Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Trảng Bảng, huyện Trảng Bảng - Tỉnh Tây Ninh

ích thích sự phát triển của một số loài thực vật bậc thấp dẫn đến nguồn nước bị phu dưỡng hĩa. Nước thải từ các hoạt động khám chữa bệnh và vệ sinh dụng cụ y tế: Đây là nguồn nước thải có thành phần ô nhiễm cao nhất, có các thành phần COD, BOD, và vi sinh vật rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận. Nước mưa: Bệnh viện có hệ thống nước mưa riêng, tách giữa nước mưa và nước thải, có đường cống cập theo đường cống dẫn nước thải sinh hoạt sau đó được thoát ra ngoài chung theo cống sau hệ thống xử lý nước thải của bệnh viện. Đặc tính nước thải bệnh viện huyện Trảng Bàng: Nước thải các bệnh viện nhìn chung có thành phần tương đối đồng nhất. Qua tham khảo các số liệu đã có về tính chất nước thải tại một số bệnh viện, có thể đưa ra các tính chất đại diện nhất của nước thải bệnh viện ( Bảng 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 ) làm cơ sở tính toán thiết kế cho bệnh viện Trảng Bàng. Thông số Đầu vào TCVN 7382-2004 (mức 1) Dãy giá trị Giá trị trung bình pH 6.0 – 8.0 6.7 6,5-8,5 COD tổng, mg/l 250 - 350 320 Không quy định BOD5 tổng, mg/l 200 – 300 230 20 Cặn lơ lững (SS), mg/l 130 - 200 180 50 Tổng P, mg/l 2.0 – 4.0 3.5 4 Tổng N, mg/l 20 - 30 27 30 Tổng Coliform, MPN/100 ml 107 – 108 5.107 1000 Bảng 3.1: Thành phần và tính chất đại diện cho đặc tính của nước thải bệnh viện Trảng Bàng. Từ các bảng số liệu trên, rút ra một số nhận xét về chất lượng nước thải bệnh viện Trảng Bàng như sau: giá trị pH nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Chất rắn lơ lửng (SS) thì cao hơn khoảng 3,6 lần so với chỉ tiêu cho phép xả thải Chất hữu cơ (BOD) thì cao hơn khoảng 11,5 lần so với chỉ tiêu cho phép xả thải Các chất dinh dưỡng (N) và (P) trong nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép Nồng độ vi sinh vật cũng cao hơn chi tiêu cho phép Cĩ thể rút ra kết luận rằng: Nước thải bệnh viện Trảng Bàng bị ơ nhiễm chất hữu cơ và vi sinh vật nặng nề, vì vậy bắt buộc phải xử lý lượng nước thải này trước khi thải ra mơi trường, tiêu chuẩn nước thải sau khi xử lý áp dụng theo TCVN 7382-2004 mức 1 Sự cần thiết xây dựng hệ thống xử lý nước thải : Trước đây, hệ thống xử lý nước thải bệnh viện chưa được xây dựng mà chỉ thải theo đường ống ra ngồi mơi trường. Để có biện pháp bảo vệ môi trường trong khu vực của bệnh viện và môi trường chung của huyện theo tiêu chuẩn môi trường Việt Nam, Bệnh Viện cần phải đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế. Việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải bệnh viện nhằm nhữmg mục tiêu sau: Góp phần bảo vệ môi trường huyện, không gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt của huyện. Giảm ô nhiễm môi trường khu vực chung quanh bệnh viện. Đề xuất phương án xử lý nước thải : Phương án 1 :Bể chứa trung gian Nước bùn Nước sau rửa lọc Rửa lọc Bể chứa nước sạch Thiết bị lọc áp lực Bể tiếp nhận Nước thải Khí nén Máy thổi khí Bùn tuần hoàn Bùn dư Bể lắng II Song chắn rác Xe chở bùn định kỳ Mương khử trùng ‏Bể Aerotank Bể điều hòa Bể nén bùn ‏Chế phẩm sinh học Clo Xả ra cống chung theo TCVN 7382-2004 mức 1 Phương án 2: Nước thải Song chắn rác ‏Chế phẩm sinh học Bể tiếp nhận Khí nén Bể điều hòa Nước bùn Nước sau rửa lọc Bùn tuần hoàn Máy thổi khí Bể nén bùn Mương oxi hố Bể lắng II Bùn lắng Xe chở bùn định kỳ Bể chứa trung gian Bể chứa nước sạch Rửa lọc Thiết bị lọc áp lực Clo Mương khử trùng Xả ra cống chung theo TCVN 7382-2004 mức 1 * Lựa chọn phương án xử lý : Lựa chọn sơ đồ cơng nghệ ở phương án 1,vì mương oxi hố và bể aerotank cĩ hiệu suất xử lý nước thải gần như nhau,nhưng mương oxi hố khi xây dựng lại tốn diện tích nhiều hơn,tốn kém chi phí nhiều hơn,và khĩ vận hành hơn. Phương án 1 cĩ ưu điểm : + Chịu được tải trọng cao. + Chi phí quản lý và vận hành thấp do ứng dụng quá trình sinh học. + Hiệu quả khử trùng cao. + An toàn vi sinh gây bệnh về mặt quản lý bùn thải do áp dụng quá trình phân hủy bùn hiếu khí và nâng cao pH. Chương IV : TÍNH TỐN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN TRẢNG BÀNG, HUYỆN TRẢNG BÀNG – TỈNH TÂY NINH Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý : Hệ thống xử lý nước thải của Bệnh viện được thiết kế dựa trên các cơ sở sau : Thành phần và tính chất nước thải đầu vào. Lưu lượng nước thải hằng ngày của bệnh viện, Q = 180m3/ngày. Diện tích mặt bằng. Quy mô và xu hướng phát triển của bệnh viện. Khả năng tài chính. Yêu cầu về tiêu chuẩn nước thải bệnh viện. Tính chất nước thải đầu vào và yêu cầu nước thải sau khi xử lý : Như đã nhận xét, nước thải bệnh viện nĩi chung cĩ thành phần và tính chất tương đối tương đồng với nhau.Bảng 4.1 trình bày các thơng số ơ nhiễm đặc trưng điển hình của nước thải bệnh viện. Các thơng số này cũng là cơ sở tính tốn thiết kế các cơng trình trong hệ thống xử lý. Thông số Đầu vào Đầu ra theo TCVN 7382-2004 (mức 1) Dãy giá trị Giá trị trung bình pH 6.0 – 8.0 6.7 6,5-8,5 COD tổng, mg/l 250 - 350 320 Khơng quy định BOD5 tổng, mg/l 200 – 300 230 20 Cặn lơ lững (SS), mg/l 130 - 200 180 50 Tổng P, mg/l 2.0 – 4.0 3.5 4 Tổng N, mg/l 20 - 30 27 30 Tổng Coliform, MPN/100 ml 107 – 108 5.107 1000 Bảng 4.1: Hàm lượng các chất ơ nhiễm đặc trưng cĩ trong nước thải bệnh viện được dùng làm cơ sở tính tốn hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện Trảng Bàng. Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải đề xuất : Nước thải Song chắn rác ‏Chế phẩm sinh học Bể tiếp nhận Khí nén Bể điều hòa Nước bùn Máy thổi khí Bùn tuần hoàn Bể nén bùn ‏Bể Aerotank Nước sau rửa lọc Bùn lắng Bể lắng II Bể chứa trung gian Xe chở bùn định kỳ Rửa lọc Bể chứa nước sạch Thiết bị lọc áp lực Clo Mương khử trùng Xả ra cống chung theo TCVN 7382-2004 mức I Thuyết minh quy trình công nghệ : Nước thải từ các khoa của bệnh viện theo mạng lưới thoát nước riêng được dẫn đến bể tiếp nhận nước thải. Trước khi chảy vào bể tiếp nhận, nước thải chảy qua mương dẫn có đặt song chắn rác thô bằng thép không rỉ, có nhiệm vụ loại bỏ các chất hữu cơ có kích thước lớn, như bao ny lông, bông băng, vải vụnnhằm tránh gây hư hại bơm hoặc tắc nghẽn các công trình phía sau.Một số chế phẩm sinh học cĩ thể được thêm vào sau khi qua song chắn rác để gia tăng hiệu quả xử lý của hệ thống. Nước sau khi qua song chắn rác chảy vào bể tiếp nhận, sau đó nước được bơm vào bể điều hòa. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp sau. Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí. Tác dụng của hệ thống này là xáo trộn nước thải đồng thời cung cấp oxy nhằm giảm nồng độ BOD một phần. Trong bể sinh học tiếp xúc kết hợp quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí, có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Vi khuẩn và vi sinh vật sống nhờ vào oxy cung cấp và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và tế bào mới. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật tăng trưởng sinh khối và kết thành bông bùn. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn. Hỗn hợp này chảy đến bể lắng II. Bể lắng II có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng, một phần được tuần hoàn lại bể sinh học để giữ mật độ cao vi sinh vật tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ và duy trì mật độ sinh vật trong bể sinh học. Phần bùn dư ở đáy bể lắng được bơm sang bể ổn định bùn hiếu khí. Để khử cặn lơ lửng không lắng được ở bể lắng đợt II, nước thải được bơm vào thiết bị lọc áp lực. Sau một thời gian vận hành, thiết bị lọc áp lực thường bị ngặt lọc do hàm lượng cặn được giữ lại trong lớp vật liệu lọc. Do vậy, để duy trì được hiệu quả lọc, ta cần tiến hành rửa ngược thiết bị lọc áp lực bằng nước sạch. Nước sau khi rửa được dẫn về bể điều hòa. Sau đó nước thải tiếp tục chảy vào công trình cuối cùng là mương khử trùng. Hợp chất chlorine là chất oxy hóa mạnh thường được sử dụng rộng rãi trong quá trình khử trùng nước thải. Ngoài mục đích khử trùng còn có thể sử dụng để giảm mùi. Hợp chất chlorine sử dụng ở dạng dung dịch NaOCl được cấp vào hệ thống qua bơm hố chất Bể nén bùn có nhiệm vụ lắng cô đặc bùn và tách phần nước lắng, phần nước này được bơm về bể điều hoà để tiếp tục xử lý. Phần bùn lắng được xe chở bùn định kỳ hút và mang đi xử lý. Trước khi hút bỏ cặn được nâng lên pH >11 bằng vôi/xút để diệt khuẩn gây bệnh tồn tại trong bùn. Tính toán – thiết kế các công trình đơn vị : Các thông số tính toán : Các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải Bệnh viện Trảng Bàng : - pH : 6.7 - SS : 180 mg/l - BOD5 : 230 mg/l - COD : 320 mg/l - Tổng N : 27 mg/l - Tổng Photpho : 3.5 mg/l - Tổng Coliform : 5 107 MNP/ml Lưu lượng tính toán : Lưu lượng trung bình 1 ngày đêm : Qtbngày = 180 m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ : Qtbh = 7.5 m3/h Lưu lượng trung bình giờ : Qtbs = 0.0021m3/s Lưu lượng giờ lớn nhất : Qmaxh = QTBh . Kh = 7.5 . 2 = 15 m3/h ( Hệ số không điều hòa chung : đối với nước thải bệnh viện Kh = 1.8 2.5, chọn Kh = 2 ) Lưu lượng theo giây lớn nhất : Qmaxs = (m3/s) Song chắn rác : Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác). Song chắn rác được đặt trên đường dẫn nước thải vào ngăn tiếp nhận trước khi được bơm lên hệ thống xử lý nước thải. Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh được tình trạng nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng do rác gây ra. Tính toán : Diện tích tiết diện ướt: Trong đó: w : diện tích tiết diện ướt (m2) Qmaxs : lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất (m3) v : vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác (m/s), Quy phạm 0.6 – 1 (m/s).Chọn v = 0.8 (m/s) Chiều sâu mực nước trong mương dẫn : h1 = wBk=0.005250.15=0.035 (m) Trong đó: h1 : chiều sâu mực nước trong mương dẫn (m) Bk : bề rộng mương dẫn nước thải (m), chọn Bk = 0.15 (m) Số khe hở cần thiết của song chắn rác : ( Chọn n = 10 khe hở, vậy có 11 thanh chắn (thanh đặt sát bờ)) Trong đó: n : Số khe hở cần thiết của song chắn rác. Qmaxs : lưu lượng giây lớn nhất, Qmaxs = 0.0042 (m3/s). b : bề rộng khe hở thường lấy từ 16 – 25 (mm), chọn b = 16 (mm). h1 : chiều sâu mực nước qua song chắn rác thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. vmax : vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn rác. Thường lấy từ 0,6 – 1 m/s . Chọn vmax = 0.8 (m/s) k : hệ số tính đền khả năng thu hẹp của dòng chảy, thường lấy k = 1.05 Chiều rộng của song chắn rác: => Chọn chiều rộng khi xây mương là 250 mm ( d : tiết diện của thanh chắn từ 8 ÷ 10 mm. Chọn d = 8 mm ) Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác : Trong đó: Bk : bề rộng mương dẫn, chọn Bk = 0.15m. Bs : bề rộng của song chắn rác. : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác, . Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác : Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác : ( ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, chọn ls = 0.7m ) Chiều cao xây dựng mương song chắn rác : => Chọn chiều cao mương khi xây dựng là 0.6 (m) Trong đó : h1 : Chiều sâu mực nước qua song chắn rác thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. hs : Tổn thất áp lực qua song chắn rác. hbv : Chiều cao bảo vệ của song chắn rác.Theo quy phạm thì . Hiệu quả xử lý của song chắn rác ( theo Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. 2006 ). Hàm lượng chất lơ lửng sau song chắn rác đã giảm 4% : SS =180 – (180 * 4% ) = 172.8 mg/l Hàm lượng BOD5 sau song chắn rác đã giảm 5% : BOD5 = 230 – ( 230 * 5%) = 218,5 mg/l Lượng COD sau song chắn rác đã giảm 5% : COD = 320 – ( 320 * 5%) = 304 mg/l STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Bề rộng của mương dẫn (Bk) mm 150 2 Chiều sâu mực nước trong mương dẫn(h1) mm 35 3 Chiều dài mở rộng trước song chắn (l1) mm 135 4 Bề rộng mương đặt song chắn (Bs) mm 250 5 Chiều dài mương đặt song chắn (L) mm 910 6 Chiều cao mương (H) mm 600 7 Số thanh song chắn (n) thanh 11 8 Bề rộng khe hở (b) mm 16 9 Bề dày thanh song chắn (d) mm 8 10 Góc nghiêng () độ 60 11 Tổn thất áp lực song chắn (hs) mm 55 12 Chiều dài thu hẹp sau song chắn (l2) m 67.5 Bảng 4.2 : Các thông số thiết kế mương và song chắn rác ‏ Bể tiếp nhận : Nhiệm vụ : Nước sau khi thải ra được thu qua hệ thống cống thoát nước. Sau khi qua song chắn rác nước thải chảy vào bể thu gom. Tùy theo lưu lượng nước thải hố thu gom có chiều sâu từ 5 – 10m, thời gian lưu nước từ 15 – 30 phút. Hố thu gom sau 1 định kỳ nhất định được vệ sinh. Tính toán : Thể tích hố thu gom nước thải : Trong đó: t : thời gian lưu nước t = 10 – 30 phút, chọn t = 15 phút Qmaxh : lưu lượng giơ lớn nhất, Qmaxh = 15 m3/h Chọn chiều cao công tác của bể tiếp nhận : h = 2 m Chọn B = 1.25m, L = 1.5m , chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m => Vậy chiều cao xây dựng bể tiếp nhận là STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài ( L ) mm 1500 2 Chiều rộng ( B ) mm 1250 3 Chiều cao ( H ) mm 2500 4 Thời gian lưu nước (t) phút 15 Bảng 4.3: Các thông số thiết kế hố thu gom Bể điều hòa : Nhiệm vụ : Đối với các công trình xử lý sinh học, chế độ làm việc của hệ thống sẽ không ổn định nếu lưu lượng và chất lượng nước thường xuyên bị thay đổi. Hơn nữa, hàm lượng chất bẩn trong nước thải lúc tăng, lúc giảm sẽ làm giảm hiệu suất xử lý của hệ thống. Đối với các công trình xử lý hóa học, khi lưu lượng và tính chất nước thải thay đổi thì phải tăng hoặc giảm nồng độ, liều lượng hóa chất châm vào. Điều này rất khó thực hiện khi điều kiện tự động hóa chưa cho phép. Do đó cần phải xây dựng bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ tính chất nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau. Tính toán : Thể tích bể : Trong đó: Qmaxh : lưu lượng giơ lớn nhất, Qmaxh = 15m3/h t : thời gian lưu nước trong bể, quy phạm 2 - 6h, chọn t = 2h Kích thước bể : Chọn hình dạng bể điều hoà là hình chữ nhật, chiều sâu bể chọn h = 3(m). => Vậy diện tích bể là : Chọn kích thước bể B*L = 2.5*4m Chọn chiều cao bảo vệ là: hbv = 0.5m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể là: H = 3 + 0.5 = 3.5m Thể tích xây dựng của bể điều hòa Tính lượng khí cần sục trong bể điều hòa : Lưu lượng khí cần cung cấp trong bể : m3/phút Trong đó: vk : tốc độ khí cấp trong bể điều hòa, 0.015m3/ m3.phút (theo Trịnh Xuân Lai, tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải). V : thể tích ướt của bể, V = 30m3 Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lổ, thiết kế 1 ống dẫn khí chính đặt dọc theo chiều rộng bể, 2 ống nhánh khoan lỗ đặt vuông góc và chạy dọc theo chiều dài bể, mỗi ống nhánh dài 3.8m. Đường kính ống chính : v : vận tốc khí trong ống v = 10 – 15m/s, chọn v =10m/s (theo Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp) Lưu lượng khí trong mỗi ống : m3/phút n : số ống nhánh, n = 2 Đường kính ống nhánh : . Chọn e 21mm v : vận tốc khí trong ống v = 10 – 15m/s, chọn v =10m/s (theo Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp) => Vậy d = 22mm, đường kính các lỗ từ 2-5mm, chọn dlo = 4mm = 0.004m, vận tốc khí qua mỗi lỗ vlo = 10m/s, (vlo thay đổi từ 5-20 m/s) Lưu lượng khí qua 1 lỗ : m3/phút Số lỗ trên một ống nhánh : lỗ Chọn 30 lỗ trên một ống nhánh Số lỗ trên 1m chiều dài ống : lỗ/m Aùp lực cần thiết cho hệ thống khí nén : Trong đó: hd : tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ống(m). hc : tổn thất qua thiết bị phân phối (m). hf :tổn thất cục bộ của ống phân phân phối khí, hf ≤ 0.5m,chọn hf = 0.5m. Tổng tổn thất hd, hc ≤ 0.4m, chọn hd + hc = 0.4m. H : chiều sâu lớp nước trong bể (m). Công suất máy thổi khí : Trong đó: q : lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/phút). hiệu suất máy khí nén, chọn , (80%). p : áp lực khí nén (atm). Công suất thực tế : 0.31* 1.2 = 0.4kw (chọn N = 1HP) Hiệu quả xử lý của bể điều hòa : Hàm lượng chất lơ lửng sau bể điều hòa đã giảm đi 4% : SS =172.8 – (172.8 * 4% ) = 165.888 mg/l Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể điều hòa giảm 10% : BOD5 = 218,5 – ( 218,5 * 10%) = 196,65 mg/l STT Các thông số Đơn vị Kích thước 1 Kích thước bể điều hòa Dài (L) mm 4000 Rộng (B) mm 2500 Cao xây dựng(H) mm 3500 3 Lượng không khí cần cấp cho bể điều hòa m3/phút 0.45 4 Hệ thống sục khí : 1 ống chính, 2 ống phân phối Đường kính ống khí chính (D) mm 30 Đường kính ống phân phối (d) mm 21 Chiều dài ống phân phối mm 3800 Đường kính lỗ (dlo) mm 4 Số lỗ trên ống nhánh (N) lỗ 30 Số lỗ trên 1m chiều dài ống(n1) lỗ/m 8 5 Công suất máy thổi khí HP 1 Bảng 4.4: Các thông số thiết kế bể điều hòa Bể Aerotank : Chức năng : Nước thải từ bể điều hồ được bơm sang bể Aerotank. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính.Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới. Bùn hoạt tính trong bể Aerotank tồn tại dưới dạng bông xốp là tập hợp quần thể vi khuẩn khoáng hóa có khả năng hấp thụ và oxy hóa chất bẩn hữu cơ nhờ oxy được cấp bởi hệ thống ống dẫn khí.Lượng bùn sinh ra (chính là sinh khối vi sinh vật) trong thời gian lưu nước ở bể Aerotank không đủ để phân huỷ hết các chất hữu cơ có trong nước thải ban đầu. Do đó phải tuần hoàn lại một phần bùn đã lắng xuống đáy của bể lắng 2 ngược lại bể Aerotank để duy trì đủ nồng độ của vi sinh vật trong bể. Còn bùn dư ở bể lắng 2 được xả qua bể nén bùn. Thông số thiết kế : Lưu lượng nước thải Qtbngày = 180m3/ngày đêm Lượng BOD5 đầu vào = lượng BOD5 đầu ra của bể lắng I = 196,65 mg/l Hàm lượng BOD5 đầu ra bể 196,65 – (196,65*80%) = 39,33 mg/l.(Theo bảng ước tính hiệu xuất) Tỷ số BOD5 = 0.68COD Nhiệt độ nước thải, t = 200C Hàm lượng cặn lơ lửng sau xử lý, SS = 165,888 – (165,888*75%) = 41,472 mg/l. Trong đó 65% là cặn hữu cơ phân hủy sinh học. Tỷ lệ cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ : 0.8 (tỷ lệ MLVSS: MLSS) Nồng độ bùn hoạt tính(MLVSS) lấy theo nồng độ chất nền S0 đi vào bể khi 150mg/l ≤ S0 (196,65 mg/l) ≤ 200 thì X ≤ 2800 mg/l, chọn X = 2800 mg/l Chế độ thủy lực của bể : khuấy trộn hoàn toàn. Tính toán bể Aerotank : Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau : BOD5(ra) = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong đầu ra. BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra : Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra 41,472 × 0,65 = 26,957 mg/l => Vậy BOD5 hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là: 26,957 × 1,42 = 38,279mg/l (1mg BOD tiêu thụ 1.42mg O2) BOD5 có trong cặn đầu ra(BOD5 có trong cặn ở bể lắng II) : 38,279 × 0,68 = 26,03 mg/l BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra : 39,33 mg/l = BOD5ht + 26,03 mg/l => BOD5ht = 13,3 mg/l Xác định hiệu BOD hòa tan ra khỏi bể lắng: Xác định thể tích bể Aerotank : Trong đó: : Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi của cặn) ngày. Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 180m3/ngđ. Y :Hệ số sản lượng bùn, Y = 0.4 1 0.8 (mg bùn/mg BOD tiêu thụ),Y = 0.6 S0 : hàm lượng BOD5 đầu vào bể, S0 = 196,65 mg/l. S : hàm lượng BOD5 đầu ra sau xử lý, S = 13,3 mg/l. X : nồng độ chất lơ lửng dể bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính, X = 2800 mg/l. Kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.05ngày-1. Xác định kích thước bể : Chọn chiều sâu ngập nước của bể là 3m Chiều cao bảo vệ là 0.5m Vậy chiều cao xây dựng là : H = 3 + 0.5 = 3.5m Diện tích mặt thoáng của bể: Kích thước xây dựng của bể: L × B × H = 4.5 × 3.5 × 3.5 Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày : Tốc độ tăng trưởng của bùn Lượng bùn sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 kg/ngày Tổng lượng cặn sinh ra : kgSS/ngày Xác định lượng bùn thải bỏ : m3/ngày Trong đó: V : thể tích bể Aerotank, V = 47 m3 Qr = Qv = 180m3/ngày X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể, X = 2800 mg/l : Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi của cặn) ngày Ct : nồng độ chất rắn lơ lửng dể bay hơi trong chất rắn lơ lửng trong dòng bùn tuần, Ct = C*0.8=8000*0.8 = 6400 mg/l Cr : nồng độ chất rắn lơ lửng dể bay hơi trong chất rắn lơ lửng ra khỏi bể lắng, Cr = 0.8*41,472 = 33.18 mg/l Xác định tỷ số tuần hoàn : Trong đó: X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể, X = 2800 mg/l Ct : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Ct = 8000 mg/l tỉ số tuần hoàn, vậy lượng bùn tuần hoàn là : m3/ngđ Xác định thời gian lưu nước của bể Aerotank : Xác định lượng oxy cấp cho bể Aerotank theo BOD : kgO2/ngày Trong đó: Q = 180 m3/ngđ S0 : hàm lượng BOD5 đầu vào bể, S0 = 196.65mg/l S : hàm lượng BOD5 đầu ra sau xử lý, S = 39.33 mg/l f : hệ số chuyển đổi BOD5 sang COD thường f = 0.45 1 0.68, chọn f = 0.68 Px : lượng bùn sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 , Px = 16.5 kg/ngày Lượng oxy cần thiết trong điều kiện 200 : kgO2/ngày Trong đó: C : nồng độ oxy duy trì trong bể Aerotank, C = 2mg/l Cs : nồng độ bão hào oxy trong nước ở 200C, Cs = 9.08mg/l h: hệ số hiệu chỉnh oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, kích thước bể. Chọn h = 0.8 Lượng không khí cần cung cấp cho bể Aerotank : Chọn thiết bị làm thoáng tạo các bọt khí kích thước trung bình. m3/ngày = 158 m3/h Trong đó: : hệ số an toàn, 1.5 1 2. Chọn = 2 OCt = 29.2 kgO2/ngày OU : công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí trung bình tính theo gram oxy hòa tan cho 1 m3 không khí. Ou : công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí trung bình tính theo gram oxy hòa tan cho 1 m3 không khí, ở độ ngập h = 1m. Chiều sâu ngập nước của thiết bị h = 2.8m (Theo bảng 7-2 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai). Nước thải h = 0.8, T = 200C, ở điều kiện tối ưu. Chọn Ou = 5.5gO2/m3.m Bố trí hệ thống sục khí : Đĩa có màng xốp bố trí cách đều nhau trên toàn diện tích đáy bể Đường kính ống chính : . Vậy D = 60 mm v : tốc độ chuyển động của không khí trong ống phân phối,v = 10 – 15m/s chọn v = 15m/s Sử dụng đĩa có đường kính D =150mm; lưu lượng riêng của không khí đối với đĩa, q = 100 4 200 l/phút, chọn q = 200 l/phút Số đĩa phân phối trong bể : đĩa. Chọn N = 15 đĩa Đường kính ống nhánh: .Chọn Dn= 50mm Các ống nhánh được phân phối đều và dọc theo chiều dài bể . Chọn 3 ống nhánh, mỗi ống nhánh có 5 đĩa phân phối. Công suất máy thổi khí : Aùp lực cần thiết cho hệ thống khí nén : Trong đó: hd : tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ống (m) hc : tổn thất qua thiết bị phân phối (m) hf : tổn thất cục bộ của ống phân phân phối khí, hf ≤ 0.5(m), chọn hf = 0.5(m) Tổng tổn thất hd, hc ≤ 0.4(m), chọn hd + hc = 0.4(m) H : chiều sâu lớp nước trong bể H = 3m Công suất máy thổi khí : Trong đó: q : lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/h), q = 83.16m3/h hiệu suất máy thổi khí, chọn , (80%) p : áp lực khí nén (atm) Công suất thực tế N = 0.953* 1.2 = 1.144kw (chọn N = 1.5HP) Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank : Tỉ lệ BOD5 trong nước thải và bùn hoạt tính (mgBOD5 /mg bùn) mgBOD5/mg bùn > 0.2 Tỉ số nằm trong khoảng cho phép 0.2 ÷ 1 Tải trọng thiết kế : kgBOD5 /m3ngày > 0.3 STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài bể (L) mm 4500 2 Chiều rộng bể (B) mm 3500 3 Chiều cao xây dựng bể (H) mm 3500 4 Thời gian lưu nước() giờ 6.3 5 Đường kính ống khí chính(D) mm 60 6 Đường kính ống nhánh(Dn) mm 50 7 Số đĩa phân phối khí(N) đĩa 15 8 Công suất máy thổi khí HP 1.5 Bảng 4.5: Các thông số thiết kế bể Aerotank Bể lắng 2 : Nhiệm vụ : Nước thải từ bể Aerotank đưa sang bể lắng 2. Bể lắng 2 cĩ nhiệm vụ là tách và lắng các bơng bùn họat tính ra khỏi nước thải. Bùn thải sau khi lắng một phần tuần hồn trở lại bể aerotank tạo điều kiện phân hủy nhanh các chất hữu cơ, cịn phần bùn dư sẽ được đưa sang bể nén bùn. Tính tốn: Kích thước bể lắng : Thể tích phần công tác của bể lắng : Trong đó: Qhmax : lưu lượng giơ lớn nhất, Qhmax = 15m3/h t : thời gian lưu nước, t = 2h Chiều cao công tác của bể lắng : Trong đó: v : vận tốc của dòng nước dâng lên trong bể lắng, v = 0.0005m/s t : thời gian lưu nước, t = 1.5 – 2h, chọn t = 2h = 7200s Diện tích công tác của bể lắng : Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm : Trong đó : Qsmax : Lưu lượng giây lớn nhất, Qsmax = 0.0042m3/s Vtt : tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm. Chọn Vtt = 30 mm/s = 0,03 m/s Diện tích bể lắng = diện tích công tác + diện tích ống trung tâm : Đường kính bể lắng đứng : Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng : m Trong đó: h2 : chiều cao lớp trung hòa, (m) h3 : chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, (m) Dbe : đường kính trong của bể lắng, Dbe =3.3m dn : đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.6m a : góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500. Chọn a = 500 Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là : ( hbv : chiều cao bảo vệ (khoảng cách từ mực nước đến thành bể, hbv = 0.3m)) Tải trọng bề mặt của bể : m3/m2 ngày Vận tốc dòng nước đi lên trong bể : m/s (thỏa so với điều kiện đã chọn) Tải trọng bùn : kg/m2.h g/m3 => Sau bể Aerotank tải trọng bùn 3.9 ÷ 5.85kg/m2.h ( Theo Bảng 9-1 Chỉ tiêu thiết kế bể lắng đợt 2 - Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai) Ống trung tâm : Đường kính ống trung tâm : Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1.35 đường kính ống trung tâm : Đường kính tấm hắt lấy bằng 1.3 lần đường kính miệng loe : Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao công tác của vùng lắng Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục tính theo công thức : vk : tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tân và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20mm/s, chọn vk = 20mm/s = 0.02m/s Máng thu nước ra : Đường kính máng thu nước : Chiều dài máng thu nước : Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng : m3/m dài.ngày < 125 Tải trọng thu nước trên một m dài của máng : l/m.s ( b < 1.5 l/m.s (thỏa điều kiện)) Diện tích mặt cắt ướt của dòng chảy trong máng : m2 ( Vm : vận tốc nước chảy trong máng, thường 0.6 ÷ 0.7m/s, chọn Vm = 0.7m/s) => Vậy chọn kích thước máng thu là : B * H = 0.3* 0.3 = 0.09m2 Máng răng cưa : Chiều dài máng răng cưa : m Tải trọng thủy lực trên 1m dài của máng: m3/m.s ( Chọn máng răng cưa có khe hình chữ V góc đáy = 600, mỗi mét chiều dài của máng có 10 khe ). Lưu lượng nước qua mỗi khe : m3/m.s Chiều cao nước qua khe : m STT Các thông số Đơn vị Số liệu 1 Kích thước bể lắng Đường kính bể (Dbe) mm 3300 Chiều cao phần hình nón (hn) mm 1600 Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt (dn) mm 600 Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang(a ) 500 Chiều cao tính toán của vùng lắng mm 3600 Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng(H) mm 5500 2 Ống trung tâm Đường kính ống trung tâm (d) mm 420 Chiều cao của ống trung tâm (htâm) mm 3600 Đường kính miệng loe = chiều cao loe (Dloe = hloe ) mm 570 Đường kính tấm hắt (Dhắt) mm 740 Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt(L) mm 64 3 Máng thu nước ra Đường kính máng thu nước (Dm) mm 2640 Chiều dài máng thu nước (Cm) mm 8300 Kích thước máng thu là : B * H mm 300 * 300 Bảng 4.6: Các thông số thiết kế bể lắng 2 Bể chứa trung gian : Nhiệm vụ : Bể chứa trung gian được thiết kế sau bể lắng đợt II. Nhiệm vụ của bể chứa trung gian là là chứa nước để bơm lên thiết lọc áp lực. Tính toán : Với lưu lượng Qmaxh = 15m3/h, thời gian rửa lọc thiết bị lọc áp lực cũng chính là thời gian lưu nước, t = 1h. Thể tích bể chứa : V = Qmaxh * t = 15 * 1 = 15 m3 Cấu tạo : H x B x L = 3 x 2 x 2.5 Chọn chiều cao bảo vệ là 0,3m Chiều cao xây dựng là 3,3m Tính bể lọc áp lực : Chọn thiết bị lọc áp lực hai lớp : Than Anthracite. Cát thạch anh. Chọn : Chiều cao lớp cát h1 = 0.3m có đường kính hiệu quả de = 0.5mm, U = 1.6 Chiều cao lớp than h2 = 0.5m, đường kính hiệu quả de = 1.2mm, U = 1.5 Tốc độ lọc v = 9m/h, số bồn lọc là 2, ( 1 hoạt động, 1 dự phòng). (Theo bảng 9-13 XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Tổng diện tích bể lọc: F = (m2 ) Trong đó : + Q = 180 m3 /ngày + T : Thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày/đêm ; T= 8 h + V bt : Tốc độ tính toám ở chế độ làm việc bình thường. V bt = 10 m/h + a: số lần rửa bể lọc trong 1 ngày/đêm ở chế độ làm việc bình thường. Tính toán số lần rửa bể : Hàm lượng cặn sau bể lắng 10mg/l (quy phạm 10-12 mg/l) Lọc qua bể cát : d = 0,6 – 1,8 mm Hệ số không đồng đều hạt: K = 1,6 Đường kính hạt tương đương d = 0,9 mm Độ rỗng 38%, chiều dày lớp cát 1m Vận tốc lọc 10 m/h Thể tích chứa cặn của 0.7m3 cát lọc: V = *0,38*0.7 m3 = 0,0665 m3 Trọng lượng cặn 1 m3 cát lọc có thể giữ lại Trọng lượng cặn chiếm 4% tức là G = 40 kg/ m3 * 0,0665 m3 = 2.66 kg Tốc độ lọc 10 m/h. Lớp cát dày 0.7m, mỗi khối cát 1h phải giữ lại được: 10*10 g/ m3 = 100g = 0,1 kg Để đảm bảo chất lượng, chu kì lọc là : T = = 26.6 (h) ~ 27 h. Vậy a = 24/ 27 = 0,89 + w : cường độ nước rửa lọc ; lấy theo bảng 4 – 5 trang 128 – Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung ; w = 12 (l/s* m2 ) + t 1 : thời gian rửa lọc (h) ; lấy theo bảng 4 – 5 là 0,1h + t 2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa ; t 2 = 0,35h Þ F = = 2.48 ( m2 ) Đường kính bể lọc áp lực : D = = = 1.777(m) Chọn đường kính khi lắp đặt bể là D = 1800 mm Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc : Chọn biện pháp rửa bằng gió và nước phối hợp. Cường độ nước rửa lọc : w = 14 l/s.m2 (Qui phạm 12 – 14 l/s.m2 ), cho ở bảng 4 – 5 ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 35% Cường độ gió rửa lọc : wgió = 15 (l/s* m2 ) ( Qui phạm 15 – 20 l/s. m2 ) Lưu lượng nước cần thiết để rửa lọc, tính theo công thức : Q = (m3 /s) Trong đó : + f : diện tích bể lọc (m2 ) + w : Cường độ nước rửa lọc = 14 l/s* m2 Þ Q = = 0,0347 (m3 /s) Đường kính ống chính : F = + V : Vận tốc nước chảy trong ống chính, chọn V = 1,4 (m/s) (Qui phạm : 1 – 2 m/s) Þ F = = 0,0248 (m2 ) Với F = Þ d = = = 0,18 (m) Þ Đường kính ống chính là 180 mm Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,3m (Qui pham : 0,25 – 0,3m) Þ Số ống nhánh của bể lọc là: m = *2 = *2 = 12 ống Þ Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là: qn = = 2.89 (l/s) = 2.89 10-3 (m3/s) Đường kính ống nhánh: Ta có : D = với F = + V : vận tốc nước chảy trong ống nhánh, chọn v = 1,8 (m/s) (Quy phạm : 1,8 – 2 m/s) Þ F = = 1.6.10-3 (m2) Þ d = = = 0,045(m) Þ Chọn đường kính ống nhánh là 50 mm Với đường kính ống chính là 180 mm = 0,18(m) Þ Tiết diện ngang của ống chính là: 0,025 (m2) Tổng số lỗ trên các ống nhánh lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống chính.( Quy phạm 30-35%) Þ Tổng diện tích các lỗ = 0,35 x 0,025 = 0,009 (m2) Chọn đường kính 1 lỗ là : 10 mm (Quy phạm 10-12 mm) Þ Diện tích 1 lỗ là: ωlỗ = (m2) Þ Tổng số lỗ trên các ống nhánh là : n = (lỗ) Þ Số lỗ trên mỗi ống nhánh là: 116/12 = 9,7 lỗ Þ chọn 10 lỗ Trên mỗi ống nhánh, xếp các lỗ thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống dưới và nghiêng 1 góc 45o so với mặt phẳng ngang Þ Số lỗ trên mỗi hàng ống nhánh là 5 lỗ. Hệ thống gió rửa lọc : Chọn cường độ gió rửa lọc là: wgió 15 l/s.m2 Þ Lưu lượng gió tính toán là: Qgiĩ = = = 0,0372 (m3/s) Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 (m/s) (Qui phạm : 15 – 20 m/s) Þ Đường kính ống dẫn gió chính là : Dgió chính = = = 0,056 (m) Þ Chọn đường kính ống dẫn gió chính là 60mm Số ống gió chính cũng lấy bằng 12 ống Þ Lưu lượng gió trong 1 ống nhánh là: 0,0372/12 =0,0031 (m3/s) Đường kính ống dẫn gió nhánh: Dgió nhánh = = = 0,016 (m) Chọn đường kính ống dẫn gió nhánh là 20mm. Với đường kính ống dẫn gió chính là 60mm Þ (m2 ) Tổng diện tích các lỗ gió lấy bằng 10% diện tích tiết diện ngang ống dẫn gió chính ( Qui phạm 35 – 40%) là : (m2 ) Chọn đường kính lỗ gió là 2mm (Qui phạm 2 – 5mm) Þ Diện tích 1 lỗ gió là : flỗ gió = (m2 ) Tổng số lỗ gió là: m = lỗ Þ Số lỗ trên mỗi ốnggió nhánh là: 352/12 = 176 lỗ Trên mỗi ống nhánh, xếp các lỗ thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống dưới và nghiêng 1 góc 45o so với mặt phẳng ngang. Þ Số lỗ trên mỗi hàng ống nhánh là 88 lỗ. Chọn chiều cao lớp vật liệu lọc là 1000mm.(than 500mm, cát 500mm ). Chiều cao xây dựng của bể 2400mm. Lớp sỏi đỡ là 300 mm Chọn vận tốc trong ống dẫn nước vào bể lọc là 2m/s, suy ra đường kính ống dẫn nước vào bể là 80mm. Tổn thất áp lực khi rửa bể áp lực : Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối giàn ống khoan lỗ : hp = Trong đó : + Vo : tốc độ nước chảy đầu ống chính Vo = 1,4 (m/s) + Vn : tốc độ nước chảy đầu ống nhánh Vo = 1,8 (m/s) + g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2 ) + : hệ số sức cản = (kw = 0,35) Þ = Vậy hp = (m) Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ : hđ = 0,22 * Ls *W (m) Trong đó : + Ls : Chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls = 0,15 (m) + W : Cường độ rửa lọc, W = 14 (l/s*m2) Þ hđ = 0,22 * 0,15 *14 = 0,46 (m) Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc : hvl = (a +bw)L*e (m) + Với kích thước hạt lọc trong khoảng (0,5 – 1mm) + W = 14 (l/s*m2) + L : Chiều cao lớp vật liệu lọc, L = 1,0 (m) + e : độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 35% Þ hvl = (0,76 + 0,017 * 14)1,0 * 0,35 = 0,35 (m) Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc ; lấy hbm = 2 (m) Þ Tổn thất áp lực nội bộ bể lọc là: h = hp+ hđ + hvl + hbm = 2,06 + 0,46 + 0,35 +2 = 4,87 (m) Tỉ lệ lượng nước rửa so với lượng nước vào bể lọc tính theo công thức : P = (%) Trong đó : + W : cường độ rửa lọc ; W = 14 (l/sm2) + f : diện tích bể lọc ; f = 2,48 (m2) + N : số bể lọc ; N = 1 + Q : công suất của bể lọc ; Q = 7.5 (m3 /h) + To : Thời gian công tác giữa 2 lần rửa (h) To = + T : thời gian công tác của bể lọc trong 1 ngày , T = 8 h + n : số lần rửa bể lọc trong 1 ngày ; n =0,55 + t1, t2, t3 : thời gian rửa, xả nước lọc đầu và thời gian chết của bể lọc : Þ To = = 14 (h) Þ P = (%) Phểu thu nước rửa lọc : Bồn có đường kính 1m, chọn mỗi bồn bố trí 2 phễu thu nước rửa lọc, khoảng cách giữa hai phễu thu 0.5 m (quy phạm X 2.2m ) Đường kính phễu thu nước rửa lọc : Dp = 200mm Chọn chiều cao phễu thu Hp = 100mm Đường kính nhỏ phía dưới phễu thu : dn = 100mm STT Chi tiết Kích thước (mm) 1 Chiều cao lớp cát (h1) 500 2 Chiều cao lớp than (h2) 500 3 Chiều cao lớp sỏi đỡ 300 4 Đường kính bể lọc 1800 5 Chiều cao bể lọc 2400 6 Đường kính ống chính 180 7 Đường kính ống nhánh 50 8 Đường kính ống dẫn gió chính 60 9 Đường kính ống dẫn gió nhánh 20 10 Đường kính ống dẫn nước vào bể 80 Bảng 4.7 : Các thông số thiết kế bể lọc áp lực Mương khử trùng : Nhiệm vụ : Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học vẫn còn chứa vi sinh vật gây bệnh. Nếu xả nước thải ra nguồn tiếp nhận thì khả năng lan truyền bệnh là rất lớn, do đó phải có biện pháp khử trùng. Biện pháp khử trùng nước thải là dùng hợp chất chlorine ở dạng dung dịch (NaOCl) với hàm lượng a = 3-15mg/l Tính toán : Lượng Clo hoạt tính cần dùng trong một ngày: g/ngày = 1.44kg/ngày Hàm lượng Clo hoạt tính trong NaOCl là 8%, đã tính đến tổn thất bảo quản. Vậy lượng NaOCl cần dùng trong một ngày : kg/ngày Thể tích hữu ích của bồn pha hoá chất : (lít) Trong đó: t : Thời gian giữa hai lần pha hoá chất, chọn t = 3ngày b: nồng độ Clorine cần thiết trong thùng pha trộn, b = 20% Thể tích thực bồn pha hóa chất cần dùng (phần thể tích bồn dự phòng lấy bằng 15% dung tích hữu ích) Vt = (1 + 0,15)* Vbồn = (1 + 0,15)* 270 = 310.5 (lít) => Sử dụng 2 bồn luân phiên nhau trong quá trình họat động mỗi bồn có thể tích 350 (lít), bằng nhựa PE có bán trên thị trường. Thể tích bể khử trùng + t : thời gian lưu nước trong bể, t = 30 phút Kích thước bể : Chọn chiều cao làm việc H = 1m, chiều cao bảo vệ 0.5m L × B = 3 × 1.25(m) Thể tích thực của bể : Chiều dài vách ngăn : Chọn 2 vách ngăn chảy Ziczac, bề dày mỗi vách ngăn 10cm. Khoảng cách giữa 2 vách ngăn là 1m. STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài mương khử trùng (L) mm 3000 2 Chiều rộng mương khử trùng (B) mm 1250 3 Chiều cao mương khử trùng (H) mm 1500 4 Thời gian lưu nước phút 30 5 Chiều dài vách ngăn(l) mm 840 Bảng 4.8 : Các thông số thiết kế mương khử trùng Bể nén bùn : Lượng bùn hoạt tính xả ra từ bể lắng II G1 = Px = 16.5 (kg/ngày.đêm) Chọn thời gian lưu bùn là 30 ngày : => G = 16.5 * 30 = 495 (kg/ngày.đêm) Lượng bùn cực đại từ bể lắng II dẫn đến bể chứa bùn : G'=K*G=1.5*495=742.5 (kg SS/ngày) K : Hệ số không điều hoà tháng của bùn hoạt tính dư ;K = 1.15 – 1.5,chọn K = 1.5 Diện tích bề mặt bể nén bùn : F=G'a=742.540= ≈18.5625 (m2) Với a là tải lượng cặn trên bề mặt của bể nén bùn, a = 35 - 78 kg/m2.ngày Chọn a = 40 kg/m2.ngày Diện tích của bể lắng có kể đến buồng phân phối trung tâm: Fbể=1.1*F=1.1*18.5625=20.42 (m2) Đường kính bể nén bùn: D=4*Fbểπ=4*20.423.14≈5 m Đường kính buồng phân phối trung tâm : d=0.2*D=0.2*5=1 m Chọn chiều cao buồng phân phối ống trung tâm : h = 3 (m) Tính miệng loe ống trung tâm Đường kính miệng loe ống trung tâm (d1) bằng chiều cao ống loe (h1) d1 = 1.35 * d = 1.35 * 1 = 1.35 (m), chọn d1 = h1 = 1.5 (m) Đường kính tấm chắn hình nón : dc = 1.3 * d1 = 1.3 * 1.5 = 1.95 (m), chọn dc = 2 m Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: H1=v1*t Trong đó: + v1: vận tốc bùn trong vùng lắng của bể nén bùn (m/s) v1 = 0.00005 (m/s) + t: thời gian nén bùn (h), chọn t = 12 (h) →H1=0.0005*12*3600=2.16 m Chiều cao phần nón: Chọn đáy dạng hình nón có góc nghiêng ở đáy là 450 Hn=Db-dn2*tg α Trong đó: + Db đường kính bể nén bùn (m), Db = 5 (m) + dn chọn đường kính đáy nhỏ hình nón (m), dn = 1 (m) + α = 450 là góc nghiêng đáy hợp với chiều ngang bể. Hn=5-12*tg 45=2 m Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén được: Hn=hb+hth+h0 Chọn góc nghiêng α = 170, khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn là 0.25 - 0.5 (m) là h0 = 0.25 m Chọn chiều cao lớp nước trung hồ (m), hth = 0.3 (m) Suy ra: hb = Hn + h0 + hth = 2 + 0.25 + 0.3 = 2.55 (m) Xác định chiều cao xây dựng bể: Hxd = Hbv + Hn + H1 = 0.3 + 2 + 2.16 = 4.46 (m), chọn Hxd = 4.5 (m) Bùn được lấy ra khỏi bể nén bùn bằng ống thép có đường kính Φ 90 mm Nước tách ra khỏi bể nén bùn được dẫn đến bể Aeroten để xử lý Chọn ống dẫn nước là ống tráng kẽm có đường kính F 100 mm. STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Đường kính bể nén bùn mm 5000 2 Đường kính đáy bể nén bùn mm 1000 3 Chiều cao tổng cộng của bể mm 4500 4 Chiều cao đáy nón mm 2000 Bảng 4.9 : Các thông số thiết kế bể nén bùn Tính toán các công trình phụ: Đường ống dẫn nước thải trong dây chuyền công nghệ : => Vậy chọn ống dẫn nước thải bằng nựa PVC F = 90mm Bơm nước thải : Bơm nước thải từ bể tiếp nhận đến bể điều hòa : D = 90mm V = 0.8m/s Q = 180m3/ngày đêm = 0.0042 m3/s Áp lực toàn phần : H = H3 + H tổn thất Trong đó: H3 : độ cao địa hình từ mực nước ở bể tiếp nhận đến mực nước của bể điều hòa, H3 = 1.5m. H tổn thất : tổng tổn thất áp lực qua đường ống và bơm, bao gồm tổn thất dọc đường trên đường ống và tổn thất cục bộ. Tổn thất dọc đường trên đường ống : hdđ = Trong đó: l : chiều dài đường ống, l = 7m. D : đường kính ống, D = 90mm. v : vận tốc nước trong ống, v = 0.8 m/s. g : gia tốc trọng trường. : hệ số tổn thất dọc đường. Tính : Re = : dộ nhớt động học Ta thấy : Re > 104 => Chế độ chảy rối thành nhám thủy lực, nên ta có hệ số tổn thất dọc đường (Theo Giáo trình CƠ LƯU CHẤT _ Antersun ): : độ nhám tuyệt đối, = 0.2 ( ống PVC ) Suy ra: hdđ = m Tổn thất cục bộ : hcb = : tổng hệ số tổn that Ống hút máy bơm : = 5.5(có gắn van 1 chiều) Đầu ra của ống đẩy : = 1 Van 1 chiều : = 2.5 Khủy cong 90o : = 0.29 4 cái Cửa vào bể lắng : = 1 Cửa ra ( thu hẹp đột ngột ) : = 0.5 = 11.66 hcb = = 0.38 (m) H tổn thất = hdđ + hcb = 0.25 + 0.38 = 0.63 (m) Vậy H = 1.5 + 0.63 = 2.13 (m) Dựa vào đường đặc tính kỹ thuật sau khi đã biết được lưu lượng (Q) và chiều cao cột áp (H),ta tra trong Cataloge các bơm thương mại hiện nay để chọn công suất bơm cho phù hợp. => công suất N = 1HP. Tương tự tính được bơm cho các công trình khác : Bơm nước thải từ bể chứa trung gian sang bể lọc áp lực với N = 1HP Bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể Aerotank với N = 1HP Bơm nước rửa lọc từ bể chứa nước sạch vào thiết bị lọc áp lực,N = 1HP Bơm bùn : Bơm bùn tuần hoàn từ bể lắng II đến bể Aerotank với N = 1.5HP Bơm bùn từ bể nén bùn sang bể ổn định bùn với N = 1.5HP. Bơm bùn từ bể lắng II sang bể nén bùn với N = 1.5HP Bơm hoá chất : Qmax = 15 m3/h a = 10mg/l = 10 g/m3 => Qbơm dung dịch NaOCl 8% = 15 m3/h*10 g/m3*1008*1 ml/g = 1875 ml/h = 1.87 l/h 4.6 Chi phí đầu tư xây dựng : 4.6.1 Chi phí xây dựng : STT Hạng mục công trình xây dựng Đơn vị (m3) Số lượng Thể tích (m3) Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Song chắn rác(Inox) m3 1 cái 0.133 1,200,000 1,200,000 2 Bể tiếp nhận nước thải m3 1 bể 4.6875 2,500,000 11,718,750 3 Bể điều hòa(betong) m3 1 bể 35 2,500,000 87,500,000 4 Bể Aerotank(betong) m3 1 bể 55.125 2,500,000 137,000,000 5 Bể lắng đứng 2(betong) m3 1 bể 30 2,500,000 75,000,000 6 Bể chứa trung gian (betong) m3 1 bể 16.5 2,500,000 41,250,000 7 Bể lọc áp lực(Inox) m3 1 bể 5.533 15,000,000 83,000,000 8 Mương khử trùng(betong) m3 1 bể 5.625 2,500,000 14,000,000 9 Bể nén bùn(betong) m3 1 bể 60 2,500,000 150,000,000 10 Be åchứa nước sạch (betong) m3 1 bể 4.5 2,500,000 11,250,000 11 Nhà điều hành(xây gạch) m3 10,000,000 Tổng cộng (A) 621,918,750 Bảng 4.10 : Chi phí xây dựng 4.6.2. Chi phí thiết bị : STT Thiết bị Đơn vị Số lượng Đơn giá (VND) Thành tiền (VND) 1 Bơm hóa chất cái 1 12,000,000 12,000,000 2 Thùng đựng hóa chất bằng nhựa cái 4 1,250,000 5,000,000 3 Máy bơm nước thải 1HP bộ 4 6,000,000 24,000,000 4 Máy bơm bùn 0.75kw bộ 1 6,500,000 6,5000,000 5 Máy thổi khí 1HP bộ 1 3,500,000 3,500,000 6 Máy nén khí 1.5HP bộ 1 4,750,000 4,750,000 7 Đĩa phân phối khí(12inch) cái 15 800,000 12,000,000 8 Tủ điều khiển 1 10,000,000 10,000,000 9 Van + phụ tùng + đường ống kỹ thuật 80,000,000 Tổng cộng (B) 157,750,000 Bảng 4.11 : Chi phí thiết bị * Vậy tổng kinh phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải là : A + B = 779,668,750 (VND) 4.7. Chi phí quản lý vận hành : 4.7.1. Chi phí hóa chất : - Lượng NaOCl nguyên chất cần sử dụng : 18 kg/ngày Chi phí hóa chất = 18 30,000 = 360,000(VND/ngày) ( 1 kg NaOCl : 20,000 VND ) Chi phí hóa chất tính trên 1m3 nước thải : 2000(VNĐ/m3) 4.7.2. Chi phí điện năng : STT Thiết bị Công suất tiêu thụ (KW) Thời gian làm việc (h/ngày) Điện năng tiêu thụ 1 Bơm nước thải 0.75 12 9 2 Bơm bùn 0.75 3 2.25 3 Bơm hóa chất 0.05 24 1.2 4 Máy nén khí 1.1175 24 26.82 Tổng điện năng tiêu thụ trong 1 ngày (KWh/ngày) 39.27 Chi phí điện cho 1 ngày (VND/ngày)(1 KWh : 2,500VND) 98,175(VNĐ) Chi phí điện VND/ 1m3 nước thải 1000VND Bảng 4.12: Chi phí điện năng 4.7.3. Chi phí nhân công : Mỗi ngày chỉ cần trực ở hệ thống xử lý nước thải 2 giờ Công nhân vận hành kiêm nhiệm : 450,000 VND/tháng Tổng cộng : 450,000 VND/tháng = 15,000 VND/ngày = 750 VND/m3 nước thải 4.8. Chi phí xử lý nước thải : Khấu hao công trình trong 15 năm, lãi suất 8%/năm. Vậy chi phí xử lý cho 1m3 nước thải là: VNĐ/m3 Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải không kể đến chi phí đầu tư xây dựng công trình ( chi phí mỗi ngày phải trả để xử lý 1m3 nước thải ) là : 2000 + 1000 + 750 = 3,750 VND /m3 Chương V : KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận : * Qua thời gian 12 tuần, những nội dung mà đồ án đã thực hiện bao gồm: Đã thu thập, khảo sát được các số liệu về thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải bệnh viện, từ đó xác định được mức độ ô nhiễm của nước thải bệnh viện nói chung và bệnh viện Trảng Bàng nói riêng. Từ các thông số ô nhiễm trong nước thải bệnh viện đã đưa ra được các sơ đồ công nghệ để lựa chọn phương án xử lý. Sau đó phân tích ưu nhược điểm của từng phương án để đề xuất công nghệ xử lý nước thải hợp lý và thích hợp với tính chất đặc trưng của nước thải. Sau khi lựa chọn được sơ đồ công nghệ 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 hệ thống xử lý nước thải. Đã lập dự toán chi tiết chi phí xây dựng, vận hành cho toàn bộ hệ thống xử lý. Đồng thời ước tính giá thành xây dựng cho 1 m3 nước thải 5.2. Kiến nghị : Do lưu lượng 180m3/ngày đêm nên trong công nghê đề xuất có công trình bể nén bùn và hút bỏ bùn định kỳ thông qua công ty môi trường đô thị địa phương. Nếu lượng nước thải của bệnh viện tăng lên trong tương lai thì nên bổ sung thêm công trình bể phân hủy bùn hiếu khí. Vì công trình này ít gây mùi hôi, khả năng lắng bùn cao rất phù hợp với yêu cầu vệ sinh của bệnh viện. Nên sử dụng thêm một số loại chế phẩm sinh học khác nhau để gia tăng hiệu quả của hệ thống xử lý. Tuy nhiên, các loại chế phẩm sinh học đó can được thou nghiệm trước khi sử dụng đại trà cho bệnh viện Trảng Bàng nói riêng và cho hệ thống xử lý nước thải bệnh viện khác nói chung.