Bài đồ án môn học này sẽ rất nhiều bạn cần. bài đồ án có các phần tính toán khá rõ ràng, chuẩn chỉnh, có trích dẫn rất khoa học và logictic. Đồ án có bao gồm bản vẽ chuẩn chỉnh luôn nhé
Trang 1BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNGHÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống
xử lý nước thải theo các số liệu dưới đây:
-Diện tích: 182 km2
-Mật độ dân số: 869 người/km2
Nhà máy:
-Số công nhân: 605 người
-Số công nhân phân xưởng nóng: 40%
2- Thể hiện các nội dung trên vào
- Thuyết minh công nghệ
- Bản vẽ chi tiết các công trình
- Bản vẽ mặt bằng khu xử lý nước thải
Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn
Trang 2PHẦN A: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
-Chọn khu vực tính toán lưu lượng nước thuộc đô thị loại II
I.Xác định lưu lượng nước của đô thị loại II.
1.Lưu lượng nước sinh hoạt trong đô thị:
Q SH Ngà y max = 150 X 158158 X 1,21000 = 28468,44 (m3/ngày đêm)
2.Lưu lượng nước cho khu công nghiệp
a.Lưu lượng nước thải sản xuất trong ngày là : 691 m 3 /ca.
Ta có: Lưu lượng nước dùng cho sản xuất trong ngày là:691 m 3 /ca
b.Lưu lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân:
-Lượng nước sinh hoạt ăn uống của công nhân làm việc trong nhà máy
-N1, N2 là số công nhân phân xưởng nóng và lạnh của nhà máy
Với
Trang 3+40% số công nhân phân xưởng nóng dùng sau khi tan ca: N1 = 40% x 605 = 242 (người) + 60% số công nhân phân xưởng lạnh dùng sau khi tan ca: N2 = 60% x 605 = 363 (người).
Lưu lượng sinh hoạt của công nhân là: Q C ô ng n h â n SH = 242 x 45+363 X 251000 = 19,965 (m3/ngày đêm)
-Lưu lượng nước tắm của công nhân sau khi tan ca:
Q T ắ m CN = 60 X N1+40 X N2
1000 (m3/ca) Trong đó:
-Q T ắ m CN : lưu lượng nước tắm cho công nhân trong ca
-60 và 40 :Tiêu chuẩn nước tắm một lần cho công nhân trong phân xưởng nóng và lạnh
3.Xác định lưu lượng nước cho các công trình công cộng.
QCTCC = q i X N i
1000 (m3/ngày đêm)
Trong đó:
-qi : tiêu chuẩn dùng nước cho đơn vị tính toán (l/người-đv tính)
+Đối với bệnh viện: qi =250 (l/ngđ-1 giường)
+ Đối với trường học: qi = 20 9l/ngđ-1 người)
-Ni: số lượng đơn vị tính
+Đối với bệnh viện Ni= 186 giường
+Đối với trường học Ni = 1000 người
Trang 4Ta được:
QBệnh viện = 250 X 1861000 = 46,5 (m3/ngđ)
QTrường học = 20 X 10001000 = 20 (m3/ngđ)
QCTCC = QBệnh viện + QTrường học = 46,5 + 20 = 66,5 (m3/ngđ)
II.Tính toán lưu lượng nước thải.
