Tính toán lượng nước rỉ rác từ BCL của các địa phương cho đến năm 2035 thiết kế hệ thống ống thu gom, xử lý nước rác

Dạng 2 Tính toán lượng nước rỉ rác từ BCL của các địa phương cho đến năm 2035 thiết kế hệ thống ống thu gom, xử lý nước rác I/ Phân tích nhiệm vụ Qua đồ án môn học này, sinh viên sẽ nắm

Dạng 2 Tính toán lượng nước rỉ rác từ BCL của các địa phương cho đến năm 2035 thiết kế hệ thống ống thu gom, xử lý nước rác

I/ Phân tích nhiệm vụ

Qua đồ án môn học này, sinh viên sẽ nắm cách thiết kế sơ bộ một bãi chôn lấp hợp vệ sinh theo tiêu chuẩn, quy chuẩn; tính toán lượng nước rỉ rác và hệ thống thu gom, xử lý nước rỉ rác

Tương tự dạng 1

IV/ Thiết kế hệ thống thu gom, xử lý nước rỉ rác

1 Thiết kế ô chôn lấp

Trong rác thải thu gom, rác sinh hoạt, công nghiệp, y tế, dịch vụ thì có một số loại rác có thể thu hồi được như kim loại, nhựa, thủy tinh vv… để đem đi tái chế sử dụng lại được, một phần lượng rác sẽ được đốt Cụ thể các thành phần như sau: lượng rác tái chế khoảng 5%, lượng rác sử dụng đốt khoảng 10%, còn lại là rác hữu cơ 42%, rác thành phần khác không thể tái chế sử dụng được là 43% Lượng rác hữu cơ sử dụng làm phân hữu cơ đang còn hạn chế chỉ khoảng 5% là được sử dụng Như vậy lượng rác thực tế mang đi chôn lấp chỉ khoảng 80% lượng rác thu gom được

Giai đoạn

Theo TCVN 261-2001 chọn kích thước ô chôn lấp và thời gian vận hành căn cứ vào khối lượng CTR tiếp nhận

Ô chôn lấp số n

Thể tích rác đem chôn lấp:

+V đất phủ Trong đó:

V- thể tích chất thải rắn, m3 G- lượng chất thải rắn đem chôn lấp, tấn

-khối lượng riêng chất thải rắn Đất phủ thường chiếm từ 10-20% V ô chôn lấp

Thể tích rác sau đầm nén:

Trong đó: k- hệ số đầm nén (0.6-0.9 tấn/m3)

Diện tích ô chôn lấp:

Trong đó: h- Chiều cao ô chôn lấp (h<25m), m

- Tính tổng diện tích bãi chôn lấp biết công trình phụ trợ chiếm 10-30% diện tích bãi chôn lấp

2/ Tính toán lượng nước rác sinh ra

b/ Tính toán lượng nước rỉ rác

Cách 1: Sử dụng phương trình cân bằng nước (tính toán cho 1 ô chôn lấp, 2 lớp trên cùng)

Để xác định nước rác sinh ra đối với một mét vuông bề mặt của 1 lớp ta cần phải xác định:

 Lượng rác khô và ẩm chứa trong 1m2 bề mặt của 1 lớp

 Lượng vật liệu phủ

 Lượng nước mưa xâm nhập vào

 Lượng nước do tưới dung dịch EM

 Lượng nước tiêu hao do quá trình hình thành khí gas

 Lượng nước bay hơi theo khí gas

Sơ đồ: cân bằng nước đối với lớp rác vừa mới chôn và lớp phủ trên cùng

Sơ đồ cân bằng nước đối với lớp rác đã có lớp khác ở trên

Khối lượng nước mưa thấm vào rác

Theo công thức:

Gnước mưa =

1000

•

•

(tấn/tháng) Trong đó:

X: lượng mưa trung bình tháng (mm)

Z: lượng bốc hơi trung bình tháng (mm)

F: một đơn vị diện tích bề mặt (m2)

 : khối lượng riêng của nước ở 270C = 0,997 tấn/m3

Trong giai đoạn đóng cửa bãi chôn lấp

Gnước mưa=

1000

•

• (X  Z R G a F 

(tấn/tháng) Trong đó:

R: lượng nước hình thành dòng chảy mặt (mm)

R=α•X

α: hệ số dòng chảy, phụ thuộc vào mặt phủ (40-60%)

a

G

 : độ ẩm thiếu hụt của lớp đất phủ (mm)

Độ ẩm thiếu hụt của lớp đất phụ thuộc vào khả năng giữ nước của lớp phủ

Để xác định được lượng nước mưa ngấm vào ô chôn lấp, ta cần xác định được khả năng giữ nước của lớp phủ rồi từ đó xác định lượng nước mưa ngấm vào ô chôn lấp

Gnước giữ

Gnước t.hao

Gnước b.hơi

G

ẩm

G

nước rác

G

nước giữ hiện nay

Gnước rác lớpi+1

Gnước t.hao

Gnước b.hơi

Gnước giữ 6tháng

Gnước rác lớp i

Khả năng giữ nước của lớp phủ được xác định theo công thức:

Mnước giữ = (Do•Dchứa – Do • Dchứa giảm) • h

Trong đó:

Dchứa: hệ số dung tích chứa

Dchứa giảm: hệ số chứa giảm dần theo thời gian

h: độ cao của lớp phủ

Dùng đất sét pha, độ dốc lớp phủ trên là 1,5% thì Dchứa = 31%, Dchứa giảm= 15% và Do=250 mm

Xác định lượng rác khô và ẩm chứa trong thể tích rác ứng với 1m2 bề mặt của một lớp rác được xác định:

Gẩm=mrác•μ

mrác: khối lượng rác ứng với 1m2 bề mặt của 1 lớp

μ: phần trăm lượng ẩm có trong rác 36%

Lượng rác khô: Grác khô=mrác •(1- μ)

Lượng nước tiêu hao do hình thành khí gas

Phương trình phản ứng hình thành khí rác đối với thành phần phân hủy nhanh:

CaHbOcNd + (4a - b - 2c + 3d)/4 H2O  (4a + b - 2c - 3d)/8 CH4 + (4a - b + 2c + 3d)/8 CO2 + dNH3 Phương trình phản ứng hình thành khí rác đối với thành phần phân hủy chậm:

CaHbOcNd + (4a - b - 2c + 3d)/4 H2O  (4a + b - 2c - 3d)/8 CH4 + (4a - b + 2c + 3d)/8 CO2 + dNH3

Lượng hơi nước có trong khí bãi chôn lấp

Khí bãi chôn lấp bão hòa hơi nước do vậy lượng hơi nước có trong khí bãi chôn lấp được lấy xấp xỉ bằng lượng hơi nước bão hòa trong không khí

Xác định khối lượng riêng của khí bãi chôn lấp

Coi thành phần khí gas chủ yếu gồm CH4 và CO2

Xác định lượng đất phủ đối với 1m 2 bề mặt các lớp(lớp phủ trung gian, lớp phủ sau cùng)

mvl.phủ=h•ρ

Trong đó:

h: lớp phủ trung gian (m)

ρ: khối lượng riêng lớp đất phủ (tấn/m3)

=>Tính toán cân bằng nước rác cho 1m 2 bề mặt của 1 trên cùng, lớp rác có lớp khác phủ trên=> nước rỉ rác được tạo ra của ô chôn lấp

Cách 2: Sử dụng công thức tính toán lượng rò rỉ nước rác

Tính toán lượng nước rò rỉ theo mô hình vận chuyển một chiều của nước rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao phủ:

C = M(W2 – W1) + P(1 –R) -EA (m3/ngày.đêm)

Trong đó

M: khối lượng rác sinh hoạt trung bình ngày t/ngày (cuối g.đoạn thiết kế)

W2: độ ẩm của rác sau khi nén = 25%

W1: độ ẩm của rác trước khi nén = 60%

P: lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất, mm/ngày

R: hệ số thoát nước bề mặt, bảng 3

E: lượng bốc hơi lấy bằng mm/ngày

A: diện tích chôn rác mỗi ngày lấy ở cuối giai đoạn thiết kế, m2/ngày

Bảng 2: Thể tích nước rỉ rác sinh ra tòan bãi theo thời gian

Ô 1

Ô 2

Ô n

Toàn bãi

 Xây dựng hệ thống thu gom với lưu lượng nước rỉ rác lớn nhất của từng ô, khi bãi được chôn lấp hòan toàn

Xác định công suất, lưu lượng cần xử lý nước rỉ rác cho trạm xử lý nước rỉ rác

3/ Mạng lưới thu gom nước rác

a/ Nguyên tắc thiết kế hệ thống thu gom nước rác

b/ Hệ thống thu gom nước rác:

a Hệ thống thu gom nước rỉ rác từng ô

Tầng thu nước rác?

Hệ thống ống thu gom nước rác?

Hố thu nước rác?

b Hệ thống thu gom nước rỉ rác toàn bãi

o Vạch tuyến hệ thống thu nước rỉ rác

o Tính lưu lượng nước rỉ rác cần thu gom ở mỗi nút

 Lưu lượng dọc đường (Qd.đ):

Lưu lượng dọc đường (Qd.đ) là lưu lượng nước thải của các đối tượng thải nước ít, phân bố trên diện tích thoát nước nằm hai bên đoạn ống, thải nước trực tiếp vào đoạn ống tính toán; lưu lượng dọc đường có giá trị bằng 0 tại nút thượng lưu và đạt giá trị lớn nhất tại nút hạ lưu

 Lưu lượng cạnh sườn (QCS ):

Lưu lượng cạnh sườn (QCS) là lưu lượng nước thải của ống nhánh xả vào nút thượng lưu của đoạn cống tính toán;

 Lưu lượng chuyển qua (Q cq):

Lưu lượng chuyển qua (Q cq) là lưu lượng nước thải của các đoạn ống thượng lưu chảy vào đoạn cống tính toán,

c Lưu lượng thiết kế của đoạn cống:

Xét sơ đồ tính toán lưu lượng của tuyến cống thoát nước như hình 3.8:

Hình 3.8 Sơ đồ tính toán lưu lượng tuyến cống thoát nước Lưu lượng tính toán của đoạn cống từ nút (n-1) đến nút (n) được tính theo công thức sau:

(n) 1) (n d.đ 1 n T.Tr 1 n CS 1 n cq

n







Trong đó:

- n

tb

Q : Lưu lượng trung bình tại thượng lưu nút (n) (l/s)

- T.Trn1

1 n cs 1

n

cq ; Q ; Q

: Lần lượt là lưu lượng chuyển qua; lưu lượng cạnh sườn; lưu lượng tập trung xả vào nút thượng lưu (n-1) đoạn cống (l/s)

- (n 1) (n)

đ

d.

Q  

: Lưu lượng dọc đường của đoạn cống (l/s)

o Tính toán thủy lực hệ thống

1 Tính toán đ sâu đ t ng đ u tiên và ch n đ d c các tuy n ngộ ặ ố ầ ọ ộ ố ế ố

a Độ sâu đặt ống đầu tiên của tuyến ống chính và tuyến ống kiểm tra:

Độ sâu đặt ống nhỏ nhất của tuyến ống căn cứ theo chiều sâu nhỏ nhất của hố thu nước rác của các ô chôn lấp

Mặt khác, độ sâu đặt cống ban đầu cũng phải thỏa mãn yêu cầu an toàn cho cống dưới nền đường để chịu được tác động của tải trọng động trên mặt đất truyền xuống :

H = h + D (m)

Trong đó:

- h (m): Chiều sâu chôn cống an toàn cống tính từ mặt đất đến đỉnh cống

+ Khi ống đặt dưới nền đường: h được xác định thông qua tính toán kiểm tra ổn định của kết cấu vách ống, h ≥ 0,7m

- D: Đường kính ống, (m).

Đường kính tối thiểu là cỡ đường kính nhỏ nhất cho phép sử dụng trên các tuyến cống thoát nước để tránh gây tắc cống do bồi lắng và đảm bảo cho việc nạo vét, thông tắc ống được thực hiện nhanh chóng sau khi phát hiện sự cố với chi phí nạo vét thấp TCVN 7957: 2008 qui định đường kính nhỏ nhất của cống thoát nước như bảng 3.4

Bảng 3 Đường kính nhỏ nhất của cống thoát nước

Loại hệ thống thoát nước Đường kính nhỏ nhất D (mm)

Trong tiểu khu Đường phố

b Chọn độ dốc tuyến ống chính

- Sơ bộ chọn độ dốc cho các tuyến cống: Căn cứ vào lưu lượng tính toán của các đọan cống, ước tính đường kính cống để chọn J > Jmin = 1/D;

2 Tính toán th y l c m ng lủ ự ạ ướ ười đ ng ng thoát nố ước

- Căn cứ vào lưu lượng của các tuyến cống để giả thiết kích thước các đọan cống;

- Lập bảng tính thủy lực để tính toán chiều sâu nước, vận tốc dòng chảy, mực nước tại đầu và cuối các đoạn cống;

- Kiểm tra khả năng chống bồi lắng trong cống:

+ Nếu vận tốc dòng chảy trong cống quá nhỏ, không thỏa mãn yêu cầu khống bồi lắng thì phải giảm đường kính ống hoặc tăng độ dốc đặt ống;

+ Nếu vận tốc dòng chảy trong cống quá lớn cần tăng đường kính ống hoặc giảm độ dốc đáy ống

Vận tốc dòng chảy lớn nhất của nước thải trong cống bằng kim loại không quá 8m/s, trong cống phi kim loại không quá 4 m/s Đối với nước mưa lấy tương ứng bằng 10 và 7 m/s.

Nên lập bảng tính toán thủy lực cống để tiện cho việc tính toán, kiểm tra và hiệu chỉnh các thông

số theo mẫu bảng

Bảng Bảng tính thủy lực ống thu gom nước rác

Đoạn

ống

Chiề

u dài

l (m)

Lưu lượng tính toán (l/s)

Đường kính D (mm)

Độ dốc J

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực

chôn ống

(m)

Đỉnh ống Mực nước Đáy ống Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17)

Bảng Độ đầy tối đa của cống thoát nước sinh hoạt và sản xuất theo đường kính ống

Đường kính (mm) Độ đầy tối đa (h/D)max

d = 200  300

d = 350  450

d = 500  900

d  900

0,60 0,70 0,75 0,80

0,60 0,70 0,75 0,80

4 Trạm xử lý nước rỉ rác

a Tìm công suất cần xử lý của trạm

b Trạm bơm nước rác

Tính toán sơ bộ máy bơm để bơm từ hố thu nước rác đến hồ chứa nước rỉ rác ở khu xử lý nước rỉ rác

Trong việc lựa chọn máy bơm, cần phải xem xét hai vấn đề: đầu là cột nước hút và cột nước phân phối; Chú

ý rằng tỷ trọng của nước rác có phần cao hơn nước thường (từ 10%-15%) Đặc điểm tiêu biểu của một trạm bơm và máy bơm được biểu thị ở hình Thường thì các bơm chìm tự động được sử dụng trong một trạm bơm Vị trí của các công tắc mở và tắt nên để thuận lợi trong quá trình bơm hoạt động; khởi động và dừng thường xuyên có thể gây hư hỏng máy bơm Công tắc tắt phải được đặt ở vị trí thấp nhất là 15 cm bên dưới đáy đầu vào của đường dẫn nước rác

Trạm bơm nước rỉ rác Thiết kế bơm: thiết kế ống dẫn, tính cột nước bơm và chọn máy bơm (vị trí đặt bơm, số lượng bơm,

loại bơm)

-Biết lưu lượng nước rỉ rác

*Thiết kế ống hút

 Thường mỗi máy một ống hút

 Bố trí thẳng hàng

 v=0.7-1.0 m/s

 Đường kính ống hút Dhut=

Dhut – Đường kính ống hút (m)

Q – lưu lượng nước rỉ rác (m3/s)

v – vận tốc hút (m/s)

 Tổn thất cột nước trong ống hút

hw1=(ξvan vào+ξuốn+λl/d)

λ- hệ số sức kháng (hệ số Đaxy) ống hút

ξvan vào, ξuốn - hệ số tổn thất cục bộ

*Thiết kế ống đẩy (ống dài)

Có thể riêng hoặc ghép song song

Số ống đẩy ≥2

v= 1-2.5 m/s

Dđẩy= Tổn thất đường đi ống đẩy

 Ống đẩy tính như ống dài bỏ qua tổn thất cục bộ, chỉ tính tổn thất dọc đường

hdd=

K- tra theo bảng 6.1; 6.1 Giáo trình thủy lực tập 1 – Nguyễn Cảnh Cầm

Chọn máy bơm

 Có Qb, Hb tiến hành chọn máy

 Máy chọn phải phù hợp với tính chất của nước thải

 Thường chọn thêm 1 máy dự trữ

Công suất máy bơm N=

=0.8

=0.75

– trọng lượng riêng nước rỉ rác (10%-15% nước)(N/m2)

c Công trình xử lý nước rỉ rác

Theo kiến thức đã học về xử lý nước thải và tham khảo các quy trình xử lý nước rỉ rác ở bcl thực tế

để đề xuất sơ đồ xử lý, thuyết trình

V/ Kết luận và kiến nghị

Yêu cầu bản vẽ

2 bản vẽ A1 gồm:

1 Bản vẽ phân bố mặt bằng bãi chôn lấp (thể hiện vạch tuyến hệ thống thu gom nước rác)

2 Bản vẽ một số chi tiết công trình trong bãi chôn lấp

 Sơ đồ cấu tạo hệ thống thu nước rác

 Cấu tạo mương thu gom nước rác

 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác

 Trắc dọc theo đường nước trạm xử lý nước rỉ rác