Đề tài Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư cao cấp Dragon City xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, tp. Hồ Chí Minh công suất 530 m3/ngày đêm

ại trong nước thải như Coliform) trước khi được bơm thải ra nguồn tiếp nhận là Rạch Đĩa, Xã Hiệp Phước, Huyện Nhà Bè. Bùn sinh ra trong quá trình xử lý sẽ được bơm tuần hoàn một phần về Bể Aerotank để duy trì nồng độ sinh khối từ 2000 – 3000 mgMLSS/l, phần c̣òn lại sẽ được dẫn về hầm tự hoại. Lượng bùn nén sẽ được hút định kỳ bằng xe hút bùn mỗi năm một lần. Nước thải sau quá trình xử lý đạt Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt ( QCVN 14-2008) Cột B . Sinh khối bùn Nước tách bùn Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa Bể chứa và nén bùn Xe hút bùn Bể tách dầu mỡ Chlorin Bể lọc sinh học Bể lắng 2 Bể tiếp xúc khử trùng Hệ thống thoát nước khu vực. Máy thổi khí Phương án 2 Rạch Đỉa ( xã Phước Kiển, huyện Nhà Bè) Hình 3.2 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương án 2. Thuyết minh quy trình công nghệ. Nước thải từ toilet được dẫn qua hầm tự hoại để lắng các chất rắn và phân huỷ một phần các chất ô nhiễm hữu cơ trước khi dẫn vào hệ thống xử lý. Nước thải từ các nguồn phát sinh khác sẽ được dẫn trực tiếp vào hệ thống xử lý. Sau khi qua song chắn rác nước được đưa qua Bể tách dầu mỡ để thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu… có trong nước thải. Nước thải sau đó được dẫn vào Bể Điều Hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, nước thải trong Bể điều hòa được đảo trộn liên tục bằng hệ thống sục khí nhằm ngăn quá trình lắng cặn và làm giảm mùi hôi do phân hủy kỵ khí sinh ra. Ngoài ra, trong Bể điều hòa còn diễn ra quá trình phân hủy sinh học hiếu khí nên cũng làm giảm đáng kể chất ô nhiễm hữu cơ. Không khí được cấp cho bể điều hoà từ một trong hai máy thổi khí A1/A2 chạy luân phiên nhau (Nhằm tăng tuổi thọ thiết bị) Sau đó, nước thải sẽ được bơm qua Bể lọc sinh học. Tại đây, nước thải được tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân hủy kỵ khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật mang, bị nước cuốn theo. Trên mặt giá mang là việt liệu lọc lại hình thành lớp màng mới. Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần kết quả BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng phân hỹ kỵ khí cũng như hiếu khí.. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải sẽ tự chảy đến bể lắng, bể này có nhiệm vụ tách bùn hoạt tính ra khỏi nước. Cụ thể, nước và bùn được đưa vào ống lắng trung tâm, dưới tác dụng của trọng lực, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước sẽ đi lên trên, tràn qua các máng thu nước hình răng cưa và chảy qua bể khử trùng. Đồng thời, trong bể lắng còn diễn ra quá trình khử tiếp một phần các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải (Nitrat, amonium) trong điều kiện thiếu khí. Sau đó nước thải sẽ được dẫn qua bể khử trùng. Tại đây nước thải được cấp dung dịch Chlorin để tiêu diệt các vi sinh và thành phần gây bệnh còn lại trong nước thải như Ecoli…) trước khi được bơm thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn sinh ra trong quá trình xử lý sẽ được bơm tuần hoàn một phần về Bể lọc sinh học để duy trì nồng độ sinh khối từ 3000 – 4000 mgMLSS/l, phần c̣òn lại sẽ được dẫn về hầm tự hoại. Lượng bùn nén sẽ được hút định kỳ bằng xe hút bùn mỗi năm một lần. Nước thải sau quá trình xử lý đạt Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt ( QCVN 14-2008) Cột B . CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ MỨC ĐỘ XỬ LÝ CẦN THIẾT VÀ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN Lưu lượng nước thải cần xử lý Dân số dự kiến của khu I và khu II là 4.420 người. Theo bảng 3.1 tiêu chuẩn cấp nước TCXDVN 33:2006 là : 150 lít/người/ngày. Lưu lượng nước thải sinh hoạt (80% lượng nước cấp): Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng SS Trong đó: SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý, mg/l; SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, mg/l. Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng BOD Trong đó: BOD5g : Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, mg/l; BOD5g : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, mg/l. Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng COD Trong đó: CODg : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, mg/l; CODg : Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, mg/l. Xác định các thông số tính toán Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục. Lưu lượng trung bình ngày: Lưu lượng trung bình giờ: Lưu lượng trung bình giây: Bảng 4.1 Hệ số không điều hòa chung Hệ số không điều hòa chung K0 Lưu lượng nước thải trung bình (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1.000 > 5.000 K0 max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 K0 min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 Nguồn: TCXDVN 51:2006. Với lưu lượng 6.13 l/s, ta tính nội suy theo Bảng 4.1. Kết quả sau khi nội suy là: Lưu lượng lớn nhất: Lưu lượng giây nhỏ nhất: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Phương án 1 Song chắn rác Nhiệm vụ: của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, chủ yếu là rác. Đây là công trình đầu tiên trong trạm xử lý nước thải. Tính toán Mương dẫn Sau khi qua ngăn tiếp nhận nước thải được dẫn đến song chắn rác theo mương tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính toán như sau: Diện tích tiết diện ướt: Trong đó: Qsmax : Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất, m3/s; v : Vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác m/s, phạm vi 0,7 – 1,0 m/s, chọn v = 0,8 m/s. Mương dẫn có chiều rộng B = 150 mm = 0.15 m Độ sâu mực nước trong mương dẫn: Số khe hở của song chắn rác: Chọn n = 10 khe => Có 09 thanh Trong đó: n: Số khe hở cần thiết của song chắn rác; v: Vận tốc nước thải qua song chắn rác, lấy bằng vận tốc nước thải trong mương dẫn, v = 0,8 m/s; K : Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, với K=1,05; b : Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, (Theo TCXD 51 – 2006 điều 6.2.1), b = 0.016 m h1: Độ sâu nước ở chân song chắn rác, lấy bằng độ sâu mực nước trong mương dẫn, h1 = 125 mm = 0.125 m Chiều rộng của song chắn rác: Trong đó: S: Chiều dày của thanh song chắn, thường lấy S = 0.008 m. Kiểm tra sự lắng cặn ở phần mở rộng trước song chắn rác, vận tốc nước thải trước song chắn rác Vkt không được nhỏ hơn 0,4 m/s (Theo giáo trình Xử lý nước thải – PGS.TS Hoàng Huệ). Vkt = 0,5 m/s > 0,4 m/s à Thoả mãn điều kiện lắng cặn. Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Trong đó: v : Vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ Qmax, v = 0.8 m/s; K1: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc ở song chắn rác, K1 = 2¸3, chọn K1 = 3; x: Hệ số tổn thất cục bộ của song chắn rác được xác định theo công thức: a: Góc nghiêng của song chắn rác so với hướng dòng chảy; b: Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn và lấy theo Bảng 4.2. Bảng 4.2 Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn Tiết diện thanh A b c D e Hệ số 2,42 1,83 1,67 1,02 1,76 Nguồn: Xử lí nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình, Lâm Minh Triết, 2004. Hình 4.1 Tiết diện ngang các loại thanh chắn rác. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1: Trong đó: Bm: Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,15 m; j: Góc nghiêng chỗ mở rộng thường lấy j = 200. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2: Chiều dài xây dựng phần mương để lắp đặt song chắn rác: Trong đó: Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls ³ 1m (Theo giáo trình Xử lý nước thải_ PGS.TS Hoàng Huệ). Chọn l = 1,5 m. Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv = 0.125 + 0.08 + 0.5 = 0.705 m chọn 0.71 Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 m Chiều dài mỗi thanh: Hiệu quả xử lý qua song chắn rác: Hàm lượng chất lơ lửng (SS) và BOD5 của nước thải khi qua song chắn rác đều giảm 6% (Theo xử lý nước thải đô thị & công nghiệp, Lâm Minh Triết, 2004), còn lại: Bảng 4.3 Tổng hợp thông số song chắn rác Các thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị Số khe hở n 10 Khe Chiều rộng Bs 240 mm Bề dày thanh song chắn S 8 mm Chiều rộng khe hở l 16 mm Góc nghiêng song chắn a 60 Độ Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn L1 120 mm Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn L2 60 mm Chiều dài xây dựng L 1680 mm Tổn thất áp lực hs 80 mm Chiều sâu xây dựng H 710 mm Ngăn tiếp nhận Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết: Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 3 m Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Với: H: Chiều cao hữu ích của bể, m Hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Diện tích mặt bằng: Kích thước bể thu gom: Thể tích xây dựng bể: Ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ Nước thải được bơm sang bể tách dầu mỡ bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2 m/s (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ướt của ống: Đường kính ống dẫn nước thải ra: Chọn D = 75 mm. Chọn máy bơm , cột áp H = 10 m. Công suất bơm: Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8; : Khối lượng riêng của nước 1.000 kg/m3. Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (2Kw). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. Bảng 4.4 Tổng hợp thông số ngăn tiếp nhận Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 2500 Chiều rộng B mm 2400 Chiều cao Hxd mm 3500 Đường kính ống dẫn nước thải vào Dv mm 75 Đường kính ống dẫn nước thải ra Dr mm 75 Thể tích bể thu gom Wt m3 21 Bể tách dầu mỡ Nhiệm vụ Tách sơ bộ dầu mỡ khỏi nước thải, tránh tình trạng dính bám các cặn bẩn dính dầu mỡ để loại trừ tắc, trít đường ống và thiết bị. Tính toán kích thước bể Thể tích bể: Trong đó: W: Thể tích bể tách dầu, m3; Q: Lưu lượng trung bình, m3/h; t: Thời gian lưu nước 20 phút. Chọn chiều cao bể là: H = 2 m Chiều cao xây dựng: Diện tích hữu ích: Chọn chiều dài bể Chiều rộng bể Thể tích thực của bể: Chọn khoảng cách từ thành bể đến vách ngăn phân phối nước vào và ra là 1 m. Để phân phối nước đều trên toàn bộ diện tích đầu vào và thu nước ra đều ở đầu ra, đặt song vách phân phối nước có khe hở chiếm 5% diện tích mặt cắt ngang ở đầu vào và 10% diện tích khe ở đầu ra. Cứ 1m3 nước thải chứa 2‰ lượng dầu cần phải vớt. Vậy lượng dầu cần phải vớt trung bình 530 x 2‰. = 1.06 m3/ngày Hàm lượng BOD,COD, SS sau khi tách mỡ là: Ống dẫn nước thải sang bể điều hoà. Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2 m/s (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Đường kính ống dẫn nước thải ra: Chọn D = 75 mm. Ống dẫn mỡ. Chọn đường kính ống dẫn mỡ ra khỏi bể tách dầu mỡ là: Chọn D = 60mm. Với đường kính ống 60mm thì vận tốc mỡ trong ống là 1m/s. Bảng 4.5 Tổng hợp thông số bể tách dầu Thông Số Ký hiệu Đơn Vị Giá Trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Chiều cao lớp nước Hlv m 2 Chiều cao xây dựng Hxd m 2.5 Chiều dài bể L m 2.5 Chiều rộng bể B m 1.5 Đường kính ống dẫn nước thải vào Dv mm 75 Đường kính ống dẫn nước thải ra Dr mm 75 Đường kính ống dẫn mỡ Dm mm 60 Thể tích bẻ tách dầu Wt m3 9.4 Lượng dầu cần vớt m3/ngày 1.06 Bể điều hòa Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm. Tính toán kích thước bể Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 4h (4 – 8h) Thể tích cần thiết của bể: Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng: Chọn L x B = 5m x 5m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 3.5 + 0.5 = 4 m Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, m; Hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m. Kích thước của bể điều hoà: Thể tích thực của bể điều hòa: Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: Trong đó: R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút. Chọn R = 12 (l/m3.phút) = 0,012 (m3/m3.phút) (Nguồn[6]: Bảng 9 – 7); Wdh(tt) : Thể tích hữu ích của bể điều hoà, m3. Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: Chọn: 16 đĩa Trong đó: r: Lưu lượng khí, chọn r = 80 (l/phút) (r =11 – 96 l/phút)_( Nguồn[6]: Bảng 9 – 8). Chọn đường kính thiết bị sục khí d = 170 mm. Chọn đường ống dẫn Với lưu lượng khí qkk = 1.06 m3/phút = 0.017 m3/s và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 42 mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: => Thoả mãn vkk= 10 – 15 m/s (Nguồn[3]) Đối với ống nhánh có lưu lượng và chọn đường kính ống nhánh dnh = 21 mm ứng với vận tốc ống nhánh: => Thoả (vkk= 10 – 15 m/s) (Nguồn[3]) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m; hc: Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0.4m; hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0.5m; H: Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m. Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0.4 + 0.5 + 3.5 = 4.4 m => Tổng tổn thất là 4,4 (m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: Trong đó: qkk: Lưu lượng không khí, m3/s; n: Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k: Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 1.5Kw (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể Aerotank nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 18,75 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1.5m/s, đường kính ống ra: Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 75 mm. Chọn máy bơm nước từ bể điều hòa sang bể Aerotank Các thông số tính toán bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 530 m3 /ngày = 0.0061 m3/s Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể điều hòa qua bể Aerotank. Thiết bị đi kèm với bơm gồm: đường ống dẫn nước chiều dài ống L = 8 m, một van, ba co 900, một tê. Công suất của bơm: Trong đó: : Khối lượng riêng chất lỏng =1.000 kg/m3; : Là lưu lượng trung bình giờ nước thải ; H : Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực), m; g : Gia tốc trọng trường g = 9.81 m/s2; : Là hiệu suất máy bơm = 0,73 - 0,93 chọn = 0,8. Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, m; Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, m; Hd : Tổn thất áp lực dọc đường, m; Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, m. Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 4 m Trong đó: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 4 m; Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 m. Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: Trong đó: P1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2; : Khối lượng riêng của nước thải. Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = i x L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 5,2 (l/s) và đường kính ống D = 60 mm tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta được vận tốc trong ống v = 0,7 m/s, 1000i = 2,19. Tổn thất cục bộ: Tổn thất qua van z= 1,7, có 1 van Tổn thất qua co 900 z= 0,5, có 3 co Tổn thất qua tê z= 0,6, có 1 tê. Vận tốc nước chảy trong ống V = 0,7 m/s. Chọn cột áp bơm H = 10 m Chọn bơm nước thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (0,75 Kw). Trong đó 01 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm còn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền. Hàm lượng SS, BOD5, COD sau khi ra bể điều hòa = (1 – 10%) = 188 x 0,9 = 169,2 mg/l = (1 – 10%) = 199,75 x 0,9 = 179,77 mg/l = (1 – 10%) = 319,6 x 0,9 = 287,64 mg/l Bảng 4.6 Tổng hợp thông số bể điều hoà Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà T h 4 Kích thước bể điều hoà Chiều dài L mm 5.000 Chiều rộng B mm 5.000 Chiều cao hữu ích H mm 3.500 Chiều cao xây dựng Hxd mm 4.000 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 16 Đường kính ống dẫn khí chính Dk mm 42 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 21 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Dr mm 75 Thể tích bể điều hòa Wt m3 100 Công suất bơm Nb Kw 0.75 Công suất máy thổi khí Nk Kw 1.5 Bể Aerotank Nhiệm vụ Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí. Tính toán Các thông số tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào Aerotank = 179,77 mgBOD5/l và SS = 169,2 mg/l tỷ số BOD5 /COD = 0,625 Yêu cầu BOD5 và SS sau xử lý sinh học hiếu khí là: 30 mg/l và 50 mg/l. Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 530 m3/ngđ; t: Nhiệt độ trung bình của nước thải, t = 250C; X0: Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, Xo= 0 mg/l; X: Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, X = 2.500 mg/l (cặn bay hơi 2.500 – 4.000 mg/l); Xt: Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT =10.000 mg/); :Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình. ngày. Chế độ thủy lực của bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh. Y: Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại). Y= (0,4 – 0,8) (mg bùn hoạt tính/mgBOD). Chọn Y = 0,6; Kd : Hệ số phân hủy nội bào. Kd = (0,02 – 0,1) (ngày-1), chọn Kd = 0,06; Z : Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng II, Z = 0,2 trong đó có 80% cặn bay hơi; F/M: Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính, F/M = (0,2 – 1,0) (kg BOD5/kg bùn hoạt tính) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn; L: Tải trọng các chất hữu cơ sẽ được làm sạch trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, L= (0,8 – 1,9) (kgBOD5/m3.ngày) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. Các thành phần hữu cơ khác như Nitơ và Photpho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : 5 :1) (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai). Dự đoán BOD5 hoà tan trong dòng ra dựa vào mối quan hệ: BOD5 dòng ra = BOD5 hoà tan trong dòng ra + BOD5 của SS ở đầu ra Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy: a = 0,65 x 50 = 32,5 mg/l 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 mg O2. Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn như sau: b = 32,5 x 1,42 = 46,15 mg/l Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD20 sang BOD5 ): c = 46,15 x 0,68 = 31,382 mg/l Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể lắng: S = 50 – 31,382 = 18,618 mg/l Xác định hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD tổng cộng: Tính toán theo điều kiện Nitrat hoá Thời gian cần thiết để Nitrat hoá: Trong đó: N0: Hàm lượng N đầu vào; N: Hàm lượng N đầu ra . : tốc độ sử dụng N của vi khuẩn Nitrat hoá: ; Trong đó: : Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn Nitrat hoá. : 0,35 ngày-1 (bảng 5-3, TTTK các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai); T : Nhiệt độ thấp nhất của nước thải về mùa đông 120C; DO : Hàm lượng oxy hoà tan trong bể DO = 2 (mg/l); K02 = 1,3 (mg/l); pH = 7,2; KN = 100,051T-1,158 = 100,051x12-1,158 = 0,28; YN = 0,20 (bảng 5-4, TTTK các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai). XN : Thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrat hoá trong bùn hoạt tính: X: Nồng độ bùn hoạt tính, chọn X = 2000mg/l. Thời gian cần thiết để Nitrat hoá là: Thời gian lưu bùn trong bể: (KdN = 0,04 tra bảng 5-4, TTTK các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai). . Thể tích bể Aerotank để khử NH4+: Tính toán theo điều kiện khử BOD5. Tốc độ oxy hoá BOD5 mg/l cho 1mg/l bùn hoạt tính trong 1 ngày: Từ công thức: Trong đó: theo tuổi của bùn Nitrat hoá đã tính ở trên; Y : 0,65 (bảng 5-1, TTTK các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai); Kd : 0.06 ngày-1. Thời gian cần thiết để khử BOD5: Chọn dung tích bể theo thời gian lưu nước 9.8 h để Nitrat hoá là: 217m3. Như vậy thể tích của bể Aerotank hỗn hợp để khử BOD5 và NH4+ là: 217 m3. Chọn thể tích bể Aerotank thiết kế: 217 m3. Diện tích của Aerotank trên mặt bằng: Trong đó: H : Chiều cao công tác của Aerotank, chọn H = 5.0 m Chọn L x B = 8m x 5.5m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank: Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.5 m Thể tích thực của bể: Tính tổng lượng cặn sinh ra hằng ngày Tốc độ tăng trưởng của bùn: Yb = Yb = = 0,42 Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5: Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,2 Tính lượng bùn dư phải xả hàng ngày Qxả (Nguồn [5](CT 6.11). Qxả = Trong đó: V: Thể tích của bể V = 242 m3; Qr = Qv = 530 m3/ngày coi lượng nước theo bùn là không đáng kể. X : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, mg/l; : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình; XT: Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT = 0,8 x 10.000 = 8.000 mg/l; Xr: Nồng độ bùn hoạt tính đã lắng Xr = 0,7 x 32,5 = 22,75 mg/l, (0,7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro). Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn lại) không xả cặn ban đầu: Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày: Trong đó cặn bay hơi Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng: Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn QT Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ ở giá trị 2000 mg/l ta có: Phương trình cân bằng vật chất: Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank F/M = (Công thức 5 –23. Nguồn [5]) = (mgBOD/mgbùn.ngđ) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,2 ÷1. Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày: (mg/mg.ngđ) Tải trọng thể tích bể: kgBOD5/m3.ngđ Î (0,32 – 0.64 kg BOD5/m3.ngày) Tính lượng ôxy cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng ôxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn: OCo = (Công thức 6 – 15. Nguồn [3]) Với: f : hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,67. Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo x Trong đó: Cs20 : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước ở 20oC, mg/l; CL : Lượng ôxy hòa tan cần duy trì trong bể, mg/l; Csh : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 25oC (nhiệt độ duy trì trong bể), mg/l; b : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải, b = 1; a : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dạng và kích thước bể có giá trị từ 0,6 ¸ 2,4. Chọn a = 0,6; T : Nhiệt độ nước thải, T= 25oC. Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = Trong đó: OCt : Lượng ôxy thực tế cần sử dụng cho bể; OU : Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối. OU = Ou x h Trong đó: h : Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối. Chọn độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối (xem như gần sát đáy) và chiều cao của giá đỡ không đáng kể h = 3,5 m; Ou : Lượng ôxy hòa tan vào 1m3 nước thải của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn ở chiều sâu 1m. Chọn Ou = 8 gO2/m3.m; OU = Ou x h = 8 x 3,5 = 28 gO2/m3 f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5. Vậy: Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 250 mm. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí = 150 – 200 l/phút, chọn = 175 l/phút. Lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank: đĩa Chọn N = 32 đĩa thổi khí. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = h1 + hd + H Trong đó: h1 : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4 m; hd : Tổn thất qua đĩa phun không quá 0,7 m. Chọn hd = 0,6 m; H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3,5 m. Hm = 0,4 + 0,6 + 3,5 = 4,5 m Công suất máy thổi khí: Pmáy = Trong đó: Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , Kw; G : Trọng lượng của dòng không khí , kg/s; G = Qkk ´ rkhí = 0.097 ´ 1.3 = 0.1261 kg/s; R : Hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol.0K; T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K; P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm; P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: N = = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí ); 29,7 : Hệ số chuyển đổi; e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8. Vậy: Pmáy = Chọn 02 máy thổi khí công suất 5,5 kw (02 máy hoạt động luân phiên). Tính toán đường ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn vkhí = 15 m/s Lưu lượng khí cần cung cấp: Qkk = 7312.5m3/ngđ = 0.085 m3/s Đường kính ống phân phối chính: Chọn ống thép có đường kính D = 90 mm. Từ ống chính ta phân làm 8 ống nhánh cung cấp khí cho bể, lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh: v’khí = 15 m/s Đường kính ống nhánh: d = = Chọn loại ống thép có đường kính = 42 mm. Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính: Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh: v’khí = = Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) (Nguồn[3]) Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 2 m/s Lưu lượng nước thải: Q = 530 m3/ngày = 0,0061 m3/s Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = 175m3/ngày = 0,002m3/s Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Qv = Q + Qt = 530 + 175 = 705m3/ngày = 29.375m3/h. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống: D = = Chọn ống uPVC có đường kính 75mm. Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qt = 175(m3/ng.đ) = 0.002m3/s. Chọn vận tốc bùn trong ống v = 1 m/s Chọn ống uPVC có đường kính 60mm. = (1 – 60%) = 319,6 x 0,4 = 127,84 mg/l Bảng 4.7 Tổng hợp thông số bể Aerotank Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước T h 9.8 Kích thước bể Chiều dài L mm 8000 Chiều rộng B mm 5500 Chiều cao hữu ích H mm 5000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 5500 Số đĩa khuyếch tán khí N đĩa 30 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 90 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 42 Đường kính ống dẫn nước vào Dv, mm 75 Đường kính ống dẫn nước ra D r mm 75 Thể tích bể Aerotank Wt m3 242 Bể lắng II Nhiệm vụ Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank. Tính toán Tính toán kích thước bể Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm của bể lắng: Trong đó : Qtbs: Lưu lượng tính toán trung bình theo giây, Q = 0.0061 m3/s; Vtt: Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s (0,03 m/s). (Điều 6.5.9. TCXD 51 – 2006). Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng: Trong đó : V : Tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, v = 0,5 – 0,8 mm/s (Điều 6.5.4 - TCXD 51 – 2006). Chọn v = 0,6 mm/s = 0,0006 m/s. Diện tích tổng cộng của bể: Đường kính bể lắng: Chọn D = 4 m. Đường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 4 = 0,8 m Chọn chiều cao hữu ích của bể lắng là H = 3,2 m, chiều cao lớp bùn lắng hbl = 0,8 m, chiều cao hố thu bùn ht = 0,3 m, chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2 m và chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng II: Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,2 + 0,8 + 0,3 + 0,2 + 0,5 = 5 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60% x H = 60% x 3.2 = 1.92 m Thể tích thực của bể lắng ly tâm đợt II: W = F x H = 10.36 x 5 = 51.8 m3 Thời gian lưu nước của bể lắng: Chọn 1.5h Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, m3 /h; Qth: Lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank = 22.08 x 0.6 m3 /h; 0,6: Hệ số tuần hoàn = 0,6. Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: chọn v = 0,6 (m/s) (Quy phạm 0,6 – 0,7 m/s) Diện tích mặt cắt ướt của máng: (cao x rộng) = (200 mm x 200 mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thước máng: cao x rộng = (200mm x 200 mm). Máng bê tông cốt thép dày 100 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ. Máng răng cưa Máng thu nước đặt theo chu vi bể cách thành trong của bể 250 mm. Máng răng cưa được nối với máng thu nước bằng bulông M10. Chọn máng răng cưa bằng thép tấm không rỉ, có bề dày 3 mm. Đường kính máng răng cưa được tính theo công thức: Drc = D – (0,2 + 0,1 + 0,002) x 2 = 4 – 2 x 0,302 = 3.396 m Trong đó D : Đường kính bể lắng II, D = 4 m; 0,2 : Bề rộng máng tràn = 200 mm = 0.2 m; 0,1 : Bề rộng thành bê tông = 100 mm = 0,1 m; 0,002: Tấm đệm giữa máng răng cưa và máng bê tông = 2 mm. Máng răng cưa được thiết kế có 4 khe/m dài, khe tạo góc 90o Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là: 3.396 x x 4 = 42.6 khe chọn 43 khe Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Mặt khác ta lại có: Trong đó: Cd: Hệ số lưu lượng, Cd = 0,6; g: Gia tốc trọng trường, m/s2; : Góc của khía chữ V, ; H: Mực nước qua khe, m. Giải phương trình trên ta được: lnH = ln(1,75.10-4) => lnH = -3,45 => H = e-3,45 = 0,0325 Chọn H =0.35m = 35mm < 50 mm chiều sâu của khe đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: (Nguồn [3]) Tính ống dẫn nước thải, ống dẫn bùn Ống dẫn nước thải ra Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1.5 m/s Lưu lượng nước thải : Q = 22.08 m3 /h. Đường kính ống: Chọn ống nhựa uPVC có đường kính =75mm Ống dẫn bùn Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 1 m/s Lưu lượng bùn: Qb = Qt + Qw = 5.08 + 0.079 = 5.159 m3 /h Trong đó: Qt : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về bể Aerotank 121.9 m3 /ngày = 5.08 m3 /h; Qw : Lưu lượng bùn dư từ bể Aerotank 1,9 m3/ngày = 0,079 m3/h. Đường kính ống dẫn: Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống = 49 mm. Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm: Qt = 121.9 m3 /ng.đ = 0.00141 m3 /s. Cột áp của bơm: H = 10 m Công suất bơm: Trong đó: h: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 - 0,93 , chọn h= 0,8; : Khối lượng riêng của nước kg/m3. Chọn bơm bùn lắng: Loại bơm ly tâm trục ngang. Công suất 0,25 (Kw). Bùn chủ yếu được tuần hoàn lại bể Aerotank, bùn dư dẫn vào bể nén bùn. Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây, bùn được bơm hút đi. Chế độ vận hành 24/24. Chiều dài : l = 90%D = 0.9 x 4 = 3.6 m. Năng lượng cần truyền vào nước: P = G2 × V × µ Trong đó: G : Cường độ khuấy. G = 10 s-1 V : Thể tích bể . W = 51.8 (m3) µ : Độ nhớt động lực bùn. µ = 0,00105 (N.s/m3) P = 102 × 51.8 × 0.00105 = 5.439(J/s) Xác định số vòng quay của cánh gạt bùn: Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua bể lắng II giảm: = (1 – 70%) = 169,2 x 0,3 = 50,76 mg/l = (1 – 85%) = 179,77 x 0,15 = 29,6 mg/l = (1 – 60%) = 127,84 x 0,4 = 51,13 mg/l Bảng 4.8 Tổng hợp thông số bể lắng đợt II Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D mm 4000 Chiều cao bể lắng Hct mm 5000 Đường kính ống trung tâm D mm 800 Chiều cao ống trung tâm h mm 1920 Chiều cao máng răng cưa H mm 250 Thời gian lưu nước t h 1.5 Đường kính máng răng cưa Drc mm 3396 Đường kính ống dẫn nước thải vào Dv mm 75 Đường kính ống dẫn nước thải ra Dr mm 75 Tổng số khe của máng răng cưa n 43 Thể tích bể lắng đợt II W m3 51.8 Bể tiếp xúc khử trùng Nhiệm vụ Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90 – 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Tính toán Tính kích thước bể Thể tích bể tiếp xúc: .  Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc, m3/h; t : Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút (Nguồn: Điều 8.28.5 TCVN 7957 – 2008). Chọn chiều sâu lớp nước trong bể H = 2.5 m. Diện tích mặt thoáng của bể tiếp xúc khi đó sẽ là: Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc: Hxd = H + hbv = 2.5 + 0.5 = 3 m Chọn bể tiếp xúc gồm 3 ngăn, diện tích mỗi ngăn: Kích thước mỗi ngăn: Tổng chiều dài bể: Thể tích thực của bể tiếp xúc: Tính ống dẫn nước thải ra Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 1.5m/s Đường kính ống dẫn: Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống = 75 mm Tính hóa chất khử trùng Lưu lượng thiết kế : Q = 530 m3 /ngày Liều lượng : Clo = 5 mg/l Lượng clo châm vào bể tiếp xúc: 5 x 530.10-3 = 2.65 kg/ngày Nồng độ dung dịch NaOCl = 10% Lượng NaOCl 10% châm vào bể tiếp xúc = 2.65/0.1 = 26.5 l/ngày Thời gian lưu = 20 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 26.5 x 20 = 530 lít Chọn bơm định lượng: 1 bơm châm NaOCl Đặc tính bơm định luợng: Q = 0,375 l/h (Chọn bơm định lượng có lưu lượng 0,5 l/h, áp lực 10bar) Bơm hoạt động liên tục, ngưng khi hệ thống ngừng hoạt động. Bảng 4.9 Tổng hợp thông số bể tiếp xúc Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Kích thước bể Dài L mm 2250 Rộng B mm 2.000 Cao công tác H mm 2500 Cao xây dựng Hxd mm 3000 Ống dẫn nước vào D mm 75 Ống dẫn nước ra D mm 75 Thể tích bể tiếp xúc W m3 13.5 Lượng clo tiêu thụ MClo lít/ngày 26.5 Bể chứa và nén bùn Nhiệm vụ Bùn từ bể lắng II có độ ẩm 98 – 99,5%, sau khi qua bể nén bùn có độ ẩm 78 – 80% thì bùn được xe bơm hút bùn định kỳ. Tính toán Bùn hoạt tính ở bể lắng II phải xả : Qxả = 5.2m3 /ngày = 0.21 m3 /h Lượng bùn dư cần xử lý : Mdư = Px = 44.75kgSS/ngày Lượng bùn đi vào bể nén bùn: Chọn hệ số an toàn cho bể nén bùn là 20% Qn = Qdư x 1.2 = 5.2 x 1.2 = 6.24 m3/ngày = 0.26 m3/h Mn = Mdư x 1,2 = 44.75 x 1.2 = 53.07kg/ngày Vận tốc chảy của chất lỏng ở vùng lắng trung bể nén bùn kiểu lắng đứng không lớn hơn 0,1mm/s. Chọn v1 = 0,03 mm/s (điều 6.17 – TCXD51-2008). Vận tốc bùn trong ống trung tâm Chọn v2 = 28 mm/s. Thời gian lắng bùn: t = 12 h (điều 6.17 – TCXD51-2008). Diện tích hữu ích của bể: Diện tích ống trung tâm của bể: Diện tích tổng cộng của bể: A = A1 + A2 = 2.4 + 0.0025 = 2.4025m2 Đường kính của bể: Chọn D = 1,8 m Đường kính ống trung tâm: Đường kính phần loe ống trung tâm: Chọn d1= 0.5m Đường kính tấm chắn: Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng: h1 = v1 x t x 3600 = 0,00003 x 12 x 3600 = 1,296 m Chọn h1 = 1,3m Khoảng cách từ đáy ống loe đến đến tấm lá chắn, h0 = 0.25 – 0.5m Chọn h0 = 0.25m Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 500: Trong đó: dn: Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.6 m Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn: Htc = h1 + h2 + hbv = 1.3 + 0.7 + 0.5 = 2.5m Trong đó h1: Chiều cao phần lắng của bể nén bùn; h2: chiều cao phần hình nón của bể. Thể tích thực của bể nén bùn: Wt = F x Htc = 2.4 x 2.5 = 6(m3) Nước tách từ bể bể nén bùn được dẫn trở về ngăn tiếp nhận để tiếp tục xử lý. Hàm lượng TS của bùn vào bể nén bùn Giả sử: Toàn bộ bùn hoạt tính dư lắng xuống đáy bể. Hàm lượng bùn nén đạt TSnén = 3%. Dựa vào sự cân bằng khối lượng chất rắn, có thề xác định lưu lượng bùn nén cần xử lý Qbùn x TSvào = Qnén x TSnén Tính toán máng thu nước và máng răng cưa Máng thu nước đặt theo chu vi bể cách thành trong của bể 250 mm. Máng răng cưa được nối với máng thu nước bằng bulông M10. Chọn máng răng cưa bằng thép tấm không rỉ, có bề dày 3 mm. Chọn tấm xẻ khe hình chữ V với góc ở đáy 900C. Máng răng cưa có khe điều chỉnh cao độ cho máng. Chiều cao chữ V là 30mm, khoảng cách giữa hai chữ V là 40 mm, Chiều rộng một chữ V là 60 mm. Chọn chiều cao tổng cộng của máng răng cưa:hct = 180mm. Tính toán đường ống Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,5 m/s Đường kính ống dẫn bùn vào: Chọn ống dẫn bùn vào f 65 mm Đường kính ống dẫn bùn ra: Chọn ống dẫn bùn ra f 65 mm Bảng 4.10 Tổng hợp thông số bể nén bùn trọng lực. Thông số Ký hiệu Đơn vị Kích thước Đường kính D m 1800 Đường kính ống trung tâm Dtt m 360 Chiều cao tổng H m 3 Ống dẫn bùn vào Dv mm 65 Ống dẫn bùn vào Dr mm 65 Thể tích bể nén bùn V m3 7.2 PHƯƠNG ÁN 2. Các công trình đơn vị ở phương án 2 tính toán giống như phương án 1. Tuy nhiên ở phương án 2 ta chọn bể Lọc sinh học thay thế cho bể Aerotank nên cần tính toán thêm bể Lọc sinh học. Bể lọc sinh học. Nước thải sau khi qua bể điều hoà có hàm lượng BOD5 = 180mg/l. Yêu cầu sau khi qua bể lọc sinh học hàm lượng BOD5 còn lại là 50mg/l (theo tiêu chuẩn nguồn thải loại B) Bảng 4.11 Các thông số tính toán thiết kế bể lọc sinh học Thông số Đơn vị Tải trọng thấp Tải trọng cao Chiều cao lớp vật liệu m 1 – 3 0,9 – 2,4 (đá) 6 – 8 (nhựa tấm) Loại vật liệu Đá cục, than cuội, đá ong, cuội lớn Đá cục, than cục, sỏi lớn, tấm nhực, cầu nhựa Tải trọng chất hữu cơ theo thể tích lớp vật liệu lọc kgBOD/1m3 vật liệu.ngày 0,08 – 0,4 0,4 – 1,6 Tải trọng thủy lực theo bề diện tích bề mặt m3/m2.ngày 1 – 4,1 4,1 – 40,7 Hệ số tuần hoàn R = Tùy chọn 0 – 1 0,5 – 2 Tải trọng thủy lực lên bề mặt bể lắng 2 m3/m2.ngày 25 16 Hiệu quả khử BOD sau bể lọc và bể lắng đợt 2 % 80 – 90 65 – 85 (Nguồn : Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải _ Trịnh Xuân Lai) Chọn hiệu quả xử lý hai đợt như sau: E = 85% Chọn hệ số tuần hoàn nước thải R = 1 Thông số tuần hoàn nước thải: Lượng BOD5 cần khử trong ngày W = Q(So – S).10-3 = 530(180 – 50)10-3 = 68.9(kg/ngày) Thể tích khối vật liệu lọc trong bể lọc đợt 1: V = 263(m3) Diện tích bể lọc : Với H1 là chiều cao lớp vật liệu lọc. Đường kính bể lọc. Thiết kế bể có dạng hình tròn, đường kính bể lọc 1, Chọn D1 = 13 m. Tải trọng thủy lực của bể lọc Trong đó: Qt : lưu lượng tuần hoàn nước thải, Qt = 530 m3/ngđ Tải trọng chất hữu cơ tính cho 1m3 vật liệu Khoảng cách từ bề mặt của lớp vật liệu đến vòi phun chọn là h1 = 0,4 m để lấy không khí và để cho các tia nước phun ra vỡ đều thành các giọt nhỏ trên toàn bộ diện tích bể. Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể là hđáy = 0,8 m Vậy chiều cao xây dựng bể là: H = H + h1 + hđáy = 2,0 + 0,4 + 0,8 = 3,2 (m) Thể tích bể lọc sinh học: Wt = S x H = 131.5 x 3.2 = 420(m3) Hệ thống phân phối nước trong bể là 2 ống thép có đường kính f90 được liên kết với trục quay thông qua moteur truyền động. Lớp vật liệu lọc là sỏi có đường kính 60 – 100mm. Đáy bể được xây dựng với độ dốc 2% về phía máng thu nước trung tâm. CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH TẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 1 DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG Những hạng mục xây dựng và giá thành các công trình đơn vị STT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ S.L ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 1 Bể thu gom m3 21 2,200,000 46,200,000 2 Bể tách dầu mỡ m3 9.4 2,200,000 20,680,000 3 Bể điều hòa m3 100 2,200,000 220,000,000 5 Bể Aerotank m3 242 2,200,000 532,400,000 6 Bể lắng II m3 51.8 2,200,000 113,960,000 7 Bể tiếp xúc khử trùng m3 13.5 2,200,000 29,700,000 8 Bể nén bùn m3 6 2,200,000 13,200,000 9 Nhà điều hành m2 20 2,200,000 44,000,000 1,020,140,000 DỰ TOÁN THIẾT BỊ Dự toán chi phí thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải STT Tên Thiết Bị Đơn Vị Số Lượng Đơn Giá Thành Tiền 1 Song chắn rác  Song chắn rác Vật liệu: Inox 304 Bộ 2 900,000 1,800,000 2 Ngăn tiếp nhận Bơm chìm Qmax = 52.992m3/h Cột áp H = 10 mCông suất: 2.0 Kw 3P/380V/50HzXuất xứ: Shinmaywa, Nhật Máy 2 15,000,000 30,000,000 3 Bể tách dầu mỡ Hệ thống thanh gạt Hệ 1 3,000,000 3,000,000 Motor gạt Máy 1 6,000,000 6,000,000 Máng thu dầu mỡ Cái 1 2,000,000 2,000,000 4 Bể điều hòa Máy nén khí Qkk =1. 06 m3/phút Cột áp H = 5.0 mCông suất:1.5Kw 3P/380V/50HzXuất xứ: Shinmaywa, Nhật Máy 2 30,000,000 60,000,000 Đĩa phân phối khí Lưu lượng khí: 80 lít/phút Đĩa 16 350,000 5,600,000 Bơm chìm Qmax = 18.75 m3/h Cột áp H = 10 mCông suất: 0.75Kw-3P/380V/50HzXuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật Máy 2 10,000,000 20,000,000 5 Bể Aerotank Máy nén khí Qkk = 7.312,5m3/hcột áp H = 5,0 mCông suất 5.5Kw- 3P/380V/50HzXuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật Máy 2 50,000,000 100,000,000 Đĩa phân phối khí Lưu lượng khí: 175 lít/phút Đĩa 30 350,000 10,500,000 6 Bể lắng II Ống trung tâm Vật liệu: Inox 304, dày 3mm Cái 1 1,200,000 1,200,000 Máng răng cưa Vật liệu: Inox 304, dày 3mm Cái 1 2,000,000 2,000,000 Thanh gạt bùn Vật liệu: Thép CT 3 Cái 1 2,500,000 2,500,000 Bơm bùn tuần hoàn Q = 5.08 m3/h cột áp H = 10 mCông suất:0,25Kw- 3P/380V/50HzXuất xứ : Hãng Shinmaywa, Nhật Máy 1 8,500,000 8,500,000 Thiết bị cào bùn Bộ 1 3,000,000 3,000,000 7 Bể tiếp xúc khử trùng Bồn hóa chất Vật liệu: CompositV = 300 lítXuất xứ: Việt Nam Bồn 1 750,000 750,000 Bơm định lượng Q = 0,5 l/h Áp lực 10 barXuất xứ : Blue White – USA Máy 1 3,600,000 3,600,000 11 Bể chứa và nén bùn Ống trung tâm Vật liệu: Inox 304, dày 3mm Cái 1 1,200,000 1,200,000 12 Tủ điện điều khiển Bộ 1 15,000,000 15,000,000 13 Hệ thống đường ống, van, co, tê Bộ 1 25,000,000 25,000,000 Tổng cộng 301,650,000 Tổng kinh phí xây dựng cho phương án 1: T1 = chi phí xây dựng + chi phí thiết bị máy móc = 1,020,140,000+ 301,650,000 = 1,321,790,000 VNĐ CHI PHÍ XỬ LÝ 01m3 NƯỚC THẢI Chi phí xây dựng Vậy tổng vốn đầu tư cơ bản cho hệ thống xử lý nước thải của nhà máy theo phương án lựa chọn (phương án 1) là T1 = 1,321,790,000 (VNĐ)m Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 10 năm. Vậy tổng chi phí khấu hao như sau: = 445.000 (VNĐ/ngày) Chi phí vận hành Chi phí điện năng tiêu thụ STT Thiết bị Công suất(Kw) Số lượng(cái) Số máy hoạt động Thời gian hoạt động(h/ngày) Tổng điện (Kw/ngày) 1 Bơm chìm Ngăn tiếp nhận 2 2 1 20 40 2 Bơm chìm bể điều hòa 0,75 2 1 20 15 3 Máy nén khí BĐH 1.5 2 1 24 36 4 Máy nén khí (AER) 5.5 2 1 24 132 5 Bơm bùn bể lắng II 0,25 2 1 4 1 6 Bơm định lượng 0.2 2 2 24 9,6 Tổng Cộng 233,6 Chi phí điện năng (Đ) Điện năng tiêu thụ trong 01 ngày = 233,6 Kw/ngày Đơn giá điện cấp cho sản xuất là: 2,061VNĐ/Kw/h Chi phí điện năng cho 01 ngày vận hành: Đ = 233,6 x 2,061 = 481,500 (VNĐ) Chi phí hoá chất (H) Chi phí NaOH vẩy 99% tiêu thụ 1 ngày: HNaOH = 1,5 kg/ngày x 20.000 đ/kg = 30.000 (VNĐ/ngày) Chi phí NaOCL tiêu thụ trong 1 ngày: HNaOCL = 26.5lít/ngày x 7.500 đ/lít =198.750 (VNĐ/ngày) Chi phí hóa chất một ngày: H = HNaOH + HNaOCL = 30.000 + 198.750 = 228.750(VNĐ/ngày) Nhân công (N) Stt Nhân viên Số người Lương VNĐ/tháng Tổng chi phí VNĐ/tháng 01 Nhân viên vận hành 01 4.000.000 4.000.000 Chi phí nhân công tính trong một ngày: N= 4.000.000/30 =133,400 VNĐ Tổng chi phí cho 01 ngày vận hành hệ thống xử lý nước thải : Tvh =Đ + H + N = 481,500 + 228.750+ 133,400 = 843,650(VNĐ/ngày) Chi phí xử lý 01m3 nước thải Chi phí tính cho 01m3 nước thải được xử lý: Cxl = (Tkh + Tvh)/530m3 = (445,000+ 843,650)/530 2.415(VNĐ/m3 .ngày) PHƯƠNG ÁN 2. DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG. Dự toán chi phí thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải được trình bày trong Bảng 5.2.1 STT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ S.L ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 1 Bể thu gom m3 21 2,200,000 46,200,000 2 Bể tách dầu mỡ m3 9.4 2,200,000 20,680,000 3 Bể điều hòa m3 100 2,200,000 220,000,000 5 Bể lọc sinh học m3 420 2,200,000 924,000,000 6 Bể lắng II m3 51.8 2,200,000 113,960,000 7 Bể tiếp xúc khử trùng m3 13.5 2,200,000 29,700,000 8 Bể nén bùn m3 6 2,200,000 13,200,000 9 Nhà điều hành m2 20 2,200,000 44,000,000 1,411,740,000 DỰ TOÁN THIẾT BỊ Bảng 5.2 Dự toán chi phí thiết bị STT Tên Thiết Bị Đơn Vị Số Lượng Đơn Giá Thành Tiền 1 Song chắn rác Song chắn rác Vật liệu: Inox 304 Bộ 2 900,000 1,800,000 2 Ngăn tiếp nhận Bơm chìm Qmax = 52.992m3/h Cột áp H = 10 mCông suất: 2.0 Kw 3P/380V/50HzXuất xứ: Shinmaywa, Nhật Máy 2 15,000,000 30,000,000 3 Bể tách dầu mỡ Hệ thống thanh gạt Hệ 1 3,000,000 3,000,000 Motor gạt Máy 1 6,000,000 6,000,000 Máng thu dầu mỡ Cái 1 2,000,000 2,000,000 4 Bể điều hòa Máy nén khí Qkk =1. 06 m3/phút Cột áp H = 5.0 mCông suất:1.5Kw 3P/380V/50HzXuất xứ: Shinmaywa, Nhật Máy 2 30,000,000 60,000,000 Đĩa phân phối khí Lưu lượng khí: 80 lít/phút Đĩa 16 350,000 5,600,000 Bơm chìm Qmax = 18.75 m3/h Cột áp H = 10 mCông suất: 0.75Kw-3P/380V/50HzXuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật Máy 2 10,000,000 20,000,000 5 Bể lọc sinh học Vật liệu lọc m3 263 2,000,000 526,000,000 6 Bể lắng II Ống trung tâm Vật liệu: Inox 304, dày 3mm Cái 1 1,200,000 1,200,000 Máng răng cưa Vật liệu: Inox 304, dày 3mm Cái 1 2,000,000 2,000,000 Thanh gạt bùn Vật liệu: Thép CT 3 Cái 1 2,500,000 2,500,000 Bơm bùn tuần hoàn Q = 5.08 m3/h cột áp H = 10 mCông suất:0,25Kw- 3P/380V/50HzXuất xứ : Hãng Shinmaywa, Nhật Máy 1 8,500,000 8,500,000 Thiết bị cào bùn Bộ 1 3,000,000 3,000,000 7 Bể tiếp xúc khử trùng Bồn hóa chất Vật liệu: CompositV = 300 lítXuất xứ: Việt Nam Bồn 1 750,000 750,000 Bơm định lượng Q = 0,5 l/h Áp lực 10 barXuất xứ : Blue White – USA Máy 1 3,600,000 3,600,000 11 Bể chứa và nén bùn Ống trung tâm Vật liệu: Inox 304, dày 3mm Cái 1 1,200,000 1,200,000 12 Tủ điện điều khiển Bộ 1 15,000,000 15,000,000 13 Hệ thống đường ống, van, co, tê Bộ 1 25,000,000 25,000,000 Tổng cộng 717,150,000 Tổng kinh phí xây dựng cho phương án 2: T2 = chi phí xây dựng + chi phí thiết bị máy móc = 1,411,740,000+ 717,150,000= 2,128,890,000 VNĐ CHI PHÍ XỬ LÝ 01m3 NƯỚC THẢI Chi phí xây dựng Vậy tổng vốn đầu tư cơ bản cho hệ thống xử lý nước thải của nhà máy theo phương án lựa chọn (phương án 2) là T2 = 2,128,890,000 (VNĐ) Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 10 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 5 năm. Vậy tổng chi phí khấu hao như sau: = 782,000( VNĐ/ngày) Chi phí vận hành Chi phí điện năng tiêu thụ STT Thiết bị Công suất(Kw) Số lượng(cái) Số máy hoạt động Thời gian hoạt động(h/ngày) Tổng điện (Kw/ngày) 1 Bơm chìm Ngăn tiếp nhận 2 2 1 20 40 2 Bơm chìm bể điều hòa 0,75 2 1 20 15 3 Máy nén khí BĐH 1.5 2 1 24 36 4 Bơm bùn bể lắng II 0,25 2 1 4 1 5 Bơm định lượng 0.2 2 2 24 9,6 Tổng Cộng 101,6 Chi phí điện năng (Đ) Điện năng tiêu thụ trong 01 ngày = 101,6 Kw/ngày Đơn giá điện cấp cho sản xuất là: 2,061VNĐ/Kw/h Chi phí điện năng cho 01 ngày vận hành: Đ = 101,6 x 2,061 = 209,400(VNĐ) Chi phí hoá chất (H) Chi phí NaOH vẩy 99% tiêu thụ 1 ngày: HNaOH = 1,5 kg/ngày x 20.000 đ/kg = 30.000 (VNĐ/ngày) Chi phí NaOCL tiêu thụ trong 1 ngày: HNaOCL = 26.5lít/ngày x 7.500 đ/lít =198.750 (VNĐ/ngày) Chi phí hóa chất một ngày: H = HNaOH + HNaOCL = 30.000 + 198.750 = 228.750(VNĐ/ngày) Nhân công (N) Stt Nhân viên Số người Lương VNĐ/tháng Tổng chi phí VNĐ/tháng 01 Nhân viên vận hành 01 4.000.000 4.000.000 Chi phí nhân công tính trong một ngày: N= 4.000.000/30 =133,400 VNĐ Tổng chi phí cho 01 ngày vận hành hệ thống xử lý nước thải : Tvh =Đ + H + N = 209,400 + 228.750+ 133,400 = 571,550(VNĐ/ngày) Chi phí xử lý 01m3 nước thải Chi phí tính cho 01m3 nước thải được xử lý: Cxl = (Tkh + Tvh)/530m3 = (782,000+ 571,550)/530 2.554(VNĐ/m3.ngày) CÁC ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA 2 PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. Bể Aerotank Bể lọc sinh học Chí phí xây dựn thấp: 1,411,740,000 Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải: VNĐ/m3. Không tốn chi phí cho vật liệu lọc. Sử dụng phương pháp xử lí bằng vi sinh. Quản lí đơn giản. Dễ khống chế các thông số vận hành. Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật. Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học Cần cung cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể Aerotan Chi phí xây dựng cao: 2,128,890,000 Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải: 2.554 VNĐ/m3 Chi phí cho vật liệu lọc cao: 526.000.000 VNĐ Tốn vật liệu lọc, phải thường xuyên rửa vật liệu lọc để tránh tình trạng tắt nghẽn bề mặt lọc. Sử dụng phương pháp xử lí bằng vi sinh. Quản lí đơn giản. Khó khống chế các thông số vận hành. Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật. Cấu tạo phức tạp hơn bể Aerotan. Áp dụng phương pháp thoáng gió tự nhiên, không cần có hệ thống cấp không khí. Không cần chế độ hoàn lưu bùn ngược lại bể lọc sinh học; Sau khi đưa ra chi phí xây dựng, chi phí xử lý nước thải và các ưu nhược điểm của các phương án thì ta thấy phương án 1 có nhiều ưu điểm nổi bật hơn. Ta chọn phương án 1 phương án 1 để xây dựng hệ thống xử lý nước cho nước thải. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp, những nội dung chính mà đồ án đã làm thực hiện bao gồm: Ước tính được lượng nươc thải phát sinh từ khu dân cư cao cấp Dragon City Thu thập, khảo sát được các số liệu về thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt nói chung và nước thải sinh hoạt tại khu dân cư dân cư cao cấp Dragon City. Từ các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt, đã đưa ra được các sơ đồ công nghệ phù hợp để xử lý. Đã tiến hành tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị và triển khai bản vẽ chi tiết cho toàn bộ trạm xử lý nước thải đối với sơ đồ công nghệ đã đề xuất; Đã ước tính được giá thành xử lý cho 1 m3 nước thải theo cả 2 công nghệ Đã lựa chọn được phương án khả thi hơn dựa vào ưu nhược điểm mổi công nghệ và giá thành xử lý. KIẾN NGHỊ Nước thải sinh hoạt nói chung ảnh hưởng đến môi trường và con người, do đó cần lưu ý một số vấn đề sau trong quá trình vận hành hệ thống xử lý. Hệ thống phải được kiểm soát thường xuyên trong khâu vận hành để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý; tránh tình trạng xây dựng hệ thống nhưng không vận hành được. Cần đào tạo cán bộ kỹ thuật và quản lý môi trường có trình độ, có ý thức trách nhiệm để quản lý, giám sát và xử lý sự cố khi vận hành hệ thống. Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra để các cơ quan chức năng thường xuyên kiểm soát, kiểm tra xem có đạt điều kiện xả vào nguồn theo QCVN 14-2008 , Cột B. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Dung, 2005, Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng. [2] Trần Đức Hạ, 2006, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học kỹ thuật. [3] Trịnh Xuân Lai, 2000, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng. [4] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2005, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật. [5] Lương Đức Phẩm, 2003, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo dục. [6] PGS. TS. Nguyễn Văn Phước, 2007, Giáo trình xử lý nước thải và sinh hoạt bằng phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng. [7] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2006, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học quốc gia TP. HCM. [8] TCXD 51- 2008, 2008, NXB Xây dựng. [9] TCVN 7957 – 2008, 2008, NXB Xây dựng. Ä µ Å PHỤ LỤC BẢNG VẼ CHI TIẾT CHO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN (PHƯƠNG ÁN 1)