Tổng quan về nước thải sinh hoạt Tổng quan về nước thải sinh hoạt

MỤC LỤC
Chương I. 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3 1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 3 2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt 3 3. Tác hại đến môi trường 3 4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải 4 Chương II. 5 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN. 5 1. Xử lý cơ học 5 2. Khử trùng nước thải 5 3. Xử lý cặn nước thải 5 Chương III. 6 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH 6 1. Quy trìng công nghệ 8 2. Thuyết minh 8 Chương IV. 11 TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH 11 1. Song chắn rác 11 2. Bể lắng cát thổi khí 13 3. Sân phơi cát 14 4. Bể điều hòa 15 5. Bể lắng II 15 6. Sân phơi bùn 16 7. Tính toán các thiết bị phụ 19 Chương V. 21 TÍNH TOÁN KINH TẾ 21 1. Chi phí đầu tư ban đầu 21 2. Chi phí quản lý và vận hành 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Chương I. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thaỉ ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành vànông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein(40-50%);hydrat cacbon(40-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học. Ơ những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tác hại đến môi trường Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra. COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,..làm cho nước có mùi hôi thúi và làm giảm pH của môi trường. SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí. Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống của thuỷ sinh vật nước. Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra ). Màu: mất mỹ quan. Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … nơi tiếp nhận nước thải từ khu dân cư, đô thị , khu công nghiệp hay các xí nghiệp công nghiệp. Một số nguồn nước trong số đó là nguồn nước ngọt quí giá, sống còn của đất nước, nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phải trả giá rấ t đắt và hậu quả không lường hết. Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải. O nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồn nước. Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồn nước. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn. Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nướ. Biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là: - Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước. - Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui địng bằng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước. Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý ngiã đặc biệt quan trọng. Chương II. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN. Xử lý cơ học Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại. Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ. Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải. Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước thải. Khi cần xử lý ở mức độ cao(xử lý bổ sung) có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát,.. Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo. 2. Xử lý sinh học Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hoá các liên kết hữu cơ dạng hoà tan và không hoà tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên kết đó như là nguồn thức ăn của chúng. Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có: Hồ sinh vật Hệ thống xử lý bằng thực vật nước(lục bình, lau, sậy, rong- tảo,..) Cánh đồng tưới Cánh đồng lọc Đất ngập nước Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có: Bể lọc sinh học các loại Quá trình bùn hoạt tính Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC) Hồ sinh học thổi khí Mương oxy hoá,…. 3. Khử trùng nước thải Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùngcủa công nghệ xử lý nước thải mhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước. Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, .. nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế. 4. Xử lý cặn nước thải Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là: Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn Ổn định cặn Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau Rác( gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau,..) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần còn lại ( gọi là bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý. Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan. Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị li tâmcặn,… Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%. Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với các trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát. Chương III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH Các lưu lượng tính toán:
=
=
= 5000m
/d
=
= 1,3 * 5000m
/d = 6500m
/d
=
= 0,8 * 5000m
/d = 4000m
/d
=
2 *

=

=

=
Lưu lượng trung bình giờ: Qtbh= 5000/24 = 208.33m3/h Lưu lượng trung bình giây: Qtbs= 208.33/3600 = 0.05787 m3/s Các thông số nước thải đầu vào
= 200 mg/l
= 120 mg/l
= 300mg/l pH = 7 Nhiệt độ 300C Tổng ni tơ 70 mg/l Hữu cơ 25mg/l Amonia tự do 45mg/l Tổng photpho 12 mg/l Hữu cơ 4mg/l Vô cơ 8mg/l Coliform N0/100 107 MPN/100ml Yêu cầu nước thải đầu ra BOD5
30mg/l SS
50mg/l pH = 5- 9
Nitrat(NO3-)
Phosphat(PO4-)
Tổng Coliforms
Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt:
Với:
: tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong một ngày đêm. Lấy
= 55g/ng.d
: tiêu chuẩn thoát nước trng bình,
= 250l/ng.d Hàm lượng
trong nước thải sinh hoạt:
Với:
: tải lượng chất bẩn theo
của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong một ngày đêm.
