Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh họat cho khu dân cư 10000 dân

Thuyết minh công nghệ: Nước thải sinh hoạt được thu gon bằng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt của khu dân cư dẫn về tram xử lý, vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô ke hở 30mm cào rác

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHI MINH

TRƯỜNG ĐHBC TÔN ĐỨC THẮNG

GVHD : GS LÂM MINH TRIẾT

Ths TRẦN THỊ MAI PHƯƠNG SVTH : CAO VĂN SÔNG

MSSV : 610128B LỚP : 06MT1N

Tp HCM, Tháng 02 năm 2006 MỤC LỤC

I Giới thiệu

II Xác định các thông số tính tóan ban đầu 4

II.1 Xác định dân số, lưu lượng tính tóan 4

II.2 Xác định độ bẩn theo BOD5, SS 4

II.3 Xác định mức độ xử ly cần thiết 4

II.4 Xác định điều kiện mặt bằng, tự nhiên nơi sẽ xây dựng hệ thống 5

III Tính tóan công nghệ 5

III.1 Đề xuất công nghệ xử lý 5

III.1.1 Phương án 1 5

III.1.2 Phương án 2 7

III.2 Lựa chọn công nghệ xử lý 8

III.3 Tính tóan công trình đơn vị 9

III.3.1 Hầm tiếp nhận, song chắn rác thô 9

III.3.1.1 Thông số thiết kế 9

III.3.1.2 Kích thứơc hầm tiếp nhận 9

III.3.1.3 Kích thước song chắn rác thô, khối lượng rác lấy được 9

III.3.1.4 Hệ thống bơm 10

III.3.1.5 Hệ thống xáo trộn 10

III.3.2 Song chắn rác tinh 10

III.3.2.1 Thông số thiết kế 10

III.3.2.2 Kích thước song chắn rác tinh 10

III.3.2.3 Kích thước mương dẫn 11

III.3.2.4 Khối lượng rác thu được từ song chắn rác tinh 11

III.3.2.5 Hiệu quả xử lý 12

III.3.3 Bể lắng cát thổi khí 12

III.3.3.1 Thông số thiết ke 12á III.3.3.2 Kích thước bể lắng cát thổi khí 12

III.3.3.3 Hệ thống thổi khí 13

III.3.3.4 Khối lượng cát thu được từ bể lắng cát thổi khí 13

III.3.3.5 Hiệu quả xử lý 13

III.3.4 Bể điều hòa lưu lượng 13

III.3.4.1 Thông số thiết kế 13

III.3.4.2 Kích thứơc bể điều hòa 13

.IN

III.3.4.3 Hệ thống bơm 14

III.3.4.4 Hệ thống xáo trộn 14

III.3.5 Bể lắng đợt một .15

III.3.5.1 Thông số thiết kế 15

III.3.5.2 Kích thước bể lắng đợt một 15

III.3.5.3 Hệ thống phân phối, thu nước, gạt bùn 15

III.3.5.4 Hiệu quả xử lý 16

III.3.5.5 Kích thước ngăn chứa trung gian 17

III.3.6 Tháp lọc sinh học 17

III.3.6.1 Thông số thiết kế 17

III.3.6.2 Kích thứơc tháp 17

III.3.6.3 Hệ thống vòi phun 18

III.3.6.4 Hệ thống thông gió nhân tạo 18

III.3.7 Bể lắng đợt hai 19

III.3.7.1 Thông số thiết kế 19

III.3.7.2 Kích thước bể lắng đợt hai 19

III.3.7.3 Hệ thống phân phối, thu nước, gạt bùn 20

III.3.8 Thiết bị khử trùng 21

III.3.8.1 Thông số tính tóan 21

III.3.8.2 Thùng chứa CaOCl2 2,5% 21

III.3.8.3 Bơm 21

III.3.9 Bể chứ a nước sau xử lý 21

III.3.10 Hầm đặt bơm 21

III.3.11 Công trình xử lý cặn 21

III.3.11.1 Sân phơi cát 21

III.3.11.2 Bể nén bùn trọng lực 22

III.3.11.3 Máy ép bùn 22

IV Tính tóan kinh tế 22

IV.1 Giá thành xây dựng hệ thống xử lý 22

IV.2 Chi phí vận hành hệ thống 25

IV.2.1 Chi phí hóa chất, năng lượng 25

IV.2.2 Chi phí bảo trì hệ thống 26

IV.2.3 Chi phí nhân sự vận hành hệ thống 26

