ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI

MỤC LỤC A. Tính toán thông số đầu vào: 1 B. Đề xuất dây chuyền công nghệ: 2 C. Tính toán các công trình ở phương án I: 6 1. Ngăn tiếp nhận: 6 2. Song chắn rác (SCR): 7 3. Bể lắng cát ngang: 10 4. Bể lắng ngang đợt I 13 5. Bể Biofil cao tải: 18 6. Bể lắng ngang đợt 2: 20 7. Công trình khử trùng: 22 8. Công trình xử lý bùn: 26 D. Tính toán các công trình ở phương án II: 29 1. Ngăn tiếp nhận: 29 2. Song chắn rác: 30 3. Bể lắng cát ngang: 30 4. Bể làm thoáng sơ bộ: 30 5. Bể lắng ngang đợt I: 31 6. Bể Aeroten đẩy: 31 7. Bể lắng ly tâm đợt 2: 36 8. Công trình khử trùng: 37 9. Công trình xử lý bùn: 37 E. Khai toán kinh tế và lựa chọn phương án thiết kế: 39 1. Khai toán kinh tế phương án I: 39 2. KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 2 42 F. Tính toán cao trình cho phương án 1: 45 1. Trắc dọc theo lớp nước: 45 l. Mương dẫn: 48 2. Trắc dọc theo lớp bùn: 49 Tài liệu tham khảo: 51  

MỤC LỤC

Css = = 555,6 mg/l

Trong đó :

+

sh c

a : tiêu chuẩn thải cặn đối với nước thải sinh hoạt

(Bảng 25_[2])

+

sh c

a

= 60 ÷ 65 ( g/ng.ngđ ), chọn

sh c

a = 60 ( g/ng.ngđ ) + o

q : tiêu chuẩn thải nước trung bình của thành phố , qo = 108(l/ng.ngđ)

q : tiêu chuẩn thải nước trung bình của thành phố , qo = 108(l/ng.ngđ)

Thuyết minh công nghệ:

- Nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thảibơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận Qua song chắn rác có đặtmáy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đã đượctách các loại rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát ngang để tách các hạt cặn trơ cókhối lượng riêng lớn Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đếnsân 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.Do có hàm lượng cặnlớn nên để tang hiệu quả lắng của bể lắng 1 ta có thể làm thoáng sơ bộ ở trước bể lắng.Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến công trình xử lýsinh học là bể biofilm cao tải Không khí sẽ được cấp bằng quạt gió để xử lý hiếu khíchất hữu cơ trong bể.Bùn cặn sẽ được lắng tại bể lắng đợt 2 rồi tới máng trộn .Ở mángtrộn có các biện pháp khử trùng nước thải sau đó đưa tới bể tiếp xúc để khử trùng rồi

xả ra sông Bùn sau bể lắng II được đưa tới bể nén bùn,sau đó được đưa tới bể metan

để lên men Cuối cùng bùn được làm khô bằng phương pháp cơ học,có thể dùng làmphân bón trong nông nghiệp

Phương án 2:

Thuết minh công nghệ:

- Nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thảibơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận Qua song chắn rác có đặtmáy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đã đượctách các loại rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát ngang để tách các hạt cặn trơ cókhối lượng riêng lớn Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đếnsân 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.Do có hàm lượng cặnlớn nên để tang hiệu quả lắng của bể lắng 1 ta có thể làm thoáng sơ bộ ở trước bể lắng.Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến công trình xử lýsinh học là bể aeroten đẩy Không khí sẽ được cấp bằng quạt gió để xử lý hiếu khí chấthữu cơ trong bể Bùn cặn sẽ được lắng tại bể lắng đợt 2 rồi tới máng trộn Ở máng trộn

có các biện pháp khử trùng nước thải sau đó đưa tới bể tiếp xúc để khử trùng rồi xả rasông Bùn sau bể lắng II được đưa tới bể metan để lên men Cuối cùng bùn được làmkhô bằng phương pháp cơ học,có thể dùng làm phân bón trong nông nghiệp

