tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công suất thải nước 15000m3 ngày đêm

1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thảitheo các số liệu dưới đây: - Nguồn thải loại:..Nước thải sinh hoạt - Công suất thải nước: 1

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN MÔN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Họ và tên sinh viên:

Lớp : ĐH3CM1

Họ và tên giảng viên hướng dẫn:

1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thảitheo các số liệu dưới đây:

- Nguồn thải loại: Nước thải sinh hoạt

- Công suất thải nước: 15000m3/ngày đêm

- Chỉ tiêu chất lượng nước thải Tiêu chuẩn nước thải đầu ra đảm bảo theo TCVN14/2008

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Thuyết minh công nghệ (đề xuất hai phương án công nghệ, lựa chọn 1 phương án)

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ theo cao trình, lớp nước

- Vẽ chi tiết hai công trình chính

- Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN-ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI

Con người trong hoạt động kinh tế xã hội sử dụng một lượng nước rất lớn.Nước cấp saukhi sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy trên các mái nhà,mặtđường sân vườn, nước thải từ các khu công nghiệp, khu chế suất…bị nhiễm bẩn trở thànhnước thải chứa nhiều hợp chất vô cơ,hữu cơ dễ bị phân hủy thối rữa và chứa nhiều vitrùng gây bệnh và truyền nhiễm nguy hiểm

Vì vậy nhu cầu cấp thiết đặt ra là cần có một công nghệ xử lý nước sau khi sử dụng, đểđảm bảo chất lượng nước khi xả ra nguồn tiếp nhận

Trước khi tiến hành thiết kế quy trình công nghệ xử lý, ta cần phải tìm hiểu một và kháiniệm, cũng như nguồn gốc và đặc tính của nước thải, từ đó đưa ra những dây truyền xử

lý đạt hiệu quả cao

I Một số khái niệm

Ô nhiễm nước: là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho các mụcđích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sốngcon người và sinh vật

Nước thải (theo TCVN 5980-1995 và ISO 6107/1-1980) Là nước đã được thải ra sau quátrình sử dụng hoặc đucợ tạo ra trong quá trình công nghệ và không còn giá trịn trực tiếpđối với quá trình đó

Thành phần của nước thải:

- Thành phần lý học: các chất rắn có kích thước khác nhau, các loại hạt sỏi, cát cóđường kính lớn, các mẫu rau, hoa quả

- Thành phần hóa học: bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ, VSV và sinh vật

- Thành phần sinh học: một số loại vi khuẩn gây bệnh cho người như ecoli, tả,thương hàn

II Một số nguồn nước thải chính.

 Nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau quá trình sử dụng với mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắn, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân Chúng thường đucợ thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.

- Nước thải nhiễm bẩn do chất thải sinh hoạt: cặn bã nhà bếp, các chất rửa trôi, kể

cả làm vệ sinh sân nhà.

 Nước thải có nguồn gốc từ nước mưa

- Vùng công nghiệp bị nhiễm bẩn

- Tại các khu vực sông, hồ bị ô nhiễm

- Nước mưa cuốn các chất thải, bụi từ đường phố

- Nước mưa trong hệ thống chung không xả qua giếng tách nước mưa vào nguồn

 Nước thải từ các ngành sản xuất

- Trạm lạnh công nghiệp,làm lạnh thiết bị máy móc sản xuất

- Các trạm xử lý cục bộ nước thải của các xí nghiệp công nghiệp

- Nước thải sản xuất chưa qua xử lý cục bộ…

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ

Chất lượng nước thải sinh hoạt sau khi được xử lý đổ ra nguồn tiếp nhận phải đảm bảohàm lượng các chất ô nhiễm nằm trong giá trị giới hạn các thông số ô nhiễm, QCVN14:2008/BTNMT

Cmax = C x K

- Cmax : giá trị nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi

đổ ra nguồn tiếp nhận (mg/l)

- C: giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại bảng 1, mục 2.2

- K: hệ số tính tới quy mô loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư Với khudân cư trên 50 căn hộ, lấy K=1

Phương án 1:

Sân phơi cát

Bể lắng cát ngangSong chắn rác

Bể lắng ngang đợt 2

Bể aerotank

Bể lắng ngang đợt 1

Bể làm thoáng sơ bộ

Phương án Phương án 1: bể aerotank phương án 2: mương oxy hóa

-Hệ thống điều khiển tựđộng,vận hành đơn giản, ít sửachữa

-Dễ khống chế các thông số vậnhành

-Hiệu quả xử lý COD, BOD cao

-Công nghệ đơn giản, dễ ận hành,bảo dưỡng

-Cấu tạo đơn giản

-Hiệu quả xử lý BOD, COD, N, Pcao

- Hiệu quả xử lý N, P không cao

- Cần diện tích lớn

-Tốn nhiều năng lượng cho khuấytrộn

Thuyết minh phương án I

Ở phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở

trạm bơm nước 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 được đưa đến sân phơi bùn cặn còn nước thải đãđược tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát Sau một thời gian, cát lắng từ bểlắng cát ngang được đưa đến sân phơi cát

Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng đứng đợt I, tại đây các chất thôkhông hoà tan trong nước thải như chất hữu cơ, được giữ lại Cặn lắng được đưa đến bểMêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Aerôten

Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerôten giúp tăng hiệu quả xử lý, tuầnhoàn lại một phần bùn hoạt tính về trước bể, lượng bùn hoạt tính dư được đưa lên bể néngiảm dung tích, sau đó đến bể metan

Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành phần không tan được giữ ở bểlắng I

Qua bể lắng đứng đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêucầu 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 khửtrùng, máng trộn, bể tiếp xúc Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếpnhận.

Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mê tan được đưa

ra sân phơi bùn (hoặc thiết bị làm khô bùn cặn) Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đíchnông nghiệp

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ

3.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

- Nước thải của thành phố được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạm bơm lênngăn tiếp nhận nước thải theo đường hai ống có áp Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trícao để từ đó nước thải có thể tự chảy qua các công trình của trạm xử lý

- Lưu lượng tính toán:

+ Lưu lượng trung bình giờ : QhTB = 15000 m3/ngd=

- Song chắn rác được bố trí nghiêng một góc 600 so với phương nằm ngang để tiệnkhi sửa chữa, bảo trì, vận hành Song chắn rác làm bằng thép không rỉ, cácthanh trong song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật với bề dày 8mm, khoảngcách giữa các khe hở là l = 16mm = 0,016m, Tiết diện song chắn hình chữ nhật

0, 274 1,050.0016 1,0 0.704

- Q : lưu lượng lớn nhất của nước thải (m3/s) Qmax = 0,274 m3/s

- vtt: vận tốc nước chảy trong song chắn rác, theo mục trang TCVN 7957 : 2008, vậntốc nước chảy qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8 - 1m chọn v=1,0m/s

- k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k=1.05

- h1 là chiều sâu lớp nước ở song chắn rác : H1 = 0,704 m

-d: là đường kính của các thanh chắn rác d = 8mm

-b : là chiều rộng khe hở giữa các thanh chắn rác -b= 16mm

Để vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương dẫn nước trước song chắn rác, ứng vớilưu lượng nước thải nhỏ nhất cần hải lớn hơn 0,4 m/s nhằm tránh sự lắng cặn trongmương

Kiểm tra vận tốc:

min min

0,1041

0, 45 /0,592 0,388

s m

Vậy ta có : hs=

20,83 0,95

(Ls: chiều dài phần mương đặt SCR, Ls=1,5m)

Lượng rác trong từng giờ : P1 = P/24 × K = 1,86/24×2 = 0,155 tấn/ ng

 Bảng các thông số thiết kế như sau:

2 Chiều rộng mương Bs m 0,5

3.3 Tính toán bể lắng cát ngang

BBB

B

hh

h

bv n 1 cmÆt c¾t 1-1

- Thời gian lưu nước trong bể là từ 30 – 50 s

 Chiều dài bể lắng cát ngang :

L = 0

10.8318

K v h U

m

Trong đó:

- K hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng Bể lắng cát ngang nên K = 1,3

- v: vận tốc dòng chảy ứng với lưu lượng lớn nhất của dòng nước thải trong bể lắngcát ngang v = 0,3 m/s

- h: chiều sâu công tác của bể lắng cát ngang, nằm trong khoảng 0,25 – 1,0 m chọnh= 0,5 m

- U0 là độ lớn thủy lực của hạt cặn với đường kính 0,2 – 0,5 mm, được giữ lại trong

bể U0 nằm trong khoảng (18- 24 mm/s) Chọn U0 = 18mm/s

 Diện tích ướt của mỗi đơn nguyên làm việc.

Thiết kế bể lắng ngang gồm 1 đơn nguyên làm và có 1 đơn nguyên dự phòng

W =

max 0, 2740,3 2

s

q

v n   = 0,46 m2

Trong đó:

- qmax là lưu lượng lớn nhất của nước thải : qmax = 0,274 m3/s

- n là số ngăn của bể lắng n= 2 ngăn

B=

0, 460,5

L

s

 Thể tích phần lắng cát được xác định theo công thức :

- Ntt : là dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt = 112500 người

- P lượng cát được giữ lại trong bể lắng cát theo đầu người, theo TCXDVN 51:2006

Lấy P = 0,2 l/người ngày.

- T là chu kỳ thải cát lấy T = 2 ngày

 Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang

Hc =

0, 22610,83 0,92 2

- hbv là chiều cao bảo vệ của bể lắng cát ngang Lấy bằng 0,5m

Để vận chuyển bằng phương pháp thủy lực 1 m3 cát ra khỏi bể lắng cát ta cần tới lượngnước là 20 m3/ m3cát ngày đêm

 Bảng các thông số thiết kế như sau:

3.4 Công trình làm thoáng (Bể đông tụ sinh học)

Để tăng hiệu quả lắng cặn lơ lửng của công trình xử lý trước và hàm lượng cắn lơ lửngđầu ra của bể lắng đợt I nhỏ hơn 150 mg/l, ta cần sử dụng bể đông tụ sinh học

Sau khi qua bể đông tụ sinh học hàm lượng cặn lơ lửng sẽ giảm từ 25- 30% Đồng thờihàm lượng BOD5 cũng giảm từ 25- 30%

Chọn hiệu suất lắng của cặn lơ lửng quả bể đông tụ sinh học sẽ đạt 25% Và hàm lượngBOD5 giảm xuống 25%

Bể đông tụ sinh học thường đặt trước bể lắng đợt I và có số bể bằng một nửa số bể lắng Tính toán các thông số của bể đông tụ sinh học:

- T: thời gian làm thoáng, chọn t = 20 phút

- Qmax lưu lượng nước thải lớn nhất tính trên giờ Qmax = 987,5 m3/h

Trong đó:

- Chiều cao bể lắng ngang đợt 1 Lấy h = 4,0 m

 Diện tích mặt bằng phần lắng của bể đông tụ

F1 =

max 0, 274

3430,0008

s

c

Q

Vc là vận tốc hướng từ trên dưới lên, vận tốc này nằm trong khoảng 0,8-0,85mm/s

 Tổng diện tích toàn bộ của bể lắng

Lưu lượng nước thải lớn nhất của dòng nước thải là Qmax = 23700 m3/ngđ Do đó tachọn bể lắng ngang đợt I là bể lắng ngang

Hiệu suất cần thiết E đảm bảo hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải khi đưa về côngtrình xử lý sinh học SS2≤ 150mg/l là:

E =

2 2

150 339,86 150

339,86

SS SS



= 55,86 %Chọn hiệu suất lắng cặn lơ lửng tại bể lắng ngang đợt I là 58,1%

 Chiều dài của bể lắng ngang đợt I

L = 0

8 2,50,5 1, 45

- K là hệ số lấy theo loại bể lắng Do bể lắng ngang đợt I nên K = 0,5

- α là hệ số ảnh hưởng kể tới của nước thải đối với độ nhớt theo TCVN 7957/2008.Chọn nhiệt độ của nước thải là 25 độ C thì tra bảng 31 TCVN 7957/2008 ta được



 Diện tích mặt cắt ướt của bể lắng ngang đợt I

W =

max 0, 2740,008

Q

Trong đó:

- Qmax = 0,274 m3/s

- V là vận tốc tính toán trung bình trong vùng lắng Lấy v = 8mm/s

 Chiều rộng tổng cộng của bể lắng ngang đợt I

Trong đó:

+) CHH : Là hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu CHH = 171(mg/l)

+) E : Là hiệu xuất lắng của bể lắng đợt I: E = 45%

+) p - Độ ẩm của cặn, do xả cặn bằng tự chảy nên ta lấy p = 95% ( Theo 8.5.5TCXDVN 7957-2008)

H2 là chiều cao phần bảo vệ phía trên mặt nước

H3 là bề dày lớp trung hòa giữa lớp nước công tác và lớp bùn trong bể lắng

Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể Thiết kếmáng thu nước theo chu vi ành trong bể, đường kính ngòai của máng chính là đường kínhtrong của bể

STT Tên thông số Đơn