=40g/ng.d. Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý : Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Công suất của trạm xử lý Thành phần và đặc tính của nước thải Mức độ cần thiết xử lý nước thải Tiêu chuẩn xả thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng Phương pháp xử lý cặn Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. Sơ đồ công nghệ: Phương án 1:
Quy trình xử lý nước thải sinh hoạt công suất 5000m
/ng.đ Thuyết minh: Nước thải từ khu dân cư trước khi đi vào bể lắng cát thổi khí được cho qua song chắn rác. Khi qua song chắn rác, các thành phần như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,..bị giữ lại và được thu gom bằng thủ công cho vào thùng chứa rác. Bể lắng cát có nhiệm vụ tạo thời gian lưu và thu giữ các hạt cát sỏi có kích thước lớn hơn 0,2mm. Tại bể lắng cát, các chất vô cơ có trọng lượng lớn sẽ bị tách ra khỏi nước, và được xả vào sân phơi cát. Sau đó nước thải được dẫn đến bể điều hòa lưu lượng với hệ thống sục khí để chống khả năng lắng cặn tại bể. Sau đó nước thải được bơm đến bể aeroten, tại bể aeroten nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học lơ lửng hiếu khí. Nước sau khi ra khỏi bể aeroten, được dẫn đến bể lắng đợt 2. Bể lắng đợt 2 được xây dựng theo mô hình bể lắng ly tâm có thời gian lưu nước từ 1,5-3 giờ. Dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm các hạt bông bùn hoạt tính sa lắng xuống đáy. Một phần bùn hoạt tính được tuần hoàn trở lại bể aeroten, phần bùn dư được đưa ra sân phơi bùn. Bùn được tách nước và đưa đi làm phân bón cây. Sau đó nước thải được khử trùng bằng clo tại bể tiếp xúc. Nước thải sau khi qua hệ thống có các chỉ tiêu thoã mãn với yêu cầu xả thải và được xả vào nguồn nước mặt của địa phương. Phương án 2:
1. Hầm tiếp nhận với song chắn rác thô khe 25mm Song chắn rác Bể lắng cát thổi khí Bể điều hoà Bể lắng đợt 1 Aeroten: bể aeroten Bể lắng đợt 2 Bể tiếp xúc Bể nén bùn Máy ép bùn. Thuyết minh: Nước thải sinh hoạt được thu gom bằng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt của khu dân cư dẫn về trạm xử lý. Vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô cào rác bằng cơ giới và hệ thống sục khí nhằm tránh khả năng lắng cặn của nước thải. Sau khi nước thải trong bể tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ được bơm đặt tại bể tiếp nhận bơm lên song chắn rác tinh có cào rác cơ giới trước khi đến bể lắng cát thổi khí. Tại bể lắng cát thổi khí, các chất rắn vô cơ có trọng lượng lớn sẽ bị tách ra khỏi nước và được xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định do điều kiện vận hành hệ thống thực tế quyết định. Sau đó nước thải được dẫn đến bể điều hoà lưu lượng với hệ thống sục khí để chống khả năng lắng cặn tại bể. Nước từ bể điều hoà được bơm đến bể lắng 1,sau đó nước được chảy qua bể aeroten. Tại bể aeroten nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học lơ lửng hiếu khí. Nước sau khi ra khỏi bể aeroten, được dẫn đến bể lắng đợt 2. Nước sau xử lý sinh học được khử trùng bằng clo trong bể tiếp xúc. Nước sau khi được khử trùng là nước sau xử lý, đạt các tiêu chuẩn cột B tiêu chuẩn nước mặt TCVN 5942-1995. Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt 2 được tuần hoàn một phần trở lại bể aeroten và một phần gọi là bùn hoạt tính dư cùng với cặn tươi từ bể lắng đợt 1 được dẫn tới bể nén bùn để làm giảm lượng nước chứa trong bùn trước khi dẫn vào máy ép bùn. Lựa chọn công nghệ xử lý: Cả hai phương án trên đều có hiệu quả xử lý tốt, nước thải sau khi xử lý đạt yêu cầu. Tuy nhiên phương án 1 có ưu điểm hơn là: chi phí đầu tư thấp hơn, chi phí năng lượng vận hành ít tốn kém hơn. Đòi hỏi diện tích xây dựng ít hơn. Do đó chọn phương án 1 là phương án xử lý. Chương IV. TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH Song chắn rác Nhiệm vụ: Khử cặn rắn thô(rác) như : nhành cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,…giúp bảo vệ bơm, van, đường ống , cánh khuấy,.. Cấu tạo: Thiết bị chắn rác là thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16-50mm. Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện của các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elíp. Số lượng thiết bị chắn rác trong trạm XLNT tối thiểu là 2. Thiết bị chắn rác thường đặt nghiêng theo chiều dòng chảy một góc 50-90
. Chọn 2 SCR một hoạt động, một dự phòng. Bố trí khoảng cách giữa 2 song chắn rác là 10mm, được chế tạo bằng kim loại chống rỉ có hình dạng tròn đường kính 10mm lắp nghiêng 1 góc 60o với phương ngang. Song chắn rác làm giảm tiết diện dòng chảy nên phải mở rộng về 2 bên một góc 20o để tránh hiện tượng chảy rối. Tính toán thiết kế: Số khe hở song chắn rác là:
khe Trong đó:+b: khe hở song chắn rác +Lưu lượng trung bình qua song chắn rác: 208.3333 m3/h= 0.05787 m3/s. +vtb :Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác: vtb= 0.5 m/s +h1:Chiều sâu lớp nước trước song chắn rác: h1=0.4m +Kz: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy (=1.05) Có 2 song chắn rác nên số khe mỗi song là: 30/2 = 15 khe Bề rộng tổng cộng: Bs = s(n+1) + b*n = 0.008(15+1) + 0.01*15 = 0.3 m -Với: d:bề dày song chắn rác Tính toán , kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0.4m/s
> 0.4m/s Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: L1 =
=
m Trong đó: +Bm chiều rộng mương dẫn (0.25m) +Bs chiều rộng của song chắn rác (0.31) +Góc nghiêng chỗ mở rộng
=20o Chiều dài phần thu hẹp sau song chắn rác: L2 = 0.5*L1 = 0.5*0.07 = 0.04 m Chiều dài tổng cộng của mương lắp song chắn rác: L = L1+ L2 + Ls = 0.07 + 0.04 + 1.5 =1.6 m, Ls: chiều dài phần đặt mương chắn rác (=1.5m) Tổn thất áp lực tại song chắn rác:
Trong đó: v: vận tốc của nước thải trước song chắn rác K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K = 2-3. chọn K = 3
: hệ số sức cản cục bộ của song chắn, được xác định theo công thức:

: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn.