C. Tính toán các công trình ở phương án I:

k

: hệ số dung nước không điều hòa ngày max,

0 max 1,59

k =

-0 min

k

: hệ số dung nước không điều hòa ngày min,

0 min 0,61

k =

Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất Qmaxh = 1921,25 m3/h ta chọn 2 bơm

hoạt động Chọn 1 ngăn tiếp nhận với các thông số sau: (Tham khảo bảng P3.1 trang

2300

200

120

A: Chiều rộng ngăn tiếp nhận

B: Chiều dài ngăn tiếp nhận

H: Chiều cao ngăn tiếp nhận

H1: Chiều cao lớp nước trong ngăn tiếp nhận

h: Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến đáy mương

h1: Chiều cao mương dẫn nước đến công trình tiếp

b: Chiều rộng mương dẫn

l: Khoảng cách giữa 2 ống áp lực

l1: Khoảng cách từ tâm ống đến miệng xả

2. Song chắn rác (SCR):

a. Xác định kích thước và thông số thủy lực máng dẫn nước thải đến SCR:

- Nước thải được dẫn đến từ ngăn tiếp nhận đến các công trình tiếp theo bằngmương có tiết diện hình chữ nhật

- Tra bảng 36- [3] và bằng cách nội suy ta có:

Kết quả tính toán thủy lực của máng dẫn nước thải.

+q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải, qmax= 0,53 m3/s

+ b: Khoảng cách giữa các khe hở, b = 0,02m.(Theo bảng 19 - [2])

+ vtt: Tốc độ nước chảy qua song chắn vtt = 1m/s (quy phạm 0,8 – 1 m/s)

+ h1: Chiều sâu lớp nước qua song chắn

+ Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác của song chắn cơgiới, Kz = 1,05

- Chiều rộng song chắn rác:

Bs = d (n-1) + b.n = 0,008.(51 – 1)+0,02.51= 1,42 (m)

Trong đó:

+ d: Chiều dày của mỗi song chắn, chọn d=0,008m

- Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắnứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trongmương

Kết quả thu được thỏa mãn yêu cầu

+ S: Chiều dày mỗi thanh, S=0,008m

+ b: Chiều rộng mỗi khe hở, b=0,02m

+ α: Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang, lấy α=600

Như vậy:

 Chọn hs = 0,08 m

- Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn:

Trong đó:

+ : Góc mở của mương trước song chắn rác,

+ Bs , Bm :Chiều rộng của song chắn và của mương dẫn

- Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác:

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

+ a: Lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người Theo bảng 20 – [2] với

chiều rộng khe hở của song chắn rác là 20mm thì a=8 l/ng.năm

+ Ntt: Dân số tính toán theo chất rắn lơ lửng, Ntt=265416 người

- Với khối lượng riêng của rác khoảng 750 kg/m3, trọng lượng riêng của rác:

- Lượng rác trong từng giờ:

Trong đó: Kh: Hệ số không điều hòa giờ, Kh=2 (Theo 7.2.12 – [2])

- Lượng nước dùng để nghiền rác là 40m3/h

- Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan

- Và theo bảng 19 mục 7.2.9 – [2] với khe hở SCR 20 mm chọn 1 SCR làm việc

là 1 SCR dự phòng

- Độ ẩm của rác khoảng 80%

- Theo [4] qua song chắn rác hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD giảm 5%

+ Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại:

+ Hàm lượng BOD còn lại:

Bảng số liệu SCR:

h1(m) hS(m) hxd(m) Bm(m) BS(m) L1(m) L2(m) Lp(m) Lxd(m)

+ h1: Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác (m)

+ hs: Tổn thất áp lực trong song chắn rác (m)

+ hxd: Chiều sâu xây dựng của song chắn rác (m)

+ Bm: Chiều rộng của mương dẫn (m)

+ BS: Chiều rộng của song chắn rác (m)

+ L1: Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác (m)

+ L2: Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác (m)

+ Lxd: Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác (m)

3. Bể lắng cát ngang:

a. Tính toán bể lắng cát ngang:

- 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 30s ≤ t ≤ 60s

- Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 8.3.3 – [2].

- Mương dẫn nước thải vào bể có tiết diện hình chữ nhật Có kích thước giống

như mương dẫn nước vào song chắn rác

- Chiều dài của bể lắng cát ngang:

+ K: Hệ số lấy theo bảng 27 mục 8.3.3 – [2], với bể lắng cát ngang K = 1,3.

+ v: Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với qsmax , v = 0,3 m/s (Theo bảng 28 mục 8.3.3 [2]).

- Diện tích tiết diện ướt:

Trong đó:

+ v = 0,3m/s

+ Qmax: lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0,53 (m3/s)

+ chọn 2 đơn nguyên làm việc 1 đơn nguyên dự phòng

=> Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn

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

+ Ntt : Dân số tính toán theo chất lơ lửng; Ntt = 265416(người)

+ T: Chu kỳ thải cát, để tránh thối cặn gây mùi khó chịu ta chọn chu kỳ T = 1 ngày

+ Hc: Chiều cao lớp cặn trong bể; hc = 0,4 (m).

+ hbv: Chiều cao bảo vệ; hbv = 0,5 (m)

Thay số: HXD = 0,8 + 0,4 +0,5 = 1,7 (m)

- Để đưa cát ra khỏi bể, dùng thiết bị cào cát cơ giới về hố tập chung và dùngthiết bị nâng thủy lực đưa cát về sân phơi cát

- Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m3 cặn cát ra khỏi bể cần 20 m3 nước

 Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày là:

Q = Wc 20 = 10,6 × 20 = 212 (m3/ngđ)

- Theo [4] qua bể lắng cát hàm lượng chất rắn lơ lửng giảm 10% và BOD giảm5%

+ Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại:

+ Hàm lượng BOD còn lại:

Số liệu bể lắng cát ngang (2 bể)

hbv(m) hn(m) hc(m) hxd(m) L(m) B(m)

b. Tính toán sân phơi cát:

Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát, được xâydựng ở gần vị trí bể lắng cát

- Diện tích hữu ích của sân phơi cát:

F = = = 388 (m2)

Trong đó:

+hc là chiều cao lớp bùn cát trong năm, lấy hc = 5 m/năm

+N: dân số tính toán bằng 265416 người

+P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm lấy theo

bảng 28 – [2] mục 8.3.3; P = 0,02 l/ng.ngđ

+Chọn sân phơi cát gồm 4 ô, kích thước mỗi ô trong mặt bằng: 10 m x 9,7 m

- Diện tích sân phơi cát: 4 x 10 x 9,7 = 388 m2

4. Bể lắng ngang đợt I

- Để loại bỏ các tạp chất thô, trong thực tế người ta thường dùng phương pháplắng, các chất chìm sẽ lắng xuống đáy bể, còn các tạp chất nổi sẽ tập trung lạibằng thiết bị gạt cặn và được dẫn đến các giếng tập trung đặt bên ngoài bể.Bể

lắng ngang được dùng để giữ lại các tạp chất thô không tan và có khối lượnglớn trong nước.

- Hàm lượng chất rắn lơ lửng: Co = 475,038 mg/l, hiệu suất lắng cần thiết để đảmbảo hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải khi đưa về công trình xử lý sinh học

- Việc tính toán bể lắng ngang đợt I được tiến hành theo chỉ dẫn điều 8.5.4 – [2].

- Chiều dài bể lắng ngang được tính:

Trị số - lấy theo Bảng 34, ở chiều cao công tác H = 4 m thì lấy bằng 1,41.

- Vậy chiều dài bể là:

L = = 32,8 (m) => chọn L = 33m

- Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang:

(Chọn chiều rộng của mỗi ngăn lắng từ 6÷9m theo [4])

- Kiểm tra thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn

b. Tính toán bể làm thoáng sơ bộ:

- Thể tích bể làm thoáng sơ bộ:

Trong đó:

+ t: thời gian thổi khí, quy phạm 10 ÷20 phút, chọn t = 20 phút

- Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được xác định theo lưu lượngriêng của không khí D = 0,5 m3 không khí/m3 nươc thải.h:

Chọn I = 7 m3 không khí/m3.h

- Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ:

Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn, hình chữ nhật trên mặt bằng

Kích thước mỗi ngăn: B × L = 4,1 × 17 m

- Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng sơ bộ và bể lắng là:

Trong đó: 70_ 75% hiệu suất lắng của bể lắng ngang có làm thoáng sơ bộ (tăng từ10÷15%), lấy bằng 75%

Giá trị CSS1 sau bể lắng đợt I nhỏ hơn 150 mg/l => đủ điều kiện

- Hàm lượng BOD còn lại sau bể làm thoáng sơ bộ là:

Bảng số liệu kích thước bể làm thoáng sơ bộ: (2 ngăn)

+ E: Là hiệu suất lắng có làm thoáng: E = 75%

+ p: Độ ẩm của cặn tươi, do xả cặn bằng tự chảy nên ta lấy p = 95%

Chọn hố thu cặn có diện tích:

+ F1 - Diện tích đáy hố thu cặn, F1=0,5×0,5=0,25 m2

+ F2 - Diện tích miệng hố thu cặn, F2= 3×3 = 9 m2

Chọn chiều cao hố thu cặn là 0,1m

Đáy bể lắng dùng thiết bị gạt cặn được xây dựng có độ dốc 0,01 (theo 8.5.11 – [2]) về

phía hố thu cặn Hdốc = (L – b) x 0,01 = (33 – 8,5) x 0,01 = 0,245 (m)

- Chiều cao xây dựng của bể lắng:

HXD = H + Hc + Hbv + Hth+Hhố + Hdốc = 4+0,12 + 0,335 + 0,3 + 0,1+ 0,245 = 5,1 (m).Chọn

Trong đó:

+ H: chiều cao vùng lắng, (m)

+ Hc: Chiều cao lớp cặn, (m)

+ Hbv: Chiều cao phần bảo vệ phía trên mặt nước, (m), chọn Hbv = 0,335m

+ Hth:Bề dày lớp trung hòa giữa lớp nước công tác và lớp bùn trong bể lắng, chọn Hth

Ta chọn lượng BOD5 đầu ra của bể lọc sinh học cao tải (Lt) là 50 mg/l

Vì lượng BOD5 sau bể lắng 1: La = 213,1 mg/l <250 mg/l

 Không cần phải tuần hoàn nước

- Hệ số hoạt động của bể: (CT56, mục 8.15.3 – [2])

K = = = 4,26

- Dựa vào trị số K = 4,26, tra bảng 44, mục 8.15.3−[2] với nhiệt độ trung bình

của nước thải về mùa đông T = 200C ta có:

+ Tải trọng thủy lực q = 20 (m3/m2/d)

+ Lượng không khí cấp B = 8 (m3/m3 nước thải)

+ Chiều cao lớp vật liệu lọc H = 2 (m)

Hlv - chiều cao lớp vật liệu lọc 2 (m) (theo mục 8.15.2 -[2])

Hbv – chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,5m

0,5 là chiều cao không gian giữa dầm đỡ sàn thu và sàn bể (<0,6m)0,2 là chiều cao dầm đỡ sàn thu nước

0,1 khoảng cách từ đáy lớp vật liệu tới dầm đỡ sàn thu

 Hbể = 2 + 0,5 + 0,5 + 0,2 + 0,1 = 3,3 (m)

- Thể tích bể:

Wbể = F.Hbể = 241,67 3,3 = 797,51 m3

b. Tính toán hệ thống tưới:

- Lưu lượng tính toán của bể: Qb = 29000m3/ngd = 0,336 (m3/s);

Có 6 bể nên trong mỗi bể lưu lượng là 0,056 (m3/s)

- Đường kính hệ thống tưới:

Dt = Db – 0,2 = 18-0,2=17,8 (m)

Chọn số ống tưới của bể là 4 Ta có:

Lưu lượng nước trong 1 ống là: q = = 0,014 (m3/s)

Ta chọn đường kính ống tưới D=200mm, vận tốc nước chảy trong ống là:

v = = = 0,446 (m/s)

v=0,446 < 1 m/s => đường kính thích hợp

- Số lỗ trên mỗi ống tưới: theo (6.20) – [1]

m = = = 111,5 lỗ, lấy 112 lỗ

- Khoảng cách từ một lỗ bất kì tới tâm bể lọc ri là: theo CT (6.21) – [1]

q0 : lưu lượng của mỗi ống tưới, 0,014 m3/s = 14 l/s

m= 112 lỗ, d1: đường kính lỗ trên ống tưới, (10-15mm), chọn 10mm

h > 0,5m => hệ thống tưới quay được

- Trong đó: K là modul lưu lượng, xác định theo bảng 6.7 - [1] với đường

kính ống tưới d=200mm; tra bảng ta được K=300 l/s

Bảng thông số thiết bể lọc cao tải ( 6 bể)

Tên công trình Số

bể

D(m)

W = = 62,13 (m2)

Trong đó:

+ Q – Lưu lượng nước, m3/h

+ v – Vận tốc nước chảy trong bể, v = 5÷10mm/s, chọn bằng 5mm/s hay 0,005m/sChọn chiều cao công tác H = 3 (m)

 Chiều rộng của bể là: Lấy bằng 21 m

- Chọn sô đơn nguyên n = 3

 Chiều rộng 1 đơn nguyên là: b =

- Chiều dài bể lắng ngang đợt II là:

- Thể tích vùng chứa nén cặn trong mỗi đơn nguyên:

(m3)

Trong đó:

+ G: lượng màng vi sinh vật trong bể lắng hai sau bể lọc sinh học cao tải lấy băng

28g/ng.ngd với P= 96% (theo điều 7.112 – [5])

+ N: Dân số tính toán 265416 người

+ n: số đơn nguyên, n=3

+ T: thời gian tích lũy cặn 1 ngày

+ : lượng cặn lơ lửng lưu lại trong bể lắng II,

+ hbv – Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m)

+ H – Chiều cao công tác của bể, H = 3,0 m

+ hth – Chiều cao lớp nước trung hoà của bể hth = 0,3 m

 Hxd = 0,5 + 3,0 + 0,3 + 0,4 = 4,2 (m)

KL: Bể lắng đợt 2 gồm 3 đơn nguyên Các thông số thiết kế của một đơn nguyên là:

Bảng thông số thiết bể lắng ngang 2 (3 bể)

Tên công

trình

Chiều dài bể L(m)

Chiều rộng bể b(m)

Số đơn nguyên hoạt động

Chiều cao xd bể lắng Hxd(m)

Chiềucao công tác H(m)

Chiều cao lớp nước trung hòa hth(m)

Chiều cao lớp cặn

- Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải

Ya = Trong đó:

+ Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h

+ Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, m3/h

+ a: Liều lượng hoạt tính lấy theo mục 8.28.3 - [2], lấy a=3 (g/m3)

- Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với

- Chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiết kế do công suất Q = 29000

m3/ngđ > 1500m3/ngđ Máng này thường gồm 2 hoặc 3 vách ngăn với các lỗ cód=20-100mm

+ : Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ, từ 1÷1,2m/s, Chọn v = 1 m/s

- Chọn máng trộn có số hàng lỗ theo chiều đứng là nđ = 7 hàng lỗ, và hàng lỗ theochiều ngang là nn = 10 hàng lỗ Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều nganglấy bằng :

- Khoảng cách a giữa các tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ 2:

- Thời gan tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc là:

Trong đó:

+ l: chiều dài máng dẫn từ bể tiếp xúc tới giếng xả, l = 100 (m)

+ v: vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, v = 0,8 (m/s)

- Chọn 3 bể làm việc, 1 dự phòng, thể tích của một bể:

- Diện tích của bể tiếp xúc trên mặt bằng

Trong đó:

+ H1: chiều cao công tác của bể, quy phạm từ 2,5÷5,5 ;chọn H1= 4 (m)

- Đường kính của bể tiếp xúc:

- Độ ẩm của cặn ở bể tiếp xúc 96%, cặn từ bể tiếp xúc được dẫn về sân phơi bùn

+ a - Lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc; a = 0,03 (l/ng.ngđ) (Theo 8.28.6 – [2])

+ Ntt- Dân số tính toán theo hàm lượng cặn lơ lửng; Ntt =265416 (người)

- Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc: