Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu tập thể cục cảnh sát bộ công an tại xã Long Thới, Huyện Nhà Bè, Tp. Hồ Chí Minh

thải đầu vào, mg/l; : 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: Q m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ: Q= m3/h Lưu lượng trung bình giây: Q= l/s 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 5,2 l/s tra Bảng 4.1 Ta có: Lưu lượng lớn nhất: m3/h = 0,013 m3/s Lưu lượng giây nhỏ nhất: m3/) TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Song chắn rác Chức năng 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 Song chắn rác 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: W = = 0,01625 m2 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: h1 =(m) = 108 mm Số khe hở của song chắn rác: n = khe 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), l = 108 mm = 0,108 m; hl : Độ sâu nước ở chân song chắn rác, lấy bằng độ sâu mực nước trong mương dẫn, hl = 60 mm = 0,06 m Chiều rộng của song chắn rác: Bs = S*(n - b) + b*n = 0,008*(10 - 0,016)+ 0,016*10 = 0,24 m 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 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 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. Þ m = 80 mm. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1: L1 = = = 0,12 m = 120 mm 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: L2 = = 0,06 m Chiều dài xây dựng phần mương để lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,12 + 0,06 + 1,5 = 1,68 m 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 = hl + hs + hbv = 0,108 + 0,08 + 0,5 = 0,69 m Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 m Chiều dài mỗi thanh: m 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: = 200 (100 – 6)% = 188 mg/l = 250 (100 –6)% = 235 mg/l = 400 (100 – 6) % = 376 mg/l Bảng 4.3 Thông số tính toán 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 690 mm Hình 4.3: Song chắn rác Ngăn tiếp nhận Tính toán kích thước bể Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết: W = Qmax.h . t = m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 3 m Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Hxd = 3 + 0,5 = 3,5 m Diện tích mặt bằng: A = m2 Kích thước bể thu gom: L x B x Hxd = 2,6m x 2m x 3,5m Thể tích xây dựng bể: Wt = 2,6 x 2 x 3,5 = 18,2 m3 Ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một 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: A = m2 Đường kính ống dẫn nước thải ra: D = m Chọn D = 75 mm. Chọn máy bơm Qmax = 46,875 m3/h = 0,013 m3/s, cột áp H = 10 m. Công suất bơm: N = = 1,6 Kw = 2,16 Hp 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 tính toán 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 2600 Chiều rộng B mm 2000 Chiều cao Hxd mm 3500 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 75 Thể tích bể thu gom Wt m3 18,2 Hình 4.4: ngăn tiếp nhận Bể tách dầu mỡ Chức năng 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 Tính toán kích thước bể Thể tích bể: W = Q x t = m3 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: Hxd = H + Hbv = 2,0 + 0,3 = 2,3 m Diện tích hữu ích: F = = = 3,125 m2 Chọn chiều dài bể : 2,5 m. Chiều rộng bể : 1,3 m. Thể tích thực của bể: Wt = 2,5 x 1,3 x 2,3 = 7,475 m3. 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 450 x 2‰. = 0,9 m3/ngày Hàm lượng BOD,COD, SS sau khi tách mỡ là: = (100 – 10)% = 188 (1 – 0,1) = 169,2 mg/l = (100 – 15)% = 235(1 – 0,15) = 199,75 mg/l = (100 – 15)% = 376 (1 – 0,15) = 319,6 mg/l Bảng 4.5 Thông số thiết kế bể tách dầu Thông Số Đơn Vị Giá Trị Số lượng bể Đơn nguyên 1 Thời gian lưu nước Phút 20 Chiều cao lớp nước m 2 Chiều cao xây dựng m 2,3 Chiều dài bể m 2,5 Chiều rộng bể m 1,3 Lượng dầu cần vớt m3/ngày 0,9 Hình 4.5: Bể tách dầu Bể điều hòa Chức năng 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 Tính toán kích thước bể Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 4h (4 – 8h) Thể tích cần thiết của bể: W = x t = = 75 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng: A = m2 Chọn L x B = 5m x 4,5m 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: L x B x Hxd = 5m x 4,5m x 4m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 5 x 4,5 x 4 = 90 m3 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: qkhí = R x Wdh(tt) = 0,012 (m3/m3.phút) x 75 (m3) = 0,9 m3/phút = 54 m3/h = 900 l/phút. 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: n = = 12 đĩa Trong đó: r : Lưu lượng khí, chọn r = 75 (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 = 0,9 m3/phút = 0,015 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: vc = = 10,38 m/s => Thoả mãn vkk= 10 – 15 m/s (Nguồn[3]) Đối với ống nhánh có lưu lượng qnh = = 0,00375 m3/s và chọn đường kính ống nhánh dnh = 21 mm ứng với vận tốc ống nhánh: vn = = 10,83 m/s => 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: P = at Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = = = 1,37 Kw = 1,85 Hp 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 1,5 Hp (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 = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,057 m Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 60 mm. Chọn máy bơm nước từ bể điều hòa sang bể Aerotank Các thông số tính toán bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 450 m3/ngày = 0,0052 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: Hcb = 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. H m Chọn cột áp bơm H = 10 m Kw = 0,86 Hp 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 tính toán bể điều hoà Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà T h 6 Kích thước bể điều hoà Chiều dài L mm 5.000 Chiều rộng B mm 4.500 Chiều cao hữu ích H mm 3.500 Chiều cao xây dựng Hxd mm 4.000 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 12 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 42 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 21 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Dr mm 60 Thể tích bể điều hòa Wt m3 60 Công suất máy thổi khí N Kw 1,37 Hình4.6: Bể điều hòa Bể Aerotank Chức năng 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 = 450 m3/ngđ; t : Nhiệt độ trung bình của nước thải, t = 25oC; Xo : 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. Chọn 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 mgO2. 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: E = = Hiệu quả xử lý tính theo BOD tổng cộng: = 72% Thể tích bể Aerotank 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. : 0,45 ngày-1 ở 150C (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 = 0,2 (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 = 1500mg/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 : 0,6 (bảng 5-1, TTTK các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai); Kd : 0,055 ngày-1. Thời gian cần thiết để khử BOD5: Chọn dung tích bể theo thời gian lưu nước 7,92 h để Nitrat hoá là 148,5 m3. Như vậy thể tích của bể Aerotank hỗn hợp để khử BOD5 và NH4+ là 148,5 m3. Chọn thể tích bể Aerotank thiết kế: 150 m3. Diện tích của Aerotank trên mặt bằng: A = = (m2) Trong đó: H : Chiều cao công tác của Aerotank, chọn H = 5,0 m Chọn L x B = 6m x 5m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank: Hxd = H + hbv = 5,0 + 0,5 = 5,5 m Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 m Thể tích thực của bể: Wt = 6 x 5 x 5,5 = 165 (m3) Tính tổng lượng cặn sinh ra hằng ngày Tốc độ tăng trưởng của bùn: Yb = Yb = = 0,375 Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5: Px = Yb x Q x (So – S).10-3 = 0,375 x 450 x (169,2 – 18,618).10-3 = 25,41 kg/ngđ Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,2 Px(SS) = = = 31,76 kg/ngđ Tính lượng bùn dư phải xả hàng ngày Qxả Qxả = (Nguồn [5](CT 6.11). Qxả = m3/ngày. Trong đó: V : Thể tích của bể V = 165 m3; Qr = Qv = 450 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: (ngày) Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày: B = Qxả x 10.000 = 2,4 x 10.000 = 24.000 g/ngày = 24 kg/ngày Trong đó cặn bay hơi B’ = 0,7 x 24 = 16,8 kg/ngày Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng: B” = 450 x 22,75 = 10237,5 g/ngày = 10,2375 kg/ngày. Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B’ + B” = 16,8 + 10,2375 = 27,07 kg/ngày Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn QT Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ ở giá trị 1.500 mg/l ta có: Phương trình cân bằng vật chất: (m3/ngày) = 4,33 (m3/h) Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank F/M = (Công thức 5 – 22. Nguồn [3]) = = 0,43 (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: = 0,20 (mg/mg.ngđ) Tải trọng thể tích bể: = 0,46 kgBOD5/m3.ngđ Î (0,6 – 1,9 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. OCo = = 65,055 kgO2/ngđ 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. OCt = kgO2/ngđ 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: Qkk = x f = x 1,5 = 7435,7 m3/ngđ = 0,086 m3/s 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: N = đĩa Chọn N = 30 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 = 0,086 ´ 1,3 = 0,112 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: P2 = atm 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 = = 3,56 Kw = 4,81 Hp Chọn 02 máy thổi khí công suất 3,75 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 = 7435,7 m3/ngđ = 0,086 m3/s Đường kính ống phân phối chính: D = == 0,085 (m) Chọn ống thép có đường kính D = 90 mm. Từ ống chính ta phân làm 5 ống nhánh cung cấp khí cho bể, lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Q’k = = 0,0172 m3/s Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh: v’khí = 15 m/s Đường kính ống nhánh: d = = 0,038 m Chọn loại ống thép có đường kính = 42 mm. Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính: Vkhí = = = 13,52 m/s Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh: v’khí = = = 12,42 m/s 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 = 1 m/s Lưu lượng nước thải: Q = 450 m3/ngày = 0,0052 m3/s Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = 202,5 m3/ngày = 0,00234 m3/s Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Qv = Q + Qt = 450 + 202,5 = 652,5 m3/ngày = 27,187 m3/h. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống: D = = = 0,098 m Chọn ống uPVC có đường kính 114 mm. Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qt = 202,5 (m3/ng.đ) = 0,00234 m3/s. Chọn vận tốc bùn trong ống v = 2 m/s D = = = 0,038 m = 38 mm Chọn ống uPVC có đường kính 42 mm. = (1 – 60%) = 319,6 x 0,4 = 127,84 mg/l Bảng 4.8 Tổng hợp tính toán bể Aerotank Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước T h 6,24 Kích thước bể Chiều dài L mm 6.000 Chiều rộng B mm 4.000 Chiều cao hữu ích H mm 3.500 Chiều cao xây dựng Hxd mm 4.000 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 60 Đường kính ống dẫn nước ra D r mm 114 Thể tích bể Aerotank Wt m3 165 hình 4.8: bể Aerotak Bể lắng II Chức năng 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: m2 Trong đó : Qstb  : Lưu lượng tính toán trung bình theo giây, Q = 0,0052 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: m2 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: m2 Đường kính bể lắng: Chọn D = 3,6 m. Đường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 3,6 = 0,72 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 = 1,32 m Thể tích thực của bể lắng ly tâm đợt II: W = F x H = 9,873 x 5 = 49,363 m3 Thời gian lưu nước của bể lắng: t = h Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, m3/h; Qth : Lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank = 18,75 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: A = m2 (cao x rộng) = (200 mm x 200 mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thước máng: cao x rộng = (200 mm x 200 mm). Máng bê tông cốt thép dày 100 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ. Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa được tính theo công thức: Drc = D – (0,2 + 0,1 + 0,002) x 2 = 3,6 – 2 x 0,302 = 2,996 m Trong đó D : Đường kính bể lắng II, D = 3,6 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: 2,996 x x 4 = 38 khe Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Qkhe = m3/s. Mặt khác ta lại có: Qkhe = m3/s 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(1,76.10-4) => lnH = -3,45 => H = e-3,45 = 0,0325 H = 0,0325 m = 32,5 mm < 50 mm chiều sâu của khe đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: q = = (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 m/s Lưu lượng nước thải : Q = 18,75 m3/h. Đường kính ống: D = ==0,081 m = 81 mm Chọn ống nhựa uPVC có đường kính =90 mm Ống dẫn bùn Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 2 m/s Lưu lượng bùn: Qb = Qt + Qw = 8,438 + 0,079 = 8,517 m3/h Trong đó: Qt : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về bể Aerotank 202,5 m3/ngày = 8,438 m3/h; Qw : Lưu lượng bùn dư từ bể Aerotank 1,9 m3/ngày = 0,079 m3/h. Đường kính ống dẫn: D = == 0,038 m Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống = 42 mm. Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm: Qt = 202,5 m3/ng.đ = 0,00234 m3/s. Cột áp của bơm: H = 10 m Công suất bơm: = 0,29 Kw 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 0,5 (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 3,6 = 3,51 m. Năng lượng cần truyền vào nước: P = G2 × V × µ Trong đó: G : Cường độ khuấy. G = 30 s-1 V : Thể tích bể . W = 49,363 (m3) µ : Độ nhớt động lực bùn. µ = 0,00105 (N.s/m2) P = 302 × 49,363 × 0,00105 = 46,6 (J/s) = 0.0466 (Kw) Xác định số vòng quay của cánh gạt bùn: N = = = 0.042 ( vòng/s) = 2,52 vòng/phút 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 4.9 Tổng hợp tính toán bể lắng đợt II Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D mm 3600 Chiều cao bể lắng Htc mm 5000 Đường kính ống trung tâm d mm 720 Chiều cao ống trung tâm h mm 1920 Thời gian lưu nước t h 1,65 Đường kính máng răng cưa Drc mm 2996 Tổng số khe của máng răng cưa n 38 Thể tích bể lắng đợt II W m3 49,363 Hình 4.9: Bể Lắng 2 Bể tiếp xúc khử trùng Chức năng 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: W = Q x t = = 9,375 m3 . Chọn W = 10 m3 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 m. Diện tích mặt thoáng của bể tiếp xúc khi đó sẽ là: F = = 5 m2 Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc: Hxd = H + hbv = 2 + 0,3 = 2,3 m Chọn bể tiếp xúc gồm 5 ngăn, diện tích mỗi ngăn: m2 Kích thước mỗi ngăn: l x b = 0,5 m x 2 m Tổng chiều dài bể: 0,5 x 5 = 2,5 m Thể tích thực của bể tiếp xúc: Wt = 2 x 2,5 x 2,3 = 11,5 m3 Tính ống dẫn nước thải ra Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0,7 m/s Đường kính ống dẫn: = 0,097m = 97 mm Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống = 114 mm Tính hóa chất khử trùng Lưu lượng thiết kế : Q = 450 m3/ngày Liều lượng : Clo = 2 mg/l Lượng clo châm vào bể tiếp xúc: 2 x 450.10-3 = 0,9 kg/ngày Nồng độ dung dịch NaOCl = 10% Lượng NaOCl 10% châm vào bể tiếp xúc = 0,9/0,1 = 9 l/ngày Thời gian lưu = 20 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 9 x 20 = 270 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 1,5 bar Bơm hoạt động liên tục, ngưng khi hệ thống ngừng hoạt động. Bảng 4.10 Tổng hợp tính toán bể tiếp xúc Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Kích thước bể Dài L mm 2.500 Rộng B mm 2.000 Cao công tác H mm 2.000 Cao xây dựng Hxd mm 2.300 Thể tích bể tiếp xúc W m3 11,5 Lượng clo tiêu thụ Mclo kg/ngày 0,9 Hình 4.10 : Bể khử trùng Bể chứa và nén bùn Chức năng 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 = 2,4 m3/ngày = 0,1 m3/h Lượng bùn dư cần xử lý : Mdư = Px = 31,76 kgSS/ngày Lượng bùn đi vào bể nén bùn: Chọn hệ số an toàn cho bể nén bùn là 20% Qn= Qdư x 1,2 = 2,4 x1,2 = 2,88 m3/ngày = 0,12 m3/h Mn = Mdư x 1,2 = 31,76 x 1,2 = 38,112 kg/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 6.17.3 – TCXD51-2006). Vận tốc bùn trong ống trung tâm Chọn v2 = 28 mm/s. Thời gian lắng bùn: t = 12 h (điều 6.17.3 – TCXD51-2006). Diện tích hữu ích của bể: Diện tích ống trung tâm của bể: Diện tích tổng cộng của bể: A = A1 + A2 = 1,11 + 0.0012 = 1,1112 m2 Đường kính của bể: Chọn D = 1,5 m Đường kính ống trung tâm: Chọn dt = 0,3 m Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng: h1 = v1 x t x 3600 = 0,00003 x 12 x 3600 = 1,4 m Chọn h1 = 1,5m 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 = 1,5 + 0,54 + 0,3 = 2,34 m Trong đó h1 : Chiều cao phần lắng của bể nén bùn; h2 : chiều cao phần hình nón của bể. h3 : khoảng cách từ mực nước trong bể đến thành bể. Chọn h3 = 0,3 m. Thể tích thực của bể nén bùn: Wt = F x Htc = 1,1112 x 2,34 = 2,6 (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 50mm, khoảng cách giữa hai chữ V là 120 mm, chiều rộng một chữ V là 80 mm, chọn chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: , mỗi mét dài có 5 khe chữ V. Tính toán đường ống Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,5 m/s Đường kính ống dẫn nước vào: D == 0,0084 (m) Chọn ống dẫn bùn vào f 90 mm Chọn ống dẫn bùn ra f 90 mm Bảng 4.11 Các thông số thiết kế bể nén bùn trọng lực. Thông số Đơn vị Kích thước Đường kính m 1.500 Đường kính ống trung tm m 300 Chiều cao tổng m 2,34 hình 4.11: Bể nén Bùn CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH TẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG Những hạng mục xây dựng và giá thành được tóm tắt trong Bảng 5.1. Bảng 5.1 Dự toán chi phí xây dựng STT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ S.L ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 1 Bể thu gom m3 18.2 2,100,000 38,220,000 L x B x H = 2,6 x 2 x 3,5 2 Bể tách dầu mỡ m3 7.176 1,800,000 12,916,800 L x B x H = 2,6 x 1,2 x 2,3 3 Bể điều hòa m3 90 1,600,000 144,000,000 L x B x H = 5 x 4,5 x 4 5 Bể Aerotank m3 165 1,600,000 264,000,000 L x B x H = 6 x 5 x 4 6 Bể lắng II m3 49.363 1,600,000 78,980,800 D x H = 3 x 4 7 Bể nén bùn m3 2.6 2,000,000 5,200,000 L x B x H = 2,5x 2,5 x 3,5 8 Nhà điều hành m2 20 1,200,000 24,000,000 9 Nhà để xe m2 30 1,200,000 36,000,000 10 Văn phòng m2 50 1,200,000 60,000,000 Tổng cộng 663,317,600 DỰ TOÁN CHI PHÍ THIẾT BỊ Dự toán chi phí thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải được trình bày trong bảng sau: Bảng 5.2 Dự toán chi phí thiết bị STT Tên Thiết Bị Đơn Vị S.Lượng Đơn Giá Thành Tiền 1 Song chắn rác  Song chắn rác Bộ 2 1,600,000 3,200,000 Vật liệu : Inox 2 Ngăn tiếp nhận Bơm chìm: Máy 2 20,000,000 40,000,000 Qmax = 46,875 m3/h Cột áp H = 10 m Công suất: 2,0 Kw - 3P/380V/50Hz Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật 3 Bể tách dầu mỡ Hệ thống thanh gạt Hệ 1 3,000,000 3,000,000 Motor gạt Máy 1 10,000,000 10,000,000 Máng thu dầu mỡ Cái 1 6,000,000 6,000,000 4 Bể điều hòa Máy nén khí Máy 2 30,000,000 60,000,000 Qkk = 0,9 m3/phút Cột áp H = 5,0 m Công suất: 1,5 Kw - 3P/380V/50Hz Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật Đĩa phân phối khí Đĩa 12 550,000 6,600,000 Lưu lượng khí : 75 l/phút Bơm chìm: Máy 2 25,000,000 50,000,000 Qmax = 46,875 m3/h Cột áp H = 10 m Công suất: 0,75 Kw - 3P/380V/50Hz Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật 6 Bể Aerotank Máy thổi khí Máy 2 50,000,000 100,000,000 Qkk = 309,8 m3/h cột áp H = 5,0 m Công suất: 3,75 Kw - 3P/380V/50Hz Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật Đĩa phân phối khí Đĩa 30 550,000 16,500,000 Lưu lượng khí: 175 l/phút 7 Bể lắng II Ống trung tâm Cái 1 7,200,000 7,200,000 Vật liệu : Inox, 3mm D x H = 0,6 x 1,32 Máng răng cưa Cái 1 3,000,000 3,000,000 Vật liệu : Inox, 3mm D = 2400 Thanh gạt bùn Cái 1 2,500,000 2,500,000 Vật liệu: thép CT3 Việt Nam Bơm bùn tuần hoàn Máy 1 8,500,000 8,500,000 Q = 8,44 m3/h cột áp H = 10 m Công suất: 0,5 Kw - 3P/380V/50Hz Xuất xứ : Hãng Shinmaywa, Nhật Thiết bị cào bùn Bộ 1 3,000,000 3,000,000 8 Bể tiếp xúc khử trùng Bồn hóa chất Bồn 1 750,000 750,000 Vật liệu: Composit V = 300 lít Xuất xứ: Việt Nam Bơm định lượng Máy 1 3,600,000 3,600,000 Q = 0,5 l/h Áp lực 1,5 bar Xuất xứ : Blue White – USA 9 Bể chứa và nén bùn Ống trung tâm Cái 1 9,000,000 9,000,000 Vật liệu : Inox, 3mm D x H = 0,3 x 2,34 10 Tủ điện điều khiển Bộ 1 30,000,000 30,000,000 Xuất xứ: Hàn Quốc 11 Vi sinh, thiết bị phụ Bộ 1 80,000,000 80,000,000 Tổng cộng 442,850,000 Tổng chi phí đầu tư Tổng vốn đầu tư cơ bản cho hệ thống XLNT: T = chi phí xây dựng + chi phí máy móc thiết bị T = 663,317,600+ 442,850,000 = 1,106,167,600 (VNĐ) TÍNH TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH HỆ THỐNG Chi phí hóa chất (TH) Lượng NaOCl châm vào bể tiếp xúc: 2 x 450.10-3 = 0.9 kg/ngày Giá thành: 50,000 VNĐ/kg Chi phí lượng NaOCl hàng ngày: 50,000 x 0.9 = 45,000 VNĐ/ngày. = 100 (VNĐ/ m3) Chi phí năng lượng (Điện) Chi phí điện năng tiêu thụ trong một ngày được trình bày trong Bảng 5. 