thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 860000 dân

MỨC ĐỘ CẦN THIẾT ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT: - Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sông Đồng Nai nguồn loại A vớ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 860000 DÂN

I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ

• Tiêu chuẩn thoát nước q:

- Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 180 L/người.ngđ

- Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất trong 1 ngày đêm:

qmax = Kngđ × qtb = 1,2 × 180 = 216 L/ng.ngđ

(Kngđ = 1,2 – 1,4)

• Các số liệu thủy văn và chất lượng nước của nguồn tiếp nhận nước thải – sông Đồng Nai (nguồn loại A) với các số liệu sau:

- Lưu lượng trung bình của nước sông: Qs = 40 m3/s

- Vận tốc dòng chảy trung bình: Vtb = 0,5 m/s

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông: bs = 12 mg/L

- Hàm lượng oxy hòa tan: Os = 4,8 mg/L

- Nhu cầu oxy sinh hóa : Ls = 4,3 mg/L

- Nhiệt độ trung bình của nước sông: T = 270C

• Các số liệu về thời tiết, địa chất thủy văn và địa chất công trình:

- Nhiệt độ trung bình năm của không khí: 250C

- Hướng gió chủ đạo trong năm: Đông – Nam

- Mực nước ngầm cao nhất ở khu vực đang xét: 7m

- Cấu tạo địa chất ở vùng xây dựng trạm xử lý:

• Yêu cầu cơ bản về chất lượng nước thải sau khi xử lý xả vào sông Đồng Nai như sau:

- Chất lơ lửng: không vượt quá 22 mg/L

- NOS20 : không vượt quá 15 ÷ 20 mg/L

- Các chất nguy hại: không vượt quá các giới hạn cho phép

II XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN:

1 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI:

• Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt (Qtb-ngđ):

154800 1000

860000 180

=

−

N q

1000

860000 180

24

860000 180

860000 220

1000

max max− = q ×N = × =

Trong đó:

qmax = Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất, qmax = 220 L/người.ngđ

• Lưu lượng lớn nhất giờ (Qmax-h):

BẢNG 1:

PHÂN BỐ LƯU LƯỢNG TỔNG CỘNG CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT

THEO TỪNG GIỜ TRONG NGÀY ĐÊM

Nước thải sinh hoạt Các giờ

Theo bảng 1 (Phân bố lưu lượng nước thải sinh hoạt), ta có:

• Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: Qmax-h = 8746,2 m3/h

• Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây:

5 , 2429 6

, 3

2 , 8746 6

, 3

• Lưu lượng nước thải nhỏ nhất theo giờ: Qmin-h = 2863,8 m3/h

• Lưu lượng nước thải nhỏ nhất theo giây:

5 , 795 6

, 3

8 , 2863 6

, 3

2 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BẨN CỦA NƯỚC THẢI:

Hai chỉ tiêu cơ bản để tính toán thiết kế công nghệ xử lí nước thải là:

1 Hàm lượng chất lơ lửng C

• Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt:

56 , 305 180

1000 55 1000

qtb: tiêu chuẩn thoát nước, qtb = 180 L/ng.ngđ

• Hàm lượng NOS5 trong nước thải sinh hoạt:

44 , 194 180

1000 35 1000

q

n

Trong đó:

nNOS = Tải lượng chất bẩn theo NOS5 của NTSH tính cho một người

trong ngày đêm theo TCXD 51-84, nNOS = 35 g/ng.ngđ

3 MỨC ĐỘ CẦN THIẾT ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT:

- Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sông Đồng Nai (nguồn loại A) với các yêu cầu cơ bản:

• Hàm lượng chất lơ lửng: không vượt quá 22 mg/L

• NOS5: không vượt quá 15 ÷ 20 mg/L

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác định theo:

• Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ tính toán công nghệ xử lý cơ học)

• Hàm lượng NOS (phục vụ cho tính toán công trình và công nghệ sinh học)

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng:

% 8 , 92

% 100 56

, 305

22 56 , 305

Trong đó:

m: Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m = 22mg/L

CSH: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, CSH = 305,56mg/L

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo NOS5:

% 3 , 92

% 100 44

, 194

15 44 , 194

% 100

III TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

Tính toán công nghệ xử lý nước thải bao gồm các nội dung sau:

§ Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý;

§ Tính toán các công trình đơn vị;

§ Tính toán chi phí xử lý

3.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÝ:

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm 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 nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng

§ Phương pháp sử dụng cặn

§ Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải

§ Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

⇒ Phương án xử lý: gồm các giai đoạn xử lý và các công trình xử lý đơn vị như sau:

A.) PHƯƠNG ÁN I:

Xử lý cơ học:

• Ngăn tiếp nhận

• Song chắn rác + máy nghiền rác

• Bể lắng cát + sân phơi cát

• Bể lắng ly tâm (đợt I) Xử lý sinh học:

• Aerotank (vi sinh vật lơ lửng – bùn hoạt tính)

• Bể lắng ly tâm (đợt II)

Xử lý cặn:

• Bể nén bùn

• Bể mêtan

• Làm ráo nước ở sân phơi bùn

Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra sông:

• Khử trùng nước thải

• Bể trộn vách ngăn có lỗ

• Bể tiếp xúc

• Công trình xả nước thải sau xử lý ra sông

Thuyết minh phương ánI

Ở phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải đến trạm xử lý bằng ống dẫn đến ngăn tiếp nhận

Rác được giữ lại ở song chắn rác và đem đi nghiền ở máy ở nghiền rác Rác sau nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đã được tách tiếp tục đưa đến bể lắng cát Ở đây, thiết kế bể lắng cát ngang nước chảy thẳng để đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát

Nước thải sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng li tâm đợt I, tại đây các chất không hòa tan trong nước thải như chất hữu cơ được giữ lại Cặn lắng được đưa đến bể mêtan để lên men Nước thải tiếp tục đi vào bể Aerotan và bể lắng li tâm đợt II

Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotan giúp tăng hiệu quả xử lý, một lượng bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II sẽ trở lại bể Aerotan, lượng bùn hoạt tính dư được đưa qua bể nén bùn giảm dung tích, sau đó đưa qua bể mêtan

Sau bể lắng đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước 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 nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận

Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mêtan đưa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp

B.) PHƯƠNG ÁN II:

Xử lý cơ học:

• Ngăn tiếp nhận

• Song chắn rác + máy nghiền rác

• Bể lắng cát thổi khí + sân phơi cát

• Bể lắng ngang (đợt I)

Xử lý sinh học:

• Biophin cao tải

• Bể lắng ngang (đợt II)

Xử lý cặn:

• Bể nén bùn

• Bể mêtan

• Làm ráo nước ở sân phơi bùn

Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra sông:

• Khử trùng nước thải

• Bể trộn vách ngăn có lỗ

• Bể tiếp xúc

• Công trình xả nước thải sau xử lý ra sông

Thuyết minh phương án II:

Ở phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải đến trạm xử lý bằng ống dẫn đến ngăn tiếp nhận

Rác được giữ lại ở song chắn rác và đem đi nghiền ở máy ở nghiền rác Rác sau nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đã được tách tiếp tục đưa đến bể lắng cát có thổi khí nhằm tăng hiệu quả lắng

Ở đây, thiết kế bể lắng cát nước chảy vòng kết hợp chuyển động theo phương thẳng để đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát

Nước thải sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể làm thoáng sơ bộ để tăng hiệu suất lắng Nước thải sau khi qua bể làm thoáng sơ bộ sẽ đi qua bể lắng li ngang đợt I, tại đây các chất không hòa tan trong nước thải như

chất hữu cơ được giữ lại Cặn lắng được đưa đến bể mêtan để lên men Nước thải tiếp tục đi vào bể Biophin cao tải và bể lắng ngang đợt II

Cặn sau bể lắng đợt II sẽ được đưa vào bể nén bùn để giảm độ ẩm, sau đó được đưa vào bể mêtan

Sau bể lắng đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước 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 nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận

Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mêtan đưa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CHO HU ĐÔ THỊ 860000 DÂN

Chú thích:

1 Ngăn tiếp nhận

2 Song chắn rác

2’ Máy nghiền rác

3 Bể lắng cát

3’ Sân phơi cát

4 Bể làm thoáng sơ bộ

5 Bể lắng ly tâm (đợt I)

6 Bể Aeroten

7 Bể lắng ly tâm (đợt II)

8 Mương trộn clo với nước thải

9 Bể tiếp xúc

10 Nguồn tiếp nhận

11 Bể mêtan

12 Bể chứa khí sinh vật

13 Nồi hơi

14 Bể nén bùn

15 Sân phơi bùn

16 Trạm khí nén

(a) Rác dẫn vào máy nghiền rác (b),(c) rác đã nghiền dẫn đến trước SCR hoặc bể mêtan

(d)hỗn hợp cát - nước (e) cặn tươi

(f)khí sinh vật (g) khí đốt (h) hơi nóng (i) Bùn hoạt tính tuần hoàn (k) Bùn hoạt tính dư (l) Cặn đã được lên men (m) Nước tách từ sân phơi bùn

3.2 TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN THỦY CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ:

3.2.1 Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải:

Bảng 2: KÍCH THƯỚC CỦA NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI

Đường kính ống áp lực, d(mm) Kích thước của ngăn tiếp nhận

Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lý

Dựa vào lưu lượng tính toán đã được xác định: Qmax-h = 8746,2 m3/h và các số liệu lưu lượng nước thải ghi ở bảng 1, chọn 3 ngăn tiếp nhận với các thông số ở mỗi ngăn như sau:

• Đường ống áp lực từ trạm bơm đến mỗi ngăn tiếp nhận: 3 ống với đường kính mỗi ống d = 600 mm

• Kích thước của ngăn tiếp nhận như sau:

3.2.2 Tính toán song chắn rác:

Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác) Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước thải Nội dung tính toán song chắn rác gồm các phần sau:

- Tính toán mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác và mương dẫn ở mỗi song chắn rác

- Tính toán song chắn rác

a) Tính toán mương dẫn:

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật có B=1400mm, độ dốc i = 0,0008

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỦY LỰC MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI SAU

NGĂN TIẾP NHẬN

Lưu lượng tính toán, L/s Thông số thủy lực

Q tb = 1792 Q max = 2429,5 Q min = 795,5 Độ dốc i

Vận tốc v (m/s)

Độ đầy h (m)

Chiều ngang B (m)

0,0008 1,153 1,113 1,4

0,0008 1,22 1,423 1,4

0,0008 0,948 0,598 1,4

Chọn 4 song chắn rác (3 công tác và 1 dự phòng) với lưu lượng tính toán của mỗi song chắn rác:

Qtb = 1792 : 3 = 597,3L/s

Qmax =2429,5 : 3 = 809,83 L/s

Qmin = 795,5 :3 = 265,17 L/s Mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác có tiết diện vuông mỗi cạnh B = 1200mm, với độ dốc i =,0008

Bảng: các thông số thủy lực của mương dẫn ở mỗi song chắn rác

Lưu lượng tính toán, L/s Thông số thủy lực

Q tb = 597,3 Q max = 809,83 Q min = 265,17 Độ dốc i

Vận tốc v (m/s)

Độ đầy h (m)

Chiều ngang B (m)

0,0008 0,89 0,56 1,2

0,0008 0,96 0,71 1,2

0,0008 0,72 0,32 1,2

b) Tính toán song chắn rác:

Song chắn rác được bố trí nghiêng 1 góc 600 so với phương nằm ngang để tiện khi cọ rửa Song chắn rác làm bằng thép không rỉ, các thanh trong song chắn rác có tiết diện hình tròn với bề dày 8mm, khoảng cách giữa các khe hở là l = 16mm = 0,016m

Chiều sâu của lớp nước ở SCR lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với Qmax,: h1 = hmax = 0,71 m

• Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

234 05 , 1 71 , 0 016 , 0 96 , 0

10 5 ,

Q

Trong đó:

n: Số khe hở

Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 2,4295m3/s

v: tốc độ nước chảy lớn nhất qua song chắn rác, v = 0,96 m/s l: Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16mm = 0,016 m

K: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào của rác, K = 1,05

Có 3 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là:

78 3

s: bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008 m

• Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhở hơn 0,4 m/s

s m h

B

Q v

S

/ 44 , 0 32 , 0 864 , 1

265 , 0

K g

v

81 , 9 2

) 96 , 0 ( 628 , 0 2

2 1

628 , 0 60 sin 016

, 0

008 , 0 83 , 1

4 3

β: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn hình dạng tiết diện song chắn rác kiểu “b”, khi đó giá trị β = 1,83

α: góc nghiêng của song chắn so với hướng của dòng chảy, α=600

• Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:

m tg

tg

B B

20 2

2 , 1 864 , 1

BS: chiều rộng của song chắn rác, BS = 1,864m

Bm: chiều rộng của mương dẫn, Bm = 1,2 m

ϕ: góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy ϕ = 200

• Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:

LS: chiều dài phần mương đặt SCR, LS≥1m, chọn LS = 1,5m

• Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn:

H = hmax + hS + 0,5 = 0,71 + 0,088 + 0,5 = 1,3 m

Trong đó:

hmax: độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax = 0,71 m

0,5 = khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất

hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs=0,088m

• Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác:

85 , 18 1000 365

860000 8

1000 365

N: số dân của thành phố, N = 860000 người

• Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo công thức:

P

P h h 2 1 , 178 /

24

1375 , 14

=

Trong đó: Kh = hệ số không điều hòa của rác, Kh=2

Rác được nghiền nhỏ ở máy nghiền rác (gồm 2 máy, trong đó 1 công tác và 1 dự phòng, công suất mỗi máy:1,178 T/h) và sau đó dẫn đến bể mêtan để xử lý cùng với bùn tươi và bùn hoạt tính dư

• Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác lấy theo điều 6.2.4

- TCXD 51-84: 40m3 cho 1 tấn rác

Qn = 40P = 40 × 14,1375 = 565,5 m3/ngđ Quanh song chắn rác cơ giới đã chọn có bố trí lối đi lại có chiều rộng 1,2 m; còn ở phía trước song chắn rác 1,5m (điều 4.1.15 – TCXD 51-84)

• Hàm lượng chất lơ lửng (CSH) và NOS5 (LSH) của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4 %, còn lại:

l mg

) 4 100 (

) 4 100 (

3.2.3 Tính toán Bể lắng cát ngang:

Bể lắng cát ngang được thiết kết để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ, và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân hủy trong nước thải

Vai trò của bể lắng cát là bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng cácvật liệu nặng đọng trong ống, kênh mương dẫn…, giảm số lần súc rửa các bể phân hủy cặn do tích tụ quá nhiều cát Bể lắng cát ngang được thiết kế để duy trì vận tốc chuyển động ngang của dòng chảy là 0,3m/s và cũng cung cấp đủ thời gian lưu nước để các hạt cát lắng đến đáy bể Các hạt cát có kích thước d≥0,21mm(có khi d≥0,15mm) được giữ lại trong bể lắng cát ngang

a) Tính toán thủy lực:

Mương dẫn nước thải từ song chắn rác đến bể lắng cát: dựa vào lưu lượng lớn nhất và dựa vào bảng tính toán thủy lực để xác định kích thước của mương dẫn

Bảng: kết quả tính toán thủy lực mương dẫn nước thải đến bể lắng cát

b) Tính toán bể lắng cát ngang:

Bảng 3: quan hệ giữa kích thước thủy lực u 0 và đường kính của hạt cát

0,0008 0,948 0,598 1,4

U 0 , mm/s

Theo phương án đang xét, cặn từ bể lắng đợt I sẽ được xử lý ở bể mêtan bằng quá trình sinh học kỵ khí, do đó nhiệm vụ của bể lắng cát là phải loại bỏ được cát có cỡ hạt d=0,25mm để tránh ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học kị khí Khi đó U0=24,2 mm/s

• Chiều dài bể lắng cát ngang được tính theo công thức:

m U

H v K

2 , 24

423 , 1 3 , 0 3 , 1 1000 1000

Hmax: độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, có thể lấy độ đầy h

trong mương dẫn ứng với Qmax, Hmax=1,423m

U0: kích thước thủy lực của hạt cát, lấy theo bảng 3

K: hệ số thực nghiệm tinh đến ảnh hưởng cảu đặc tính dòng chảy

của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát K=1,3 ứng với U0=24,2mm/s và K=1,7 ứng với U0=18,7 mm/s (điều 6.3.3 – TCXD 51-84)

• Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát ngang:

2 0

max 100 , 4

2 , 24

5 , 2429

m U

Q

• Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát ngang:

m L

F

9 , 22

4 , 100

2

38 , 4

=

• Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang:

2 , 17 1000

1 02 , 0 860000

N: số dân của thành phố

P: lượng cát giữ lại trong bể lắng cát ngang cho 1 người trong ngày đêm (điều 6.3.5 – TCXD 51-84), P=0,02 L/ng.ngđ ứng với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn

t: chu kì xả cát, t ≤ 2 ngày đêm (để tránh sự phân hủy của cặn), chọn t =1 ngày

• Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm:

m n

b L

W

2 19 , 2 9 , 22

2 , 17

Trong đó: Hbv = chiều cao vùng bảo vệ của bể lắng cát ngang hoặc

khoảng cách từ mực nước đến thành bể, Hbv = 0,4 m

• Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin ≥ 0,15m/s

s m s

m H

b

Q

598 , 0 19 , 2 2

7955 , 0

• Độ chênh cốt giữa đáy bể lắng cát ngang và ngưỡng tràn P:

) ( 14 , 3 1

35 , 1

598 , 0 35 , 1 423 , 1

2 3 2

3 2 min 3 2 max

m K

h K h P

5 , 2429

=

tb q

q

q K

hmax , hmin: chiều sâu mức nước trong bể ứng với qmax, qmin và tốc độ

( ) ( )

m h

P g m

q

423 , 1 2 , 4 81 , 9 2 35 , 0

5 , 2429

3 2

3 max

Trong đó: m = hệ số lưu lượng đập tràn, m = 0,35 – 0,38

Cát lắng ở bể lắng cát được gom về hố tập trung ở đầu bể bằng thiết

bị cào cát cơ giới, từ đó thiết bị nâng thủy lực sẽ đưa hỗn hợp cát-nước đến sân phơi cát

Để dẫn cát đến sân phơi cát bằng thiết bị nâng thủy lực, cần pha loãng cát với nước thải sau xử lý với tỉ lệ 1:20 theo trọng lượng cát

- Nước công tác do máy bơm với áp lực 2-3at;

- Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút;

- Độ ẩm của cát: 60%

- Trọng lượng thể tích của cát: 1,5T/m3

• Lượng nước công tác cần thiết cho thiết bị nâng thuỷ lực:

Qct = Wc × 1,5 × 20 = 17,2×1,5×20 = 516 m3/ngày Cát lấy ra khỏi bể lắng cát có chứa một lượng nước đáng kể, do đó cần làm ráo nước trong cát để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác Quá trình làm ráo nước được tiến hành ở sân phơi cát

• Hàm lượng chất lơ lửng (C’)và NOS5 (L’)của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5% và còn lại:

L mg

) 5 100 (

L mg

) 5 100 (

c) Tính toán sân phơi cát:

Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp cát-nước để dễ dàng vận chuyển cát đi nơi khác

• Diện tích hưu ích của sân phơi cát được tính theo công thức:

2

6 , 1255 5

1000

365 02 , 0 860000 1000

365

m h

P N

Trong đó: H= chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4-5m/năm (khi lấy

cát đã phơi theo chu kỳ) Chọn sân phơi cát gồm 4 ô, diện tích mỗi ô: 1255,6:6 = 314 m2

Kích thứơc mỗi ô trong mặt bằng: L × B= 26 × 12 (m)

3.2.4 Tính toán bể làm thoáng sơ bộ:

• Tác dụng của công trình làm thoáng sơ bộ là:

- Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải

- Tạo điều kiện thuận lợi cho các chất lơ lửng và chất nổi trong nước thải phân bố đồng nhất trước khi qua các công trình xử lý phía sau;

- Tăng hiệu quả khử NOS

• Thể tích bể làm thoáng sơ bộ:

3

60

20 14916

t Q

Trong đó :

Qmax-h: lưu lượng lớn nhất giờ, Qmax-h=14916 m3/h

t: thời gian làm thoáng (thổi khí), thông thường t = 10-20 phút, chọn t = 20 phút

• Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo lưu lượng riêng của không khí:

V = Qmax-h × D = 14916 × 0,5 = 7458 m3

Trong đó: D = lưu lượng của không khí trên 1 m 3 nước thải, D=0,5 m 3 /m 3

• Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng được tính theo công thức

2

1243 6

7458

m I

V

Trong đó: I=cường độ thổi khí trên 1 m2 bề mặt bể làm thoáng trong

khoảng thời gian 1h, I=4-7m3/m2.h, lấy I = 6m3/m2..h

• Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ:

m F

Kích thước của mỗi ngăn trên mặt bằng: B×L=12,5×25 (m)

3.2.5 Tính toán bể lắng ly tâm (đợt I):

Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó Ở đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngoài bể Hàm lượng chất lơ lửng đợt I cần đạt ≤ 150mg/L

• Thể tích tổng cộng của bể lắng đợt I được xác định theo công thức:

W = Qmax-h × t = 8746,2 × 1,5 = 13119,3 m3

Trong đó:

Qmax-h: lưu lượng lớn nhất giờ, Qmax-h = 8746,2 m3/h

t: thời gian lắng đối với bể lắng đợt I có thể lấy bằng 1,5h

• Chọn 3 bể công tác và 1 bể dự phòng, thể tích của mỗi bể :

3

3

3 , 13119

1

4 , 4

1 , 4373

m H

W

Trong đó:

H1: chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm có thể lấy từ 1,5 đến

5,0m Tỉ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng (D:H1) lấy trong khoảng từ 6 đến 12 (TCXD 51-84), chọn H1 = 4,4 m

• Đường kính của bể lắng li tâm được tính theo công thức:

m m

F

14 , 3

88 , 793 4

Trong đó

H: Chiều cao công tác của bể lắng ly tâm, H=4m

h1: chiều cao lớp trung hòa, h1=0,3m

h2: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn h2=0,4m

h3: chiều cao phần chứa cặn, h3=0,3m

• Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng:

s mm t

H

5 , 1 6 , 3

4 , 4 6

, 3

C

100

) 46 100 ( 67 , 278 100

) 100 (

Như vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử lý sinh học 150,67 mg/L ~150 mg/L Trong trường hợp đang xét chưa vượt quá tiêu chuẩn nên không cần làm thoáng sơ bộ Hàm lượng NOS5 giảm với hiệu suất E1=10%, vậy sau khi làm thoáng sơ bộ và lắng, hàm lượng NOS5 của nước thải:

L mg E

L

100

) 15 100 ( 33 , 177 100

) 100 (

107 3 1000 1000 ) 95 100 (

8 85 625 , 8465 67 , 278 1000

1000 ) 100

t E Q C

E: hiệu suất lắng (E=85%)

t: thời gian tích lũy cặn, t=8h

P: độ ẩm của cặn tươi

P=95% nếu xả cặn bằng tự chảy

P=93% nếu xả cặn bằng máy bơm

n: số bể lắng công tác, n=3

Tính toán thiết kế Aeroten căn cứ vào các yếu tố sau:

- Thành phần và tính chất nước thải

- Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hóa sinh học (NOS5)

- Mức độ xử lý nước thải;

- Hiệu quả sử dụng không khí

(điều 6.15.2 – TCXD 51-84)

Nội dung tính toán Aeroten gồm các phần sau:

- Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho Aeroten

- Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể

- Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí;

a) Xác định lưu lượng không khí cung cấp cho Aeroten: