Đồ án môn học: Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt khu nhà ở An Đông, phường An Đông, thành phố Huế với công suất 600 m3 ngày đêm.

MỤC LỤCChương 1 MỞ ĐẦU11.1ĐẶT VẤN ĐỀ11.2MỤC TIÊU THỰC HIỆN11.3ĐỐI TƯỢNG THỰC HIỆN11.4GIỚI HẠN PHẠM VI THỰC HIỆN11.5NỘI DUNG THỰC HIỆN11.6PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN2Chương 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN KHU NHÀ Ở AN ĐÔNG, PHƯỜNG AN ĐÔNG, THÀNH PHỐ HUẾ32.1 GIỚI THIỆU CHUNG32.1.1 Vị trí , quy mô và phạm vi ranh giới quy hoạch32.2.2Đặc điểm khí hậu32.2 QUY MÔ CÔNG SUẤT XỬ LÝ42.2.1 Chỉ tiêu cấp nước42.2.2 Lưu lượng nước thải52.2.3 Thành phần tính chất nước thải52.2.3.1 Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt52.2.3.2 Thành phần của nước thải sinh hoạt52.2.3.3 Đặc tính nước thải khu nhà ở An Đông62.2.4 Nguồn tiếp nhận nước thải và điều kiện xã thải72.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI82.3.1 Phương pháp cơ học82.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý82.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học92.3.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học102.3.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên102.3.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên102.4 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ102.5 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI112.5.1 Phương án 1112.5.2 Phương án 2132.5.3 So sánh các phướng án xử lý nước thải142.5.4 Thuyết minh phương án xử lý nước thải15Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI173.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH TRONG CÔNG NGHỆ173.1.1 Xác định lưu lượng tính toán173.1.2 Tính toán song chắn rác173.1.3 Ngăn tiếp nhận223.1.4 Bể lắng cát thổi khí233.1.5 Sân phơi cát293.1.6 Bể điều hòa293.1.7 Bể Aerotank333.1.8 Bề lắng đứng413.1.9 Bể trung gian473.1.10 Bể nén bùn483.1.11 Máy ép bùn513.1.12 Bể lọc áp lực523.1.13 Bể khử trùng tiếp xúc583.2 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH THEO MẶT ĐẤT TỰ NHIÊN VÀ MỰC NƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH613.2.1 Tính toán bố trí công trình613.2.2 Cao trình hầm tiếp nhận nước thải613.2.3 Cao trình bể tiếp xúc khử trùng623.2.4 Cao trình bể lọc áp lực623.2.5 Cao trình bể trung gian633.2.6 Cao trình bể lắng đứng633.2.7 Cao trình bể Aerotank633.2.8 Cao trình bể điều hòa643.2.9 Cao trình bể lắng cát thổi khí64Chương 4 KHAI TOÁN KINH PHÍ664.1 KHAI TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI664.1.1 Chi phí xây dựng các hạng mục công trình664.1.2 Chi phí lắp đặt máy móc thiết bị công nghệ và các loại đường ống 674.2 KHAI TOÁN CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH684.2.1 Chi phí hóa chất684.2.2 Chi phí về điện694.2.3 Chi phí về nhân công vận hành69Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ715.1 KẾT LUẬN715.2 KIẾN NGHỊ71TÀI LIỆU THAM KHẢO73

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Với tốc độ đô thị hóa ngày càng phát triển nhanh và sự gia tăng dân số mạnh trong thờigian qua đã hình hành nhiều khu dân cư tập trung và khu đô thị mới Khi một khu dân cưhay khu đô thị mới ra đời thì ngoài việc xây dựng hệ thống hạ tầng kỹ thuật trong đó hệthống thoát nước và xử lý nước là một yêu cầu tiên quyết cần phải được tổ chức và đầu tưxây dựng một cách đồng bộ và hoàn chỉnh nhằm góp phần vào công tác bảo vệ môitrường bền vững hơn

Để đáp ứng một trong những yêu cầu trên, trong dự án quy hoạch chi tiết xây dựng khunhà ở An Đông, phường An Đông, thành phố Huế cũng cần thiết phải có một hệ thống xử

lý nước thải hoàn chỉnh nhằm đảm bảo không gây ảnh hưởng đến chất lượng môi trườngsống của người dân tại khu dân cư nói riêng và môi trường sống nói chung

1.2 MỤC TIÊU THỰC HIỆN

Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở An Đông, phường An Đông, thànhphố Huế với công suất 600m3 / ngày đêm đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt các chỉtiêu loại A theo QCVN 14 : 2008/BTNMT trước khi xã ra nguồn tiếp nhận nhằm bảo vệmôi trường và sức khỏe cộng đồng

1.3 ĐỐI TƯỢNG THỰC HIỆN

Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt khu nhà ở An Đông, phường An Đông,thành phố Huế với công suất 600 m3/ ngày đêm

1.4 GIỚI HẠN PHẠM VI THỰC HIỆN

Khu vực thực hiện: Khu nhà ở An Đông, phường An Đông, thành phố Huế

Thời gian thực hiện:

1.5 NỘI DUNG THỰC HIỆN

Nội dung thực hiện của đồ án tập trung vào các vấn đề sau:

- Tổng quan về nước thải sinh hoạt

- Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội tại khu vực nghiên cứu.

- Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

- Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt

- Lựa chọn phương án xử lý tối ưu

- Tính toán và thiết kế các công trình đơn vị

- Tính toán chi phí xây dựng, chi phí vận hành và chi phí xử lý 1m3 nước thải

- Kết luận và kiến nghị

- Thực hiện các bản vẽ thiết kế

1.6 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Các phương pháp thực hiện gồm có:

- Phương pháp tham khảo tài liệu: Tìm hiểu các tài liệu có liên quan, các đề tài hay đồ

án tương tự đã thực hiện trước đó để tham khảo

- Phương pháp lựa chọn, phân tích và đánh giá số liệu: Chọn lựa các số liệu điển hình,

phù hợp với mục tiêu và nội dung của đồ án

- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến của Thầy Cô hướng

dẫn

Chương 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN KHU NHÀ Ở AN ĐÔNG, PHƯỜNG AN ĐÔNG,

THÀNH PHỐ HUẾ 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1 Vị trí , quy mô và phạm vi ranh giới quy hoạch

Vị trí: Khu nhà ở An Đông được quy hoạch đặt tại phường An Đông, thành phố Huế.Quy mô:

- Khu đất quy hoạch 1/500 có diện tích khoảng 16 ha.

- Dân số dự kiến trong khu quy hoạch: 4000 người.

Phạm vi ranh giới quy hoạch:

- Phía Bắc giáp khu tái định cư (do Ban Đầu tư Xây dựng thành phố Huế đang triển

khai và khu dân cư hiện hữu)

- Phía Nam giáp khu dân cư hiện hữu và đường Quốc lộ 1A

- Phía Đông giáp đài phát sóng Thuỷ Dương và khu nhà ở tập trung cho học sinh, sinh

- Mùa nóng: từ tháng 5 đến tháng 9, chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam nên khô nóng,

nhiệt độ cao Nhiệt độ trung bình các tháng nóng là từ 27°C - 29°C, tháng nóng nhất(tháng 5, 6) nhiệt độ có thể lên đến 38°C- 40°C

- Mùa lạnh: Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông bắc

nên mưa nhiều, trời lạnh Nhiệt độ trung bình về mùa lạnh ở vùng đồng bằng là 20°C 22°C

-Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình khoảng 2500mm/năm Mùa mưa bắt đầu từ tháng

9 đến tháng 2 năm sau, tháng 11 có lượng mưa lớn nhất, chiếm tới 30% lượng mưa cảnăm

Độ ẩm trung bình 85%-86%

Đặc điểm mưa ở Huế là mưa không đều, lượng mưa tăng dần từ Đông sang Tây, từBắc vào Nam và tập trung vào một số tháng với cường độ mưa lớn do đó dễ gây lũ lụt,xói lở

Gió bão: Chịu ảnh hưởng của 2 hướng gió chính:

- Gió mùa Tây Nam: Bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 8, gió khô nóng, bốc hơi mạnh gây

khô hạn kéo dài

- Gió mùa Đông Bắc: Bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau, gió thường kèm theo

mưa làm cho khí hậu lạnh, ẩm, dễ gây lũ lụt

- Bão thường xuất hiện từ tháng 8 đến tháng 9 -10.

2.2 QUY MÔ CÔNG SUẤT XỬ LÝ

2.2.1 Chỉ tiêu cấp nước

Chỉ tiêu cấp nước:

- Chỉ tiêu cấp nước: 180 lít/người/ngày.đêm.

- Các nhu cầu nước thường xuyên khác đảm bảo theo quy định.

Nguồn nước: lấy từ đường ống cấp nước của thành phố chạy dọc đường Hùng Vương đi

Phú Bài, đấu nối từ nhà máy nước Vạn Niên

Mạng lưới: đường ống trong khu vực quy hoạch được thiết kế mạng vòng nhánh cụt, bố

trí theo các trục đường thuận tiện cho các công trình kết nối Các công trình cao tầng sẽđược cấp nước thông qua trạm bơm, bể chứa phục vụ riêng để đảm bảo áp lực nước

2.2.2 Lưu lượng nước thải

Dân số dự báo trong khu nhà ở là 4000 người, chỉ tiêu cấp nước dài hạng 180 lít/ người/ngày đêm.Vậy lượng nước thải sinh hoạt tính toán lấy 80% lượng nước ấp sinh hoạt đầuvào:

Qthải = (4000× 180×80)/ (100×1000) = 576 (m3 /ngày đêm)

Xây dựng nhà máy xử lý nước thải với công suất 600 (m3 /ngày đêm)

2.2.3 Thành phần tính chất nước thải

2.2.3.1 Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước xã bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt cộng đồng:tắm, giặt giũ, vệ sinh cá nhân, tẩy rửa, vv

2.2.3.2 Thành phần của nước thải sinh hoạt

Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt là: Bị ô nhiễm bởi cặn bã hữu cơ (SS), chất hữu

cơ hòa tan ( BOD5/ COD ), các chất dinh dưỡng ( Nitơ, phospho), các vi trùng gây bệnh( E,coli, coliform)

Chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50-60% tổng các chất bao gồm cácchất hữu cơ thực vật: Cặn bã thực vật, rau quả, giấy,…và các chất hữu cơ động vật: Chấtbài tiết của người và động vật, xác động vật,…Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặctính hóa học gồm chủ yếu là protein (40-50%), hydrat cacbon (40-50%) gồm tinh bột,đường, xenlulo và các chất béo (5-10%) Urê cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nướcthải sinh hoạt Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-

450 mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu: Cát, đất sét, các axit, bazơ vô

cơ, dầu khoáng,…

Trong nước thải có nhiều dạng vi sinh vật: Virut, vi khuẩn, nấm, rong tảo, trứng giun sán,

…Trong số các dạng vi sinh vật đó có thể có cả vi trùng gây bệnh, ví dụ: lỵ, thương hàn,

…có khả năng gây thành dịch bệnh Về thành phần hóa học thì các loại vi sinh vật thuộcnhóm các chất hữu cơ.

2.2.3.3 Đặc tính nước thải khu nhà ở An Đông

Nước thải vào cống chung khu nhà ở An Đông, phường An Đông, thành phố Huế

Bảng 2.1 Tính chất nước thải khu nhà ở An Đông, phường An Đông, thành phố Huế.

6.84002602684711

4 × 107

5-95030503061000

( Nguồn: Báo cáo đánh giá tác động môi trường khu nhà ở An Đông, phường An đông, thành phố Huế)

Nhận xét tính chất nước thải khu nhà ở An Đông:

Hàm lượng SS trong nước thải vượt tiêu chuần 5,36 lần

BOD5 vượt tiêu chuẩn 8,67 lần

Hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước thải: Phospho vượt chuẩn 3,67 lần; Nitơ vượtchuẩn 1,57 lần

Đặc trưng tỷ lệ BOD/COD nước thải sinh hoạt luôn > 0,5 nên công nghệ xử lý phù hợp làcông nghệ xử lý sinh học

Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt tương đối thấp BOD5 là 260 mg/l nêncông nghệ xử lý sinh học được lựa chọn là công nghệ hiếu khí

Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn có hàm lượng vi sinh cao, nó lànguồn lây truyền bệnh khi thải ra môi trường Vì vậy phải có hệ thống khử trùng nướcthải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Nhìn chung mức ô nhiễm ở mức trung bình nên công nghệ xử lý sẽ không quá phức tạp

và nhiều công trinh đơn vị nhằm giảm tối đa chi phí xây dựng

2.2.4 Nguồn tiếp nhận nước thải và điều kiện xã thải

Nước thải sau khi qua trạm xử lý được thải vào khu vực có nguồn nước cấp cho mục đích cấpnước sinh hoạt

Điều kiện xã thải yêu cầu nước thải đầu ra phải đạt chuẩn cột A QCVN 14 : 2008/ BTNMT

Bảng 2.2 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt

Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hòa tan và mộtphần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.

Song chắn rác: Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có khích thước lớn hay ở dạng

sợi: giấy, rau cỏ, rác, được gọi chung là rác Song chắn rác được chia làm 2 loại di độnghoặc cố định Song chắn rác được đặt nghiêng môt góc 60-900 theo hướng dòng chảy

Bể lắng cát: Bể lắng cát dung để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng của nước

như xỉ than, cát,…ra khỏi nước thải

Bể lắng: Bể lắng dung để tách các chất lơ lững có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng

riêng của nước

Bể vớt dầu mỡ: Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ

( nước thải công nghiệp), nhằm tách tạp chất nhẹ

Bể lọc: Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thải lơ lững kích thước nhỏ bằng cách cho nước

thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc

2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trìnhvật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các hợpchất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tannhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường

Những phương pháp hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: Keo tụ, tuyển nổi,đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc,…vv

Phương pháp đông tụ và keo tụ: Quá trình trung hòa điện tích thường được gọi là quá

trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keotụ

Tuyển nổi: Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ( ở dạng rắn

hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyểnnổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lững và làm đặc bùn sinh học

Hấp thụ: Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp

và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ ( tro, rỉ, mạt cưa,…)

Phương pháp trao đổi ion: Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của

chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau

Các quá trình tách bằng màng: Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch

qua màng bán thẩm thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc

Phương pháp điện hóa: Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân

tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hóa dương cực, khử âm cực, đông

tụ điện và điện thẩm tích

2.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Các phương pháp hóa học dung trong xử lý nước hải gồm có: trung hòa, oxy hóa khử

Phương pháp trung hòa: Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa

đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử

lý tiếp theo

Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau:

- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

- Bổ sung các tác nhân hóa học

- Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa

- Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước axit.

Phương pháp oxy hóa khử: Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm

độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Thường

sử dụng các chất oxy hóa như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, KMnO4, Ca(ClO)2,H2O2, Ozon,…

Khử trùng nước thải: Để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử

trùng Chlor hóa, Ozon hóa, điện phân, tia cực tím,…

2.3.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp xử lý sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phânhủy các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải

2.3.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hòa tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lýnước thải trong ao, hồ ( hồ sinh vật) hay trên đất ( cánh đồng tưới, cánh đồng lọc,…)

Hồ sinh vật: Là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo còn gọi là hồ oxy hóa, hồ

ổn định nước thải, là hồ để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Cánh đồng tưới – cánh đồng lọc: Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể

tiếp nhận và xử lý nước thải

2.3.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Bể lọc sinh học: Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua

vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật

Bể hiếu khí có bùn hoạt tính – Bể Aerotank: Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt

tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lững trongnước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí – Bể UASB: Quá trình này thường được ứng dụng để

xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao

2.4 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Khi lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu nhà ở An Đông phải dựa vàocác yếu tố sau:

- Công suất trạm xử lý: Tùy theo lưu lượng nước thải của khu nhà ở sẽ quyết định quy môxây dựng trạm xử lý.

- Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt khu nhà ở

- Chất lượng nước sau khi xử lý: Nước thải đầu ra cả trạm xử lý phải tuân thủ theo quychuẩn xử lý nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT

- Những quy định xã vào cống chung và vào nguồn nước

- Diện tích đất sẵn có của khu nhà ở: Tùy thuộc diên tích đất khu nhà ở dành cho trạm lớnhay nhỏ mà từ đó lựa chọn đề xuất công nghệ phù hợp nhất

- Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường

2.5 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.5.1 Phương án 1

Hình 2.1 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể SBR

Nước thải vào

tuầnhoàn

Bể lọc áp lực

Nguồn tiếp nhận

Bể tiếp xúc khửtrùngBãi chôn lấp

Máy ép bùn

2.5.2 Phương án 2

Hình 2.2 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể Aerotank

Nước thải vào

Châm dung dịchCaOCl2

Nguồn tiếp nhận

2.5.3 So sánh các phướng án xử lý nước thải

Bảng 2.3 So sánh tính khả thi của hai phương án xử lý nước thải

Công suất trạm xử lý Đáp ứng được công suất xử

lý lớn

Đáp ứng được công suất xử

lý lớn

Hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý đạt loại A, Hiệu quả xử lý đạt loại A

nhưng đảm bảo hơn

Chi phí xây dựng, vận

hành

Chi phí năng lượng thấp hơn

vì tuy cung cấp khí nén cho

cả 3 bể lắng cát, bể điềuhòa,bể SBR nhưng bể SBRhoạt động có thời gian nghỉ

Có nhiều công trình hơn nênchi phí cao

Chi phí năng lượng cao hơn

do phải cung cấp khí nén cho

3 bể lắng cát, bể điều hòa và

bể Aerotank

Diện tích xây dựng Có nhiều công trình đơn vị

hơn, tốn nhiều diện tích xâydựng

Có ít công trình đơn vị hơn,nên tốn ít diện tích xây dựnghơn

Yêu cầu vận hành Vận hành phức tạp, việc tự

động hóa hệ thống hết sứcphức tạp

Vận hành đơn giản có thể tựđộng hóa

Dựa trên các chỉ tiêu nhằm đánh giá 2 phương án xử lý nước thải, thì phương án số 2 chiphí thấp hơn và ít tốn diện tích hơn Phương án 2 lại vận hành lại đơn giản hơn và khôngđòi hỏi cán bộ kỹ thuật có trình độ cao nên khi có sự cố kỹ thuật cũng có thể dễ dàng giảiquyết được Vì vậy phương án số 2 được lựa chọn làm phương án xử lý nước thải sinhhoạt cho dự án khu nhà ở An Đông

2.5.4 Thuyết minh phương án xử lý nước thải

Nước thải từ hệ thống thoát nước được dẫn vào mương dẫn nước thải có chứa song chắnrác thô Tại đây, những loại rác có kích thước lớn sẽ được giữ lại ở đây, nước thải sau khiqua song chắn rác thô sẽ được dẫn vào hẩm tiếp nhận nước thải

Nước thải trong hầm sẽ được đưa sang bể lắng cát thổi khí, quá trình sục khí cung cấpnăng lượng tách chất hữu cơ khỏi cát giúp nâng cao hiệu quả tách cát và cát được lắng lạitại bể lắng cát nhằm bảo vệ các công trình phía sau và bào vệ thiết bị tránh bị ăn mòn Cátđược tháo bỏ định kì và được đem đến sân phơi cát Sau đó nước thải được đưa sang bểđiều hòa nước thải

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ Tại đây nước thải được cấp khínén từ máy thổi khí, qua hệ thống đĩa phân phối khí, nhằm khuấy trộn nước thải điều hòalưu lượng và tránh hiện tượng phân hủy kỵ khí Sau khi lưu lại trong bể một thời giannước thải được đưa sang bể Aerotank Tại bể Aerotank nước thải được xử lý bằng quátrình sinh học lơ lững hiếu khí Quá trình hiếu khí được duy trì bằng hệ thống phân phốikhí được bố trí trong máy thổi khí

Nước sau khi ra khỏi bể Aerotank được vận chuyển sang bể lắng đứng Khi hổn hợp nướcthải và bùn hoạt tính đi qua bể lắng thì bùn hoạt tính được lắng xuống đáy bể Phần bùnhoạt tính lắng ở đáy một phần được xã định kỳ qua bể nén bùn, một phần được dẫn tuầnhoàn lại bể Aerotank

Phần nước thu được ở máng thu trên bề mặt sau khi qua bể lắng sẽ được đưa qua bể trunggian và sau đó được đưa sang bể lọc áp lực nhằm tách hoàn toàn lượng SS ra khỏi nướcthải

Sau đó nước thải được đưa vào bể chứa để khử trùng Dung dịch Clo cho vào bể chứa,nước tiếp tục quá trình tiếp xúc xáo trộn qua các ngăn tại bể chứa Nước sau xử lý nướcthải đạt tiêu chuẩn cột A QCVN 14:2008 Nước sẽ được xã thải vào nguồn tiếp nhận khiđược sự đồng ý của cơ quan quản lý môi trường

Một phần bùn hoạt tính hoạt tính trong bể lắng được dẫn đến bể nén bùn và được ép thànhbánh bằng máy ép bùn và được vận chuyển đem đến địa điểm chôn lấp

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH TRONG CÔNG NGHỆ

3.1.1 Xác định lưu lượng tính toán

Qtb= 600 (m3/ngày đêm)

Qh tb = 60024 = 25 (m3 /h)

Qh max = Q tb h × K h = 25 × 3,5 = 87,5 (m3/h)

Kh : Hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất, Kh = 1,5 – 3,5, chọn Kh = 3,5 (Giáo trình Kỹ thuật

xử lý nước thải_ Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010)

F: Tiết diện mương dẫn

v: Vận tốc nước thải trong mương, (0,6 – 1 m/s), chọn v = 0,6 (m/s) (Giáo trình KT XLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010)

Chọn mương dẫn tiết diện hình vuông có Bk = h

Bk : Chiều rộng mương

h: Chiều cao lớp nước trong mương

Qs max : Lưu lượng lớn nhất của nước thải, (m 3/s)

vs : Vận tốc nước qua khe song chắn rác, (0,6-1m/s), chọn vs=0,8 (m/s)

b: Kích thước khe SCR (16-25mm), chọn b = 16 (mm) = 0,016 (m)

h: Chiều cao lớp nước trong mương, (m)

Kz : Hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, kz= 1,05

(Các thông số chọn trong giáo trình KT XLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010)

b: Bề rộng khe hở giữa các thanh SCR (mm), b=16-25 (mm)

Kiểm tra lại số thanh song chắn và số khe:

Từ công thức: Bs= s×(n-1) + b×n

 n=12,83 , chọn 13 khe => số thanh song chắn là 12 thanh

s: bề dày thanh SCR, chọn tiết diện song chắn hình chữ nhật có s×l = 8×50 (mm)

( Giáo trình KT XLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010)

Chiều dài phần mở rộng trước SCR:

Với: α: Góc nghiệng đặt song chắn rác, chọn α= 600

β: Hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan, β= 2,42

Hình 3.1 Hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR:

0,5 : Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất

Chiều dài thanh SCR:

a: Lượng rác tính cho đầu người trong năm, a=8 (l/năm)

Ntt: Dân số tính toán, Ntt= 4000 (người)

Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo công thức:

P= Wt×G = 0,088×750 = 66 (kg)

Trong đó:

G: Khối lượng riêng của rác, G= 750 (kg/m3) (Theo điều 7.2.12 TCXD 7957-2008)

Trọng lượng rác tính theo từng giờ trong ngày:

Ph= 24P ×Kh = 6624 × 2 = 5,5 (kg/h)

Với Kh là hệ số không điều hòa giờ của rác, Kh=2

Hàm lượng chất lơ lững SS (C tc ) và BOD 5 (L tc ) của nước thải sau khi qua SCR:

Ctc giảm 4% sau khi qua SCR:

3.1.3 Ngăn tiếp nhận

Thể tích bể:

Vtt = Qh max × t = 87,5× 1560 =21,875 (m3)

Trong đó:

t: Thời gian lưu nước trong bể (15-30 phút), chọn t = 15 (phút)

Thể tích thực của bể tiếp nhận bằng 1,2 thể tích tính toán:

Chọn chiều cao mực nước trong bể là hi = 2,5 (m)

hbv : chiều cao an toàn là 0,5 (m)

Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trongống là 2 (m/s).

Tiết diện ướt của ống:

A = Q max s

v = 0,0242 = 0,012 (m2)Đường kính ống dẫn nước thải ra:

ɳ : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn ɳ=0,8

ρ: Khối lượng riêng của nước 1000 (kg/m3)

Chọn bơm có công suất 4HP

Bảng 3.2 Tóm tắc một số các thông số thiết kế ngăn tiếp nhận

Hiệu suất của bể lắng cát thổi khí khá cao, do việc thổi khí sẽ tạo được chuyển động vòngcủa dòng chảy đồng thời kết hợp được với phương thẳng đứng của trọng lực sẽ làm chocát hạt cát có khả năng lắng tốt trong khi các chất lơ lững không lắng ở bể này.

Thành phần chủ yếu 90-95% là cát, sỏi, cặn vô cơ,…nên ít gây ra thối rửa

Ưu điểm:

- Hiệu quả không phụ thuộc vào lưu lượng;

- Quá trình sục khí cung cấp năng lượng tách chất hữu cơ khỏi cát;

- Hiệu quả tách cát cao;

- Tránh quá trình phân hủy chất hữu cơ khi vận tốc dòng chảy nhỏ

Việc tính toán BLC thổi khí chủ yếu dựa trên các thông số cơ bản cho trong bảng:

Bảng 3.3 Thông số thiết kế BLC ngang thổi khí

1 Thời gian lưu nước theo lưu lượng

6 Tỷ số giữa chiều cao và rộng 1:1 - 1:5 1,5:1

7 Tỷ số giữa chiều dài và rộng 3:1 - 5:1 4:1

8 Lượng không khí cung cấp,

Qmax, h : Lưu lượng giờ max, Q = 87,5 (m3/h)

t: Thời gian lưu nước trong bể, t=4(phút)

Chiều rộng BLC thổi khí:

b= 1,5×H = 1,5×1= 1,5 (m)

Trong đó:

H: chiều cao công tác BLC thổi khí, H=1 (m)

Chiều dài BLC thổi khí:

L = nα ×b × H V =1× 1,5× 15,83 = 3,89 (m), chọn L= 4(m)

Với n là số đơn nguyên, n=1

Kiểm tra lại thể tích BLC thổi khí:

I: Cường độ không khí cung cấp trên một m chiều dài bể, I=0,5 (m3/phút)

Lượng cát sinh ra mỗi ngày:

Wc = Q tb, nαgαđ ×q0

1000 = 600× 0,151000 = 0,09 (m3/ngày đêm)Trong đó:

Qtb, ngđ : Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qtb,ngđ= 600 (m3/ngày đêm)

q0: Lượng cát trong 1000 (m3) nước thải, q0=0,15 (m3 cát/ 1000m3 nước)

Chiều cao lớp cát trong BLC thổi khí:

hc = W c ×t

L× b ×nα = 4 × 1,5× 1 0,09 ×2 = 0,03 (m)

Trong đó:

t: là chu kỳ xả cát, t=2 (ngày)

Chiều cao xây dựng BLC:

Hxd = H + hc + hbv = 1 + 0,03 + 0,5 = 1,53 (m)

Trong đó:

H: Chiều cao công tác BLC thổi khí, H=1 (m)

hc: Chiều cao lớp cát trong BLC thổi khí, hc=0,03 (m)

hbv: Chiều cao vùng bảo vệ trong BLC thồi khí, hbv=0,5 (m)

Chọn vận tốc khí đi trong ống phân phối Vống= 15 (m/s)

Ta có đường ống phân phối được tính như sau:

Khí được phân phối qua hệ thống đục lỗ là 5 (mm)

n= Q k

q k lỗ = 2,5× 601.13 =132 (lỗ)

Số lỗ trên mỗi nhánh:

n’= nα2 = 1322 = 66 (lỗ)

ống nhánh có chiều dài 3 (m), mỗi tâm lỗ cách nhau 45 (mm)

Kiễm tra lại vận tốc khí ra khỏi lỗ:

qk = Q nα = 2,5× 60132 = 1,13 (m3/h)

vk = 4 × q k

π × D lỗ2 = 4 × 1,13 π ׿ ¿ = 57579 (m/h) =16(m/s)

Vận tốc vẫn đảm bảo theo lựa chọn ban đầu

Tổng lưu lượng khí cần cung cấp là:

hf: tổn thất qua hệ thống phân phối khí, hf ≤0,5 (m)

H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu ích của bể lắng cát thổikhí, H=1 (m)

Công suất của máy nén khí:

N= 29,7 ×nα ×ɳ G× R × T ×[ (P2

P1)0,283−1]= 0,054 ×8,134 × 298 29,7 ×0,283 × 0,75 ×[ (1,191 )0,283−1]= 1,1(kW)Chọn máy nén khí 1,5HP

Trong đó:

G: trọng lượng dòng không khí (kg/s) , G=A×1,29=0,054 (kg/s)

A: lượng không khí cần cung cấp, A=0,042 (m3/s)

Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa:

Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trongống là 2 (m/s)

Tiết diện ướt của ống:

A = Q max s

v = 0,0242 = 0,012 (m2)Đường kính ống dẫn nước thải ra:

ɳ : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn ɳ=0,8

ρ: Khối lượng riêng của nước 1000 (kg/m3)

Chọn bơm có công suất 4HP

Hàm lượng chất lơ lững SS (C tc ) và BOD 5 (L tc ) của nước thải sau khi qua BLC thổi khí giảm 5% và còn lại là:

LSS = LSCR × (100-5)% = 257,28× 95100 =244,416 (mg/l)

LBOD= LSCR × (100-5)% = 249,6× 95100 = 237,12 (mg/l)

LCOD = LSCR × (100-5)% = 400 ×95100 =380 (mg/l)

Bảng 3.4: Tóm tắt các thông số của bể lắng cát thổi khí

Chọn chiều dài của sân phơi cát: Ls = 1,5 (m)

Thời gian phơi cát bằng với chu kỳ xã cát: t=2 (ngày)

Thể tích cát Wc = 0,09 (m3/ngày đêm)

Chiều rộng của sân phơi cát:

Bs = t ×h × L W c

s = 2× 0,03× 1,50,09 = 1 (m)Vậy diện tích của sân phơi cát là : Ls× Bs =1,5 (m)×1 (m)

Phần nền sân phơi cát được tráng xi măng dày 0,1 (m), thành chắn cao 0,1(m), phần nền

có độ nghiêng và thiết kế rảnh thoát nước sát thành sân rộng 0,1m

3.1.6 Bể điều hòa

Do lưu lượng và tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sinh hoạt Vì vậy, cần thiết xâydựng bể điều hòa về lưu lượng, nồng độ và nhiệt độ, tạo điều khiện tối ưu cho các côngtrình phía sau.

Thu gom và điều hòa về lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: COD, BOD5, SS,

pH Đồng thời các máy nén khí cung cấp oxy để khuấy trộn và tăng nồng độ oxy hòa tanvào nước thải, tại đây giảm khoảng 5-10% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải

Thể tích bể điều hòa:

Wđh = Qtb ngày× t = 60024 ×4 = 100 (m3)

Trong đó:

Qtb ngày : Lưu lượng nước thải trung bình một ngày, Q tb ngày = 600m 3/ngđ

t: Thời gian lưu nước trong bể (t= 4÷8h), chọn t=4 (h)

Chọn chiều cao hữu ích của bể: H= 3 (m)

H: Chiều cao hữu ích của bể, (m)

hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv=0,5 (m)

Kích thước của bể điều hòa: L×B×Hxd= 5 (m) × 5 (m) × 4,5 (m)

Thể tích thực của bể điều hòa:

Wt= 5×5×4,5= 112,5 (m3)

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa( bằng khí nén)

Lượng không khí cấp cho bể là:

Đường kính ống chính:

D= √4 ×Q k

v × π = √12 ×3,14 4 ×0,03 = 0,056 (m)Chọn ống sắt tráng kẽm Ø=60 (mm)

H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu ích của bể điều hòa, H=4(m)

Công suất của máy nén khí:

N= 29,7 ×nα ×ɳ G× R × T ×[ (P2

P1)0,283−1]= 29,7 ×0,283 ×0,75 0,04 ×8,134 × 298 ×[ (1,491 )0,283−1]= 1,84 (kW)Chọn máy nén khí 2,5HP

Trong đó:

G: trọng lượng dòng không khí (kg/s) , G=A×1,29=0,04 (kg/s)

A: lượng không khí cần cung cấp, A=0,03 (m3/s)

Ống dẫn nước thải sang bể Aerotank:

Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v= 1 (m/s)

Lưu lượng nước thải: Q= 25 (m3/h)

LBODĐH = LBODLC×(100-10)% = 237,12× 90100 = 213,41 (mg/l)

LCODĐH = LCODLC×(100-10)% = 380× 90100 = 342 (mg/l)

Bảng 3.5 Tóm tắt các thông số của bể điều hòa

3.1.7 Bể Aerotank

Tại bể Aerotank, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vậthiếu khí

Hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt tử 75÷95% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ,

pH, nồng độ xy, lượng bùn,… Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phânhủy sinh học bị loại hoàn toàn

Tính toán bể Aerotank

Các thông số:

Lưu lượng nước thải trung bình trong một ngày đêm: 600m3/ngày đêm

Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào Aerotank: La= 213,41 mg/l

Hàm lượng chất lơ lững trong nước thải dẫn vào Aerotank: C= 219,97 mg/l

Hàm lượng COD trong nước thải dẫn vào Aeroank: 342 mg/l

Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý: Lt = 30 mg/l

Hàm lượng chất lơ lững trong nước thải cần đạt sau xử lý: 50 mg/l

Hàm lượng COD trong nước thải cần đạt sau xử lý: 50 mg/l (gồm 65% là cặn hữu cơ)

Tỷ số f= BOD5/COD = 213,41/ 342 = 0,62

Nhiệt độ nước thải 250C

Chọn bể Aerotank kiểu xáo trộn hoàn toàn để thiết kế Các thông số cơ bản tính toánAerotank kiểu xáo trộn hoàn toàn

Các thông số vận hành:

Cặn hữu cơ, a=75%

Độ tro z= 0,3 (Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai)

Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, X0=0

Nồng độ bùn hoạt tính, X=2500÷4000 mg/l, chọn X= 3000 (mg/l)

Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn là nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng 2, XT = 8000 (mg/l)Chế độ xáo trộn hoàn toàn

Thời gian lưu bùn trong công trình, θc = 5÷15 ngày, chọn θc= 10 ngày

Hệ số phân hủy nội bào, đây cũng là thông số động học được xác định bằng thựcnghiệm.Khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy Kd = 0,06 ngày-1 (đối với nước thải sinhhoạt)

Hệ số sản lượng bùn Y = 0,4÷0,8 mg VSS/mg BOD5, chọn Y=0,6 mg VSS/ mg BOD5

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước thải, Q=600 (m3/ngày)

Y: Hệ số sản lượng bùn, Y=0,6 (mg VSS/ mg BOD5)

S0: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, S0= 213,41 (mg/l)

S: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, S=30 (mg/l)

X: Nồng độ bùn hoat tính, X=3000 (mg/l)

Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd= 0,06 (ngày-1)

θc: Thời gian lưu bùn trong công trình, θc=10 (ngày)

Chọn chiều cao bể:

H= Hi + Hbv= 3 +0,5 =3,5 (m)

Trong đó:

Hi: Chiều cao hữu ích, chọn Hi= 3 (m)

Hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn Hbv= 0,5 (m)

Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày

Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức:

Yb= 1+θ Y

c × K d = 1+ 10× 0,060,6 = 0,375

Px = Q×(S0- S)×Yb = 600×( 213,41-30)×0,375×10-3 = 41,3 (kg/ngày đêm)

Tổng lượng cặn sinh ra trong một ngày:

P1x = P x

1−z = 1−0,341,3 = 59 (kg/ngày)

Lượng cặn dư xã ra hàng ngày:

Pxa = P1x - Pra = 59-30 = 29 (kg/ngày)

Với: Pra = SSra×Q = 50×10-3×600 = 30 (kg/ngày)

Lưu lượng bùn xã ( nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng)

Qxã = V × X−Q X ra × X ra ×θ c

T × θ c = 137,56× 3000−600 × 37,5× 10 5600× 10 = 3,35 (m3/ngày)Trong đó:

XT: Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn (cặn không tro)

(Q + Qt) ×X = Q×X0 + Qt×Xt

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước thải vào bể, Q= 600 (m3/ ngày)

Qt: Lưu lượng bùn tuần hoàn,(m3/ ngày)

X: Nồng độ VSS trong bể, X=3000 (mg/l)

X0: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể, X0= 0

Xt: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xt = 8000 (mg/l)

Chia 2 vế phương trình cho Q, đặt α = Q t

Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank:

Kiểm tra tỷ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính F/M:

F/M = S0

θ× X =0,229× 3000213,41 = 0,31 (kg BOD5/ kg MLVSS.ngày)Với F/M= 0,31 nằm trong giới hạn cho phép đối với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn:F/M= 0,2÷0,6 (kg BOD5 / kg MLVSS.ngày)