ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

MỤC LỤC CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1 I. TÌM HIỂU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1 1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 1 2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt 1 3. Tác hại đến môi trường 1 4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải 2 II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN 2 1. Xử lý cơ học 2 2. Xử lý sinh học 3 3. Khử trùng nước thải 3 4. Xử lý cặn nước thải 3 CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 5 I. XỬ LÝ SỐ LIỆU 5 1. Lưu lượng nước thải sinh hoạt: 5 2. Nồng độ các chất trong nước thải. 5 II. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 6 1. So sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt 6 2. Đề xuất dây chuyền công nghệ 7 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 13 I. TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 13 1. Ngăn tiếp nhận 13 2. Mương dẫn nước thải 13 3. Song chắn rác 14 4. Bể lắng cát ngang 17 5. Tính toán sân phơi cát. 19 6. Bể lắng ngang đợt 1 19 7. Bể aeroten 22 8. Mương oxy hóa 27 9. Bể lắng ngang đợt II 32 10. Trạm clo 35 11. Máng trộn vách ngăn có lỗ 36 12. Bể tiếp xúc 38 13. Bể nén bùn cặn 39 14. Bể metan 41 15. Sân phơi bùn 44 II. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 45 1. Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt lớp nước : 45 2. Tính toán cao trình theo bùn 48 III. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG ÁN II 49 1. Ngăn tiếp nhận 49 2. Mương dẫn 49 3. Song chắn rác 49 4. Bể lắng cát ngang 50 5. Sân phơi cát 50 6. Bể lắng ngang đợt 1 50 7. Bể aeroten đẩy 50 8. Mương oxy hóa 51 9. Bể lắng ly tâm 51 10. Trạm clo 53 11. Máng trộn vách ngăn có lỗ 53 13. Bể nén bùn cặn 53 14. Bể metan 53 15. Sân phơi bùn 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Đề bài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thị Biên

Hà Nội 10/2015

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1

I TÌM HIỂU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1

1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 1

2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt 1

3 Tác hại đến môi trường 1

4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải 2

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN 2

1 Xử lý cơ học 2

2 Xử lý sinh học 3

3 Khử trùng nước thải 3

4 Xử lý cặn nước thải 3

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 5

I XỬ LÝ SỐ LIỆU 5

1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt: 5

2 Nồng độ các chất trong nước thải 5

II ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 6

1 So sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt 6

2 Đề xuất dây chuyền công nghệ 7

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 13

I TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 13

1 Ngăn tiếp nhận 13

2 Mương dẫn nước thải 13

3 Song chắn rác 14

4 Bể lắng cát ngang 17

5 Tính toán sân phơi cát 19

6 Bể lắng ngang đợt 1 19

7 Bể aeroten 22

8 Mương oxy hóa 27

9 Bể lắng ngang đợt II 32

10 Trạm clo 35

11 Máng trộn vách ngăn có lỗ 36

13 Bể nén bùn cặn 39

14 Bể metan 41

15 Sân phơi bùn 44

II TÍNH TOÁN CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 45

1 Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt lớp nước : 45

2 Tính toán cao trình theo bùn 48

III TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG ÁN II 49

1 Ngăn tiếp nhận 49

2 Mương dẫn 49

3 Song chắn rác 49

4 Bể lắng cát ngang 50

5 Sân phơi cát 50

6 Bể lắng ngang đợt 1 50

7 Bể aeroten đẩy 50

8 Mương oxy hóa 51

9 Bể lắng ly tâm 51

10 Trạm clo 53

11 Máng trộn vách ngăn có lỗ 53

13 Bể nén bùn cặn 53

14 Bể metan 53

15 Sân phơi bùn 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

I TÌM HIỂU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạtcủa cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, Chúng thường được thaỉ ra từcác căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác.Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩncấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho mộtkhu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạmcấp nước hiện có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so vớicác vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầungười cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt ở cáctrung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn cácvùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thườngđược tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

- Nước thải nhiễm bẩn do chấtbài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửatrôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phânhuỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnhrất nguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất nhưprotein(40-50%);hydrat cacbon(40-50%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinhhoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40%chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ơ những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệsinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong nhữngnguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

3 Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nướcthải gây ra

 COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gâythiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trườngnước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trìnhphân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4, làm cho nước có mùihôi thúi và làm giảm pH của môi trường

 SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí.

 Nhiệt độ: nhiệt độcủa nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đờisống của thuỷ sinh vật nước

 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,ngộ độc thức ăn, vàng da,

 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trongnước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của các loạitảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vongcác sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp củatảo thải ra )

 Màu: mất mỹ quan

 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, nơi tiếp nhận nước thải từ khudân cư, đô thị , khu công nghiệp hay các xí nghiệp công nghiệp Một số nguồn nướctrong số đó là nguồn nước ngọt quí giá, sống còn của đất nước, nếu để bị ô nhiễm donước thải thì chúng ta phải trả giá rấ t đắt và hậu quả không lường hết Vì vậy, nguồnnước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải.Ô nhiễm nguồn nước mặt chủyếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tínhchất hoá lý và sinh học của nguồn nước Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồnnước sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình

tự làm sạch của nguồn nước Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào cácđiều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn Sự có mặt của các vi sinhvật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nướ.Biệnpháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:

- Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước

- Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui địng bằng cách áp dụngcông nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước Ngoài ra, việc nghiên cứu

áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quantrọng

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN

1 Xử lý cơ học

Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải và đượcthực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc cácloại.Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có

nguồn gốc hữu cơ.Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại

bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải.Bể lắng làm nhiệm vụ giữlại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước thải Khi cần xử lý ở mức độcao(xử lý bổ sung)có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát, Về nguyên tắc, xử lý cơ học làgiai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải nhằm loại

bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.Để khử trùng nước thải cóthể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tiahồng ngoại, ion bạc, nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế

4 Xử lý cặn nước thải

Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là:

 Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn

 Ổn định cặn

 Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác( gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau, )được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng rác không lớn)hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý

Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vàomục đích khác

Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý.Một phần bùn hoạttính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham giaquá trình xử lý (gọilà bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần còn lại (gọi là bùn hoạt tính dư)được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bểmêtan để tiếp tục xử lý.

Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thìbùnlắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan

Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97% Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thểứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứabùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo:thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị litâmcặn, Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%

Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khácnhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải, Sau khisấy độ ẩmcòn 25-30% và cặn ởdạng hạt dễ dàng vận chuyển.Đối với các trạm xử lý công suất nhỏ, việc

xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặntrên nền cát

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

I XỬ LÝ SỐ LIỆU

- Lưu lượng tính toán: 18400 m3/ngđ

- Tiêu chuẩn thải nước: 160 l/ng.ngđ

Lưu lượng nước thải tính toán:

 Lưu lượng nước thải tính toán trung bình trên ngày: Q ngđ tb = 18400 (m3/ngđ)

 Lưu lượng nước thải trung bình giờ:

 Lưu lượng nước thải ngày lớn nhất :

Q ngmax=Q ng tb×k ng=18400×1 2=22080(m3/ngd )

 Lưu lượng nước thải ở giây lớn nhất và ở giây thấp nhất:

Q smax=212 , 96×1 ,58=336 , 48(l/s )

Q smin=212, 96×0 , 605=128 , 84 (l/s )

2 Nồng độ các chất trong nước thải.

Xác định hàm lượng chất bẩn trong nước thải:

Hàm lượng chất bẩn trong nước thải công nghiệp được lấy theo cột B bảng 1 củaQCVN40:2011

 Hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong nước thải sinh hoạt:

CSS = (aSS x N)/Qth = (30 x 115000)/18400 = 187,5( mg/l )

a∑N : Tải lượng chất bẩn theo ∑N của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo TCXDVN 7957:

2008 a∑N = 8 g/ng.ngđ.

 Hàm lượng tổng P:

CP = (aP x N)/Qth = (3.3 x 115000)/ 18400= 20,625 mg/l Trong đó :

aP : Tải lượng chất bẩn theo P của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo TCXDVN 7957: 2008 aP = 3,3 g/ng.ngđ.

Tương tự đối với các chất ô nhiễm khác ta có bảng sau:

Bảng 1 : Nồng độ các chất ô nhiếm trong nước thải sonh hoạt

Các chất bẩn Nồng độ các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt

II ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

1 So sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt

So sánh giá trị C của các thông số ô nhiễm với giá trị C ở cột A của QCVN 14 : 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt làm cơ sở tính toán giátrị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước dùng chomục đích cấp nước sinh hoạt

BTMT

Mức độ cầnthiết xử lýnước thải (%)

2 Đề xuất dây chuyền công nghệ

Do khu vực nghiên cứu là khu dân cư tập trung đông đúc, mật độ cao nên lượng nướcthải ra lớn Nếu không xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung thì lượng nước này

sẽ ngấm vào đất làm ô nhiễm nước ngầm, ô nhiễm sông hồ, kênh, rạch dịch bệnhtăng lên làm ảnh hưởng đến sức khỏe và sinh hoạt của người dân

Khu xử lý phải được đặt ở hạ lưu sông, cuối hướng gió, nằm ngoài và cách khu dân cưmột khoảng đảm bảo theo điều 3.16 trang 7 TCVN 7957:2008

Bảng 3: Khoảng cách ly hợp vệ sinh theo TCVN 7957:2008

Tên công trình

Khoảng cách ly vệ sinh tính bằng m, theo công suấttính toán của công trình, nghìn m3/ngđ

Dưới 0,2 Từ 0,2 – 0,5 Từ 5 – 50 >50Công trình xử lý cơ học và

Trong tương lai, khi dân số tăng nhanh, lượng nước thải lớn ngoài mức xử lý của trạmthì ta điều chỉnh bằng cách xây dựng thêm một dây chuyền xử lý hoạt động song songvới dây chuyền này để tăng khả năng xử lý

Theo số liệu cho thấy nước thải sinh hoạt thường bị nhiễm bẩn bởi chất hữu cơ và chấtrắn lơ lửng lớn.Hàm lượng SS vượt so với tiêu chuẩn, hàm lượng BOD, NH4+ vượt sovới tiêu chuẩn

Để xây dựng một hệ thống xử lý hoàn chỉnh, nhằm xử lý triệt để các thành phần ônhiễm trong nước thải và tránh sự phát sinh mùi hôi thối do nước thải trực tiếp ra môitrường tự nhiên ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái, công nghệ hợp lý

áp dụng là sử dụng quá trình sinh học hiếu khí Dây chuyền công nghệ được tính toán,lựa chọn dựa trên số liệu lưu lượng và thành phần của nước thải đầu vào trạm xử lý

Cl o

Bùn tuần hoàn

Trạm cấp Clo

Nước tách bùnBùn

Bùn dư

Sân phơi bùn

Phục vụ cho nông nghiệp hoặc chôn lấp

Phương án thiết kế 1

Sơ đồ công nghệ xử lý phương án 1

Ngăn tiếp nhậnNước thải

Mương oxy hóa

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằng đườngống áp lực Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang các công trình đơn vị tiếptheo trong trạm xử lý

Đầu tiên nước thải được dẫn qua mương dẫn có đặt song chắn rác Tại đây, rác và cặn

có kích thước lớn được giữ lại, sau đó được thu gom, đưa về máy nghiền rác Sau khiqua song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát

Cát sau khi lắng sẽ được đưa ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đếnsân phơi cát

Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng đợt I Tại đây các chất hữu cơ không hòa tan trongtrong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến sân phơi bùn Nước thải tiếp tục

đi vào bể Aerotan

Tại bể Aerotan, các vi khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải trongđiểu kiện sục khí liên tục Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạt tính tănglên, tạo thành lượng bùn hoạt tính dư Sau đó nước thải được chảy qua bể lắng đợt II,phần bùn trong hỗn hợp bùn - nước sau bể Aerotan sẽ được giữ lại, một phần sẽ đượcbơm tuần hoàn trở lại bể Aerotan nhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bểAerotan, phần còn lại sẽ đưa về sân phơi bùn.Để đảm bảo làm sạch hoàn toàn BODtrong nước thải sau khi qua aeroten thì nước thải tiếp tục được làm sạch ở mương oxyhóa

Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trong nước thảigiảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vi khuẩn (điểnhình là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hành khử trùngnước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải được khử trùng bằng hệ thốngclo hơi bao gồm máng trộn và bể tiếp xúc nước thải sau khi xử lý sẽ được thải ranguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn ở cột A của QCVN 14:2008

Bùn tuần hoàn

Trạm cấp Clo

Nước tách bùnBùn

Phục vụ cho nông nghiệp hoặc chôn lấp

Mương oxy hóa

Thuyết Minh Sơ Đồ Công Nghệ:

Nước thải sinh hoạt theo đường ống thoát nước chảy vào hố thu có đặt lưới chắn rác.Tại đây nước thải được bơm tới bể lắng cát, những cặn lơ lửng có kích thước lớn lắngxuống đáy và được tháo ra ngoài theo chu kỳ

Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng đợt I Tại đây các chất hữu cơ không hòa tan trongtrong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến sân phơi bùn Nước thải tiếp tục

đi vào bể Aerotan Để đảm bảo làm sạch hoàn toàn BOD trong nước thải sau khi quaaeroten thì nước thải tiếp tục được làm sạch ở mương oxy hóa

Sau khi xử lý sinh học và lắng ly tâm đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trongnước thải giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vikhuẩn (điển hình là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hànhkhử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải được khử trùng bằng

hệ thống clo hơi bao gồm máng trộn và bể tiếp xúc nước thải sau khi xử lý sẽ đượcthải ra nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn ở cột A của QCVN 14:2008

3 Cơ sở lựa chọn phương án

Dựa vào 2 phương án đã nêu trên và nhiệm vụ đưa ra, ta lựa chọn một phương án cókhả thi nhất hiệu quả nhất và ít tốn kém nhất Trong 2 phương án thì phương án 1 đápứng đủ điều kiện nhất nên ta sẽ lựa chọn phương án này để tính toán thiết kế hệ thống

xử lý

Ta thấy,phương án 2 có các nhược điểm

 Công nghệ xử lý ít phổ biến

 Khó quản lý và vận hành

 Tốn nhiều tiền đầu tư

 Tốn tiền thay đổi vật liệu lọc

Qua 2 phương án trên thì ta thấy :

– Hiệu quả lắng 2 phương án trên chênh lệch không cao

– Diện tích xây dựng phương án 2 nhỏ hơn so với phương án 1 Chi phí xâydựng ban đầu thấp hơn Nhưng khả năng ứng dụng vào thực tế không cao, vì chi phí

và khả năng vận hành cao, khó khăn

– Phương án 1 tuy chiếm diện tích xây dựng nhưng không đáng kể

– Khả năng vận hành của phương án 1 dễ dàng và ứng dụng thực tế cao

Vì vậy ta sẽ chọn phương án 1 để thiết kế và tính toán

Vì vậy phương án 2 là kém khả thi.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

1 Ngăn tiếp nhận

Lưu lượng nước thải trung bình trong một ngày đêm:

Dựa vào lưu lượng nước thải trung bình Q max h =¿ 1211,33(m3/h) ta chọn 1 ngăn tiếpnhận với kích thước như sau (theo bảng P3.1 trang 319 giáo trình xử lý nước thải đôthị - PGS.TS Trần Đức Hạ - NXB Khoa học kỹ thuật năm 2006)

Bảng 4: Kích thước ngăn tiếp nhận

Q

(m3/h)

áp lực (2 ống,mm)

2000

1600

750

750

600

1000

120

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật.Tính toán thủy lực của mương dẫn (xác định: độ dốc i, vận tốc v, độ đầy h) dựa vàobảng tính toán thủy lực Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn được ghi ở bảngsau.Tra bảng tính toán thủy lựccống và mương thoát nước của PGS.TS Trần HữuUyển:

Bảng 5: Các thông sô của mương dẫn nước thải

Sơ đồ của song chắn rác

Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các loại rác thô có kích thước lớn trong nướcthải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoạt động của xử lý phía sau Chọn bộ song chắnrác loại đặt cố định , cào rác bằng cơ giới và có máy nghiền rác

Tính toán song chắn rác

Nước thải theo mương chảy đến song chắn rác Mỗi song chắn đượcchọn sẽ có một mương dẫn riêng và lưu lượng tính toán sẽ chia đều cho số mươngtương ứng

Dựa vào kết quả tính toán, ta chọn hai song chắn rác trong đó một song làmviệc và một song dự phòng

Bố trí song chắn rác nghiêng theo dòng chảy một góc 60oso với mặt phẳng nằmngang để tiện khi sửa chữa, bảo trì, vận hành Song chắn rác làm bằng thép không rỉ,các thanh trong song chắn rác có tiết diện hình tròn với bề dày s = 8mm = 0,008m;khoảng cách giữa các thanh là b = 16mm = 0,016m

Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫnứng với qmax:

- n : là số khe hở

- qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải qmax= 1211,33 (m3/h) = 0,33648 (m3/s)

- v: vận tốc nước chảy trong song chắn rác, theo mục trang TCVN 7957 : 2008,vận tốc nước chảy qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8 - 1m ,chọn v=0.9m/s

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

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

0,5 là khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn và mực nước cao nhất

- Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác:

l1 = (B s−B m)

2 tan20 =0,76−0,62 tan 20 = 0,22 m

Trong đó: tg20 – góc mở của mương trước song chắn rác

Bs , Bm – chiều rộng của song chắn và mương dẫn

- Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác:

2=

0,22

2 =¿0,11m

- Chiều dài cần thiết đạt song chắn rác lấy bằng 1.5 m

- Chiều dài xây dựng của mương dẫn song chắn rác :

G = khối lượng riêng của rác G =750 kg/m3 (mục 7.2.12 TCVN 7957)

Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày:

Tổng số song chắn là 2, trong đó 1 hoạt động và 1 dự phòng

Quanh song chắn rác bố trí lối đi có chiều rộng 1,2m còn phía trước song chắn rác 1,5m ( mục4.1.15 TCXD 51-84)

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

- Mương dẫn nước thải vào bể có tiết diện hình chữ nhật.

- Qmax_s : lưu lượng lớn nhất của nước thải Qmax_s= 336,48.10−3( m3/s)

- Vmax : vận tốc lớn nhất của nước trong bể (m/s) Chọn theo bảng 28TCVN 7957:2008 vmax =0.3 m/s

- H : chiều sâu tính toán từ 0,25m đến 1m theo TCVN 7957:2008 ,chọn H =0,7 m

- Chiều cao công tác của bể:

vmin= 0,129

2×0,8×0,4 = 0,2 >0,15 (m/s)

Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặ

- Thời gian nước lưu lại trong bể ứng với qmax:

 Theo điều 8.3.4 trang 39 TCVN 7957:2008 đảm bảo yêu cầu về thời gian lưunước trong bể

Trong đó: N : số dân của khu vực, N = 115000 người

P : lượng cát giữ lại trong bể, P = 0,02 l/ng/ngd, theo bảng 28 trang 39 mục8.3.3 TCVN 7957:2008

T : chu kì xả cát, T = 2 ngày

- Chiều cao tối đa lớp cát trong bể lắng cát:

hc = Wc /(B x L x n) =4,6/(1,6 x 9,5 x 2) = 0.3 m

- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang:

Hxd = H + hc + hbv = 0.7 + 0.3 + 0.5 = 1,5 m ( 0,5 là chiều cao bảo vệ )Cát ở bể lắng được lấy ra bằng thủ công: tháo nước để làm khô bể rồi xúc ra

Theo sách xử lý nước thải công nghiệp và đô thị - Lâm Minh Triết qua bể lắngcát ngang hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD5 giảm 5%

Hiệu quả xử lý các chất bẩn qua bể lắng cát ngang

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí vớihiệu suất xử lý E = 5%

Bảng 7: Thống kê các thống số tính toán của bể lắng cát ngang

5 Tính toán sân phơi cát

Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát Thường sân phơi cátđược xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh được đắp đất cao Nước thu từ sân phơicát được dẫn trở về trước bể lắng cát

Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:

p = 0,04 (l/ng - ngđ): lượng cát tính theo đầu người trong một ngd

h = 5 (m/năm) : chiều cao lớp cát trong một năm

NTT = 115000 (người) : dân số tính toán theo chất lơ lửng

Chọn sân phơi cát gồm 2 ô với kích thước mỗi ô là 13m ´ 13m

6 Bể lắng ngang đợt 1

Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát

ra khỏi nước thải

- Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s  v

 0,3 m/s và thời gian lưu nước trong bể là 30”  t  60”

- Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 8.3.3TCXDVN 7957-2008

 : thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải trong bể lấy theo bảng

Trong đó: H – chiều sâu tính toán của vùng lắng, H = 1,5 – 3m (theo mục 8.5.11TCVN 7957:2008 trang 48) chọn H = 3m

V – vận tốc tính toán trung bình trong vùng lắng, V = 5 – 10mm/s (theomục 8.5.4 TCVN 7957:2008 trang 44) chọn V = 10 mm/s

K – hệ số phụ thuộc loại bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu nước, K = 0,5đối với bể lắng ngang (theo mục 8.5.4 TCVN 7957:2008 trang 44)

- Thời gian nước lưu lại trong bể:

t = 0,006 ×360028,6 =1,32 (h) => đảm bảo thời gian lắng

- Diện tích ướt của bể:

Nhận xét: Do C1 = 85,5 mg/l ≤ 150 mg/l nên không cần thiết kế bể làm thoáng sơ bộ

- Thể tích ngăn bùn của bể lắng được xác định theo công thức:

W b= C o Q E T

(100− p) γ n=

171 ×18400 ×50 ×1

(100−95)× 1000× 1000× 1× 3=¿ 10,5m3Trong đó: Q: lưu lượng nước thải trong một ngày đêm, Q =18400 m3/ngd

E: hiệu suất lắng: E = 50%

T: thời gian tích lũy cặn, T = 1 ngàyP: độ ẩm của cặn tươi, p = 95%

N: số bể lắng công tác, n = 3

 : trọng lượng của thể tích bùn, 1tan/ m3

- Bùn cặn từ hố thu bùn xả ra khỏi bể bằng bơm ,chiều cao của hố thu cặn H ≥

hth : chiều cao lớp trung hòa, hth = 0,3m

hbv : chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5m

- Hàm lượng SS còn lại sau bể lắng đợt 1:

C BOD3

=C BOD ' ' ×100−15

100 = 272,28 (mg/l)

Bảng 8: Thông số thiết kế công trình bể lắng ngang đợt 1

Lt:nồng độ BOD5 cần đạt được sau khi đi ra khỏi bể aeroten Lt = 80 (mg/l)

Co: nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong aeroten (mg/l),Co = 2(mg/l)

Kl: hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải, tra bảng 46,TCVN7957:2008, Kl = 33 (mgBOD/l)

Ko: hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan, tra bảng 46, TCVN7957:2008, Ko =0,625

: hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạttính, theo bảng 46, TCVN 7957:2008,  = 0,07

a: liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô, chọn a = 3 g/l, theo trang 64,TCVN7957:2008

- Thời gian hoạt động của các ngăn aeroten

Thời gian oxy hóa các chất hữu cơ to xác định theo công thức 66, TCVN7957:2008

Do giá trị này nhỏ hơn 2 h nên thời gian thổi khí ta thực tế phải lấy bằng 2h

Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính, được xác định bằng công thức 69, TCVN7957:2008

Các kích thước của aeroten

 Do hệ số không điều hòa Kmax = 1,58> 1,25, nên lấy Qtt = Qtb,max = 1211,33 (m3/h)

 Theo mục 8.16.15, trang 68, TCVN 7957 : 2008 ta có: Đối với các trạm cócông suất < 50000 m3/ngd, số đơn nguyên phải lấy từ 4 – 6 Ta chọn thiết kế 4 đơnnguyên

 Thể tích của ngăn aeroten Wa được xác định theo biểu thức 70, TCVN7957:2008

ƯWƯ =ƯW a+ƯW ts=957 , 08+3028 , 32=3985 , 4 (m3)

- Tỷ lệ thể tích của ngăn tái sinh và thể tích của aeroten

- Aeroten chia thành 4 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 4 hành lang

- Chiều dài công tác của aeroten:

- Chiều dài mỗi hành lang aeroten là:

L= F

b=

1328 , 5

3 =443(m)

ta-tt = 3,3(h) gần bằng với ta-r = 3,125(h) vì vậy tính toán thực tế là hợp lý.

- Chiều cao của bể : Hbể = Hct + Hbv = 3 + 0.5 = 3.5 (m)

- Vậy kích thước mỗi hành lang của bể aeroten là: b  H  L = 3  3.5  30 (m)

- Độ tăng sinh khối của bùn ( Theo CT 6.30a – Giáo trình xử lý nước thải đô thị- TrầnĐức Hạ )

 Tinh toán hệ thống cấp khí cho Aeroten

Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 nước thải(Mục 8.16.13 – TCVN 7957:2008)

 C C 

n n

k

k

L L

z

D

p

t a

Bố trí 2 hàng xốp trên mỗi hành lang mỗi hàng 54 tấm.Các tấm xốp với kích thước

Bảng 9: Thông số thiết kế công trình aeroten

8 Mương oxy hóa

Mương oxy hóa hoạt động theo nguyên lý bùn hoạt tính hoặc được dùng để xử lý nướcthải bậc 2 bậc 3

- Hiệu suất của mương oxy hóa để BOD đầu ra đạt TC loại A của QCVN14:2008 là:BOD < 30 mg/l.Chọn hiệu suất là 65%

- Hàm lượng BOD sau mương oxy hóa là:

La = Lt – Lt.65% = 80 - 80×65% = 28 < 30 (đạt tiêu chuẩn)

Dựa vào sách “ Tính toán thiết kế công tình xử lý nước thải” của TS.Trịnh Xuân Lai

- Thể tích hữu ích của kênh oxy hóa tuần hoàn :