Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước thải cho thành phố đà nẵng

 Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ tính theo công thức :  Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất ngày đêm: Qtb: tiêu chuẩn thải nước trung bình 250 l/giường.ngđ =0,25 m3/gi

I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ:

Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho một thành phố và thiết kế kỹ thuật một công trình củatrạm

II CÁC TÀI LIỆU THIẾT KẾ:

1 Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý

2 Điều kiện khí hậu của thành phố:

- Hướng gió chủ đạo trong năm:Đông

- Nhiệt độ trung bình năm của không khí: 200C

3 Số liệu về nước thải của thành phố:

 Nước thải sinh hoạt:

- Dân số thành phố: N = 400000 người

- Tiêu chuẩn cấp: qc = 150 l/ng.ngđ

 Nước thải sản xuất và dịch vụ:

Số liệu về nước thải Tên nhà máy, dịch vụ

Bệnh viện Nhà máy bia Nhà máy giấy

III XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

1 Xác định lưu lượng tính toán của nước thải

1.1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt

 Tiêu chuẩn thoát nước trung bình lấy bằng 80% tiêu chuẩn cấp:

qtb = 0,8.qc = 0,8.150 = 120 ( l/ngđ)

 Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày đêm tính theo công thức :

Qtb−ngd sh = 1000q tb N 80% =120 400000.80%1000 = 38400 ( m3/ngđ)

 Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ tính theo công thức :

 Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất ngày đêm:

Qtb: tiêu chuẩn thải nước trung bình 250 l/giường.ngđ =0,25 m3/giường.ngđ

 Lưu lượng nước thải trung bình giờ của bệnh viện là:

1.3 Lưu lượng nước thải của công ty A (nhà máy Bia)

 Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của công ty A là:

1.4 Lưu lượng nước thải của công ty B (nhà máy giấy)

 Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của công ty B:

Bảng phân bố lưu lượng theo giờ:

Giờ

Nước thải sinh hoạt Nước thải

bệnh viện m3

Nước thải nhà máy bia (m3)

Nước thải nhà máy giấy m3

Lưu lượng tổng cộng

%Qngd

Lưu lượng

 Lưu lượng tổng cộng lớn nhất ngày đêm

Qmax−ngd tc = ΣQQi = Qmax−ngd sh + Qtb−ngd bv + Qtb−ngd ctA + Qtb−ngd ctB

 Lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất giờ:

2 Xác định nồng độ chất bẩn nước thải theo chất lơ lửng(SS) và theo BOD

2.1 Xác định nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng SS:

2.1.1 Trong nước thải sinh hoạt:

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt là:

+qtb: tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qtb = 120 l/ng.ngđ

2.1.2 Trong nước thải công nghiệp:

* Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải nhà máy bia: Cbia = 500 (mg/l)

* Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải nhà máy giấy: Cdệt = 11000 (mg/l)

Nhà máy bia và giấy khi chưa qua xử lí vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào mạng lưới thoátnước thành phố nên các nhà máy cần xử lí sơ bộ Sau khi được xử lí sơ bộ nước thải của nhà máyđạt tiêu chuẩn xả thải đối với nước thải công nghiệp vào mạng lưới thoát nước thành phố là:

C cn= 200 mg/l

2.1.3 Trong nước thải bệnh viện:

- Nước thải bệnh viện bao gồm 2 thành phần là nước thải từ các giường bệnh và nước thải doquá trình sinh hoạt của các công nhân viên Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải bệnh viện:

Qbv: Lưu lượng thải của bệnh vịên, Qbv = 250(m3/ng.đ)

Nbv: số người trong bệnh viện kể cả bệnh nhân và nhân viên (với hệ số phục vụ là 1:1)

2.2.1.Trong nước thải sinh hoạt

Trong nước thải sinh hoạt của thành phố thì có 80% số dân dùng bể tự hoại để xử lý nước thảitrước khi đưa ra cống chung của thành phố Khi nước thải qua bể tự hoại thì lượng chất hữu cơtính cho 1 người là nBOD = 30 g/ng.ngàyđ Khi nước thải không qua bể tự hoại mà chảy trực tiếpvào môi trường tự nhiên thì lượng chất hữu cơ tính cho 1 người là nNOS = 65 g/ng.ngàyđ

- Như vậy hàm lượng chất hữu cơ trung bình mà 1 người dân thải ra trong 1 ngày đêm là:

2.2.2.Trong nước thải công nghiệp:

* Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải nhà máy bia:

- Hàm lượng BOD5 trong nước thải của 2 nhà máy bia và giấy ban đầu chưa qua quá trình xử lí

sơ bộ lớn hơn tiêu chuẩn thải cho phép vào mạng lưới thoát thành phố Sau quá trình xử lí sơ bộ,

ta có hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải 2 nhà máy là bằng nhau và có giá trị : L BOD 5

cn

=

100 mg/l

2.2.3.Trong nước thải bệnh viện:

Nước thải bệnh viện bao gồm 2 thành phần là nước thải từ các giường bệnh và nước thải doquá trình sinh hoạt của các công nhân viên Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải bệnh viện:

Nbv: số người trong bệnh viện kể cả bệnh nhân và nhân viên (với hệ số phục vụ là 1:1)

Nbv = 800 người

Qbv: Lưu lượng thải của bệnh vịên, Qbv = 250(m3/ng.đ)

- Bệnh viện khi chưa qua xử lí vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào mạng lưới thoát nước chungnên cần xử lí sơ bộ Sau khi được xử lí sơ bộ nước thải của bệnh viện đạt tiêu chuẩn xả thải đốivới nước thải bệnh viện vào mạng lưới thoát nước chung là: Lbv =100 mg/l

2.2.4 Nồng độ chất hữu cơ trong hỗn hợp nước thải :

Nước thải trong hệ thống thoát nước bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải nhà máy dệt , bia vànước thải bệnh viện Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải của mạng lưới thoát nước là:

2.3.1 Dân số tính toán tính theo hàm lượng chất lơ lửng:

- Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng:

nll = 60 g/ng.ngđ : lượng chất lơ lửng tiêu chuẩn thải tính cho 1 người

- Dân số tính toán tính theo chất lơ lửng :

N ll=N td ll+N =400000 + 15500 = 415500 (người )

2.3.2 Dân số tính toán tính theo hàm lượng BOD:

- Dân số tương đương tính theo BOD5:

nNOS = 65 g/ng.ngđ : lượng BODht tiêu chuẩn thải tính cho 1 người

- Dân số tính toán tính theo BODht :

N NO S=N td BOD 5

+N = 400000 + 7153 = 407153 (người)

2.4 Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải:

* Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp đảm bảo hiệu quả xử lý đạttiêu chuẩn xả vào hệ thống GTT loại B –QC 14-2008 với các yêu cầu cơ bản

- Hàm lượng chất lơ lửng SS ≤ 100 mg/l

- Nhu cầu oxy sinh học BOD5 ≤ 50 mg/l

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

- Hàm lượng SS phục vụ cho tính toán công nghệ xử lý cơ học

- Hàm lượng BOD5 phục vụ cho tính toán công trình và công nghệ xử lý sinh học

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức:

Ess =

C ss v−C ss tn

C ss v 100 % =

467,549−100467,549 .100 % = 78,61(%)Trong đó: C ss v - hàm lượng chất lơ lửng của hỗn hợp nước thải.

C tn ss - hàm lượng chất lơ lửng của nguồn tiếp nhận.

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5:

EBOD =

L BOD v −L tn BOD

L BOD v 100 % =

217,07−50217,07 .100 % = 76,97 (%)Trong đó: L BOD v - hàm lượng BOD5 của hỗn hợp nước thải.

L BOD tn - hàm lượng BOD5 của nguồn tiếp nhận.

2.5 Lựa chọn công nghệ của trạm xử lý

Dựa vào:

 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 xử dụng cặn

 Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm xử lýnước thải

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

Dựa theo các tiêu chí đó em xin đưa ra dây chuyền xử lý như sau:

Bể tiếp xúcMáng trộn

Bùn dưBùn tuần hoàn

Aeroten

Clo

Vận chuyển đem chôn lấp

2.5.1 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ

Với các yêu cầu xử lý nước thải thì đây là dây chuyền hợp lý Tuy nhiên để có một dâychuyền công nghệ công nghệ hoàn chỉnh đạt hiệu suất xử lý cao nhất, công nghệ đơn giản, quản

lý vận hành thuận tiện và kinh tế nhất thì còn phải có sự đánh giá lựa chọn

Bể Aeroten

- Sử dụng phương pháp xử lý bằng VSV

- Quản lý đơn giản

-Dễ khống chế chế các thông số vận hành

- Cần có thời gian nuôi cấy VSV

- Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học

- Không tốn vật liệu lọc

- Có chế độ hoàn lưu bùn vào bể Aeroten

- Không ảnh hưởng đến môi trường

- Hiệu quả xử lý BOD, COD, SS khi ra khỏi bể Aeroten cao hơn bể lọc sinh học

2.5.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ theo Phương án

Nước thải được bơm từ ngăn tiếp nhận, theo mương dẫn tự chảy qua các công trình tiếptheo: song chắn rác, bể lắng cát Tại đây rác và cát được loại bỏ Từ bể lắng cát, nước thải đượcđưa sang bể trung hoà để trung hoà độ pH của nước thải bằng dung dịch xít H2SO4 hoặc dungdịch NaOH, các bơm định lượng tự động sẽ châm vào lượng hoá chất cần thiết để đảm bảo pHcủa nước thải nằm trong khoảng pH 6 ¿ 9, tạo điều kiện thuận lợi cho công trình xử lý sinhhọc ở phía sau Nước thải được tiếp tục đưa sang bể lắng ngang đợt I để loại bỏ bớt các chất lơlửng có trong nước Nước thải sau khi đưa qua bể lắng đợt I được dẫn vào bể trộn chất dinhdưỡng để bổ sung thêm thành phần nitơ, phốt pho trong nước thải, tạo môi trường sống thích hợpcho vi sinh vật trong bể Aeroten Sau khi bổ sung dinh dưỡng, nước thải được dẫn vào bểAeroten có ngăn tái sinh bùn để thực hiện quá trình xử lý sinh học Tại đây diễn ra quá trình oxi

hoá các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí tạo thành bông bùn hoạt tính.Sau đó nước thải và bùn hoạt tính được chuyển vào bể lắng ngang đợt II Tại đây, bùn hoạt tính

sẽ lắng xuống đáy, nước trong sau lắng được dẫn sang bể tiếp xúc và khử trùng bằng Clo Nướcthải sau khi khử trùng được thải ra ngoài theo mương thoát nước mưa dẫn ra sông

Bùn lắn ở bể lắng II một phần đượ tuần hoàn trở lại bể Aeroten, phần dư còn lại sẽ đượcdẫn vào bể nén bùn cùng với cặn tươi ở bể lắng I Bùn sau khi nén sẽ được bơm vào bể mêtan đểphân huỷ và ổn định trong điều kiện yếm khí Sau thời gian ổn định, bùn được bơm sang sânphơi bùn làm ráo nước để giảm dung tích trước khi vận cuyển đi nơi khác

Nước tách ra khỏi quá trình nén bùn, ổn định bùn, từ quá trình làm khô bùn sẽ được dẫnvào bể lắng đợt I

Chương 2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ

2.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Hỗn hợp nước thải được dẫn tới trạm bơm I và được trạm bơm này chuyển tới ngăn tiếp

nhận Ngăn tiếp nhận đặt ở trên cao để đủ áp lực đưa nước tự chảy qua các công trình phía sau Dựa vào lưu lượng tính toán dã xác định Qmax.h = 3013.09 m3/h, chọn 2 ngăn tiếp nhậnvới các thông số mỗi ngăn như sau:

- Đường kính áp lực từ trạm bơm đến mỗi ngăn tiếp nhận: chọn 2 ống với đường kính mỗi

ống d = 600 mm

- Kích thước của mỗi ngăn: bề ngang A = 2800 (mm), bề rộng B = 2500 (mm), chiều caongăn tiếp nhận H = 2000 (mm), chiều cao từ đáy máng thoát đến đáy ngăn tiếp nhận h = 750(mm),chiều cao lớp nước H1 = 1600 (mm), độ rộng máng thoát b = 800 (mm) và chiều cao mángthoát h1 = 900 (mm)

Thể tích của 1 ngăn tiếp nhận:

W = A.B.H = 2,8 x 2,5 x 2 = 14 m3

* Mương dẫn nước sau ngăn tiếp nhận:

Mương dẫn có dạng hình chữ nhật có nhiệm vụ dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận tới các côngtrình phía sau Dựa vào bảng tính toán thủy lực, độ dốc i > 0,001, ta thiết kế một mương dẫn vớikích thước và các thông số kỹ thuật sau:

Bảng2.1 : CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC CỦA MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI

- Lưu lượng tính toán của mỗi song chắn rác :

Qtb = 498,263/2 = 249,13 l/s Qmax = 836,969/2 = 418,48 l/sQmin = 225,061/2 = 112,53 l/sKết quả tính toán thủy lực của mương dẫn ở mỗi song chắn rác:

Bảng 2.2: CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC CỦA MƯƠNG DẪN Ở MỖI SONG CHẮN RÁC

Kích thước của song chắn rác

Số khe hở của song chắn rác:

n =

Qmaxb.h1.v s K o

=

0,836969 0,016.0,6.0,816 .1,05 = 112,3 ≈ 113 khe

Trong đó: Qmax - lưu lượng lớn nhất, lấy theo bảng 2 Qmax = 0,836969 m3/s

b - khoảng cách giữa các khe hở, b = 16mm = 0,016m

h1 - chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của

mương dẫn ứng với Qmax, h1 = hmax = 0,6 m

vs - tốc độ nước chảy qua song chắn, v = 0,816 m/s

Ko- hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác,

Ko = 1,05

Có 2 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là 113/2 = 56,5 ≈ 57 khe

Chiều rộng của song chắn rác:

Bs = s.(n + 1) + b.n = 0,008.(57 + 1) + 0,016.57 = 1,376 m

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

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

Vmin =

Qmin

B s hmin =

0,11253 1,376.0,3 = 0,27 m/s < 0,4 m/s vì vậy trong khâu quản lý vận hành

Trong đó: Bm - chiều rộng của mương dẫn, Bm = 1m

Trong đó: K1- hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn

β - hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh chắn và lấy theo bảng 3-7( TTDCCN Lâm Minh Triết), chọn hình dạng tiết diện song chắn rác kiểu “b” như Hình 3-6(TTDCCN Lâm Minh Triết), khi đó β = 1,83

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:

H = hmax + hs + hbv = 0,6 + 0,064 + 0,5 = 1,164m ≈ 1,2m

Trong đó: hbv - chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m

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

WR =

a.N ll

365 1000 =

8.415500365.1000 = 9,106 m3/ngđTrong đó: a - lượng rác tính cho đầu người trong năm Theo bảng 6-4 TCXDVN- 51-84 vớichiều rộng khe hở của các thanh b = 0,016m thì a = 8 l/người.ngđ

Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 415500 người

Trọng lượng rác ngày đêm:

P = WR.G = 9,106.750 = 6830 kg/ngđ = 6,83 T/ngđ

Trong đó: G - trọng lượng riêng của rác, G = 750 kg/m3 (điều 6,14 TCXDVN- 51-84)

Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:

Trong đó: Kh - hệ số không điều hòa giờ của rác, Kh = 2 (điều 6.14 TCXDVN- 51-84)

Với lượng rác này, ta xử lý bằng cách đem nghiền nhỏ ở máy nghiền rác (gồm 2 máytrong đó 1 công tác và 1 dự phòng, công suất mỗi máy: 0,57T/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 x 6,83 = 273,2 m3/ng.đ

Tổng số song chắn rác là 3, trong đó : 2 công tác và 1 dự phòng

2.3 Bể lắng cát ngang

Bể lắng cát ngang được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi,

xỉ và các vật liệu rắn Ngoài ra bể lắng cát còn giữ lại các vật liệu hữu cơ có kích thước lớn như

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

Q max = 836,969l/s Q min = 225,061 l/s

Chiều ngang B (m)

Độ dốc iVận tốc v (m/s)

Độ đầy h (m)

1,250,00080,970,6

1,250,00080,670,3

Chiều dài bể lắng cát tính theo công thức:

K - hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước

đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát, theo bảng 7-6 TCXDVN 51-84 với

Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dựphòng Chiều ngang mỗi đơn nguyên là : b = B/2 =2,736/2 = 1,368m

Thể tích phần chứa cát của bể:

Bảng 7-7 TCXDVN 51-84 ứng với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn

P = 0,02 l/người.ngđ

T - chu kỳ xả cát : t ≤ 2 lần/ngày đêm, để đảm bảo cho cặn cát không kịp phân hủy chọn T = 1 lần/ngày đêm

Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 415500 người

Phần lắng cặn được thiết kế với độ dốc i = 0,0008

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm:

hc =

W c L.b.n =

8,31 16,36.1,368.2 = 0,186 m

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang:

Hxd = Hmax + hc + hbv = 0,6 + 0,186 + 0,5 = 1,286 m ≈ 1,3 m

Trong đó: hbv - khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn hbv = 0,5 m

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

vmin =

Qmin2.b.Hmin.1000 =

225,061 2.1,368.0,3.1000 = 0,274 m/s > 0,15 m/s

Trong đó: Hmin - độ sâu lớp nước trong bể lắng ngang ứng với Qmin bằng độ đầy hmin ứng

với Qmin (bảng 2.3), Hmin = hmin = 0,3m

Để dẫn cát đến sân phơi cát bàng thiết bị nâng thủy lực, cần pha loãng cát với nước thải sau xử lívới 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