Đồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dân

Đồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dânv

MỤC LỤC

Chương I 3

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3

1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 3

2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt 3

3 Tác hại đến môi trường 3

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

Chương II 5

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN 5

1 Xử lý cơ học 5

2 Khử trùng nước thải 5

3 Xử lý cặn nước thải 6

Chương III 7

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH 7

1 Quy trìng công nghệ 8

2 Thuyết minh 8

Chương IV 10

TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH 10

1 Song chắn rác 10

2 Hầm bơm tiếp nhận 11

3 Bể lắng cát thổi khí 12

4 Sân phơi cát 14

5 Mương oxy hoá 14

6 Bể lắng II 19

7 Sân phơi bùn 21

8 Tính toán các thiết bị phụ 21

Chương V 23

TÍNH TOÁN KINH TẾ Ï 23

1 Chi phí đầu tư ban đầu 23

2 Chi phí quản lý và vận hành 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

Chương I.

TỔNG QUAN 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 sinhhoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thaỉ

ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộngkhác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêuchuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạtcho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước haycác trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước caohơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tínhtrên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinhhoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sôngrạch, còn các vùng ngoại thành vànông thôn do không có hệ thống thoát nước nênnước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tựthấm

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 chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, cácchất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein(40-50%);hydrat cacbon(40-50%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ơû những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn 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 nước thải gây ra

 COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành

Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3,

CH4, làm cho nước có mùi hôi thúi và làm giảm pH của môi trường

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

 Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống 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 loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao

do quá trình hô hấp của tảo 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 khu dân cư, đô thị , khu công nghiệp hay các xí nghiệp công nghiệp Một số nguồn nước trong số đó là nguồn nước ngọt quí giá, sống còn của đất nước, nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phải trả giá rấ t đắt và hậu quả không lường hết Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Oâ nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồn nước Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước 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 các điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thảivới nguồn Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nướ

Biện pháp 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 dụng công 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 ngiã đặc biệt quan trọng

Chương II.

TỔNG QUAN VỀ 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 các loại.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 giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước thải Khi cần xử lý ở mức độ cao(xử lý bổ sung) có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát, Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo

1 Xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hoá các liênkết hữu cơ dạng hoà tan và không hoà tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên kết đó như là nguồn thức ăn của chúng

Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có:

 Hồ sinh vật

 Hệ thống xử lý bằng thực vật nước(lục bình, lau, sậy, rong- tảo, )

 Cánh đồng tưới

 Cánh đồng lọc

 Đất ngập nước

Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có:

 Bể lọc sinh học các loại

 Quá trình bùn hoạt tính

 Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC)

 Hồ sinh học thổi khí

 Mương oxy hoá,…

2 Khử trùng nước thải

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùngcủa công nghệ xử lý nước thải mhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước

Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế.

3 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

 Oån 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 vào mục đích khác

Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý

Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là 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 bể mêtan để tiếp tục xử lý

Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng 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 chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị li tâmcặn,… 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 khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn o83 dạng hạt dễ dàng vận chuyển

Đối với các trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát

m l

d

m d

/1625

*2/24

d

m d

/1000

*5,0/24

m l h

m h

s

/3600

/1000

*/42,

135/

3600

3 3

m l h

m h

s

/3600

/1000

*/83,20/

3600

3 3

min



Các thông số nước thải đầu vào

1 Quy trìng công nghệ

Error: Reference source not found

Quy trình xử lý nước thải khu dân cư 5000 dân

2 Thuyết minh

 Nước thải từ khu dân cư trước khi đi vào bể lắng cát thổi khí được cho qua song chắn rác và dồn về hầm bơm tiếp nhận Khi qua song chắn rác, các thành phần như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách, bị giữ lại và được thu gom bằng thủ công cho vào thùng chứa rác

 Bể lắng cát có nhiệm vụ tạo thời gian lưu và thu giữ các hạt cát sỏi có kích thước lớn hơn 0,2mm Hệ thống có 2 đơn nguyên hoạt động luân phiên nhau Từ đây, nước thải được đưa thẳng qua mương oxy hoá mà không cần qua bể lắng I

 Tại mương oxy hoá, dưới quá trình phân huỷ của các vi sinh vật , phần lớn các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học đều bị khoáng hoátrong vùng hiếu khí Tại vùng thiếu khí của mương oxy hoá, xảy ra quá trình khử các nguyên tố ni tơ, phốt pho để đảm bảo hàm lượng không vượt mức tiêu chuẩn khi thải ra môi trường bên ngoài Mương oxy hoá hoạt động theo nguyên tắc của bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng kết hợp với bể lắng đợt 2 , đặt ngay phía sau mương

 Bể lắng đợt 2 được xây dựng theo mô hình bể lắng ly tâm có thời gian lưu nước từ 1,5-3 giờ Dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm các hạt bông bùn hoạt tính sa lắng xuống đáy Một phần bùn hoạt tính được tuần hoàn trở lại mương oxy hoá, phần bùn dư được đưa ra sân phơi bùn Bùn được tách nước và đưa đi làm phân bón cây

 Nước thải sau khi qua hệ thống có các chỉ tiêu thoã mãn với yêu cầu xảthải và được xả vào nguồn nước mặt của địa phương

Chương IV

TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH

1 Song chắn rác

Nhiệm vụ:

Khử cặn rắn thô(rác) như : nhành cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,… Bảo vệ bơm, van, đường ống , cánh khuấy,

Tính toán thiết kế

Các thông số tính toán cho song chắn rác

Chọn kích thước mương B*H = 0,4m*0,4m

Chiều cao lớp nước trong mương

h =

U B

Q s

*

max = 37,620,l4/m s**10m,43m//1000s l = 0 , 24m

Error: Reference source not found

Chọn kích thước thanh w* d = 10mm*30mm và b = 30mm

Tính số song chắn rác (n)  Số khe hở n+1

Tổn thất áp lực qua song chắn

thủ côngKích thước song chắn

Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn ,m/s 0,3-0,6

Tổng tiết diện các khe song chắn

s

l 0,52 /

072 , 0

1000 / 1

* / 62 , 37

*2

*7,0

4,052,0

Tạo độ sâu nước cần thiết cho bơm hoạt động

Tính toán thiết kế

Thể tích hầm bơm tiếp nhận

*



Kích thước hầm bơm tiếp nhận D*H = 4m*4m

Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có

Qb = Qhmax = 135m3/h, cột áp H= 8m

3 Bể lắng cát thổi khí

Nhiệm vuï

Loại bỏ cát sỏi có kích thước hạt lớn hơn 0,2mm

Giảm cặn lắng trong ống, mương oxy hoá

Tính toán thiết keá

Các thông số cơ bản thiết kế bể lắng cát thổi khí

3 Tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao 1 :1-5 :1 1,5 :1

4 Tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng 3 :1-5 :1 4 :1

5 Lượng không khí cung cấp (m3/phút.mdài) 0,2-0,5

6 Lượng cát lắng trong bể, m3/103m3 nước thải 0,004-0,2 0,15

Chọn hai bể lắng cát Thời gian lưu nước chọn t= 3phút

 Thể tích một bể

2

1000 / 1

* / 62 , 37

* /

60

* 3

*Q phút s phút l s m l m t

Chọn chiều cao nước trong bể : H = 1m

Chiều rộng của bể : B = 1,2*1=1,2m

4 , 3

n Q

n = Số đơn nguyên cong tác, n = 2

 Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày:

d m q

12501000

Trong đó: Qdtb= Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qdtb =1250m3/d

q0 = lượng cát trong 1000 m3 nước thải, q0 = 0,15 m3 cát / 1000 m3

 Chiều cao lớp cát trong một ngày đêm :

m n

B L

t W

h c

2 2 , 1 3

1 1875 , 0

t = chu kỳ xả cát , t=1d

 Chiều cao xây dựng của bể lắng cát thổi khí được tính theo công thức:

m h

h H

H xd   c bv  1  0 , 026  0 , 4  1 , 426

Trong đó: Hxd = Chiều cao công tác của bể lắng cát thổi khí, H = 1m

hc = Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát thổi khí, hc = 0,026m

hbv = Chiều cao vúng bảo vệ của bể lắng cát thổi khí, hbv= 0,4m

4 Sân phơi cát

Nhiệm vụ:

Cát lấy ra khỏi bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phơi khô trước khi sử dụng vào những mục đích khác nhau

Tính toán thiết kế

 Diện tích hữu ích của sân phơi cát:

2

/ 4

* / 1000

/ 365

* 5000

* / 02 ,

0 1000

y m m l

y d d

ng l h

P

N

Trong đó: Nll = dân số tính theo chất lơ lửng, Nll = 5000 dân

P = lượng cát giữ lại trong bể lắng cho một người trong một ngày đêm, P lấytheo điều 6.3.5-TCXD-51-84, P = 0,02l/d

H = chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4 m/năm( khi lấy cát đã phơi khô theo chu kỳ)

 Chọn sân phơi cát hình vuông, cạnh :

L F  9  3m

5 Mương oxy hoá

Nhiệm vụ

Khửù BOD, nitơ, photpho.

Tính toán thiết kế

Các thông số thiết kế

 Tỷ số M F (kgBOD5/kg bùn hoạt tính ngày) 0,04-0,1

 Nồng độ bùn hoạt tính X(mg/l) 2000-5000

 Hệ số tuần hoàn bùn: Q Q T 1-2

 Thời gian lưu nước trong mương:Q V (giờ) 24-36

 Thời gian lưu bùn (ngày) 15-50

 Tốc độ nitrat hoáN (mgTKN/mg bùn ngày) 0,2-0,8

 Tốc độ khử nitrat DN(mgNO3-/mg bùn ngày ở 200C) 0,1-0,4

 Vận tốc của hỗn hợp chảy tuần hoàn trong mương v 0 , 25  0 , 3m / s

Thể tích mương oxy hoá là tổng thể tích của vùng hiếu khí để khử BOD5 và oxy hoá

NH4+ thành NO3-,V1; Và thể tích của vùng thiếu khí để khử NO3-thành khí N2 ,V2.Thể tích vùng hiếu khí

 Để khử BOD5

3 0

max

/ 3500

* 07 ,0

/ 200

* /

l mg

l mg d

m X

M F

S Q







F/M: tỉ số thức ăn trên sinh khối, F/M=0,07

S0: BOD5 đầu vào, S0 = 200mg/l

X: nồng độ bùn hoạt tính, X = 3500mg/l

 Để khử NH4+

/5,325

*/05,1

/1625

*/)5,070(

*

l mg d

d m l

mg X

Q NH NH

m

V

N N

d ra

NH4vao  70 /

NH 4ra + = 0,5mg/l(trong nước thải đầu ra)

X N :nồng độ bùn hoạt tính đối với vi khuẩn oxy hoá NH4+ , mg/l

Với X N :

f N 

093,0)5,070(16,0)20200(6,0

)5,070(16,

0)

(16,0)(

6

,

0

)(

16

,

0

3 5

X N f N *X  0 , 093 * 3500mg/l 325 5mg/l

Và N :

Hằng số bán bão hoà đối với nitơ

K T mg l

N  10 0 , 051 1 , 158  10 0 , 051 * 301 , 158  2 , 36 /

Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn ni trát hoá

Tốc độ sử dụng NH4+ của vi khuẩn ni trat hoá

5 , 0

Thông số môi

trường Mô tả sự ảnh hưởng

Nồng độ NH4+ và

NO2

-Nồng độ NH4+ và NO2- ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng riêng max của vi khuẩn nitrit hoá và vi khuẩn nitrat hoá Tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn nitrat hoá lớn rất nhiều so với vi khuẩn nitrithoá Và tốc độ tăng trưởng chung của quá trình là :

N

 = K N N

N N



max

 , N:tổng hàm lượng ni tơ có trong nước



Tỷ số BOD5 /TKN Số phần trăm của các hợp chất hữu cơ bị nitrat hoá trong quá

trình khử BOD chịu ảnh hưởng của tỷ số BOD5/TKN

16,0)(

6,0

)(

16,0

3 5

3

bịkhử NH

bịkhử BOD

bịkhử NH

Nồng độ oxy hoà

O N



2

max

 , K O2 1,3mg/lNhiệt độ T0C Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nitrat hoá

DO K

DO N

K

O N

N

N

/ 96 , 0 7 2 , 7

* 833 , 0 1

*

* 2 3 , 1

2

* 70 36 , 2

15 30

* 098 , 0

) 15 ( 098 , 0 max