Đồ án Môn học xử lý nước thải đô thị

đảm bảo hàm lượng oxy yêu cầu. Tuy nhiên, khi xả nước ra nguồn loại I thì L ≤ 30 mg/l (Theo TCXDVN 51-2006 ). Vì vậy, L = 30 (mg/l) Hiệu quả xử lí nước thải theo yêu cầu là: Sau khi tính toán ta tổng hợp được m Mức độ cần thiết phải xử lí theo bảng sau: Bảng 7.Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo các chỉ tiêu Theo hàm lượng chất lơ lửng 93,2% Theo BOD 87,96% Theo hàm lượng oxy hoà tan không kể đến khuyếch tán oxy bề mặt 81,64% Theo hàm lượng oxy hoà tan có kể đến khuyếch tán oxy bề mặt 87,96% Như vậy, chọn mức độ cần thiết phải xử lí là E = 93,2% II.LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.Các thông số thiết kế. +Vị trí Trạm xử lý. Việc chọn vị trí Tram xử lý nước thải là rất quan trọng,ta phải dựa vào các điều kiện địa hình,điều kiện tự nhiên của khu vực để chọn lựa.Ngoài ra phải xem xét đến vấn đề kinh tế khi tiến hành chọn lựa bởi vì nếu vị trí ta chọn là cho giá thành xây dựng và quản lý trạm lớn thì ta phải xem xét lại.Do vậy phải xem xét cả điều kiện kinh tế và điều kiện kỹ thuật khi tiến hành chọn vị trí Trạm xử lý.Một số nguyên tắc khi chọn vị trí TXL(Theo TCXDVN 51-2006) là: -Chọn khu đất để xây dựng TXL nước thải tuân theo các thiết kế quy hoạch và xây dựng của đối tượng cần được thoát nước,có chú ý đến các giải pháp công trình đô thị bên ngoài. -Khu đất xây dựng TXL bố trí ở cuối hướng gió chủ đạo vào mùa hè so với khu vực xây dựng nhà ở và phía dưới điểm dân cư theo chiều dòng chảy của sông.Khu đất xây dựng phải có độ dốc đảm bảo nước thải tự chảy được qua các công trình và thoát nước mưa thuận lợi ,khu đất xây dựng trạm phải bố trí ở nơi không ngập lụt và có mực nước ngầm thấp. -Quy hoạch TXL nước thải phải đảm bảo sử dụng hợp lý khu đất cho giai đoạn dự tính cũng như giai đoạn phát triển tương lai. -Phải xem xét đến khả năng hợp khối công trình cũng như hạn chế mùi hôi lam truyền ra môi trường xung quanh. -Các công trình XLNT phải bố trí ngoài trời ,trong trường hợp đặc biệt và có lý do xác đáng mới được làm mái che.. -Khu vực đặt TXL phải có hàng rào bảo vệ,phải được hoàn thiện và chiếu sáng.Tùy theo điều kiện địa phương có thể có biện pháp chống xói lở do mưa… -Trong TXL ngoài các công trình công nghệ chính ,tùy theo công suất của trạm và điều kiện đại phương cần xây dựng các công trình phụ trợ và phục vụ.. Ở đây với mặt bằng thành phố dốc dần về phía Tây Bắc, hình thành đường phân thuỷ tự nhiên.Toàn bộ nước thải của thành phố sau khi xử lý được thải vào nguồn tiếp nhận là sông A. Ta chọn vị trí đặt Trạm xử lý ở cuối hướng gió chủ đạo vào mùa hè, đặt ở phía thấp của đô thị,cuối nguồn nước,gần về phía cuối sông A để tránh gây ô nhiễm,cách khu vực dân cư gần nhất một khoảng cách ly là 700 m để đảm bảo vấn đề không gây ô nhiễm và ảnh hưởng xấu đến cuộc sống của người dân trong khu vực. +Công suất trạm xử lý là Q = 14300 (m3/ngđ). 2.Chọn phương pháp xử lý nước thải Ta dựa vào mức độ cần thiết phải xử lý là E=95,98% đã tính ở phần trên để chọn phương pháp xử lý nước thải.Có các phương pháp XLNT sau: a.Phương pháp cơ học Mục đích là để tách các pha rắn (tạp chất phân tán thô) ra khỏi nước thải bằng các biện pháp lắng và lọc. Đây là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo. Tuy nhiên với nước thải công nghiệp thì nó cũng là một khâu đôc lập trong vòng cấp nước tuần hoàn hoặc có thể xả thẳng ra nguồn. Phương pháp cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chất không tan ,tuy nhiên BOD của phần nước không giảm b.Các phương pháp hoá học và hoá lý. -Phương pháp hoá học. Đó là quá trình khử trùng NT bằng hoá chất,khử Nitơ,khử phốtpho bằng các hợp chất hoá học hoặc keo tụ tiếp tục nước thải trước khi sử dụng lại, Đây là khâu cuối cung trong dây chuyền công nghệ XLNT trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết tái sử dụng lại nước thải. -Phương pháp hoá lý. Đó là cho các hoá chất (keo tụ và trợ keo tụ) để tăng cường khă năng tách các tạp chất không tan,keo và mất một phần chất hoà tan ra khỏi nước thải,chuyển các chất tan thành chất không tan và lắng cặn hoặc thành các chất không độc …. Hai phương pháp này thường dùng để xử lý NT công nghiệp.Nó có thể là khâu xử lý cuối cùng(nếu với mức độ xử lý đạt được,NT có thể sử dụng lại) hoặc là khâu xử lý sơ bộ(khử các chất độc hại hoặc các chất ngăn cản sự hoạt động bình thường của công trình xử lý, đảm bảo PH ổn định cho quá trình XLNT bằng phương pháp sinh học tiếp theo,chuyển các chất độc hại khó xử lý và khó lắng thành đơn giản hơn hoặc lắng đọng keo tụ được..) c.Các phương pháp xử lý sinh học. Các hợp chất hữu cơ ở dạng keo,huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của vi sinh vật .Trong quá trình hoạt động sống ,vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các hợp chất hữu cơ này,kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ. -XLNT bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Qúa trình XLNT dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hoà tan.Nếu lượng oxy được cấp bằng các thiết bị (sục khí ,nén khí ) hoặc nhờ cấu tạo công trình thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo và ngược lại là trong điều kiện tự nhiên. XLSH hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính,kênh oxy tuần hoàn … XLSH hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ hoặc trong đất ngập nước -XLNT bằng phương pháp sinh học kỵ khí. Qúa trình xử lý dựa tren cơ sở phân huỷ các hợp chất hữu cơ nhờ quá trình lên men kỵ khí Đối với HTTN nhỏ và vừa người ta thường kết hợp tách các cặn lắng với phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng. Ta dựa vào mức độ cần thiết phải xử lý là E=93,2% đã tính ở phần trên để chọn phương pháp xử lý nước thải.Dựa vào bảng 2.2 trang 45-Giáo trình XLNT( PGS-TS Trần Đức Hạ ) ta thấy hàm lượng chất lơ lửng và BOD5 trong nước thải sau xử lý nên ta chọn phương pháp xử lý nước thải là phương pháp sinh học hoàn toàn. 3.Sơ đồ dây chuyền công nghệ của Trạm xử lý nước thải. Các phương pháp dây chuyền công nghệ vá các công trình XLNT trong đó phải được lựa chọn trên các cơ sở sau: -Quy mô ( công suất ) và đặc điểm đối tượng thoát nước ( lưu vực phân tán của đô thị ,khu dân cư,bệnh viện… ) -Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch cuả nó. -Mức độ và các giai đoạn XLNT cần thiết -Điều kiện tự nhiên khu vực :đặc điểm khí hậu ,thời tiết ,địa hình,địa chất thuỷ văn…. -Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương. -Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tại địa phương ( nuôi cá ,tưới ruộng giữ mực nước tạo cảnh quan đô thị) -Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm XLNT. -Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác. -Sự chấp nhận tham gia của cộng đồng. Các TXLNT công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo một loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản,dễ hợp khối các công trình ,diện tích chiếm đất nhỏ,dễ quản lý và vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn. Dựa theo Bao gồm các phương án sau:Ta sẽ đưa ra hai phương án sau: Phương án I : Q =14300 (m3/ngđ) NG¡N TI£P NHËNNGĂN TIẾP NHẬN MÁY NGHIỀN RÁCM¸y nghiÒn r¸c SONG CH¾N R¸CSONG CHẮN RÁC Rác nghiền SÂN PHƠI CÁTS©n ph¬i c¸t BÓ L¾NG c¸t NGANGBỂ LẮNG CÁT NGANG chuyÓn ®éng vßng S¢N PH¥I BïNSÂN PHƠI BÙN BÓ M£ TANBỂ MÊ TAN BÓ TIÕP XóCBỂ TIẾP XÚC Cát BÓ L¾NG ngang §îT IBỂ LẮNG LY TÂM ĐỢT I BÓ AEROTENBỂ AERÔTEN Bùn hoạt tính tuần hoàn BÓ NÐN BïNBỂ NÉN BÙN bÓ l¾ng ngang ®ît IIBỂ LẮNG LY TÂM ĐỢT II Bùn hoạt tính dư KHö TRïNGKHỬ TRÙNG M¸NG TRéNMÁNG TRỘN Phôc vô n«ng nghiÖpBÃI RÁC RA SÔNG Thuyết minh phương án I Pphương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải bơm đến được máy bơm ở trạm bơm nước thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đ• được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát. Đđể giảm khối tích xây dựng công trình mà vẫn đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn.Lấy cát ra khỏi bể lắng có thể bằng thủ công nếu lượng cát W0.5m3/ngđ .Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát. Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ly tâm đợt 1( nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể), tại đây các chất thô không hoà tan trong nước thải như chất hữu cơ,.. được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Aeroten. Bể Aeroten là công trình làm bằng bê tông hoặc bêtông cốt thép …thông dụng nhất là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài của bể, nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể Aeroten cho qua bể lắng đợt 2. ở đây bùn lắng một phần đưa trở lại bể Aeroten, phần khác đưa tới bể nén bùn. Do lượng ta phải xsử lý sinh hóa hòa toàn lên ta chọn bể Aeroten đẩy để hiệu quả làm việc tốt hơn, dễ điều khiển và tận dụng hết thể tích của bể Để chắn gidữ bùn hoạt tính sau bể Aeroten ta dùng bể lắng ly tâm đợt 2 Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không loại trừ hết các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh. Bởi vậy sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn, trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên một lượng cặn đáng kể, nói chung các loại cặn đều có mùi hôi thối khó chịu nhất là cặn tươi và nguy hiểm về mặt vi sinh. Do vậy nhất thiết phải xử lý cặn thích đáng, để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn và để đạt chỉ tiêu vi sinh thường áp dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong bể Mêtan Ttrạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc…là những công trình khử trùng nước trước khi xả ra nguồn Phương án II : Q = 14300(m3/ngđ) NGĂN TIẾP NHẬN NG¡N TIÕP NHËN MÁY NGHIỀN RÁCM¸y nghiÒn r¸c SONG CHẮN RÁC SONG CH¾N R¸C SÂN PHƠI CÁT S©n Ph¬i c¸t BỂ LẮNG CÁT NGANG BÓ L¾NG C¸T Ngang chuyÓn ®éng vßng BỂ TIẾP XÚC BÓ TIÕP XóC MÁNG TRỘN M¸NG TRéN BỂ LẮNG NGANG ĐỢT II BÓ l¾ng ngang ®îT II BÓ biophin cao t¶iBỂ BIOPHIN CAO TẢI Làm thoáng sơ bộ BỂ LẮNG NGANG ĐỢT I BÓ L¾NG ngang ®ît I Thæi khÝTHỔI KHÍ BỂ MÊ TAN BÓ Mª tan KHỬ TRÙNG KHö TRïNG S¢N PH¥I BïNSÂN PHƠI BÙN Phôc vô n«ng nghiÖpBÃI RÁC RA SÔNG Thuyết minh phương án II Phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận Qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men ,còn nước thải ãhtiếp tục được đưa đến bể lắng cát ngang .Lấy cát ra khỏi bể lắng có thể bằng thủ công nếu lượng cát W0.5m3/ngđ .Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát. Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I1,tại đây các chất thô không hoà tan trong nước thải như chất hữu cơ,.. được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Biophin cao tải. Sau bể Biophin cao tải, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã• đảm bảo yêu cầu xử lý sxong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn,… gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận. Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể lắng hai vỏ được đưa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp hoặc đổ ra bãi rác. Nhận xét: -Việc dùng bể AEROTEN lại yêu cầu phải có bể nén bùn,dùng bể Aeroten yêu cầu hàm lượng cặn lơ lửng trước vào bể là C và khi xét đến vấn đề vật liệu địa phương thì bể này không tối ưu bằng bể Biôphin cao tải. - Bể Biophin có cấu tạo đơn giản, quản lý thuận tiện, thích hợp với nơi có nhiệt độ không khí cao, trình độ công nghiệp chưa phát triển, bể này áp dụng với những trạm xử lý có công suất nhỏ và trung bình. Với công suất trạm là 14300 m3/ngđ thì ta lựa chọn phương án II là thích hợp nhất. D. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI I.NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI Nước thải chảy vào trạm xử lý có thể theo ống đẩy có áp hoặc theo ống kêng máng tự chảy để tiếp nhận nước thải từ các ống dẫn có áp người ta xây dựng các ngăn tiếp nhận trước các công trình làm sạch ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua các công trình của trạm xử lý. Để phân phối, vận chuyển nước thải và cặn tới từng công trình , người ta dùng các kênh máng hở tiết diện chữ nhật, ở đây ta dùng kênh máng hở tốt hơn vì dễ dàng quản lý(theo dõi, quan sát, và tẩy rửa) Khi lưu lượng nước thải lớn hoặc để phân phối cặn vào các công trình, người ta dùng ngăn phân phối hoặc kênh làm thoáng mÆt c¾t ii - ii mÆt c¾t i - i ii mÆt b»ng i i ii Kích thước ngăn tiếp nhận được chọn căn cứ vào lưu lượng nước thải max giờ của Thành phố, theo tính toán ở trên ta có Q = 799,03(m3/h). Vì vậy chọn ngăn tiếp nhận có kích thước cơ bản như sau: ( Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết) II.MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI Chọn mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác là mương hình chữ nhật, với chiều rộng bằng chiều rộng b (hình vẽ) của ngăn tiếp nhận. Phương pháp tính : Dùng bảng tra ‘‘ Các bảng tính toán thuỷ lực cống và mương thoát nước’’ của GS.TSKH Trần Hữu Uyển có dùng phép nội suy được bảng sau: Các thông số tính toán Lưu lượng tính toán (l/s) qtb= 165 qmax= 222 qmin = 98,54 Độ dốc i 0,001 0,001 0,001 Chiều ngang B (mm) 600 600 600 Độ đầy(h/B) 0,65 0,83 0,44 Vận tốc (m/s) 0,69 0,75 0,62 Chiều cao h (m) 0,39 0,498 0,264 Chiều cao hbv (m) 0,3 0,3 0,3 Chiều cao hxd (m) 0,69 0,798 0,564 III.TÍNH TOÁN SONG CHẮN RÁC Song chắn rác giữ lại các chất thô có đường kính lớn trong nước thải và là công trình chuẩn bị cho những giai đoạn xử lý tiếp theo và tạo điều kiện cho công trình bơm hút làm việc ổn định. Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán ở mương dẫn ứng với lưu lượng lớn nhất : hmax = = 0,498 (m) a)Số khe hở của song chắn rác : Trong đó: qmax : Lưu lượng tối đa của nước thải, qmax = 0,222(m3/s) v : Vận tốc nước chảy qua các khe hở của song chắn rác, lấy 1 m/s h : Độ sâu của nước ở chân song chắn rác, h = hmax = 0,498 (m) kz : Hệ số nén dọc do thiết bị vớt rác, kz = 1,05 b : Chiều rộng khe hở giữa các thanh: 16 mm n = = 30 (khe hở) b) Chiều rộng của song chắn rác Bs= d.(n+1) + b.n Trong đó : d :Chiều dày của thanh song,chọn song hình chữ nhật nên chọn d = 8(mm) =0,008 (m) Ta có Bs = 0,008.(30 + 1 ) + 0,016 . 30 = 0,728 (m) Kiểm tra vận tốc dòng chảy qua song chắn rác với lưu lượng nhỏ nhất Vmin= (m/s) Với hmin = = 0,44.0,6= 0,264 (m) Vậy Vmin== 0,513 (m/s) Vmin > 0,3(m/s) đảm bảo không bị lắng cặn. c)Chiều dài máng đặt song chắn rác Chiều dài máng : L = L1 +LP + L2 Trong đó: L1 : Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn rác L2 : Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác Lp: Chiều dài máng dẫn nước qua song chắn rác L1 = = = 0,2 (m) b: chiều rộng của kênh dẫn nước vào lấy bằng 0,6m Chiều dài buồng đặt song Lp lấy không nhỏ hơn 1(m) ta chọn Lp = 1,6 (m) L2 = 0,5x L1 = 0,5 ´0,2 = 0,1 (m) Tổng cộng chiều dài của máng là : L = 1,6 + 0,1 +0,2 = 1,9 (m) d) Tính tổn thất áp lực qua song chắn rác. hs = Trong đó: Vmax:Vận tốc nước chảy trước song chắn ,ứng với lưu lượng lớn nhất V=0,75 m/s. k : Hệ số tăng tổn thất áp lực do rác bám. k = 3,36.Vmax - 1,32 = 1,2 : Hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh đan a :Góc nghiêng của song chắn rác so với phương nằm ngang a = 600 β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh chắn, β =2,42 Thay số ta được = 0,832 => hs= = 0,03 (m) e) Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác H = hmax + hs + 0,5 = 0,498 + 0,03 + 0,5 = 1,028 (m) f) Lượng rác giữ lại sau song chắn rác WR = Trong đó: a: là lượng giác tính theo đầu người a = 6 (l/năm).Tra bảng 3.1- GT XLNTĐT trang 67 Ntt:dân số tính toán theo chất lơ lửng mà trạm xử lý phục vụ Ntt = 99737 (người) WR == 1,64 ( m3/ngđ ) Do khối lượng rác >0,1m3/ngđ nên cơ giới hoá trong khâu lấy rác và nghiền rác. Rác sau khi nghiền được đưa về bể mê tan. Kích thước tổng hợp ở bảng sau: Bảng 10. Tổng hợp kích thước SCR Số song chắn rác 2 Số khe hở n 30 Chiều rộng tổng cộng Bs(m) 0,728 Chiều dài đoạn mở rộng L1 (m) 0,2 Chiều dài đoạn thu hẹp L2 (m) 0,1 Chiều dài phần chữ nhật Lp (m) 1,6 Chiều dài máng L (m) 1,9 Tổn thất áp lực hs (m) 0,03 Chiều sâu lớp bảo vệ hbv (m) 0,5 Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR H(m) 1,028 Lượng rác giữ lại Wr (m3/ngđ) 1,64 IV.BỂ LẮNG CÁT. Trong thành cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thuỷ lực u > 18mm/s. Đây là các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn. Mặc dù không độc hại nhưng chúng cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải, gây khó khăn cho việc xả bùn cặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm xử lý nước thải …Để đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải hoạt động ổn định cần phải có công trình và thiết bị lắng cát phía dưới. Bể lắng cát phải được tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ để các cát và các tạp chất rắn vô cơ giữ lại được trong bể. Bể thường được cấu tạo để giữ lại các hạt cát có đường kính bằng 0,2mm và lớn hơn. Vì vậy vận tốc dòng chảy trong bể không lớn hơn 0,3 m/s và không nhỏ hơn 0,15 m/s. Bể lắng cát thường giữ được các hạt cát có độ lớn thuỷ lực U0 = 18 ¸ 24 mm. Các phần tử lắng lại trong bể lắng cát có độ ẩm là 60¸65%. Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 6.3.3 (TCXDVN 51-2006) Sơ đồ bể lắng cát ngang Mương dẫn nước thải vào bể có tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước vào bể. Các thông số tính toán Lưu lượng tính toán (l/s) qtb= 165 qmax= 222 qmin = 98,54 Độ dốc i 0,001 0,001 0,001 Chiều ngang B mm) 600 600 600 Độ đầy(h/B) 0,65 0,83 0,44 Vận tốc (m/s) 0,69 0,75 0,62 Khi xét đến khả năng làm việc tăng cường của trạm xử lý trong tương lai, việc tính toán thủy lực của mương dẫn thường được tính ứng với lưu lượng lớn nhất nhân với 1,3; q = 222.1,3= 288,6 (l/s) VI.Chiều dài của bể lắng cát ngang: Trong đó: Htt - Chiều sâu tính toán của bể lắng cát, có thể lấy bằng độ đầy trong mương dẫn ứng với lưu lượng lớn nhất Htt = hmax= 0,83.0,6 = 0,5 (m). u0 - Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s). Sơ bộ có thể lấy theo bảng 6-6, TCXDVN 51-2006 Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt cát có đường kính lớn hơn 0,2 mm, ta có u0 = 18,7 mm/s. k - Hệ số lấy theo bảng 6-6, TCXDVN 51-2006, với bể lắng cát ngang k = 1,7. V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với q= 222 (l/s) : vmax = 0,3 (m/s) IV.2. Diện tích tiết diện ướt của mỗi ngăn trong bể . Trong đó: q : Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải; q = 222 l/s = 0,222 m3/s. v : Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất; vmax = 0,3 m/s. n - Số ngăn công tác, n = 2. ( Chọn bể lắng cát có 2 ngăn công tác ) Vậy: ω == 0,37 (m2) Chiều rộng mỗi ngăn : b = (m) IV.3. Diện tích mặt thoáng của nước thải trong bể lắng cát : Fthoáng=(m2) Trong đó: u : Tốc độ lắng trung bình của hạt cát và được tính theo công thức: Với w là thành phần vận tốc chảy rối theo phương thẳng đứng. w = 0,05. Vmax = 0,05´0,3 = 0,015 (m/s). Với: Vmax : Vận tốc lớn nhất trong bể Vmax= 0,3 m/s u0 - Vận tốc lắng tĩnh, u0 = 18,7 (mm/s). => Vậy IV.4. Chiều rộng của bể: B = == 1,5 (m) Xây bể lắng cát gồm 2 ngăn công tác và một ngăn dự phòng, kích thước mỗi ngăn là: L = 13,6 (m) và B = 0,75 (m). Kiểm tra chế độ làm việc của bể tương ứng với lưu lượng nhỏ nhất. qsmin = 98,54(l/s) = 0,09854 (m3/s). Vmin = (m/s). Với hmin là chiều sâu lớp nước trong bể ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất. (Lấy bằng chiều sâu lớp nước nhỏ nhất trong mương dẫn). hmin = 0,44.0,6= 0,264 m. Vmin = (m/s) > 0,15 (m/s). Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn. IV.5. Thời gian nước lưu lại trong bể ứng với qmax Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể. IV.6. Thể tích phần cặn lắng của bể: Wc= (m3). Trong đó: P: Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày đêm giữ lại trong bể; P = 0,02 (l/ng.ngđ) Ntt : Dân số tính toán theo chất lơ lửng; Ntt = 99737 (người). T: Chu kỳ thải cát, để tránh thối cặn gây mùi khó chịu ta chọn chu kỳ T = 2 ngày. Wc = = 3,989 » 4 (m3) IV.7. Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát: (m). IV.8. Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = Htt+ hc+ hbv (m). Trong đó: Htt - Chiều cao công tác của bể lắng cát; Htt = 0,5 (m). hc - Chiều cao lớp cặn trong bể; hc = 0,196 (m). hbv - Chiều cao bảo vệ; hbv = 0,4 (m). Vậy Hxd = 0,5 + 0,196 + 0,4 = 1,096 (m). Chọn Hxd= 1,1 m Để đưa cát ra khỏi bể, dùng thiết bị cào cát cơ giới gom cát về hố tập chung ở đầu bể và dùng thiết bị nâng thủy lực đưa cát - nước về sân phơi cát. V.SÂN PHƠI CÁT. Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát. Thường sân phơi cát được xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh được đắp đất cao. Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở về trước bể lắng cát. Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức: (m2) Trong đó: P: Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày đêm giữ lại trong bể; P = 0,02 (l/ng.ngđ); h: Chiều cao lớp cát đã phơi khô trong một năm (theo điều 6.3.8 TCXDVN 51-2006 ) lấy h = 5 (m/năm) Ntt : dân số tính toán theo hàm lượng chất lơ lửng; NTT = 99737 (người) Þ F = = 145,6 (m2) Chọn sân phơi cát gồm 2 ô với kích thước mỗi ô là 10 x 7,5 m. Tổng diện tích của sân phơi cát là 75x2 = 150 (m2) VI. BỂ LẮNG NGANG ĐỢT I. Sơ đồ bể lắng ngang đợt 1 Bể lắng ngang có hình chữ nhật trên mặt bằng, được phân thành nhiều ngăn. Nước thải theo máng dẫn được phân phối đều theo chiều rộng và chiều sâu công tác của bể nhờ tấm chắn phía trên. Trong vùng công tác vận tốc dòng chảy vct = 5¸10 mm/s. Phía cuối bể lắng có tấm chắn phía dưới kết hợp với máng thu chất nổi. Nước chuyển động ngược hướng với dòng cặn lắng trượt về phía đầu bể nên giữa chúng có một lớp nước trung hoà với bề dày Hth = 0,3m. Bùn cặn lắng trượt về hố thu phía đầu theo độ dốc của đáy( tối thiểu imin = 5%) hoặc bằng các thiết bị cơ khí như băng chuyền hay xe gạt gạt bùn cặn. Độ dày của lớp bùn dưới đáy Hb = 0,3¸0,5 m. Bùn cặn từ hố thu được xả khỏi bể có thể bằng bơm hay áp lực thuỷ tĩnh Hxả ³ 1,5 m đối với bể lắng đợt 1 hoặc ³ 1,2 m đối với bể lắng đợt 2. Thời gian lưu bùn trong hố thu không quá 2 ngày đối với trường hợp cặn tự trượt về và bằng 4 đến 8 giờ trong trường hợp gạt bùn cặn bằng thiết bị cơ khí. Trong hố thu bùn cặn sẽ giảm dần từ độ ẩm 95¸96% đến 92¸94%. Các loại bể lắng được tính toán dựa trên cơ sở biết trước hiệu suất lắng cần thiết E theo công thức sau: E= Trong đó : Co , C1 là hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi lắng (mg/l). Thông thường E=50-60% ,ta chọn E=50% Bể lắng ngang được dữ lại các tạp chất thô không tan trong nước thải. việc tính toán bể lắng ngang đợt I được thực hiện theo chỉ dẫn điều 6.5 – 20 TCN – 51-84 a.- Chiều dài bể lắng ngang Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức sau : L= Trong đó : V = 5mm/s là tốc độ dòng chảy lấy theo quy phạm (điều 6.5.4-TCXDVN 51-2006 ) H = 3,0 m: Chiều sâu tính toán của vùng lắng (kể từ mặt trên của lớp trung bình tới mặt thoáng của bể) (điều 6.5.9-TCXDVN 51-2006 ) K = 0,5 : Hệ số lấy theo kiểu bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu nước. Uo = Trong đó: n : là hệ số phụ thuộc vào tính chất lơ lửng của các loại hạt chủ yếu, xác định bằng thực nghiệm phụ thuộ vào tính chất của cặn trong nước thải n = 0,25 (theo 6.5.4 TCXDVN-51-2006) a: hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải (bảng 6-10 TCXDVN-51-2006) a = 0,88 t: Thời gian lắng của nước thải trong hình trụ với chiều sâu lớp nước h, đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán t = 527,44 (s) ( Nội suy theo bảng 6-12 TCXDVN 51-2006 với Chh = 418,48mg/l), E = 50% Trị số = 1,32 (tra bảng 6-13,TCXDVN-51-2006) w : thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải w = 0 (Bảng 6-11,TCXDVN-51-2006) ÞUo = = Chiều dài của bể là: L = Thời gian lưu nước lại trong bể là: t = Khoảng thời gian này không đảm bảo thời gian lắng trong bể lăng ngang đợt 1. Để đảm thời gian lắng ta lấy t = 1,5¸2 (giờ), chọn t = 2 giờ, ta tăng chiều dài bể lắng ngang lên. L = Vxt = 0,005x2x3600 = 36 (m) Trong đó : V - Là vận tốc tính toán trung bình của vùng lắng v = 5 (5 mm /s) t – Thời gian lắng t = 2 ( giờ ) = 36 (m) b.Diện tích ướt mặt cắt ngang là . : Diện tích ướt mặt cắt ngang là: w = = 44,4(m2) c.Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang: B = (m) Trong đó H: Chiều cao công tác của bể. Chọn số ngăn của bể lắng n = 4, khi đó chiều rộng mỗi ngăn là: b = Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn là: (giờ) Trong đó : W - Thể tích ứng với kích thước đã chọn Q- Lưu lượng giờ lớn nhất (m3/h) Tốc độ lắng của hạt cát: U =(mm/s) Ứng với U = 0,42 (mm/s) và nồng độ hỗn hợp chất lơ lửng ban đầu là Chh = 418,48(mg/l), và hiệu quả lắng sau bể lắng đợt 1 là 50%. Như vậy, hàm lượng chất lơ lửng theo nước trôi ra khỏi bể lắng đợt 1: C1 = Nhận thấy C1 không đảm bảo yêu cầu £150mg/l trước khi đưa vào xử lí sinh học hoàn toàn nên phải làm thoáng sơ bộ nước thải trước khi đưa vào bể lắng ngang đợt 1. Qúa trình làm thoáng sơ bộ lựa chọn trong trường hợp này là làm thoáng có cung cấp thêm bùn màng sinh vật . Làm thoáng sơ bộ ngoài việc cung cấp khí nén với lưu lượng 0,5 m3/m3 nước thải còn cho thêm bùn từ bể lắng đợt II.Bùn ở đây là bùn màng sinh vật với liều lượng là 50% lượng bùn trong bể lắng đợt II.Thời gian thổi khí kéo dài 20 phút,lúc đó hiệu suất lắng sẽ tăng lên 15% tức E’=65% và tương tự thì BOD trong nước thải cũng sẽ giảm được 10-15%. Bể làm thoáng sơ bộ được tính toán như sau: -Thể tích của bể là: W= Trong đó: q hmax = 799,03(m3/h) là lưu lượng giờ lớn nhất của nước thải. t là thời gian làm thoáng,thông thường t =10-20 phút ,chọn t=15 phút Thay số ta có: W= (m3) -Lưu lượng khí cấp cho bể là: V=Dq hmax (m3/h) Với D là lưu lượng không khí đơn vị lấy bằng 0,5 m3/m3 nước thải. Do vậy V=0,5799,03= 399,52 (m3/h) -Diện tích mặt bằng bể làm thoáng F (m2) Với I là cường độ làm thoáng,I= 4-7 (m3/h).Chọn I=5 (m3/m2.h). Vậy F (m2) Chọn bể làm thoáng sơ bộ có dạng hình chữ nhật trên mặt bằng.Kích thước của bể là B (m). Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ là: H= (m) Như vậy sau khi làm thoáng sơ bộ thì hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng ngang đợt I là: (mg/l) Nhận thấy đã thoả mãn điều kiện C1<150 (mg/l). Làm thoáng sơ bộ sẽ làm cho nồng độ BOD5 trong nước thải sau lắng đợt I giảm 15%.Theo bảng 5 ta có BOD5=242 (mg/l).Như vậy nồng độ BOD5 của nước thải sau xử lý sẽ là: Lsau xử lý= 0,85= 205,7 (mg/l). Thể tích bể làm thoáng sơ bộ được tính theo công thức sau: Trong đó: t- thời gian thổi khí, chọn t = 15 phút. Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được xác định theo lưu lượng riêng của không khí D = 0,5m3 không khí trên 1m3 nước thải. V = DxQ = 0,5x799,03 = 399,515 (m3 ) Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng : F = = = 80 (m2) Trong đó : I – Cường độ thổi khí lên 1 m2 mặt nước trong 1h, I = 4÷ 7 (m3/ m2.h). Ở đây chọn I = 6 m3/ m2.h. Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ : H = == 2,497 » 2,5 (m) Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm một ngăn, kích thước trên mặt bằng B x L = 8 x 10 (m) Hàm lượng chất lơ lửng sau khi làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất E2= 65% được tính theo công thức : C2 = = = 146,468 (mg/l) Như vậy, hàm lượng cặn sau bể lắng đợt 1 thoả mãn £ 150 mg/l. Làm thoáng sơ bộ sẽ làm cho nông độ BOD trong nước thải sau lắng đợt 1 giảm 15%. Như vậy nồng độ BOD5 của nước thải sau xử lí sẽ là : L1 = 0,85x249,16 = 211,786 (mg/l) - Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đ• chọn là : (giờ) Trong đó : W – Thể tích ứng với kích thước đ• chọn QhMax - Lưu lượng giờ lớn nhất ( m3 / h ) - Tốc độ lắng của hạt cát : U = (mm/s). ứng với : U = 0,42 mm /s và nồng độ hỗn hợp chất lơ lửng ban đầu là Chh = 374 ,8 ( mg /l ) theo tính toán trên ta có E = 66,255% hàm lượng chất lơ lửng theo nước chôi ra khỏi bể lắng đợt I là : (mg/l). Theo quy phạm hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I không được lớn hơn 150 mg/.l trước khi dẫn đến bể BIOPHIN hoặc bể AEROTEN trong trường hợp làm sạch hoàn toàn . Do đó thỏa m•n điều kiện sau : d.- Dung tích hố thu cặn được tính : Thể tích ngăn bùn của bể lắng . W= +(m3) (m3). Trong đó : Chh – Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu E - Hiệu suất lắng của bể lắng ngang có làm thoáng sơ bộ E = 66 ,22565 % p - độ ẩm của tầng lắncặn tươig p = 95 % với bể lắng lần một khi xả cặn bằng tự chảy. T – Chu kỳ xả cặnThời gian tích luỹ cặn , T = 1 (ngđ).ày Q lưu lượng nứoc tnước thải ngày đêm Q = 14100=14300 (m3 / ng đ) pc – trọng lượng thể tích cặn pc = 1,5 (T/ m3) =10(g/m3) N=4 là số bể lắng công tác. Vậy ta có : (m3)Thay số ta có: W = +=29,84 (m3) -Lượng cặn chứa trong một ngăn lắng ta tính cho mỗi ngăn là : Wc1= = =11,665(m3 / s ) e.Chiều sâu hố thu bùn cặn H1= (m)hb=(m) F1 : Diệm tích đáy hố thu cặn F1 = 0,5 * 0,5 = 0,25 (m2 ) F2 : Diện tích miệng hố thu cặn , F2 = 3,72 *3,72 = 13,838 m2 Vậy : H1= = (m) - Bể lắng được xây dựng có độ dốc i = 0,01 về phía hố thu cặn , chiều cao rừ mép trên hố thu cặn đến lớp nước trung hòa là : H2=(L-B)*0,01=(36 - 3,32) *0,01=0,326 (m) g.Chiều cao xây dựng bể : HXxdD = hHbv + H + Hth hth + hb H1+H2 Trong đó: H : chiều sâu tính toán vùng lắng H = 3(m) hth : chiều cao lớp trung hoà hth = 0,3 (m) hbv : Chiều cao bảo vệ hbv = 0,4 (m) Þ Hxd = 3 + 0,3 + 0,3 + 0,4 = 4 (m) VII. BỂ LỌC SINH HỌC Tính toán bể lọc sinh học cao tải dựa vào điều 6.14 .17 và điều 6.14.18 TCXDVN 51 – 2006 Xác dịnh hệ số k : ko== Trong đó : La :BOD5 của nước thải đưa vào bể La = 211,786 (mg/l) Lt :BOD5 Của nước thải đã được làm sạch Lt = 30 (mg/l) Theo tiêu chuẩn điều 6.14.17 TCXDVN 51- 2006 chọn tải trọng thủy lực q0 = 20 m3 / m2 g.đ Lưu lượng không khí đưa vào : B = 8 m3 / m3 nước Với H = 2m Tra bảng 36 – 20 TCXDVN 51-2006 với nhiệt độ trung bính 250 C ta được k1= 6,18 so sánh ta thấy k > k1vậy không phải tuần hoàn nước * Diện tích của bể BIOPHIN F= Trong đó : Q là lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm Q = 14300 m3/ngđ q0 : Tải trọng thủy lực q0 = 30 m3 / m2 F=(m2) - Thể tích của bể : W=F x H=476,67*2= 953,34 (m3 ) Chọn số Bể n = 4 bể Vậy diện tích mặt bằng của 1 bể là : f = (m2) - Đường kính của mỗi bể lọc sinh học là : D=(m) Như vậy chọn đường kính mỗi bể là D = 13 (m) *Tính toán chiều cao bể : Công thức tính toán: HXD = hbv + H + hs + h Trong đó : hcv : - Là chiều cao bảo vệ chọn hbv = 0,5 m (Theo 6.14.4- TCXDVN 51-2006) H : - Là chiều cao công tác của bể H = 2 m hs : - Chiều dầy của sàn thu nước hs = 1 (m) h : - Chiều cao không gian dưới vật liệu lọc h = 0,6 (m) Vậy chiều cao tông cộng cần xây dựng của bể là : H xd = 0,5 + 2+ 0,1 + 0,6 = 3,2 m *Kích thước vật liệu lọc : Ta chọn lớp vật liệu lọc là đá dăm với đường kính quy ước của vậy liệu lọc trong khoảng 40 – 70 mm theo bảng 6-18-TCXDVN 51-2006 Bể lọc sinh học cao tải(đá dăm) Đường kính quy ước của loại vật liệu lọc D(mm). Số % theo trọng lượng của vật liệu lọc bị giữ lại trên giàn có đường kính lỗ d (mm) 70 55 40 40-70 0-5 40-70 95-100 Lớp vật liệu đỡ ở đáy bể có đường kính 70 – 100 mm , có chiều dầy 0,2 m lấy theo điều 6.14.6 TCXDVN 51-2006 *Lượng khí cần thiết làm thoáng : Chiều cao công tác của bể BIOPHIN là h = 2 m, Vậy phải tiến hành thông gió nhân tạo , dùng quạt gió đưa không khí với áp suất 100 mm cột nước vào khoảng không gian giữa đáy hai đáy bể Lượng không khí cần làm thoáng tính theo công thức: A = QxB (m3/ng đ) Trong đó : Q – lưu lượng tính toán của nước thải thành phố Q = 14300 (m3 / ng.đ ) B – Là lượng không khí đưa vào bể tính cho 1 m3 nước . theo bảng 6 – 20 TCXDVN 51-2006 : B = 8 (m3 khí / m3 nước ) Vậy A = 14300 x 8 = 114400 ( m3 / ng.đ) hay 1,324 (m3/s) Chọn đường kính ống dẫn khí chính : D = 500 mm , đường khí ống dẫn khí nhánh D = 250 mm Kiểm tra vận tốc của ống chuyển động trong ống : v = Với D = 500 mm : v = (m/s)` Với D = 250 mm v = (m/s) Vậy đảm bảo yêu cầu về vận tốc . *Tính toán hệ thống tưới phản lực: Để bể Biophin làm việc bình thường là phải được phân phối đều nước thải trên lớp vật liệu lọc . Đối với Biophin có dạng hình tròn trên mặt bằng ta dùng thiết bị tưới kiểu phản lực Việc tính toán thực hiện theo 6.14.8 TCXDVN 51 – 2006 Lượng nước tưới cho 1 bể Biophin là: (m3/h) Trong đó: n : số bể Biophin qmax : là lưu lượng nước thải tính toán qmax = 399,52(m3/h) Đường kính hệ thống tưới được xác định như sau: DT = D – 200 = 13000 – 200 = 12800 mm Với 200 (mm) là khoảng cách giữa đầu ống tưới và thành bể. Chọn 4 ống phân phối trong 1 bể Biophin, đường kính mỗi ống sẽ là: Dô = (mm) Trong đó : v – là vận tốc chuyển động của nước ở đầu đoạn ống v = 0,6 – 1 ( m/s ) chọn v = 0,8 m/s q0 Lưu lượng nước thải tính toán cho 1 bể : q0 = = 0,11 (m3/s) = 110 (l/s) Vậy thay số : ta có đường kính của ống : D = = 110 mm. Chọn D = 125 mm Số lỗ trên ống tưới : m = = = 100 (lỗ). Khoảng cách của mỗi lỗ bất kỳ ri cách tâm trục của hệ thống tưới : ri = (mm) Trong đó : i : - Là số thứ tự của lỗ cách trục của hệ thống tưới : r1 = (mm) r2 = (mm) r3 = (mm) Số vòng quay của hệ thống tưới trong một phút : n = (vòng /phút ) Trong đó : d – là đường kính của lỗ , phải lớn hơn 10mm. Lấy d = 15mm q1 – là lưu lượng nước bình quân cho một ống tưới lấy với qsmax q1 = 55,5/2 = 27,75 (l/s) Vậy : n = (Vòng /phút) Áp lực cần thiết ở hệ thống tưới : h = Trong đó : K - là mô đun lưu lượng lấy theo bảng 6.7, GT XLNT - Tác giả Trần Hữu Nhuệ Với Dô = 125 ta có : K = 86,5 (l /s) d : đường kính lỗ d = 15 mm m : Số lỗ của mỗi ống tưới m = 100 Dô : Đường kính ống trong hệ thống tưới D0 = 125 mm DT : Đường kính của hệ thống tưới Dt = 12800 mm D : Đường kính bể D = 13000 mm K : Môđun lưu lượng K = 86,5 (l /s) Vậy : h = (mm)=0,52 (m) Các giá trị trong biểu thức trên được tra trong đồ thị hình 4.6 và 4.7 trang 108 tính toán các công trình xử lý nước thải của Lâm Minh Triết Theo điều 6 .14.8 TCXDVN 51 – 2006, yêu cầu h ³ 0,5 m nên ta thiết kế hệ thống tưới với áp lực đã tính ở trên. VIII. BỂ LẮNG NGANG ĐỢT II . Sơ đồ bể lắng ngang đợt 2 Trong đó: 1 . Máng dẫn nước vào 2. Máng dẫn nước ra 3. Hố thu cặn 4. Mương phân phối 5. Mương thu nước Hct là chiều cao công tác Hth là chiều cao lớp trung hoà Hbv là chiều cao lớp bảo vệ Việc + tTính toán tuân theo quy phạm 20 TCN 51 -846.16-TCXDVN-51-2006,ta tính toán theo phương pháp tải trọng thủy lực bề mặt. bảng 29,30 – 20 TCN 51 -8 4 -+ Xác định tải trọng tính toán của bể lắng ngang đợt II Sau bể Biophinn theo công thức sau : q0 =U * Uo * 3,63,6 (m3/m2.h) Trong đó : Ks U : - Hệ số sử dụng dungthể tích bể với lắng ngang,chọn theo 6.16.2-TCXDVN-51-2006 ta có với bể lắng ngang thì Ks= U = 0,4.5 U0 : - Độ lớn thủy lực của máng sinh vậtmàng sinh học,khi xử lý sinh học hoàn toàn thì U00 = 1,4 (mm /s ) Do vậy q = 0,5 *1,4 *3,63,6 = 2,02 (m3/m2.h) 52 (m3/m2.h) -+ Diện tích mặt thoáng của bể lắng: F= (m22) Với qmax= 799,03 (m3/h) là lưu lượng nước thải lớn nhất. Do đó F= Qhmax+ = 800 ,3 (m3 /h) (m2) Chọn vận tốc nước chảy trong bể là : v = 5 mm/ s = 0,005 m/s -+ Diện tích mặt cắt ướt của bể : W== (m2) -+ Chiều rộng của bể : B= (m) Với H=3 (m) là chiều cao công tác của bể (theo 6.5.9-TCXDVN-51-2006;H=1,5-3 (m)) Chọn số đơn nguyên là n = 2 Chiều rộng một đơn nguyên là b = : (m). -+Chiều dài bể lắng ngang đợt II là : L= (m). + Thời gian nước lưu lại trong bể lắng ngang đợt II là : t = (h) Nhận thấy t=1,485 (h) kKhông bảo đảm thời gian lắng ngang đợt II sau bể Biophin (vì theo yêu cầu thì t = 1,5 - 2h). Để đảm bảo thời gian nướcươc lưu lại trong bể lắng ngang, sơ bộ ta chọn t = 1,8 (h), lúc này ta có chiều dài của bể lắng ngang đợt II là : L = V *t = 0,005 * 1,8 * 3600 = 32,45 (m). -+Thể tích vùng nén chứa cặn: Wc= (m3) Trong đó : a: Tiêu chuẩn màng vi sinh vật dư sau Biophin cao tải theo 6.14.19 TCXDVNN -- 51-2006 ta có Ta có a = 28 (g/ngđ.ngày) và màng sinh vật dư có độ ẩm là p = 96 % n : - Là số bể lắng ; n=2 Ntt : Dân số tính toán theo BOD , Nttơ = 117017 118767 ( người ) Thay số ta có: Wc= =20,5 41,57 (m3) -+ Chiều sâu hốỗ thu cặn : H1= (m) F1 : Diệm tích đáy hố thu cặn F1 = 0,5 * 0,5 = 0,25 (m2 ) F2 : Diện tích miệng hố thu cặn , F2 = 6,35 *6,35 = 40,322 m2 Vậy : H1= = (m) hb==(m) - Bể lắng được xây dựng có độ dốc i = 0,01 về phía có hố thu cặn , chiều cao từ mép trên hỗ thu cặn đến mép nước trung hòa là : H2=(L-B)*0,01=(32,5- 6,35) *0,01=0,2615 (m) -Chiều cao xây dựng bể : HxdXD = hHbv + H + hHth + H1+H2hb (m) hHbv – Chiều cao bảo vệ : Hbc hbv = 0,44 (m) H – Chiều cao công tác của bể : H = 3 m hHthđh – Chiều cao lớp nước trung hòa của bể Hđhhth= 0,5 (m) Vậy Hxd = 0,4 + 0,5 + 3+ 1,4 + 0,2615 17 = 5,564,07 (m) Kích thước của bể lắng ngang đợt II là : HxBxL = 5,564,07 x 14,8 12,7x 32,4 (m) IX.BỂ MÊTAL. 10 11 èng dÉn cÆn t­¬i vµ bïn ho¹t tÝnh èng x¶ cÆn lªn men D250 èng th¸o c¹n bÓ èng dÉn h¬i nãng èng dÉn khÝ ®èt èng trµn bª t«ng g¹ch xØ líp phñ mÒm m¸y trén kiÓu ch©n vÞt Hình 9. Sơ đồ của bể Mêtan. 8 9 6 1 7 2 4 3 9.1. Cặn tươi từ bể lắng ngang đợt I1 được tính theo công thức sau: Trong đó: Chh: Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu; Chh = 418,48-146,468=272,012(mg/l) K: Hệ số tính đến sự tăng lượng cặn do cỡ hạt lơ lửng lớn; K = 1,1 Q: lưu lượng nước thải ngày đêm; Q =14300(m3/ngđ). E: Hiệu suất lắng ở bể lắng ly tâmngang đợt I; E =65% P: Đđộ ẩm của cặn P = 953%. (m3/ng.đ) 9.2. Lượng bùn hoạt tính dưmàng sinh vật sau khi nén ở bể nén bùntừ bể lắng đợt II với độ ẩm là Pb=96%: Trong đó: Hệ số tính đến sự tăng không đều của bùn hoạt tính=1,15-1,25; lấy = 1,2. b - Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II; b =10.38(mg/l). P - Độ ẩm của bùn hoạt tính; P = 97%. W = 40,75(m3/ngđ). Wb= 41,57(m3/ng.đ) 9.3. Lượng rác đã nghiền từ máy nghiền rác từ độ ẩm P1=80% đến độ ẩm P2=95% là Wr =W1 = 1,64 Với W1=1,64 là lượng rác được giữ lại tại song chắn rác đã tính toán ở phần trên. + Thể tích tổngg hợpcộng của hỗn hợp bùn cặn là : W = Wc + Wb+ Wr = 55,624 + 41,57 + 6,56 = 36,53+ 40,75=77,28103,754 (m3/ng.đ) Độ ẩm trung bình của hỗn hợp bùn cặn: Phh=100 Trong đó : Ck : - Lượng chất khô trong cặn tươi (tT/ngđ) Bk : - Lượng bùn hoạt tính dư trong cặn khô :chất khô trong màng sinh vật (t/ngđ) Rk: - Lượng chất khô của rác đã nghiền. Rk= (t/ngđ) (T/ngđ) Vậy ta có: Phh=100% Tư đó ta có : % Với độ ẩm hỗn hợp cặn là 95,46% > 94 % ta chọn chế độ lên men ấm với nhiệt độ là 33 – 35 0 C. Dung tích bể mê tan được tính toán như sau:: WMm= (m3). d : - Liều lượng cặn tải ngày đêm (%) , lấy theo bảng 4.2 – 20 TCN 51 -84Giáo trình XLNT-trang 119-PGS.TS Trần Đức Hạ,nội suy với chế độ lên men ấm ta có d = 9,4% Wm= (m3) Theo bảng P3.7-Giáo trình XLNT-trang 322 ta chọn số bể Mê tan là 4 (bể) với kích thước một bể như sau: Đường kính D =10 m Chiều cao thiết kế Hct = 5m; h1 = 1,7 m ;h2 = 1,45m Với Phh = 96,05% ỏ chế độ lên men ấm ta có d = 10 % Theo bảng 3.8 “ Xử lý nước thải - Tính toán thiết kế các công trình ĐHXD – 1974 ta chọn hai bể mê tan định hình có kích thước sau : Đường kính D = = 12,5m H = 6,5m h1 = 1,9 m h2 = 2,15m Thể tích hữu ích 772,8 m3 9.45. Xác định lượng khí tạo thành trong quá trình lên men cặn y= y = (m3/kg chất không tro) Ttrong đó n :Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của cặn và chế độ lên men , Theo bảng 6-33 TCXDVN- 5 -2006 với độ ẩm là 95,4% và nhiệt độ lên men ấm ta có lấy n=0,6665. y: Mức độ phân huỷ các chất không tro trong bùn cặn a: Khả năng lên men lớn nhất của chất không tro trong cặn tải,xác định theo công thức:Mức độ phân huỷ tối đa các chất hữu cơ trong bùn cặn C0 : - Lượng chất không tro của cặn tươi . (t/ngđ) Ac : - Độ ẩm háo nước ứng với cặn tươi Ac = 5 – 6 % ,chọn Ac = 5% Tc : độ tro của chất khô tuyệt đối ứng với cặn tươi Tc = 25% (t/ngđ) Ro là lượng chất tro khô của cặn tươi Ro= (t/ngđ) Ar là độ ẩm háo nước của rác đã nghiền,Ar=5%. Tr là độ tro của chất khô tuyệt đối với rác đã nghiền,Tr=25% Ro= (t/ngđ) B0 là lượng chất không tro của bùn hoạt tính dư. Bo= (t/ngđ) Ab là độ ẩm háo nước ứng với bùn vi sinh vật dư,Ab=6% Tb : Độ tro của chất khô tuyệt đối ứng với bùn vi sinh vật dư Tb = 27 % Bo= (t/ngđ) Thay số ta có: Vậy y= (m3/kg chất không tro) Lượng khí tổng cộng thu được là : Wk= y(Co+Ro+Bo)=0,518=1737,94 (m3/ngày) X. TRẠM KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI: Trạm khử trùng có tác dụng khử trùng triệt để các vi khuẩn gây bệnh mà các công trình trong dây chuyền công nghệ ở phía trước chưa thể xử lý được khi xả ra sông. Để khử trùng nước thải, ta dùng phương pháp Clorua hoá bằng Clo lỏng: Việc tính toán trạm khử trùng theo điều 6.26 – TCXDVN-51-2006. Quá trình phản ứng giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O HCl + HOCl Axít Hypocloric HOCL rất yếu, không bền vững và dễ phân hủy ngay thành HCL và ôxy nguyên tử ; HOCl HCl + O Hoặc có thể phân li thành H+ và OCl- HOCl H+ + OCl- O và ion OCl- là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. HOCl là axit không bền, dễ bị phân huỷ tạo thành axit Clohyđric và oxy nguyên tử. HOCl Cl- + OH+ - Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng được tính theo công thức: y = (kg/h) Trong đó: Q - Lưu lượng đặc trưng của nước thải (m3/h) a - Liều lượng Clo hoạt tính a = 3 (g/m3).T heo điều 6.26.3 – TCXDVN-51-2006. Với Theo điều 6.20.3 -20 TCN51-84 ứng với từng lưu lượng đặc trưng max, min, trung bình ta có lượng Clo hoạt tính cần thiết như sau: y = ==2,397 (kg/h) y ===1,0643 (kg/h) y == =1,7875 (kg/h) (kg/h). (kg/h). (kg/h). Để định lượng Clo ,xáo trộn Clo hơi với nước công tác, điều chế và vận chuyển đến nơi sử dụng ta dùng Cloratơ chân không kiểu - 100. Theo bảng 3.10( trang 50) GT Tính toán các công trình Xử lý nước thải “ ĐHXD- 1974 – Lâm Minh Triết và Trịnh Xuân Lai, ta chọn một Cloratơ 10HUN -100 loại PC-5 làm việc và một Cloratơ dự phòng có các đặc tính kỹ thuật như sau: + Công suất theo Clo hơi : 2,05 -12,8 kg/h + Loại lưu lượng kế : PC -5 + Áp lực nước trước ejector : 30-3,5 kg/cm2 + Trọng lượng :37,5 kg + Lưu lượng nước : 7,2 m3/h Để phục vụ cho 2 Cloratơ chọn 3 ban lông trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nước để chuyển thành Clo hơi và dẫn đến Cloratơ. Số banlon cần thiết cho trạm; n=(chiếc) Trong đó: S: lượng clo lấy ra trung bình ở một banlon trong điều kiện bình thường. Chọn S = 0,5kg/h. Trong tạm khử trùng ta dùng các banlon có W = 40(l) và chứa 50kg clo, chiều dài thùng là L = 1390mm, trọng lượng là 60kg.(Theo bảng 3.10( trang 50) GT Tính toán các công trình Xử lý nước thải “ ĐHXD- 1974 – Lâm Minh Triết và Trịnh Xuân Lai) Số banlon cần thiết dự trữ cho nhu cầu clo trong 1 tháng sẽ là : N=(chiếc) Lưu lượng nước clo lớn nhất sẽ được tính theo công thức: qmax = (m3/h) Trong đó: b-nồng độ clo hoạt tính trong nước, lấy bằng độ hòa tan của clo trong nước của ejector, phụ thuộc vào nhiệt độ, với T=20oC lấy b=0,15%. XI.MÁNG TRỘN VÁCH NGĂN CÓ LỖ . Sơ đồ máng trộn ngăn đục lỗ Để xáo trộn nuớc thải với Clo ta dùng máng trộn vách ngăn có lỗ với thời gian xáo trộn được thực hiện trong vòng 1đến1 * 2 phút. Máng trộn vách ngăn có lỗ thường gồm hai2,ba, 3 vách ngăn với các lỗ có đường kính từ 20 đến ?100 (mm). Chọn máng trộn hai vách ngăn với đường kính lỗ là 890 mm. - Số lỗ trong một vách ngăn được tính: n= Trong đó: Qmax :q : Lưu lượng nước thải lớn nhất; Qmax=799,03 (m3/h)q = 0,222 (m3/s) d : : Đường kính lỗ; d = 0,089 (m). v : : Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ; V = 1 (m/s). n = (lỗ) Chọn n = 45 (lỗ) (lỗ). - Chọn 55 hàng lỗ theo chiều đứng và 97 hàng lỗ theo chiều ngang. Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng và theo chiều ngang lấy bằng 2d = 2. 0,089 = 0,168 m. - Chiều ngang máng trộn sẽ là: B = 2d ? 107 = 0,1610 =1,0,18 ?7 = 1,26 6 (m) - Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất là: H1 = 2d ? 75 = 2 ? 0,09 ? 50,167=1,12 (m) Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai là: H2 = H1 + h (m) Trong đó: h: Tổn thất áp lực qua lỗ ở vách ngăn thứ nhất. h= (m) Với : hệ số lưu lượng,=0,62. h = (m) Do vậy: H2 = 1,12 + 0,13 = 1,25 (m) Khoảng cách giữa các tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ hai là: l = (m) Khoảng cách giữa các vách ngăn được tính: l = 1,5 x B = 1,5 x 1,6 = 2,4 (m) - Chiều dài tổng cộng với máng trộn hai vách ngăn là: L = 3 x l = 3 x 2,4 = 7,2 (m) + Thời gian nước lưu lại trong bể: (s) XII. BỂ TIẾP XÚC LY TÂM Nhiệm vụ của bể tiếp xúc ly tâm là thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nước thải Bể tiếp xúc ly tâm được thiết kế giống như bể lắng đợt I nhưng không có thiết bị vét bùn. Nước thải sau khi xử lý ở bể tiếp xúc được dẫn ra tới giếng xả ở bờ sông cách trạm xử lý Lm=200 (m),tốc độ dòng chảy trong sông là vm=0,8 (m/s). Thời gian tiếp xúc của Clo với nước thải trong bể tiếp xúc và trong máng dẫn ra sông là 30 phút. Thời gan tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc là: (phút). Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc là: (m3) Chọn 2 bể tiếp xúc, thể tích của một bể là: Diện tích của 1 bể tiếp xúc trên mặt bằng là: (m2). Trong đó: H1: chiều cao công tác của bể,H1=2,7-5,7 (m),chọn H1 = 3 (m). Đường kính của bể tiếp xúc: Thể tích ngăn bùn từ bể tiếp xúc trong 1 ngày được xác định như sau: Với a : Lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc; a = 0,03 (l/ng.ngđ); Ntt:Dân số tính toán theo BOD; Ntt = 118767 (người). Vậy 3,563 (m3/ngày) XIII. THIẾT BỊ ĐO LƯU LƯỢNG Để đảm bảo cho các công trình xử lý nước hoạt động đạt hiệu quả, ta cần biết lưu lượng nước thải chảy vào từng công trình và sự dao động lưu lượng theo các giờ trong ngày. Để xác định lưu lượng nước ta dùng máng đo lưu lượng Parsan. Kích thước máng được định hình theo tiêu chuẩn và được chọn tuỳ thuộc vào lưu lượng nước. Với giá trị lưu lượng tính toán của trạm là: qmax= 799,03 (m3/h) = 222 (l/s) qtb = 595,83(m3/h) = 165,5 (l/s) qmin = 354,76 (m3/h)= 98,54 (l/s) Chọn theo bảng P3.8-Giáo trình XLNT-PGS.TS Trần Đức Hạ-trang 322 ta chọn máng Parsan có các kích thước sau: b H 2/3H B B1 hH l1 2/3l1 l2 l3 0,3 1,35 0,9 0,83 0,6 0,22 1,35 0,9 0,9 0,6 Sơ đồ cấu tạo máng Parsan XIV.TÍNH TOÁN SÂN PHƠI BÙN Cặn sau khi lên men ở bể Mê tan và cặn lắng ở bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm khô. Thể tích tổng cộng của cặn dẫn đến là: W = Wb + WTX (m3/ngày) Trong đó: Wb: Thể tích tổng cộng của hỗn hợp cặn ở bể Mê tan; W = 103,754 (m3/ng.đ); WTX: Thể tích bùn cặn từ bể tiếp xúc; WTX = 3,563 (m3/ngày). Vậy W = 103,754 + 3,563 = 107,317 (m3/ngày) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn là: F1 = Với: qo :Tải trọng của sân phơi bùn . Chọn theo bảng 4.6-Giáo trình XLNT-PGS.TS Trần Đức Hạ-trang 127 với đặc tính bùn cặn là bùn cặn đã lên men ấm và với SPB có hệ thống thu nước ta có q0 = 1,5 (m3/m2. năm); n: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu n = 2,4. Vậy F1 = = 10882(m2) Chọn sân phơi bùn có 20 ô, diện tích mỗi ô 544,1 (m2). Diện tích phục vụ sân phơi bùn (đường xá, mương máng .....): F2 = 0,2 x F1 = 0,2 10882 = 2176,4 (m2) Diện tích tổng cộng của sân phơi F = F1 + F2 = 10882+2176,4 = 13058,4 (m2) Việc thu dọn bùn đã phơi ở sân phơi bùn sẽ dùng máy xúc có gàu và ô tô tự đổ. XV. BỐ TRÍ MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ Tổng mặt bằng trạm xử lý là tổ hợp các công trình đơn vị và các công trình phục vụ khác được bố trí theo nguyên tắc: -Các công trình chính hay phụ có liên quan có thể hợp khối hay bố trí với khoảng cách gần cho phép vừa đảm bảo khoảng cách kỹ thuật thi công vừa dễ quản lý, giảm tổn thất áp lực, tiết kiệm đất đai, hạ giá thành xây dựng. Cụ thể theo từng khối xử lý của dây chuyền công nghệ sao cho thành từng cụm gọn gàng, chu trình kiểm tra dễ dàng hợp lý; -Các công trình phụ cần đặt gần công trình chính mà nó phục vụ; -Các nhóm công trình cần được bố trí gọn vào một phần trên mặt bằng dự trữ phát triển mở rộng trạm xử lý trong giai đoạn 2. Các công trình phụ dự kiến phục vụ cho cả hai giai đoạn xây dựng; -Trạm xử lý cần bố trí hệ thống đường ống kỹ thuất cần bố trí gọn gàng với chiều dài là ngắn nhất tránh sự chồng chéo gây khó khăn cho việc thi công và quản lý sau này; -Nhà hoá chất và sân phơi bùn cần được bố trí ở cuối hướng gió trên trạm xử lý. đẻ tránh ảnh hưởng vệ sinh đối với công nhân vận hành quản lý công trình; -Trên trạm xử lý cần bố trí các đường ống hay mương dẫn có thể xả sự cố bằng van khoá hay phải chặn khi sửa chữa, các công trình trong điều kiện cần thiết; -Khoảng cách giữa các công trình hợp lý bao quanh trạm xử lý có hàng rào bảo vệ cây xanh cách ly tạo môi trường vệ sinh cho khu vực xung quanh trạm; Dựa vào công suất xử lý theo quy phạm ta sẽ có được diện tích các công trình phụ( theo 20TCN 51- 2006) -Phòng thí nghiệm gồm có thí nghiệm hoá lý, thí nghiệm vi sinh, dụng cụ thí nghiệm, với diện tích 10x15; -Nhà hoá chất: kho chứa Clo lấy 6x8(m); -Trạm Clo lấy 6x8(m); -Trạm biến thế và nhà đặt máy phát điện dự phòng đảm bảo cho sự làm việc liên tục của trạm xử lý, kích thước 5x8(m); -Nhà hành chính bao gồm các phòng kỹ thuật, trực ban, trạm trưởng, phòng sinh hoạt công nhân…với kích thước là10x16(m); -Phòng bảo vệ 5x5(m); -Kho chứa 10x20(m). E. KẾT LUẬN Yêu cầu của đồ án môn học là phải tính toán thiết kế sơ bộ các phần chính của một trạm xử lý nước thải và thiết kế kỹ một công trình của trạm . Với sự tranh thủ sự giúp đỡ của các thầy cô giáo thuộc bộ môn Cấp Thoát nước và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Đặng Minh Hải,em đã hoàn thành được đồ án môn học này. Tuy nhiên với trình độ,sự hiểu biết còn hạn chế,kinh nghiệm thực tế còn chưa có,quá trình tính toán còn mắc nhiều sai số cho nên trong quá trình làm bài vẫn còn có những sai sót nhất định. Vì vậy ,em rất mong được sự hướng dẫn ,chỉ bảo thêm của các thầy cô trong bộ môn .Em xin chân thành cảm ơn!