Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình Trị Đông phường Bình Trị Đông B quận Bình Tân

ùn Khử trùng Nước đầu ra Hệ thống xử lý nước thải Tp Cần Thơ công suất 24,000m3/ng.đ Nước đầu vào Lắng cát Xử lý sơ bộ Xử lý sinh học nhỏ giọt Hồ phân hủy bùn Sân phơi bùn Lắng cuối Nước đầu ra Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 4.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý Công nghệ xử lý của trạm xử lý nước thải tập trung được lựa chọn trên cơ sở các số liệu về công suất thiết kế, đặc tính nước thải đầu vào và đầu ra. Ngoài ra, các yếu tố cần xem xét đến còn bao gồm điều kiện mặt bằng, cơ sở khoa học và khả năng đầu tư của dự án. Sự lựa chọn công nghệ của trạm xử lý nước thải sinh hoạt phải đáp ứng được các yêu cầu: Đảm bảo mức độ an toàn cao khi có sự thay đổi về lưu lượng và nồng độ Đảm bảo tính đơn giản để vận hành, chi phí vận hành thấp Phù hợp với điều kiện Việt Nam mang tính hiện đại và sử dụng lâu dài. 4.1.1 Công suất thiết kế Các nguồn phát sinh nước thải khi dự án đi vào hoạt động bao gồm: Nước thải sinh hoạt từ khu vực dân cư Nước thải sinh hoạt từ khu chung cư cho người thu nhập thấp và tái định cư Nước thải sinh hoạt từ khu chung cư cho công nhân thuê Nước thải từ khu vực công cộng và vui chơi giải trí Nước thải sinh hoạt từ khu hành chính Nước thải sinh hoạt từ khu trường học Nước thải sinh hoạt từ khu vui chơi giải trí, thể dục thể thao Nước thải từ khu y tế Lưu lượng nước thải phát sinh tại khu vực dự án khoảng 90% so với tổng nhu cầu sử dụng nước hay tương đương 4300 m3/ngđ. 4.1.2 Đặc tính nước thải sinh hoạt Các thông số nước thải đầu vào được thể hiện ở bảng sau: Bảng 4.1: Các thông số nước thải đầu vào STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 pH 6.5-8 2 Nhu cầu oxysinh hóa (BOD5) mg/l 250 3 Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 350 4 Hàm lượng chất rắn lơ lưng(SS) mg/l 250 5 Tổng Nitơ mg/l 40 6 Tổng Phốt pho mg/l 8 7 Tổng Coliform MNP/100ml 106-109 4.1.3 Tiêu chuẩn thải Các thông số nước thải sau xử lý cần đạt QCVN 14:2008 về nước thải sinh hoạt: Bảng 4.2: Các thông số nước thải đầu ra theo QCVN 14:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật về nước thải sinh hoạt STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 pH 6.5-8 2 Nhu cầu oxysinh hóa (BOD5) mg/l 30 3 Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 80 4 Hàm lượng chất rắn lơ lưng(SS) mg/l 50 5 Tổng Nitơ mg/l 30 6 Tổng Phốt pho mg/l 6 7 Tổng Coliform MNP/100ml 103 4.2 Đề xuất các phương án công nghệ xử lý Theo chỉ tiêu các thành phần ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt như đã nêu trên và so với tiêu chuẩn xả thải có thể đưa ra các phương án xử lý sau: Phương án 1 Ta có thể kết hợp giữa biện pháp xử lý cơ học (song chắn rác, bể lắng) và xử lý sinh học (xử lý hiếu khí bằng bể Aerotank) để loại bỏ các chất có kích thước lớn, phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ và sau đó sử dụng phương pháp khử trùng nhằm loại bỏ hết các vi sinh vật gây bệnh tồn tại trong nước thải. Phương án 2 Phương án này hầu hết dựa theo công nghệ phương án 1, tuy nhiên có sự thay đổi Aerotank bằng mương oxy hóa. Với mương oxy hóa ta có thể làm tăng khả năng làm thoáng nhằm loại bỏ tốt chất ô nhiễm. Tiến hành so sánh 2 phương án trên và có thể đề xuất phương án được lựa chọn cuối cùng như sau: Diện tích xây dựng mặt bằng của phương án 1 nhỏ hơn phương án 2. Do đó xét về khía cạnh kinh tế thì phương án 1 tiết kiệm được mặt bằng. Về mặt kỹ thuật quản lý vận hành cũng tương đồng với nhau tuy vậy về mặt kỹ thuật thì mặt ưu vẫn chọn bể Aerotank. Tuy nhiên, nếu sử dụng công trình xử lý sinh học hiếu khí là mương oxy hóa thì ta không thể khống chế được mùi phát tán từ nước thải và điều đó ảnh hưởng đến người dân sống xung quanh khu vực trạm xử lý nước thải. Còn nếu sử dụng công trình xử lýsinh học hiếu khí là Aerotank thì ta có thể khống chế được điều này đảm bảo vệ sinh môi trường xung quanh. Theo so sánh cả 3 mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường thì ta đều thấy công trình sinh học xử lý hiếu khí là bể Aerotank vẫn có nhiều ưu điểm hơn với công trình xử lý là mương oxy hóa. Vì vậy ta chọn bể Arotank để áp dụng cho việc xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Bình Trị Đông. 4.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ xử lý được lựa chọn Công nghệ của trạm xử lý nước thải tập trung được phân chia thành 3 giai đoạn gồm xử lý bậc 1, xử lý bậc 2 và xử lý bùn. Giai đoạn 1: Bao gồm các công trình sau xử lý cơ học Song chắn rác Bể điều hòa Bể lắng I Giai đoạn 2: Chủ yếu tập trung vào quá trình xử lý sinh học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải. Quá trình xử lý sinh học được ứng dụng để tính toán thiết kế công nghệ trong trường hợp này là quá trình bùn hoạt tính. Công trình đơn vị thực hiện chức năng này là bể Aerotank kết hợp lắng đợt II. Xử lý bùn: Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong qúa trình xử lý sinh học, sau khi lắng ở bể lắng II được tuần hoàn một phần về bể Aerotank, phần bùn dư được đưa ra bể chứa bùn. Lượng bùn sinh ra từ bể lắng 1 cũng được đưa về bể chứa bùn. Bùn đầu ra từ bể chứa bùn sau đó được đưa qua máy ép bùn, ép thành những bánh bùn và đem đi xử lý đúng nơi quy định. Nước vào Song chắn rác Bể thu gom Bánh bùn Máy ép bùn Bể điều hoà Bể chứa bùn Bể lắng I Bể Aerotank Máy thổi khí Bể lắng II Bể khử trùng Clorin Nguồn tiếp nhận Ghi chú : Đường nước Clorin Đường bùn Đường khí Đường hóa chất Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý NTSH khu dân cư Bình Trị Đông Giải trình sơ đồ công nghệ xử lý Nước thải sau khi ra khỏi bể tự hoại hay các công xử lý sơ bộ được thu gom bởi hệ thống cống thoát nước bẩn và đưa về trạm xử lý. Đầu tiên nước được chảy vào bể thu gom theo mương thoát. Trước bể thu gom có đặt song chắn rác, song chắn rác được thiết kế với khe hở 16mm, vận tốc qua song chắn bằng 0,8 m/s. Tại đây sẽ loại bỏ rác và các loại tạp chất có kích thước lớn trong nước thải như vỏ trái cây, bao bì, rơm rạ sẽ được giữ lại và thu gom thủ công. Sau đó công ty Môi Trường Đô Thị sẽ gom và vận chuyển về bãi chôn lấp, Từ bể thu gom nước thải được bơm lên bể đều hòa bằng bơm chìm. Thông thường, nước thải tại các chu kỳ khác nhau cũng khác nhau do đó mục đích của việc xây dựng bể đều hòa để điều hoà lưu lượng và nồng độ, giảm chất ô nhiễm hữu cơ, nhằm ổn định dòng chảy giúp cho hoạt động của các công trình phía sau hiệu quả hơn. Bể điều hoà được thiết kế với hệ thống phân phối khí, giúp cho việc xáo trộn nước thải được tốt hơn nhằm tăng cường sự hoà trộn của oxy trong nước thải. Để hòa trộn đều nước thải trong bể đều hòa (tránh quá trình lên men yếm khí gây mùi hôi), không khí được thổi vào bể đều hòa từ máy thổi khí thông qua các lỗ phân phối khí đặt chìm dưới đáy bể. Hơn nữa, với việc cấp khí này sẽ giảm được phần nào hàm lượng (BOD5, COD, tổng Nitơ, tổng Phospho) trong nước thải. Bể điều hoà được thiết kế với thời gian lưu 2.5giờ, nước thải từ bể điều hoà được hai bơm hoạt động luân phiên nhau bơm lên bể lắng I. Bể lắng I được thiết kế là bể lắng đứng, có ngăn lắng hình trụ có dạng hình tròn trên bề mặt và đáy có dạng hình nón hay chóp cụt. Nước được phân phối từ ống trung tâm vào vùng lắng, sau khi ra khỏi ống trung tâm nước thải vào tấm chắn và đổi hướng từ đứng sang ngang rồi dâng lên theo thân bể. Nước đã lắng tràn vào máng thu đặt xung quanh chu vi bể. Cặn lắng được tập trung ở đáy và được bơm ra bể chứa bùn, những chất lơ lửng có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ nổi lên mặt nước và được thu lại bằng máng thu đặt xung quanh bể. Bể lắng I được thiết kế với thời gian lưu nước là 90 phút. Dòng nước sau khi qua bể lắng I tiếp tục chảy vào bể Aerotank, còn bùn sinh ra ở bể lắng I được đưa đến bể chứa bùn và được đưa sang máy ép bùn, ép thành những bánh bùn và sau đó được đem đi xử lý đúng nơi quy định. Bể Aerotank có chức năng loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí. Tại đây dưới áp lực của hệ thống phân phối khí, khí được cấp vào bể liên tục để khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính, cung cấp khí oxy để vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ. Trong điều kiện đó, vi sinh vật tăng trưởng sinh khối và kết thành các bông bùn. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nuớc thải sẽ chảy sang bể lắng II và bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy bể. Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn từ bể lắng II về bể Aerotank để giữ cho mật độ vi sinh cao, nhằm tạo điều kiện phân huỷ nhanh chất hữu cơ. Bể Aerotank được thiết kế với thời gian lưu nước là 8h. Sau đó hỗn hợp nước – bùn được đưa sang bể lắng II ,bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính đã xử lý trong bể Aerotank. Bùn sau khi lắng một phần được bơm trở lại bể Aerotank nhằm đảm bảo lượng bùn trong bể, phần bùn còn lại được đưa sang bể chứa bùn và sau đó đưa đến máy ép bùn. Bể lắng II được thiết kế hình tròn, nước thải được phân phối ở trung tâm bể và được thu ở máng thu đặt xung quanh chu vi bể lắng. Sau khi qua bể lắng II nước chảy vào bể khử trùng. Tại bể khử trùng ta sử dụng dung dịch Clorua vôi (với liều lượng 3g/m3 nước thải) nhằm loại bỏ hầu hết các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải sau đó nước được thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn tươi ở bể lắng I và bùn dư ở bể lắng II được bơm về bể chứa bùn có độ ẩm tương đối cao (99 – 99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi). Bể chứa bùn được thiết kế với thời gian lưu bùn là 72 giờ. 4.4 Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Đơn Vị Với công suất của trạm xử lý nước thải Qtbngày= 4300 m3/ngày đêm=179.17m3/h=2.986 m3/phút=0.0497 m3/giây Công thức tính hệ số không điều hòa đối với nước thải sinh hoạt Kch=1.35+ = 1.35+=1.63 (theo: Trần Đức Hạ,2002) Trong đó: Qtb lưu lượng trung bình, m3/giờ Lưu lượng cần tính toán đối với trạm xử lý nước thải sinh hoạt là: Qmaxh= Kch*Qtbh= 1.63*179.17=292 m3/h 4.4.1 Tính Song Chắn Rác Nhiệm vụ Song chắn rác nhằm mục đích loại bỏ rác và các loại tạp chất có kích thước lớn trong nước thải. Song chắn rác được đặt trên đường dẫn nước thải vào bể thu gom 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 Song Chắn Rắc Lựa chọn các thông số tính toán: Chọn chiều rộng thiết kế song chắn rác : Bs = 1 m Chọn chiều dài thanh chắn: l = 0.8 m Chọn bề dày thanh chắn: s = 0.008 m Chọn chiều rộng khe hở: (b=5- 25) chọn b = 0.016 m Số khe hở song chắn rác được tính: 42 khe hở Vậy tổng số thanh là: 42 – 1 =41 thanh Vận tốc dòng chảy trong mương V(m/s) được tính: 0.54m/s Trong đó: Vs: Tốc độ nước chảy qua song chắn, (m/s) chọn Vs = 0.8 (m/s) (Theo:Giáo trình xử lý nước thải. Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. PGS – PTS Hoàng Huệ) Tổn thất áp lực qua song chắn được tính theo công thức: Trong đó: x: Hệ số tổn thất cục bộ g: Gia tốc trọng trường, (m/s2) Trong đó: a: Góc nghiêng đặt song chắn theo mặt ngang, chọn a = 450 b: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng song chắn, lấy b = 2.42 (Theo: Trang 31 sách xử lý nước thải.Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. PGS – PTS Hoàng Huệ [theo X]) Suy ra Vậy hệ số tổn thất cục bộ được tính: 0.0126 = 12.6(mm) Góc mở của buồng đặt song chắn rác lấy bằng 200, chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn rác tính theo công thức: 0.6868(m) Chọn l1 = 0.687(m) Trong đó giả định chiều rộng mương dẫn nước tới và ra khỏi song chắn, Bk = 0.5 (m) Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: 0.3435(m) Chiều dài phần mương đặt song chắn rác lấy ls = 2(m) Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác là: 2+ 0.687+ 0.3435 =3.03(m) Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn là: =0.3 + 0.0126+ 0.2 = 0.52(m) Trong đó: h: Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h = 0.3 (m) hs: Tổn thất áp lực của song chắn, hs = 0.0126 (m) hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.2 (m) Tiết diện thanh song chắn rác hình chữ nhật có kích thước s * l = 8mm*50mm Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua song chắn rác: Chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: C1 = C0(100-4)% = 250*0.96 = 240 mg/l BOD5 giảm 5%, còn lại là L1 = BODvào(100-5)% = 250*0.95 = 237.5 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Bảng 4.3: Các thông số thiết kế song chắn rác STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài mương (L) 3.03 (m) 2 Chiều rộng mương (Bs) 1 (m) 3 Chiều cao mương (H) 0.52 (m) 4 Số thanh song chắn 41 Thanh 5 Kích thước khe hở (b) 0.02 (m) 6 Bề dày thanh song chắn 0.008 (m) 7 Bề rộng thanh song chắn 50 (mm) 4.4.2 Tính Bể Thu Gom Lưu lượng giờ max: Qmaxh = 292m3/h Chọn thời gian lưu nước là t=50phút ( t=10-60phút) ( Theo xử lí nước thải đô thị và công nghiệp –Lâm Minh Triết). Thể tích bể tiếp nhận Vtn =Qmaxh *t=292*m3 Chọn chiều cao công tác của bể là: h1=4m Chọn chiều cao an toàn h=0.5m Chiều cao toàn phần bể là:H= h1+h=4+0.5=4.5m Tiết diện bể là F===60.82m2 Chọn bể có tiết diện hình vuông :L*B=8*7 Các thông số xây dựng bể thu gom là:L*B*H=8*7*4.5 Bảng 4.4: Các thông số thiết kế bể thu gom STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài bể m 8 2 Chiều rộng bể m 7 3 Chiều cao bể m 4.5 4 Số lượng bể 1 4.4.3 Bể Điều Hòa Nhiệm vụ: Tính chất nước thải thay đổi theo thời gian hoạt động của con người và nó phụ thuộc vào từng thời điểm trong ngày. Vì vậy, để đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động ổn định thì hệ thống cần phải có bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ tính chất nước thải. Bể điều hòa tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau. Tính Toán Bể Điều Hòa Tính bể điều hòa lưu lượng và chất lượng có hệ thống sục khí. Các thông số đầu vào: Lưu lượng giờ max: qmaxh =292m3/h Hàm lượng BOD5đâuvao = 237.5mg/l Hàm lượng chất lơ lửng(SS): 240mg/l Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa là t=2.5h (t=2h-6h) Thể tích bể điều hòa là Vđh: Vđh=Qmaxh *t=292*2.5=730m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể là: h1=4m Chọn chiều cao an toàn là:h=0.5m Chiều cao toàn phần của bể là:H=h1+h= 4+0.5=4.5m Tiết diện bể là: Fđh===182.5m2 Chọn bể có tiết diện hình chữ nhật: F=L*B=15*12 Thể tích thực của bể là : Vthực=L*B*H = 15*12*4.5=810 m3 Tính lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: Qkk =vk*V Trong đó : + vk : tốc độ khí cần cung cấp cho 1m3 dung tích bể trong 1 giờ. Với Vkk= 0.010.015 m3khí/m3bể.phút; chọn q = 0.01 m3khí/m3bể.phút (Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải – Trịnh Xuân Lai-2004) + V : thể tích thực tế của bể điều hoà Qkk = 810*0.01*60= 486(m3/h) = 0.135(m3/s) Đường kính ống phân phối khí chính D = + Trong đó vK: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vK = 10 m/s D = = 0.13m o Chọn ống dẫn khí 113mm vào bể điều hoà là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh Chọn số ống nhánh là n=4 qkhí = = = 121.5(m3/h)=2.025m3/phút Đường kính ống nhánh dẫn khí d = + Trong đó vkhí: Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 1015 m/s, chọn vkhí = 12 m/s d = = 0.06(m) = 60(mm) o Chọn ống nhánh bằng thép , có đường kính = 60mm Tính đĩa tán khí: Chọn đĩa tán khí có đường kính 80mm, cường độ sục khí vsục=0.1m3/phút (vsục=0.08¸0.1m3/phút ) Tổng số đĩa tán khí trên một ống nhánh: n= 20.25(đĩa), chọn n=20 đĩa Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H Trong đó + hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn + hc: Tổn thất cục bộ; hd+hc 0.4 (m); chọn hd + hc = 0.3 + hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0.5 m; chọn hf = 0.5 m + H: Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa; H = 4.5 m Hk = 0.3 + 0.5 + 4.5 = 5.3 (m) Aùp lực không khí P = ==1.513 (atm) (Công thức 149/122-sách xử lí nước thải-Hoàng Huệ) Công suất máy nén: N = Trong đó:: hiệu suất máy nén khí, = 0.7 – 0.9, chọn = 0.8 q: lưu lượng khí lấy = 0.081 Tính toán thiết kế bơm-chọn bơm Lựa chọn bơm với lưu lượng Q=179.17 m3/h Và H =Ha + htt = 1.6 + 0.4 =2 m Trong đó: Ha: Chiều cao hình học ( Ha= 1.6) Htt: tổn thất cục bộ, tổn thất dọc đường chọn htt= 0.4 m (theo: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2001) Công suất bơm Lw=0.163*γ*Q*H = 0.163* 179.17* 2=58.41 kW Trong đó: Lw: Công suất bơm ( kW) γ : Trọng lượng riêng của chất lỏng ( kg/l) Q: lưu lượng tính toán ( Q= 179.17 m3/h) H: Tổng chiều cao áp lực ( H=2) Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua bể điều hoà: Chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: 230.4 mg/l Hàm lượng BOD5 sau khi thực hiện sục khí giảm với hiệu suất khoảng 25% đối với BOD5. Vậy sau khi qua bể điều hoà hàm lượng BOD5 còn lại trong nước thải là: L2 = L1(100-25)% = 237.5*0.75 =178 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Bảng 4.5: Các thông số thiết kế bể điều hòa STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài bể m 15 2 Chiều rộng bể m 12 3 Chiều cao bể m 4.5 4 Số lượng bể 1 4.4.4 Bể Lắng 1 Nhiệm vụ của bể lắng 1 là loại bỏ các tạp chất lơ lững còn lại trong nước thải sau khi qua bể điều hòa. Ở đây các chất có tỷ trọng lớn hơn sẽ lắng xuống đáy và được tập trung ở hố thu cặn nhờ hệ thống gạt cặn và được thải ra ngoài thông qua thông qua ống đặt ở đáy, các chất có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ nổi lên mặt nước và được thiết bị gạt cặn tập trung vào máng thu chất nổi và cũng được thải ra ngoài thông qua ống dẫn. Nguyên tắc hoạt động: Nước thải được đưa vào buồng phân phối trung tâm, chảy đều theo hướng bán kính qua vùng lắng đi vào máng thu nước đặt theo chu vi vành ngoài của bể. Cặn có tỷ trọng lớn được lắng xuống đáy và được tập trung vào hố thu cặn nhờ thanh gạt cặn, cặn có tỷ trọng nhỏ sẽ nổi lên mặt nước và trên bề mặt có thanh gạt bọt, váng nổi nhằm dồn chúng về máng thu đặt theo chi vi bể. Thể tích tổng cộng của bể lắng W=Qtb*t= 179.17*1.5= 268.76 m3 Trong đó: Qtb: lưu lượng nước thải trung bình (Qtb= 179.17 m3/h) t: thời gian lưu nước trong bể lắng 1( t=1.5ø) diện tích mặt bằng bể lắng 1: ( theo : Lâm Minh triết, 2001) F= 67.2 m2 Trong đó: H1: Chiều sâu vùng lắng ( chọn H1=4 m) Đường kính bể lắng 1 D=== 9.25 m Tốc độ của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng 1: ( theo Lâm Minh Triết, 2001) U=2.67m/h=0.74 mm/s Hiệu suất lắng của cặn lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1 phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt cặn.Trong nước thải ( U= 2.67m/h=0.74mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng ( SS=230.4 mg/l) .Dựa vào bảng ta chọn hiệu suất lắng E=48%) Hiệu suất lắng của chất lơ lửng(%) Tốc độ lắng của hạt lơ lững, U (mm/s) ứng với hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng C (mg/l) 150 200 250 >300 30 1.30 1.80 2.25 3.20 35 0.90 1.30 1.90 2.10 40 0.60 0.90 1.05 1.40 45 0.40 0.60 0.75 0.95 50 0.25 0.35 0.45 0.60 55 0.15 0.20 0.25 0.40 60 0.05 0.10 0.15 0.20 Bảng 4.6 : Hiệu suất lắng của cặn lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1( nguồn: Lâm Minh triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2001) Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi ra khỏi bể lắng 1 được tính theo công thức SS ra =119.8 mg/l Nồng độ các chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1 đưa vào bể Aerotank không được vượt quá 150 mg/l (theo TCXD 54-84 điều 6.5.3 quy định) Mà theo tính toán SSra=119.8<150 mg/l vậy thỏa điều kiện Thể tích ngăn chứa cặn: (theo Lâm Minh Triết,2001) Wb=2.26m3 Trong đó: SSvào: Hàm lượng chất lơ lửng vào bể lắng 1( SSvào=230.4 mg/l) Q: lưu lượng giờ trung bình ( Qtb=292 mg/l) E: Hiệu suất lắng ( E= 48%) t: thời gian tích lũy cặn ( chọn t= 8 giờ) P: Độ ẩm cặn tươi ( P=93% xả bằng máy bơm) Chiều cao xây dựng của bể lắng 1 được xác định theo công thức: Hxd= H1+ H2 + H3 = 4+0.3+0.3 = 4.6 m Trong đó: H1 : Chiều cao công tác của bể lắng ( H1=4 m) H2: Chiều cao lớp nước trung hòa ( chọn H2=0.5m) H3 : Chiều cao bảo vệ(H3=0.5m) Buồng phân phối trung tâm ( theo: Lâm Vĩnh Sơn, bài giảng kỹ thuật XLNT) Chọn đường kính buồng phân phối trung tâm: Dtt=15%*Dbể=15%*9.25 = 1.39 m Diện tích buồng phân phối trung tâm F=== 1.52 m2 Đường kính phần loe của ống trung tâm: DL = 1,35 * 1.39 Trong đó: DL: Đường kính phần loe ống trung tâm (m) Dtt: Đường kính ống trung tâm, Dtt =1.39 (m) Vậy: DL = 1,35 *1.39 = 1.87(m) Đường kính tấm chắn: Dc = 1,3 * DL Trong đó: Dc: Đường kính tấm chắn (m) DL: Đường kính phần loe ống trung tâm Vậy : Dc = 1,3 * 1.87 = 2.43 (m) Khoảng cách từ buồng phân phối trung tâm đến tấm chắn là( 0.25-0.5 m) (Theo giáo trình Xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ NXBXD Hà Nội, 2000) chọn 0.4 m Chiều cao phần hình nón của bể lắng : Với: hn:Chiều cao phần hình nón (m) D: Đường kính của bể lắng, D =4 (m) dn:Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn =1.39 m a: Là góc tạo bởi đáy và mặt ngang, chọn a = 500 Vậy: (m) Vậy hn = 3.2m Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 4 m. Chọn máng thu chất nổi với đường kính d=80%*Dbể= 80%*9.25= 7.4m Chiều rộng của máng Rmáng= ( dmáng- Dbể)/2= 0.93 m Chọn hmáng= 0.3 Hiệu quả xử lý BOD5 ở bể lắng 1: R= 31.25% Trong đó: R : Hiệu quả khử BOD5 (%) t : Thời gian lưu nước ở bể lắng 1( t=1.5 giờ) a,b : Hằng số thực nghiệm đã chọn theo bảng Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0.018 0.02 Khử cặn lơ lửng SS 0.0075 0.014 Bảng 4.7: giá trị hằng số thực nghiệm a,b ở nhiệt độ > 20oC (nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Vậy BOD5 còn lại trong nước thải sau khi ra khỏi bể lắng 1 BOD5r = 122.4mg/l Bảng 4.8: các thông số thiết kế bể lắng 1 STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Đường kính bể m 9.25 2 Chiều cao tổng cộng m 4.76 3 Chiều cao máng thu m 0.3 4 Đường kính máng thu m 11.1 5 Thời gian lưu nước giờ 1.5 6 Đướngkính buồng trung tâm m 1.39 7 Đường kính miệng ống loe m 1.87 8 Đường kính tấm chắn m 2.43 4.4.5 Tính Toán Bể Arotank Chức năng Nước thải sau khi qua bể lắng và phân hủy bùn có chứa các chất hoà tan là các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng khí (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 hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoà tan sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào trong bể không đủ để làm kết tủa nhanh các chất hữu cơ. Do đó phải sử dụng lại bùn tiến trình lắng xuống đáy của bể tăng đợt hai bằng cách tuần hoàn bùn ngược lại bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật trong bể. Bùn dư ở bể lắng II được xả qua bể nén bùn. Thông số thiết kế Lưu lượng thải trung bình: Qtb = 179.17 m3/h Lượng BOD đầu vào = lượng BOD đầu ra của bể lắng và phân hủy bùn : La= 122.4mg/l Tỉ số BOD5/COD = 0.7 Nhiệt độ nước thải 270C. Hàm lượng chất rắn lơ lửng dẫn vào bể Aeroten C3 = 119.8 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau khi xử lý: Lt =30 mg/l Hàm lượng cặn lơ lửng (SS) trong nước thải sau khi xử lý: Cs=50 mg/l. Giả sử rằng cặn lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân huỷ sinh học. Lượng cặn bay hơi ra khỏi bể lắng là 80% độ tro là 20%. Chế độ xáo trộn hoàn toàn. Tính toán bể Aerotank Xác định nồng độ BOD5 của nước thải đầu và đầu ra của bể Aerotank: BOD5v = BOD5 bể lắng ra = 122.4mg/l BOD5r = 30mg/l Tính nồng độ hoà tan trong nước thải đầu ra theo quan hệ sau: BOD5r = BOD5 hoà tan nước đầu vào + BOD5 của chất lơ lửng đầu ra. BOD5 chất lơ lửng trong nước thải đầu ra tính như sau: Phần có khả năng phân huỷ sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0.6*50 = 30 mg/l; BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân huỷ sinh học ở đầu ra là: 30 mg/l * 1.42 mg O2 tiêu thụ/ mg tế bào bị Oxy hoá = 42.6 mg/l; (Lượng BOD20 bị oxy hoá chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, 1 mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2) (Theo: T.S Trịnh Xuân Lai) BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 42.6 mg/l BOD5 hoà tan trong nước thải đầu ra xác định như sau: 30 mg/l = BOD5ht + 28.968 mg/l BOD5ht = 30-28.968 = 1.032 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Xác định hiệu quả xử lý E Hiệu quả xử lý theo BOD5 hoà tan Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng 75.5% Thể tích làm việc của bể: W = Qtbh * T = 179.17 * 8 = 1433 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, m3/h T : Thời gian lưu nước, T = 4 - 8h Chọn T = 8h (Theo trang 103-sách Xử Lý Nước Thải -Hoàng Huệ) Kích thước của bể Chọn chiều sâu của bể bằng 5m, chiều sâu của bể từ 3 - 5 m (Theo Xử Lý Nước Thải - Hoàng Huệ) Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 5 + 0.5 = 5.5 m Với: hbv : Chiều cao bảo vệ của bể, chọn hbv = 0.5m Diện tích mặt thoáng của bể 143.3m2 Trong đó: n: số đơn nguyên, chọn n=2 W: thể tích bể Arotank H : chiều cao bể Chiều rộng của bể Aerotank B : H = 1.5 : 1 Þ B = 7.5 m Chiều dài của bể Aerotank m vậy thể tích thực bể: Wtt =19*7.5*5.5 =783.75m3 Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính theo công thức: 0.375 Trong đó: Y: Hệ sốâ sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm.trường hợp thiếu số liệu thực nghiệm, đối với nước thải sinh học có thể lấy theo kinh nghiệm của các nước như sau Y = 0.440.8 mg VSS/ mgBOD5, chọn Y = 0.6 mgVSS/ mgBOD5; Kd: Hằng số phân huỷ nội bào, lấy Kd = 0.06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt : Tuổi của bùn hoạt tính, tc = 10 ngày ứng với khuấy trộn hoàn chỉnh (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Lượng bùn hoạt tính sinh ra do BOD5 trong ngày Px = Yobs * Qtbngày (La – Lht) *10-3 = 0.375 * 4300 (122.4– 1.032) * 10-3 = 195.71Kg/ngày đêm Tổng lượng cặn sinh ra theo độ tro của cặn 244.64kg/ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi Pxả = Px(ss) – Q * 18 * 10-3 = 244.64– 4300 * 18 * 10-3 = 167.24kg/ngày Xác định lưu lượng bùn thải ( Theo xử lý nước thải – Hoàng Huệ) Trong đó: W = Thể tích Aerotank, W= 783.75 m3; X = Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank, X = 2800 4 4000mg/l, đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy X = 3500 mg/l; Xra = Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, Xra = 0.8*50 = 40 mg/l; Qb = Lưu lượng bùn thải, m3 Qra = Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng II, Qra = Q = 4300 m3/ngày Từ đó tính được: đ (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Xác định lưu lượng tuần hoàn Qt Để nồng độ bùn hoạt tính trong bể không đổi luôn giữ giá trị X = 3500mg/l Cân bằng vật chất trong bể Aerotank QX0 + Qth*Xth = (Q + Qth)X Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q = 4300 m3/ngđ; Qth: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn; X0: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank, mg/l; X: Nồng độ VSS ở trong bể Aertank, X = 3500 mg/l; Xth: Nồng độ VSS tuần hoàn(căn không tro), giả sử nồng độ cặn trong dòng tuần hoàn =10000 mg/l, suy ra Xth = = 8000 mg/l Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth do đó phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ đại lượng QX0. khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: X * (Q + Qth) = Qth* Xth Chia hai vế phương trình này cho Q và đặt tỉ số Qth/Q = a (a: goi là tỉ số tuần hoàn), ta được: aXth = X + aX Hay a = 0.78 Þ Lưu lượng bùn tuần hoàn: QT = 0.78 * Q = 0.78 * 4300 = 3354 m3/ngày = 139.75 m3/h Kiểm tra lại tỉ số F/M và tải trọng hữu cơ Tỉ số F/M xác định theo công thức sau: 0.35 ngày-1 Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 Suy ra OC0=489.56 kg/ ngđ Trong đó: f: Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 So : Nồng độ BOD5 đầu vào = 122.4 mg/l S : Nồng độ BOD5 ra khỏi bể lắng = 1.032 mg/l 1,42: Hằng số chuyển đổi từ tế bào sang COD Lượng không khí cần thiết trong điều kiện thực tế ở 30oC Do cần duy trì lượng oxy hoà tan trong bể 2(mg/l) nên lượng oxy cần sử dụng trong thực tế là (TS. Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 106) = OCtb = 29.54kgO2/h Trong đó: Cs: Nồng độ bảo hoà oxy trong nước, ta có CS20 = 9.02 (mg/l) Cl: Nồng độ oxy hoà tan cần duy trì trong công trình, khi xử lý nước thải thường lấy Cl = 1.5 – 2 (mg/l) chọn Cl = 2 (mg/l) T: Nhiệt độ bất lợi nhất 20oC a: Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, hình dạng bể, thiết bị làm thoáng Có giá trị a = 0.6 – 0.94. Chọn a = 0.7 (Ts. Trịnh xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 106) Lượng không khí cần thiết Trong đó: OCt’:Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể = 708.92 (kgO2/ngày) OU : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối Khi dùng hệ thống thổi khí, chiều sâu của bể lấy từ 3 – 7 m để tăng cường tăng cường khả năng hoà tan của khí. Với thể tích cần thiết của bể là 783.75 m3, ta chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối h1= 4.8 (m). Trong đó độ sâu hữu dụng của bể = 5 (m) Với nồng độ bùn hoạt tính < 4000 (mg/l) thì hệ số a = 0.7 (Theo: Ts.Trịnh Xuân Lai-Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 112) Công suất hoà tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn ở điều kiện trung bình Ou= 7 (gr O2/m3.m) Suy ra OU = Ou*h = 7 * 4.8 = 33.6gO2/m3 f: Hệ số an toàn. Thường từ 1.5 – 2 , chọn f = 1.5 m3/ngày Q kk trungbinh’= 1318.67 (m3/h) = 0.366 (m3/s) Số đĩa cần phân phối trong bể là đĩa (chọn 108 đĩa) Bố trí hệ thống sục khí: Với các số liệu đã tính, hệ thống phân phối khí được chia làm 4 nhánh nhỏ đặt theo chiều dài bể, mỗi nhánh có 27 đĩa, tổng cộng số đĩa là 4*27= 108 đĩa. Để dễ dàng điều chỉnh lưu lượng trên ống chính chia làm 4 nhánh nhỏ. Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170 (mm) diện tích bề mặt F = 0.02 (m2), cường độ sục khí 200 (l/phút đĩa) Chọn vận tốc khí trong ống là 10 – 15 (m/s) chọn v= 10 m/s các đường kính ống được tính như sau (TS. Trịnh Xuân Lai- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 115) Đường ống dẫn khí chính: 0.216 m Chọn D1= F 216 (mm) Từ ống dẫn khí chính, phân ra làm 4 ống phụ Ống D1 lại chia làm 4 nhánh nhỏ có đường kính là: 0.1m Chọn D2 =F 100 (mm) Lưu lượng khí qua mỗi ống: qkhí = Qk / 4 = 0,366/ 4 = 0,09 (m3/s) Công suất máy khí nén cần thiết để cho bể Aerotank (Theo giáo trình Xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ, trang 112 ) được xác định như sau: Trong đó : q: Lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/s) h: Hiệu suất máy bơm h= 0.7 p: Aùp suất của khí nén (atm) được tính theo công thức (giáo trình Xử lý nước thải- Hoàng Huệ, trang 112) Trong đó áp lực yêu cầu trong Hc khi tạo bọt khí được tính hc = 5 (m) là mực nước công tác của bể. hd + hc + hp là tổn thất áp lực theo chiều dài, cục bộ và của ống phân phối khí, có thể chọn sơ bộ 0.5(m). Vậy áp lực cần thiết Hc = 5 + 0.5 = 5.5 (m) Công suất máy khí nén 4.8 (KW) Bảng 4.9 : Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài (m) 19 2 Chiều rộng (m) 7.5 3 Chiều cao xây dựng (H) (m) 5.5 4 Chiều cao công tác (m) 5 5 Thời gian lưu nước Giờ 8 6 Thời gian lưu bùn Ngày 10 7 Cường độ sục khí (Qkk) m3/h 1318 8 Số ống phân phối khí Cái 61 9 Tỷ số F/M mg BOD5/mg bùn ngày 0.35 4.4.6 Bể Lắng II Chức năng Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính chảy ra từ công trình xử lý sinh học được dẫn đến bể lắng II. Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính đã xử lý ở bể Aerotank và các phần nhỏ chất không tan. Bùn sau khi lắng một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank để tạo hỗn hợp bùn và nước. Tính toán bể lắng II Các thông số đầu vào Lưu lượng nước thải trung bình:Qtb =179.17m3/h Hàm lượng chất lơ lửng: SS=50mg/l Hàm lượng BOD5 =30mg/l Nồng độ bùn (VSS) trong bể chính là nồng độ bùn hoạt tính X = 3500 (mg/l) Độ tro của bùn hoạt tính là z = 0,3 Nồng độ bùn hoạt tính của dòng tuần tuần hoàn Xr = 10.000 (mg/l) Co: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeotank 4375 mg/m3 Ct: Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn Ct = 10.000 (g/m3) Vl : Vận tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn C1 và tính chất của cặn được xác định theo phương trình thực nghiệm như sau: (Theo công thức 9-7 TS. Trịnh Xuân Lai- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 150) Vận tốc lắng : 0.34 m/h Trong đó: Vmax = 7 (m/h) K = 600 Diện tích bể lắng II trên mặt bằng: 195.45 m2 Trong đó: Qtb.ng: Lưu lượng trung bình ngày đêm, (Qtb.ng = 4300 m3/ngđ) L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, L1 = 22 m3/m2.ng (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết, bảng TK-5, trang 152) Đường kính bể lắng II tính theo công thức: m Trong đó: n: Số đơn nguyên bể lắng II (n=2) Thể tích bể lắng II tính theo công thức: W = F*H = 195.45* 5 = 977.25m3 Trong đó: F: Diện tích của bể lắng II; H: Chiều cao công tác của bể lắng II, chọn H = 5 m; Thời gian lưu nước trong bể: t = giờ Trong đó: W: Thể tích của bể lắng II Q: Lưu lượng thải trung bình giờ, Q = 179.17m3/h; Qth: Lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank, Qth = 0.78*Q a: Hệ số tuần từ quá trình tính ở bể Aerotank a = 0.78 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Đường kính buồng phân phối trung tâm: Dtt = 0.25*D = 0.25*11.57= 2.89m Diện tích buồng phân phối trung tâm: Đường kính phần loe ống trung tâm Dl = 1,35 * Dtt Trong đó: DL: Đường kính phần loe ống trung tâm (m) Dtt: Đường kính ống trung tâm , Dtt= 2.89 (m) DL = 1,35 * 2.89 = 3.9 (m) Chọn DL = 3.9 m Đường kính tấm chắn Dc = 1,3 * DL Trong đó: Dc: Đường kính tấm chắn (m) DL: Đường kính phần loe ống trung tâm, DL = 3.9 (m) Vậy: Dc = 1,3 * 3.9 = 5 (m) Chọn Dc = 5 m Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn: L = =0.2 m Trong đó: v1: Là vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, v1 20 mm/s. Chọn v1 = 0.02 m/s. Diện tích vùng lắng Sl = F – f = 195.45-6.56= 188.9 m2 Tải trọng thuỷ lực a = m3/m2.ngày (Theo: Trịnh Xuân Lai, 2000) Vận tốc nước lên trong bể V = 0.95 m/h (Theo: Trịnh Xuân Lai, 2000) Thiết kế máng đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể Dmáng= 0.8*D= 0.8*11.57= 9.26 m Chiều dài máng thu nước: Lmáng=*Dmáng=3.14*9.26=29.07 m Tải trọng thu nước 1 m chiều dài của máng 73.97m3/m.ngày Tải trọng bùn: Chiều cao của bể :H = 5 (m) Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng : h1 = 0.3 (m) Chiều cao cột nước trong bể: h2= H-h1 = 4.7 Chiều cao phần nước trong h3 ³ 1.5 (m), chọn h3 = 2 (m) Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 8% về tâm m Chiều cao phần chứa bùn phần hình trụ h5 = H – h1 – h3 – h4 = 5 – 0.3 – 2 – 0.46 = 2.24 m Thể tích vùng chứa bùn: Vbùn = h5*Fbể = 2.24*195.45= 437.8 m3 Nồng độ bùn trung bình trong bể: Cbùn.tb = gr/m3 = 7.5 kg/m3 Lượng bùn chứa trong bể lắng: Gbùn = Vbùn* Cbùn.tb = 437.8*7.5 = 3283.5 kg Lượng bùn cần thiết cho bể Aerotank: Gcần = n*VAerotank*C0 = 1*783.75*4375*10-3 = 3429 (kg) Dung tích trong bể lắng: V = h2*F = 4.7*195.45 = 918.62 (m3) Bảng 4.10: Các thông số thiết kế bể lắng II STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Đường kính bể (D) (m) 11.57 2 Đường kính buồng trung tâm (m) 2.89 3 Đường kính miệng ống loe (m) 3.9 4 Đường kính tấm chắn (m) 5 5 Chiều cao tổng cộng (m) 5 6 Tải trọng bề mặt (L) m3/m2ngày 22.76 7 Chiều dài máng thu (m) 29.07 8 Đường kính máng thu (m) 9.26 9 Tải trọng máng tràn (Ld) m3/m.ngày 73.97 10 Thời gian lắng h 3 4.4.7 Bể Chứa Bùn Sau khi bùn thải ra từ bể lắng 1 và bể lắng 2 sẽ được dẫn về bể chứa bùn. Bể chứa bùn có nhiệm vụ chứa bùn và làm cô đặc cặn nhằm giảm độ ẩm của bùn bằng cách lắng cơ học để đạt độ ẩm thích hợp. Nguyên tắc hoạt động Bùn từ bể lắng 1 và bể lắng 2 được đưa vào bể chứa bùn. Dưới tác dụng của trọng lực, bùn sẽ lắng và kết chặt lại. Sau đó sẽ được hút ra ngoài. Tính toán bể chứa bùn Hàm lượng bùn hoạt tính dư có thể xác định theo công thức sau (theo: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2001) Bd= (α*Cll) - Ctr= (1.3*119.8) – 30= 125.74 mg/l Trong đó: Bd: Hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l α: Hệ số tính toán lấy bằng 1.3 ( khi bể Aerotank xử lý hoàn toàn) Cll: Hàm lượng chất lơ lững trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt1: Cll= 119.8 mg/l Ctr: Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt 2:Ctr= 30mg/l Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất (Bd.max) có thể tính theo công thức: (theo: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2001) Bd.max=K*Bd=1.15*125.74=144.6 mg/l Trong đó: K: Hệ số bùn tăng trưởng không điều hòa tháng ( chọn K=1.15) Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ được tính theo công thức: (theo: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2001) qmax=m3/giờ Trong đó: qmax: lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, m3/ giờ p: Phần trăm lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về bể Aerotank, p dược tính như sau: (theo: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2001) p= Trong đó: Qth :lưu lượng trung bình của hỗp hợp bùn hoạt tình tuần hoàn (Qth= 139.75 m3/h) Qtb.h: lưu lượng nước thải trung bình ( Qtb.h=179.17 m3/h) Q: lưu lượng ngày đêm của hỗp hợp nước thải ( Q=4300 m3/ng.đ) Cd: nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính bùn: (Cd=4000mg/l) ( theo: Lâm Minh Triết, xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,2001) Chọn thời gian lưu bùn trong bể t= 72giờ Thể tích bể chứa bùn cần: W= qmax*t= 0.842*72= 60.624 m3 Chọn kích thước bể: L*B* H= 5*5*2.7 Bảng 4.11: Các thông số thiết kế cho bể chứa bùn STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài m 5 2 Chiều rộng m 5 3 Chiều cao m 2.7 4 Số lượng Bể 1 4.4.8 Máy ép bùn Khối lượng bùn cần ép = 244.64+ 119.8= 364.44 kg/ngày Nồng độ bùn sau khi nén = 3% Nồng độ bùn sau khi ép = 25% Khối lượng sau khi ép= = 91.11 kg/ ngày Số giờ hoạt động của thiết bị 8h/ngày Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép chọn 90 kg/m.h Chiều rộng băng ép :=0.5 m Chọn thiết bị lọc ép dây đai bề rộng băng 1m 2 bơm bùn ( 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng) Đặc tính bơm Q= 4 m3/h, cột áp H= 10 m 4.4.9 Tính Toán Bể Khử Trùng Tính toán bể khử trùng Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức sau: 167 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Trong đó: Ya: Lưu lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải, kg/h Qtb.h :Lưu lượng tính toán của nước thải: Qtb.h = 179.17 m3/h a: Liều lượng hoạt tính chọn a= 3g/m3 (theo điều 6.20.3 – TCXD – 51 -84) Ứùng với từng lưu lượng tính toán, xác đinh Clo cần thiết tương ứng cần thiết để khử trùng: 0.537 kg/h Chọn thời gian tiếp xúc trong bể khử trùng : t= 30phút Thể tích hữu ích của bể tiếp xc : W = Qtb.h*t =179.17* = 89.6 m3 Trong đó: Qtb.h: Là lưu lượng trung bình giờ. t: Thời gian lưu nước trong bể Diện tích bể F = = =29.86m2 Trong đó: W: Thể tích hữu ích của bể khử trùng h: chiều cao hữu ích của bể, chọn h= 3m ( h = 2.5-5.5m) ( Theo xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp- Lâm Minh Triết) Chiều cao xy dựng bể tiếp xúc khử trùng H=h + hbv =3 +0.5 =3.5m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Kích thước bể L*B*H =6*5*3.5 Bể tiếp xúc gồm 4 ngăn, số vách ngăn là được xây gạch có chiều cao bằng chiều cao bể, bề rộng ngăn =80% x B = 80% x 5 =4 (m) Khoảng cách giữa các vách ngăn Bảng 4.12: Các thông số thiết kế bể khử trùng STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài m 6 2 Chiều rộng m 5 3 Chiều cao m 3.5 4 Số lượng Bể 1 Chương 5 DỰ TOÁN GIÁ THÀNH CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ Vốn đầu tư cho từng hạng mục công trình Phần xây dựng Hệ thống xử lý nước thải là một công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép, có sơn phụ gia chống thấm nên có thể ước tính theo sức chứa của công trình. Giá thành xây dựng dùng để tính sơ bộ là 2.000.000(VNĐ/ m3xây dựng). STT Tên công trình Đơn vị tính Thể tích (m3) Đơn giá (triệu VNĐ/ m3) Thành tiền (triệuVNĐ) 1 Bể thu gom m3 243.3 2 486.600.000 3 Bể điều hòa m3 810 2 1.620.000.000 4 Bể lắng I m3 268.76 2 537.520.000 5 Bể Aerotank m3 783.75 2 1567.500.000 6 Bể lắng II m3 977.25 2 1954.500.000 7 Khử trùng m3 89.6 2 179.200.000 8 Bể chứa bùn m3 60.624 2 121.248.000 TỔNG CỘNG 6.466.568.000 Phần thiết bị STT Tên Công Trình Số lượng Đơn giá (Triệu VNĐ) 1 Song chắn rác 1 1.000.000 2 Bơm nước thải từ bể điều hòa 1 10.000.000 3 Bơm bùn tuần hoàn từ bể lắng II đến Aerotank 1 15.000.000 4 Bơm định lượng 2 7.000.000 5 Bồn hóa chất 1 25.000.000 6 Bơm cặn 2 25.000.000 7 Bơm thổi khí (bể điều hòa, bể Aerotank 4 35.000.000 8 Bơm nước thải 4 20.000.000 9 Các đường ống dẫn nước, hệ thống van, các loại phụ kiện. 1 50.000.000 10 Hệ thống điều khiển tự động 1 40.000.000 11 Máy ép bùn 1 125.000.000 Tổng cộng 353.000.000 Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng cơ bản cho từng hạn mục công trình là: E = 6.466.568.000 + 353.000.000 = 6.819.568.000 đồng Chi phí quản lý và vận hành Chi phí công nhân Với hệ thống xử lý nước thải như vậy cần có 2 kỹ sư và 4 công nhân và 1 bảo vệ vận hành với mức lương là: - Kỹ sư : 4.000.000 ( đồng / tháng) - Công nhân :1.500.000 (đồng/ tháng) - Bảo vệ : 2.000.000 (đồng/ tháng) Vậy tổng số tiền phải trả trong 1 năm cho công nhân là: 12 * 1.500.000 * 4 = 72.000.000 đồng/năm Vậy tổng số tiền phải trả trong 1 năm cho kỹ sư là: 4.000.000 * 2 * 12 = 90.000.000 đồng/năm Vậy chi phí trả cho bảo vệ trong một năm là: 12 * 1 * 2.000.000 = 24.000.000 (đồng /năm) Vậy tổng chi phí công nhân là: Scn = 96.000.000 + 72.000.000 + 24.000.000 = 192.000.000 đồng/năm Chi phí hóa chất Hoá chất dùng để khử trùng nước thải là Clo vôi Khối lượng Clo vôi sử dụng trong 1 giờ Xmax = = = 53751 (g/h) = 53.75 (kg/ngày) = 19619 (kg/năm) Trong đó: Qn: lưu lượng nước thải trong 1 giờ a: hàm lượng Clo, a = 3 g/m3 p: hàm lượng Clo hoạt tính, % trong Clorua vôi, thường lấy bằng 30% có tính đến tổn thất trong bảo quản Giá thành 1kg Ca(ClO)2 ngoài thị trường khoảng 8000đ, số tiền sử dụng hóa chất trong 1 năm là: 19619 * 8000 = 156.952.000 VNĐ – Chi phí bảo dưỡng định kỳ:quá trình vận hành nhà máy không thể không tính đến chi phí bảo dưỡng định kỳ, có thể tính chi phí bảo dưỡng là 20.000.000 Đ/năm Tổng chi phí quản lý hàng năm: S1 = chi phí công nhân + chi phí hóa chất + chi phí bảo dưỡng S1 = 192.000.000 + 156.952.000 + 50.000.000 = 398.952.000 đồng Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Căn cứ vào kết quả thực hiện luận văn, có thể đưa ra một số kết luận như sau: Khu dân cư Bình Trị Đông được quy họach ở quận Bình Tân TP.HCM phù hợp với nhu cầu kinh tế xã hội của địa phương, có vị trí thuận lợi và hệ thống cơ sở hạ tầng tốt, đáp ứng được xu thế đô thị hóa của Tp.HCM nói chung và quận Bình Tân nói riêng. Hệ thống xử lý nước thải tập trung cho khu dân cư được thiết kế sẽ đáp ứng được các yêu cầu về mặt kinh tế và hiệu quả xử lý, đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường theo QCVN 14-2008 trước khi thải ra hệ thống cống rãnh chung của đô thị. Với tình hình hiện nay khi các khu đô thi cũ chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc có hệ thống xử lý nước thải mà hoạt động lại không hiệu quả đang cần được xây mới hoặc cải tạo thì nội dung thực hiện của luận văn là xu hướng tất yếu nhằm giải quyết bài toán xử lý nước thải đô thị cho các khu dân cư mới. Kiến nghị Qua quá trính thực hiện luận văn, đề tài có một số kiến nghị như sau: Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại khu dân cư Bình Trị Đông cần được duy trì vận hành theo như đã thiết kế nhằm đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường. Trong quá trình vận hành, hệ thống cần được thường xuyên kiểm tra, giám sát nhằm kịp thời xử lý các sự cố, đảm bảo hiệu quả hoạt động tốt cho các công trình. Đối với các khu dân cư mới thì cần phải được quy hoạch và thiết kế hệ thống thu gom và xử lý nước thải ngay từ đầu để việc thi công và vận hành được dễ dàng và hiệu quả hơn. Đối với các khu dân cư cũ chưa có hệ thống xử lý nước thải riêng thì cần nhanh chóng được quy hoạch hệ thống thu gom và xử lý nước thải để tránh nước thải sinh hoạt làm ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm ngày càng trầm trọng hơn. Ngoài ra, các công ty, nhà máy, xí nghiệp, chợ, trung tâm thương mại cũng cần được xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh trước khi thải ra môi trường nhằm giúp môi trường sống ngày một trong lành hơn. Công tác quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế-xã hội cần được gắn kết với các nội dung bảo vệ môi trường nhằm mục tiêu phát triển bền vững. Tăng cường công tác giáo dục và nâng cao ý thức cho cộng đồng về sự cần thiết của việc xử lý nước thải nói riêng và hoạt động bảo vệ môi trường nói chung.