-Lưu lượng nước thải được lấy bằng 80% lưu lượng nước cấp nên ta có lưu lượng nước thải sinh hoạt của toàn thành phố:
Q T h ải SH = Qcấp x 0,8 = 28468,44 x 0,8 = 22774,752 (m3/ngày đêm)
-Lưu lượng nước thải cho công nghiệp
Q T h ải CN = 0,8 x QcấpCN = 0,8 x 740 = 592 (m3/ngày đêm)
-Lưu lượng nước thải cho hoạt động công cộng
Q T h ải CC = 0,8 x 66,5 = 53,2 (m3/ngày đêm)
-Lưu lượng thiết kế của trạm xử lý:
Qngđêm = Q T h ải SH + Q T h ải CN + Q T h ải CC = 22774,752 + 592 + 53,2 = 23419 (m3/ngày đêm) Lấy Qngđêm =
-Chọn hệ số không điều hòa KMax = 1,55 (bảng 2-TC7957:2008)
+ Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất:
Qh.max = QTB
giờ x KMax = 1000 x 1,55 = 1550 (m3/h)
+ Lưu lượng nước thải giây lớn nhất:
Trang 5Qs.max = Qh.max/3,6 = 1550 / 3,6= 430,6 (l/s)
-Chọn hệ số không điều hòa Kmin = 0,62 (bảng 2-TC7957:2008)
+ Lưu lượng nước thải giờ nhỏ nhất:
Qh.min = QTB
giờ x Kmin = 1000 x 0,62 = 620 (m3/h)
+ Lưu lượng nước thải giây nhỏ nhất
Qs.min = Qh.min/3,6 = 620 / 3,6= 172,2 (l/s)
Nồng độ chất bẩn của nước thải sản xuất:Nước thải từ các xí nghiệp công nghiệp được xử lý
sơ bộ trước khi xả ra hệ thống nước thải tập trung.Chất lượng nước đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn loại B Theo QCVN 40:2011/TNMT,[Mục 2.2-trang 4]ta lấy các thông số tính toán cho các công trình xử lý ở giới hạn lớn nhất:
Hàm lượng chất lơ lửng SS=100 (mg/l)
Nhu cầu oxi hóa sinh hóa BOD5 =50 (mg/l)
Nhu cầu oxi hóa hóa học : COD = 150 (mg/l)
Trang 6Vậy: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sản xuất CCN =100 (mg/l).
-Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất:
CHH = C SH X∑Q SH+C CN X Q CN
∑Q SH+Q CN (mg/l)
Trong đó:
+CSH : hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt (mg/l)
+CCN: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sản xuất (mg/l)
+∑Q SH: tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt toàn khu vực (m3/ngày đêm)
+QCN: Lưu lượng nước sản xuất công nghiệp của thành phố (m3/ngày đêm)
CHH = 451,4 X 22774,752+100 X 730,20422774,752+ 730,204 = 440,48 (mg/l)
2.Hàm lượng BOD5 của nước thải
-Hàm lượng BOD5 của nước thải sinh hoạt được xác định theo công thức
LSH = a BOD X N
Q TH Ả I SH
Trong đó:
+ aBOD :Hàm lượng BOD5 tiêu chuẩn theo đầu người.[TCVN 7957:2008-(Từ 30-35:BOD5
của nước thải đã lắng) ].Chọn aBOD5 là 30 (g/người.ngay)
LSH = 30 X 15815822774,752 = 208 (mg/l)
Vậy: hàm lượng BOD5 của nước thải sản xuất là :LCN =50 (mg/l)
-Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất:
Trang 7+LCN: hàm lượng BOD5 trong nước thải sản xuất.
+∑Q SH: tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt toàn khu vực
+QCN : Lưu lượng nước sản xuất công nghiệp của thành phố (m3/ngày đêm)
LHH = 208 X 22774,752+50 X 730,20422774,752+730,204 = 203 (mg/l)
3.Hàm lượng amoni trong nước thải
-Hàm lượng amoni của nước thải sinh hoạt được xác định theo công thức:
vậy hàm lượng amoni trong nước thải sản xuất NCN = 10 (mg/l)
-Hàm lượng nito trong nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất :
NHH = N SH X∑Q SH+N CN X Q CN
∑Q SH+Q CN (mg/l)Trong đó:
+ NSH : Hàm lượng amoni trong nước thải sinh hoạt (mg/l)
+NCN: Hàm lượng amoni trong nước thải sản xuất (mg/l)
+∑Q SH: tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt toàn khu vực
+QCN : Lưu lượng nước sản xuất công nghiệp của thành phố (m3/ngày đêm)
Vậy: NHH = 41,7 X 22774,752+10 X 730,20422774,752+730,204 = 40,7 (mg/l)
4.Hàm lượng photpho trong nước thải:
Trang 8-Hàm lượng photpho của nước thải sinh hoạt được xác định theo công thức:
Vậy hàm lượng photpho trong nước thải sản xuất PCN = 6 (mg/l)
-Hàm lượng photpho trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất
PHH = P SH X∑Q SH+P CN X Q CN
∑Q SH+Q CN (mg/l)
Trong đó:
+PSH : Hàm lượng photpho trong nước thải sinh hoạt
+PCN: Hàm lượng photpho trong nước thải sản xuất
+∑Q SH: tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt toàn khu vực
+QCN : Lưu lượng nước sản xuất công nghiệp của thành phố (m3/ngày đêm)
Trang 9Ntt = N + NBOD
tđ = 158158 + 1043 = 159201 (Người)-Theo Nito
-Nguồn tiếp nhận : dòng sông
7.Hiệu quả xử lý cần thiết
-Đối với các chất lơ lửng
D SS=C hh−C t
C hh x 100=
440,48−100
Trang 10- Đối với BOD
- Đối với N - NH4:
D N−NH 4=C hh−C t
C hh x 100=
40,7−1040,7 x 100=75,4 %
8.Lựa chọn sơ đồ công nghệ
lấp
Sân phơi cát
Bể metan
Sân phơi bùn
Bể aeroten
Bể lắng li tâm
Khử trùng
Nước ra
Trang 11Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằng đường ống áp lực.Từ ngăn tiếp nhận nước thải được dùng bơm đẩy lên mương dẫn và tự chảy vào công trình đơn vị tiếp theo trong trạm xử lý
Đầu tiên nước thải được dẫn qua song chắn rác,tại đây rác và cặn có kích thước lớn được giữlại,sau đó được thu gom ,đưa về máy nghiền rác.Sau khi qua song chắn rác,nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát ngang
Bể lắng cát ngang sục khí với hệ thống sục khí nén làm cho nước thải đi qua chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến,tạo nên chuyển động xoắn ốc,lượng cát sẽ được giữ lại ở đáy bể,các hạt cặn và các chất hữu cơ sẽ được tách ra hỏi nước thải.Cát sau khi lắng sẽ được đưa ra khỏi
bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đến sân phơi cát
Nước thải tiếp tục chảy vào bể điều hòa rồi chuyển sang lắng ngang ,tại đây các chất hữu cơ không hòa tan trong nước thải được giữ lại.Cặn lắng được đưa đến bể metan để lên
men,nước thải tiếp tục đi vào bể aeroten
Tại bể aeroten,các vi khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện sục khí liên tục.Qúa trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạt tính tăng lên,tạo thành bùn hoạt tính dư,sau đó nước thải được chảy qua bể lắng ly tâm,phần bùn trong hỗn hợp bùn-nước sau bể aeroten sẽ được giữ lại,một phần sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể aeroten nhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten,phần còn lại sẽ được đưa về bể nén bùn để giảm độ ẩm và ổn định bùn hoạt tính dư,sau đó đưa qua bể metan
Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II,Hàm lượng cặn và nồng độ BOD trong nước thải giảm đáng kể,đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vi khuẩn (coliform) vẫn còn 1lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hành khử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.Nước thải được khử trùng bằng hệ thống hơi,nước thỉa sau khi xử lý sẽ được thải ra sống
Bùn sau khi được nén sẽ đưa vào bể metan để lên men ổn định yếm khí.Nhờ sự khuấy
trộn,sấy nóng sơ bộ bùn cặn nên sự phân hủy chất hữu cơ ở ể metan diễn ra nhanh
hơn.Lượng khí thu được trong bể metan có thể được dự trưc trong bể khí hoặc sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu.Bùn sau khi lên men sẽ được chuyển ra sân phơi bùn,cuối cùng được đem
đi phục vụ cho mục đích nông nghiệp hoặc chôn lấp
Trang 12III.Tính toán các công trình xử lý
1.Mương dẫn nước thải
Nước thải được thu theo mương dẫn chảy qua song chắn rác
Các thông số tính toán mương dẫn nước thải
Lưu lượng nước vào mương Qmax= 0,4226 (m3/s)
Vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn,theo TCVN 7957:2008 điều 7.2.10 thìV=0,6-1,0 (m/s) do đó chọn vận tốc nước chảy trong mương V= 0,6 (m/s)
Chọn mương có tiết diện hình chữ nhật Ta có Q= WxV
Suy ra ,diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn W = Q V = 0,42260,6 = 0,7 (m2)
Chọn mương có tiết diện hình chữ nhật Có B=2h sẽ cho tiết diện tốt về mặt thủy lực
Trong đó:
B: chiều rộng của mương dẫn nước(m)
h: chiều cao mực nước trong mương(m)
-Chiều cao xây dựng của mương : H = h + h’
Với h’ là chiều cao bảo vệ của mương h’ : (0,1-0,2)m
Chọn h’= 0,2 (m)
chiều cao xây dựng của mương là :
H = h + h’ = 0,4 + 0,2 = 0,6(m) = 60 (cm)
Bảng thông số thiết kế mương dẫn nước thải
Trang 133 Chiều cao mực nước trong mương ,h m 0,4
1.Song chắn rác (tính toán theo mục 8.2-TCVN 7957:2008)
-nhiệm vụ song chắn rác là giữ lại các loại rác thô có kích thước lớn trong nước thải,tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoạt động của xử lý phía sau.Chọn bộ song chắn rác loại cố đặt cố định,cào rác bằng cơ giới và có máy nghiền rác
Song chắn rác được bố trí nghiêng một góc 600 so với phương nằm ngang để tiện khi sửachữa, bảo trì, vận hành Song chắn rác làm bằng thép không rỉ, các thanh trong song chắnrác có tiết diện hình tròn với bề dày 8mm, khoảng cách giữa các khe hở là l = 20mm =0,02m
-Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với qmax:
h1 = hmax = 0,4 m
- Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức :
n = v h1 b Qmax k= 0,6.0,4 0,020,4306 1,05= 94 khe số song chắn là 93
Trong đó :
n : là số khe hở
qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải qmax=0,4306(m3/s)
V: vận tốc nước chảy trong song chắn rác, theo mục 7.2.10 TCVN 7957 : 2008, vận tốc nướcchảy qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8– 1m chọn v=0,8 m /s
b : khoảng cách giữa các khe hở, l=20mm = 0,02m [bảng 19-TCXD 7957:2008]
k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k=1,05
-Chiều rộng của song chắn rác:
Bs = S(n-1) + n x d [công thức 5.2[2]]
= 0,01 x (94 – 1) + 0,02 x 94 = 2,81 Chọn Bs = 3 m
trong đó:
Trang 14s: bề dày của thanh song chắn rác lấy s = 0,01 m
d:là chiều rộng khe hở của song chắn rác (15-20mm).chọn 20 mm =0,02 m
-Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn rác với lưulượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh lắng cặn tại đó.Vận tốc này phải <0,4 m/s
v= Q(m3
s)
min
n X h1X b x k = 94 X 0,4 X 0,020,1722 x 1,05 = 0,24 (m/s) Thỏa mãn yêu cầu tránh lắng cặn
- Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:
L1 = B 2 tanφ S−B m =1,37(BS – Bm )= 1,37 x (3 – 0,8) = 3,014.Chọn Ll = 3m-Độ dài phần thu hẹp song chắn rác:
L2 = 0,5 x L1 = 0,5 x 3 = 1,5 (m)
-Chiều dài phần mương lắp đặt song chắn :
L= L1 + L2 + L3 = 3 + 1,5 +1,5 = 6 (m)
Trong đó:
Ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác : chọn Ls =1,5 m
-Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chăn rác
H = hmax + hs + hf = 0,2 + 0,0006 + 0,5 = 0,7 m Chọn H = 0,7m
Trong đó:
• hmax =h l= 0.2m : độ đầy ứng với chế độ q
• hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác = 0.6mm ( không đáng kể)
• hf : chiều cao phía trên mặt nước của SCR Chọn 0.5m
• Cốt sàn nhà đặt SCR phải cao hơn mức nước cao nhất trong mương dẫn ít nhất 0,5m (
Trang 15• N SS td Dân số tính toán của SS = 159281 người
• a được chọn theo bảng sau :
Hiệu quả xử lý qua song chắn rác là SS, TS, BOD 5 , COD, N-NH 4 giảm 4%
Hàm lượng các chất sau song chắn rác là :
+Q là lưu lượng nước thải lớn nhất (m3/s) Q= 0,4226 m3/s
+v: vận tốc của nước trong bể.Chọn v= 0,15 m/s [bảng 28-Tr 39-TCVN 7957:2008]+n : là số bể Chọn n= 2
Trang 16Hn : chiều cao bể tính toán.Chọn Hn = 1 m
Hc : chiều cao lớp cát trong bể lắng cát
Trang 17+T : thời gian giữ cát trong bể.Chọn t=2 ngày
+N: dân số tính toán theo chất lơ lửng N=159281 người
Hc= 8 X 1,4 X 212,7 = 0,57 m (với n: số bể lắng cát, n=2 )
-Lượng cát giữ lại là: (w x Hc)/2 = (12,7 X 0,57)/2= 3,6 (m3/nđ) > 0,1 m3/ngđ
Như vậy: cát sẽ được xả ra khỏi bể lắng ằng phương pháp cơ giới [theo mục 8.3.5 TCXD 7957:2008]
HXD = 1 +0,57 + 0,5 = 2,07 (m)
Vậy chiều cao xây dựng là 2,1 m
Hiệu quả xử lý qua bể lắng cát ngang
- Hàm lượng chất lơ lửng qua bể lắng cát ngang giảm 5% còn:
Trang 18P: lượng cát giữ lại là 0,04 (l/ng.ngđ).
3.Bể điều hòa
Bể điều hoà được xây dựng nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải
từ nhà máy, tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật hoạt động tốt trong các giai đoạn xử lý sinh học
Thể tích bể điều hoà: Wdh(lt)= Q max h × t =1550× 2 = 3100(m3)
Trong đó:
Q max h là lưu lượng lớn nhất của nước thải, Q max h = 1550 m3/ h
t : thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 2 h
Thể tích thực tế của bể điều hoà:
Wdh(tt) = (1,1 ÷ 1,2) × Vdh(lt) (Trang 69 –Lâm Vĩnh Sơn –Bài giảng kỹ thuật xử lí nước thải)
Wdh(tt)=1,2 × 3100= 3720 (m3)
Chọn chiều cao Hdh của bể là 5 m
Diện tích bể điều hoà:
Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà:
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp một lượngkhí thườ
Trang 19V =10 m/s vận tốc khí trong ống (10-15 m/s) : (Trang 77 – Bài giảng kỹ thuật xử lí nướcthải-Lâm Vĩnh Sơn ).
Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hoà
Dn = √ 4 × Q ống
π ×V ống ×3600 = √π ×10 ×3600 4 × 918 = 0,18 (m)
Chọn Dn = 180 mm
Không khí được phân phối qua hệ thống châm lỗ với đường kính từ 2-5mm, chọn dlỗ
=5 mm, nằm ở mặt dưới ống, cách nhau 122 mm nên khoảng cách giữa các tâm lỗ là 125mm.(điều 8.4.7 TCVN 7957 :2008) Khi đó, số lỗ phân phối trên mỗi ống nhánh là:
nlỗ = 0,3720B – 1= 0,37204,5 – 1 =11 lỗ
Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1 m, các ống cách tường là 1m
Số ống nhánh được phân phối là:
n = L−2 ×12 =28−2 ×1
2 + 1 = 14 (ống)
Bảng 5: Thông số thiết kể bể điều hòa
Hiệu quả xử lý qua bể điều hòa.
Hàm lượng các chất sau bể điều hòa giảm 15 % (theo số liệu thực tế từ 10%-20%).Chọn15%
SS = 401,66 x (1-0,15) = 341,4 (mg/l)
BOD5 = 213,4 × (1 – 0,15) = 181,4 (mg/l)
3 Bể lắng ngang 1
Trang 20Với công suất Q> 20.000 m3/ngđ thì ta sử dụng bể lắng ngang 1
tính toán bể lắng ngang theo mục 8.5-trang 44-TCVN 7957:2008
+Q - Lưu lượng tính toán của nước thải (m3/h);
+H - Chiều sâu tính toán của vùng lắng (kể từ mặt trên của lớp trung hoà tới mặt thoáng của
bể,0,5-3 m)( H = 2 m) [mục 8.6.2-TCXD 7957:2008]
+V - Vận tốc tính toán trung bình trong vùng lắng Đối với bể lắng ngang và bể lắng ly tâm
V lấy 5-10 mm/s (v = 8mm/s) [mục 8.5.4-TCXD 7957:2008]
K - Hệ số phụ thuộc loại bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu nước( K = 0.5)
-Độ lớn thuỷ lực U0 (mm/s) xác định theo các đường cong động học lắng hoặc theo công thức sau đây:
n - Hệ số kết tụ, phụ thuộc vào tính chất lơ lửng của các loại hạt chủ yếu, xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào tính chất của cặn trong nước thải Khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy sơ bộ như sau:
n lấy 0,25 đối với hạt lơ lửng có khả năng kết tụ trong nước thải có khả năng dính kết
n lấy 0,4 đối với các hạt khoáng rắn có khối lượngriêng 2 - 3 g/ cm3;
n lấy 0,5 cho các hạt cặn nặng có khối lượng riêng 5 - 6 g/ cm3