IV.2.4 Chi phí giám sát chất lượng môi trường 26

IV.3 Chi phí xử lý 1m3 nước thải 27

V Tài liệu tham khảo 27

.IN

I Giới thiệu

Thành phố Hồ Chí Minh chung ta là một thành phố có nền kinh tế phát triển với tốc độ cao Bên cạnh sự phát triển nển kinh tế thì cũng có các vấn đề cần quan tâm – đó chính là việc ô nhiễm môi trường

Từ trước đến nay chúng ta chưa chú ý đến việc xử lý nứơc thải sinh họat Trong khi về mặt kỹ thuật chúng ta hòan tòan có thể làm được

Hiện nay trên địa bàn thành phố có rất nhiều dự án qui họach các khu dân cư, chỉnh trang đô thị Đo đó việc xây dựng, vận hành các hệ thống xử lý nước thải cho các khu dân cư này là rất cần thiết

Hiện nay đa số các dự án khu dân cư của các công ty kinh doanh bất động sản trên địa bàn thành phố tập tập trung vào khu dân cư có sức chứa từ 6000 – 12000 dân

II Xác định các thông số tính tóan ban đầu

II.1 Xác định dân số, lưu lượng tính tóan

- Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân

- Khu có hệ thống thoát nước thải, nước mưa riêng, mọi nhà điều có bể tự hoại

- Tiêu chuẩn dùng nước trung bình mỗi người là: 250 l/người.ngàyđêm

- Hệ số không điều hoà giờ là: 2

Vậy hệ thống thiết kế cần phải có khả năng xử lý:

ngd m N

q

1000

10000 250 3 , 1 1000

=

II.2 Xác định độ bẩn theo BOD5, SS

- Trong một ngày, mỗi người thải ra: 55g chất rắn lơ lững; 30g BOD5

àVậy nước thải đầu vào có độ bẩn:

55 =

=

II.3 Xác định mức độ xử lý cần thiết

Nước sau khi xử có:

Mức độ cần thiết xử lý:

II.4 Xác định điều kiện mặt bằng, tự nhiên nơi sẽ xây dựng hệ thống

- Mực nước ngầm cao nhất so với mặt đất: 6m

- Nhiệt độ trung bình trong năm: 270C

III Tính tóan công nghệ

III.1. Đề xuất công nghệ xử lý

III.1.1. Phương án 1

Phương án xủ lý:

- Tiếp nhập: hầm tiếp nhận;

- Điều hòa: bể điều hòa lưu lượng;

- Xử lý cơ học: song chắn rác thô thủ công, song chắn rác tinh, bể lắng cát thổi khí, bể lắng đợt một;

- Xử lý sinh học: tháp lọc sinh học, bể lắng đợt 2;

- Xử lý cặn: sân phới cát bể chứa bùn, máy ép bùn băng tải;

- Khử trùng: bằng dung dịch CaOCl2 2,5%

Thuyết minh công nghệ:

Nước thải sinh hoạt được thu gon bằng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt của khu

dân cư dẫn về tram xử lý, vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô (ke hở 30mm) cào

rác thủ công và hệ thống sục khí nhằm tránh khả năng lắng cặn của nước thải Sau

khi nước thải trong bể tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ được bơm đến song

chắn rác tinh (ke hở 16mm) có cào rác cơ giới trước khi đến bể lắng cát thổi khí

Tại bể lắng cát thổi khí, các chất rắn vô cơ, có trọng lượng lớn sẽ bị tách ra khỏi

nước và được xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định do diều kiện

vận hành hệ thống thực tế quyết định

Sau đó nước thải được dẫn đến bể điều hoà lưu lượng với hệ thống sục khí dể chống

khả năng lắng cặn tại bể, tại đây đồng thời cũng xảy ra quá trình đông tụ sinh học

