Đề tài Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu nghỉ dưỡng Twin Doves Golf Club & Resort

trùng gây bệnh. Nước thải sau khi qua bể khử trùng đạt quy chuẩn QCVN 14:2008, cột A sau đó được xả ra suối Ông Thiềng. Bể nén bùn. Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt hai được bơm tuần hoàn một phần trở trở về bể Aerotank và phần bùn dư được đưa đến bể nén bùn để tách bớt nước, làm giảm sơ bộ độ ẩm của bùn. Sau đó, bùn sẽ được rút ra ở đáy bể bằng bơm hút bùn và được dẫn vào hệ thống ép bùn rồi được đóng bao và thải bỏ. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN Lưu lượng trung bình ngày: m3/ngày = 125 m3/h = 0,035 m3/s = 34,72 l/s Bảng 5.1 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 34,72 l/s tra Bảng 5.1 Ta có: Lưu lượng lớn nhất: m3/h = 0,0625 m3/s Lưu lượng giây nhỏ nhất: m3/h = 0,018 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. Đây là công trình đầu tiên trong trạm xử lý nước thải. Tính toán Mương dẫn Sau khi qua ngăn tiếp nhận nước thải được dẫn đến song chắn rác theo mương tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính toán như sau: Diện tích tiết diện ướt: W = = 0,078 m2 Trong đó: Qsmax : Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất; 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 = 300 mm Độ sâu mực nước trong mương dẫn: h1 = = 0,26 m = 260 mm Số khe hở của song chắn rác: n = khe Chọn n = 19 khe => Có 18 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; l : Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, (Theo TCXD 51 – 2006 điều 6.2.1), l = 16 mm = 0,016 m; hl : Độ sâu nước ở chân song chắn rác, lấy bằng độ sâu mực nước trong mương dẫn, hl = 260 mm = 0,260 m Song chắn rác Chiều rộng của song chắn rác: Bs = S*(n-1)+l*n = 0,008*(19-1)+0,016*19 = 0,45 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 5.1. Bảng 5.2 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 5.1 Tiết diện ngang các loại thanh chắn rác. Þ m = 80 mm. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1: L1 = = = 0,21 m = 210 mm Trong đó: Bm : Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,3 m; j : Góc nghiêng chỗ mở rộng thường lấy j = 200. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2: L2 = = 0,105 m Chiều dài xây dựng phần mương để lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,21 + 0,105 + 1,5 = 1,815 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 = 0,260 + 0,08 + 0,5 = 0,84 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 4% (Theo xử lý nước thải đô thị & công nghiệp, Lâm Minh Triết, 2004), còn lại: = 200 (100 – 4)% = 192 mg/l = 250 (100 – 4)% = 240 mg/l = 400 (100 – 4) % = 384 mg/l Bảng 5.3 Thông số tính toán song chắn rác Các thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị Số khe hở n 19 Khe Chiều rộng Bs 450 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 210 mm Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn L2 105 mm Chiều dài xây dựng L 1815 mm Tổn thất áp lực hs 80 mm Chiều sâu xây dựng H 840 mm NGĂN TIẾP NHẬN Nhiệm vụ Tập trung nước thải từ các khu vực trong khu nghỉ dưỡng về trạm xử lý. Tính toán Xác định kích thước bể Chọn thời gian lưu nước: t = 30 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết m3 Chọn : Chiều sâu bể : H = 3,5 m Chiều rộng bể: B = 5 m; Chiều dài bể: L = 6 m. Chọn chiều cao bảo vệ của hố thu hbv = 0,5 m Þ H = h + hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m Thể tích thực của bể: V = B x L x H = 5 x 6 x 4= 120 m3 Ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ Nước thải được bơm sang bể tách dầu mỡ nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2 m/s (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2006) Tiết diện ướt của ống: m2 Đường kính ống dẫn nước thải ra: m, chọn D = 150 mm Chọn máy bơm Qmax = 225 m3/h = 0,0625 m3/s, cột áp H = 10 m. Công suất bơm = 7,7 kW = 10,4 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: thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (7,7 Kw). 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 5.4 Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước T Phút 30 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 6.000 Chiều rộng B mm 5.000 Chiều cao Hxd mm 4.000 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 150 Thể tích bể thu gom Wt m3 130 BỂ TÁCH DẦU MỠ Nhiệm vụ Tách sơ bộ dầu mỡ khỏi nước thải, tránh tình trạng dính bám các cặn bẩn dính dầu mỡ để loại trừ tắc, trít đường ống và thiết bị. Tính toán 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 = = = 20,85 m2 Chọn chiều dài bể : 8,5 m. Chiều rộng bể : 2,5 m. Thể tích thực của bể: Wt = 8,5 x 2,5 x 2,3 = 48,9 m3. Chọn khoảng cách từ thành bể đến vách ngăn phân phối nước vào và ra là 1,2 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 3.000 x 2‰. = 6 m3/ngày Hàm lượng BOD,COD, SS sau khi tách mỡ la:ø = (100 – 10)% = 192 (1 – 0,1) = 172,8 mg/l = (100 – 15)% = 240(1 – 0,15) = 204 mg/l = (100 – 15)% = 384 (1 – 0,15) = 326,4 mg/l Bảng 5.5 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 8,5 Chiều rộng bể m 2,5 Lượng dầu cần vớt m3/ngày 6 BỂ ĐIỀU HÒA Nhiệm vụ Bể điều hòa giúp điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải nhằm giảm kích thước và chi phí các công trình phía sau. Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và cân bằng nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể. Tính toán Xác định kích thước bể Thể tích bể điều hòa: m3 Trong đó: : Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, m3/h; t : Thời gian lưu nước trong bể, t phạm vi từ 4 – 12 h, chọn t = 4 h. Chọn chiều cao làm việc của bể là: H = 4,0 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m Vậy chiều cao xây dựng của bể: H = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m Chọn bể có tiết diện ngang hình chữ nhật. Tiết diện bể điều hòa: F = m2 Chọn chiều dài bể: L = 20 m Chọn chiều rộng bể: B = 12 m Thể tích thực của bể: Vt = L x B x H = 20 x 12 x 4,5 = 1.080 m3 Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Lượng khí nén cần thiết cho xáo trộn: Trong đó: q : Lượng khí cần cung cấp cho 1m3 dung tích bể trong 1phút, q = 0,010,015 m3khí/m3bể.phút; chọn q = 0,015 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 Vt = 1.080 m3. Khí được phân phối bằng các đĩa phân phối khí. Chọn đĩa phân phối khí với các thông số sau: Diện tích bề mặt đĩa: 0,0375 m2; Số lượng khe hở 6.600; Cường độ thổi khí bằng 220 l/phút = 13,2 m3/h. Số đĩa phân phối trong bể là: đĩa Chọn số đĩa phân phối trong bể là 60 đĩa. Cách bố trí ống phân phối khí Với diện tích đáy bể là 20 x 12 m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20 cm. Chọn số ống nhánh dẫn khí là 10. Vậy mỗi ống nhánh có 6 đĩa, mỗi ống nhánh cách nhau 2,0 m, 2 ống ở hai bên mép tường cách tường 1,0 m. Mỗi đĩa cách nhau 2,0 m. Trụ đỡ đặt giữa 2 đĩa kế tiếp nhau trên 1 nhánh ống, kích thước trụ đỡ: B × L × H = 0,3 m × 0,3 m × 0,2 m Lưu lượng khí trong ống phân phối chính: Q = 777,6 m3/h. Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 15 ÷ 20 m/s. Chọn vkhí = 15 m/s Đường kính ống dẫn khí chính: Chọn ống dẫn khí làm bằng sắt tráng kẽm, D = 150 Lưu lượng khí trong ống nhánh dẫn đến mỗi bể: Đường kính ống dẫn khí nhánh: Chọn ống dẫn khí nhánh làm nhựa PVC, D = 49. Tính và chọn 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 = 0,4 m; 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 m. Þ Hk = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m Aùp lực không khí: P = =1,474 atm Công suất máy nén: KW = 14,65 Hp Trong đó: h : Hiệu suất máy nén khí, h = 0,7 – 0,9, chọn h = 0,8; q : Lưu lượng khí lấy = 0,216 m3/s. Tính toán đường ống dẫn nước vào và ra bể điều hòa Lưu lượng nước thải vào: m3/h. Đường kính ống dẫn nước thải vào bể điều hòa: Chọn ống dẫn nước thải là ống nhựa PVC, D = 250. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: Đường kính ống dẫn nước ra lấy bằng đường kính ống dẫn nước vào Dra = 250 mm. Tính và chọn bơm Lưu lượng cần bơm: Q = 225 m3/h Đường kính ống: D = 250 mm Chọn ống PVC có đường kính 250 mm, chiều dày 2 mm. Cột áp của bơm H = 8 – 10 mH2O, chọn H = 8 mH2O. Công suất bơm: N = 6,13 Kw = 8,3 Hp Chọn 2 bơm chìm công suất 8,5 Hp, hoạt động luân phiên. Hàm lượng BOD5, COD, SS sau khi qua bể điều hòa = (1 – 10%) = 172,8 x 0,9 = 155,52 mg/l = (1 – 10%) = 204 x 0,9 = 183,6 mg/l = (1 – 10%) = 326,4 x 0,9 = 293,76 mg/l Bảng 5.6 Bảng tóm tắt kết quả tính toán bể điều hòa Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thể tích xây dựng Vxd m3 1080 Chiều dài L m 20 Chiều rộng B m 12 Chiều cao xây dựng Htc m 4,5 Tốc độ khí nén để xáo trộn qkk m3/m3.phút 0,015 Lượng khí nén cần thiết Qkhí m3/h 777,6 BỂ AEROTANK Nhiệm vụ Thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải ở điều kiện hiếu khí, với sự hỗ trợ của các vi sinh vật. Tính toán Các thông số tính toán cơ bản cho Aerotank xáo trộn hoàn toàn Nhiệt độ: t = 250C Hàm lượng BOD5 đầu vào = lượng BOD5 đầu ra của bể điều hòa: S0 = 183,6 mg/l Lượng cặn lơ lửng đầu vào: SSvào= 155,52 mg/l Đầu ra nước thải Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể Aerotank: S £ 30 mg/l; chọn S = 20 mg/l Cặn lơ lửng: SS £ 50 mg/l; chọn SSra = 40 mg/l Các thông số vận hành Cặn hữu cơ ; a = 75% Độ tro; z = 0,2 (Tính toán hệ thống xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào; X0 = 0 Nồng độ bùn hoạt tính; X = 2.500 – 4.000 mg/l, chọn X = 2.500 mg/l Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn là nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng 2, XT = 8.000 mg/l Chế độ xáo trộn hoàn toàn Thời gian lưu bùn: ngày. Chọn 10 ngày Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 Hệ số sản lượng bùn Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0,6 mgVSS/mg BOD5 Xác định hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý BOD5 Xác định thể tích bể Aerotank Thể tích bể Aerotank được xác định theo công thức: Trong đó: : Thời gian lưu bùn đối với nước thải sinh hoạt, = 5 - 15 ngày. Chọn = 10 ngày; Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 3.000 m3/ng.đ; Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 - 0,8 mgVSS/mgBOD5. Chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5; X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy X = 2.500 mg/l ; Kd : Hệ số phân huỷ nội bào. Kd = 0,06 ngày-1 Thời gian lưu nước của bể: giờ = 0,25 ngày Xác định kích thước bể Aerotank Chọn chiều cao hữu ích của bể Aerotank là 4 m Chiều cao bảo vệ hbv= 0,5 m. Vậy chiều cao xây dựng của bể là: H = h + hbv = 4,0 + 0,5 = 4,5 m Chọn chiều rộng bể : B = 10 m Chiều dài của bể : L = 17 m Vậy kích thước của bể Aerotank là L x B x H = 17 m x 10 m x 4,5 m Thể tích thực của bể là: Wt = L x B x H = 17 x 10 x 4,5 = 765 m3 Tính toán lượng bùn dư thải ra mỗi ngày Tốc độ tăng trưởng của bùn: = 0,375 Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5: kg/ngày đêm Lượng cặn sinh ra mỗi ngày là: (kg/ngày đêm) Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi: Pxả = PSS – Pra = 230,1 – 120 = 110,1 (kg/ngày đêm) Với: (kg/ngày đêm) Xác định lưu lượng bùn thải Qxả = Trong đó: XT : Nồng độ bùn hoạt tính trong vòng tuần hoàn (cặn không tro), XT = (1 – 0,2)* 10.000 = 8.000 (mg/l); Xra : Nồng độ VSS ra khỏi bể lắng, Xra= SSra* a = 40*0,75 = 30 (mg/l). Vậy lưu lượng bùn thải là: Qxả = (m3/ngày đêm) Hệ số tuần hoàn bùn Q, X0 Q + Qt,X Q,Xr Bể lắng Aerotank Qt, Xt Qr, Xt Phương pháp cân bằng vật chất với bể Aerotank: (Q + Qt).X = Q . X0 + Qt . Xt Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 3.000 m3/ngày đêm ; Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày ; X : Nồng độ VSS trong bể, X = 2.500 mg/l; X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể; Xt : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xt = 8.000 mg/l. Chia 2 vế của phương trình trên cho Q và đặt tỉ số Qt/Q = (được gọi là tỉ số tuần hoàn), ta được: Xt = X+X Hay Lưu lượng bùn tuần hoàn : m3/ngày đêm = 56,25 m3/giờ Kiểm tra tải trọng thể tích và tỉ số F/M Kiểm tra tỷ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính F/M: kgBOD5/kgMLVSS.ngày Tỉ số F/M nằm trong giới hạn cho phép đối với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn: F/M = 0,2 ÷ 0,6 kgBOD5/kgMLVSS.ngày Tải trọng thể tích: La = kgBOD/m3.ngày La = 0,75 nằm trong khoảng cho phép La = 0,7 ¸ 1,9 kgBOD/m3.ngày (Theo tài liệu Thoát nước của PGS.TS. Hoàng Văn Huệ) Xác định lượng khí cấp cho Aerotank Lượng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn (không cần xử lý nitơ): Moxy== kgO2/ngày. Trong đó: f : Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20, f = = 0,55; 1,42 : Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD; Px : Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày Px = 184,05 kg/ngđ. Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế Trong đó: Cs : Nồng độ oxy bảo hòa trong nước ở 200C, Cs = 9,08 mg/l; C : Nồng độ oxy cần duy trì trong bể, C = 1,5 – 2 mg/l ( Tính toán công trình xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai); chọn C = 1,5 mg/l; T : Nhiệt độ nước thải (T = 250C); : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào trong nước thải (do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt), = 0,6 – 0,94; chọn = 0,8. (kg/ngày) Lượng không khí cần thiết: Trong đó: fa : Hệ số an toàn, fa=1,5 – 2; chọn fa = 1,5 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai); ou : Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí; ou = ou*h Với ou : Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí mịn, (Tra bảng 7 – 1 sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Bảng 5.7 Công suất hòa tan oxy vào trong nước của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn Điều kiện thí nghiệm Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình Ou = gO2/m3.m Ou = gO2/m3.m Nước sạch T = 200C 12 10 Nước thải T = 200C, = 0,8 8,5 7 Ta chọn : ou= 7 gO2/m3.m h : Độ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h = 4 m ou = 7 * 4 = 28 gO2/m3.m (m3/ngày) = 1873,2 m3/h = 0,52 m3/s Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo công thức: Hd = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m; hc : Tổn thất cục bộ, m; hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, m; H : Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4 m. Tổng tổn thất hd + hc thường không vượt quá 0,4 m; tổn thất hf không quá 0,5 m. Vậy áp lực cần thiết là: Hd= hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m Áp lực không khí sẽ là: atm Công suất máy thổi khí tính theo công thức: Kw = 35,3 Hp Trong đó: Qkk : Lưu lượng không khí, q = 0,52 m3/s; : Hiệu suất máy nén khí; = 0,7 0,9. chọn = 0,78. Tính toán thiết bị phân phối khí Khí được phân phối bằng các đĩa phân phối khí f = 170 mm, cường độ thổi khí bằng 220 l/phút = 3,7 (l/s). Diện tích bề mặt đĩa: Số đĩa phân phối trong bể là: đĩa Số đĩa phân phối trong bể là 140 đĩa. Tính toán đường ống phân phối khí Tính ống dẫn khí chính Lưu lượng khí trong ống chính: Q = 1873,2 m3/h = 0,52 m3/s. Vận tốc khí đi trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 15 ÷ 20 m/s. Chọn vkhí = 18 m/s. Đường kính ống dẫn khí chính: Chọn ống dẫn khí chính làm bằng nhựa PVC f = 200 mm, độ dày ống bằng 3,5 mm. Tính ống dẫn khí nhánh Với diện tích đáy bể là 17 x 10 m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20 cm. Chọn số ống nhánh dẫn khí là 10. Số lượng đĩa trên 1 nhánh: cái Mỗi ống nhánh cách nhau 1,7 m. Mỗi đĩa cách nhau 0,65 m. Trụ đỡ đặt giữa 2 đĩa kế tiếp nhau trên 1 nhánh ống, kích thước trụ đỡ: B × L × H = 0,2 m × 0,2 m × 0,2 m Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Đường kính ống dẫn khí nhánh: Chọn vận tốc khí trong ống nhánh v = 15 m/s. Chọn ống dẫn khí nhánh bằng nhựa PVC f = 90 độ dày ống 2,5 mm. Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 1,2 m/s Lưu lượng nước thải: Q = 3.000 m3/ngày = 0,035 m3/s Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = 1.350 m3/ngày = 0,015 m3/s Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Qv = Q + Qt =3.000 + 1350 = 4.350 m3/ngày = 181,3 m3/h = 0,05 m3/s. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính của ống: D = = Chọn D = 250 mm Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qt = 1.350 m3/ng.đ = 0,015 m3/s. Chọn vận tốc bùn trong ống v= 0,7 m/s = 150 mm Chọn ống PVC có đường kính là 150 mm. Bảng 5.8 Bảng tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank Các thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Chiều cao xây dựng H m 4,5 Chiều dài bể L m 17 Chiều rộng bể B m 10 Thể tích xây dựng m 3 765 Lượng không khí cần cung cấp m 3/h 1873,2 BỂ LẮNG ĐỨNG Nhiệm vụ Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng đợt II. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hồn 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 = 0,035 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 = 0,8 mm/s = 0,0008 m/s. Diện tích tổng cộng của bể: Đường kính của bể m Đường kính của ống trung tâm Dtt = Trong đó: f : Diện tích tiết diện ống trung tâm của 1 bể. Chọn ống F = 1300 mm Đường kính phần loe của ống trung tâm: Chiều cao phần loe ống trung tâm: Đường kính tấm chắn dòng: Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe ống trung tâm đến mép ngoài cùng của tấm chắn theo mặt phẳng qua trục: Trong đó: vk : Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk £ 20 mm/s. Chọn vk = 20 mm/s = 0,02 m/s; dn : Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 1,0 m. Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng: Trong đó: v  : Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, sau bể Aerotank, v = 0,0008 m/s (Điều 6.5.6 – TCXD 51 – 2006). t : Thời gian lắng, t = 2h Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng: Trong đó: h2 : Chiều cao lớp trung hoà, m; h3 : Chiều cao giả định lớp căn trong bể, m; D : Đường kính bể lắng, D = 7,6 m; dn : Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, chọn dn = 1,0 m; a : Góc tạo bởi đáy bể và mặt ngang, lấy không nhỏ hơn 500 (Điều 6.5.9 – TCXD – 51 - 2006) Chọn a = 50o. Chiều cao tổng cộng của bể: H = htt + hn + hbv = 5,8 + 3,9 + 0,3 = 10 m Trong đó: htt : Chiều cao tính toán của vùng lắng; hbv : Chiều cao từ mực nước đến thành bể, hbv = 0,3 m; hn : Chiều cao phần hình nón. Tính toán máng thu nước Đường kính máng thu nước: Dm = 0,8 ´ Dtt = 0,8 ´ 7,6 = 6,08 m Chiều rộng máng thu nước: Chiều cao máng: hm = 0,2 m. Diện tích mặt cắt ngang của máng: Fm = Bm ´hm = 7,6 ´ 0,2 = 1,52 m2 Chiều dài máng thu : Lm = p ´ Dm = 3,14 ´ 6,08 = 19,1 m. Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài của máng : m3/m.ngày. Thỏa quy phạm (124 – 490) m3/m2.ng Đường kính ống thu nước: Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải trung bình theo giây, Q = 0,035 m3/s; v : Vận tốc nước trong máng thu (theo cơ chế tự chảy v = 0,3 0,9 m/s à chọn v = 0,7 m/s. Vậy chọn ống PVC có F = 250 mm Tính máng răng cưa Đường kính máng răng cưa Drc = Dm = 6,08 m Chiều dài máng răng cưa. lm = p ´ Drc = 3,14 ´ 6,08 = 19,1 m Máng răng cưa xẻ khe thu nước chữ V, góc 900, chiều cao khe là 100 mm , bề rộng mỗi khe là 200 mm, hai khe kế tiếp cách nhau một khoảng 225 mm, vậy trên 1m chiều dài có 1.000/225 = 4,4 khe , máng dài 19,1 m, vậy có 84 khe xẻ chữ V . Chiều cao máng thu nước là là 200 mm, bề dày máng răng cưa là 5 mm, máng được bắt dính với thành bể lắng. Tính ống dẫn nước thải, ống dẫn bùn Ống dẫn nước thải ra Đường kính ống dẫn nước vào lấy bằng đường kính ống dẫn ra từ bể Aerotank Dvào = 250 mm. Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1 m/s Lưu lượng nước thải : Q = 125 m3/h = 0,035 m3/s. Đường kính ống là: Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 200 mm Ống dẫn bùn: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 1 m/s Lưu lượng bùn: Qb = Qt + Qw = 56,25 + 4,6 = 60,85 m3/h Trong đó: Qt : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về bể Aerotank 1.350 m3/ngày = 56,25 m3/h Qw : Lưu lượng bùn dư từ bể Aerotank 110,1 m3/ngày = 4,6 m3/h Đường kính ống dẫn là: Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống = 150 mm. Tính bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm: Qt = 1.350 m3/ngày = 56,25 m3/h = 0,015 m3/s. Cột áp của bơm: H = 5 m Công suất bơm: Kw = 1,24 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 bùn lắng là loại bơm ly tâm trục ngang. Công suất 0,92 Kw. Bùn chủ yếu được tuần hoàn lại bể Aerotank, bùn dư dẫn vào bể nén bùn. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua bể lắng đứng giảm: Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua bể Aerotank giảm = (100 – 70%) = 155,52 x 0,3 = 46,7 mg/l = (100 – 85%) = 183,6 x 0,15 = 27,54 mg/l = (100 – 60%) = 293,76 x 0,4 = 88,1 mg/l Bảng 5.9 Thông số tính toán bể lắng đứng Các thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị Đường kính bể lắng D 7,6 m Đường kính ống trung tâm Dtt 1,3 m Chiều cao vùng lắng htt 5,8 m Chiều cao phần hình nón hll 3,9 m Chiều cao tổng cộng của bể H 7,8 m Đường kính tấm chắn dòng Dc 2,3 m Đường kính miệng ống loe DL 1,76 m Chiều cao phần loe HL 1,76 m Đường kính máng thu nước Dm 6,08 m Chiều dài máng thu nước Lm 19,1 m Chiều cao của máng l 0,2 m Số bể lắng 01 Bể BỂ TRUNG GIAN Nhiệm vụ Là nơi lưu nước sau lắng. Nước từ đây sẽ được bơm đến bể lọc áp lực nhằm điều hòa lưu lượng thuận lợi cho quá trình lọc: Tính toán Tính toán kích thước bể Thời gian lưu nước trong bể là 1,5 giờ. Thể tích bể: Chọn kích thước các cạnh của bể: L x B x H Chiều cao : H = 3,5 m Chiều rộng : B = 5 m Chiều dài : L = 10 m Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = 3,5 + 0,5 = 4 m Thể tích thực của bể: Vt = 4 x 10 x 5 = 200 m3 Chọn máy bơm Q = 125 m3/h = 0,035 m3/s, cột áp H = 10 m. Công suất bơm N = = = 4,3 Kw = 5,8 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 (6 Hp). 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 5.10 Bảng tóm tắt các thông số thiết kế bể trung gian. Các thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị Thể tích chứa nước V 62,5 m3 Thể tích xây dựng Vt 70 m3 Chiều cao tổng cộng của bể H 3,5 m Chiều rộng bể B 4 m Chiều dài bể L 5 m BỒN LỌC ÁP LỰC Nhiệm vụ Bể lọc áp lực là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. Dùng để giữ lại một phần hay toàn bộ lượng cặn có trong nước, khử các hạt mịn vô cơ hoặc hữu cơ, những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng được ở công trình trước. Sử dụng các vật liệu lọc than Anthracite và cát thạch anh kết hợp với máy nén khí tạo áp lực cho nước. Tính toán Tính toán kích thước bể Chọn bể lọc áp lực 2 lớp: (1) Than Anthracite và (2) Cát thạch anh. Chọn: Chiều cao lớp cát h1 = 0,5 m có đường kính hiệu quả de = 0,5 mm, hệ số đồng nhất U = 1,6; Chiều cao lớp than h2 = 0,8 m có đường kính hiệu quả de =1,2 mm, hệ số đồng nhất U = 1,5. Tốc độ lọc v = 12 m/h, số bể n = 2 bể. Bảng 5.11 Kích thước vật liệu lọc Đặc tính Giá trị Giá trị đặc trưng Antracite Chiều cao h (m) Đường kính hiệu quả de (mm) Hệ số đồng nhất U Cát Chiều cao h (m) Đường kính hiệu quả de (mm) Hệ số đồng nhất U Tốc độ lọc v (m/h) 0,3 – 0,6 0,8 – 2.2 1,3 – 1,8 0,15 – 0,3 0,4 – 0,8 1,2 – 1,6 5 – 24 0,45 1,2 1,6 0,3 0,5 1,5 12 Tổng diện tích bề mặt bể lọc : Lưu lượng 1 bể lọc : Diện tích bề mặt 1 bể lọc: Đường kính bể lọc áp lực: Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến phễu thu nước: h = 1,0 m Thu nước sau lọc bằng chụp lọc, (50 chụp lọc/m2). Trên đầu chụp lọc, đổ một lớp sỏi đỡ đường kính 2 – 4 mm, dày 15 – 20 cm để ngăn ngừa cát chui vô khe gây tắc nghẽn. Chiều cao tổng cộng của bể lọc áp lực H = h + HVL + hđỡ + hthu + hnắp = 1,2 + (0,5 + 0,8) + 0,2 + 0,3 + 0,3 = 3,3 m Trong đó: hđỡ : Chiều cao lớp sỏi đỡ , hđỡ = 0,2 m (qui phạm 0,15 – 0,2 m); hthu : Chiều cao phần thu nước (tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể). hnắp : chiều cao nắp bể (tính từ chụp lọc đến phần đỉnh bồn lọc). Dựa vào Bảng 5.12 và đường kính hiệu quả của cát và than Anthracite có thể chọn tốc độ rửa nước vnước = 0,35 m3/m2. phút và tốc độ khí 1 m3/m2. phút. Rửa ngược có thể được chia làm 3 giai đoạn : Rửa khí có tốc độ vkhí = 1 m3/ m2. phút trong thời gian t = 1 ÷ 2 phút; Rửa khí và nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 phút, chọn t = 5 phút; Rửa ngược bằng nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 phút với tốc độ vnước = 0,35 m3/m2. phút. Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho 1 bể lọc: m3/bể Bảng 5.12 Tốc độ rửa ngược bằng nước và khí đối với bể lọc cát một lớp và lọc Anthracite Vật liệu lọc Đặc tính vật liệu lọc Tốc độ rửa ngược m3/m2.phút Đường kính hiệu quả de, mm Hệ số đồng nhất U Nước Khí Cát Anthracite 0,5 0,7 1,00 1,49 2,19 1,10 1,34 2,00 1,4 1,4 1,4 1,4 1,3 1,73 1,49 1,53 0,15 0,26 0,41 0,61 0,81 0,29 0,41 0,61 0,5 0,8 1,3 2,0 2,6 0,7 1,3 2,0 Lưu lượng bơm nước rửa ngược cho 1 bể lọc : m3/h Lưu lượng bơm nước rửa ngược cho 2 bể lọc: Qn = 109,41 x 2 = 218,82 m3/h Lưu lượng máy thổi khí cho 1 bể lọc : m3/h Lưu lượng máy thổi khí cho 2 bể lọc : m3/h Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch (đầu chu kỳ lọc) được xác định theo công thức Hazen : Trong đó: C : Hệ số nén ép, C = 600 ÷1.200 tuỳ thuộc vào tính đồng nhất và sạch. Chọn C = 1.000; t0 : Nhiệt độ của nước 0C. Chọn t = 25 0C ; d10 : Đường kính hiệu quả của vật liệu lọc, mm ; Lớp lọc than: d10 = 0,5 mm Lớp lọc Anthracite: d10 = 1,2 mm vh : Tốc độ lọc, m/h. Chọn vh = 9 m/h; L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, m. Đối với lớp lọc cát Đối với lớp lọc Anthracite: Tổn thất áp lực qua 2 lớp vật liệu lọc : h = 0,29 + 0,08 = 0,37 m. Thể tích lớp cát : Vc = A x hc = 5,21 x 0,5 = 2,61 m3. Thể tích lớp than : Vt = A x ht = 5,21 x 0,8 = 4,17 m3. Tính toán đường ống Đường kính ống dẫn nước vào bể: Dv = 100 mm. Nước dùng để rửa ngược cho bể lọc lấy từ bể chứa nước sạch. Đường kính ống dẫn nước rửa bể: Dr = 100 mm. Đường kính ống dẫn nước sạch sau lọc: Dl = 100 mm. Nước sau khi rửa xả ra ngăn tiếp nhận Lượng nước xả ra hồ: m3/h = 0,061 m3/s. Thời gian xả: t = 5 phút = 5 x 60 = 300 s Chọn đường kính ống dẫn D = 150 mm = 0,15 m. Vận tốc nước xả m/s Tính máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí: H = 1,5 at. Năng suất yêu cầu của máy: Lkhí = 625,2 m3/h = 0,17 m3/s Công suất của máy thổi khí: Trong đó : G : Trọng lượng dòng không khí. G = Lkhí rkhí = 0,11,3 = 0,221 kg/s; R : Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.mol oK; T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 oK; P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm; P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = 1,5 atm; (K = 1,395 đối với không khí); 29,7 : Hệ số chuyển đổi; e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7. = 15,2 Hp Chọn máy thổi khí có công suất 15 Hp. Bảng 5.13 Các thông số thiết kế bể lọc áp lực Thông số Đơn vị Kích thước Số lượng Công trình 2 Đường kính m 2,6 Chiều cao m 3,22 Thể tích lớp cát m3 2,61 Thể tích lớp than m3 2,61 Tính bơm rửa ngược Trong bể đặt 2 bơm chìm (1 làm việc và 1 dự phòng) lưu lượng 125 m3/h. Cột áp bơm: H = 10 m. Công suất bơm : kw =5,9 Hp Chọn bơm có công suất 10 Hp. Trong đó qb: Lưu lượng bơm, qb = 0,035 m3/s; : Khối lượng riêng của dung dịch. g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2; H: Cột áp bơm, H =10 m; : Hiệu suất chung của bơm = 0,72 – 0,93. Chọn h = 0,8. BỂ KHỬ TRÙNG Nhiệm vụ Sau các giai đoạn xử lý: cơ học, sinh học, song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy 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 trên khía cạnh vệ sinh là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải, sử dụng biện pháp clo hóa vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được. Tính toán Liều lượng Chlorine và NaOCl sử dụng Lưu lượng nước thải : Q = 3000m3/ngày Liều lượng Clo : 2mg/L Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc : 2.3000.10-3 = 6kg/ngày Nồng độ dung dịch NaOCl : 10% Lượng NaOCl 10% châm vào bể tiếp xúc : 5/0,1 = 50 L/ngày Thời gian lưu : 2 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa : 50.2 = 100 lít Chọn bơm định lượng Chọn 2bơm châm NaOCl Đặc tính bơm định luợng: Q = 1,7 L/h; áp lực 1,5 bar Bơm hoạt động liên tục, ngưng khi hệ thống ngừng hoạt động. Tính toán bể tiếp xúc: Dung tích hữu ích của bể: Trong đó: Qtb,h : lưu lượng trung bình giờ, Qtb,h = 125 m3/h; Chiều sâu lớp nước trong bể được chọn là Ht = 2 m. Diện tích mặt thoáng hữu ích của bể tiếp xúc: Chọn: Chiều dài bể là 16 m Chiều rộng bể là 2 m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Chọn bể tiếp xúc gồm có 5 ngăn. Diện tích mỗi ngăn: Chiều dài mỗi ngăn: -> Với b: bề dày vách ngăn b = 100 mm = 0,1 m Độ ẩm của cặn ở bể tiếp xúc là 96%. Cặn lắng được xả ra khỏi bể tiếp xúc bằng áp lực thủy tĩnh (1 ÷ 1,5 mH2O). Thể tích cặn lắng ở bể tiếp xúc: Bảng 5.14 Bảng tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng. Thông số Đơn vị Kích thước Thể tích chứa nước m3 62,5 Chiều rộng bể m 3 Chều dài bể m 11 Số vách ngăn Vách 5 Lưu lượng Clorin l/phút 1,7 BỂ NÉN BÙN Nhiệm vụ Bùn từ bể lắng II có độ ẩm 98 – 99,5%, sau khi qua bể nén bùn có độ ẩm 78 – 80% thì bùn được đưa qua máy ép bùn băng tải Tính toán Bùn hoạt tính ở bể lắng II phải xả: Qxả =11,8 m3/ngày (TSdư = 0,8%) = 0,5 m3/h Lượng bùn dư cần xử lý : Mdư = Pxả = 110,1 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 = 11,8 x1,2 = 14,16 m3/ngày = 0,6 m3/h Mn = Mdư x 1,2 = 110 x 1,2 = 132 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 = 5,6 + 0,006 = 5,606 m2 Đường kính của bể: Đường kính ống trung tâm: Chọn dt = 0,5 m Đường kính phần loe của ống trung tâm: Đường kính tấm chắn: dch = 1,3d1 = 1,3 x 0,7 = 0,9 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 = 1,4m Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể D = 2,7m và đường kính của đỉnh đáy bể là 0,9m sẽ bằng : Trong đó: dn : Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,6 m Chiều cao phần bùn hoạt tính đã được nén lấy phần bể lắng. hb = h2 – h0 – hth = 1,25 – 0,3 – 0,3 = 0,65 m Trong đó h0 : khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm chắn, h0 = 0,25 ÷ 0,5m. Chọn h0 = 0,3m; hth : chiều cao lớp trung hòa, hth = 0,3 m. Htc = h1 + hn + h2 = 1,4 + 1,25 + 0,4 = 3,1 m Trong đó h3 : khoảng cách từ mực nước trong bể đến thành bể. Chọn h3 = 0,4 m. 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 dẫn nước đầu ra Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,7 m/s Chọn: Ống dẫn bùn vào f 150 mm Ống dẫn bùn ra f 114 mm Ống dẫn nước vào ngăn tiếp nhận f 60 mm Bảng 5.15 Các thông số thiết kế bể nén bùn trọng lực. Thông số Đơn vị Kích thước Đường kính m 2,7 Đường kính ống trung tâm m 0,54 Chiều cao tổng m 3,2 MÁY ÉP BÙN Nhiệm vụ Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3 – 8% cần đưa qua thiết bị làm khô cặn để giảm độ ẩm xuống 70 – 80% tức là tăng nồng độ cặn khô từ 20 – 30% với mục đích: Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thải; Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất có hiệu quả cao hơn cặn ướt; Giảm thể tích nước có thể ngấm vào nước ngầm ở bãi chôn lấp. Tính toán Thiết bị lọc ép bùn dây đai là một loại thiết bị dùng để khử nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Bùn được ép thành bánh và đem chôn lấp theo quy định. Lưu lượng bùn hàng tuần: Qtuần = 11,8 m3/ng 7 ngày/tuần 1,02 103 kg/m3 = 84,25.103 kg/tuần. Khối lượng chất rắn là: Mkhô = 84,25.103 kg/tuần 0,04 = 3,37.103 kg/tuần. Khối lượng chất rắn cần xử lý hàng ngày là : kg/ngày Khối lượng cần xử lý trong 1 giờ: Nồng độ bùn sau nén = 2% (quy phạm 1 – 3%) Nồng độ bùn sau ép = 18% (quy phạm 12 – 20%) Khối lượng bùn sau ép = kg/ngày Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép chọn = 90 kg/m.h Chiều rộng băng ép: m Vậy ta chọn một máy ép bùn dây đai có bề rộng 1 mm Lượng polymer sử dụng cho thiết bị khử nước cho bùn Lượng bùn: đưa vào máy ép: 480 kg/ngày Thời gian vận hành: 8 h/ngày Lượng polymer 5 kg/tấn bùn, hàm lượng polymer 0,2%. Lượng polymer tiêu thụ: 5 kg/tấn 0,48 tấn/ngày = 2,4 kg/ngày = 0,3 kg/h Lưu lượng polymer cần châm: CHƯƠNG 6 DỰ TOÁN KINH PHÍ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG Dự toán chi phí dầu tư xây dựng được thể hiện trong Bảng 6.1. Bảng 6.1 Bảng chi phí xây dựng trạm xử lý nước thải STT CÔNG TRÌNH THỂ TÍCH (m3) SỐ LƯỢNG ĐƠN GIÁ (VNĐ/m3) THÀNH TIỀN (VNĐ) 1 Ngăn tiếp nhận 120 1 2.000.000 240.000.000 2 Bể điều hòa 1080 1 2.000.000 2.160.000.000 3 Bể tách dầu mỡ 48,9 1 2.000.000 97.800.000 4 Bể Aerotank 765 1 2.000.000 1.530.000.000 5 Bể lắng đứng 454 1 2.000.000 908.000.000 6 Bể trung gian 200 1 2.000.000 400.000.000 7 Bể khử trùng 62,5 1 2.000.000 125.000.000 8 Bể nén bùn 6,6 1 2.000.000 13.200.000 CỘNG 5.474.000.000 PHẦN THIẾT BỊ Dự toán chi phí dầu tư thiết bị được thể hiện trong Bảng 6.2 Bảng 6.2 Bảng chi phí thiết bị STT THIẾT BỊ ĐẶC TÍNH SL ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN KỸ THUẬT (VNĐ) (VNĐ) I HẦM TIẾP NHẬN 1 Bơm chìm Công suất: 7,7 Kw/380/3/50 Hz 2 70000000 140.000.000 Lưu lượng: 125 m3/h Cột áp: 10 m II SONG CHẮN RÁC 2 Song chắn rác 2 15.000.000 30.000.000 III BỂ TÁCH DẦU MỠ 1 Máng thu dầu 1 1 7000000 7000000 2 Moto 1 15000000 15000000 IV BỂ ĐIỀU HÒA 3 Bơm chìm Công suất: 8,5 Kw /380/3/50 Hz 2 80.000.000 160.000.000 Lưu lượng = 225 m3/h 4 Máy cấp khí Công suất 10,84Kw/380/3/50 Hz 3 70.000.000 210.000.000 5 Đĩa phân phối khí Lưu lượng 220lít/ phút. 60 350.000 21.000.000 V AEROTANK 11 Máy thổi khí Công suất: 10 Kw/h/380/3/50 Hz 3 800.000.000 2.400.000.000 Lưu lượng: 125 m3/h 12 Đĩa phân phối khí Lưu lượng 220 lít/phút. 140 350.000 49.000.000 VI BỂ LẮNG II 14 Ống trung tâm Vật liệu: Thép dày 3mm 1 20.000.000 20.000.000 D = 1.300 mm 15 Máng răng cưa Vật liệu: inox 1 25.000.000 25.000.000 Đường kính: D= 6800 mm 17 Bơm bùn Công suất : 0,9 Kw/380/3/50 Hz 1 30.000.000 30.000.000 Lưu lượng: 50 m3/h Cột áp: 10 m VII BỂ NÉN BÙN 18 Bơm bùn Công suất : 0,9 Kw/380/3/50 Hz 1 7.000.000 7.000.000 Cột áp: 10 m 19 Máng răng cưa Vật liệu: inox 1 6.000.000 6.000.000 Đường kính: D= 2.160 mm VIII MÁY ÉP BÙN 20 Máy ép bùn băng tải Chiều rộng băng tải: 1.000 mm 1 250.000.000 250.000.000 Công suất: 1,8 – 4 m3/h Bơm bùn, hóa chất IX HỆ THỐNG CHÂM HÓA CHẤT 21 Bồn hóa chất Vật liệu: Composit 4 5.000.000 20.000.000 Xuất xứ: Việt Nam 22 Bơm định lượng Mã hiệu CP01/02 (50l/phút0 2 7.500.000 15.000.000 X Bồn lọc áp lực Bồn Thép 2 50.000.000 100.000.000 Bơm lọc áp lực Lưu lượng = 125 m3/h 2 50.000.000 100.000.000 Bơm rửa ngược Công suất 4,5Kw/380/3/50 Hz 2 45.000.000 90.000.000 XI TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 23 Trọn bộ Xuất xứ: Hàn Quốc 1 80.000.000 80.000.000 XII VI SINH, THIẾT BỊ PHỤ 400.000.000 CỘNG 4.175.000.000 Tổng vốn đầu tư cơ bản cho trạm xử lý nước thải: T = Chi phí xây dựng + Chi phí máy móc thiết bị = 5.474.000.000 + 4.175.000.000 = 9.649.000.000 (VNĐ) TÍNH TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH HỆ THỐNG Chi phí nhân công Công nhân vận hành 3 người chia làm 3 ca làm việc. Bảo vệ và nhân viên vệ sinh công cộng: 2 người. Giả sử mức lương trung bình là :100.000.000 VNĐ /người/ngày Tổng chi phí nhân công TN : 500.000.000 VNĐ/ngày Chi phí điện năng Bảng 6.3: Bảng tiêu thụ điện STT THIẾT BỊ CÔNG SUẤT (Kw) SỐ LƯỢNG (cái) Số máy hoạt động Thời gian hoạt động (h/ngày) Tổng điện năng tiêu thụ (Kwh/ngày) 1 Máy khuấy dung dịch hóa chất 0,7 6 6 6 25,2 2 Bơm nước thải ở bể thu gom 4,5 3 2 24 216 3 Bơm nước thải ở bể điều hoà 2,2 2 1 24 52,8 4 Máy cấp khí ở bể điều hoà 10,24 2 1 24 245,76 5 Máy cấp khí ở bể aerotank 20,8 2 1 24 499,2 6 Bơm bùn tuần hoàn 0,8 2 1 24 28,8 7 Bơm bùn dư 1,1 4 2 4 8,8 7 Bơm bùn vào máy ép bùn 0,7 2 1 8 5,6 8 Bơm định lượng dung dịch hóa chất 0,18 6 6 5 5,4 9 Máy ép bùn 3 1 1 10 30 10 Giàn gạt bùn ở bể lắng I 2 2 1 24 48 11 Giàn gạt bùn ở bể lắng II 3 2 1 24 72 12 Các thiết bị điện khác 10 - - - 10 CỘNG 1247,56 Lấy chi phí cho 1 Kwh = 1.500 VNĐ Vậy chi phí điện năng cho một ngày vận hành TĐ: 1.871.340 VNĐ. Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng Chiếm 2% chi phí xây dựng và chi phí thiết bị: TS = 9.649.000000 x 2% = 192.980.000 (VNĐ/năm) = 528.712 VNĐ/ ngày. Chi phí hoá chất Tính toán Chlorine và NaOCl: Sử dụng dung dịch Chlorine PAC 2%: 6 kg/ngày x 365 ngày/năm = 2190 kg/năm. 2190 kg/năm x 12.000 VNĐ/kg = 26.280.000 VNĐ/năm Sử dụng dung dịch NaOCl 1%: 3 kg/ngày x 365 ngày/năm = 1095 kg/năm. 1095 kg/năm x 7.000 VNĐ/kg = 7.665.000 VNĐ/năm Tính toán polymer Sử dụng polymer trong máy ép bùn: 1,5 %o Liều lượng polymer là 0,3 kg/ngày. Lượng polymer 1 năm: 0,3 x 365 = 109,5 kg Giá polymer: 30.000/kg Chi phí Polymer: 109,5 x 30.000 = 3.285.000 VNĐ Tổng chi phí hoá chất trong 1 năm TH = 26.280.000 + 7.665.000 + 3.285.000 = 37.230.000 (VNĐ/năm) = 102.000 VNĐ/ngày 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 = 5.474.000.000 /20 + 4.175.000.000/10 = 692.200.000 VNĐ/năm = 1.896.438 VNĐ/ngày Chi phí xử lý 1m3 nước thải Vậy chi phí 1 ngày vận hành nước thải: TC = (TN + TĐ + TS + TH + TKH)/3000 = (500.000 + 1871.340 + 528.712 + 102.000 + 1.896.438)/3000 = 1.634 VNĐ/m3 CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước ta hiện nay, bên cạnh sự phát triển của nền kinh tế thì chất lượng cuộc sống cũng được nâng cao. Vì thế việc quan tâm đến sức khỏe của con người là hết sức cần thiết. Chính vì vậy môi trường cần phải đảm bảo. Để góp phần bảo vệ môi trường sống của dân cư và du khách và nhân viên làm việc làm việc tại khu nghỉ dưỡng Twin Doves Golf Club & Resort thì việc xử lý nước thải tập trung là một vấn đề không thể thiếu. Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho khu nghỉ dưỡng mang một ý nghĩa hết sức thiết thực bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống. Đặc tính của nước thải sinh hoạt là nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ tương đối cao, vì vậy đồ án nêu ra các cách xử lí nước thải và lựa chọn công nghệ xử lí phù hợp: xử lý sinh học (bể Aerotank loại bỏ thành phần hữu cơ hòa tan có trong nước) và khử trùng (vi trùng gây bệnh bị tiêu diệt khi khử trùng bằng Clo). Phương pháp xử lý này phù hợp với đặc tính của nước thải sinh hoạt, mục tiêu là chi phí thấp, hiệu quả xử lý cao và dễ vận hành. Với công nghệ lựa chọn, nước thải sau xử lý xả ra nguồn đạt tiêu chuẩn QCVN 14: 2008. Cột A. KIẾN NGHỊ Nước thải sinh hoạt nói chung ảnh hưởng đến môi trường và con người, với hiện trạng như hiện nay thì em có một số kiến nghị sau: 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 A. TÀI LIỆU THAM KHẢO GS. TS Lâm Minh Triết 2004, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán và thiết kế công trình, NXB Đại Học Quốc Gia tp. Hồ Chí Minh. PGS.TS Hoàng Huệ 1996, Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Hà Nội. Trịnh Xuân Lai – Nguyễn Trọng Dương 2009, Xử lý nước thải công nghiệp, NXB Xây dựng, Hà Nội PGS.TS. Nguyễn Văn Phước 2007, Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học, NXB Xây doing, Hà Nội. PGS.TS. Hoàng Văn Huệ, 2004, Công nghệ môi trường – Tập 1: xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Hà Nội. Trần Hiếu Nhuệ, 1978, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. TS. Trịnh Xuân Lai, 2000, Tính toán và thiết kế các công trình xử lý nước thải, Công ty tư vấn cấp thoát nước số 2, NXB Xây Dựng, Hà Nội. Trần Đức Hạ, 2002, Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường, 1999, Sổ tay xử lý nước tập 1,2, NXB Xây Dựng, Hà Nội. Định mức đơn giá mới trong xây dựng cơ bản, NXB Thống kê, 1999. Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn xây dựng TCXD – 51 – 84 –, 2006. Thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình, TP.HCM. Báo cáo đánh giá tác động môi trường, Dự án Twin Doves Golf Club & Resort. Và một số luận văn đã nghiên cứu những năm trước.