Đề tài Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trung tâm hoạt động thanh thiếu nhi tỉnh Bình Thuận

Đồng thời nó còn phụ thuộc vào các loại cây trồng ở trên bề mặt. Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồng nhiều loại cây, song chủ yếu là loại cây không thân gỗ. òHồ sinh học Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đấy diễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn. Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làm sạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn và tảo. Khi vào hồ, do vận tốc chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxy hoá mà sản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit, … Khí CO2 và các hợp chất nitơ, phốt pho được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp. Trong giai đoạn này sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ và vi khuẩn. Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Tuy nhiên trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển tự hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hoá các chất hữu cơ. Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiện vai trò tương tự. Theo bản chất quá trình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp oxy người ta chia hồ sinh học ra hai nhóm chính: hồ sinh học ổn định nước thải và hồ làm thoáng nhân tạo. Hồ sinh học ổn định nước thải có thời gian nước lưu lại lớn (từ 2 – 3 ngày đến hàng tháng) nên điều hoà được lưu lượng và chất lượng nước thải đầu ra. Oxy cung cấp cho hồ chủ yếu là khuếch tán qua bề mặt hoặc do quang hợp của tảo. Quá trình phân huỷ chất bẩn diệt khuẩn mang bản chất tự nhiên. Theo điều kiện khuấy trộn hồ sinh học làm thoáng nhân tạo có thể chia thành hai loại là hồ sinh học làm thoáng hiếu khí và hồ sinh học làm thoáng tuỳ tiện. Trong hồ sinh học làm thoáng hiếu khí nước thải trong hồ được xáo trộn gần như hoàn toàn. Trong hồ không có hiện tượng lắng cặn. Hoạt động hồ gần giống như bể Aerotank. Còn trong hồ sinh học làm thoáng tuỳ tiện còn có những vùng lắng cặn và phân huỷ chất bẩn trong điều kiện yếm khí. Mức độ xáo trộn nước thải trong hồ được hạn chế. Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo Xử lý sinh học bằng phương pháp bám dính Các màng sinh vật bao gồm các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện, động vật nguyên sinh, giun, bọ, … hình thành xung quanh hạt vật liệu lọc hoặc trên bề mặt giá thể (sinh trưởng bám dính) sẽ hấp thụ chất hữu cơ. Các công trình chủ yếu là bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học có vật liệu lọc nước, … Các công trình xử lý nước thải theo nguyên lý bám dính chia làm hai loại: Loại có vật liệu lọc tiếp xúc không ngập trong nước với chế độ tưới nước theo chu kỳ và loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước ngập oxy. Điều kiện làm việc bình thường của các loại công trình xử lý nước thải loại này là nước thải có pH từ 6,5 – 8,5; đủ oxy, hàm lượng cặn lơ lửng không vượt quá 150mg/l. Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, đảm bảo BOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt hai dưới 15mg/l. Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Do tải trọng thủy lực và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn hơn 30mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1,5 đến 2m. Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thành với diện tích bằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảng cách giữa đáy bể và sàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 đến 0,6m. Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng như không khí vào trong lớp vật liệu lọc, sàn thu nước có các khe hở. Nước thải được tưới từ trên bờ mặt nhờ hệ thống phân phối vòi phun, khoan lỗ hoặc máng răng cưa. Đĩa lọc sinh học Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý bám dính. Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ, … hình tròn đường kính 2 – 4m dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30 – 40mm và các khối này được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể nước thải. Đĩa lọc sinh học được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt với công suất không hạn chế. Tuy nhiên người ta thường sử dụng hệ thống đĩa để cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 5000 m3/ngày. Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dính bám. Công trình này thường được gọi là Bioten có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và Aerotank. Vật liệu lọc thường được đóng thành khối và ngập trong nước. Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều hoặc ngược chiều với nước thải. Khi nước thải qua lớp vật liệu lọc, BOD bị khử và NH4+ bị chuyển hoá thành NO3- trong lớp màng sinh vật. Nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài. Xử lý sinh học bằng phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, … thành các bông bùn xốp, dễ hấp thụ chất hữu cơ và dễ lắng (vi sinh vật sinh trưởng lơ lững). Các công trình chủ yếu là các loại bể Aerotank, kênh oxy hoá hoàn toàn, … Các công trình này được cấp khí cưỡng bức đủ oxy cho vi khuẩn oxy hoá chất hữu cơ và khuấy trộn đều bùn hoạt tính với nước thải. Khi nước thải vào bể thổi khí (bể Aerotank), các bông bùn hoạt tính được hình thành mà các hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng. Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ. Vi khuẩn và sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành tế bào mới. Trong Aerotank lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tach ra tại bể lắng đợt hai. Một phần bùn được quay lại về đầu bể Aerotank để tham gia quá trình xử lý nước thải theo chu trình mới. Theo nguyên lý làm việc ta có các công trình xử lý bằng bùn hoạt tính: Các công trình xử lý sinh học không hoàn toàn Thông thường đây là các loại bể Aerotank trộn hoặc không có ngăn khôi phục bùn hoạt tính, thời gian nước lưu lại tronh bể từ 2 đến 4 giờ. Nồng độ chất bẩn tính theo BOD5 của nước thải sau xử lý lớn hơn hoặc bằng 20mg/l. Trong nước thải sau xử lý chưa xuất hiện Nitrat. Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn Các loại bể Aerotank, kênh oxy hoá, trong các công trình này thời gian lưu nước lại từ 4 đến 8 giờ và không quá 12 giờ. Trong thời gian này các chất hữu cơ khó bị oxy hoá sẽ được oxy hoá và bùn hoạt tính được phục hồi. Giá trị BOD5 của nước thải sau xử lý thường từ 10 đến 20mg/l. Trong nước thải đã xuất hiện Nitrat hàm lượng từ 0,1 đến 1,0 mg/l. Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn Đây là các bể Aerotank, hồ sinh học thổi khí hoặc kênh oxy hoá tuần hoàn với thời gian làm thoáng (cấp khí) kéo dài. Trong thời gian này, chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy hoá hầu hết. Nước thải sau xử lý có BOD5 dưới 1mg/l. Một phần bùn hoạt tính được phục hồi, một phần khác được ổn định (oxy hoá nội bào). Bùn hoạt tính dư được đưa đi khử nước và vận chuyển đến nơi sử dụng. Các công trình xử lý sinh học nước thải có tách các nguyên tố dinh dưỡng N và P Trong các công trình này ngoài việc oxy hoá các chất hữu cơ cacbon, còn diễn ra quá trình Nitrat hoá (trong điều kiện hiếu khí), khử Nitrat (trong điều kiện thiếu khí – anoxic) và hấp thụ photpho trong bùn. Các công trình điển hình là các Aerotank hệ Bardenpho, kênh oxy hoá tuần hoàn, Aerotank hoạt động theo mẻ SBR,… Thời gian nước thải lưu lại trong các công trình này thường 15 đến 20 giờ. Sau quá trình xử lý, BOD trong nước thải thường giảm trên 90%, nitơ tổng số giảm 80%, phốt pho tổng có thể giảm đến 70%. CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN, ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÙ HỢP VỚI TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG THANH THIẾU NHI TỈNH BÌNH THUẬN 3.1 Tính chất nước thải đầu vào Việc xác định chính xác thành phần và lưu lượng nước thải là yêu cầu quan trọng cho việc thiết kế và xây dựng hệ thống xử lý. Mức độ chính xác đảm bảo sẽ không dẫn đến những trở ngại cho việc vận hành hệ thống xử lý sau này, không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như quá trình hoạt động sản xuất của doanh nghiệp. Do đó, thành phần và lưu lượng nước thải là hai thông số quan trọng nhất trong việc lựa chọn và quyết định công nghệ xử lý. Tính chất nước thải dùng làm cơ sở cho việc thiết kế xây dựng hệ thống xử lý được lấy theo các số liệu khảo sát tại các khu du lịch và một số đơn vị khác có tính chất nước thải tương tự. Theo kết quả phân tích nước thải ở các khu vực tương tự cho thấy, nước thải sinh hoạt bị nhiễm bẩn gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn xả thải. Do đó để đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý cần phải tiến hành khảo sát đầy đủ và chính xác. Việc xác định qui trình xử lý phải dựa trên thông số lưu lượng, thành phần nước thải đầu vào trạm xử lý và yêu cầu xử lý. Nước thải sinh hoạt từ các hoạt động của Trung tâm hoạt động thanh thiếu niên tỉnh Bình Thuận có đặc điểm là chứa nhiều các chất lơ lửng, nhiều chất hoạt động bề mặt. Trong nước thải có nhiều các hợp chất hữu cơ khác nhau. Đặc biệt ở đây bao gồm cả nước thải và chất thải của các nhà vệ sinh của khu căn hộ nên hàm lượng chất rắn rất cao, nhiều Nitơ và Phốtpho. Đồng thời trong nước thải cũng chứa rất nhiều các vi sinh vật gây bệnh. Theo kết quả phân tích nước thải của các nguồn tương tự, một số thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt được xác định bảng 3.1: Bảng 3.1: Thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt Thông số Đơn vị tính Giá trị Tổng chất rắn hoà tan mg/l 720 Chất béo(dầu mỡ thực phẩm) mg/l 100 pH - 6,0 – 6,5 BOD5 mg/l 400 SS mg/l 284 Phốtpho mg/l 8 Coliform MNP/100ml 5,105 Nguồn: Trần Văn Nhân, Nguyễn Thị Nga, 2005 3.2 Yêu cầu xử lý: Lượng nước thải phát sinh trong khu vực dự án trong giai đoạn một là 200 m3/ngày. Trong đó nước thải phát sinh từ khối nhà nghỉ 150 người (45 m3); từ hoạt động của nhân viên (9 m3); từ hoạt động của khách đến dã ngoại (136 m3); từ khu bếp và các khu vực khác (10m3). Dựa vào thành phần các chất ô nhiễm và khu vực hoạt động của dự án, nước thải sau xử lý cần đạt giá trị C cột A với hệ số k=1 theo QCVN: 14/2008/BTNMT. 3.3 Đề xuất công nghệ xử lý: Nước thải tại tại khu vực nhà hàng, khách sạn của trung tâm với tính chất nước thải chứa nhiều dầu mỡ nên sẽ được thu gom về bể tách dầu mỡ. Đặc biệt tính chất nước có thành phần ô nhiễm chính là các chất hữu cơ và vi trùng gây bệnh và tỉ lệ BOD5/COD = 0,63 nên phương pháp xử lý sinh học kết hợp với khử trùng sẽ mang lại hiệu quả tốt. Nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ không quá cao nên phù hợp để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Dựa vào tính chất, thành phần nước thải sinh hoạt và yêu cầu mức độ xử lý, trong phạm vi đồ án đề xuất hai phương án xử lý nước thải. Về cơ bản thì hai phương án giống nhau về các công trình xử lý sơ bộ. Điểm khác nhau cơ bản giữa hai phương án là công trình xử lý sinh học. Phương án một là bể Aerotank và phương án hai là bể lọc sinh học. 3.3.1 Phương án 1 Nước thải vào Bể tách mỡ Bể gom nước thải Bể điều hòa nước thải Nước tách bùn Máy thổi khí Bùn tuần hòan Bể sinh học hiếu khí Bể phân huỷ bùn Bể lắng Bùn Hút bỏ Bùn Chlorine Bể khử trùng Lọc áp lực Ghi chú: Đường nước thải Đường bùn Đường nước sau khi tách bùn Đường khí thải Nước đã xử lý Đạt giá trị C cột A với hệ số k=1 theo QCVN: 14:2008/BTNMT 3.3.2 Phương án 2Nước tuần hoàn Nước tách bùn Nước thải Song chắn rác Ngăn tiếp nhận Bể điều hòa Bể lọc sinh học Bể lắng 2 Bể tiếp xúc khử trùng Nguồn tiếp nhận Bể chứa bùn Vận chuyển, thải bỏ Bể tách dầu mỡ Chlorin Máy ép bùn 3.4 Lựa chọn công nghệ xử lý: Yếu tố so sánh Aerotank Biophin Tổng đầu tư Nhỏ hơn Bể lọc sinh học đòi hỏi diện tích lớn và vật liệu đệm cung cấp cho bể rất lớn Vận hành Vận hành phức tạp hơn, tuy nhiên nhờ các thiết bị tự động việc vận hành không còn là phức tạp cần phải cân nhắc Vận hành đơn giản hơn, tuy nhiên cần phải kiểm tra chất lượng nước đầu vào thường xuyên Khả năng đáp ứng sự cố Tốt, trong trường hợp xấu nhất có thể thay thế bùn khởi động lại từ đầu với thời gian ngắn Ít có khả năng đáp ứng sự cố, trong trường hợp xấu nhất việc thay đổi vật liệu đệm trong bể lọc tốn nhiều thời gian và chi phí Khả năng ảnh hưởng tới môi trường Không gây ảnh hưởng tới môi trường Đối với khí hậu nóng ẩm, về mùa hè có ruồi muỗi và nhiều lọai côn trùng xâm nhập, sinh sôi, gây ảnh hưởng đến công trình và môi trường xung quanh Thời gian khởi động Ngắn hơn, việc kiếm bùn họat tính khởi động lại dễ dàng và sẵn có Việc tạo lớp màng VSV của bể lọc sinh học đòi hỏi thời gian khởi động lâu hơn Diện tích xây dựng Nhỏ Lớn hơn Chi phí vận hành Lớn do tiêu tốn nhiều điện năng và hóa chất Ít hơ do bể sinh học không cần sục khí Đơn giá (m3 xử lý) Lớn do tiêu tốn nhiều điện năng và hóa chất Ít hơn Khả năng mở rộng (tăng năng suất) Có thể mở rộng do các bể chiếm diện tích nhỏ, thời gian lưu không lớn Ít có khả năng mở rộng bể lọc do bể có kích thước lớn và thời gian lưu lâu hơn Qua so sánh ta có thể thấy bể Aerotank có nhiều ưu điểm hơn bể Biophin. Do vậy, đồ án lựa chọn bể Aerotank cho xử lý thích hợp hơn. 3.5 Thuyết minh công nghệ: Nước thải theo hệ thống mương dẫn chảy qua thiết bị tách mỡ nhằm tách hàm lượng dầu mỡ cũng như lượng rác trong dòng thải. Từ đây nước thải chảy vào gom tập trung để xử lý. Từ bể gom nước thải được bơm vào bể điều hòa, ở đây nước thải sẽ được ổn định về lưu lượng và nồng độ nhờ hệ thống sục khí từ máy thổi khí. Một phần các chất bẩn được loại bỏ ở bể điều hòa. Từ bể điều hòa nước thải được bơm qua bể sinh học hiếu khí. Tại đây những vi khuẩn hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn sót lại của quá trình phân huỷ kỵ khí. Từ 80 - 85% hàm lượng các chất bẩn được loại bỏ. Nhằm đảm bảo lượng oxy hoà tan đầy đủ cho quá trình lên men hiếu khí, trong bể hiếu khí được bố trí hệ thống phân phối không khí bọt mịn có hiệu suất hoà tan oxy rất cao. Sau khi qua bể hiếu khí nước thải sẽ chảy qua bể lắng. Bùn lắng trong bể lắng sẽ được tuần hoàn trở lại bể sinh học hiếu khí nhằm đảm bảo lượng bùn sinh học trong bể luôn ổn định. Còn phần bùn dư định kỳ sẽ bơm vào bể phân huỷ bùn để xử lý. Phần nước lắng được sẽ chảy qua bể khử trùng để tiếp tục xử lý. Nước thải chảy qua bể khử trùng để tiêu diệt lượng vi trùng có trong nước thải nhằm bảo đảm nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn về mặt vi sinh của nước thải. Cuối cùng nước thải được bơm vào thiết bị lọc áp lực để tách hoàn toàn lượng cặn lơ lửng còn sót lại trong nước thải nhằm đảm bảo chất lượng nước sau xử lý. Thiết bị lọc định kỳ sẽ tiến hành rửa lọc nhằm tách hàm lượng cặn lâu ngày bám phủ lên bề mặt lớp vật liệu gây tắc lọc, làm giảm hiệu quả xử lý. Phần nước sau khi rửa lọc sẽ được chảy vào bể phân huỷ bùn để xử lý. Nước thải sau khi xử lý sẽ đạt giá trị C cột A với hệ số k=1 theo QCVN:14-2008. Phần bùn dư từ bể lắng sinh học và bùn từ quá trình rửa lọc sẽ được bơm về bể phân huỷ bùn. Tại bể phân huỷ bùn, bùn sẽ được tách nước phần nước sau khi tách bùn sẽ chảy về hố gom để xử lý. Phần bùn lắng sẽ được phân huỷ kỵ khí và định kỳ được hút bỏ. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Xác định các thông số thiết kế Lưu lượng trung bình ngày: m3/ngày = 8,33 m3/h = 2,3 x 10-3 m3/s = 2,31 ( l/s) Bảng 4.1 Hệ số không điều hòa chung Hệ số không điều hòa chung K0 Lưu lượng nước thải trung bình (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000 > 5000 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 2,31 l/s tra Bảng 4.1 Ta có: Lưu lượng lớn nhất: m3/h = 0,0058 m3/s Lưu lượng giây nhỏ nhất: m3/h = 0,0009 m3/s Song chắn rác Nhiệm vụ: để loại ra bỏ tất cả các loại rác thô có trong nước thải có thể gây tắc nghẽn đường ống, làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý của giai đoạn sau. Vì vậy cần thiết phải bố trí thiết bị tách rác thô nhằm loại bỏ rác thô có kích thướt lớn có trong nước thải. Số khe hở của song chắn rác: n = khe Chọn n = 5 khe => Có 4 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 hiện tượng thu hẹp dòng chảy, với K=1,05; b : Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, theo TCXD 51 – 2006 điều 6.2.1, b = 16 mm = 0,016 m; hl : Độ sâu nước ở chân song chắn rác, lấy bằng độ sâu mực nước trong mương dẫn, hl = 100 mm = 0,1 m Bề rộng của song chắn rác: Bs = S*(n-1)+(b*n) = 0,008*(5-1)+0,016*5 = 0,112 m Trong đó: S : bề 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 = = = 0,52 m/s Vkt = 0,52 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 = 0,8m/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 đặt song chắn rác, chọn α = 600; b : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn và lấy theo Bảng 5.1. Bảng 4.2 Hệ số để tính sức cản cục bộ của song chắn Tiết diện thanh A b c d e Hệ số 2,42 1,83 1,67 1,02 1,76 Nguồn: Bảng 3-7,trang 116, Xử lí nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế công trình, Lâm Minh Triết (Chủ biên-2004) Hình 4.1 Tiết diện ngang các loại thanh chắn rác. Þ m = 80 mm. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1: L1 = = = 0,02 m = 20 mm Trong đó: Bm : Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,1 m; j : Góc nghiêng chỗ mở rộng thường lấy j = 200. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2: L2 = = 0,01 m Chiều dài xây dựng phần mương để lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,02 + 0,01 + 1,5 = 1,53 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 = 0,1 + 0,08 + 0,5 = 0,68 m Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m 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: SS = 720 (100 – 4)% = 691,2 mg/l BOD5 = 400 (100 – 4)% = 384 mg/l Bảng 4.3 Thông số tính toán song chắn rác STT thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài mương (L) m 1,5 2 Chiều rộng mương (B) m 0,15 3 Chiều sâu mương (H) m 0,7 4 Số thanh song chắn Thanh 4 5 Số khe (n) Khe 5 6 Kích thước khe (b) mm 16 7 Bề rộng thanh (s) mm 8 8 Chiều dài thanh (l) mm 50 Ngăn tiếp nhận Nhiệm vụ Bể thu gom có nhiệm vụ tiếp nhận, trung chuyển và tận dụng được cao trình của các công trình đơn vị phía sau, Nước thải từ bể thu gom được bơm qua bể tách dầu mỡ trước khi tập trung về bể điều hòa. Tính toán Xác định kích thước bể Chọn thời gian lưu nước: t = 0,7giờ (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết m3 Chọn : Chiều sâu bể : H = 2 m Chiều rộng bể: B = 1,5 m; Chiều dài bể: L = 2 m. Chọn chiều cao bảo vệ của hố thu hbv = 0,5 m Þ H = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m Thể tích thực của bể: V = B x L x H = 1,5 x 2 x 2,5= 7,5 m3 Ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ Nước thải được bơm sang bể tách dâu mỡ nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s (1 – 2,5 m/s _TCXDVN 51 – 2006) Tiết diện ướt của ống: m2 Đường kính ống dẫn nước thải ra: m, chọn D = 50 mm Chọn máy bơm Qmax = 20,825 m3/h = 0,0058 m3/s, cột áp H = 10 m. Công suất bơm = 0,71 kW = 0,96 Hp. Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1000 kg/m3 Chọn bơm chìm: thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (0,71 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 4.4 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 m 2 Chiều rộng B m 1,5 Chiều cao Hxd m 2,5 Đường kính ống dẫn nước thải ra D m 0,05 Thể tích bể thu gom Wt m3 7,5 Bể tách dầu mỡ: Nhiệm vụ: do nước thải sinh hoạt & bếp ăn có chứa một hàm lượng dầu mỡ khá cao, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp nó sẽ ức chế hoạt động của các VSV trong nước. Do đó, nhiệm vụ của bể tách mỡ là tách và giữ dầu mỡ lại trong bể trước khi dẫn vào hệ thống xử lý, tránh nghẹt bơm, đường ống và làm giảm quá trình xử lý sinh học phía sau. Dầu mỡ được giữ lại trên bề mặt của bể và định kỳ được dẫn về bể chứa bùn để xử lý. Nước thải sau khi tách dầu mỡ được tiếp tục đưa về bể đều hòa để tiếp tục xử lý. Chọn thời gian lưu nước là 2h (1,5 : 3h) Tải trọng bề mặt 40 m3/m2.ng. đ Chọn kiểu thiết kế Dài:Rộng là 1:4 Thể tích cuả bể lắng: V = Q x T = 200,2 = 400 (m3/m2.ng. đ) = 16,67(m3/h) Diện tích bề mặt: F = = = 5 (m2) Chiều rộng bề mặt: F = B x L = B x 4 x B= 4 B2 = 5 m2 B = 1,12 (m) Lấy B = 1,2 m Chiều dài L = 4 x B = 4,8m Diện tích F = 5,76 m2 Tải trọng bề mặt U0 = = = 34,72 (nằm trong giới hạn cho phép ở bảng 4-3 sách Tính toán thiết kế các công trình XLNT) Chiều cao bể: H= = = 2,98 m Chọn h = 2,9m Thể tích bể lắng V = F x h =5,76 x 2,9 = 16,7 m3 Thời gian lưu nước trong bể: T = = = 2h Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: V = = = 0,0007 (m/s) Bể điều hoà: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải. Đồng thời không khí cũng được sục liên tục vào bể qua hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tránh quá trình yếm khí xảy ra dưới đáy bể điều hòa. Thể tích bể điều hoà: V = x t = 20,825 x 5 = 104,125 (m3) Trong đó: : lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất : thời gian lưu nước trong bể, t phạm vi từ 4 – 12h, chọn t = 5h Chọn chiều cao làm việc của bể là H = 3,5m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5m Vậy chiều cao xây dựng của bể H = H +hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m Chọn bể có tiết diện ngang hình chữ nhật. Tiết diện bể điều hoà: F = = =29,75 m2 Chọn chiều dài bể L = 6m Chiều rộng bể B = 5m Thể tích thực của bể: W = L x B x H = 6 x 5 x 4 = 120 m3 Kích thước xây dựng bể xây dựng: H x L x B = 4m x 6m x 5m Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà: Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp một lượng khí thường xuyên Qkk = qkk x W = 0,013 x 60 x 104,125 = 81,22 (m3/h) Với qkk: lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk = 0,01 – 0,015 m3/m3.phút Chọn qkk = 0.013 m3/phút (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai) V: dung tích bể điều hoà Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, hệ thống gồm 1 ống chính, 5 ống nhánh, với chiều dài mỗi ống là 6m, đặt cách nhau 0,83m Đường kính ống chính dẫn khí vào bể điều hoà: Dc = = = 0,054 (m) Chọn Dc = 0,055 m Trong đó Vống : vận tốc khí trong ống, Vống = 10 – 15 m/s, chọn Vống = 10 m/s Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hoà Dn = = = 0,03(m) Trong đó qống: lưu lượng khí trong mỗi ống qống = = = 20,3 (m3/h) Đường kính các lỗ phân phối khí vào bể điều hoà: dlỗ = 2-5 mm Chọn dlỗ = 3mm Vận tốc khí qua lỗ phân phối: Vlỗ = 15 – 20 m/s Chọn Vlỗ = 15mm Lưu lượng khí qua một lỗ phân phối khí: qlỗ = Vlỗ x x 3600 = 15 x x 3600 = 0,38151 (m3/h) Số lỗ trên 1 ống: N = = = 53,21 lỗ Chọn N = 54 lỗ Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n = = = 9 lỗ Xác định công suất thổi khí: N = = = 0,89 (Kw/h) Công suất bơm: Nb = 1,2 x N = 1,2 x 0,89 = 1,1 Kw/h 1,2: hệ số an toàn Chọn 2 bơm có công suât 1Kw/h, 1 bơm chạy, 1 bơm nghỉ luân phiên Trong đó: Qkk: lưu lượng khí cung cấp, Qkk = 81,22m3/h η: hiệu suất máy bơm, chọn η = 75% = 0,75 p: áp lực khí nén p = = = 1,34 (atm) Với Hd: áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén được xác định theo công thức: Hd = hd + hc + hf + H Trong đó: Hd: tổn thất áp lực do ma sátdọc theo chiều dài ống dẫn, (m) Hc = tổn thất cục bộ của ống phân phối khí tổn thất hd + hc không vượt qua 0,4m, chọn hd + hc = 0,4 hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, không vượt qua 0,5m, chọn hf = 0,5m H: chiều cao hữu ích, H = 2,6m àVậy Hd = 0,4 + 0,5 + 2,6 = 3,5m 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 ø 100. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: - thỏa Đường kính ống dẫn nước ra lấy bằng đường kính ống dẫn nước vào Dra = 100 mm. Tính và chọn bơm Lưu lượng cần bơm: Q = 20,825 m3/h Đường kính ống: ø = 100 mm Chọn ống PVC có đường kính 100 mm, chiều dày 2mm. Cột áp của bơm H = 8 – 10 m H2O, chọn H = 8 mH2O. Công suất bơm: N = 0,57(Kw) = 0,77 Hp Chọn 2 bơm chìm công suất 1 Hp, hoạt động luân phiên. Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể điều hoà STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 6 (m) 2 Chiều rộng bể (B) 5 (m) 3 Chiều cao bể (H) 4 (m) 4 Thời gian lưu nước 5 giờ 5 Công suất máy nén khí 1 Kw/h 6 Thể tích xây dựng bể 120 m3 7 Diện tích xây dựng 30 m2 Tính toán bể Aerotank Bể Aerotank kết hợp với bể lắng II có nhiệm vụ loại bỏ toàn bộ các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện hiếu khí xuống đến nồng độ cho phép xả vào môi trường. Thông số đầu vào và đầu ra bể Aerotank Đầu vào Đầu ra BOD5 = 384 mg/L BOD5 = 20 mg/L COD = 393,12 mg/L COD £ 100mg/L TSS = 272,64 mg/L TSS = 40mg/L 4.6.1 Các thông số thiết kế: - Lưu lượng nước thải Q= 200m3/ngày - Hàm lượng BOD5 ở đầu vào = 384 mg/L - Hàm lượng COD ở đầu vào = 393,12 mg/L - Nhiệt độ duy trì trong bể 250C - Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0 - độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,2 (Tính toán hệ thống xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai) - Nồng độ bùn hoạt tính tuần hòan (MLSS = 10.000 mg/l) Xr = 8,000 mg/L - Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là: X = 3,500 mg/L (X = 2500 – 4000mg/l) - Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 10 ngày - Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 ( BOD hòan toàn) là 0,68 - Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày-1 - Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ), Y= 0,5 Kg VSS/Kg BOD5 - Loại và chức năng bể: Aerotank khuấy trộn hòan chỉnh. - Ưu điểm: không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể. 4.6.2 Tính hiệu quả xử lý: Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: E = x 100 = x 100 = 94,8% 4.6.3 Tính thể tích của bể: Thể tích mỗi bể Aerotank Trong đó: · V: Thể tích bể Aerotank , m3 · Q: Lưu lượng nước đầu vào mỗi bể Q = 200 m3/ngày · Y: Hệ số sản lượng cực đại Y= 0,5 · S0 – S: tải lượng xử lý của mỗi bể, S0 – S = 384 - 20 = 364 mg/L · X: Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank , X = 3500 mg/L · kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày-1 · qc: Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 10 ngày V = = 65 m3 * Kích thước bể Aerotank -Thể tích bể V = 65 m3 Chọn chiều sâu chứa nước của bể h = 2,5 m Diện tích bể F = = = 26 m2 · Chiều dài bể L = 5,5 m · Chiều rộng bể B = 5 m · Chiều cao bảo vệ hdt = 0,5m · Chiều cao tổng cộng của bể H = h+ hdt = 2,5 + 0,5 = 3 m Vậy bể Aerotank có kích thước : L x B x H = 5,5 x 5 x 3 (m3) 4.6.4 Thời gian lưu: Thời gian lưu nước trong bể T = = = 0,344 ngày = 8,26 giờ 4.6.5 Lượng bùn phải xả ra mỗi ngày: Tính hệ số tạo bùn từ BOD5 Yobs = = = 0,3125 Trong đó: · Y: hệ số sản lượng, Y= 0,5 kg VSS/ kg BOD5 · kd: hệ số phân hủy nội bào, kd= 0,06 ngày-1 · qc: thời gian lưu bùn, c = 10 ngày. Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo MLVSS) Px(VSS) = Yobs x Qt x(S0 – S) = 0,3125 x 200 x (384 - 20) x 10-3= 22,75 kgVSS/ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày = 0,8 àMLSS = Pxl(SS) = = = 28,44 kgSS/ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi = 28,44 – (200 x 40/4 x 10-3) = 26,44 kg/ngày Tính lượng bùn xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần hòan bùn Trong đó : · X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3500 mg/L · qc: Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày · Qe: Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II ( lượng nước thải ra khỏi hệ thống). Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = Q = 200 m3/ngày · Xe: Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe=0,8 x SSra = 0,8 x 40 = 32 mg/L · Xr : Nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn Xr = 0,8 x 10000 = 8000 Qw = = 2,04 (m3/ngày) 4.6.6 Tính hệ số tuần hòan (a) từ phương trình cân bằng vật chất: Từ phương trình cân bằng vật chất: X( Q+Qr ) = XrQr + XrQW Suy ra Qr = = = 151,93 (m3/ngày) Trong đó: · Q: Lưu lượng nước thải, Q = 200 m3/ngày · X: Nồng độ VSS trong bể Aerotank, X = 3500 mg/l · Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn · Xr: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xr =8000 mg/L Vậy: Αα = = = 0,76 4.6.7 Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể: Chỉ số F/M: Trong đó: · S0: BOD5 đầu vào của mỗi bể · X: Hàm lượng SS trong bể, X = 3500 mg/l · q: Thời gian lưu nước, q = 0,344 ngày à = = 0,32 ngày-1 Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2-0,6 kg/kg. ngày) Tải trọng thể tích của bể Aerotank L = = = 1,18 Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8-1,92kgBOD5/m3. ngày) 4.6.8 Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD20: Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 , f= 0,68 OC0 = - 1,42 x 22,75 = 74,75 (kgO2/ngày) Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OCt = OC0 Trong đó: · Lấy nồng độ oxi cần duy trì trong bể là CL = 1,5 - 2 mg/l (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai), chọn C = 2mg/l . T = 250C, nhiệt độ nước thải · Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 20oC : Cs = 9,08 mg/l α = hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải (do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt), α = 0,6 – 0,94, chọn α = 0,7 Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể Trong đó: · OCt: Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể: OCt = 121,64 kgO2/ngày · OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí · f: hệ số an toàn f= 1,5 - 2, chọn f = 1,5 ( Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai) OU = OU x h = 7 x 3 = 21 gO2/m3 Trong đó: OU: phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn Tra bảng 7.1 trang 112, sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai ta có: OU = 7 gO2/ m3.m Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 3m (lấy gần đúng bằng chiều sâu bể) Qkk = x 1,5 = 8688,6 m3/ngày = 362,02 (m3/h) 4.6.9 Cách bố trí đầu phân phối khí: Từ ống chính chia thành 4 ống nhánh với chiều dài mỗi ống là 5,5m, đặt cách nhau 1m. Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0,02m2, cường độ thổi khí 200l/phút. đĩa = 3,3 (l/s) Trên mỗi ống nhánh bố trí đầu phân phối: khoảng cách giữa 2 đầu phân phối ngoài cùng đến thành bể là 0,5m và khoảng cách giữa 2 đầu phân phối khí là 1,13 m. Trụ đỡ : đặt ở giữa 2 đĩa kế nhau từng trụ một. Kích thước trụ đỡ là: D x R x C = 0,2 m x 0,2 m x 0,2 m. 4.6.10 Tính toán các thiết bị phụ j Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí Trong đó: · hd : Tổn thất do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn ( m ) · hc : Tổn thất cục bộ ( m ) · Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4 m · hf : Tổn thất qua đĩa phun thường không vượt quá 0,5 m , hf = 0,5m · h : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun h = 3m Hm = 0,4 + 0,5 + 3 = 3,9 ( m ) Ap lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = = = 1,38 (atm) Công suất máy thổi khí N = = = 4,4 (kW) Trong đó: · Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW · q : Lưu lượng không khí q= = 0,1 · P : Áp lực máy thổi ( m ) · : Hiệu suất máy nén khí = 0,6 – 0,8, Chọn =0,75. k Tính toán đường ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính( 10 – 15 m/s ) , chọn Vkhí = 10 m/s (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải -Trịnh Xuân Lai) Lưu lượng khí cần cung cấp , qk = 0,1 m3/s Đường kính ống phân phối chính D = = = 0,113 (m) = 113 (mm) Chọn ống sắt tráng kẽm Ftrong 120 Từ ống chính ta phân làm 4 ống nhánh cung cấp khí cho bể Sơ đồ ống phân phối khí như sau: lLưu lượng khí qua mỗi ống nhánh Đường kính ống nhánh Dn = = = 0,06 m = 60 mm Chọn loại ống sắt tráng kẽm φtrong= 60mm Số đĩa phân phối trong bể: N = = = 30,3 đĩa àchọn N = 32 đĩa Số lượng đĩa là 32, chia làm 4 hàng, mỗi hàng 8 đĩa phânn bô 1cách sàn 0,2m, và mỗi tâm đĩa cách nhau 0,61 m m Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,7 m/s ( giới hạn 0,3 – 0,7 m/s ) Lưu lượng nước thải : Q = 200 m3/ngày = 0,0023 m3/s Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC , đường kính của ống D = = = 0,065 m Chọn ống PVC φtrong=70mm - Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống V= = = 0,6 (m/s) n Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 151,93 m3/ng.d Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện có bơm là 1 – 2 m/s Chọn vận tốc bùn trong ống v=1,5 m/s D = = = 0,04m Chọn φ 40 o Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm :Qr = 151,93 m3/ngày Cột áp của bơm :H= 8 m Công suất bơm N = f = x 1,5 = 0,03 kW H : hiệu suất chung của bơm từ 0,7 - 0,8 chọn h= 0,8 p Bơm bùn dư đến bể chứa bùn Lưu lượng bơm Qw = 2,04 m3/ngày Công suất bơm N = f = x 1,5 = 0,0035 kW - Cột áp của bơm :H= 8 m h : hiệu suất chung của bơm từ 0,6-0,8 , chọn h= 0,8 q Tính toán đường dẫn bùn dư - Lưu lượng bùn dư Qw = 2,04 m3/ng - Chọn vận tốc bùn trong ống v = 1 m/s D = = = 0,005 m = 5 mm Bảng 4.6: Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 5,5 (m) 2 Chiều rộng bê (B) 5 (m) 3 Chiều cao bể (H) 3 (m) 4 Thời gian lưu nước 8,26 giờ 5 Thời gian lưu bùn 10 Ngày 6 Đường kính ống dẫn khí chính 120 mm 7 Đường kính ống dẫn khí nhánh 60 mm 8 Công suất máy nén khi 4,4 kW/h 9 Số lượng đĩa 32 đĩa BỂ LẮNG II Tính toán kích thước bể Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm của bể lắng đợt II: m2 Trong đó : Qstb  : Lưu lượng tính toán trung bình theo giây, Qsmax = 0,0058 m3/s. Vtt  : Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30mm/s (0,03m/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 = 500 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 £ 20mm/s. Chọn vk = 20mm/s = 0,02m/s; dn : Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,5 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 = 0,0005m/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 = 3,08 m; dn :Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, chọn dn = 0,5 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 = 3,6 + 1,54 + 0,3 = 5,44 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 ´ 3,08= 2,464 (m) Chiều rộng máng thu nước: Chiều cao máng: hm = 0,2(m). Diện tích mặt cắt ngang của máng: Fm = Bm ´ hm = 0,31´ 0,2 =0,062 m2 Chiều dài máng thu : Lm = p´Dm = 3,14 x 2,464 = 7,74 m. Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài của máng : (m3/m.ngày). Đường kính ống thu nước: Trong đó: Q : lưu lượng nước thải trung bình theo giây, Q = 0,035m3/s; v : Vận tốc nước trong máng thu (theo cơ chế tự chảy v = 0,3 0,9(m/s) à chọn v = 0,4(m/s). Vậy chọn ống PVC có F = 350(mm) Kiểm tra lại thời gian lắng nước: Thể tích phần lắng Vl = (D2 + d2) x htt = (3,082 + 0,52) x 3,6 = 27,52 (m3) Thời gian lắng: T= = = 1,84 (h) Thể tích phần chứa bùn: Vb = F x hn = 7,44 x 1,54 = 11,46 (m3) Thời gian lưu bùn: Tb= = = 1,7 (h) Qx: lưu lượng bùn thải: Qw = 2,04 m3/ngđ = 0,085 ( m3/h) Qth = lưu lượng bùn tuần hoàn : Qth =0,8 x 8,33 = 6,66 (m3/h) Bảng 4.7 Thông số tính toán bể lắng Các thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị Đường kính bể lắng D 3,08 m Đường kính ống trung tâm Dtt 0,5 m Chiều cao vùng lắng htt 3,6 m Chiều cao phần hình nón hll 1,54 m Chiều cao tổng cộng của bể H 5,44 m Thời gian lắng t 1,84 m Đường kính máng thu Dm 2,5 m Bể chứa bùn Nhiệm vụ: Giữ cặn lắng lại trong bể Bùn từ đáy bể lắng được đưa vào bể chứa bùn có hai ngăn: ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chứa bùn dư. Lượng bùn đến ngăn chứa bùn tuần hoàn là 151,93 m3/ngày Lượng bùn chảy tràn sang ngăn chứa bùn dư thải là 2,04 m3/ngày. Thời gian lưu tại ngăn chứa bùn tuần hoàn : 10 phút Thời gian lưu tại ngăn chứa bùn dư : 5 giờ Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn: m3 Với: t1: thời gian lưu bùn tại ngăn chứa bùn tuần hoàn t1 = 10 phút. Thể tích ngăn chứa bùn dư: m3 Với: t2: thời gian lưu bùn tại ngăn chứa bùn thải t2 = 5 giờ. Kích thước ngăn thứ nhất là: L x B x H = 1 x 1 x 2 m Kích thước ngăn thứ hai là: L x B x H = 1 x 1 x 1 m 4.9 Bể lọc áp lực 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 = 0,3m có đường kính hiệu quả de = 0,5mm, hệ số đồng nhất U = 1,6; Chiều cao lớp than h2 = 0,5m có đường kính hiệu quả de =1,2 mm, hệ số đồng nhất U = 1,5. Tốc độ lọc v = 9 m/h, số bể n = 1 bể. Bảng 4.8 Kích thước vật liệu lọc (Lâm Minh Triết, 2004) 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 : Chọn A = 1m2 Đường kính bể lọc áp lực : Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến phễu thu nước rửa lọc : h = HVL x e + 0,25 Trong đó: HVL : Chiều cao vật liệu lọc, e : Độ giản nở vật liệu lọc khi rửa ngược, e = 0,25÷0,5. Chọn e = 0,5 h = (0,3 + 0,5) x 0,5 + 0,25 = 0,65 (m). Thu nước sau lọc bằng chụp lọc. Trên đầu chụp lọc, đổ một lớp sỏi đỡ đường kính 2 – 4mm, dày 15 – 20 cm để ngăn ngứa cát chui vô khe gây tắc nghẽn. Chiều cao tổng cộng của bể lọc áp lực H = h + HVL + hbv + hđỡ + hthu = 0,65 + (0,3 +0,5) + 0,25 + 0,2 + 0,3 = 2,2m Trong đó: hbv : Chiều cao an toàn, hbv = 0,25m; hđỡ : Chiều cao lớp sỏi đỡ , hđỡ = 0,2m (qui phạm 0,15 – 0,2m); hthu : Chiều cao phần thu nước (tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể). Lưu lượng khí Dựa vào Bảng 4.8 và đường kính hiệu quả của cát và than Anthracite có thể chọn tốc độ rửa nước vnước = 0,35m3/m2. phút và tốc độ khí 1m3/m2. phút. Rửa ngược có thể được chia làm 3 giai đoạn : Rửa khí có tốc độ vkhí = 1m3/ 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: m3/bể Bảng 4.9 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: m3/h Lưu lượng máy thổi khí rửa ngược: 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 ÷1200 tuỳ thuộc vào tính đồng nhất và sạch. Chọn C = 1000; t0 : Nhiệt độ của nước 0C. Chọn t = 25 0C ; d10 : Đường kính hiệu quả của vật liệu lọc, mm ; Lớp lọc than: d10 = 0,5mm Lớp lọc anthracite: d10 = 1,2mm 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 = 0,18 + 0,052 = 0,232m. Thể tích lớp cát : Vc = A x hc = 1 x 0,3 = 0,3 m3. Thể tích lớp than : Vt = A x ht = 1 x 0,5 = 0,5 m3. Tính toán đường ống Đường kính ống dẫn nước vào bể: Dv = 100mm. Nước dùng để rửa ngược cho bể lọc lấy từ bể chứa nước sạch. Đường kính ống dẫn nước rửa bể: Dr = 100mm. Đường kính ống dẫn nước sạch sau lọc: Dl = 100mm. Nước sau khi rửa xả ra bể nén bùn Lượng nước xả ra hồ: m3/h = 0,006 m3/s. Thời gian xả: t = 5 phút = 5 x 60 = 300s Chọn đường kính ống dẫn D = 150mm = 0,15m. Vận tốc nước xả m/s Bảng 4.10 Các thông số thiết kế bể lọc áp lực Thông số Đơn vị Kích thước Đường kính m 1,13 Chiều cao m 2,2 Thể tích lớp cát m3 0,3 Thể tích lớp than m3 0,5 Tính bơm rửa ngược Trong bể đặt 2 bơm chìm (1 làm việc và 1 dự phòng) lưu lượng 8,33 m3/h. Cột áp bơm: H = 20 m. Công suất bơm : kw =138,65 Hp Chọn bơm có công suất 140 Hp. Trong đó qb: lưu lượng bơm, qb = 0,42 m3/s; : khối lượng riêng của dung dịch. g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2; H: cột áp bơm, H =20 m; : hiệu suất chung của bơm = 0,72 – 0,93. Chọn h = 0,8. 4.10 Bể khử trùng Tính toán lượng Clo hoạt tính sử dụng Lượng Clo hoạt tính cần thiết ứng với từng lưu lượng tính toán đặc trưng (Xử lý nước thải -Trịnh Xuân Lai) Trong đó Ya: lượng clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h; Q: lưu lượng tính toán của nước thải, m3/h; a: liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước, lấy theo Điều 6.20.3-TCXD 51-2006; Nước thải sau xử lý cơ học a = 10 g/m3 Nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn a = 3 g/m3 Nước thải sau xử lý sinh học không hoàn toàn a = 5 g/m3 Chọn a = 3 g/m3 để tính toán Ứng với lưu lượng lớn nhất giờ: Ứng với lưu lượng trung bình giờ: Lượng Clo cần dùng 1 ngày: 0,025 x 24 = 0,6 kg/ng = 18kg/tháng Ứng với lưu lượng nhỏ nhất giờ: b, Dung tích hữu ích của thùng hòa tan : V = = = 12,245 (l) P: trọng lượng riêng của clo Tính toán bể tiếp xúc: Dung tích hữu ích của bể: Trong đó: Qtb,h: lưu lượng trung bình giờ, Qtb,h = 8,33 m3/h; T: thời gian lưu, t = 30ph (xử lý nước thải -Hoàng Huệ) Chọn chiều cao bể H = 0,8m chiều cao bảo vệ h = 0,2 m Diện tích mặt thoáng hữu ích của bể tiếp xúc: Chọn: Chiều dài bể là 4m Chiều rộng bể là 1,5 m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,2 m Bảng 4.11 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 1,5 Chều dài bể m 4 Chiều cao m 1 Thời gian lưu h 0,5 CHƯƠNG 5 : KHÁI TOÁN KINH TẾ STT HẠNG MỤC SL ĐV ĐƠN GIÁ (VNĐ) THÀNH TIỀN (VNĐ) A Phần xây dựng 1 Bể chưa thiết bị tách mỡ - L x B x H= 4,0m x 1,5m x 3,0m - Vật liệu: Đáy BTCT M250, dày 250mm; Tường BTCT M250, dày 250mm; quét chống thấm; Nắp sàn BTCT M250, dày 100mm 1 Bể 56,250,000 56,250,000 2 Bể thu gom - L x B x H= 2,0m x 1,5m x 2,5m - Vật liệu: Đáy BTCT M250, dày 250mm; Tường BTCT M250, dày 250mm; quét chống thấm; Nắp sàn BTCT M250, dày 100mm 1 Bể 31,250,000 31,250,000 3 Bể điều hoà - L x B x H= 6,0m x 5,0m x4,0m - Vật liệu: Đáy BTCT M250, dày 250mm; Tường BTCT M250, dày 250mm; quét chống thấm; Nắp sàn BTCT M250, dày 100mm 1 Bể 159,687,500 159,687,500 4 Bể Aerotank - L x B x H= 5,5m x 5,0m x 3,0m - Vật liệu: Đáy BTCT M250, dày 250mm; Tường BTCT M250, dày 250mm; quét chống thấm; Nắp sàn BTCT M250, dày 100mm 1 Bể 123,750,000 123,750,000 5 Bể lắng II - L x B x H= 3,0m x3,0m x 5,5m - Vật liệu: Đáy, dầm BTCT, tường gạch 1 Bể 104,687,500 104,687,500 6 Bể khử trùng - L x B x H= 4,0m x 1,5m x 1,0m - Vật liệu: Đáy BTCT M250, dày 250mm; Tường BTCT M250, dày 250mm; quét chống thấm; Nắp sàn BTCT M250, dày 100mm 1 Bể 26,250,000 26,250,000 7 Bể phân huỷ bùn - L x B x H= 3,0m x 2,0m x3,0m - Vật liệu: Đáy BTCT M250, dày 250mm; Tường BTCT M250, dày 250mm; quét chống thấm; Nắp sàn BTCT M250, dày 100mm 1 Bể 52,187,500 52,187,500 8 Nhà điều hành - L x B x H= 3,0m x 3,0m x2,0m - Vật liệu: Sàn lát gạch Ceramic, tường gạch xây dày 150, mái lợp tôn, 1 Nhà 32,481,000 32,481,000 Tổng A 586,543,500 B Phần thiết bị 1 Song chắn rácHiệu: Việt NamVật liệu: Lưới InoxKích thước: 0,6m x 0,6m 1 Bộ 2,500,000 2,500,000 2 Thiết bị tách mỡHiệu: Việt NamVật liệu: InoxKích thước: 1,2m x 0,8m x 1,5m 1 Bộ 4,500,000 4,500,000 3 Thiết bị lọc áp lựcHiệu: Việt NamVật liệu: Inox dày 3mmKích thước: DxH = 1,0x2,3 (m) 1 Bộ 32,499,000 32,499,000 4 Bồn hóa chất: Vật liệu: Nhựa - 500lít - Đại Thành 1 Bộ 2,150,000 2,150,000 5 Bơm nước thải (Bể thu gom)Dạng: bơm chìmHiệu: NhậtLưu lượng: Q =15m³/h, H= 6m) 2 Bộ 20,000,000 40,000,000 6 Bơm nước thải (Bể điều hoà)Dạng: bơm chìmHiệu: NhậtLưu lượng: Q =10m³/h, H= 6m) 2 Bộ 18,000,000 36,000,000 7 Bơm bùn tuần hoàn và bùn dưDạng: bơm chìmHiệu: NhậtLưu lượng: Q = 5 m³/h, H= 6m) 2 Bộ 12,000,000 24,000,000 8 Bơm cao ápDạng: bơm li tâmHiệu: NhậtLưu lượng: Q = 10 m³/h, H= 20m) 2 Bộ 21,000,000 42,000,000 9 Máy thổi khíHiệu: NhậtCông suất: 7,5kw, 3pha, 380vLưu lượng: Q = 7,02 m³/min, H = 3m 2 Bộ 72,000,000 144,000,000 10 Bơm định lượng hóa chấtHiệu: MỹCông suất: 0,25kw, 1pha, 220vLưu lượng: Q = 30l/h, 2,17 bar 2 Bộ 6,500,000 13,000,000 11 Đĩa phân phối khíHiệu: MỹLoại: Tán khí mịnKích thước: 270mm 48 Bộ 750,000 36,000,000 12 Ống lắng trung tâmHiệu: Việt NamVật liệu: Inox dày 3mmKích thước: 0,6x1,5 (m) 1 Bộ 10,597,500 10,597,500 13 Giá thể vi sinhHiệu: Việt NamDạng: sợi nilon 72 m3 1,000,000 72,000,000 14 Nuôi cấy vi sinh 1 HT 4,000,000 4,000,000 15 Hệ thống đường ống - van kỹ thuật dẫn khí, STK 1 HT 25,000,000 25,000,000 16 Hệ thống đường ống - van kỹ thuật dẫn nước, PVC-BM 1 HT 55,000,000 55,000,000 17 Tủ điện điều khiển tự động, tay 1 HT 55,000,000 55,000,000 Tổng B 598,246,500 TỔNG CỘNG = A + B 1,184,790,000 Thuế VAT 10% 118,479,000 TỔNG CỘNG 1,303,269,000 Số tiền bằng chữ: Một tỷ ba trăm lẻ ba triệu hai trăm sáu mươi chín ngàn đồng. Suất đầu tư cho 1 m3 nước thải là : Trong đó: T : tổng chi phí đầu tư : T = 1,303,269,000 VNĐ Q : lưu lượng thiết kế : Q = 200 m3/ ngày đêm S = = = 6,516,345 VNĐ/m3 Chi phí nhân sự: Số lượng nhân viên của trạm xử lý bao gồm: 2 người làm việc theo 2 ca Thu nhập bình quân của mỗi người là : 4,000,000 VNĐ/ tháng Tổng chi phí nhân sự trong một năm: 2*4,000,000*12 = 96,000,000VNĐ Khấu hao tài sản cố định: Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 25 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 15 năm. Vậy tổng chi phí khấu hao như sau : + = + = 74,344,274 VNĐ/năm Chi phí bảo dưỡng, chi phí quản lý khác = 30,000,000 VNĐ Chi phí điện năng Bảng thống kê điện năng sử dụng cho bơm và moto khuấy Đơn giá điện 800VNĐ/kW STT Tên bơm và moto khuấy Công suất Thời gian làm việc (giờ) Số lượng Điện năng tiêu thụ 1 Bơm nước thải bể thu gom 1,5kW 4 2 12 2 Bơm nước thải bể điều hòa 1,5kW 10 1 30 3 Máy thổi khí 7,50kW 12 4 240 4 Bơm định lượng hóa chất 0,37 24 3 26,64 Tổng 308,7 Chi phí điện năng tiêu thụ trong một ngày: Tạm tính giá điện là: 800 đồng/kW 308,7 x 800 = 246,960 đồng/ngày Tổng chi phí sử dụng điện năng trong 1 năm = 90,140,400 VND Chi phí hóa chất hóa chất khối lượng kg/ngày giá tiền ngàn đồng/kg chi phí ngàn đồng/ngày Clo 0,6 25 150 Polymer 0,5 75 37,5 PAC 15 8 120 Tổng chi phí hóa chất sử dụng trong một năm là: 307,500(VNĐ/ngày) * 365 (ngày/năm) = 112,237,500 VNĐ Giá thành xử lý 1 m3 nước thải Bảng tính toán giá thành sản phẩm STT Loại chi phí Thành tiền (VNĐ) 1 Chi phí vận hành 96,000,000 2 Chi phí điện năng 90,140,400 3 Chi phí hoá chất 112,237,500 4 Chi phí khấu hao tài sản cố định 74,244,274 5 Chi phí quản lý + vận hành 10,000,000 6 Chi phí khác (= 1% tổng các chi phí trên) 3,826,000 Tổng chi phí trong 1 năm 386,447,300 Lưu lượng nước thải xử lý trong 1 năm = 200 m3/ngàyđêm *365 ngày = 73,000m3/năm Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải là = 5,300 đồng/m3 KẾT LUẬN Tóm lại, những nội dung mà đồ án đã thực hiện gồm: Thu thập được các số liệu về thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt. Từ các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt, đồ án đã đưa ra được các sơ đồ công nghệ để lựa chọn phương án xử lý, sau đó phân tích ưu nhược điểm để chọn phương án tối ưu nhất. Sau khi lựa chọn sơ đồ công nghệ, tiến hành tính toán thiếtt kế chi tiết các công trình đơn vị, triển khai bản vẽ chi tiết cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. Lập dự toán kinh phí xây dựng, vận hành cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. Sau khi tìm hiểu tình hình môi trường tại khu vực, em có một số kiến nghị như sau: Xây dựng hệ thống xử lý nước thải càng sớm càng tốt để không làm ảnh hưởng môi trường xung quanh Đào tạo các bộ chuyên trách môi trường, cán bộ kỹ thuật để vận hành hệ thống xử lý tại trung tâm hoạt động thanh thiếu nhi Bình Thuận. PHỤ LỤC