3. Bảng 5.3 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 48 2 Bơm chìm bể điều hòa 0,75 2 1 20 16,8 3 Máy nén khí BĐH 1.5 2 1 24 48 4 Máy nén khí (AER) 3,75 2 1 24 90 5 Bơm bùn BLII 0,5 1 1 4 12 6 Các thiết bị điện khác 0.5 3 3 12 18 Tổng Cộng 232.8 Lấy chi phí cho 1 Kwh = 2.500 VNĐ Vậy chi phí điện năng cho một ngày vận hành: TĐ = 232.8 x 2.500 = 582,000 VNĐ/ngày =1,293 (VNĐ/ m3). Chi phí cho nhân công vận hành Số lượng nhân công vận hành tại nhà máy Xử lý nước thải Quản lý : 01 người; Công nhân vận hành : 02 người; Chi phí cho nhân công (TN) hàng tháng được liệt kê trong Bảng 5.4. Bảng 5.4 Thống kê chi phí nhân công vận hành Bộ phận Số lượng Mức lương VNĐ/tháng Thành tiền VNĐ/tháng Quản lý 1 4.500.000 4.500.000 Công nhân 2 3.500.000 7.000.000 Tổng cộng 11.500.000 Chi phí nhân công (TN) cho 1 ngày là: 383,300 (VNĐ/ngày)=852(VNĐ/ m3) Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa Chiếm 2% chi phí xây dựng và chi phí thiết bị: TS = 1,106,167,600 x 2% = 22,123,352 (VNĐ/năm) TS = 60,612 (VNĐ/ ngày)=135(VNĐ/ m3) Chi phí khấu hao Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 10 năm: TKH = 663,317,600/20 + 442,850,000/10 TKH = 77,450,880 (VNĐ/năm) = 212,194 (VNĐ/ngày)= 472 (VNĐ/ m3) Chi phí xử lý 1m3 nước thải TC = (TN + TĐ + TS + TH + TKH) = (852 + 1,293+ 135 + 100 + 472) = 2,852 (VNĐ/m3) CHƯƠNG 6 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 6.1 Vận hành hệ thống Trong lúc vận hành hàng ngày phải chú ý các yếu tố sau: 1/ Vớt rác tại song chắn rác. 2/ Kiểm tra bổ sung hóa chất đầy đủ. 3/ làm sạch máng tràn. 4/ Vớt cặn nổi, dầu mỡ trên bề mặt bể điều hòa ,bể khuấy trộn và bể lắng. 5/ Kiểm tra bảo dưỡng các thiết bị cơ điện. 6/ Kiểm tra máy bơm thường xuyên tránh gây tắc bơm . Ngoài các hoạt động thường nhật còn có các hoạt động không tiến hành hằng ngày mà làm theo định kỳ như lấy mẫu làm sạch các bể và bảo trì thiết bị. 6.2 Xử lý sự cố Nếu bơm không được cần kiểm tra làm sạch vì có thể do những sợi chỉ nhỏ, các vật nhỏ khác làm tắc nghẽn. Quá trình xử lý sinh học không đạt hiệu quả cần kiểm tra lưu lượng sục khí, và hàm lượng chất dinh dưỡng, nếu không đủ cần châm thêm vào ( hiện tại lượng dinh dưỡng đủ để xử lý sinh học). Kiểm tra các thiết bị bôi trơn truyền động của máy ép bùn. 6.3 Bể Aerotank 6.3.1. Chuẩn bị bùn Bùn sử dụng là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Tùy theo tính chất và điều kiện môi trường của nước thải mà sử dụng bùn hoạt tính cấy vào bể xử lý khác nhau. Nồng độ bùn ban đầu cần cung cấp cho bể hoạt động là 1g/l – 1,5g/l. 6.3.2. Kiểm tra bùn Chất lượng bùn : Bông bùn phải có kích thước đều nhau. Bùn tốt sẽ có màu nâu. Nếu điều kiện cho phép có thể tiến hành kiểm tra chất lượng và thành phần quần thể vi sinh vật của bể định lấy bùn sử dụng trước khi lấy bùn là 2 ngày. 6.3.3. Vận hành Quá trình phân hủy hiếu khí và thời gian thích nghi của các vi sinh vật diễn ra trong bể AEROTANK thường diễn ra rất nhanh, do đó thời gian khởi động bể rất ngắn. Các bước tiến hành như sau: + Kiểm tra hệ thống nén khí, các van cung cấp khí. + Cho bùn hoạt tính vào bể. Trong bể AEROTANK, quá trình phân hủy của vi sinh vật phụ thuộc vào các điều kiện sau: pH của nước thải, nhiệt độ, các chất dinh dưỡng, nồng độ bùn và tính đồng nhất của nước thải. Do đó cần phải theo dõi các thông số pH, nhiệt độ, nồng độ COD, nồng độ MLSS, SVI, DO được kiểm tra hàng ngày, Chỉ tiêu BOD5 nitơ, photpho chu kỳ kiểm tra 1 lần/ tuần. Cần có sự kết hợp quan sát các thông số vật lý như độ mùi, độ màu, độ đục, lớp bọt trong bể cũng như dòng chảy. Tần số quan sát là hàng ngày. Chú ý: Trong giai đoạn khởi động cần làm theo hướng dẫn của người có chuyên môn. Cần phải sửa chữa kịp thời khi gặp sự cố. 6.4. Vận hành hàng ngày 6.4.1. Bể Aerotank Đối với hoạt động bể AEROTANK giai đoạn khởi động rất ngắn nên sự khác với giai đoạn hoạt động không nhiều. Giai đoạn hệ thống đã hoạt động có số lần phân tích ít hơn giai đoạn khởi động. Các yếu tố sau sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của bể Aerotank: Các hợp chất hóa học Nhiều hóa chất phênol, formaldêhyt , các chất bảo vệ thực vật, thuốc sát khuẩn…có tác dụng gây độc cho hệ vi sinh vật trongbùn hoạt tính, ảnh hưởng tới hoạt động sống của chúng, thậm chí gây chết . Nồng độ oxi hòa tan DO Cần cung cấp liên tục để đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu hiếu khí của vi sinh vật sống trong bùn hoạt tính . Lượng oxi có thể được coi là đủ khi nước thải đầu ra bể lắng 2 có DO là 2 mg/l. Thành phần dinh dưỡng: Chủ yếu là cacbon, thể hiện bằng BOD ( nhu cầu oxi sinh hóa ), ngoài ra còn cần có nguồn Nitơ (thường ở dạng NH+4 ) và nguồn Phốtpho (dạng muối Phốt phat), còn cần nguyên tố khoáng như Magiê, Canxi, Kali, Mangan, Sắt,… - Thiếu dinh dưỡng : tốc độ sinh trưởng của vi sinh giảm, bùn hoạt tính giảm, khả năng phân hủy chất bẩn giảm. - Thiếu Nitơ kéo dài : cản trở các quá trình hóa sinh, làm bùn bị phồng lên, nổi lên khó lắng . - Thiếu Phốtpho: vi sinh vật dạng sợt phát triển làm cho bùn kết lại, nhẹ hơn nước nổi lên, lắng chậm, giảm hiệu quả xử lí. Khắc phục : cho tỉ lệ dinh dưỡng BOD : N : P = 100 : 5 : 1. Điều chỉnh lượng bùn tuần hoàn phù hợp. Tỉ số F/M Nồng độ cơ chất trong môi trường ảnh hưởng nhiều đến vi sinh vật, phải có một lượng cơ chất thích hợp, mối quan hệ giữa tải trọng chất bẩn với trạng thái trao đổi chất của hệ thống được biểu thị qua tỉ số F/M pH Thích hợp là 6,5 – 8,5, nếu nằm ngoài giá trị này sẽ ảnh hưởng đến quá trình hóa sinh của vi sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng. Nhiệt độ Hầu hết các vi sinh vật trong nước thải là thể ưa ấm , có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 400C , ít nhất là 50C . Ngoài ra còn ảnh hưởng đến quá trình hòa tan oxi vào nước và tốc độ phản ứng hóa sinh . 6.4.2. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành hệ thống xử lý Nhiệm vụ của trạm xử lý nước thải là bảo đảm xả nước thải sau khi xử lý vào nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn quy định một cách ổn định. Tuy nhiên, trong thực tế, do nhiều nguyên nhân khác nhau có thể dẫn tới sự phá hủy chế độ hoạt động bình thường của các công trình xử lý nước thải, nhất là các công trình xử lý sinh học. Từ đó dẫn đến hiệu quả xử lý thấp, không đạt yêu cầu đầu ra. Những nguyên nhân chủ yếu phá hủy chế độ làm việc bình thường của trạm xử lý nước thải: Lượng nước thải đột xuất chảy vào quá lớn hoặc có nước thải sản xuất hoặc có nồng độ vượt quá tiêu chuẩn thiết kế. Nguồn cung cấp điện bị ngắt. Lũ lụt toàn bộ hoặc một vài công trình. Tới thời hạn không kịp thời sữa chữa đại tu các công trình và thiết bị cơ điện. Công nhân kỹ thuật và quản lý không tuân theo các quy tắc quản lý kỹ thuật, kể cả kỹ thuật an toàn. Quá tải có thể do lưu lượng nước thải chảy vào trạm vượt quá lưu lượng thiết kế do phân phối nước và bùn không đúng và không đều giữa các công trình hoặc do một bộ phận các công trình phải ngừng lại để đại tu hoặc sữa chữa bất thường. Phải có tài liệu hướng dẫn về sơ đồ công nghệ của toàn bộ trạm xử lý và cấu tạo của từng công trình. Ngoài các số liệu về kỹ thuật còn phải chỉ rõ lưu lượng thực tế và lưu lượng thiết kế của các công trình. Để định rõ lưu lượng thực tế cần phải có sự tham gia chỉ đạo của các cán bộ chuyên ngành. Khi xác định lưu lượng của toàn bộ các công trình phải kể đến trạng thái làm việc tăng cường, tức là một phần các công trình ngừng để sữa chữa hoặc đại tu. Phải bảo đảm khi ngắt một công trình để sữa chữa thì số còn lại phải làm việc với lưu lượng trong giới hạn cho phép và nước thải phải phân phối đều giữa chúng. Để tránh quá tải, phá hủy chế độ làm việc của các công trình, phòng chỉ đạo kỹ thuật _ công nghệ của trạm xử lý phải tiến hành kiểm tra một cách hệ thống về thành phần nước theo các chỉ tiêu số lượng, chất lượng. Nếu có hiện tượng vi phạm quy tắc quản lý phải kịp thời chấn chỉnh ngay. Khi các công trình bị quá tải một cách thường xuyên do tăng lưu lượng và nồng độ nước thải phải báo lên cơ quan cấp trên và các cơ quan thanh tra vệ sinh hoặc đề nghị mở rộng hoặc định ra chế độ làm việc mới cho công trình. Trong khi chờ đợi, có thể đề ra chế độ quản lý tạm thời cho đến khi mở rộng hoặc có biện pháp mới để giảm tải trọng đối với trạm xử lý. Để tránh bị ngắt nguồn điện, ở trạm xử lý nên dùng hai nguồn điện độc lập. 6.5. Tổ chức và quản lý kỹ thuật an toàn 6.5.1. Tổ chức quản lý Quản lý trạm xử lý nước thải được thực hiện trực tiếp qua cơ quan quản lý hệ thống. Cơ cấu lãnh đạo, thành phần cán bộ kỹ thuật, số lượng công nhân mỗi trạm tùy thuộc vào công suất mỗi trạm, mức độ xử lý nước thải cả mức độ cơ giới và tự động hóa của trạm. Ở trạm xử lý nước thải cần 02 cán bộ kỹ thuật để quản lý, vận hành hệ thống xử lý nước thải. Quản lý về các mặt: kỹ thuật an toàn, phòng chống cháy nổ và các biện pháp tăng hiệu quả xử lý. Tất cả các công trình phải có hồ sơ sản xuất. Nếu có những thay đổi về chế độ quản lý công trình thì phải kịp thời bổ sung vào hồ sơ đó. Đối với tất cả các công trình phải giữ nguyên không được thay đổi về chế độ công nghệ. Tiến hành sữa chữa, đại tu đúng thời hạn theo kế hoạch đã duyệt trước. Nhắc nhở những công nhân thường trực ghi đúng sổ sách và kịp thời sữa chữa sai sót. Hàng tháng lập báo cáo kỹ thuật về bộ phận kỹ thuật của trạm xử lý nước thải. Nghiên cứu chế độ công tác của từng công trình và dây chuyền, đồng thời hoàn chỉnh các công trình và dây chuyền đó. Tổ chức cho công nhân học tập kỹ thuật để nâng cao tay nghề và làm cho việc quản lý công trình được tốt hơn, đồng thời cho họ học tập về kỹ thuật an toàn lao động. 6.5.2. Kỹ thuật an toàn Khi công nhân mới làm việc phải đặc biết chú ý về an toàn lao động. Hướng dẫn họ về cấu tạo, chức năng từng công trình, kỹ thuật quản lý và an toàn, hướng dẫn cách sử dụng máy móc thiết bị và tránh tiếp xúc trực tiếp với nước thải. Công nhân phải trang bị bảo hộ lao động khi tiếp xúc với hóa chất. Phải an toàn chính xác khi vận hành. Khắc phục nhanh chóng nếu sự cố xảy ra, báo ngay cho bộ phận chuyên trách giải quyết. 6.5.3. Bảo trì Công tác bảo trì thiết bị, đường ống cần được tiến hành thường xuyên để đảm bảo hệ thống xử lý hoạt động tốt, không có những sự cố xảy ra. Các công tác bảo trì hệ thống bao gồm : Hệ thống đường ống : Thường xuyên kiểm tra các đường ống trong hệ thống xử lý, nếu có rò rỉ hoăc tắc nghẽn cần có biện pháp xử lý kịp thời. Các thiết bị : Máy bơm : - Hàng ngày vận hành máy bơm nên kiểm tra bơm có đẩy nước lên được hay không. Khi máy bơm hoạt động nhưng không lên nước cần kiểm tra lần lượt các nguyên nhân sau : Nguồn điện cung cấp có bình thường không. Cánh bơm có bị chèn bởi các vật lạ không. Động cơ bơm có bị cháy hay không. Khi bơm phát ra tiếng kêu lạ cũng cần ngừng bơm ngay lập tức và tìm các nguyên nhân để khắc phục sự cố trên. Cần sửa chữa bơm theo từng trường hợp cụ thể. Động cơ khuấy trộn. Kiểm tra thường xuyên hoạt động của các động cơ khuấy trộn Định kỳ 6 tháng kiểm tra ổ bi và thay thế dây cua-roa. Các thiết bị khác Định kỳ 3 tháng vệ sinh xúc rửa các thiết bị, tránh tình trạng đóng cặn trên thành thiết bị (bằng cách cho nước sạch trong các thiết bị trong thời gian từ 30 - 60 phút). Đặc biệt chú ý xối nước mạnh vào các tấm lắng tránh tình trạng bám cặn trên bề mặt các tấm lắng. Máy thổi khí cần thay nhớt định kỳ 6 tháng 1 lần Motơ trục quay, các thiết bị liên quan đến xích kéo định kỳ tra dầu mỡ 1 tháng 1 lần. Rulo bánh máy ép bùn định kỳ tra dầu mỡ 1 tháng 1 lần. CHƯƠNG 7 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 nước thải phát sinh từ khu tập thể cán bộ chiến sĩ bộ công an; 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 tập thể cán bộ chiến sĩ bộ công an nói riêng; 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. Xây dựng được quy trình vận hành hiệu quả. 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] Bộ xây dựng 2008 TCXD 51- 2008, 2008, NXB Xây dựng. [2] Bộ xây dựng TCVN 7957 – 2008, 2008, NXB Xây dựng. [3] Bộ tài nguyên môi trường QCVN 14-2008, cột B [4] Nguyễn Ngọc Dung, 2005, Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng. [5] Trần Đức Hạ, 2006, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học kỹ thuật. [6] Trịnh Xuân Lai, 2000, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng. [7] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2005, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật. [8] Lương Đức Phẩm, 2003, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo dục. [9] Nguyễn Văn Phước, 2007, Giáo trình xử lý nước thải và sinh hoạt bằng phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng. [10] 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. C & B