Tinh toan cac cong trinh xu li nuoc thai 85141

Cát Bùn hoạt tính tuần hoàn Bùn hoạt tính d Thuyết minh phơng án I ở phơng án này, nớc thải từ hệ thống thoát nớc đờng phố đợc máy bơm ở trạmbơm nớc thải bơm đến trạm xử lý bằng ống d

Phần I: nhiiệm vụ thiết kế

Song song với môn học "Xử lý nớc thải", sinh viên ngành cấp thoát nớc phải làm

đồ án môn học Mục đích đồ án là tập cho sinh viên làm quen với việc tổ chức xử lý

và thiết kế công trình xử lý nớc thải cho Thành phố, công việc này cũng là một phần công việc tơng đối lớn khi làm Đồ án tốt nghiệp

Xuất phát từ mục đích đó, đồ án môn học "xử lý nớc thải" của em đợc giáo viênhớng dẫn là TH.S Đỗ Hồng Anh giao cho các số liệu và nhiệm vụ bao gồm:

I Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nớc thải cho thành phố A và thiết kế kỹ một công trìnhcủa trạm

II các tài liệu thiết kế:

1 Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý

2 Điều kiện khí hậu của Thành phố

 Hớng gió chủ đạo: Nam

 Nhiệt độ trung bình năm của không khí : 22 o C

3 Số liệu về nớc thải của Thành phố:

a) Nớc thải sinh hoạt:

c) Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp nớc thảI SH và SX về mùa độn: 19 oC

Các tài liệu khác nh trong nhiệm vụ đã cho trong tờ nhiệm vụ thiết kế

qs max = 243,0 (l/s)

Lu lîng tÝnh to¸n giê min

2.1 Nớc thải sinh hoạt

Hàm lợng cặn lơ lửng có trong nớc thải sinh hoạt

 Ntđ : Dân số tơng đơng, là dân số đợc quy đổi của thành phố

Quy đổi theo hàm lợng cặn lơ lửng:

Nc tđ =

∑L iSXìQ iSX

aSHBOD =

250ì2500+300ì2000

35 = 35000 (ngời)

 Ntt = 40000 + 35000 = 75000 (ngời)

Xác định mức độ xử lý nớc thải cần thiết, Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ

1 Xác định mức độ xử lý nớc thải cần thiết

1.1 Xác định hệ số pha loãng nớc nguồn với nớc thải

(nguồn pha loãng là nớc sông)

Theo Frolop  Rodginler ta có

n=

aìQ S+q q

a 1 e

0.835

 1800

1 3

 Cnthai : Hàm lợng cặn lơ lửng sau khi xử lí

 Cnguồn : Hàm lợng cặn của nớc nguồn trớc khi xả nớc thải, Cnguồn = 10 (mg/l)

 b : Độ tăng hàm lợng cặn cho phép, b = 0,75  1 (mg/l); chọn b = 0,75 ( mg/l)

Cn.thải = (0,982ì750,155 +1)ì0,75+10

= 367,121 (mg/l) > Chh = 327,79 (mg/l)  Khôngcần xử lí SS

Theo hàm lợng BOD

L =

aìQ S qì10 K t(Lcf−Lngì 10K t)+ Lcf

 K : Hằng số tốc độ Ôxy hoá,

K(21 o C) = K(20 o C) x 1,047 T – 20 = 0,1 x 1,047 21-20 = 0,1047

 Lcf : Hàm lợng BOD cho phép, Lcf = 4 (mg/l) vì nguồn loại A

 L ng : Hàm lợng BOD có trong nớc nguồn, L ng = 3,0 (mg/l)

Ta có:

Dth = Dt =  (10-k1 t -10-k2 t ) + Da  10-k2 t

tth =

Giải hệ này ta có La = 11,12 (mg/l); Lth = 523,96 (mg/l) ứng với thời gian tth = 2,5 ngày

Nh vậy, nếu kể đến Ôxy khuyếch tán qua bề mặt thì trong sông luôn đảm bảo hàm ợng Ôxy yêu cầu xong do xả nớc thải vào nguồn loại A thì lợng Lnth,yc  20 (mg/l) vìvây hàm lợng BOD tính toán cũng phải lấy là 20 (mg/l) Do đó mức độ cần thiết phải

2 Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ

Dựa theo các kết quả đã tính toán ở trên ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ nh cácphơng án đợc trình bầy sau đây

 Phơng án I

Nớc thải, Q = 9300 (m3/ngđ)

Rác nghiền

NGĂN TIÊP NHậN

SONG CHắN RáC Máy

nghiền rác

Cát

Bùn hoạt tính

tuần hoàn

Bùn hoạt tính d

Thuyết minh phơng án I

ở phơng án này, nớc thải từ hệ thống thoát nớc đờng phố đợc máy bơm ở trạmbơm nớc thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận Qua songchắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền đợc đa đến bể Mêtan để lên men còn nớcthải đã đợc tác loại các rác lớn tiếp tục đợc đa đến bể lắng cát ở đây ta thiết kế bể lắngcát ngang nớc chuyển động vòng để giảm khối tích xây dựng công trình mà vẫn đảmbảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đợc đa

đến sân phơi cát

Bể LắNG cát NGANG chuyển động vòng

Bể LắNG đứng

ĐợT I

Bể AEROTEN trộn Kết hợp lắng II

MáNG TRộN

Bể MÊ TAN

Bể NéN BùN

Bể TIếP XúC

Phục vụ nông nghiệp

SÂN PHƠI BùN

KHử TRùNG Sân

phơi cát

Nớc sau khi qua bể lắng cát đợc đa đến bể lắng đứng đợt I, tại đây các chất thôkhông hoà tan trong nớc thải nh chất hữu cơ, đợc giữ lại Cặn lắng đợc đa đến bểMêtan còn nớc sau lắng đợc đa tiếp đến bể Aeroten.

Do lu lợng trạm xử lý thuộc loại vừa, ta thiết kế bể Aeroten kết hợp lắng đứng

đợt II để tiết kiệm khối tích công trình Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bểAeroten giúp tăng hiệu quả xử lý, tuần hoàn lại một phần bùn hoạt tính về trớc bể, lợngbùn hoạt tính d đợc đa qua bể nén bùn giảm dung tích, sau đó đợc đa đến bể Mêtan

Sau bể Aeroten, hàm lợng cặn và BOD trong nớc thải đã đảm bảo yêu cầu xử lýxong vẫn còn chứa một lợng nhất định các vi khuẩn, … gây hại nên ta phải khử trùng gây hại nên ta phải khử trùngtrớc khi xả ra nguồn Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng,máng trộn, bể tiếp xúc Sau các công đoạn đó nớc thải đợc xả ra nguồn tiếp nhận

Toàn bộ lợng bùn cặn của trạm xử lý sau khi đợc lên men ở bể Mêtan đa ra sânphơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định Bùn cặn sau đó đợc dùng cho mục đíchnông nghiệp

Phơng án đảm bảo hiệu quả xử lý

 Phơng án II

Nớc thải, Q = 9300 (m3/ngđ)

SONG CHắN RáC

NGĂN TIếP NHậN

Máy nghiền rác

Thuyết minh phơng án II

ở phơng án này, nớc thải từ hệ thống thoát nớc đờng phố đợc máy bơm ở trạmbơm nớc thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận Qua songchắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền đợc đa đếín sân phơi bùn cặn còn nớc thải

đã đợc tác loại các rác lớn tiếp tục đợc đa đến bể lắng cát ở đây ta thiết kế bể lắng cátngang nớc chuyển động vòng để giảm khối tích xây dựng công trình mà vẫn đảm bảohiệu quả lắng cát và các cặn lớn Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đợc đa đếnsân phơi cát

Bể LắNG CáT Ngang chuyển động vòng

Bể LắNG đứng đợt I

Bể biophin cao tải

Bể lắng đứng

đợT II

MáNG TRộN

Bể TIếP XúC

SÂN PHƠI BùN

KHử TRùNG

Thổi khí

Sân Phơi cát

Bể

Mê tan

Phục vụ nông nghiệp

Nớc sau khi qua bể lắng cát đợc đa đến bể lắng đứng đợt I, tại đây các chất thôkhông hoà tan trong nớc thải nh chất hữu cơ, đợc giữ lại Cặn lắng đợc đa đến bểMêtan còn nớc sau lắng đợc đa tiếp đến bể Biophin cao tải.

Sau bể Biophin cao tải, hàm lợng cặn và BOD trong nớc thải đã đảm bảo yêu cầu

xử lý xong vẫn còn chứa một lợng nhất định các vi khuẩn,… gây hại nên ta phải khử trùng gây hại nên ta phải khửtrùng trớc khi xả ra nguồn Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khửtrùng, máng trộn, bể tiếp xúc Sau các công đoạn đó nớc thải đợc xả ra nguồn tiếpnhận

Toàn bộ lợng bùn cặn của trạm xử lý sau khi đợc lên men ở bể lắng hai vỏ đợc

đa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định Bùn cặn sau đó đợc dùng chomục đích nông nghiệp

Phơng án đảm bảo hiệu quả xử lý

Tính toán các công trình xử lí nớc thải

phơng án I

1000

Dựa vào kết quả tính toán ta chọn 1 song chắn rác.

Mặt cắt I -I

Mặt bằng 1

 q : Lu lợng tối đa của nớc thải, q = 0,15(m3/s)

  : Vận tốc nớc chảy qua các khe hở của song chắn rác, lấy m/sm/s

 h : Độ sâu của nớc ở chân song chắn rác, h = hmax = 0,67 (m)

 k = 1,05 tính đến sự thu hẹp dòng chảy

n =

0,15 0,016ì0,9ì0,67ì1,05 = 17 (khe hở)

2.1 Chiều ngang của song chắn rác

bs= d.(n+1) + b n

q bìhìvìk

 l1 : Chiều dài đoạn kênh mở rộng trớc song chắn rác

 l2 : Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác

 Ls: Chiều dài máng dẫn nớc qua song chắn rác

l1 = , Với β=200 ⇒ l1 = 0,02 (m)

l2 = 0,5 l1 = 0,02  0,5 = 0,01 (m)

2.3 Chiều dài buồng đặt song

Chiều dài buồng đặt song ls lấy không nhỏ hơn 1(m) do đó ta chọn ls = 1,5 (m)

2.5 Chiều sâu xây dựng mơng đặt song chắn rác

H = h + hs + 0,5 =0,67 + 0,1 + 0,5 =1,27 (m)

0,42−0,4 2tg 200 =

b s−b

2tg β

2.6 Lợng rác giữ lại sau song chắn rác

WR =

aìNTT

365ì1000 =

6ì55455365ì1000 = 0,91 (m3/ngày)với a là lợng giác tính theo đầu ngời = 6 (l/ng.năm) /Tra bảng tuỳ thuộc khe hở songchắn/

Theo bảng 4.1 / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nớc thải - Lâm Minh Triết,

1973/" ta có các kích thớc cơ bản của bể ứng với lu lợng mỗi bể:

Chiều cao trụ htrụ = 500 Chiều cao hình chữ nhật h1 = 500

Chiều cao nón hnón = 3000 Chiều cao hình tam giác h2 = 450

Chiều cao tổng htổng = 3500 Chiều cao tổng cộng h = 950

Nớc thải từ song chắn rác theo mơng hở dẫn đến từng bể lắng cát (mơng hình chữ nhật)Kết quả tính toán thuỷ lực của mơng dẫn nớc vào từng bể đợc xác định ở bảng sau:

qmax = 76,04 qmin = 34,38

Diện tích phần hình tam giác của máng vòng:

Diện tích ớt của máng vòng ứng với lu lợng nhỏ nhất là:

min = 1 + B  [hh1 (Hmax - Hmin)]

trong đó:

 Hmax : Độ đầy trong mơng dẫn nớc vào bể ứng với lu lợng max, Hmax = 0,62 (m)

 Hmin : Độ đầy trong mơng dẫn nớc vào bể ứng với lu lợng min, Hmin = 0,39 (m)

Thời gian lu nớc lại trong bể lắng cát đợc tính theo công thức: t =

và đợc dẫn đến sân phơi cát

I I

1 2 3

 P : Tiêu chuẩn thải cát, P = 0,02 (l/ng.ngđ)

 t ; Chu kỳ thải cát, xét lợng cặn tích luỹ trong ngày đêm nên lấy t = 1 (ngày)

 NTT : Dân số tính toán theo chất lơ lửng

Do đó: Wc =

0,02ì55455ì1

1000 = 1,1 (m3) là lợng cặn tích luỹ trong mộtngày

Để vận chuyển thuỷ lực 1 (m3) cặn cát ra khỏi bể lắng cát cần tiêu thụ 0,5 (m3) nớc

Nh vậy lợng cặn và cát tích luỹ trong một ngày là:

W = Wc  (1+0,5) = 1,1 1,5 = 1,65 (m3)

4 Tính toán sân phơi cát

Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nớc trong hỗn hợp nớc cát Thờng sân phơi cát đợc

xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh đợc đắp đất cao Nớc thu từ sân phơi cát đợcdẫn trở về trớc bể lắng cát Sơ đồ sân phơi cát đợc thể hiện nh hình vẽ

 P : Lợng cát tính theo đầu ngời trong một ngày đêm, P = 0,02 (l/ng - ngđ)

 h : Chiều cao lớp cát trong một năm, h = 4 (m/năm)

 NTT : Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt = 55455 (ngời)

Nớc thải sau khi qua bể lắng cát ngang chuyển động vòng đợc dẫ đến bể lắng đứng đợt

I đợt lắng các tạp chất phân tán nhỏ dới dạng cặn lắng xuống đáy hoặc nổi trên mặt ớc

n-Sơ đồ bể lắng đợc minh hoạ nh hình vẽ nh sau

trong đó:

 Chh : Hàm lợng chất lơ lửng ban đầu, Chh = 328 (mg/l)

 E1 : Hiệu suất lắng tính bằng % phụ thuộc vào Chh và tốc độ lắng của hạt cặn,tra theo bảng ta có E1 = 48% ứng với tốc độ lắng của hạt U = 0,7 (mm/s)

Để chất lợng bùn hoạt tính không bị ảnh hởng, ta chỉ tuần hoàn 50% bùn hoạt tính t bểAeroten đến bể đông tụ sinhh học Do đó 50% lu lợng nớc vào bể lắng đứng thông th-ờng và 50% vào bể lắng đứng kết hợp ngăn đông tụ sinh học.

 qmax : Lu lợng nớc thải tính toán lớn nhất, qmax = 0,075 (m3/s) (50% lu lợng)

 V1 : Tốc độ chuyển động của nớc thải trong ống trung tâm, lấy V1 = 30 (mm/s)

0,0750,03 = 2,5 (m2)

Diện tích tiết diện ớt của bể lắng trong mặt bằng:

F =

trong đó:

 qmax : Lu lợng nớc thải tính toán lớn nhất, qmax = 0,075 (m3/s)

 V2 : Tốc độ chuyển động của nớc thải trong ống trung tâm, lấy V1 = 0,7 (mm/s)

0,0750,0007 = 107,5 (m2)Chọn 2 bể, diện tích mặt bằng của mỗi bể là:

h1 = V2  t

5.2 Tính bể đông tụ sinh vật

Bể đông tụ sinh vật thực chất là bể lắng đứng đợt I, trong đó bố trí ngăn làm thoáng sơ

bộ có sử dụng bùn hoạt tính tuần hoàn (bể đông tụ sinh vật)

Thời gian làm thoáng 20 (phút)

Thể tích tổng cộng của bể đông tụ sinh học ứng với 50% lu lợng tính toán là:

W1 =

1

2ìQìt1

trong đó:

 Q : Lu lợng tính toán giờ lớn nhất, Q = 547,5 (m3/h)

 t1 : Thời gian lắng, t1 = 1,5 (giờ)

 Q : Lu lợng tính toán giờ lớn nhất, Q = 547,5 (m3/h)

 t2 : Thời gian làm thoáng, t2 = 20 (phút)

trong đó:

 h : Chiều cao ngăn đông tụ sinh vật, đợc xác định theo công thức:

 h = V  t = 0,0008 1,5 3600 = 4,3 (m)

91,254,3 = 21(m2)

Diện tích phần lắng cuả bể đông tụ sinh học:

F1 =

0,5ìQ

V ì3600 =

0,5ì547,50,0008ì3600 =95 (m2)

Diện tích tổng cộng sẽ là:

F = F1+ F2 = 95 + 21 = 116 (m2)Chọn 2 bể, diện tích mỗi bể trên mặt bằng là:

Chất lợng nớc sau khi ra khỏi bể đông tụ sinh vật và bể lắng có những thay đổi sau:Hàm lợng chất lơ lửng sau các bể lắng thuần tuý với hiệu suất lắng đã lấy nh trên bằng48% là:

BOD5 sau bể đông tụ sinh học giảm 35%: trong đó 5% sau song chắn rác và 5% sau bểlắng cát:

Việc tính toán bể Aeroten dựa theo mục 6-15 và phụ lục VII-20 TCN.51-84

Trớc khi vào bể Aeroten, hàm lợng cặn lơ lửng và hàm lợng BOD nh sau:

C = 123 (mg/l); La = 176,4 (mg/l)Nớc thải đợc phân phối theo chiều dài bể nên tốc độ ôxy hoá sinh hoá diễn ra một cách

điều hoà

Thời gian làm thoáng nớc thải đợc tính theo công thức:

tAe =

L a−L t aì(1−tr) ρ

trong đó:

 La: Hàm lợng BOD của nớc thải trớc khi vào bể aeroten, La = 176,4 (mg/l)

 Lt : Hàm lợng BOD của nớc thải sau khi ra khỏi aeroten, Lt = 20 (mg/l)

 a : Liều lợng bùn hoạt hoá chất khô, a = 1,8 (g/l) ( theo bảng 37 20TCN51

-84 )

 tr : Độ tro của bùn hoạt tính, lấy tr = 0,3

  : Tốc độ oxy hoá mgBOD/g chất không tro,  = 24 (g/l) (  phụ thuộc vào hàmlợng BOD của nớc thải trớc và sau khi làm sạch, theo bẳng 38 20TCN51  84 )

176, 4−20

1,8ì(1−0,3)ì24 = 5,17 (giờ)

Thể tích bể lắng đợc tính theo công thức:

W = Q  tAetrong đó:

 Q : lu lợng nớc thải tính toán, theo lý luận ở trên có Q = 478,5 (m3/h)

F1bể =

600

3 = 200 (m2)Chọn kích thớc của bể aeroten trộn B  L = 10  20

Chiều cao của bể

H = Hln + hbvtrong đó:

 Hln : Chiều cao lớp nớc trong bể, Hln = 4 (m)

 hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv= 0,5 (m)

 H = 4 + 0,5 = 4,5 (m)

Kích thớc của 1 bể B  L  H = 10  20  4,5.

Tính toán hệ thống phân phối nớc vào bể Aeroten

Nớc từ kênh dẫn tới ngăn phân phối nớc của aeroten Diện tích ngăn phân phối đợctính theo công thức:

trong đó:

 Q : Lu lợng nớc thải, Q = 478,5 (m3/h) = 0,13 (m3/s)

 v : Vận tốc nớc chảy vào ngăn phân phối, v = 0,1 (m)

 B, H : Chiều rộng và chiều sâu của ngăn phân phối

Từ (1) ta có: B  H =

0,13

0,1 = 1,3 (m2)Chọn B = 1,3 (m)  H = 1 (m)

Độ tăng sinh khối của bùn

Pr = 0,8C + 0,3Latrong đó:

 C : Hàm lợng chất lơ lửng của nớc thải trớc khi vào bể aeroten C = 123 (mg/l)

 La : Hàm lợng BOD trớc khi vào bể aeroten La = 176,4 (mg/l)

Pr = 0,8 123 + 0,3 176,4 = 151,32 (mg/l)

Tính toán cấp khí cho Aeroten trộn

Lu lợng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nớc thải đợc xác định theocông thức:

n n k k

L L z D

p 2 1 2 1

t a

 z : Lợng ôxy đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD, z = 1,1 (với bể Aerôtenlàm sạch hoàn toàn)

 k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, lấy theo bảng 39-20TCN51-84, với thiết

bị nạp khí tạo bọt cỡ nhỏ lấy theo tỷ số giữa vùng nạp khí và diện tích Aerten, k1

= 1,47 (với f/F = 0,1 và Imax = 10 m3/m2.h) / theo điều 6.15.9 quy phạm 20TCN51- 84/

 k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị, với Hln = 4 (m) và 3,5 (m3/m2-h), K2 =2,52

 n1: Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ nớc thải

n1 = 1 + 0,02 (ttb - 20) = 1 + 0,02 (26  20) = 1,12Với ttb = 260C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè

 n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nớc thải so với trong nớcsạch, lấy sơ bộ n2 = 0,8

 Cp: Độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nớc tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nớctrong bể Đợc xác định theo công thức:

Cp = 10,3

2

h 10,3

20 176,4 1,1

Cờng độ nạp khí yêu cầu

t

H D

= 5,17

4 6,784

V = DQh = 6,784  478,5 = 3246,144 (m /h)

Lu lợng không khí cần cấp trong ngày là: 24  3246,144 = 77907 (m3/ngđ) nhiệt độtrung bình năm của không khí là 270C, khối lợng riêng của không khí ở nhiệt dộ này

là 1,18 (kg/m3) nên lợng Ôxy cần cấp trong ngày là Qkhí = 1,18 77907 = 91930 (kg)

Lợng ôxy cần cung cấp trong 1 giờ là OCt =

91930

24 = 3830,42 kgO2/hDùng thiết bị cấp khí cho bể Aeroten là ống phân phối trên đó có gắn các đĩa xốp Dùng đĩa xốp có đờng kính 0,6 (m), diện tiích bề mặt f = 0,07 (m2), cờng độ khí từ 0,7

đến 1,4 l/s.đĩa /Tính toán thiết kế các công trình xử lý nớc thải, Trịnh Xuân Lai NXBXD 2000/ nên lấy cờng độ khí là 1 (l/s) Vậy số đĩa cần thiết là:

-Nđ =

3246,1441ì3,6 = 900 (đĩa)

Các đĩa đợc gắn lên trên các ống dẫn khí đặt ngang dới đáy bể

 QLII : Lu lợng nớc thải tính toán, QLII = 0,198 (m3/s)

 V1 : Tốc độ chuyển động của nớc thải trong ống trung tâm, lấy V1 = 30 (mm/s)

 QLII : Lu lợng nớc thải tính toán, QLII = 0,198 (m3/s)

 t : Thời gian lu nớc trong bể, t = 1,5 (giìơ)

Do đó: W = 0,198 1,5 3600 = 1070 (m3)

Chiều cao công tác của bể

hLII = V  t Trong đó:

 V : Vận tốc nớc dâng trong bể lắng, lấy V = 0,7 (mm/s)

 t : Thời gian lu nớc, t = 1,5 (giờ)