m/s) - Lƣu lƣợng bùn hồi lƣu: max. 1521.25 0.6 912.75hl hQ Q      m 3 -Thể tích của bể lắng II đƣợc tính theo công thức: W = (Qmax.h + Qhl) t = (1521.25 + 912.75)2 = 4868 m 3 . -Tiết diện ƣớt của bể: max. max (1521.25 912.75) 1000 135.22 5 3600 h hlQ QA v        m 2 . - Chiều rộng bể : B = A 135.22 H 3  = 45 m H : chiều cao công tác của bể H = 3m - Chọn số đơn nguyên n = 7 - Chiều rộng 1 dơn nguyên: b = 45 7 B n  = 6.4 m - Tỉ lệ giữa chiều và chiều sâu của bể H L = 8 ÷ 12, chọn H L = 12 => L = 12 x H = 12x3= 36 - Kiểm tra vận tốc : Đồ án tốt nghiệp Trang 48 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Tiết diện ngang A = B x H = 45 x 3= 135 m => v = ' 2434 135 3600 Q A   = 0,005 m/s ( phù hợp) - Thể tích vùng chứa bùn : Wb = np tQbB tb .10).100( .100.).( 6 0   B0 : lƣợng bùn hoạt tính dƣ ( trƣớc khi lắng ) B0 = 0.8B+ 0.3La= 0.8116+ 0.3160= 141 mg/l b : lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc ra khỏi bể lắng, b = 12 mg/l Qtb: lƣu lƣợng trung bình giờ của nƣớc thải Qtb = 1083.33 m 3 /h t : thời gian giữa 2 lần xả cặn, t = 2 h p : độ ẩm của cặn lắng ; p = 99% n : số bể lắng, n = 7 => Wb = 6 (141 12) 1083.33 100 2 (100 99) 10 7        = 4 m 3 - Chiều cao hố thu cặn: H1= bBFF Wc   21 13 F1: Diện tích đáy hố thu cặn, F1 = 0.50.5 =0.25 m 2 F2: Diện tích miệng hố thu cặn, F2 =6.4 6.4 = 40.96 m 2 H1= 3 4 0.25 40.96 6.4 0.5     = 0.27m -Bể lắng đƣợc xây dựng có độ dốc 0.01 về phía hố thu cặn, chiều cao từ mép trên hố thu cặn đến lớp nƣớc trung hoà là: H2=(L-B)0.01=( 36-6.4) 0.01= 0.296 m - Chiều cao xây dựng bể: HXD = Hbv + H + Hth + H1+H2 Hbv: chiều cao bảo vệ Hbv = 0.4 m H: chiều cao công tác của bể H = 3 (m) Đồ án tốt nghiệp Trang 49 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Hth: chiều cao lớp nƣớc trung hoà của bể Hth =0.5 (m). Vậy HXD= 0.4 +3+0.5 + 0.27 +0.296 = 4.5 m -Hàm lƣợng chất lơ lửng trôi theo nƣớc ra khỏi bể lắng ngang II đƣợc tính theo công thức: 1 1 (100 ) 116(100 41) 68.44 / 100 100 hhC EC mg l      Trong đó:  hhC =116 mg/l nồng độ chất lơ lửng vào bể lắng đứng  1E hiệu suất lắng lấy theo bảng 3-27 (XLNT đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) với hhC =116 mg/l và tốc độ lắng của hạt lơ lửng 3 0.56 / 3.6 1.5 U mm s   nên 1E =41% 2.5.8 Bể nén bùn đứng: Bùn từ bể lắng II một phần tuần hoàn lại bể Aeroten, phần còn lại đƣợc đƣa sang bể nén bùn đứng gọi là bùn dƣ thƣờng có độ ẩm 99%. Mục đích của bể nén bùn là giảm độ ẩm và dung tích của hỗn hợp cặn và bùn. Bể nén bùn đứng có cấu tạo giống với bể lắng đứng, có nhiệm vụ giảm độ ẩm và thể tích bùn trƣớc khi đƣa sang bể mêtan. 1. Tính toán lượng bùn dư dẫn đến bể nén bùn: -Độ tăng sinh khối bùn Pr(mg/l) trong Aeroten: Pr = 0,8C1 + 0,3La Trong đó C1: lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc thải đƣa vào Aeroten, C1 = 116(mg/l) La: lƣợng chất hữu cơ BOD20 trong nƣớc thải đƣa vào Aeroten, La=160mg/l. Pr = 0.8116+ 0.3160 =141(mg/l) - Lƣợng tăng bùn hoạt tính dƣ lớn nhất: Prmax= PrK Đồ án tốt nghiệp Trang 50 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT K: Hệ số bùn tăng trƣởng không điều hoà tháng K = 1.3.( ghi chú 7.134- TCXDVN 51-08 ) Prmax= 1411.3 = 183.3 (mg/l) - Lƣợng bùn hoạt tính dƣ lớn nhất giờ đƣợc tính theo công thức: max max Pr 183.3 25853 19.75 24 24 10000 Q q C        (m 3 /h) Q: Lƣu lƣợng trung bình ngày đêm của hỗn hợp nƣớc thải, Q = 25853 m3/ngđ C: Nồng độ bùn hoạt tính dƣ phụ thuộc vào đặc tính của bùn, C = 10.000mg/l. 2. Tính toán kích thước bể nén bùn (kiểu lắng đứng) - Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng: hl = v1 t3600 = 0.06113600 = 2376mm=2.376m Trong đó: v1 - Tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, theo ( bảng 7.29-TCXDVN 51-08 ) không lớn hơn 0,1mm/s. chọn v=0.06mm/s t - Thời gian lắng bùn lấy theo ( bảng 7.29 TCXDVN 51-08 ), t = 10 12, chọn t = 11h. - Dung tích của bể nén         ax 1 2 100 19.75 100 99 12 118.5 100 100 98 1 mq p t W p n              (m 3 ) Trong đó: P1 - Độ ẩm của hỗn hợp cặn tƣơi và bùn dƣ trƣớc khi vào bể nén, p1= 99%. P2 - Độ ẩm của hỗn hợp sau khi ra khỏi bể nén bùn đứng, p2= 98%, theo bảng 7.29-TCXDVN 51-08 t - Thời gian nén, t = 12h. n - Số bể nén làm việc đồng thời, n = 1 - Diện tích hữu ích của bể nén bùn đứng: 1 1 118.5 49.87 2.376 W F h    (m 2 ) - Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng: Đồ án tốt nghiệp Trang 51 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 2 2 19.75 1000 0.196 28 3600 q F v      (m 2 ) Với v2: Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28 30mm/s, chọn v2 = 28 mm/s - Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng: F = F1 + F2 = 49.87+ 0.196 =50 (m 2 ) - Đƣờng kính bể nén bùn: 4 4 50 8 3.14 F D       (m) - Đƣờng kính ống trung tâm: 2 4 4 0.196 0.5 3.14 F d       (m) Đƣờng kính phần loe lấy bằng 1.5 đƣờng kính của ống trung tâm: d1 = 1.5d = 1.50.5 = 0.75 (m) - Đƣờng kính tấm chắn: dch= 1.3d1 = 1.30.75 = 0.975m. - Chiều cao phần hình nón: 2 8 0.5 50 50 4.47 2 2 D d h tg tg                   (m) Với góc nghiêng 50o(điều 7.60 TCXDVN 51-08 ), đƣờng kính bể D = 8m đƣờng kính đáy bể dn =0.5m - Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén: h = h2 – h0 – hth = 4.47 – 0.3 – 0.3= 3.87 (m) Trong đó: h0: Khoảng cách từ đáy ống loe đến tấm chắn, h0 = 0.250.5m, lấy h0= 0.3m hth: Chiều cao lớp trung hoà, hth= 0.3m. - Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn: H = h1+h2+h3= 2.376+4.47+0.3= 7.146(m) Trong đó: h3: Khoảng cách mặt nƣớc trong bể nén bùn đến thành bể, h3 = 0.3m Đồ án tốt nghiệp Trang 52 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 6 5 4 3 2 1 - Lƣợng nƣớc dƣ ra đƣợc tính nhƣ sau: 1 2 2 99 98 19.75 9.875 100 100 98 r p p q q p          (m 3 /h) - Lƣợng bùn đƣa qua bể mêtan: qb= 19.75-9.875=9.875 (m 3 /h)=237(m 3/ngđ) Đƣờng kính ống dẫn cặn tƣơi, bùn dƣ, ống xả cặn đƣợc quy định không nhỏ hơn 200mm, mặc khác do lƣu lƣợng bé nên ta chọn đƣờng kính các đƣờng ống này là 200mm. Kích thƣớc máng thu nƣớc đƣợc lấy theo cấu tạo BxH = 0,2x0,2m. 2.5.9 Bể mêtan: Trên các trạm xử lý thƣờng có khối lƣợng cặn lắng tƣơng đối lớn từ song chắn rác, bể lắng lần 1, bể lắng lần 2, Cặn lắng trong bể lắng I gọi là cặn tƣơi, ở bể lắng II là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính một phần quay lại bể aeroten phần còn lại qua bể nén bùn để giảm thể tích và độ ẩm trƣớc khi chuyển đến công trình xử lý cặn. Cặn tƣơi khó bảo quản, có mùi khó chịu, nguy hiểm về phƣơng diện vệ sinh và có chứa nhiều giun sán, do đó hạn chế việc sử dụng nó. Song nếu chúng đƣợc xử lý trong các bể phân huỷ thì sẽ làm mất mùi, dễ làm khô, đảm bảo vệ sinh và bảo tồn đƣợc các thành phần phân bón. Ghi chú: 1.Ông dẫn hỗn hợp bùn và cặn tƣơi vào bể 2.Ống trung tâm 3.Tấm hắt 4.Máng vòng thu nƣớc 5.Ống dẫn nƣớc ra 6.Ống xả cặn Cấu tạo bể nén bùn đứng Đồ án tốt nghiệp Trang 53 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Bùn hoạt tính thƣờng ở dạng huyền phù chứa keo bông vô định hình, gồm các vi sinh vật hiếu khí có cấu tạo đơn giản và những phần chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nƣớc thải. Nói chung, cặn tƣơi cũng nhƣ bùn hoạt tính đều dễ phân huỷ thối rữa. Phân huỷ cặn lắng thực hiện trong hai điều kiện.: kỵ khí ( phân huỷ kị khí hay còn gọi là lên men) và hiếu khí (ổn định tiếp xúc). Hiện nay, để xử lý cặn trong điều kiện kỵ khí sử dụng chủ yếu ba loại công trình: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan tuỳ thuộc vào công suất và những điều kiện khác để sử dụng một trong ba loại công trình này. Trong trƣờng hợp này, do công suất lớn, lƣợng cặn mỗi ngày đến vài chục khối nên ta sử dụng bể mêtan. bể mêtan là kết quả của quá trính phát triển các công trình xử lý cặn. Đó là công trình thƣờng có mặt bằng là hình tròn hay hình chữ nhật, đáy hình nón hay hình chóp đa giác và có nắp đậy kín, ở trên cùng của nắp đậy làm chóp mũ để thu hơi khí. Sự phân huỷ kỵ khí trong bể mêtan rất phức tạp, có thể phân biệt hai giai đoạn sau: - Giai đoạn thứ nhất, đặc trƣng cho sự tạo thành một số lƣợng lớn các axit dấm, béo, hydro. Ngoài ra còn có các axit cacbonic, rƣợu, cồn, độ pH < 7.Giai đoạn này gọi là lên men axit, trong giai đoạn này khối lƣợng của cặn giảm ít và có mùi khó chịu. - Giai đoạn thứ hai, đặc trƣng cho sự phá vỡ các thành phần tạo ra ở giai đoạn thứ nhất và tạo ra khí CO2, mêtan, H2 , pH = 7 8 vì vậy giai đoạn này đƣợc gọi là lên men kiềm. Tính toán bể metan với những nội dung sau: a. Xác định lƣợng cặn dẫn đến bể mêtan: Lƣợng cặn tƣơi từ bể lắng đợt I: 10001000)95100(    kEQC W LLc Trong đó: CLL: Hàm lƣợng chất lơ lửng của nƣớc thải dẫn đến bể lắng đợt I, CLL=387mg/l Đồ án tốt nghiệp Trang 54 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Q: Lƣu lƣợng nƣớc thải ngày đêm E: Hiệu suất xử lý của bể lắng I k: Hệ số tính đến khả năng tăng lƣợng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, k=1.11.2; chọn k=1.1 P: Độ ẩm của cặn tƣơi, P=95%. 387 25853 65 1.1 142.07 (100 95) 1000 1000 cW         (m 3/ngđ) Lƣợng cặn tổng cộng đến bể mêtan: W=Wc+qb=142.07+237=379(m 3/ngđ). Độ ẩm trung bình của hỗn nợp cặn: 7.1 7.11 100 1 100 1 96.3 379 k k hh C B P W                   % Trong đó: Ck: Lƣợng chất khô trong cặn tƣơi với độ ẩm P=95% (100 ) 142.07 (100 95) 7.1 100 100 C k W P C        (m 3/ngđ) Bk: Lƣợng chất khô trong bùn hoạt tính dƣ với độ ẩm 97%. (100 ) 237 (100 97) 7.11 100 100 b k q p B        (m 3/ngđ). b. Tính toán bể mêtan: Dung tích bể mêtan xác định theo công thức: 100 379 100 3679.6 10.3 m M W D      (m 3 ) Trong đó: M: lƣợng cặn tổng cộng dẫn vào bể mêtan, M=W= 379 m3/ngđ D: liều lƣợng cặn ngày đêm dẫn vào bể mêtan, phụ thuộc vào chế độ lên men và độ ẩm của cặn lấy theo bảng 7-32 TXDVN 51-2008. D = 10.3 Chọn 2 bể mêtan Kích thƣớc bể mêtan lấy nhƣ sau: Đồ án tốt nghiệp Trang 55 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT D=10m; h1=1.4m; H=5m; h2=1.7m * Tính lƣợng khí đốt Trong quá trình xử lý sinh học ở bể mêtan có sản sinh một lƣợng khí đốt chủ yếu là khí CH4, và một ít khí CO2. Lƣợng khí đốt này đƣợc xác định theo công thức: G= 44 0.4 11 0.396 100 100 100 Y a nD      (m 3 /kg) Trong đó: + Y - lƣợng khí đốt thu đƣợc, m3/kg chất không tro. + n - Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của cặn và chế độ lên men. Với chế độ lên men ấm, độ ẩm hỗn hợp cặn 97%, theo bảng 7-33 TCXDVN 51-08, n = 0.4 + D - Liều lƣợng cặn ngày đêm dẫn vào bể mêtan, lấy theo bảng 7-32 TCXDVN 51-08, chế độ lên men ấm, độ ẩm của hỗn hợp cặn là 97%, theo đó D = 11 + a - Khả năng lên men tối đa của chất không tro trong hỗn hợp cặn dẫn vào bể mêtan, %. Giá trị a đƣợc lấy theo mục7.191 TCXDVN 51-2008,a = 44 % 2.5.10 Sân phơi bùn : Lƣợng cặn tổng cộng dẫn đến sân phơi bùn bao gồm cặn từ bể meetan và cặn từ bể khử trùng Ghi chú: 1 - Ống dẫn hỗn hợp cặn 2 - Ống xả cặn đã lên men 3 - Ống dẫn khí đốt 1 2 3 Hình 3.6. Bể mêtan Đồ án tốt nghiệp Trang 56 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 6 12 3 4 5 W W W 379 14 393tc kt     m 3/ngđ Trong đó: 0.03 466600 W 14 1000 1000 ll kt a N     m 3/ngđ Trong đó a lấy theo điều 7.201 TCXDVN 51-2008 đối với xử lý sinh học ở bể aeroten thì a=0.03l/ngngđ Diện tích hữu ích của sân phơi bùn: 2 0 W 365 393 365 23907.5 2 3 tcF m q n        Sân phơi bùn đƣợc chia thành nhiều ô, chọn kích thƣớc mỗi ô 48x60m=2880m. số ô là: 23907.5 8 2880 n   ô Lƣợng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến độ ẩm 75% trong một năm sẽ là: 1 2 100 100 96 W W 365 393 365 22951 100 100 75 p tc P P                   m 3 Ghi chú: 1- Ống dẫn cặn đã lên men; 2 – Mƣơng dẫn cặn; 3 – Máng xả bùn xuống các ô; 4- Ống rút nƣớc tập trung; 5- Ống dẫn nƣớc ra khỏi sân 6- Mái che. Hình 3.7. Sân phơi bùn 2.5.11 Tính khử trùng nƣớc thải: a/Khử trùng nƣớc thải bằng Clo: Đồ án tốt nghiệp Trang 57 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Trạm khử trùng có tác dụng khử trùng triệt để các vi khuẩn gây bệnh mà chúng ta chƣa thể xử lý đƣợc trong các công trình xử lý cơ học, sinh học trƣớc khi xả ra biển. Để khử trùng nƣớc thải, ta dùng phƣơng pháp Clorua hoá bằng Clo hơi. Việc tính toán trạm khử trùng theo TCXDVN 51-2008. Quá trình phản ứng giữa Clo và nƣớc thải xảy ra nhƣ sau: Cl2 + H2O  HCl + HOCl HOCl  HCl + O HOCl  H+ + OCl- Lƣợng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng đƣợc tính theo công thức: 1000 a q y   Trong đó: Q: lƣu lƣợng tính toán của nƣớc thải m3/h a: liều lƣợng Clo hoạt tính a = 5 g/m3. Theo điều 7.198-TCXDVN 51-2008 Ƣng với từng lƣu lƣợng đặc trƣng ta có lƣợng Clo hoạt tính cần thiết nhƣ sau: maxmax 1521.25 5 7.6 1000 1000 a q y      (kg/h). 1083.33 5 5.4 1000 1000 tb tb a q y      (kg/h). minmin 433.54 5 2.2 1000 1000 a q y      (kg/h). Để định lƣợng Clo, xáo trộn Clo hơi với nƣớc công tác, điều chế Clo nƣớc ta dùng Cloratơ chân không. Clo nƣớc để chuyển thành Clo hơi và dẫn đến Cloratơ. Trong trạm khử trùng ta dùng các thùng chứa Clo có dung tích 312 lít và chứa 500 kg Clo . Đồ án tốt nghiệp Trang 58 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT - Đƣờng kính thùng chứa là D = 640mm. - Chiều dài thùng L = 1800mm. Diện tích mặt bên của thùng chứa: S = ( ) 0.8D L   3.14 x 0.64 x 0.8 x 1.8 = 2,9m 2 Chọn một thùng chứa công tác và một dự phòng. + Số thùng chứa Clo cần thiết dự trữ cho nhu cầu Clo trong một tháng sẽ là: 24 30 5.4 24 30 7.8 500 500 tbyN        (thùng). + Lƣu lƣợng nƣớc Clo lớn nhất đƣợc tính theo công thức: maxmax 100 5 1521.25 100 5.07 1000 1000 0.15 1000 1000 ha Q q b            m 2 /h. Trong đó: b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nƣớc, phụ thuộc vào nhiệt độ, b = 0,15%. + Lƣợng nƣớc tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator đƣợc tính theo công thức:   1000 1000max qyQ    (m 3 /h). Trong đó:  : độ hoà tan Clo trong nƣớc (phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc thải), với nhiệt độ nƣớc thải t = 150C ta có v1= 0.46 (l/g). q: lƣu lƣợng nƣớc cần thiết để bốc hơi Clo, sơ bộ lấy v2 = 250 (l/kg). Đồ án tốt nghiệp Trang 59 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT  7.6 1000 0.46 250 5.4 1000 Q     (m 3 /h). Nƣớc Clo đƣợc dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đƣờng kính ống 70mm với tốc độ 1.5 m/s. b. Máng trộn Nhiệm vụ của máng trộn là xáo trộn đều nƣớc thải và Clo. Kích thƣớc của máng trộn phụ thuộc vào lƣu lƣợng nƣớc thải chảy qua máng trộn. Với qmax.s = 423(l/s), chọn kích thƣớc cơ bản của máng trộn Parsal theo bảng 3 – 37 – Trang 230 - Xử lý nƣớc thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết. qmax.s (l/s) B(cm) L1(cm) L2(cm) L3(cm) A(cm) W(cm) C1(cm) C2(cm) b(cm) 169 30 135 60 90 80 60 100 100 7.5 Chiều cao lớp nƣớc trong máng trộn (tính đến dòng nƣớc bắt đầu chảy xong): max. 1.522 423 0.6( ) 23.65 23.65 0.3 0.6 0.46 n sqH m B H m H m         Với B - chiều ngang phần thu hẹp của máng trộn (m) n - chỉ số mũ lấy phụ thuộc vào giá trị B, lấy theo bảng 3 – 38 – trang 231 - Xử lý nƣớc thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết, n =1.522 Máng trộn Parsal làm việc theo nguyên tắc co hẹp dòng chảy. Máng gồm các phần chính: - Phần thu hẹp - Phần giữa (họng) - Phần mở rộng Phần giữa (họng), các tƣờng bên của máng trộn Parsal phải đảm bảo thẳng đứng và tuyệt đối song song. Đồ án tốt nghiệp Trang 60 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT c.Tính toán bể lắng ngang tiếp xúc Bể tiếp xúc đƣợc thiết kế giống nhƣ bể lắng nhƣng không có thiết bị gom bùn nhằm để thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nƣớc thải để loại bỏ vi trùng trong nƣớc thải trƣớc khi thải ra nơi tiếp nhận. Chọn bể lắng ngang tiếp xúc, thời gian tiếp xúc giữa Clo và nƣớc thải là 30 phút kể cả thời gian tiếp xúc ở mƣơng dẫn nƣớc từ bể lắng tiếp xúc ra biển. Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc: 180 30 30 24 60 0.5 60 l t v        (phút) v - vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, v = 0.5 (m/s). l - chiều dài mƣơng dẫn từ bể tiếp xúc ra đến sông. l = 180m. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc: hw b A-A A A Đồ án tốt nghiệp Trang 61 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT W = qmax.h x t = 3241521.25 608.5( ) 60 m  Chọn chiều cao công tác của bể tiếp xúc H = 3 m quy phạm từ 1.5 – 3.0 m. Diện tích bể: 2 W 608.5 203( ) H 3 F m   Chọn diện tích mỗi ngăn trên mặt bằng : B x L = 3m x 24m Vậy số ngăn của bể : 203 3 3 24 F n B L      ngăn Chọn chiều rộng của bể B = 3m 2.5.12 Công trình xả nƣớc thải sau khi xử lý vào biển loại B Nhiệm vụ chính của công trình xả nƣớc thải ra biển là làm sao để khả năng xáo trộn pha loãng giữa nƣớc thải sau xử lí và nƣớc biển là cao nhất.Có 2 phƣơng án xả nƣớc là xả ngay cạnh bờ biển hoặc xả xa bờ. Trƣớc khi xả vào nguồn, nƣớc thải sau khi bể tiếp xúc qua giếng kiểm tra đặt ngay cạnh bờ, sau đó theo đƣờng ống xả trực tiếp vào nguồn qua họng xả. Chọn phƣơng án xả nƣớc thải gần bờ (tiết kiệm đƣợc kinh phí, quản lý thi công thuận tiện) Đồ án tốt nghiệp Trang 62 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT 2.6 Mặt bằng và cao trình trạm xử lý: 2.6.1 Quy hoạch mặt bằng: Việc quy hoạch mặt bằng đƣợc thực hiện sao cho đạt đƣợc các chỉ tiêu về quy hoạch mặt bằng. Các công trình chính đƣợc ƣu tiên xây dựng sao cho thuận tiện nhất, các công trình phụ và công trình phục vụ đƣợc bố trí trên diện tích đất còn lại sao cho hợp lý. * Công trình chính: Công trình chính đƣợc ƣu tiên bố trí trên khu đất. Bao gồm: ngăn tiếp nhận nƣớc thải, song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng đứng đợt I, bể aeroten, bể lắng đứng đợt II, bể nén bùn, bể mê tan, bể tiếp xúc, sân phơi bùn và sân phơi cát. * Công trình phụ và phụ trợ bao gồm: Nhà điều hành, đƣờng bao quanh và đƣờng nội bộ (rộng 8 m), trạm sửa chữa, tram điện, trạm bơm, trạm khí nén, nhà thu khí và xử lý khí gas và các nhà khác đƣơc thể hiện trên mặt bằng. Chọn diện tích các công trình phụ: - Phòng thí nghiệm F = 10 x 6 = 60 m2 - Nhà điều hành: F = 30 x 12 = 300m2 - Phòng bảo vệ: F = 4 x 3 = 12m2 - Nhà xe: F = 9 x 3 = 27m 2 - Trạm biến thế: F = 3 x 3 = 20m2 - Xƣởng sửa chữa: F = 10 x 6 = 60m2 - Trạm cấp khí nén: F = 10 x 6 = 60m2 - Trạm Clo F = 10 x 6 = 60m2 - Nhà kho F = 10 x 6 = 60m 2 - Trạm thu khí F = 15 x 5 = 75m2 2.6.2 Cao trình trạm xử lý: a. Cao trình trạm xử lý theo nƣớc: Mặt cắt theo nƣớc đƣợc tính bắt đầu từ ngăn tiếp nhận nƣớc thải qua các công trình và thải ra biển. Tốn thất áp lực qua các công trình sơ bộ có thể lấy nhƣ sau: - Song chắn rác 0.1 m Đồ án tốt nghiệp Trang 63 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT - Bể lắng cát 0.1 m - Bể điều hòa 0.2 m -Bể làm thoáng sơ bộ 0.15m - Bể lắng ngang I 0.2 m - Bể aeroten 0.2 m - Bể lắng ngang đợt II 0.2 m - Máng trộn 0.3 m - Bể tiếp xúc 0.1 m Cao trình trạm xử lý theo nƣớc - Cốt mặt đất: 0,0 m - Mực nƣớc ngầm vào mùa mƣa: 4 m - Mƣơng dẫn nƣớc ra nguồn tiếp nhận: 0.5 m  Cao trình bể lắng ngang tiếp xúc: + Cao trình đáy bể: - 2m. + Cao trình của mặt nƣớc trong cuối bể: 0.6+0.1 = 0.7m + Cao trình của mực nƣớc ở đầu bể : 0.7+0.7=0.8 m + Cao trình của máng thu nƣớc cuối bể : 0.5+0.1 =0.6 m + Cao trình của máng thu nƣớc đầu bể : 0.8+0.1=0.9 m  Cao trình mƣơng dẫn: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 0.9+0.05=0.95 m + Cao trình mặt mƣơng dẫn: 0.95+0.2=1.15 m + Cao trình đáy mƣơng dẫn: 1.15-0.6=0.55 m  Cao trình máng trộn: + Cao trình nƣớc trong máng trộn: 0.95+0.1=1.05 m + Cao trình mặt của máng trộn: 1.05+0.25=1.3 m + Cao trình đáy máng trộn: 1.3-0.7=0.6 m  Cao trình của mƣơng dẫn: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 1.05+0.05=1.1 m Đồ án tốt nghiệp Trang 64 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT + Cao trình mặt mƣơng dẫn: 1.1+0.2=1.3 m + Cao trình đáy mƣơng dẫn: 1.3-0.6=0.7 m  Cao trình máng phân phối nƣớc: + Cao trình nƣớc trong máng: 1.1+0.05=1.15 m  Cao trình của bể lắng ngang II: + Cao trình mực nƣớc cuối bể: 1.15+0.1=1.25 m. + Cao trình mực nƣớc đầu bể: 1.25+0.2=1.45 m. + Cao trình mặt bể: 1.45+0.2=1.65 m + Cao trình đáy bể: 1.65-0.4=-1.25 m  Cao trình hố phân phối nƣớc : + Cao trình nƣớc hố: 1.45+0.1=1.55 m  Cao trình mƣơng dẫn: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 1.55+0.05=1.6 m + Cao trình mặt mƣơng dẫn: 1.55+0.2=1.75 m + Cao trình đáy mƣơng dẫn: 1.75-0.6=1.15 m  Cao trình bể Aeroten: + Cao trình máng thu nƣớc cuối bể : 1.6+0.05=1.65 m + Cao trình mực nƣớc trong kênh phân phối nƣớc ra: 1.65+0.1=1.75 m + Cao trình mặt nƣớc cuối bể: 1.75+0.1=1.85 m + Cao trình mặt nƣớc đầu bể: 1.85+0.2=2.05 m + Cao trình trong máng phân phối nƣớc vào: 2.05+0.1=2.15 m + Cao trình mặt bể: 2.1+0.2=2.3 m + Cao trình đáy bể: 2.3-4=1.7 m  Cao trình mƣơng dẫn nƣớc: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 2.15+0.05=2.2 m + Cao trình mặt mƣơng dẫn: 2.2+0.2=2.4 m + Cao trình đáy mƣơng dẫn: 2.4-0.6=1.8 m  Cao trình máng phân phối: Đồ án tốt nghiệp Trang 65 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT + Cao trình nƣớc ngăn: 2.2+0.05=2.25 m  Cao trình bể ngang I: + Cao trình mực nƣớc cuối bể: 2.25+0.1=2.35 m + Cao trình mực đầu trong bể: 2.35+0.2=2.55 m +Cao trình mặt bể: 2.55+0.2=2.75 m +Cao trình đáy bể: 2.75-3.25=-0.5 m  Cao trình hố phân phối nƣớc : + Cao trình nƣớc hố: 2.55+0.1=2.65 m  Cao trình mƣơng dẫn: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 2.65+0.05=2.7 m + Cao trình mặt nƣớc của mƣơng: 2.7+0.2=2.9 m + Cao trình đáy nƣớc của mƣơng: 2.9-0.6=2.3 m  Cao trình bể làm thoáng: + Cao trình nƣớc trong bể: 2.7+0.05=2.75 m + Cao trình mặt nƣớc trong bể:2.75+0.1=2.85 m + Cao trình mặt nƣớc trong bể:2.85-0.4=2.45 m  Cao trình của máng phân phối: + Cao trình nƣớc trong máng: 2.85+0.1=2.95 m  Cao trình của bể lắng cát: + Cao trình mực nƣớc trong bể : 2.95+0.1=3.05 m + Cao trình măt bể: 3.05+0.2=3.25 m + Cao trình đáy bể: 3.25-1.75=2.5 m  Cao trình của máng phân phối: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 3.05+0.1=3.15 m  Cao trình của mƣơng dẫn: + Cao trình nƣớc trong mƣơng:3.15+0.05=3.2 m + Cao trình mặt nƣớc trong mƣơng:3.2+0.2=3.4 m + Cao trình đáy mƣơng:3.4-1=2.4 m Đồ án tốt nghiệp Trang 66 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT  Cao trình song chắn rác: + Cao trình mực nƣớc song chắn: 3.2+0.05=3.25 m + Cao trình mặt nƣớc song chắn rác: 3.25+0.2=3.45 m + Cao trình đáy song chắn rác:3.45-1.1=2.35 m  Cao trình mƣơng dẫn: + Cao trình nƣớc trong mƣơng: 3.25+0.05=3.3 m + Cao trình mặt nƣớc trong mƣơng: 3.3+0.2=3.5 m + Cao trình đáy mƣơng:3.5-0.9=2.6 m  Cao trình ngăn tiếp nhận: + Cao trình nƣớc trong ngăn tiếp nhận: 3.3+0.05=3.35 m + Cao trình mặt nƣớc nƣớc trong ngăn tiếp nhận:3.35+0.2=3.55 m + Cao trình đáy ngăn tiếp nhận:3.55-0.9=2.65 m b. Cao trình trạm xử lý theo bùn Cao trình theo bùn đƣợc cắt theo sơ đồ từ lắng II tới bể nén bùn sau đó tới bể mê tan và sân phơi bùn. Chọn cốt mặt đất có cao trình 0,0 m. Tốn thất áp lực từ bể lắng II tới ngăn tiếp nhận bùn (l = 50 m) có thể lấy bằng 1,2 m và từ ngăn tiếp nhận bùn tới bể nén bùn bằng 0,3 m. Chuyển bùn qua các bể dùng bơm nên cao trình bùn đƣợc chọn theo nguyên tắc bố trí các bể nửa chìm nửa nổi để chi phí đào đắp là ít nhất. Đồ án tốt nghiệp Trang 67 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Kết luận Với nhiệm vụ thiết kế đƣợc giao “Thiết kế trạm xử lý nƣớc thải ở huyện Bình Sơn-Quang Ngãi” em đã thực hiện: Thiết kế, tính toán trạm xử lý nƣớc thải với tổng công suất 26000m3/ngđ. Công nghệ xử lý gồm 3 quá trình chính: quá trình xử lý cơ học, hoá học, sinh học. Do đặc thù nƣớc thải của huyện ta chọn công trình xử lý sinh học là bể aeroten có ngăn khôi phục bùn.. Nƣớc thải sau khi xử lý đạt loại B TCVN 6986-2001, đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận là biển Bình Đông. Đồ án tốt nghiệp Trang 68 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Tài liệu tham khảo [1]. Xử lý nƣớc thải _ PGS-TS Hoàng Huệ _ Nhà xuất bản xây dựng. [2]. Tính toán thiết kế các công trình _Lâm Minh Triết _ Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. [3]. TCXDVN 51-2008- thoát nƣớc- mạng lƣới và công trình bên ngoài. [4]. Số liệu của phòng tài nguyên môi trƣờng huyện Bình Sơn- Quảng Ngãi. [5]. [6]. [7]. [8]. www.google.com.vn Đồ án tốt nghiệp Trang 69 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT Đồ án tốt nghiệp Trang 70 GVHD:Phạm Phú Song Toàn SVTH: Lê Thị Nhƣ Vỹ Lớp: 08 MT