(sử dụng một phần màng vi sinh vật được sinh ra để tuần hòan lại bể lắng)

Sau đó nước được bơm lên bể lắng đợt 1

Nước sau khi qua lắng đợt 1 được dẫn đến ngăn chứa trung gian

Nước từ ngăn chứa trung gian được bơm tháp lọc sinh học Tại tháp lọc sinh học

nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học dính bám hiếu khí

Nước sau khi ra khỏi tháp lọc sinh học, được dẫn đến bể lắng đợt hai Bể lắng đợt

hai làm nhiệm vụ tách nước sau xử lý sinh học với màng sinh vật

Nước sau xử lý sinh học được khử trùng bằng dung dịch CaOCl2 2,5% Dung dịch

CaOCl2 được cho vào trên đường ống dẫn nước từ bể lắng đợt hai đến bể chứa, nước

tiếp tục quá trình tiếp xúc tại bể chứa nước sau xử lý

SCR: song chắn rác BC: bể chứa nứơc sau xừ lý BT: bùn thải

BLC: bể lắng cát thổi khí TC: nước dùng tưới cây xanh, rữa đường Quạt: quạt cấp khí cho LSH

Nước sau khí được khử trùng là nước sau xử lý, đạt các chỉ tiêu cột B tiêu chuẩn

nước mặt TCVN 5942-1995 Nước này chứa trong bể chứa ở một mức nhất định,

phần dư sẽ tự động tràn, xả thải vào nguồn tiếp nhận được sự đồng ý của cơ quan

quản lý môi trường Nước chứa lại trong bể chứa dùng để rữa đường, tưới cây xanh

của khu dân cư, chữa cháy

Màng vi sinh vật từ bể lắng đợt hai được tuần hoàn một phần trở lại bể bể điều hoà,

và một phần cùng với cặn tươi từ bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể chứa bùn đề nén

làm giảm lượng nước chứa trong bùn, chứa bùn trứơc khi dẫn vào máy ép bùn Bùn

sau khi qua máy ép bùn độ ẩm còn khoảng 70% - dể dàng vận chuyển đến nơi xử lý

chất thải rắn

III.1.2. Phương án 2

Tiếp nhập: hầm tiếp nhận;

Điều hòa: bể điều hòa lưu lượng;

Xử lý cơ học: song chắn rác thô thủ công, song chắn rác tinh, bể - lắng cát thổi khí,

bể lắng đợt một;

Xử lý sinh học: bể aeroten, bể lắng đợt 2;

Xử lý cặn: sân phơi cát, bể nén bùn, máy ép bùn băng tải;

Khử trùng: bằng dung dịch NaOCl 10%

Sơ đồ công nghệ:

SCR: song chắn rác BC: bể chứa nứơc sau xừ lý BT: bùn thải

BLC: bể lắng cát thổi khí TC: nước dùng tưới cây xanh, rữa đường Quạt: quạt cấp khí cho LSH

TG: ngăn chứa trung gian SPC: sân phơi cát bth: bùn họat tính tuần hòan

Thuyết minh công nghệ:

Nước thải sinh hoạt được thu gon bằng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt của khu dân cư dẫn về tram xử lý, vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô (ke hở 30mm) cào rác thủ công và hệ thống sục khí nhằm tránh khả năng lắng cặn của nước thải Sau khi nước thải trong bể tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ được bơm đến song chắn rác tinh (ke hở 16mm) có cào rác cơ giới trước khi đến bể lắng cát thổi khí Tại bể lắng cát thổi khí, các chất rắn vô cơ, có trọng lượng lớn sẽ bị tách ra khỏi nước và được xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định do diều kiện vận hành hệ thống thực tế quyết định

Sau đó nước thải được dẫn đến bể điều hoà lưu lượng với hệ thống sục khí dể chống khả năng lắng cặn tại bể, đồng thời tuần hòan bùn họat tính dư để thực hiện đông tụ sinh học để tăng hiệu qua xử lý của bể lắng đợt hai