=1,83
: góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy,
=60o Chiều cao xây dựng song chắn rác: Hxd = h + hs+0.5 = 0.4+0.2566+0.5 = 1.1566 m 0.5: chiều cao độ phóng từ hmax đến cột sàng công tác Lượng rác lấy ra từ song chắn rác:
m3/ngàyđêm a:lượng rác tính theo đầu người trong một năm. a=8 l/ng.năm N: số người sử dụng hệ thống nước thải Trọng lượng rác /ngàyđêm: P = W.G= 0,44.750 = 330kg/ngd Với : G: khối lượng riêng của rác,

Bể lắng cát thổi khí: Nhiệm vu Dưới tác động của lực trọng trường,các phần tử rắn (cát,xỉ) có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ được lắng xuống đáy bể trong quá trình chuyển động. Bể lắng cát phải được tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ để cát và các tạp chất rắn vô cơ giữ lại được trong bể. Loại bỏ cát sỏi có kích thước hạt lớn hơn 0,2mm. Giảm cặn lắng trong ống, mương oxy hoá. Tính toán thiết kế Các thông số cơ bản thiết kế bể lắng cát thổi khí STT  Thông số thiết kế  Khoảng giá trị  Giá trị đặc trưng   1  Thời gian lưu nước tính theo lưu lượng giờ lớn nhất, (phút)  2-5  3   2  Kích thước: Chiều cao(m) Chiều dài(m) Chiều rộng(m)  2,0-5,0 7,5-2,0 2,4-7,0    3  Tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao  1 :1-5 :1  1,5 :1   4  Tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng  3 :1-5 :1  4 :1   5  Lượng không khí cung cấp (m3/phút.mdài)  0,2-0,5    6  Lượng cát lắng trong bể, m3/103m3 nước thải  0,004-0,2  0,15   Chọn hai bể lắng cát. Thời gian lưu nước chọn t= 3phút Thể tích một bể:
m
Chọn chiều cao nước trong bể : H = 1,5m Chiều rộng của bể : B = 2m Chiều dài bể :
Lượng không khí cần cấp cho 1 bể
Trong đó: I = Cường độ không khí cung cấp trên mét dài bể, I = 0,4 m3/ phút.mét dài. Lưu lượng không khí tổng cộng cần cung cấp cho bể lắng cát tính theo công thức:
Trong đó : Qkk = lưu lượng không khí cung cấp cho một đơn nguyên, Qkk = 1,8m3/phút; n = Số đơn nguyên cong tác, n = 2 Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày:
Trong đó: Qdtb= Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qdtb =5000m3/d q0 = lượng cát trong 1000 m3 nước thải, q0 = 0,15 m3 cát / 1000 m3 Chiều cao lớp cát trong một ngày đêm :
Trong đó: Wc = Lượng cát sinh ra trung bình trong một ngày đêm, Wc = 0,75 m3/d t = chu kỳ xả cát , t = 1d Chiều cao xây dựng của bể lắng cát thổi khí được tính theo công thức:
Trong đó: Hxd = Chiều cao công tác của bể lắng cát thổi khí, H = 1,5m hc = Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát thổi khí, hc = 0,042m hbv = Chiều cao vúng bảo vệ của bể lắng cát thổi khí, hbv = 0,4m
Sân phơi cát Nhiệm vụ: Cát lấy ra khỏi bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phơi khô trước khi sử dụng vào những mục đích khác nhau. Tính toán thiết kế Diện tích hữu ích của sân phơi cát:
Trong đó: Nll = dân số tính theo chất lơ lửng, Nll = 20000 dân P = lượng cát giữ lại trong bể lắng cho một người trong một ngày đêm, P lấy theo điều 6.3.5-TCXD-51-84, P = 0,02 l/d. h = chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4 m/năm( khi lấy cát đã phơi khô theo chu kỳ). Chọn sân phơi cát hình vuông, cạnh :
Bể điều hòa: Thông số thiết kế: Lưu lượng nước vào:
Lưu lượng nước ra:
Thời gian điều hòa khoảng 8h Kích thước bể điều hòa: Chọn bể hình chữ nhật có chiều cao hữu ích
, chiều dài 20m, hai hành lang rộng 5m. Thể tích bể: V = 5.20.5.2 = 1000 m3 Thời gian lưu tối đa có thể có của bể:
Vậy chiều cao xây dựng của bể điều hòa là:
Hàm lượng BOD được xử lý sau bể lắng cát và bể điều hòa đạt 40%:
Hệ thống bơm: Với hiệu suất bơm 80%, chiều cao cột nước 8m. Chọn mua 2 bơm (một hoạt động, một dự phòng). Chọn bơm cánh hở, trục ngang, có công suất bơm 170m3/h, công suất động cơ 15HP, đường kính ống 150mm. Bể Aeroten: Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý khi xử lý sinh học hiếu khí ở aeroten được tính theo công thức:
Trong đó: La:
của nước thải dẫn vào aeroten, La = 120mg/l K: Hệ số sử dụng không khí, K = 14-18 g/m4 khi sử dụng tấm plastic xốp. chọn K = 15 g/m4 H: chiều sâu công tác của aeroten, H = 4m Thời gian cần thiết thổi không khí vào aeroten được tính theo công thức:
Trong đó: I: cường độ thổi không khí, chọn I = 4,2m3/m2.h Lượng không khí thổi vào aeroten trong 1 đơn vị thời gian: V = D.
= 4. 541,7 = 2166,8
Xác định kích thước aeroten: Diện tích aeroten:
Thể tích aeroten:
H: chiều cao của aeroten, H = 4m Chiều dài các hành lang aeroten :
b: chiều ngang mỗi hành lang của aeroten, b = 2H = 8m Chọn aeroten gồm 2 đơn nguyên, 4 hành lang cho một đơn nguyên. Chiều dài mỗi hành lang sẽ là:
Trong đó: n: số hành lang trong một đơn nguyên N: số đơn nguyên. Tính toán thiết bị khuếch tán không khí: Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với tấm xốp có kích thước mỗi tấm
. Như vậy số lượng tấm xốp khuếch tán không khí cần thiết:
tấm D’: lưu lượng riêng của không khí. Khi chọn tấm xốp: D’ = 80-120l/phút. Chọn D’= 110l/phút. Số lượng tấm xốp
trong một hành lang sẽ là:
tấm. Các tấm xốp được bố trí thành một hàng từ một phía của hành lang. các tấm xốp được đặt trên rãnh dưới đáy của aeroten. Bể lắng II Nhiệm vụ: Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ mương oxy hoá dẫn đến. Tính toán thiết kế Bể lắng II được xây dựng theo kiểu bể lắng ly tâm Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với lưu lượng ngày trung bình :
Trong đó : Qdtb= lưu lượng trung bình ngày đêm, Qdtb = 5000m3/d L1= Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, lấy theo các thông số thiết kế bể lắng đợt II, L1 = 22m3/m2.d Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với lưu lượng ngày lớn nhất:
Trong đó: Qdmax = lưu lượng lớn nhất trong ngày, Qdmax= 6500 m3/d L2 = Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng lớn nhất , L2=44 m3/m2.d Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với tải trọng chất rắn lớn nhất :
Trong đó:Qhmax = Lưu lượng lớn nhất trong giờ, Qhmax = 135,42 m3/h Qhth = Lưu lượng bùn tuần hoàn lớn nhất trong giờ, Qhth = 1,5 Qhmax X = Nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng, X= 3500mg/l Các thông số thiết kế bể lắng đợt II Loại công trình xử lý sinh học  Tải trọng bề mặt(m3/m2.d)  Tải trọng chất rắn(kg/m2.h)  Chiều cao công tác(m)    Trung bình  Lớn nhất  Trung bình  Lớn nhất    Bùn hoạt tính khuếch tán bằng không khí  16,3-32,6  40,7-48,8  3,9-5,9  9,8  3,7-6,1   Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy nguyên chất  16,3-32,6  40,7-48,8  4,9-6,8  9,8  3,7-6,1   Bể lọc sinh học  16,3-24,4  24,4-48,8  2,9-4,9  7,8  3,0-4,6   Bể sinh học tiếp xúc quay(RBC)  16,3-32,6  24,4-48,8  3,9-5,9  9,8  3,0-4,6   Diện tích mặt thoáng thiết kế của bể lắng đợt II trên mặt bằng sẽ là giá trị lớn nhất trong số 3 giá trị của F1, F2 và F3 ở trên. Như vậy, diện tích mặt tboáng thiết kế chính là F=F1 = 568m
. Đường kính của bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức :
Chiều cao xây dựng:
Kiểm tra tải trọng máng tràn theo công thức:
Thể tích của bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức: W = F*H = 568*2 = 1136m
Trong đó: F = Diện tích mặt thoáng tổng cộng của bể lắng đợt II, F = 568m
H = Chiều cao công tác của bể lắng đợt II, H = 2m Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể theo công thức:
Trong đó: W = Thể tích của bể lắng ly tâm Qdtb = lưu lượng nước thải trung bình ngày Sân phơi bùn Nhiệm vụ: Giảm thể tích và khối lượng của cặn để sử dụng làm phân bón. Tính toán thiết kế Khối lượng bùn cặn thu được từ bể lắng đợi 2, theo trọng lượng cặn khô:
trong đó: Qdtb – lưu lượng ngày lớn nhất, Qdtb =5000/d SS - hàm lượng cặn lơ lửng, SS = 120mg/l S- lượng BOD5 được khử, S = (BOD5,vào – BOD5,ra) mg/l. Thể tích hỗn hợp cặn:
Trong đó: Wk- trọng lượng cặn khô, Wk = 750kg/d
- tỷ trọng hỗn hợp cặn, lấy
= 1,005t/m3 P – nồng độ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp theo tỉ lệ thập phân, lấy P = 0,013. Diện tích sân phơi bùn
K- tải trọng bề mặt của sân phơi bùn,lấy K = 1,5m3/m2.y Sân phơi bùn được chia làm hai đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có diện tích là 13967/2 = 6983 m
 và chọn hình dạng thiết kế hình vuông, có cạnh:
8. Khử trùng bằng Clorua vôi: Để khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như clo hóa, o6zon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV, ở đây chỉ dùng phương pháp khử trùng bằng clo, vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được. Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước thải xảy ra như sau:
Axit hypoclorit rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành oxy nguyên tử
Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCL-
Cả HOCL, OCL- và O là những chất oxy hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Tính toán: -Khử trùng nước thải bằng clo: Lượng Clo hoạt tính lớn nhất cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức:
- Trong đó: a: Liều lượng clo hoạt tính, đối với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn, a = 3g/m3 . Dung tích hữu ích của thùng hòa tan được tính theo công thức:
Trong đó: b: nồng độ dung dịch clo vôi, b=2,5% p: hàm lượng clo hoạt tính trong clorua vôi, p= 20% n: số lần hòa trộn dung dịch clorua vôi trong ngày đêm, n =2-6 phụ thuộc vào công suất trạm. chọn n = 2 Thể tích tổng cộng của thùng hòa tan tính cả thể tích phần lắng:
Chọn hai thùng hòa tan, thể tích của mỗi thùng:
Thể tích thùng hòa trộn lấy bằng 40% thể tích thùng hòa tan: Wtr = 0,4* 0,9 = 0,36m3 Chiều cao hữu ích của thùng hòa trộn lấy bằng 0,25m và diện tích của thùng hòa trộn trên mặt bằng sẽ là: 0,36/0,25 = 1,44m2 Dung dịch clorua vôi hòa tan sẽ được bơm định lượng đưa tới máng trộn để trộn đều với nước thải trước khi vào bể tiếp xúc. Lượng dung dịch clorua vôi 2,5% lớn nhất cung cấp qua bơm định lượng được tính theo công thức:
Bơm định lượng hóa chất được chọn có dãy thang điều chỉnh lưu lượng trong khoảng 0,3-0,9 l/phút và số máy bơm được chọn là 2. -Tính toán máng trộn: Số lỗ trong mỗi ngăn được xác định theo công thức:
lỗ Trong đó: Q
: lưu lượng nước thải lớn nhất trong 1s, Q
= 0,15
d : đường kính lỗ, d = 0,08m v : tốc độ chuyển động của nước qua lỗ, v = 1,2m/s Chọn số hàng lỗ theo chiều đứng:
= 4 lỗ Số hàng lỗ theo chiều ngang:
= 8 Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng: 2d = 2*0,08 = 0,16m Khoảng cách giữa hai lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng trộn theo chiều ngang lấy bằng: d = 0,08m. Chiều ngang máng trộn:
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất:
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 2:
Trong đó: Tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2, được tính theo công thức:
(
- hệ số lưu lượng,
= 0,62) Khoảng cách a giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ 2 được tính theo công thức:
Suy ra:
với: b: Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn thứ nhất đến đáy máng trộn, chọn b = 1,75d = 1,75*0,08 = 0,14m Khoảng cách giữa các vách ngăn được tính theo công thức: l =1,5B = 1,5*1,3 = 1,95m Chiều dài tổng cộng của máng trộn với hai vách ngăn có lỗ: L = 3l +2
= 3*1,95 + 2*0,2 = 6,25m Chiều cao xây dựng của máng trộn được tính theo công thức:
Với:
: chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngang trên cùng của vách ngăn thứ hai đến mép trên cùng của máng trộn,
Thời gian nước lưu lại trong máng trộn được tính theo công thức:
-Tính toán bể tiếp xúc: Chọn bể tiếp xúc dạng bể lắng đứng để tính toán thiết kế. Thời gian tiếp xúc giữa clo và nước thải là 30 phút kể cả thời gian tiếp xúc ở mương dẫn nước từ bể lắng tiếp xúc ra ngoài Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc:
phút với: L: chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc ra đến sông, L = 180m v: tốc độ chuyển động của nước trong mương dẫn nước thải từ bể tiếp xúc ra đến bờ sông, v = 0,5m/s Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc:
Chọn 2 bể tiếp xúc và thể tích mỗi bể khi đó sẽ là:
Diện tích mỗi bể trong mặt bằng được tính theo công thức:
Trong đó:
: chiều cao công tác của bể tiếp xúc,
= 2,5-5,5m, chọn
Đường kính của bể tiếp xúc sẽ là:
Độ ẩm của cặn lắng ở bể tiếp xúc khoảng 96%. Cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước trong bùn. 9.Tính toán các thiết bị phụ Bơm bùn Lưu lượng bùn tuần hoàn, chọn

Trạm có hai bơm tuần hoàn bùn thay phiên nhau hoạt động, thông số mỗi bơm: Lưu lượng 312m
, cột áp 10m. Ống dẫn nước giữa các công trình Vận tốc dòng chảy của nước thải trong ống 0,7m/s, ta chọn loại ống nhựa PVC với đường kính:
Máy thổi khí Trạm có 2 máy thổi khí thay phiên nhau hoạt động, lưu lượng mỗi máy là 144m3/h, cột áp 4m. Chương V. TÍNH TOÁN KINH TẾ Chi phí đầu tư ban đầu Phần xây dựng. : tổng kinh phí: 1.500.000.000 Phần thiết bị : kinh phí: 142.000.000 Tổng chi phí xây dựng : 1.642.000.000đ 2. Chi phí quản lý và vận hành Chi phí nhân công Công nhân: 3 người *1.500.000đồng/tháng = 4.500.000đồng Cán bộ: 1người*2.000.000đồng/tháng Tổng cộng: 6.500.000 đồng Chi phí điện năng Tổng : 609.000đ/d * 30 = 18.270.000 đ/tháng Chi phí giám sát chất lượng môi trường: 838,98trđồng/năm 3. Chi phí xử lý 1m3 nước thải: (6.500.000 + 18.270.000)*12 + 838.980.000 = 1.136.220.000đ = 94.685.000đ/tháng Chi phí trung bình cho 1m3 nước thải: 94.685.000/(5000*30) = 700đ/m3 . TÀI LIỆU THAM KHẢO Xử lý nước thải - PGS,TS.HOÀNG VĂN HUỆ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. TRỊNH XUÂN LAI Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ - Trần Đức Hạ Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – LÂM MINH TRIẾT, NGUYỄN THANH HÙNG, NGUYỄN PHƯỚC DÂN.