Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec

ắng và phân hủy bùn như trong phương án 1. sau đó nước thải được bơm lên bể Arotank, bể Aeroten được thiết kế với thời gian lưu bằng 4 giờ. Sau đó hỗn hợp nước – bùn được đưa sang bể lắng II, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính đã xử lý trong bể Aerotank. Bùn sau khi lắng một phần được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm đảm bảo lượng bùn trong bể, phần bùn còn lại được đưa tuần hoàn chở lại bể lắng và phân hủy bùn, sau đó được đưa đến sân phơi bùn và được đưa đi xử lý đúng nơi qui định. Bể lắng 2 được thiết kế hình tròn, nước thải được phân phối ở trung tâm bể và được thu ở máng thu đặt xung quanh chu vi bể lắng 2 được thiết kế với thời gian lưu 2 giờ 45 phút. Sau khi qua bể lắng II nước được chảy vào bể khử trùng tại đây ta sử dụng dung dịch khử trùng là dung dich Clorua (với liều lượng 3 g/m3 nước thải) nhằm loại bỏ hầu hết các vi khuẩn Ecoli có trong nước thải sau đó nước được thải ra nguồn tiếp nhận. Như vậy lựa chọn phương án nào thích hợp hơn ta cần phải tính toán để xét đến tính kinh tế, kỹ thuật và môi trường nhằm lựa chọn phương án thích hợp cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec. Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Đơn Vị Trong Phương Aùn 1 Các Thông Số Đầu Vào Dân số ước tính cho khu dân cư Phú Xuân là:4940 người PH:6.5-8 Nhu cầu oxysinh hóa( BOD5):250mg/l BOD5=0.68BOD20 Nhu cầu oxyhoá sinh học(BOD20):367,65mg/l Hàm Lượng chất rắn lơ lửng (SS):220mg/l Nhu cầu oxyhóa học( COD):350mg/l Các thông số sau xử lí đạt TCVN6772-2000 ở mức II PH: 6.5-8 Hàm lượng chất rắn lơ lửng(SS)< 50mg/l Nhu cầu oxy sinh học(BOD5) <30mg/l Nhu cầu oxy hóa học(COD):< 50mg/l Tổng coliform: 103MPN/100ml Các thông số thiết kế Tiêu chuẩn thoát nước trung bình qtb=170l/người/ng.đ Tiêu chuẩn thoát nước theo ngày dùng lớn nhất là qmax=220l/người/ng.đ Lượmg nước thải trung bình ngày đêm của dân là Qtbdanngđ: Qtbdanngđ== =840m3/ngđ N là tổng số dân của khu dân cư Phú Xuân Lưu lượng nước thải phục vụ cho dịch vụ và các công trình công cộng Qtb.dvngđ= Qtbdanngđ* 20%=168m3/ngđ Tổng lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của toàn khu dân cư là: Qtbngđ = Qtbdanngđ+ Qtb.dvngđ=840+168=1008m3/ngđ Tổng Lưu lượng lớn nhất ngày đêm Qmaxngđ = + Qtb.dvngđ=+168=1272,8m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ Qtbh == =42m3/h Lưu lượng trung bình giây Qtbs = = =0,0117m3/s =11,7l/s Bảng 4.1:Bảng hệ số không điều hòa chung Qtbs(L/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 K 3.0 2.5 2.0 1.8 1.6 1.4 1.35 1.25 1.2 1.15 Lưu lượng trung bình giây Qtbs =11,7l/s Chọn hệ số không điều hòa giờ là K =2.5 Lưu lượng giờ max Qmaxh = Qtbh *2.5=105m3/h Lưu lượng giây max Qmaxs == =29.17l/s Bảng9: Phân bố lưu lượng nước thải sinh hoạt theo từng giờ trong ngày đêm Giờ Qsh % m3 0-1 1,85 18.648 1-2 1,85 18.648 2-3 1,85 18.648 3-4 1,85 18.648 4-5 1,85 18.648 5-6 4,8 48.384 6-7 5 50.4 7-8 5 50.4 8-9 5,65 56.952 9-10 5,65 56.952 10-11 5,65 56.952 11-12 5,25 52.92 1-12 5 50.4 13-14 5,25 52.92 14-15 5,65 56.952 15-16 5,65 56.952 16-17 5,65 56.952 17-18 4,85 48.888 18-19 4,85 48.888 19-20 4,85 48.888 20-21 4,85 48.888 21-22 3,45 34.776 22-23 1,85 18.648 23-24 1,85 18.648 Tổng 100 1008 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết). Lưu lượng giờ min Qminh =18.648m3/h Lưu lượng giây min Qmins == =5.18l/s Tính Song Chắn Rác Nhiệm vụ: Song chắn rác nhằm mục đích loại bỏ rác và các loại tạp chất có kích thước lớn trong nước thải. Song chắn rác được đặt trên đường dẫn nước thải vào bể thu gom trước khi được bơm lên hệ thống xử lý nước thải. Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh được tình trạng nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng do rác gây ra. Tính Toán Song Chắn Rắc Lựa chọn các thông số tính toán: Chọn chiều rộng thiết kế song chắn rác : Bs = 0.7 m Chọn chiều dài thanh chắn: l = 0.8 m Chọn bề dày thanh chắn: s = 0.008 m Chọn chiều rộng khe hở: (b=5- 25) chọn b = 0.02 m Số khe hở song chắn rác được tính: 29.1 Chọn n =29 khe hở Vậy tổng số thanh là: 29 – 1 =28 thanh Vận tốc dòng chảy trong mương V(m/s) được tính: 0.464m/s Trong đó: Vs: Tốc độ nước chảy qua song chắn, (m/s) chọn Vs = 0.8 (m/s) (Theo:Giáo trình xử lý nước thải. Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. PGS – PTS Hoàng Huệ) Tổn thất áp lực qua song chắn được tính theo công thức: Trong đó: x: Hệ số tổn thất cục bộ g: Gia tốc trọng trường, (m/s2) Trong đó: a: Góc nghiêng đặt song chắn theo mặt ngang, chọn a = 450 b: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng song chắn, lấy b = 2.42 (Theo: Trang 31 sách xử lý nước thải.Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. PGS – PTS Hoàng Huệ [theo X]. Suy ra Vậy hệ số tổn thất cục bộ được tính: 0.0068m = 6.8mm Góc mở của buồng đặt song chắn rác lấy bằng 200, chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn rác tính theo công thức: 0.2747m Chọn l1 = 0.275(m) Trong đó giả định chiều rộng mương dẫn nước tới và ra khỏi song chắn, Bk = 0.5 (m) Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: 0.1374m Chiều dài phần mương đặt song chắn rác lấy ls = 2(m) Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác là: 2+ 0.275+ 0.1374 =2.4124m Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn là: =0.3 + 0.0068 + 0.2 = 0.0.5068(m) Trong đó: h: Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h = 0.3 (m) hs: Tổn thất áp lực của song chắn, hs = 0.0068 (m) hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.2 (m) Tiết diện thanh song chắn rác hình chữ nhật có kích thước s * l = 8mm*50mm Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua song chắn rác: Chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: C1 = C0(100-4)% = 220*0.95 = 209 mg/l BOD5 giảm 5%, còn lạilà L1 = BODvào(100-5)% = 250*0.95 = 237.5 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Bảng 10: Các thông số thiết kế mương và song chắn rác STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài mương (L) 2.4124 (m) 2 Chiều rộng mương (Bs) 0.7 (m) 3 Chiều cao mương (H) 0.515 (m) 4 Số thanh song chắn 28 Thanh 5 Kích thước khe hở (b) 0.02 (m) 6 Bề dày thanh song chắn 0.008 (m) 7 Bề rộng thanh song chắn 50 (mm) Tính Bể Thu Gom Lưu lượng giờ max: Qmaxh =105m3/h Chọn thời gian lưu nước là t=50phút ( t=10-60phút) ( Theo xử lí nước thải đô thị và công nghiệp –Lâm Minh Triết). Thể tích bể tiếp nhận Vtn =Qmaxh *t=105*m3 Chọn chiều cao công tác của bể là: h1=3.5m Chọn chiều cao an toàn h=0.5m Chiều cao toàn phần bể là:H= h1+h=3.5+0.5=4m Tiết diện bể là F===29.2m2 Chọn bể có tiết diện hình vuông :L*B=5*5 Các thông số xây dựng bể thu gom là:L*B*H=5*5*4 Bảng tóm tắt kích thước bể thu gom Chiều dài bể 5 Chiều rộng bể 5 Chiều cao bể 4 Số lượng bể 1 Bể Điều Hòa Nhiệm vụ: Tính chất nước thải thay đổi theo thời gian hoạt động của con người và nó phụ thuộc vào từng thời điểm trong ngày. Vì vậy, để đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động ổn định thì hệ thống cần phải có bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ tính chất nước thải. Bể điều hòa tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau. Tính Toán Bể Điều Hòa Tính bể điều hòa lưu lượng và chất lượng có hệ thống sục khí. Các thông số dầ vào: Lưu lượng giờ max: qmaxh =105m3/h Lưu lượng ngày max: Qngđmax =1300 Lưu lượng giờ min: Qhmin =29.17l/s Lưu lượng trung bình ngày: QngđTB =42m3/h Hàm lượng BOD5đâuvao = 237.5mg/l Hàm lượng chất lơ lửng(SS): 211.2mg/l Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa là t=4h (t=2h-6h) Thể tích bể điều hòa là Vđh: Vđh=Qmaxh *t=105*4=420m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể là: h1=4m Chọn chiều cao an toàn là:h=0.5m Chiều cao toàn phần của bể là:H=h1+h= 4+0.5=4.5m Tiết diện bể là: Fđh===105m2 Chọn bể có tiết diện hình chữ nhật: F=L*B=12*9 Thể tích thực của bể là : Vthực=L*B*H = 12*9*4.5=486m3 Tính lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkk =vk*V Trong đó : + vk : tốc độ khí cần cung cấp cho 1m3 dung tích bể trong 1 giờ. Với Vkk= 0.010.015 m3khí/m3bể.phút; chọn q = 0.01 m3khí/m3bể.phút (Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải – Trịnh Xuân Lai-2004) + V : thể tích thực tế của bể điều hoà à Qkk = 486*0.01*60= 291.6(m3/h) = 0.081(m3/s) Đường kính ống phân phối khí chính D = + Trong đó vK: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vK = 10 m/s D = = 0.1016m o Chọn ống dẫn khí 114mm vào bể điều hoà là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh Chọn số ống nhánh là n=4 qkhí = = = 72.9(m3/h)=1.215m3/phút Đường kính ống nhánh dẫn khí d = + Trong đó vkhí: Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 1015 m/s, chọn vkhí = 12 m/s d = = 0.0464(m) = 46(mm) o Chọn ống nhánh bằng thép , có đường kính = 49mm Tính đĩa tán khí: Chọn đĩa tán khí có đường kính 80mm, cường độ sục khí vsục=0.1m3/phút (vsục=0.08¸0.1m3/phút ) Tổng số đĩa tán khí trên một ống nhánh: n= 12.15(đĩa), chọn n=12 đĩa Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H Trong đó + hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn + hc: Tổn thất cục bộ; hd+hc <= 0.4 (m); chọn hd + hc = 0.3 + hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0.5 m; chọn hf = 0.5 m + H: Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa; H = 4 m Hk = 0.3 + 0.5 + 4 = 4.8 (m) Aùp lực không khí P = ==1.465 (atm) (Công thức 149/122-sách xử lí nước thải-Hoàng Huệ) Công suất máy nén: N = Trong đó:: hiệu suất máy nén khí, = 0.7 – 0.9, chọn = 0.8 q: lưu lượng khí lấy = 0.081 Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua bể điều hoà: Chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: 200.64mg/l Hàm lượng BOD5 sau khi thực hiện sục khí giảm với hiệu suất khoảng 25% đối với BOD5. Vậy sau khi qua bể điều hoà hàm lượng BOD5 còn lại trong nước thải là: L2 = L1(100-25)% = 237.5*0.75 =178 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Bảng tóm tắt kích thước bể điều hòa Chiều dài bể 12m Chiều rộng bể 9m Chiều cao bể 4.5 Số bể 1 Tính Toán Bể Lắng Và Phân Hủy Bùn Nhiệm vụ: Bể lắng và phân hủy bùn có chức năng lắng và phân hủy phần cặn lắng trong nước thải đầu vào và phân hủy phần bùn xả từ các công trình xử lý phía sau bởi các vi sinh vật kỵ khí. Bể lắng và phân hủy bùn cấu tạo gồm 2 tầng: Tầng trên là tầng lắng có cấu tạo như bể lắng 2 vỏ và có chức năng lắng như bể lắng ngang có tác dụng lắng các tạp chất lơ lửng Tầng dưới: tầng phân hủy bùn từ tầng trên và từ các công trình lọc sinh học phía sau. Tính phần lắng Các thông số đầu vào Lưu lượng giờ max: Qmaxh =105m3/h Lưu lượng trung bình theo giờ: QTBh Lưu lượng lớn nhất theo ngày: Qngđmax = 1300m3/ngày đêm Lưu lượng lớn nhất theo giây: Qmaxgiay =29.17l/s Hàm lượng chất lơ lửng: SS=200.64mg/l Hàm lượng BOD5 =178.125mg/l Tính máng lắng Thể tích hữu ích của máng lắng Chọn thời gian lưu nước trong phần máng lắng là 1.5h (Theo tính toán xử lý nước thải đô thị và khu dân cư – Lâm Minh Triết) Wm =Qmax*t= 105*1.5=157.5m3 Trong đó: Wm Thể tích hữu ích phần máng lắng Qmax Lưu lượng lớn nhất theo giờ Qmax =105m3/h t Thời gian lưu nước trong bể lắng Diện tích ướt của máng lắng được xác định theo công thức Chọn góc nghiêng ở đáy máng lắng nghiêng một góc 500 =b*h1+0.3*b2 =2.7*0.8+0.3*2.72 =4.347m2 (Trang 288- sách xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: b chiều ngang của máng lắng, lấy không quá 3m, chọn b=2.7m h1 chiều cao lớp nước hình chữ nhật của máng lắng lấy không quá 1m, chọn h1=0.8m Chiều cao lớp nước phần hình tam giác của máng lắng được tính như sau: H2 = =1.62m Chiều dài máng lắng được xác định theo công thức L===9m Trong đó: Wm diện tích hữu ích của mánglắng Diên tích ướt của máng lắng N Số máng lắng trong một bể ( chọn n=2) N1 số lượng bể lắng chọn n=2 Chọn bể lắng có tiết diện hình chữ nhật chiều dài bể bằng chiều dài máng lắng =9m Chiều rộng bể lắng B= 2*b + 3*b’ =2*2.7+3*0.5= 6.9m Trong đó: b Chiều rộng của máng lắng, b=2.7m b’ Khoảng cách giữa các máng lắng b’ =0.5m Tốc độ lắng của hạt lắng lơ lửng qua máng lắngđược tính theo công thức U== =0.0.28mm/s Trong đó: t : thời gian lắng t=1.5h H: chiều sâu trung bình của máng lắng, được xác định như sau: H= h1 +h2 = 0.7+1.6 = 1.5 Hiệu suất lắng được sơ bộ xác định phụ thuộc vào tốc độ lắngcủa hạt cặn lơ lửng u và nồng độ chất lơ lửng dẫn vào bể (226mg/l). Ưùng với u= 0.28mm/s và nồng độ chất lơ lửng ban đầu 226mg/l, theo phụ lục A( TCXD-51-84) ta có hiệu suất lắng tương ứng E =56%. Nồng độ chất lơ lửng theo nước ra khỏi máng lắng được tính theo công thức: C =s Với C = 99.4 mg/l, như vậy thỏa mãn điều 6.5.3- TCXD-51-84 rằng nước thải dẫn đến công trình xử lý sinh học có hàm lượng chất lơ lửng không vượt quá 150mg/l. Theo tiêu chuẩn thiết kế (Điều 6.6.2-TCXD 51-84) thì mặt thoáng tự do của bể lắng dể cặn không nổi lên không nhỏ hơn 20% diện tích mặt bằng của bể ( nhưng không lớn hơn 50%). Thực hiện điều kiện trên là nhằm tránh được sự tích đọng màng bùn quá nhanh và cũng để tạo một thể tích dung dịch đệm nước bùn đủ cho quá trình hoạt động bình thường của bể. Diện tích mặt thoáng được tính như sau: Sthoang = =100%=21.74% Như vậy, thỏa mãn yêu cầu nêu ở trên. Tính toán ngăn bùn Ngăn bùn của bể lắng được tính toán phụ thuộc vào thời gian lên men cặn hữu cơ và phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của nước thải về mùa lạnh ( hoặc nhiệt độ trung bình năm của không khí). Thể tích ngăn bùn của bể lắng được tính theo công thức: W===64.22m3 ( Theo xử lí nước thải đô thị và khu công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: Wb : Thể tích ngăn tự hoại trong bể lắng, lấy theo Điều 6.6.3-TCXD- 51-84. ứng với nhiệt độ nước thải về mùa lạnh 250C, Wb= 10L/người. N: Dân số tính toán, N= 4940 người. K: Hệ số tăng thể tích ngăn bùn, lấy bằng 30% khi xả bùn từ bể lắng đợt 2 sau bể lọc sinh học nhỏ giọt ( Điều 6.6.3- TCXD- 51-84), K= 1.3 Thể tích ngăn bùn của một bể sẽ là : W1 = 32.11m3 Chọn chiều cao ngăn chứa bùn H4 = 1.5m Chiều cao bể lắng và phân hủy bùn H= h1 +h2+h3+h4+hat=0.7 + 1.6+ 0.5+1.5+0.5= 4.3m Trong đó: h1: Chiều cao lớp nước hình chữ nhật của máng lắng, h1 =0.7m h2 : chiều cao lớp nước hình tam giác của máng lắng, h2=1.6m h3: Chiều cao lớp nước trung hòa tính từ mực bùn cao nhất đến khe hở của máng lắng, h3= 0.4-0.5m. chọn h3 =0.5m. h4: Chiều cao phần chứa bùn, h4 =1.5m. hat: Chiều cao từ mép máng lắng tới thành bể, hat =0.5m Hiệu quả xử lí sơ bộ sau khi qua bể lắng và phân hủy bùn có thể tính như sau : + Hàm lượng chất lơ lửng giảm 56%, tức là còn lại 88.28 mg/l. + Hàm lượng BOD20 giảm 15- 20%, giả sử giảm 15%, tức còn lại 151.4 mg/l. Tính toán máng phân phối nước đầu vào và máng thu nước đầu ra khỏi bể Chọn phân phối nước đầu bể và máng thu nước cuối bể bằng nhau có chiều dài máng bằng chiều rộng mắng lắng, B=6.9m, chiều cao máng Hthu=0.5m, chiều rộng máng B=0.5m. Bảng tĩm tắt kích thước bể lắng và phân hủy bùn Chiều dài bể 9m Chiều rộng bể 6.9m Chiều cao bể 4.3m Số bể 1 Tính Toán Bể Lọc Sinh Học Hai Bậc Nối Tiếp Tính hiệu quả xử lý BOD Giả thiết chọn hiệu quả xử lý đợt một bằng hiệu quả xử lý đợt 2 E1=E2 Hiệu quả cần đạt qua 2 đợt xử lý là: E==80.2% Tính hiệu quả xử lý E1=E2 : E1 + E2(1-E1) =0.802 Rút ra : E1=E2=0.5549 hay 55.49% Tính giá trị thông số tuần hoàn nước Chọn số lần tuần hoàn nước R=0 Giá trị tuần hoàn nước được tính theo công thức: F= = =1 ( Theo tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Lượng BOD5 đi vào bể lọc đợt 1: W =Q(S0 –S)10-3 =1300(151.4 -30)10-3=157.82kg/ngày Trong đó: S0 là hàm lượng BOD5 còn lại sau bể điều hòa S0 =151.4mg/l S là hàm lượng BOD5 sau khi ra khỏi bể lọc sinh học S=30mg/l Thể tích khối vật liệu lọc, trong bể lọc sinh học 1 E1 = (Theo tính tóan thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Trong đó : E1 Hiệu suất xử lý bể lọc sinh học 1 W Lượng BOD5 đi vào bể lọc sinh học 1 F Thông số tuần hoàn nước V Thể tích bể lọc sinh học 1 55.49 = V=87.22m3 Tổng diện tích bể lọc 1 : S1== =43.6 m2 H1 chiều cao lớp vật liệu lọc chọn H1= 2m Chọn bể lọc 1 có tiết diện hình chữ nhật Chọn bể lọc có số đơn nguyên là n=2 Diện tích 1 bể lọc 1 là S11= =21.8m =22m Kích thước bể L*B=5.5*4 Tải trọng thủy lực của bể lọc 1 a1 = =/m2ngày Tải trọng BOD B1 ===1.809kgBOD/1m3 ngày Thể tích khối vật liệu trong bể lọc đợt 2 Lượng BOD đi vào bể lọc 2 W’ =W(1- E1)=157.82*(1-0.5549)= 70.25kg/ngày ( Theo tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Thể tích khối vật liệu trong bể lọc đợt 2 E2= (Theo tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Lâm Minh Triết) Trong đó: E2 Hiệu suất xử lý bể lọc sinh học 2 W’ Lượng BOD5 đi vào bể lọc sinh học 2 W Lượng BOD5 đi vào bể lọc sinh học 1 V2 Thể tích khối vật liệu lọc trong bể lọc sinh học 2 F Thông số tuần hoàn nước 55.49 = V2 =87.22m3 Diện tích bể lọc 2: S2 = ==43.6 m2 H2 chiều cao bể lọc sinh học 2 chọn H2 =2m Tải trọng thủy lực : a2 == =29.8m3/m2ngày Tải trọng BOD B2 === 0.805kgBOD/1m3ngày Chọn bể có dạng hình chữ nhật Chọn bể có số đơn nguyên n=2 đơn nguyên Kích thước bể lọc: 5.5*4 Chiều cao xây dựng bể H= hbv+hvl+hđay+hncloc =0.5+2+1+1.3 =4.8m Trong đó: hbv: Chiều cao an toàn bể, chọn hbv = 0.5m hđay: chiều cao từ đáy bể tới lớp vật liệu, thường lấy bằng1/2 chiều cao lớp lọc: hđay=1m hvl: Chiều cao lóp vật liệu, hvl =2m hncloc : Chiều cao lớp nước để rửa lọc hncloc=1.2-1.4m, chọn hncloc=1.3m ( Theo: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- TS.Trịnh Xuân Lai) Tính hệ thống phân phối khí và nước vào bể lọc Tại các bồn lọc xử lý hiếu khí, nước thải và khí được đưa vào từ dưới, đi qua lớp vật liệu lọc polystyren. Lớp vật liệu lọc vừa làm giá thể cho vi sinh vật bám dính. Khi đi qua lớp vật liệu, cặn trong nước thải sẽ bị giữ lại, các vi sinh vậtdính bám trên đó hấp thu tiêu thụ các chất bẩn làm cho nước thải sau khi qua đó trở nên trong sạch. Hệ thống phân phối khí vào bể lọc sinh học là hệ thống đĩađtán khí đặt ở đáy bể cách đáy bể 0.3m. Tính hệ thống phân phối khí cho bể lọc : Lưu lượng khí cần thiết cần cung cấp trong một ngày là: Wkk == =10.6 m3/(m3 ngày đêm)=9.57m3/phút. (Theo xử lý nước thải – PGS.TS Hoàng Huệ) Trong đó: Wkk: lượng không khí cần thiết, m3/(m3nước thải , ngày đêm) a: Hàm lượng BOD20 của nước thải, g/m3.ngàyđêm; 21: tỷ lệ oxy trong không khí, % Lưu lượng khí qua một bể lọc là: Qgió== =4.785m3/phút Chọn cường độ gió trong ống dẫn gió chính là 15m/s ( quy phạm 15÷20m/s), đường kính của ống gió chính: Dgió = = =0.082m = 82mm Chọn ống có đường kính ø90 mm Số ống nhánh n=4 ống nhánh Lưu lượng gió trong một ống nhánh là: qgió ==1.196m3/phút Đường kính ống gió nhánh là: dgio ===0.0387m= 38.7mm Chọn đường kính ống gió nhánh có đường kính 49mm Chọn đĩa tán khí có đường kính 80mm, cường độ qua đĩa là qđĩa =(0.08¸ 0.1m3/phút), chọn qđĩa =0.1m3/phút. Tổng số đĩa cần cấp cho bể là: N===47.85(đĩa)=48 (đĩa) Số đĩa trên một ống nhánh là: n===12(đĩa) Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H Trong đó + hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn; + hc: Tổn thất cục bộ; hd+hc <= 0.4 (m); chọn hd + hc = 0.3 + hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0.5 m; chọn hf = 0.5 m + H: Chiều sâu hữu ích của bể Biofin; H = 4.3 m Hk = 0.3 + 0.5 + 4.3 = 5.1(m) Aùp lực không khí P = ==1.4937s (atm) (Công thức 149/122-sách xử lí nước thải-Hoàng Huệ) Công suất máy nén: N = Trong đó:: hiệu suất máy nén khí, = 0.7 – 0.9, chọn = 0.8 q: lưu lượng khí lấy = 0.085 Tính máng thu nước lọc qua bể khử trùng Chọn máng có chiều cao 0.5m Chiều rộng máng 0.5m Bảng tóm tắt kích thước bể lọc biofin 2 bậc nối tiếp bể bậc 1= bể bậc2 Chiều dài bể 5.5m Chiều rộng bể 4m Chiều cao bể 4.8m Số lượng bể 4 Tính Toán Bể Khử Trùng Tính toán bể khử trùng: Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức sau: 167 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Trong đó: Ya: Lưu lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải, kg/h Q: Lưu lượng tính toán của nước thải: Qmax.h = 105m3/h Qtb.h = 42 m3/h Qmin.h = 18.648 m3/h a: Liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD – 51 -84: Nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn, a = 3. Ứùng với từng lưu lượng tính toán, xác đinh Clo cần thiết tương ứng cần thiết để khử trùng: 0.315 kg/h 0.126 kg/h = 0.056 kg/h Bể khử trùng: Chọn thời gian tiếp xc trong bể khử trng l: t= 30pht Thể tích hữu ích của bể tiếp xc : W = Qmaxh*t =105* =52.5m3 Trong đó: Qmaxh: Là lưu lượng lớn nhất theo giờ. t: Thời gian lưu nước trong bể Diện tích bể S = = =17.5m3 Trong đó: W: Thể tích hữu ích của bểkhử trng H: chiều cao hữu ích của bể, chọn h= 3m ( h = 2.5-5.5m) ( Theo xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp- Lâm Minh Triết) Chiều cao xy dựng bể tiếp xúc khử trùng H=h + hbv =3 +0.5 =3.5m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Kích thước bể L*B*H =5*3.5*3.5 Bể tiếp xúc gồm 3 ngăn, số vách ngăn là 2 được xây gạch có chiều cao bằng chiều cao bể, bề rộng ngăn =80% x B = 80% x 3.5 =2.8 (m) Khoảng cách giữa các vách ngăn: Kích thước xây dựng bể : L*B*H=5.1*3.5*3.5 Bảng tóm tắt kích thước bể khử trùng tiếp xúc Chiều dài bể 5m Chiều rộng bể 3.5m Chiều cao bể 3.5m Số bể 1 Tính Toán Sân Phơi Bùn Cặn sau khi lên men ở bể lắng 2 vỏ có độ ẩm cao (90%) được xả định kỳ đến sân phơi bùn nhằm làm ráo nước trong cặn, giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết (75÷80%) thuận lợi cho việc vận chuyển và xử lý tiếp theo. Thời gian của một chu kỳ xả cặn bể lắng 2 vỏ vào khoảng 30÷180 ngày tùy thuộc vào các điều kiện khí hậu của khu vực. trong trường hợp đang xét, ứng với nhiệt độ trung bình của nước thải 250C, qui định của một chu kỳ xả cặn bể lắng 2 vỏ là 100 ngày để tính toán. Lượng cặn tổng cộng xả từ bể lắng 2 vỏ trong một chu kỳ xả cặn được tính gần đúng dựa vào hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng, hiệu suất lắng, độ ẩm của cặn lắng v.v và được tính theo công thức: Wc===47.32 m3/chu kỳ xả ( Theo xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp tính toán thiết kế các công trình- Lâm Minh Triết) Trong đó: CII: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thảira khỏi bể điều hòa, CII= 200.64mg/l. Q: Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải, Q= 1008m3/ngđ. E : Hiệu suất lắng của bể lắng 2 vỏ có tính đến khả năng làm thoáng sơ bộ nước thải trước khi lắng, E= 60%. K: hệ số tính đến sự gia tăng lượng bùn từ bể lắng đợt II sau bể lọc sinh học 2 bậc nối tiếp (chọn k=1.3). T: thời gian của một chu kỳ xả cặn, t= 30 ngày. P: Độ ẩm của cặn đã lên men ở bể lắng 2 vỏ, p= 90% Do số lượng bể lắng và phân hủy bùn làm việc đồng thời là 2. Do đó để tiết kiệm diện tích sân phơi bùn, có thể quy định chế độ xả cặn xen kẽcho 2 bể lắng. Khi đó thời gian giữa 2 chu kỳ xả cặn kế tiếp nhau sẽ là: =15 ngày Thể tích cặn dẫn đến sân phơi bùn trong một đợt xả cặn là: Wc’= ==23.66m3 Diện tích hữu ích của sân phơi bùn được tính theo công thức : F1 == =78.9m2 ( Theo trang 309- sách xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp- Lâm Minh Triết) Trong đó: Hc: Chiều cao lớp cặn bùn trong sân phơi bùn ứng với mỗi đợt xả bùn, hc = 0.2÷0.3m, chọn hc =0.3m Diện tích phụ của sân phơi bùn: đường sá, mương, máng được tính theo công thức sau: F2=k*F1 =0.2*78.9 =15.78m2 ( Theo trang 309- sách xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: K: Hệ số tính đến diện tích phụ, k= 0.2÷0.4, chọn k=0.2. Diện tích tổng cộng của sân phơi bùn: F =F1+ F2 = 78.9 + 15.78=94.68m2 Bùn đã khô ( đến độ ẩm 75-80%) được thu gom và vận chuyển đi nơi khác. Việc thu gom được thực hiện bằng máy xúc có gàu và đổ vào xe tự đổ rồi chở đi. Nước bùn ở sân phơi bùn theo hệ thống rút nước và được dẫn trở lại trạm xử lý nước thải. Sân phơi bùn chia làm 2 ô với diện tích hữu ích là 94.68m2, mỗi ô có diện tích là 47.34 m2. kích thước mỗi ô là : L*b=8*6 Bảng tóm tắt kích thước sân phơi bùn Chiều dài sân 8m Chiều rộng sân 6m Chiều cao sân 0.5m Số ô 2 Số sân 1 Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị Trong Phương Aùn 2 Các công trình đơn vị như song chắn rác, bể thu gom, bể điều hòa tính và có kích thước tương tự như ở phương án 1. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), hàm lượng oxy sinh học khi qua song chắn rác giảm là 10% và 5%. SS còn lại là: 225mg/l Hàm lượng BOD5 còn lại là: L2 = L1(100-5)% = 250*0.95 =237.5 mg/l Qua bể điều hòa hàm lượng BOD giảm 25%, chất rắn lơ lửng giảm 5%. Lượng SS còn lại sau khi qua bể điều hòa là: 225.6mg/l Hàm lượng BOD5 còn lại sau khi qua bể điều hòa là: L2 = L1(100-25)% = *0.75= 178.125mg/l Tính Toán Bể Arotank Chức năng Nước thải sau khi qua bể lắng và phân hủy bùn có chứa các chất hoà tan là các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng khí (Aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính.Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoà tan sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào trong bể không đủ để làm kết tủa nhanh các chất hữu cơ. Do đó phải sử dụng lại bùn tiến trình lắng xuống đáy của bể tăng đợt hai bằng cách tuần hoàn bùn ngược lại bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật trong bể. Bùn dư ở bể lắng II được xả qua bể nén bùn. Thông số thiết kế Lưu lượng nước thải Qmax = 1300m3/ngày đêm = 105 m3/h Lưu lượng thải trung bình: Qtb = 1008 m3/ng.đ = 42 m3/h Lượng BOD đầu vào = lượng BOD đầu ra của bể lắng và phân hủy bùn : La= 151.4mg/l Tỉ số BOD5/COD = 0.68 Nhiệt độ nước thải 270C. Hàm lượng chất rắn lơ lửng dẫn vào bể Aeroten C3 = 99.275 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau khi xử lý: Lt =30 mg/l Hàm lượng cặn lơ lửng (SS) trong nước thải sau khi xử lý: Cs=50 mg/l. Giả sử rằng cặn lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân huỷ sinh học. Lượng cặn bay hơi ra khỏi bể lắng là 80% độ tro là 20%. Chế độ xáo trộn hoàn toàn. Tính toán bể Aerotank Xác định nồng độ BOD5 của nước thải đầu và đầu ra của bể Aerotank: BOD5v = BOD5 bể lắng ra = 151.4mg/l BOD5r = 30mg/l Tính nồng độ hoà tan trong nước thải đầu ra theo quan hệ sau: BOD5r = BOD5 hoà tan nước đầu vào + BOD5 của chất lơ lửng đầu ra. BOD5 chất lơ lửng trong nước thải đầu ra tính như sau: Phần có khả năng phân huỷ sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0.6*50 = 30 mg/l; BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân huỷ sinh học ở đầu ra là: 30 mg/l * 1.42 mg O2 tiêu thụ/ mg tế bào bị Oxy hoá = 42.6 mg/l; (Lượng BOD20 bị oxy hoá chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, 1 mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2) (Theo: T.S Trịnh Xuân Lai) BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 42.6 mg/l BOD5 hoà tan trong nước thải đầu ra xác định như sau: 30 mg/l = BOD5ht + 28.968 mg/l BOD5ht = 30-28.968 = 1.032 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Xác định hiệu quả xử lý E Hiệu quả xử lý theo BOD5 hoà tan Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng 80.18% Thể tích làm việc của bể: W = Qtbh * T = 42 * 8 = 336 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, m3/h T : Thời gian lưu nước, T = 4 - 8h Chọn T = 8h (Theo trang 103-sách Xử Lý Nước Thải -Hoàng Huệ) Kích thước của bể Chọn chiều sâu của bể bằng 4m, chiều sâu của bể từ 3 - 5 m (Theo Xử Lý Nước Thải - Hoàng Huệ) Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 4 + 0.5 = 4.5 m Với: hbv : Chiều cao bảo vệ của bể, chọn hbv = 0.5m Diện tích mặt thoáng của bể 42m2 Trong đó: n: số đơn nguyên, chọn n=2 W: thể tích bể Arotank H : chiều cao bể Chiều rộng của bể Aerotank B : H = 1.5 : 1 Þ B = 6 m Chiều dài của bể Aerotank 7 m `vậy thể tích thực bể: Wtt =7*6*4.5 =189m3 Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính theo công thức: 0.375 Trong đó: Y: Hệ sốâ sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm.trường hợp thiếu số liệu thực nghiệm, đối với nước thải sinh học có thể lấy theo kinh nghiệm của các nước như sau Y = 0.440.8 mg VSS/ mgBOD5, chọn Y = 0.6 mgVSS/ mgBOD5; Kd: Hằng số phân huỷ nội bào, lấy Kd = 0.06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt : Tuổi của bùn hoạt tính, tc = 10 ngày ứng với khuấy trộn hoàn chỉnh (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết). Lượng bùn hoạt tính sinh ra do BOD5 trong ngày Px = Yobs * Qtbngày (La – Lht) *10-3 = 0.375 * 1008 (151.4– 1.032) * 10-3 = 56.84 Kg/ngày đêm Tổng lượng cặn sinh ra theo độ tro của cặn 71.05kg/ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi Pxả = Px(ss) – Q * 18 * 10-3 = 71.05 – 1008 * 50 * 10-3 = 20.65 kg/ngày Xác định lưu lượng bùn thải Giả sử bùn dư được dẫn quay trở lại bể lắng và phân hủy bùn từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất rắn dễ bay hơi(VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính toán xuất phát từ công thức: ( Theo xử lý nước thải – Hoàng Huệ) Trong đó: W = Thể tích Aerotank, W= 189m3; X = Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank, X = 2800 4 4000mg/l, đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy X = 3500 mg/l; Xra = Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, Xra = 0.8*50 = 40 mg/l; Qb = Lưu lượng bùn thải, m3; Qra = Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng II, Qra = Q =1008 m3/ngày Từ đó tính được: đ (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Xác định lưu lượng tuần hoàn Qt Để nồng độ bùn hoạt tính trong bể không đổi luôn giữ giá trị X = 3500mg/l Cân bằng vật chất trong bể Aerotank QX0 + Qth*Xth = (Q + Qth)X Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q = 1008 m3/ngđ; Qth: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn; X0: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank, mg/l; X: Nồng độ VSS ở trong bể Aertank, X = 3500 mg/l; Xth: Nồng độ VSS tuần hoàn(căn không tro), giả sử nồng độ cặn trong dòng tuần hoàn =10000 mg/l, suy ra Xth = = 8000 mg/l Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth do đó phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ đại lượng QX0. khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: X * (Q + Qth) = Qth* Xth Chia hai vế phương trình này cho Q và đặt tỉ số Qth/Q = a (a: goi là tỉ số tuần hoàn), ta được: aXth = X + aX Hay a = 0.78 Þ Lưu lượng bùn tuần hoàn: QT = 0.78 * Q = 0.78 * 1008 = 786.24 m3/ngày = 32.76 m3/h Kiểm tra lại tỉ số F/M và tải trọng hữu cơ Tỉ số F/M xác định theo công thức sau: 0.43 ngày-1 Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 Trong đó: f: Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 So : Nồng độ BOD5 đầu vào = 151.4 mg/l S : Nồng độ BOD5 ra khỏi bể lắng = 1.032 mg/l 1,42: Hằng số chuyển đổi từ tế bào sang COD Lượng không khí cần thiết trong điều kiện thực tế ở 30oC Do cần duy trì lượng oxy hoà tan trong bể 2(mg/l) nên lượng oxy cần sử dụng trong thực tế là (TS. Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 106) = OCtb = 10.27kgO2/h Trong đó: Cs: Nồng độ bảo hoà oxy trong nước, ta có CS20 = 9.02 (mg/l) Cl: Nồng độ oxy hoà tan cần duy trì trong công trình, khi xử lý nước thải thường lấy Cl = 1.5 – 2 (mg/l) chọn Cl = 2 (mg/l) T: Nhiệt độ bất lợi nhất 20oC a: Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, hình dạng bể, thiết bị làm thoáng Có giá trị a = 0.6 – 0.94. Chọn a = 0.7 (Ts. Trịnh xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 106) Lượng không khí cần thiết Trong đó: OCt’:Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể = 246.46 (kgO2/ngày) OU : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170(mm) diện tích bề mặt F = 0.02 (m2), cường độ khí 200 (l/phút đĩa) Khi dùng hệ thống thổi khí, chiều sâu của bể lấy từ 3 – 7 m để tăng cường tăng cường khả năng hoà tạn của khí. Với thể tích cần thiết của bể là 216 m3, ta chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối h1= 3.8 (m). Trong đó độ sâu hữu dụng của bể = 4 (m) Với nồng độ bùn hoạt tính < 4000 (mg/l) thì hệ số a = 0.7 (Theo: Ts.Trịnh Xuân Lai-Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 112) Công suất hoà tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn ở điều kiện trung bình Ou= 7 (gr O2/m3.m) Suy ra OU = Ou*h = 7 * 3.8 = 26.6gO2/m3 f: Hệ số an toàn. Thường từ 1.5 – 2 , chọn f = 1.5 m3/ngày Q kk trungbinh’= 579 (m3/h) = 0.161 (m3/s) Số đĩa cần phân phối trong bể là đĩa (chọn 48 đĩa) Bố trí hệ thống sục khí Với các số liệu đã tính như trên, hệ thống phân phối khí được chia làm 6 nhánh đặt theo chiều dài của bể, mỗi nhánh có 8 đĩa phân phối khí tổng cộng số đĩa là 6*8=48 đĩa. Để dễ dàng cho việc điều chỉnh lưu lượng trên ống chính chia làm 6 ống nhánh. Chọn vận tốc khí trong ống là 10 – 15 (m/s) chọn v= 10 m/s các đường kính ống được tính như sau (TS. Trịnh Xuân Lai- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 115) 0.143 m Chọn D1= F 140 (mm) Ống D1 lại chia làm 6 nhánh nhỏ để gắn đĩa sục khí đường kính là: 0.0585m =0.06=60mm Chọn D2 = 60 (mm) Công suất máy khí nén cần thiết để cho bể Aerotank (Theo giáo trình Xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ, trang 112 ) được xác định như sau: Trong đó : q: Lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/s) h: Hiệu suất máy bơm h= 0.7 p: Aùp suất của khí nén (atm) được tính theo công thức (giáo trình Xử lý nước thải- Hoàng Huệ, trang 112) Trong đó áp lực yêu cầu trong Hc khi tạo bọt khí được tính hc = 4 (m) là mực nước công tác của bể. hd + hc + hp là tổn thất áp lực theo chiều dài, cục bộ và của ống phân phối khí, có thể chọn sơ bộ 0.5(m). Vậy áp lực cần thiết Hc = 4 + 0.5 = 4.5 (m) Công suất máy khí nén 4(KW) Bảng 20: Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài (m) 9 2 Chiều rộng (m) 6 3 Chiều cao xây dựng (H) (m) 4.5 4 Chiều cao công tác (m) 4 5 Thời gian lưu nước Giờ 5 6 Thời gian lưu bùn Ngày 10 7 Cường độ sục khí (Qkk) m3/h 579 8 Số đĩa thổi khí Cái 48 9 Tỷ số F/M mg BOD5/mg bùn ngày 0.62 Bể Lắng Đợt II Chức năng Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính chảy ra từ công trình xử lý sinh học được dẫn đến bể lắng II. Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính đã xử lý ở bể Aerotank và các phần nhỏ chất không tan. Bùn sau khi lắng một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank để tạo hỗn hợp bùn và nước. Tính toán bể lắng II Các thông số đầu vào Lưu lượng ngày max: Qmax ngđ=1300m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình ngày:Qmaxngđ = 1008m3/ngày = 42m3/h Lưu lượng giờ max:Qmaxh =105m3/h Lưu lượng giờ min: QTBh =42m3/h Lưu lượng giây min: Qmingiay=29.17l/s Hàm lượng chất lơ lửng: SS=50mg/l Hàm lượng BOD5 =30mg/l Nồng độ bùn (VSS) trong bể chính là nồng độ bùn hoạt tính X = 3500 (mg/l) Độ tro của bùn hoạt tính là z = 0,3 Nồng độ bùn hoạt tính của dòng tuần tuần hoàn Xr = 10.000 (mg/l) Co: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeotank 4375 mg/m3 Ct: Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn Ct = 10.000 (g/m3) Vl : Vận tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn C1 và tính chất của cặn được xác định theo phương trình thực nghiệm như sau: (Theo công thức 9-7 TS. Trịnh Xuân Lai- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 150) Vận tốc lắng : 0.34 m/h Trong đó: Vmax = 7 (m/h) K = 600 Diện tích bể lắng II trên mặt bằng: 45.82 m2 Trong đó: Qtb.ng: Lưu lượng trung bình ngày đêm, m3/ng.đ; L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, L1 = 22 m3/m2.ng (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết, bảng TK-5, trang 152) Đường kính bể lắng II tính theo công thức: m Trong đó: n: Số đơn nguyên bể lắng II Thể tích bể lắng II tính theo công thức: W = F*H = 45.82 * 4 = 183.28 m3 Trong đó: F: Diện tích của bể lắng II; H: Chiều cao công tác của bể lắng II, chọn H = 4 m; Thời gian lưu nước trong bể: t = giờ Trong đó: W: Thể tích của bể lắng II; Q: Lưu lượng thải trung bình giờ, Q = 68.61 m3/h; Qth: Lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank, Qth = 0.78*Q a: Hệ số tuần từ quá trình tính ở bể Aerotank a = 0.78 (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Đường kính buồng phân phối trung tâm: Dtt = 0.25*D = 0.25*5.4 = 1.35 m Diện tích buồng phân phối trung tâm: Diện tích vùng lắng Fl = F – f = 45,82 – 1.43 = 44.39 m2 Tải trọng thuỷ lực a = m3/m2.ngày (Theo: Trịnh Xuân Lai, 2000) Vận tốc nước lên trong bể V = 1.22 m/h (Theo: Trịnh Xuân Lai, 2000) Thiết kế máng đặt ở vòng tròn có chiều rộng máng = 0.3 m Tải trọng thu nước 1 m chiều dài của máng 43.13 m3/m dài.ngày Tải trọng bùn: Chiều cao của bể :H = 4 (m) Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng : h1 = 0.3 (m) Chiều cao cột nước trong bể: = 3.7 Chiều cao phần nước trong h2 ³ 1.5 (m), chọn h2 = 2 (m) Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 8% về tâm m =0.22 Chiều cao phần chứa bùn phần hình trụ h4 = H – h1 – h2 – h3 = 4 – 0.3 – 2 – 0.22 = 1.48 m Thể tích vùng chứa bùn: Vbùn = h4*Fbể = 1.42*45.82 =65.06 m3 Nồng độ bùn trung bình trong bể: Cbùn.tb = gr/m3 = 7.5 kg/m3 Lượng bùn chứa trong bể lắng: Gbùn = Vbùn* Cbùn.tb = 362.88*7.5 = 2721.6 kg Lượng bùn cần thiết cho bể Aerotank: Gcần = n*VAerotank*C0 = 1*110.3*4375*10-3 = 482.56 (kg) Dung tích trong bể lắng: V = h*F = 3.7*74.85 = 276.9 (m3) Bảng 21: Các thông số thiết kế bể lắng II STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Đường kính bể (D) (m) 5.4 2 Đường kính buồng trung tâm (m) 1,35 3 Chiều cao tổng cộng (m) 4 4 Tải trọng bề mặt (L) m3/m2ngày 29.36 5 Chiều dài máng thu (m) 6 Đường kính máng thu (m) 5,6 7 Tải trọng máng tràn (Ld) m3/m.ngày 79,6 8 Thời gian lắng h 2.45 CHƯƠNG V PHÂN TÍCH TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT - MÔI TRƯỜNG Kinh Tế Cả hai phương án thiết kế hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Phú Xuân – Cotec huyện Nhà Bè, hầu hết các công trình tương tự nhau nhưng trong đó có sự thay đổi công trình xử lý sinh học( bể lọc sinh học hai bậc nối tiếp được thay thế bằng bể sinh học Arotank và bể lắng II) Phương án 1: Công trình xử lí sinh học là bể lọc sinh học 2 bậc nối tiếp, bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, diện tích chiếm dụng nhỏ, có cấu tạo hình chữ nhật và được xây dựng bằng bê tông cốt thép. Trong bể bố trí hệ thống phối khí là dàn đĩa tán Diffuser khí nằm ở dưới đáy bể. Dự toán giá thành xây dựng và thiết bị trong bể khoảng 1,4 tỷ. Phương án 2: Công trình xử lý sinh học đó là bể Aerotank, bể có cấu tạo tương đối đơn giản, có cấu tạo là hình khối chữ nhật, được xây dựng bằng bêtông cốt thép, diện tích mặt bằng chiếm dụng tương đối lớn. Trong bể được bố trí hệ thống phân phối khí với các đường ống phân phối khí và các thiết bị phân phối khí đó chính là các đĩa Diffuser. Dự toán giá thành xây dựng và thiết bị trong bể khoảng 1,6tỷ. Nhận xét: So sánh giá thành của hai phương án ta thấy phương án 1 có giá thành thấp hơn rất nhiều so với phương án 2. Mặt khác diện tích chiếm dụng mặt bằng của phương án 1 cũng nhỏ hơn phương án 2. Do đó xét đến khía cạnh kinh tế phương án một sẽ được xét duyệt để đầu tư xây dựng nhằm đáp ứng kinh tế của nhà đầu tư và tiết kiệm được mặt bằng. Kỹ Thuật Cả hai phương án đều áp dụng biện pháp xử lý sinh học hiếu khí. Tuy nhiên cấu tạo của hai công trình hoàn toàn khác nhau. Theo phương án 1 thì công trình xử lý sinh học là bể lọc sinh học 2 bậc nối tiếpø và phương án 2 thì công trình xử lý sinh học là bể Aerotank Phương án 1: Aùp dụng phương pháp xử lý sinh học hiếu khí chủ yếu là dựa vào quá trình sục khí nhân tạo(nhờ hệ thống giàn đĩa phân phối khí) được đặt ở đáy bể. Lắp ráp thiết bị và vận hành tương đối đơn giản. Nhờ có hệ thống sục khí liên tục từ đáy bể đảm bảo nhu cầu oxy cho các vi sinh vật bám dính trên lớp vật liệu lọc phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải tạo thành các hợp chất vô cơ không độc. Bể lọc sinh học có tính thẩm mỹ môi trường cao, với nồng độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt thì việc sử dụng biện pháp xử lý sinh học ở bể lọc sinh học là rất thích hợp. Nước thải sau khi ra khỏi bể lọc sinh học đạt tiêu chuẩn môi trường theo TCVN Phương án 2: Aùp dụng phương pháp xử lý sinh học hiếu khí chủ yếu là dựa vào quá trình sục khí nhân tạo(nhờ hệ thống giàn đĩa phối khí) được đặt ở đáy bể. Lắp ráp thiết bị và vận hành tương đối phức tạp, phải thường xuyên sục rửa các đĩa sục khí để hiệu quả phân phối khí tốt và luôn ổn định nhằm đạt hiệu quả xử lý cao. Dưới tác dụng của quá trình sục khí này thì hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải tạo thành những bông bùn hoạt tính và kết lắng ở bể lắng 2. hiệu suất làm việc của bể Aerotank khá cao khoảng 70490%. Tuy nhiên so với phương án 1 phương án 2 sau bể sinh học Arotank cần có thêm bể lắng 2 phải tốn thêm diện tích và sự thay thế không đồng bộ nhiều bể gặp niều khó khăn cho người vận . Nhận xét: So sánh về mặt kỹ thuật của hai phương án ta thấy hiệu quả xử lý của hai công trình tương đối tốt. Quản lý vận hành thì cũng tương đồng với nhau tuy vậy về mặt kỹ thuật thì mặt ưu vẫn chon bể lọc sinh học (phương án 1). Môi Trường Mục đích của hai phương án là xử lý nước thải sinh hoạt của khu dân cư Phú Xuân-Cotec nhằm đạt tiêu chuẩn môi trường ở Mức II, theo TCVN 6772-2000. Theo hiệu quả xử lý như đã trình bày thì cả hai phương án vẫn đáp ứng điều kiện này. Tuy nhiên, trong phương án một sử dụng bể lọc sinh học có tính vệ sinh và tính thẩm mỹ cao hơn bể Arotank trong phương án 2 Nhận xét chung: Theo so sánh cả 3 mặt về kinh tế, kỹ thuật và môi trường thì ta đều thấy công trình sinh học xử lý hiếu khí là bể lọc Biofin thì vẫn hơn hẳn so với công trình xử lý là bể Arotank. Vậy ta thấy tính khả thi của bể lọc sinh học Biofin là cao hơn nên ta chọn bể Biofin(phương án 1) để áp dụng cho việc xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Phú Xuân-Cotec huyện Nhà Bè. Chương VI Kết luận và kiến nghị Kết Luận Nước ta đang trong thời kỳ CNH, HĐH nhưng do sự phát triển kinh tế tập trung phân bố không đều. Quá trình đô thị hóa diễn ra chủ yếu ở các thành phố lớn là nguyên nhân chính làm cho TP. Hồ Chí Minh có tỷ lệ dân nhập cư cơ học ngày càng cao. Gây ra những khó khăn về nhà ở, các tệ nạn xã hội, khó khăn trong việc quản lý... Bên cạnh đó việc đáp ứng nhu cầu nước sạch cho người dân cũng đang là vấn cấp bách của chính phủ. Song song với việc đáp ứng nhu cầu nhà ở , nước sạch cho người dân nhiều khu dân cư mới đã được xây dựng, và để góp phần bảo vệ môi trường ngày càng trong sạch, xử lý nước thải sinh hoạt cho các khu dân cư cũng đang được chính phủ quan tâm xúc tiến. Đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phú Xuân – Cotec huyện Nhà Bè” trình bày những kết quả nghiên cứu được trong quá trình thực hiện đề tài. Trong thời gian này đã giải quyết được một số nội dung sau: Bước đầu tìm hiểu hiện trạng môi trường khu vực để thực hiện quy hoạch hệ thống xử lý có hiệu quả hơn. Thông qua hiện trạng môi trường của khu vực và mô hình quy hoạch dân số cho khu dân cư từ đó tính toán được lưu lượng nước thải đầu vào và đưa ra mô hình xử lý thích hợp, có hiệu quả đối với khu vực này. Mô hình đã đưa ra trong hệ thống xử lý bao gồm: ngăn tiếp nhận, song chắn rác, bể điều hoà, bể lắng và phân hủy bùn (bể IMHOF), bể Biofin 2 bậc nối tiếp, bể khử trùng, sân phơi bùn.với hệ thống xử lý này thì nước thải đầu ra đạt mức II( TCXT-6772). Kiến Nghị Với tình hình phát triển hiện nay, nhiều khu dân cư được quy hoạch và xây dựng nhưng chưa có hệ thống xử lý nước thải cho từng khu dân cư. Cần phải có một số giải pháp cụ thể để khắc phục hiện trạng trên góp phần bảo vệ môi trường nước ngày càng trong sạch bền vững phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất hiện tại và đáp ứng nhu cầu của thế hệ tương lai. Một số giải pháp kiến nghị như sau: Hạn chế việc gia tăng dân số nhằm hạn chế được nhiều vấn đề môi trường: nước thải sinh hoạt, rác thải sinh hoạt Đối với các khu dân cư cũ thì phải quy hoạch hệ thống thu gom và xử lý nước thải ngay để tránh hiện tượng nước thải sinh hoạt làm ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm ngày càng trầm trọng hơn. Đối với các khu dân cư mới quy hoạch thì phải quy hoạch và thiết kế hệ thống thu gom và xử lý ngay từ đầu để việc thi công và vận hành được dễ dàng và hiệu quả hơn. Nâng cao ý thức người dân trong vấn đề sử dụng nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và xả thải.