Đồ nán môn học thiết kế trạm xử lý nước thải

Nước thải sau quá trình xử lý được xả vào nguồn tiếp nhận loại A, yêu cầu chất lượng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận phải đảm bảo có các giá trị nồng độ chất ô nhiễm nhỏ hơn h

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

- Số công nhân : 780 người

- Phân xưởng nóng chiếm 25% số công nhân

 Số công nhân phân xưởng nóng là: 25% x 780 = 195 (người)

- Phân xưởng nguội chiếm 75% số công nhân

 Số công nhân phân xưởng nguội là: 75% x 780 = 585 (người)

• Lưu lượng nước thải từ các công trình :

- Bệnh viện: 168 m3/ngđ

- Trường học: 35,84 m3/ngđ

- Các xí nghiệp: + nước thải sản xuất: 4518 m3/ngđ

+ nước thải sinh hoạt của cn: 69,312 m3/ngđ

Ta có : Dân số của toàn thành phố là: N= 239767+70174 = 309941 người.Tiêu chuẩn thải nước: qo = 100 (l/người.ngđ).

o Lưu lượng nước thải sinh hoạt: QSH = N× qo/1000 = 30994,1 m3/ngđ

 Tổng lưu lượng nước thải của toàn thành phố là:

Q = QSH + QTH + QBV + QCN = 30994,1+168+35,84+4518+69,312 = 35785,25 m3/ngđ

o Lưu lượng thiết kế của TXL :

 Nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt, tra theo Tr36-TCVN 7957:2008)

8.1.7-+ Hàm lượng chất lơ lửng : ass = 60 g/người.ngày

+ Nhu cầu oxy sinh hóa của nước thải đã lắng: aBOD =

33g/người.ngày

Nồng độ chất bẩn của nước thải sản xuất từ các xi nghiệp công nghiệp đã được xử lý sơ bộ trước khi đưa ra hệ thống thải nước chung của thành phố

Chất lượng nước xả vào nguồn loại A

Theo QCVN 40:2008, ta có các thông số tính toán cho các công trình xử lý ở giá trị giới hạn max:

- Tổng chất rắn lơ lửng: 50mg/l

- BOD5 = 30mg/l

 Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải:

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

Csh

SS = (aSS x 1000)/qo = (60 x 1000)/ 100 = 600 (mg/l) Trong đó :

aSS : Tải lượng chất lơ lửng của NTSH tính cho một người trong

ngày đêm theo bảng 25, TCXDVN 7957 : 2008 aSS = 60 g/ng.ngđ.Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sản xuất : CCN = 50 mg/l

 Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sản xuất và sinh hoạt :

Chh = = = 530,56 mg/l

Qsh = 30994,1+168+35,84+69,312 = 31267,25 m3/ngđ

Qcn = 4518 m3/ngđ

- Hàm lượng oxy sinh hóa (BOD) trong nước thải:

Trong nước thải sinh hoạt:

Lsh = 0

BOD SH q

1000

= = 300 (mg/l)Trong đó :

aBOD : Tải lượng chất bẩn theo BOD5 của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo TCXDVN 7957: 2008 aBOD = 30 g/ng.ngđ

Hàm lượng BOD5 của nước thải sản xuất: Lcn = 30mg/l

 Hàm lượng BOD5 của hỗn hợp nước thải:

Lhh = = = 266 mg/l

- Hàm lượng tổng N_NH4+:

Trong nước thải sinh hoạt:

Csh =( aN × 1000)/100= = 80 (mg/l)

Trong đó :

aN : Tải lượng chất bẩn theo N tổng của NTSH tính cho một ngườitrong ngày đêm theo TCXDVN 7957: 2008 aN= 8 g/ng.ngđ

Hàm lượng N của nước thải sản xuất:20mg/l

 Hàm lượng N của hỗn hợp nước thải:

Hàm lượng P của nước thải sản xuất: 4mg/l

 Hàm lượng P của hỗn hợp nước thải:

Chh = = = 29,3 mg/l

Dân số tính toán: Ntt = Nthực + Ntđ

Trong đó:

+ Nthực: dân số thực của thành phố, Nthực = 309941 (người)

+ Ntđ : dân số tương đương, là dân số được quy đổi của thành phố:

• Quy đổi theo hàm lượng cặn lơ lửng:

⇒ Ntt = 309941 + 3765 = 313706 (người)Quy đổi theo hàm lượng BOD:

m3/ngđ thì khoảng cách vệ sinh là 400m (theo bảng 1 trang 10 TCVN

7957-2008) nhằm tránh tình trạng mùi hôi của khu xử lý ảnh hưởng

đến cuộc sống của khu vực dân cư xung quanh mà đặc biệt là khi có sự

cố

2 Tính chất nước thải đầu vào, yêu cầu cầu đầu ra:

 Tính chất nước thải đầu vào :

Bảng 1 Tính chất nước thải sinh hoạt và công cộng đầu vào

STT

Các chỉ tiêu phân tích

Đơn vị tính

Kết quả

2

Tổng cácchất rắn lơlửng SS

Nước thải sau quá trình xử lý được xả vào nguồn tiếp nhận loại

A, yêu cầu chất lượng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

phải đảm bảo có các giá trị nồng độ chất ô nhiễm nhỏ hơn hoặc bằng

các giá trị quy định tại cột A, QCVN 14 : 2008/BTNMT

Bảng 2 Tính chất nước thải sinh hoạt và công cộng đầu ra

(QCVN 14:2008,cột A, k=1):

Kết quả

Sơ đồ công nghệ và thành phần các công trình đơn vị của trạm

xử lý nước thải sinh hoạt được lựa chọn phụ thuộc vào :

- Công suất trạm xử lý

- Thành phần và tính chất nước thải đầu vào

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải

- Tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận tương ứng (xả vào nguồnloại A theo QCVN 14 – 2008)

- Điều kiện cụ thể của địa phương (khí hậu, địa chất, mặt bằng xâydựng )

- Phương pháp sử dụng cặn

- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

Phương án1:

Thuyết minh:

nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến

sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa

đến bể lắng cát Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đứng được đưa đến

sân phơi cát

Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các

chất thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến

bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể aeroten thổi khí kéo dài

Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II

Qua bể lắng ngang đợt II, một phần bùn hoạt tính được tuần hoàn lại bể

aeroten để tăng hiệu quả xử lý, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã

đảm bảo yêu cầu xử lý xong Trong nước thải ra ngoài 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 khử trùng, máng

trộn, bể tiếp xúc Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp

nhận

Song chắn rác Máy nghiền rác

Bể lắng cát Sân phơi cát

Bể lắng đợt 1

Thổi khí Bể aeroten thổikhí kéo dài

Bể lắng đợt 2 Bể nénbùn Bể metanMáng trộn

Ép bùn băng tải

xúc

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 đích nông nghiệp.

Ngăn tiếp nhận Máy nghiền rác Song chắn rác

bùn hoạt tính tuần hoàn

Bể biophin cao tải

Bể lắng đợt 2

Bể metan wetland

Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các

chất thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến

bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Biophil cao tải

Sau khi đi ra khỏi bể biophil Tiếp đến bể lắng 2

Sau đó, nước thải được đưa vào hệ thống wetland để tăng hiệu quả xử lý nito

và photpho

Trong nước thải ra ngoài 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 khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc Sau các công

đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận

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

được đưa ra hệ thống nén bùn cơ khí Bùn cặn sau đó được dùng cho mục

đích nông nghiệp

Lựa chọn dây chuyền công nghệ:

Tính toán theo phương án 2.

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH

TRONG HỆ THỐNG.

Nước thải của Thành phố được dẫn đến trạm xử lý bằng ống dẫn có

áp Để thu nước trong trường hợp này người ta phải xây dựng

những ngăn tiếp nhận có nắp đậy

Kích thước ngăn tiếp nhận được chọn căn cứ vào lưu lượng nước thảimax giây của Thành phố, theo tính toán ở trên ta có QhMAX(TP) =2266,32(m3) Vì vậy chọn ngăn tiếp nhận có kích thước cơ bản như sau:

(Theo Xử lí nước thải của P gs.Ts Trần Đức Hạ)

Chọn mương dẫn nước thải đến ngăn tiếp nhận là mương hình chữnhật

Chọn đường kính ống dẫn b = 750 (mm), tính toán thủy lực ta có bảng

số liệu như sau:

Các thông số tính toán Lưu lượng tính toán (l/s)

Tra bảng 2, tr8, TCVN 7957:2008, ta có hệ số không điều hòa

Sử dụng song chắn rác cơ giới

- Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn: h1 = hmax = 0,735 (m)

- Số khe hở giữa các thanh song chắn rác:

 Chọn 59 khe hở

Trong đó: q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải, qmax= 0,629 m3/s

b: Khoảng cách giữa các khe hở, b = 0,016m

(Theo TCVN 7957:2008 là 15-20mm)

vtt: Tốc độ nước chảy qua song chắn vtt = 0,95 m/s.(

0,8-1 m/s 7.2.0,8-10 TCVN7957)

h1: Chiều sâu lớp nước qua song chắn.

Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thốngcào rác của song chắn cơ giới, Kz = 1,05.( 3.1.2 t68 XLNT đô thị Trần Đức Hạ)

- Chiều rộng song chắn rác:

Bs = d (n+1) +b.n = 0,008 (59+1)+0,016 59 = 1,424 m.Trong đó: d: Chiều dày của mỗi song chắn( 8-10mm), chọn

: Hệ số sức kháng cục bộ của song chắn, tính theo công thức:

Trong đó: β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, với tiết diện hình chữ nhật, chọn β=2,42

S: Chiều dày mỗi thanh, S=0,008m

b: Chiều rộng mỗi khe hở, b=0,016m

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

Như vậy:

- 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:

Lấy l2 = 0,3m; l1 = 0,6 m

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

Trong đó: ls: Chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác không nhỏ

hơn 1m, chọn ls=1,5m

- Chiều sâu xây dựng của song chắn rác:

( 0,5 là chiều cao bảo vệ)

- Lượng rác lấy ra từ song chắn :

Trong đó: a: Lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người

Theo bảng 20 TCVN 7957:2008 với chiều rộng khe hở của song

chắn rác là 20mm thì a=8 l/ng.năm

Ntt: Dân số tính toán theo chất rắ lơ lửng, Ntt=313706

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 TCVN

7957:2008)

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

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

Độ ẩm của rác khoảng 80%

- Theo sách xử lí nước thải công nghiệp và đô thị của Lâm Minh Triết qua song chắn rác hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD5 giảm 4-5% Chọn H=4%Hàm lượng BOD còn lại:

Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là:

- Tổng song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác, 1dự phòng

Thông số song chắn rác

Số lượng Chiều

dài L (m)

ChiềurộngB(m)

Chiều cao H(m)

Trong đó : N : dân số tính toán theo chất lơ lửng = 313706 người.

P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm lấy theo TCVN 7957-2008 = 0,02 l/ng.ngđ

t : chu kì xả cát t 2 ngày đêm ( để tránh sự phân hủy cặn cát )

Chọn t = 1 ngày đêm

- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngag trong 1 ngày đêm:

= = = 0,22 (m)Trong đó: n : số đơn nguyên công tác

- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :

= + + = 0,735 + 0,22 + 0,5 = 1,455 (m)Trong đó: : chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5m

Kiểm tra lại tính toán với điều kiện 0,15 m/s

= = = 0,25 m/s 0,15 m/sTrong đó: : độ sâu lớp nước ứng với ( bằng độ đầy h ứng với ) bằng

Chiều rộng 1 đơn nguyên b

Chiều cao lớp cát Hc

Chiều cao xd

Hxd

b. Tính toán sân phơi cát :

Diện tích hữu ích của sân phơi cát :

F = = =458 m2

Trong đó: : chiều cao lớp bùn cát trong năm chọn từ 3-5m

- Chọn sân phơi cát gồm 4 ô , kích thước mỗi ô trong mặt bằng 9 x 12,72 m

 Tổng diện tích của sân phơi cát là 18 x 25,44 m = 458 m2

- Theo sách xử lí nước thải công nghiệp và đô thị của Lâm Minh Triết qua bểlắng cát ngang hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD5 giảm 5% Hàm lượngchất rắn lơ lửng sau khi qua bể lắng cát :

 Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau bể lắng cát:

SS= Cbđ.(100-5)% = 509,34.(100-5)= 483,9 mg/l

 Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng cát:

BODsau= CBOD.(100-5) %= 255,4(100-5) = 242,63 mg/l

Chọn 2 bể làm việc

Tính toán theo trang 89 XLNT đô thị - Trần Đức Hạ

- Thể tích bể 1 bể:

W = = 1133,16.15/60 = 283,29 m3

- Lưu lượng khí cấp cho bể:

V = D.Qh,max = 0,5.1133,16 = 566,63 m3/h

Trong đó: t- là thời gian làm thoáng = 10-15 phút

D-lưu lượng không khí đơn vị lấy là 0,5 m3/m3 nước thải

- Diện tích bể làm thoáng sơ bộ:

F = V/I = 566,63/5 = 113,33 m2

Với I là cường độ làm thoáng = 4-7 m3/m2.h

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

H = W/F = 283,29/113,33 = 2,5 m

Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn

Kích thước mỗi ngăn là:6 × 9,5 m

Số bể Số ngăn 1 bể Chiều cao công

tác Hct

Kích thước 1 ngăn

1 phần bùn hoạt tính từ bể lắng 2 được tuần hoàn lại bể

Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn là 50%

- Chọn 2 bể lắng để thiết kế

- Công suất của trạm xử lý là: 35786 m3/ngđ:2 =17893 m3/ngđ

- Tính toán bể lắng ngang theo TCVN 7957:2008, mục 8.5

- Hàm lượng chất rắn lơ lửng: C = 483,9 mg/l, hiệu suất lắng cần thiết để đảm bảo hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải khi đưa về công trình xử

lý sinh học là C 150mg/l là:

E= (483,9- 150) /483,9 = 69 %

Mà hiệu suất bể lắng ngang đạt được là: 50-60% chọn 60%

Do vậy, cần làm thoáng sơ bộ Làm tăng hiệu quả lắng và giảm BOD từ 10-15%

a Chiều dài bể lắng ngang

0

U K

H v

L =

(m)Trong đó:

v – Tốc độ dòng chảy trong vùng lắng, v = 5 ÷10 (mm/s) Chọn v = 5 (mm/s)

H – Chiều cao công tác của bể lắng chọn H = 1,5 – 3m, chọn bằng 3m

K – Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang K = 0,5

Uo – Độ lớn thủy lực của hạt cặn:

Uo = - 0 = 0,72 (mm/s)Trong đó:

n – Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh

=> t = 1750 s = 29phut

Trị số - lấy theo Bảng 34, ở chiều cao công tác H = 3 m thì lấy bằng 1,32

- Vậy chiều dài bể là:

Chọn số ngăn lắng của bể lắng n = 2

L : B = 4:1

- Khi đó chiều rộng mỗi ngăn lắng:

b = (m)

(Chọn chiều rộng của mỗi ngăn lắng từ 6÷9m theo Lâm Minh Triết)

- Kiểm tra vận tốc thực tế ứng với kích thước đã chọn:

vtt = = = 8,07 (m/s)Nhận thấy, vận tốc chọn trong bể lắng và vận tốc thực trong bể là gần bằng nhau, chênh lệch nhau không đáng kể Như vậy, kích thước của bể lắng đã chọn là hợp lý

Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải 1 bể,17893 m3/ngđ

T – Thời gian lưu cặn, chọn t =1 ngày

p – Độ ẩm bùn cặn lắng bằng 93,5 ÷ 95%, chọn p = 95%

γ – Khối lượng thể tích của cặn thường lấy bằng 1 tấn/m3

Co – Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt trước khi qua bể lắng ngang đợt 1, mg/l

F1 – Diện tích đáy hố thu cặn, F1=0,8×0,8 m2

F2 – Diện tích miệng hố thu cặn, F2= 3,28 x 3,28 m2

Chiều cao hố thu cặn Hxả= 1,5 ( theo Xử lý nước thải _ PGS –TS Hoàng Huệ)

Góc nghiêng của thành hố thu cặn lấy bằng 50 o(theo 8.5.11 TCXDVN 7957-2008)

- Tổng chiều sâu bể lắng

ΣH = H + Hc + Hbv + Hth = 3+0,25 + 0,5 + 0,3 = 4,05 (m)

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 = 0,5m

Hth – Bề dày lớp trung hòa giữa lớp nước công tác và lớp bùn trong bể

- Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng ngang:

BODsau= CBOD.(100-10) %= 242,63(100-10)% = 218,37 mg/l

c. Vùng phân phối nước vào.

Sử dụng tấm chắn hướng dòng, nửa chìm nửa nổi

Cách thành bể 1m

6. Bể biofin cao tải

Hiệu quả khử BOD là 60-85%

Vật liệu lọc thường là: than, đá cục, cuội sỏi, đá ong…

Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng ngang:

• Lưu lượng cấp khí : B =8 (m3/m3 nước thải ) kể cả lưu lượn nước tuần hoàn

• Chiều cao lớp vật liệu lọc của bể : H=2m

• Tải tọng thủy lực : q =30 (m3/m2.ngày )

Lưu lượng tính toán của bể : Qbể = = =0,1035 (m3/s)

Đường kính của hệ thống tưới : Dt =Db -0,2 = 19,3 (m) (tr.194-XLNT đô thị TRẦN ĐỨC HẠ)

trong đó :: d1- đường kính lỗ ống tưới = 10-15mm

qo – lưu lượng nước thải cho 1 nhánh ống tưới 0,026 = 26 l/s

Áp lực cần thiết của hệ thống tưới :

h= qo2 ( - + ) = 262 ( - + )

(CT 6.22 XLNT đô thị- Trần Đức Hạ)

- Hỗn hợp nước thải sau khi ra khỏi bể Biofil làm sạch hoàn toàn sẽ

được dẫn sang bể lắng ngang đợt II

- Bể lắng 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước và bùn (bùn hoạt tính và

màng vi sinh vật) từ bể Biofil đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt

tính

Đối với bể lắng đợt II, ta tính toán kích thước bể theo phương pháp tải

trọng thuỷ lực bề mặt

- Tải trọng thủy lực qo được tính theo mục 8.5.7 TCXDVN 7957-2008

 Tải trọng thủy lực bề mặt của bể lắng ngang 2 sau Biofil được tính theocông thức:

qo = 3,6 Ks Uo (m3/m2.h)Trong đó:

Ks - Hệ số sử dụng dung tích bể, Ks = 0,4 (đối với bể lắng ngang)

Uo – độ lớn thủy lực của màng sinh học khi xử lý sinh học hoàn toàn =1,4mm/s

Q – Lưu lượng nước giờ trung bình ,1491 m3/h