Nước thải được bơm từ bể điều hòa đến bể lắng đợt một Sau khi lắng nước tự chảy đến bể aeroten

Tại bể aeroten nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học lơ lững hiếu khí Quá trình hiếu khí được duy trì bằng hệ thống phân phối khí được bố trí trong bể và máy thổi khí

Nước sau khi ra khỏi bể aeroten, được dẫn đến bể lắng đợt hai Bể lắng đợt hai làm nhiệm vụ tách bùn hoạt tinh và nước sau xử lý sinh học

Nước sau xử lý sinh học được khử trùng bằng dung dịch NaOCl 10% Dung dịch NaOCl cho vào trên đường ống dẫn nước từ bể lắng đợt hai đến bể chứa, nước tiếp tục quá trình tiếp xúc tại bể chứa nước sau xử lý

Nước sau khí được khử trùng là nước sau xử lý, đạt các chỉ tiêu cột B tiêu chuẩn nước mặt TCVN 5942-1995 Nước này chứa trong bể chứa ở một mức nhất định, phần dư sẽ tự động tràng xả thải vào nguồn tiếp nhận được sự đồng ý của cơ quan quản lý môi trường Nước chứa lại trong bể chứa dùng để rữa đường, tưới cây xanh của khu dân cư, chữa cháy

Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt hai dược tuần hoàn một phần trở lại bể aeroten một phần; và một phần gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn về bể điều hòa để thực hiện quá trình đông tụ sinh học Cặn tươi từ bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể nén bùn bằng trọng lực đề nén làm giảm lượng nước chứa trong bùn, chứa bùn trứơc khi dẫn vào máy ép bùn Bùn sau khi qua máy ép bùn độ ẩm còn khoảng 70% - dể dàng vận chuyển đi đến nơi xử lý chất thải rắn

III.2. Lựa chọn công nghệ xử lý

Cà hai phương án trên điều cho hiệu quả xử lý tốt Nước thải sau khi xử lý đạt yêu cầu

Tuy nhiên phương án 1 có ưu điểm hơn là: chi phí đầu tư thấp hơn, chi phí năng lượng vận hành ít tốt kém hơn, đòi hỏi diện tích xây dựng ít hơn

Do đó chọn phương án 1 là phương án chính

Trong đồ án này chọn phương án 1 làm phương án tính tóan

III.3. Tính tóan công trình đơn vị

III.3.1. Hầm tiếp nhận, song chắn rác thô

III.3.1.1. Thông số thiết kế

Hầm tiếp nhận làm nhiệm vụ: tiếp nhận nước thải từ hệ thống thoát nước thải của khu dân cứ và bơm nước thải đến bể lắng cát thổi khí

Hệ thông thoát nước thải dẫn đến trạm xử lý có độ sâu lớn nhất là 3m so với mặt đất

Chọn song chắn rác thô có chiều rộng 2m, khe hở 30mm

Lưu lượng nước thải

ngd m N

q

1000

10000 250 3 , 1 1000

max

24

3250 2 24

=

III.3.1.2. Kích thứơc hầm tiếp nhận

Bể được xây dựng bằng bêtông cốt thép mác 250, chiều dày 300mm

Bể tiếp nhận có kích thứơc như sau: B x L x H = 5 x 5 x 5,5m

III.3.1.3. Kích thước song chắn rác thô, khối lượng rác lấy được

Chọn song chắn rác thô có chiều rộng 2m, khe hở 30mm

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

ngd

m q

Q a W

tbn

3

365 250

3250 3 365

Q: lưu lượng xử lý của hệ thống trong 24 h , Q=3250 m 3 /ngd;

365: số ngày hoạt động của hệ thống trong 1 năm

Trọng lượng rác lấy ra trong 1 ngày đêm từ song chắn rác (thô):

