xây dựng hệ thống thoát nước cũng như trạm xử lý nứơc thải cho các khu dân cư

Thiết kế hệ thống sử lý nước thải cho một khu vực dân cư có số dân N = 75.000 với: Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 150L/người ngày đêm

MỤC LỤC

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG ĐỒ ÁN:

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN:

I XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI:

II XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BẨN CỦA NƯỚC THẢI:

III XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

IV TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ:

IV.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÝ:

IV.2.TÍNH NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI:

IV.3 SONG CHẮN RÁC:

IV.4.BỂ LẮNG CÁT CÓ THỔI KHÍ:

IV.5.TÍNH TOÁN BỂ LÀM THOÁNG SƠ BỘ:

IV.6 BỂ AEROTEN:

IV.7.TÍNH TOÁN BỂ LY TÂM ĐỢT II:

IV.8.TÍNH TOÁN BỂ NÉN BÙN:

IV.9 TÍNH TOÁN BỂ MÊTAN:

IV.10.TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH LÀM RÁO NƯỚC TRONG CẶN:

IV.11 TÍNH TOÁN KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI – TÍNH TOÁN BỂ TIẾP XÚC:

PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU CHUNG ĐỒ ÁN

ĐẶT VẤN ĐỀ:

Con người và môi trường có quan hệ mật thiết đối với nhau

Trong lịch sử phát triển của con người, để giải quyết các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống cũng như sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng trong thời gian gần đây đã

và đang gây ra nhiều tác động đến sự cân bằng sinh học trong hệ sinh thái

Thiên nhiên bị tàn phá môi trường ngày càng xấu đi đã ảnh hưởng trực tiếp lên sức khoẻ con người, mỹ quan đô thị cũng như các loài động thực vật

Khi khai thác thì ít ai quan tâm đến việc vận chuyển lưu trữ và sử dụng chúng một cách hợp lý

Việc xây dựng hệ thống thoát nước cũng như trạm xử lý nứơc thải cho các khu dân

cư trở thành yêu cầu hết sức cần thiết , đặc biệt là với thành phố Hồ Chí Minh đang

trong giai đoạn đô thị hoá và phát triển mạnh mẽ như hiện nay

MỤC ĐÍCH

Thiết kế hệ thống sử lý nước thải cho một khu vực dân cư có số dân N = 75.000 với:Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 150L/người ngày đêm

Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất: qmax = 170SL/người ngày đêm

Hệ số không điều hòa ngày: Kng = 1,5

Các số liệu thủy văn và chất lượng nước (nguồn loại A)

Lưu lượng trung bình nhỏ nhất của nước sông là: Qs = 40m3/s

Vận tốc dòng chảy trung bình: Vtb = 0.5m/s

Chiều sâu trung bình: Htb = 32 m

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

Hàm lựơng oxi hòa tan: DO = 4,8mg/L

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5: Ls = 4,3 mg/L

Nhiệt độ không quá: T=330C

Nhiệt độ không bé hơn: T=210C

Nhiệt độ trung bình: T=250C

Mực nước ngầm cao nhất tại khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải là 9m

Yêu cầu về chất lượng nước sau khi xử lý xả vào nguồn loại A:

PH: 6 – 9

Chất lơ lửng: Không vượt qúa 22mg/L

BOD5: Không vượt qúa 15–20mg/L

Các chất nguy hại không vượt qúa giới hạn cho phép

PHẦN HAI: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

I XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI

• Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt được tính theo công thức:

Với K0 max là hệ số không điều hoà chung

• Lưu lượng lớn nhất giây (Qmax.s):

Qmax.s = Qtb.s * K0 max = 130.2*1.585 = 206.4 (l/s )

• Lưu lượng nhỏ nhất giây (Qmin.s):

Qmin.s = 2*Qtb.s - Qmax.s = 2*130.2 – 206.4 =54 (l/s)

II XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BẨN CỦA NƯỚC THẢI:

 Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt tính theo công thức:

=

mg/lTrong đó: ntl = 60_Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải SH Hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt tính theo công thức:

=

=

mg/l

NOS = tải lượng chất bẩn theo NOS20 của nước thải sinh hoạt

III XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

 Hàm lượng chất lơ lửng không vượt quá: 22mg/l

 NOS20 không vượt quá: 15 – 20 mg/l

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

• Hàm lượng BOD: phục vụ cho quá trình tính toán và công nghệ cơ học

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

% 100

% 100

* 400

22 400

• Csh_ hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt, Csh= 400 mg/l

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD20:

% 100

sh

sh

L

L L

D = − t

% 7 92

% 100 53 274

20 53

• Lsh_ hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt, Lsh =274.53 mg/l

IV TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ:

IV.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 nguồn tiếp nhận tương ứng

 Phương pháp xử dụng cặn

 Điều kiện mặt bằng và các đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm XLNT

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

Từ những điều kiện đã phân tích ta có thể lựa chọn hai phương án sơ đồ côngnghệ xử lý nước thải sau:

PHƯƠNG ÁN I: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bao gồm các giai đoạn xử

lý và các công trình xử lý đơn vị như sau:

 Xử lý cơ học:

• Ngăn tiếp nhận

• Song chắn rác

• Bể lắng cát có thổi khí

• Máng đo lưu lượng

• Làm ráo nước ở sân phơi bùn

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

• Song chắn rác + máy nghiền rác

• Bể lắng cát thổi khí + sân phơi cát

 Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra song:

Chọn sơ đồ công nghệ cho phương án I như sau:

IV.2 TÍNH NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI

Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo 2 đường ống áp lực, với đườngkính mỗi ống là ∅250 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.Ứng với lưu lượng tính toán Qtb.h =468.75 ta được kích thước của ngăn tiếp nhận nhưsau: A = 1500mm; B = 1000mm; H = 1300mm; H1 = 1000mm; h = 400mm; h1 =650mm; b = 500mm

IV.3 SONG CHẮN RÁC:

Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn đến song chắn rác theo dạng tiết diệnhình chữ nhật Song chắn rác được dùng để giữ rác và các tạp chất có kích thước lớntrong nước thải

Nội dung tính toán song chắn rác gồm các phần sau:

Tính toán muơng dẫn từ sau ngăn tiếp nhận đến song chắn rác và mương dẫn ở mỗisong chắn rác

Tính toán song chắn rác

Máng trộn

Bể tiếp xúc

a) Tính mương dẫn: Mương dẫn từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết

l v

* 016 0

* 465 1

2064

0

=

=

Thông số thủy lực

Lưu lượng tính toán, L/s

n = số khe hở

Qmax = lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax = 0.2064 m3/s

v = tốc độ nước chảy qua song chắn, v = 1.475 m/s

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

k = Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác K= 1.05

 Chiều rộng song chắn rác được tính theo công thức:

Bs = s(n-1) + (l * n) = 0.008(12-1)+(0.016*12) = 0.28 mTrong đó s_bề dày hay đường kính của thanh song chắn rác thườnglấy=0,008m

 Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắnrác ứng với Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng khi vận tốc nhỏ hơn 0.4m/s

min

min

* h B

Q V

s

=

750 0

* 28 0

054 0

=

=

m/sTrong đó: Qmin.s = Lưu lượng nhỏ nhất chảy vào mỗi song chắn rác

Qmin.s = 54 L/s

 Tổn thất áp lực song chắn rác:

1 max

2

* 2

, 0 3

* 81 , 9

* 2

) 475 1 (

* 574 0

2

=

=

=

Trong đó:

vmax = Vận tốc của nước thải trước song chắn ứng với Qmax.s là 1.475 m/s

K1 = 3 Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn

ξ

= Hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

α β

3 / 4

sin 016

0

008 , 0

* 67

3 / 4

13 0 28

0

0 =

−

=

Trong đó: Bs Chiều rộng của song chắn rác

Bm Chiều rộng của mương dẫn

φ Góc nghiêng chỗ mở rộng thường lấy 20o

 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2:

2

1 2

L

2

21 0

=

=

 Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn:

L = L1 + L2 + Ls = 0.21+0.11+ 1,5 = 1.82 mTrong đó: Ls = chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1.5m

 Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:

H = hmax + hs + 0,5 = 0.750+0.19+ 0,5 = 1,44 mTrong đó: hmax _ Độ đầy ứng với chế độ Qmax.s, hmax = 0.750 m

0,5_ là khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nướccao nhất

hs_Tổn thất áp lực ở song chắn rác =0.19m

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

1000

* 365

* Nlla

7500

* 8

=

=

m3/ngđa:lượng rác tính trên đầu người (bảng 20 TCVN 7957:2008), a = 8

Nll = 7500 -dân số tính toán theo chất lơ lửng



Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo công thức:

P = W1*G = 1.64*750 = 1230 (kg/ngđ) =1.23 ( T/ngđ)

G:khối lượng riêng của rác=750kg ( TCVN 7957:2008)

Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm

103 0 2

* 24

23 1

Qn =40*P = 40 * 1.23 =49.2 m3/ngđ

Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải qua song chắn rác giảm 4% còn lại là:

NHIỆM VỤ: Là loại bỏ các tạp chất có nguồn gốc vô cơ chủ yếu là cát chứa trong

nước Bể lắng các có thổi khí là bể hình chữ nhật dài trên mặt bằng Dọc theo chiều ngang của tường, cách đáy 20-80 cm Về cấu tạo bể lắng cát có thổi khí giống bể lắngcát, chỉ có thêm đường ống có khoan lỗ để thổi khí Bên dưới ống đó ở đáy bể có rãnh thu cát

Hiệu suất làm việc của bể lắng cát có thổi khí khá cao

 Diện tích tiết diện ướt của bể

F = V ∗n❑ = 0.20640.08∗1 =2.58 m2

Trong đó:

F_Diện tính tiết diện ướt của một bể (một đơn nguyên)

Qmax.s_Lưu lượng lớn nhất giây Qmax.s = 0.264 m3/s

V_ Tốc độ của nước thải trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất (v= 0.08-0.12 m/s) chọn V= 0.08 m/s

n_số bể lắng cát

 Chiều rộng B và chiều sâu H của bể lắng cát có thổi khí được xác định theo các mối quan hệ sau:

B* Htt = F = 2.58 m2 (1)B:H = 1.5:1 (2)

H = 2Htt (3)

Từ 1, 2, 3 suy ra Htt = 0.93m; B = 2.58m; H = 1.85mKết quả tính toán cho thấy chiều sâu của bể lắng cát thổi khí H = 1-3m

 Chiều dài của bể lắng cát thổi khí được tính theo công thức:

L = 1000∗K∗Vmax∗Hmax Uo = 1000∗2.08∗0.08∗0.75018.7 = 6.67 m

Trong đó:

• Hmax_ Chiều sâu tính toán của bể lắng cát có thổi khí.

• vmax =0.3m/s_tốc độ chuyển động của nước thải ứng với Qmax.s

• U0_Độ thô thuỷ lực của các hạt cát mm/s = 18.7 mm/s

Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải

sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó.Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt

1 cần đạt<150mg/l

Tính toán:

H_ chiều sâu vùng lắng của bể ly tâm (chọn H = 3)

 Đường kính của bể lắng ly tâm được tính theo công thức:

75 21 14

3

5 371

* 4 14 3

* 4

)%

25 51 100 (

* 400 100

)%

100

'*(

L mg E

C

Theo tiêu chuẩn TCVN 7957-2008, điều 8.5.3 quy định rằng: Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt I đưa vào Aeroten làm sạch sinh học không được vượt quá 150mg/L.

Trong trường hợp đang xét nồng độ chất lơ lửng C = 195 mg/l nên cần thực hiện giai đoạn làm thoáng sơ bộ để đạt được điều kiện trên

IV.6 TÍNH TOÁN BỂ LÀM THOÁNG SƠ BỘ

 Thể tích bể làm thoáng sơ bộ được tính theo công thức:

Wt = Qmax.h∗t60 = 742.97∗1260 = 148.6 m3

Trong đó :

Qmax.h_Lưu lượng lớn nhất giờ = 742.97 m3/h

t_thời gian làm thoáng (thổi khí) chọn t =12 phút

 Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo công thức:

V = Qmax.h*D = 742.97*0.5 = 371.5 m3

D_lưu lượng của không khí trên 1m3 nước thải, D = 0.5 m3/m3

 Diện tích bể làm thoáng sơ bộ:

F = V I = 371.55 = 74.3 m2

Trong đó:

I_cường độ thổi không khí trên 1m2 bề mặt làm thoáng sơ bộ:

H = Wt F = 148.674.3 = 2m

Kích thước của bể làm thoáng: B* L = 7.5 * 10 m

 Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện việc làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất : E = 65% được tính theo công thức:

Cll = C’sh∗(100−E)100 = 400∗(100−65)100 =140 mg/l

Trong đó:

C’sh _Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể làm thoáng, C’sh = 400 mg/l

Như vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử lý sinh học : 140 < 150 mg/l, đạt yêu cầu quy định.

 Hàm lượng NOS20 giảm với hiệu suất E1= 35% Vậy sau khi làm thoáng sơ

bộ và lắng, hàm lượng NOS20 của nước thai bằng:

C’sh_ hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát

Qsh_ lưu lượng trung bình giờ

E_ thời gian tích luỹ cặn, E =65%

t_ thời gian tích luỹ cặn, t = 95%

n_ số bể lắng công tác, n =1

IV.7.BỂ AEROTEN

NHIỆM VỤ: Aeroten dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

hoc hoàn toàn Nó là công trình xử lý sinh học nhân tạo có dạng bể chứa kéo dài hình chữ nhật, trong đó có quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính Quá trình xử lý sinh học ở Aeroten còn gọi là quá trình sinh học

lơ lửng

 Lưu lượng không khí cấp cho bể Aeroten

 Lưu lượng không khí đi qua

5 178 2 2

m m H

- H: chiều sâu công tác của bể Aeroten, H= 4m

 Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể Aeroten được xác định theo công thức:

( )h KI

L

4 14

5 178 2 2

I - Cường độ thổi không khí, I phụ thuộc vào hàm lượng 20

3 2988

m I

747

* 4

 Chiều dài các hành lang của Aeroten

m b

F

8

08 747

=

=

=

( b – chiều ngang mỗi hành lang của Aeroten, b= 2H= 8m )

 Chọn Aeroten gồm 2 đơn nguyên, 4 hành lang cho một đơn vị nguyên, chiều dài mỗi hành lang là:

m N

39 93

H

H xd = + bv = 4 + 0 5 = 4 5

 Chọn loại thiết bị khuếch tán với tấm xốp có kích thước mỗi tấm

300*300*25mm được đặt trên rãnh dưới đáy của Aeroten

Vậy số lượng tấm xốp khuếch tán không khí cần thiết là:

498 60

* 100

1000

* 3 2988 60

 Số lượng tấm xốp n1trong một hành lang:

62 4

* 2

498

*

N n

N

tấmCác tấm xốp được bố trí thành một hang từ một phía của hành lang

Trong các Aeroten có thiết kế các ống xả cạn bể và có bộ phận xả nước thải khỏi thiết bị khuyếch tán không khí

 Ở các trạm xử lý nước thải cho thấy bùn hoạt tính tuần hoàn chiếm 40% -70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra hoặc lượng bùn hoạt tính tuần hoàn có thể được tính theo công thức:

% 67 8

% 100

* 2500 5500

140 400

% 100

ll sh

C C

C C P

C hh = 2000 − 3000 /

, chọn

l mg

C hh= 2500 /

Cll - nồng độ chất lơ lững chảy vào bể Aeroten,

/

C th = −

chọn

l mg

C th = 5500 /

 Với P=8.67%, lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn là:

) / ( 28 11 / 64 40 100

75 468

* 67 8 100

s l h

m Q

P

IV.8.TÍNH TOÁN BỂ LẮNG LY TÂM ĐỢT II

Bể lắng II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aeroten dẫn đến và bùn lắng

ở đây được gọi là bùn hoạt tính

 Thể tích bể lắng đợt II:

3 max *t 742 97 * 2 148 94m Q

Chọn đường kính của bể lắng ly tâm bằng đường kính của bể lắng đợt I (D =21.75)

Do đó, diện tích của mỗi bể được tính theo công thức:

 Diện tích của mổi bể trong mặt bằng:

2 2

35 371 4

75 21 14 3

D

F l = π× = × =

 Chiều sâu vùng lắng:

( )m F

W H

l

l

35 371

94

* 7 468

* 12 160

* 1000

* 1000

* 100

* 100

*

*

m n

P

t Q

C C

- lưu lượng trung bình giờ của nước thải, Q tb−h = 468 7(m3 /h)

Việc xả bùn hoạt tính khỏi bể lắng đợt II được thực hiện bằng áp lực thủy tĩnh 1m

và đường kính ống dẫn bùn d=200mm

IV.9.TÍNH TOÁN BỂ NÉN BÙN LY TÂM

Bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm cao: 99.4% - 99.7% Một phần lớn loại bùn này được dẫn trở lại bể Aeroten (loại bùn này được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn ) phần bùn còn lại gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn vào bể nén bùn.

Nhiệm vụ của bể nén bùn : Làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách

nén cơ học để dạt được độ ẩm thích hợp (94% -96%) phục vụ cho việc xử lý bùn bằng quá trình phân huỷ kỵ khí ở bể mêtan

 Hàm lượng bùn hoạt tính dư được định theo công thức:

C ll = 195 /

 Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất:

l mg B

K

B d−max= * d = 1 15 * 241 5 = 277 73 /

( K – hệ số bùn tăng trưởng không điều hoàtha1ng, K= 1,15- 2 )

 Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ được tính theo công thức:

C

Q B

P q

d

4000

* 24

11250

* 73 277

* 0867 0 1

* 24

- P: phần trăm lượng bùn tuần hoàn về bể Aeroten, P= 8.67%

- Q : lưu luợng ngày đêm của của hổn hợp nước thải,Q= 11250(m3 /ngđ)

7 29

m q

q

( 0

q

- tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng của bể nén bùn,

h m m

F

2

* 14 3

99

* 4

* 65

* 11250

* 400 1000

* 1000

* 100

*

*

* sh C'

ngđ T P

K E Q