Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải : Nồng độ chất bẩn của nước thải khu công nghiệp: Nước thải từ xí nghiệp công nghiệp được xử lý sơ bộ trước khi thải ra hệ thống thải nước của thà
THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Tính toán các thông số cơ bản
BẢNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ
STT THÔNG SỐ KÝ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSH 24000 (m 3 /ngđ)
2 Lưu lượng nước thải công nghiệp QCN 4000 (m 3 /ngđ)
3 Tiêu chuẩn thải nước a 200 (l/người.ngđ)
4 Hàm lượng chất lơ lửng SS 600 (mg/l)
5 Hàm lượng chất hữu cơ BOD20 600 (mg/l)
6 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ trung bình QSH h.TB 1000 (m 3 /h)
7 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây trung bình QSH s.TB 277,8 (l/s)
8 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ lớn nhất QSH h.max 1570 (m 3 /h)
9 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây lớn nhất QSH s.max 277,8 (l/s)
10 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ nhỏ nhất QSH h.min 600 (m 3 /h)
11 Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây nhỏ nhất QSH s.min 166,7 (l/s)
1.1.1 Các số liệu cơ bản:
- Tiêu chuẩn thải nước : a = 200 (l/người.ngđ)
+ Lưu lượng nước thải sinh hoạt :
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ trung bình :
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây trung bình :
Với Qs.TB = 277,8 (l/s) tra bảng 2 mục 4.1.2 TCXDVN 7957:2008 ta xác định được Kcmax=1,57 ; Kcmin = 0,6
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ lớn nhất:
Qh.max = Qh.TB x Kc.max = 1000 x 1,57 = 1570 (m 3 /h)
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây lớn nhất:
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ nhỏ nhất:
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây nhỏ nhất:
+ lưu lượng trung bình giờ : Qh TB = 1000 (m 3 /h)
Lưu lượng giờ tối đa đạt 1570 m³/h, trong khi lưu lượng giờ thấp nhất là 600 m³/h Lưu lượng trung bình theo giây là 277,8 l/s, với lưu lượng giây tối đa tại điểm C6,1 là 306,7 l/s và lưu lượng giây thấp nhất là 166,7 l/s Các chỉ số này phản ánh đặc điểm dòng chảy và khả năng hoạt động của hệ thống thủy lực trong thời gian cao điểm và thấp điểm.
1.1.2 Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải :
Nồng độ chất bẩn của nước thải khu công nghiệp:
Nước thải từ các xí nghiệp công nghiệp được xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ các chất gây ô nhiễm trước khi thải vào hệ thống thoát nước thành phố Thành phần và tính chất của nước thải của các xí nghiệp bao gồm hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) đạt mức 0 mg/l, đảm bảo không gây ô nhiễm thêm cho hệ thống thoát nước chung của đô thị Việc xử lý sơ bộ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của nước thải công nghiệp tới môi trường và hệ thống cấp thoát nước thành phố.
Nhu cầu ôxi sinh hóa: BOD `0 (mg/l)
Nhu cầu ôxi hóa học: COD =… (mg/l)
Hàm lượng chất lơ lửng
Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính:
+ ass : Lượng chất lơ lửng của người dân thải trong một ngày đêm
Theo bảng 25 TCVN 7957:2008 ta có ass = 65 g/ng - ngđ.
+ q0: Tiêu chuẩn thải nước của khu vực, q0 = 200 l/người - ngđ.
Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp : SScn = 600 (mg/l)
Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất
Hàm lượng BOD20 của nước thải
* Hàm lượng BOD20 của nước thải sinh hoạt được tính:
= 35× 200 1000 = 175 (mg/l) + aBOD : hàm lượng BOD20 tiêu chuẩn tính theo đầu người
Theo bảng 25 TCVN 7957:2008 ta có BOD5 = 35 g/người - ngđ aBOD = BOD 0,684 5 = 0,684 35 = 23 (g/người.ngđ)
+ q0 : tiêu chuẩn thải nước tính theo đầu người, q0 = 200 l/người - ngđ
Hàm lượng BOD5 trong nước thải công nghiệp: 100 (g/người.ngđ)
Hàm lượng BOD20 trong nước thải công nghiệp:
Lcn = 100:0,684 = 146 (g/người.ngđ) Hàm lượng BOD20 trong hỗn hợp nước thải được tính:
= 175× 20000+600 20000+4000 × 4000 = 245,83 (mg/l) Dân số tính toán được tính theo công thức:
Nthực - Dân số thực của thành phố: 216250 người
Ntđ - Dân số tương đương, là dân số được quy đổi của thành phố
Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
= 600 × 65 4000 = 36923 ( người) Dân số tương đương theo BOD20 được tính theo công thức:
= 600× 35 4000 = 68571 người Vậy dân số tính toán của toàn thành phố:
Theo chất lơ lửng: Ntt = 216250 + 36923 = 253173 người.
Tính toán theo BOD20: Ntt = 216250 + 68571 = 284821 người.
1.1.3 Xác định mức độ cần thiết làm sạch của nước thải : Để lựa chọn phương án xử lý thích hợp và đảm bảo nước thải khi xả ra nguồn đạt các yêu cầu vệ sinh ta cần tiến hành xác định mức độ cần thiết làm sạch.
Nước thải sau khi xử lý được xả vào sông nên ta cần xét tới khả năng tự làm sạch của sông.
Thường được xác định theo :
- Hàm lượng chất lơ lửng
- Hàm lượng oxy hoà tan
- Nồng độ cho phép của chất độc hại xả vào nguồn
Mức độ xáo trộn và pha loãng Để tính toán lưu lượng nước sông tham gia vào quá trình pha loãng ta xác định hệ số xáo trộn a.
Theo V.A.Frôlốp và I.D.Rodzille thì hệ số xáo trộn a được tính theo công thức: a = 1−e
+ aa : Hệ số tính toán đến các yếu tố thuỷ lực trong quá trình xáo trộn được tính toán theo công thức: α =ϕ.ξ √ 3 E q
+ ϕ : Hệ số tính toán đến độ khúc khuỷ của sông: ϕ = L L o
L: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo lạch sông.
L0: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo đường thẳng
Hệ số ξ phụ thuộc vào vị trí cống xả, với giá trị ξ = 1,5 khi cống xả đặt xa bờ, nhằm phản ánh ảnh hưởng của vị trí đến lưu lượng thoát nước Hệ số dòng chảy rối E được xem là không đổi dọc suốt tuyến từ cống xả đến điểm tính toán, khi chiều sâu và vận tốc của sông không thay đổi đáng kể Công thức tính lưu lượng kết hợp các yếu tố này là φ = 1400 × 1200 = 1,2, phản ánh tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng để đánh giá khả năng thoát nước hiệu quả.
= 0,5 200 × 3 =0,0075 q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải q = 0,32 (m3/s)
VTB: Vận tốc trung bình của sông (v = 0,5 m/s)
H: Chiều sâu trung bình của nước trong nguồn (H = 3 m)
Số lần pha loãng nước thải với nước sông được tính: n = aQ+ q q = 0,34 ×14,6 0,32 + 0,32 = 16,51 (lần)
Q: Lưu lượng nhỏ nhất của nước nguồn: 14,6 (m3/s)
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng
Hàm lượng chất lơ lửng cho phép của nước thải khi xả vào nguồn được tính: m = p(a Q q +1)+b s m = 2( 0,34 0,32 ×14.6 +1 ) +10 = 43,025 (mg/l)
Q = 14,6 (m3/s) p = 2 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn - đối với nguồn nước sông thuộc nguồn loại II (Theo bảng A.1_Phụ Lục A TCVN 7957-
2008 đối với nguồn loại II thì p = 2 mg/l). bs = 10 mg/l: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông trước khi xả nước thải vào.
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD của hỗn hợp nước thải và nước nguồn
- Theo Bảng A.1 TCXDVN 7957-2008 thì nước thải sau khi hoà trộn với nước sông, BOD của sông không được vượt quá 4 mg/l ⇒ L cp =4 mg /l
- BOD của nước thải cần đạt sau khi xử lý (LT) được tính theo:
LT = qx γ ×Q 10 −k ' 1 xt ( L cp − L ng x 10 −k ' 2 xt ) + 10 L −k cp 1 t
+ LT : BOD của nước thải cho phép xả vào nguồn, mg/l
+ Lcp: BOD tới hạn (BODcho phép) sau khi trộn vào nguồn , Lcp = 4 mg/l
+ Lng: BOD trong nước nguồn tại điểm trước khi xả nước thải,Lng = 2 mg/l + γ : hệ số sáo trộn, γ = 0,2
+ Q: lưu lượng nước thải nhỏ nhất đảm bảo tần xuất 93%, Q = 10 m3/s.
+ Q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải, q = 0,32 (m3/s).
+ k1, k2 : hằng số tốc độ tiêu thụ ôxy của nước thải và nước nguồn ở 200C thì k1(200C) = k2(200C) = 0,1 ngày -1
+ t: thời gian dòng chảy từ vị trí xả đến điểm tính toán tính theo ngày đêm. t = ¿ V tb ×24000 L ¿
= 0,5 1400 × 24000 = 0,12 (ngđ) Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD được tính theo công thức:
Đề xuất, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải
1.2.1 các phương pháp xử lý : a Phương pháp xử lý cơ học
- Mục đích: Nhằm tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải
Phương pháp xử lý hóa học hiệu quả hơn trong việc loại bỏ chất rắn lơ lửng (SS) và giảm hàm lượng BOD Trong khi phương pháp cơ học chỉ loại bỏ 60% SS và giảm 20% BOD, thì theo tính toán cần loại bỏ 82,5% SS và giảm 93,17% BOD để đạt tiêu chuẩn xử lý Do đó, phương pháp xử lý hóa học là lựa chọn phù hợp và tối ưu trong trường hợp này để đảm bảo hiệu quả xử lý môi trường.
Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất và vi sinh vật gây hại bằng cách sử dụng các chất oxy hóa như clo khí, clo lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, cùng với các chất oxy hóa mạnh khác như pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí và ozon Các chất oxy hóa này giúp tiêu diệt vi khuẩn, vi rút, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi xả ra ngoài Việc sử dụng các chất oxy hóa phù hợp đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, nâng cao hiệu quả làm sạch và bảo vệ môi trường.
Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển đổi thành các hợp chất ít độc hơn và tách ra khỏi nguồn nước, giúp giảm thiểu ô nhiễm Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó chỉ được sử dụng trong những trường hợp các tạp chất gây ô nhiễm không thể loại bỏ bằng các phương pháp xử lý khác.
Trong trường hợp này phương pháp hó học có thể cân nhắc sử dụng nếu không có phương pháp xử lý khác c Phương pháp xử lý hóa lý
Mục đích của việc sử dụng hóa chất (keo tụ và trợ keo tụ) là tăng cường khả năng loại bỏ các tạp chất không tan, keo và một phần chất hòa tan khỏi nước Quá trình này giúp chuyển các chất không tan và các cặn lắng thành các dạng không gây phản ứng thay đổi pH của nước, đồng thời giúp khử màu và làm trong nước hiệu quả.
Hiệu quả trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể được thực hiện ở các khâu cuối cùng hoặc sơ bộ để đạt hiệu quả tối ưu Các phương pháp xử lý phổ biến bao gồm sử dụng keo tụ, hấp phụ, tuyển nổi, tách bằng màng và trao đổi ion, nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm một cách hiệu quả và nâng cao chất lượng nước sau xử lý.
Không thể xử lý nước thải đạt yêu cầu trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. d Phương pháp xử lý sinh học
Mục đích của quá trình xử lý nước thải là dựa vào sự tồn tại và hoạt động của các vi sinh vật để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ dạng keo và các chất hòa tan có trong nước thải Vi sinh vật đóng vai trò then chốt trong việc phân huỷ các hợp chất hữu cơ, giúp giảm ô nhiễm và nâng cao chất lượng nước Phương pháp này tận dụng khả năng degrada của các vi sinh vật để xử lý hiệu quả các chất độc hại, đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường.
Điều kiện tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, tuy nhiên tốc độ xử lý thường chậm do phụ thuộc vào nguồn oxy và lượng Vi sinh vật có trong đất và nước Để đạt hiệu quả cao, diện tích và chất lượng xử lý cần được cải thiện đáng kể Hiệu quả xử lý nước thải theo chỉ số BOD đạt từ 80-95% tùy thuộc vào thời gian lưu nước và tải trọng BOD, trong khi đó, hiệu quả xử lý theo chỉ số SS cũng dao động từ 80-95% tùy phương pháp, và hiệu suất khử trùng đạt tới 99,99% Đặc thù điều kiện địa phương tại TP Hội An, Quảng Nam yêu cầu áp dụng các giải pháp phù hợp nhằm tối ưu hiệu quả xử lý nước thải.
- Khí hậu Hội An chịu ảnh hưởng của mùa hè khô nóng bởi có gió tây Nam thổi về Sự khó khăn cho việc phát triển của VSV.
Không nên sử dụng phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.
Điều kiện nhân tạo trong xử lý nước thải mang lại nhiều ưu điểm vượt trội như tốc độ xử lý nhanh hơn, cường độ xử lý mạnh hơn và hiệu quả cao hơn Đối với xử lý hoàn toàn, BOD giảm từ 90-95%, đạt hiệu quả khử trùng lên đến 99,99%, trong khi xử lý không hoàn toàn BOD giảm từ 40-80%, đáp ứng được mọi yêu cầu về xử lý nước thải.
Phù hợp để áp dụng vào dây chuyền công nghệ
1.2.2 Các thông số cần thiết:
Trạm có công suất xử lý là 24,000 m³/ngày đêm, đảm bảo nguồn nước sinh hoạt sạch sẽ Để duy trì vệ sinh nguồn nước, phương pháp xử lý sinh học hoàn toàn theo điều kiện nhân tạo được lựa chọn Nước thải được xử lý đạt mức độ làm sạch theo tiêu chuẩn BOD20 với hiệu suất loại bỏ đạt 92,37%, đảm bảo chất lượng nước phù hợp với quy chuẩn vệ sinh môi trường.
Chọn dây chuyền xử lý
Sơ đồ và các công trình xử lý thành phần trong trạm xử lý phục thuộc vào các yếu tố
+ Lưu lượng nước thải cần xử lý
+ Thành phần, tính chất nước thải
+ Mức độ cần thiết làm sạch nước thải
+ Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn
+ Cơ sở vật chất, vật liệu, của địa phương
+ Các tính toán kinh tế kỹ thuật của khu vực
1.2.3 Ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ như sau :
Phương án 1: Bể Aeroten Phương án 2: Bể Biophin cao tải Ưu điểm:
- Bể Aeroten chiếm ít diện tích hơn, ít ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh hơn.
- Thời gian lưu nước không quá 12h
- Chất hữu cơ bị ôxy hóa ngay trên bể làm thoáng.
- Lưu lượng gió dùng để làm thoáng ít do tận dụng được bùn hoạt tính.
- Luôn đảm bảo được việc thông gió để bùn không bị lắng trong bể làm thoáng.
Bể hình chữ nhật thường gặp phải tình trạng góc chết do cấu trúc không tối ưu, khiến dòng chảy không đều tại các góc, không theo quỹ đạo của vùng nước trung tâm Điều này làm giảm khả năng ôxy hóa chất bẩn, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống, đặc biệt tại các góc khó tiếp xúc Để nâng cao hiệu quả, cần thiết kế bể có giải pháp tối ưu nhằm thúc đẩy dòng chảy đều và loại bỏ các điểm yếu về góc chết trong bể chữ nhật.
- Việc quản lý Aeroten tương đối phức tạp vì phải thổi khí liên tục và tái sinh tuần hoàn bùn hoạt tính
- Năng lượng điện cần cấp đầy đủ, liên tục.
- Tổn thất ít Ưu điểm:
- Bể Biophin có cấu tạo đơn giản, quản lý thuận tiện.
- Tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương.
- Chi phí xử lý, quản lý rẻ.
- Phân bố nước bằng hệ thống tưới phản lực nên nước thảI được phân bố đều trên bề mặt lớp vật liệu lọc.
- Thích hợp khi nhiệt độ không khí cao.
- Độ ẩm màng vi sinh nhỏ, dẫn đến thể tích công trình xử lý bùn giảm so với bùn hoạt tính sau bể Aeroten.
Hoạt động không ổn định của bể Aeroten có thể xảy ra do màng vi sinh làm lấp đầy các khe rỗng trong lớp vật liệu lọc, gây tắc nghẽn hệ thống Tình trạng này thường xuất hiện khi tải trọng thủy lực giảm trong một thời gian dài, dẫn đến giảm hiệu quả xử lý nước và gây ra các sự cố kỹ thuật Việc kiểm soát và bảo trì định kỳ là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống, tránh tình trạng tắc nghẽn và duy trì hiệu suất xử lý cao nhất.
- Tốn vật liệu lọc do đó giá thành xây dựng cao.
-Việc phân phối nước tưới lên bể Biophin cao tải đều phải sử dụng máy bơm công suất lớn gây tốn kém trong xây dung quản lý.
TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRẠM XỬ LÝ THEO
Tính toán dây chuyền xử lý
2.1.1 Ngăn tiếp nhận nước thải
Nước thải đô thị được dẫn vào hệ thống xử lý qua đường ống bơm áp lực đến ngăn tiếp nhận Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao nhất, giúp nước tự chảy qua các công trình xử lý khác một cách hiệu quả Hệ thống đảm bảo quá trình xử lý nước thải diễn ra liên tục và tối ưu, góp phần bảo vệ môi trường đô thị.
- Kích thước của ngăn tiếp nhận phụ thuộc vào công suất của trạm.
- Với lưu lượng Qhmax = 1870,06 m3/h được dẫn theo 2 đường ống áp lực có D 600mm.
Kích thước của ngăn tiếp nhận có thể chọn theo phụ lục 3 Giáo trình xử lý nước thải đô thị – PGS, TS Trần Đức Hạ bảng P2.1 như sau :
Bảng 2.1 : Kích thước ngăn tiếp nhận nước thải
Kích thước cơ bản (mm) Dống (mm)
Chọn kích thước ngăn tiếp nhận như sau:
2.1.2 TÍNH TOÁN MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI TỚI SONG CHẮN RÁC.
Nước thải được chuyển từ ngăn tiếp nhận đến các công trình xử lý tiếp theo qua mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật, kích thước b h1 = 1000 900 mm Mương dẫn này được xây dựng bằng bê tông cốt thép, đảm bảo độ bền và chống mài mòn trong quá trình vận chuyển nước thải.
Các thông số thủy lực của mương được cho trong bảng dưới.( Dựa vào : “bảng tính toán thuỷ lực cống và mương thoát nước” - GS.TSKH Trần Hữu Uyển)
Bảng 2.2 : Kết quả tính toán thủy lực của mương
Các thông số Tính toán
Lưu lượng tính toán qsMin= 403
Sơ đồ cấu tạo song chắn rác
Lxd mặt c ắt 1-1 mặt b ằ n g hshs
Song chắn rác là thiết bị dùng để giữ lại các tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải, góp phần bảo vệ các công trình xử lý tiếp theo Việc bố trí hai song chắn rác gồm một song chắn rác công tác và một song chắn rác dự phòng giúp đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục và hiệu quả Đặt song chắn rác đúng quy trình sẽ tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải, giảm thiểu khả năng gây tắc nghẽn hoặc hỏng hóc thiết bị Đây là bước quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, góp phần nâng cao hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của toàn bộ hệ thống.
Kích thước song chắn rác
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn ứng với vận tốc max : h1 = hmax = 0,88 (m)
Số khe hở ở song chắn rác được tính : n = v ×b× h q max
Trong quá trình tính toán, n = 1,05 là hệ số điều chỉnh mức độ cản trở dòng chảy, còn qmax là lưu lượng nước thải lớn nhất qua hệ thống, với qsmax (l/s) = 0,899 (m³/s) Tốc độ nước chảy qua song chắn rác được chọn theo tiêu chuẩn TCVN 7957-2008 là v = 0,9 m/s Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm, và số khe hở n được tính bằng công thức n = n × b = 0,9 × 0,016 + 0,899 × 0,88 × 1,05 = 75 khe.
Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức :
Trong đó : S là chiều dày của song chắn , S = 0,01 (m)
Kiểm tra vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn nhằm đảm bảo lưu lượng nước thải nhỏ nhất, qua đó tránh gây ra sự lắng cặn tích tụ Vận tốc dòng chảy tại điểm này cần phải lớn hơn 0,4 m/s để đảm bảo giảm thiểu nguy cơ tắc nghẽn và duy trì hiệu quả thoát nước tốt nhất.
Với qmin @3 l/s = 0,403 m3/s, hmin = 0,46 m. min s min B minh
Kết quả trên thoả mãn yêu cầu tránh lắng cặn.
- Độ dài phần mở rộng l1 được tính:
(m) Với: + Bm - Chiều rộng mương dẫn, Bm = 1 m.
+ Bs - chiều rộng thanh chắn, Bs = 2 (m)
+ - Góc mở rộng của mương; = 20 0, tg200 0,364 l1 = 2 x 2−1 0,364 = 1,37 (m)
- Độ dài phần thu hẹp l2 được tính theo cấu tạo: l2 = 0,5l1 = 0,5 1,6 = 0,68 m
- Chiều dài đoạn mương mở rộng chọn theo cấu tạo lS = 1,5 m.Vậy chiều dài mương chắn rác là: lXD = l1 + lS + l2 = 1,37 +1,5 + 0,68 = 3,55 (m).
- Tổn thất áp lực qua song chắn: g k
Vận tốc tối đa của nước ở kênh trước song chắn đạt 1,06 m/s khi lưu lượng lớn nhất Hệ số k được tính là 2 để phản ánh hệ số tổn thất áp lực do rác mắc kẹt tại song chắn, giúp xác định chính xác hơn hiệu quả của hệ thống thoát nước trong điều kiện lưu lượng cao.
+ : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, phụ thuộc vào loại song chắn (hình dáng, tiết diện, cách đặt song chắn). a
Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn có giá trị là 2,42, theo bảng 3.3 trong tài liệu "Xử lý nước thải - tính toán thiết kế công trình" của Trường đại học Xây dựng năm 1973 Đặc biệt, hệ số này áp dụng cho các tiết diện hình chữ nhật của thanh song chắn, giúp xác định chính xác khả năng chịu lực và hiệu quả của công trình xử lý nước thải.
+ a = 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang. ịị=2,42 ì( 0,016 0,01 ) 4/3sin600 = 1,12
Tổn thất qua song chắn rác: hs=1,12 x 1 , 06 2
- Chiều cao xây dựng đặt song chắn rác:
Với hbv = 0,3 - Chiều cao bảo vệ.
Xác định kiểu SCR, số SCR, loại máy nghiền rác và lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác
- Lượng rác lấy ra từ song chắn được tính:
+ a - Lượng rác tính theo đầu người trong 1 năm, theo bảng 20 TCXDVN 7957-2008 với b = 0,016 (m) có a = 8 (l/người/năm)
+ Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng Ntt = 282788 (người).
Vậy theo 7.2.9 TCXDVN 7957-2008 thì ta phải sử dụng SCR cơ giới
Và theo bảng 19 TCXDVN 7957-2008 với khe hở SCR 16 mm chọn 1 SCR làm việc là 1 SCR dự phòng.
- Với khối lượng riêng của rác là 750 kg/m3 (theo 7.2.12 TCXDVN 7957-2008), thì trọng lượng rác trong ngày sẽ là:
Lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:
+ Kh : hệ số không điều hòa giờ của rác đưa tới trạm bơm lấy sơ bộ Kh = 2 (theo 7.2.12 TCXDVN 7957-2008).
+ Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền sau đó dẫn bể Metan
- Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 10 m3/1T rác
Kết luận: Chọn 1SCR làm việc và 1 SCR dự phòng và các thông số thiết kế như sau: h1(m) hS(m) hxd(m) Bm(m) Bs(m) L1(m) L2(m) Ls(m) Lxd(m)
Bể lắng cát được xây dựng nhằm tách các tạp chất vô cơ không tan, chủ yếu là cát, khỏi nước thải Mặc dù cát trong nước thải không độc hại, nhưng nó có thể làm ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoạt động của các công trình xử lý nước thải khác Việc loại bỏ cát sớm trong quá trình xử lý giúp nâng cao hiệu quả và độ bền của hệ thống xử lý nước thải.
Sơ đồ bể lắng cát ngang
Việc tính toán bể lắng cát ngang được tiến hành theo chỉ dẫn điều 8.3.3 TCXDVN 7957-2008
Khi lưu lượng lớn nhất là: 0,3 (m/s)
Khi lưu lượng nhỏ nhất là: 0,15 (m/s)
Thời gian lắng không nhỏ hơn 30 giây khi lưu lượng lớn nhất. Độ lớn thủy lực của hạt cỏt giữ lại trong bể Uo lấy bằng 18 24 mm/s.
Chiều sâu lắng tính toán Hn = 0,25 1 m
Tính toán chiều dài của bể lắng
Chiều dài của bể lắng cát ngang được xác định theo công thức:
- Htt : Là chiều sâu của phần lắng theo 8.3.4 TCVN 7957-2008 lấy bằng 0,25 1,0 (m) Chọn Htt = 0,7 (m).
- U0 : Là độ lớn thuỷ lực của hạt cát (mm/s) Được xác định theo bảng 26 TCVN 7957:2008 với kích thước tối thiểu của hạt cặn là 0,2 0,25 (mm) Chọn U0 = 24,2 (mm/s)
- K : Là hệ số tỷ lệ Uo/U chọn theo bảng 27 TCVN 7957:2008, với bể lắng cát ngang
- V : Là vận tốc dòng chảy trong bể Chọn theo bảng 28 TCVN 7957:2008
Vậy chiều dài bể lắng cát là :
Diện tích tiết diện ướt của phần lắng:
Diện tích ướt của phần lắng được xác định theo công thức:
Trong đó: - qmax : Là lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qmax 0,899(m3/s)
- V : Là vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất V= 0,3 m/s
- n : Là số đơn nguyên công tác Lấy n = 2
Diện tích mặt thoáng của bể lắng:
Diện tích mặt thoáng của bể lắng được xác định theo công thức:
Trong đó : - U là tốc độ lắng trung bình của hạt cát có kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối được tính theo công thức: U = √ U 0 2 −W 2
- W : Là tốc độ thành phần chảy rối theo phương thẳng đứng:
- U0 : Là tốc độ lắng tự do của hạt cát: U0 = 24,2 (mm/s)
Chiều ngang của bể lắng:
Chiều ngang của bể lắng cát được xác định theo công thức:
Kiểm tra chế độ làm việc của bể lắng:
Vận tốc nước chảy trong bể ứng với lưu lượng nhỏ nhất : qsMin = 0,403 (m3/s).
Trong đó: HMin Là chiều sâu lớp nước trong bể ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất (Lấy bằng chiều sâu lớp nước nhỏ nhất trong mương dẫn):
Thời gian nước lưu lại trong bể : t= L V = 11,3 0,22 Q.36 (s) > 30 (s) Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể.
Chọn bể lắng cát ngang gồm ba ngăn, trong đó có hai ngăn công tác và một ngăn dự phòng.
Thể tích phần lắng trong bể được xác định theo công thức :
1000 × 1= 5.7 (m3)Trong đó: p : Lượng cát giữ lại trong bể lắng a = 0,02 (l/ng.đ).
Ntt: Số dân tính toán Ntt = 282788 (người) t : Chu kỳ thải cát t = 1 (ngày đêm), nhằm tránh sự thối rữa cặn.
Chiều cao lắng cát trong bể lắng cát : hc = L W × C b ×n = 5.7
Cát được xả ra khỏi bể lắng cát bằng thiết bị nâng thủy lực.Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m3 cặn cát ra khỏi bể phải cần tới 20 m3 nước.
Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày theo điều 8.3.5 TCVN 7957:2008 lấy sơ bộ bằng 20 lần lượng cát lấy ra khỏi bể:
Chiều cao xây dựng của bể lắng:
Chiều cao xây dựng được xác định theo công thức:
Htt : Là chiều cao tính toán của bể lắng cát : Htt = 0,7 (m). hbv : Là chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 (m). hc : Là chiều cao lớp cặn trong bể: hc = 0,11 (m).
Như vậy cần xây dựng bể lắng cát ngang với 3 ngăn, 2 ngăn công tác và 1 ngăn dự phòng, kích thước mỗi ngăn là: hbv(m) Htt(m) hc(m) hxd(m) L (m) B (m)
- Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi cát.
Sân phơi cát được bố trí gần bể lắng cát để thuận tiện trong quá trình xử lý Sân có nền nhân tạo bằng cát và hệ thống ống thu nước thấm xuống dẫn về bể lắng cát, giúp giảm thiểu tình trạng tràn trễ Đường kính ống thu nước là D = 100 mm với độ dốc i = 0,003, đảm bảo dòng chảy hiệu quả và ổn định trong hệ thống xử lý nước.
- Diện tích sân phơi cát được xác định theo công thức:
Trong đó: a : Là lượng cặn tính theo đầu người lấy theo tiêu chuẩn a = 0,02 (l/ng.ngđ).
Ntt : Là dân số tính toán theo chất lơ lửng : Ntt = 282788 (người). h : Là tổng chiều cao lớp cát trong 1 năm lấy h = 4 (m)
Chọn sân phơi cát gồm 6 ô, kích thước mỗi ô là: bl = 1010 (m).
2.1.5 Tính toán bể lắng ly tâm đợt 1.
Khi tính toán bể lắng ly tâm phải tuân thủ các điều kiện sau:
Về chiều sâu vùng lắng H, thường dao động từ 1,5 đến 5 mét, phù hợp với quy trình xử lý nước thải Tỷ lệ giữa đường kính bể và chiều sâu vùng lắng được đề xuất trong khoảng từ 6 đến 12 để đảm bảo hiệu quả lắng đọng tối ưu Trong một số trường hợp đặc biệt, đặc biệt là đối với nước thải sản xuất, tỷ lệ này có thể điều chỉnh từ 6 đến 30 để phù hợp với đặc điểm của nguồn nước thải Việc thiết lập chiều sâu và tỷ lệ phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình lắng và xử lý nước thải hiệu quả.
- Đường kính bể không nhỏ hơn 1 (m).
- Chiều cao lớp nước trung hòa 0,3 (m). bv ct th
1- Ống dẫn nước vào. 2- Phễu phân phối nước. 3- Máng thu nước. 4- Mương dẫn nước ra. 5- Hố thu cặn.
Hình 3.4.Sơ đồ cấu tạo bể lắng ly tâm đợt I a Tính toán bể lắng
Bán kính bể lắng li tâm được xác định theo công thức: n u K π
+) n : Là số bể lắng li tâm công tác: n = 4 bể.
+) Q : Là lưu lượng tính toán của nước thải: Q = 3237 (m 3 /h).
+) K : Là hệ số sử dụng thể tích công tác của bể: K = 0,45
+) H : Là chiều sâu tính toán của vùng lắng: H = 3,0 (m)
+) u0 : Là độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác dịnh theo công thức:
Hệ số thực nghiệm n, thường bằng 0,25 đối với các hạt cặn có khả năng kết tụ, phản ánh đặc tính của cặn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt Thông tin này giúp đánh giá chính xác quá trình xử lý cặn, tối ưu hóa hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải Nghiên cứu xác định rằng hệ số n phụ thuộc vào tính chất của các cặn, đặc biệt là khả năng kết tụ của chúng trong môi trường nước thải.
+) a:Là hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải đến độ nhớt của nước Theo bảng 31 TCVN 7957:2008, với nhiệt độ nước thải là t = 20 0 C, ta có a
Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ được tính dựa trên chiều sâu lớp nước, đạt hiệu quả lắng tương đương với hiệu quả lắng tính toán và được xác định theo các bảng dữ liệu tiêu chuẩn.
Với C1 = 444(mg/l); chọn hiệu suất bể lắng E = 60% ta có t = 761.2 s,
+) Trị số( K H h ) n tra theoTCVN 7957:2008 Với H =3m, ta có( K H h ) n =1,29
+) :Là vận tốc cản của dòng chảy theo thành phần đứng, tra theo bảng 32 TCVN 7957:2008: ứng với V=8(mm/s) thì ω = 0,03 (mm/s)
Chọn R = 11 (m) Đường kính của một bể lắng li tâm:
- Diện tích của một bể lắng li tâm: F = π × D 2
- Thể tích ngăn công tác của bể: W = FH = 379.943 = 1139.82 ( m 3 ).
- Chiều cao của bể lắng li tâm: HTC = H + hbv = 3+ 0,5 = 3,5 (m)
- Kiểm tra tốc độ thực tế VTh trong phần lắng :
3,6 ×3,14 × 10.89 × 3 =8,76(mm/s) Không sai khác nhiều so với vận tốc tính toán V=8 (mm/s), do đó không phải điều chỉnh lại giá trị R.
- Hàm lượng chất lơ lửng theo nước trôi ra khỏi bể lắng đợt I là:
Chh: Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu; Chh = 444 (mg/l)
E1 : hiệu suất của bể lắng ly tâm đợt 1; E1 = 60%
Để đảm bảo chất lượng nước sau bể lắng lần I, hàm lượng chất lơ lửng không vượt quá 150 mg/l trước khi đưa nước vào các công đoạn tiếp theo như bể Aeroten hoặc bể Biophin, đặc biệt trong trường hợp làm sạch hoàn toàn Trong trường hợp này, cần áp dụng các biện pháp tăng cường khả năng xử lý cho bể lắng I, chẳng hạn như làm thoáng sơ bộ nước thải để cải thiện hiệu quả lắng cặn Quá trình làm thoáng diễn ra trong khoảng 10-20 phút với lượng khí cần cấp là 0,5 m³/m³ nước thải, giúp keo tụ các tạp chất không hòa tan có kích thước nhỏ, thay đổi thủy lực và thúc đẩy quá trình lắng nhanh hơn Đồng thời, chiều cao xây dựng bể lắng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình xử lý cặn lơ lửng.
Chiều cao xây dựng của bể lắng được xác đinh theo công thức:
Trong đó: hbv : Là chiều cao bảo vệ: hbv = 0,4 (m)
Chiều cao công tác của bể (H) là 3 mét, trong khi chiều cao lớp nước trung hòa (hth) là 0,5 mét và chiều cao lớp cặn lắng (hc) là 0,1 mét Tổng chiều cao tính toán của bể, bao gồm cả các lớp này, là 4 mét (H + hth + chiều dày ống + hc) Đường kính ống dẫn nước vào bể cần được xác định phù hợp để đảm bảo lưu lượng và hiệu suất vận hành tối ưu.
- Vtb : Là vận tốc nước chảy trong ống, lấy vtb = 1,0 (m/s).
Vậy kích thước của 1 bể lắng ly tâm đợt I là D " (m); HXD = 5,0 (m); Vận tốc V
= 8 mm/s, thời gian lắng nước t = 761.2 (s) Đường kính ống dẫn nước vào bể là Dl 550 (mm).
2.1.6 Bể làm thoáng sơ bộ
Sơ đồ cấu tạo bể làm thoáng sơ bộ
Tinh toán công trình làm thoáng như sau:
Thể tích làm thoáng sơ bộ được tính theo công thức:
QMax : Lưu lượng lớn nhất của nước thải QMax = 3237 ( m3/h). t : Thời gian thổi khí Lấy t = 20 phút. ị Wt = 3237 60 ì 20 = 1079 (m3)
Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng :
Trong đó : D Là lưu lượng không khí cần cho 1 m3 nước thải, D = 0,5 m3/m3nước thải.
Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng là:
Trong đó : I Là cường độ thổi khí trên 1 m2 mặt nước trong 1h, với I = 4 7 (m3/m2.h) Chọn I = 6 (m3/m2.h).
Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ:
Chọn bể làm thoáng sơ bộ có 2 đơn nguyên công tác Diện tích một đơn nguyên là : F
Kích thước mỗi đơn nguyên : BLH = 12124 m
Hàm lượng cặn lắng và BOD20 của nước thải sau khi làm thoáng:
Sau khi làm thoáng sơ bộ, hiệu suất lắng nước được tăng lên đạt đến 75% theo vật chất lơ lửng và giảm BOD xuống 15%.
Hàm lượng vật chất lơ lửng trong nước thải sau lắng được xác định theo công thức:
Thoả mãn yêu cầu C’ < 150 mg/l.
Hàm lượng BOD còn lại trong nước thải sau lắng xác định theo công thức:
Bể làm thoáng sơ bộ được đặt trước bể lắng I.
- Nước sau khi qua bể lắng đợt I và công trình làm thoáng sơ bộ sẽ được dẫn vào bể Aeroten.
- BOD20 của nước thải trước khi vào bể Aeroten là 500 mg/l Tuy nhiên với lượng BOD20 này > 150 mg/l do đó cần tái sinh bùn hoạt tính.
Trong quá trình thiết kế bể Aêroten có ngăn phục hồi, cần tính riêng thời gian xử lý nước thải để đảm bảo hiệu quả quá trình de nhiễm Tổng thời gian oxy hoá chất nhiễm bẩn (t₀) cộng với hiệu số giữa chúng xác định thời gian bùn lưu lại trong ngăn phục hồi (tph), giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống xử lý.
Liều lượng bùn hoạt tính a (g/l) và Chỉ số bùn I (mg/l) được xác định sơ bộ theo điều 8.16.4 TCVN 7957:2008 Chọn a = 3 g/l và I = 100 cm3/g (I thông thường từ 100 ữ
Tỷ lệ bùn hoạt tính tuần hoàn R được xác định theo công thức:
Nồng độ BOD của nước thải và bùn tuần hoàn vào bể Aeroten đẩy được xác định theo công thức.
L’a : BOD của hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính tuần hoàn vào Aeroten
La và Lt : BOD của nước thải trước và sau khi xử lý.
1+0,43 %4.24mg/l Thời gian nước lưu lại trong bể được xác định theo công thức. ta = 2,5 a 0,5 × lg L ' a
3 0,5 × lg254.24 15 =1,77 giờ Liều lượng bùn trong ngăn tái sinh được tính theo công thức. ar = a( 2R 1 +1) = 3( 2× 1 0,43 +1) = 6,49 g/l
Tốc độ ôxy hóa của chất hưu cơ () tính bằng mg BOD/g chất khô không tro của bùn trong 1 giờ được tính theo công thức.
Max : Tốc độ oxy hóa riêng lớn nhất, mg BOD/g chất không tro của bùn Tra trong bảng 46 TCVN 7957:2008 lấy Max = 85
C0 : Nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong Aeroten mg/l C0 tối thiểu bằng
K1 : Hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hưu cơ trong nước thải (mgBOD/l) Tra trong bảng 46 TCVN 7957:2008 lấy K1 = 33
K0: Hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan mgO2/l Tra trong bảng 46 TCVN
: Hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bỡi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính (l/h) Tra trong bảng 46 TCVN 7957:2008 lấy = 0,07.
Thời gian oxy hóa chất bẩn được xác định theo công thức: t0 = L a a − L t r × R × (1−Tr ) ×ρ = 357.11−15
Tr - Độ tro của bùn hoạt hoá, đối với bể Aerôten làm sạch hoàn toàn, Tr = 0,3.
Thời gian tái sinh bùn (Thời gian lưu bùn trong ngăn hồi phục bùn) được xác định theo công thức. tr = t0 - ta = 10,5 – 1,77 = 8.43 (giờ)
Thời gian lưu nước trong hệ bể Aeroten - tái sinh được xác định theo công thức. ta-r = (1+R)ta + Rtr = (1+0,43)1,77 + 0,438.43
Liều lượng bùn trong bể Aeroten tái sinh được xác định theo công thức. atb = ( 1+ R )× t a × a+ t R ×t r ×a r a−r
Tải trọng cho 1g chất không tro của bùn hoạt tính được tính theo công thức. q0 = 24 × ( L a −L t ) a tb × ( 1− Tr )× t a−r = 24 ×( 357.11 −15)
Thể tích của ngăn Aeroten được xác định theo công thức:
Thể tích ngăn tái sinh (Wts) được xác định theo công thức.
Tổng thể tích của bể Aeroten là:
Phần trăm tuần hoàn bùn được xác định theo công thức: a = W W ts × 100= 7855 13340 ×100X,9%
Tính lại thời gian thực tế lưu nước của hệ Aeroten - bể hồi phục bùn: ta-tt = Q W tt = 13340
Thời gian này không lệch nhiều so với thời gian đã tính toán trên là ta-r = 6.2 giờ do đó thể tích bể Aeroten đã chọn là chấp nhận được
Xác định kích thước bể Aeroten:
Chọn :Chiều cao công tác của bể là H = 4 (m)
Chiều rộng mỗi hành lang là b = 3 (m)
Quy hoạch mặt bằng tổng thể trạm xử lý
Trên mặt bằng bố trí sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý, các công trình chức năng được sắp xếp hợp lý nhằm đảm bảo thuận tiện trong quá trình vận hành và không gây ảnh hưởng lẫn nhau Mặt bằng tổng thể của trạm được xây dựng trong khuôn viên rộng rãi, sạch sẽ, với cảnh quan xanh mướt và thoáng đãng, tạo sự an toàn về vệ sinh và tiếng ồn nhờ hàng cây xanh cách ly phía ngoài Hệ thống đường giao thông nội bộ được bố trí hợp lý, giúp vận hành trạm dễ dàng và thuận tiện hơn Các đường ống kỹ thuật được đặt ngầm dưới mặt đất qua hào, đảm bảo điều kiện kỹ thuật và dễ quản lý, sửa chữa khi cần thiết.
Với công suất 56550 (m3/ngđ) dựa vào phụ lục D TCXDVN 7957-2008 ta bố trí các công trình trong trạm xử lý như sau:
Nhà nghỉ cho công nhân : 169 = 144 (m2)
Ngoài các công trình đã quy định rõ trong tiêu chuẩn thiết kế, trong trạm xử lý còn bố trí các công trình phụ cần thiết như sau.
Các trạm bơm nước thải, bơm bùn, trạm khí nén, nồi hơi xác định cụ thể theo yêu cầu của từng công trình.
Hệ thống đường giao thông trong trạm được bố trí hợp lý để đảm bảo khả năng di chuyển thuận tiện cho cả xe và người Chiều rộng đường đi trong trạm được xác định từ 7 đến 10 mét cho đường ô tô hai làn xe chạy, giúp tối ưu hóa lưu lượng và an toàn khi giao thông hoạt động.
Hành lang đi bộ rộng 2 (m).