P = W1.G = 0,1 750 = 75 kg/ngđ

G=750kg/m 3 - khối lượng riêng của rác, điều 4.1.11-TCXD 51-84

Trọng lượng rác trong lấy ra từ song chắn rác trong từng giờ:

h

kg K

K h =2 - hệ số không điều hòa của rác,

Khoảng thời gian giữa các lần cào rác tại song chắn rác thô đặt tại bể tiếp nhận với cào rác thủ công do điều kiện thực tế vận hành Tuy nhiên có thể tính toán trung bình thì khoảng 4h/lần

III.3.1.4. Hệ thống bơm

Với hiệu suất bơn bằng 80%, khi lưu lượng giờ của nước thải cực đại, với hai bơm làm việc đồng thời thì cần chọn bơm có: lưu lượng bơm cần là 170 m3/h cho mổi bơm, với cột áp 8m

Chọn mua 4 bơm (2 họat động, 1 dự phòng, 1 để dự phòng trong kho)

Chọn bơm cánh hở, trục ngang của công ty “HCP – pump” có công suất 15 HP, đường kính ống ra 150mm

Do thực tế vận hành có khả năng: lưu lượng bơm thực tế lớn hơn lưu lượng tính toán ứng với lưu lượng lớn nhất của các công trình phía sau do nhiều yếu tố Để tránh sự làm việc quá tải các công trình phía sau, ta bố trí hệ thống van hồi cho các bơm, thiết bị đo lưu lượng

Bơm được đặt tại hầm bơm

III.3.1.5. Hệ thống xáo trộn

Để xáo trộn bể tiếp nhận, hạn chế việc lắng cặn trong bể tiếp nhận ta sử dụng hệ thống sục khí bằng ống khoang lỗ – đường kính 10 mm; khí đước cung cấp từ máy thổi khí dùng chung cho bể lắng cát thổi khí, bể đều hòa

III.3.2. Song chắn rác tinh

III.3.2.1. Thông số thiết kế

Lưu lượng nước thải:

tk

h

3 max

max

24

3250 2 24

=

=

III.3.2.2. Kích thước song chắn rác tinh

Xây dựng hai song chắn rác như nhau, một họat động, một dự phòng

Chọn mương dẫn nước từ đầu ống ra của bơm đặt tại hầm tiếp nhận đến song chắn rác có bề rộng B = 500mm (không bao gồm 150mm chiều rộng của tường thành mương dẫn) Mương dẫn được xây dựng bằng bêtông cốt thép mác 250

Song chắn rác ở đây là song chắn rác tinh, có khe hở là 16mm, và có cào rác cơ giới Song chắn rác, mương dẫn, cào rác cơ giới được thiết kế, bố trí sao cho rác cào được có thể theo ống dẫn rác vào thùng chứa rác đặt trên mặt đất

Chọn song chắn rác như sau:

- Làm bằng thép không rĩ (Inox);

- Chiếu rộng B = 500mm (bao gồm khung: 600mm);

- Khe hở: 16mm;

- Kích thước song: rộng x dày: 8 x 25mm

Lưu lượng nứơc thải dẫn đến song chắn rác là 271 m3/h

Với n – số song của song chắn rác, ta có:

B = 0,016.(n+1)+0,008.n è n = 20 song

Tra bảng tra thủy lực với Q = 271m3/h, B=500, độ dốc 0,0008 thì:

Chiều cao mực nước trong mương: H = 0,3m;

Vận tốc nước V = 0,52 m/s

à vận tốc nước qua song chắn rác:

016 , 0 1 20 3 , 0 3600

271 = +

=

Hmương = 0,3 + 0,5 = 0,8 ~ 1 m

III.3.2.3. Kích thước mương dẫn

Xây dựng hai song chắn rác như nhau, một họat động, một dự phòng

Chọn mương dẫn nước từ đầu ống ra của bơm đặt tại hầm tiếp nhận đến song chắn rác có bề rộng B = 500mm (không bao gồm 150mm chiều rộng của tường thành mương dẫn) Mương dẫn được xây dựng bằng bêtông cốt thép mác 250

Chiều cao mương H = 1 m

III.3.2.4. Khối lượng rác thu được từ song chắn rác tinh

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

ngd

m q

Q a W

tbn r

3 178 , 0 365 250

3250 3 8 365

a: lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy theo điều 4.1.11 – TCXD 51-84 Với chiều rộng khe hở của các thanh trong khoảng 25÷35mm, là 3 l/ng.năm, với chiều rộng khe hở 16÷20mm là 8 l/ng.năm;

Q: lưu lượng xử lý của hệ thống trong 24 h , Q=3250 m 3 /ngd;

365: số ngày hoạt động của hệ thống trong 1 năm

Trọng lượng rác lấy ra trong 1 ngày đêm từ song chắn rác tinh:

P = W1.G = 0,178 750 = 133,5 kg/ngđ

G=750kg/m 3 - khối lượng riêng của rác, điều 4.1.11-TCXD 51-84

Trọng lượng rác trong lấy ra từ song chắn rác trong từng giờ:

h

kg K

P

24

5 , 133

24 × = × ≈

=

K h =2 - hệ số không điều hòa của rác

III.3.2.5. Hiệu quả xử lý

Sau khi qua song chắn rác thì nồng độ chất rắn lơ lững, BOD5 giảm 4% Vậy nồng độ bẩn của nước thải còn lại là:

BOD5 = 120.(1 - 0,04) = 115,2 mg/l

SS = 220.(1 - 0,96) = 211,2 mg/l

III.3.3 Bể lắng cát thổi khí

III.3.3.1 Thông số thiết kế

Lưu lượng nước thải qua bể lắng cát là Qhmax = 271 m3/h

Chọn thời gian lưu: HRT = 3 phút = 180s

Độ bẩn của nước:

BOD5 = 120.(1 - 0,04) = 115,2 mg/l

SS = 220.(1 - 0,96) = 211,2 mg/l

III.3.3.2 Kích thước bể lắng cát thổi khí

Với thời gian lưu: HRT = 3 phút = 180s

è Thể tích bể lắng cát là: 3

55 , 13 180 3600

271

m

Chọn chiều rộng = chiều cao = B = Hct = 1,5 m

è Chiều dài của bể L 6 m

5 , 1 5 , 1

55 ,

- Chiều dài L = 6m Phần chứa cát được chia làm 3 phần theo chiều dài bể, để cho việc xả cát thuận tiện

Bể được xây dựng bằng bêtông cốt thép mác 250, thành bể dày 300mm

III.3.3.3 Hệ thống thổi khí

Ống thổi khí là ống khoang lỗ đường kính 5mm, đặt ngập cách mặt nước một

khoảng: 0,7.1,5 = 1 m

Lưu lượng không khí cần cấp là: ) m kk h

h m kk m

3

45 5 , 1 6

Với hệ số an tòan là hai thì cần chọn máy thổi khí có công suất là:

phut m

Q blower 1 , 5 3

60

45

2 =

III.3.3.4 Khối lượng cát thu được từ bể lắng cát thổi khí

Lượng cát thu từ bể lắng cát:

ngd m

W c 3250 0 , 26 3250

02 ,

=

Với: 0,02 là số lít cát mà một người thải ra trong một ngày (ứng với hệ thống thoát riêng hoàn toàn), TCXD 51 – 84

III.3.3.5 Hiệu quả xử lý

Sau khi qua bể lắng cát thổi khí thì nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải thì: BOD5 giảm 4%, SS không giảm Vậy nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí thì nước thải có độ bẩn là:

- SS = 211,2 mg/l;

- BOD5 = 115,2.(1 – 0,04) = 109,44 mg/l

III.3.4. Bể điều hòa lưu lượng

III.3.4.1. Thông số thiết kế

Lưu lượng nứơc vào: Qvao = Qhmax = 271 m3/h

Lưu lượng nước ra: Qra = Qtbh = 135,5 m3/h

Thời gian điều hòa khỏang 8h

III.3.4.2. Kích thứơc bể điều hòa

Chọn bể hình chữ nhật có chiều cao hữu ích Hdh=5m, chiều dài 20m, 2 hành lang rộng 5m

à thể tích bể: 3

1000 5 2 20

= =

=Vậy chiều cao xây dựng của bể điều hoà là: