Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Phường 7 Quận 8

gây ô nhiễm tác động xấu đến đời sống nhân dân. Nguồn nươc ngầm Tầng không áp: mặc dù chưa có điều tra, khảo sát đánh giá đầy đủ về trữ lượng và chất lượng nước ngầm, thông qua hệ thống giếng khoan của một số hộ gia đình trong phường cho thấy trữ lượng nước ngầm khá dồi dào nhưng chất lượng chưa tốt phần lớn bị nhiễm phèn trong các tháng mùa khô nên ảnh hưởng đến việc khai thác sử dụng. Hiện tại đây là nguồn cung cấp nước chủ yếu sử dụng trong sinh hoạt của một bộ phận dân cư. Tuy nhiên, lượng nước ngầm cũng bị ảnh hưởng theo mùa, mùa khô mực nước ngầm thường thấp hơn mùa mưa. Tầng có áp: nước ngầm có áp phân bố khá rộng, chủ yếu ở độ sâu 100 – 300 m, đây là nguồn nước có thể khai thác phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của nhân dân. Tuy nhiên lượng nước ngầm khi khai thác đưa vào sử dụng cần phải kiểm định các chỉ số hóa học của các kim loại có trong thành phần nước. 3.2.3 Chất Lượng Môi Trường Đất Phường 7 diện tích tự nhiên là 567,58 ha, chiếm 33% tổng diện tích đất tự nhiên của quận, toàn bộ diện tích này đã đưa vào khai thác sử dụng, điều này cho thấy tài nguyên đất của phường được khai thác sử dụng khá triệt để và có hiệu quả. Về mặt thổ nhưỡng và đất đai của phường gồm: đất phù sa và phù sa phèn. Đất phù sa: đất phù sa được hình thành trên các trầm tích ven kênh rạch, thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, chủ yếu là cấp hạt sét (45 – 55%), cấp hạt cát cao gấp hai lần cấp hạt limon, tỷ lệ cấp hạt giữa các tầng không đồng nhất do hệ quả của các thời kỳ bồi đắp phù sa được phân bố ở phía Tây Bắc. Đất phù sa phèn: đất phù sa phèn được hình thành trên trầm tích đầm lầy (đầm mặn). Trong điều kiện yếm khí đất phèn ở dạng tiềm tàng, phẩu diện chỉ có tầng pyrite. Khi có quá trình thoát thủy, tạo ra môi trường oxi hóa, quá trình biến đổi các tầng diễn ra làm cho đất chua và giải phóng nhôm gây độc hại. Nhóm đất phèn có độ mặn cao (đất mặn chua) phân bố ở địa hình thấp, đọng nước, thường có màu xám xanh hoặc xám đen. Suy thoái môi trường đất: Quá trình đô thị hóa tương đối nhanh trong những năm qua đã ảnh hưởng đáng kể đến môi trường, tài nguyên thiên nhiên và cân bằng sinh thái của phường. Tài nguyên đất được khai thác triệt để cho xây dựng đô thị, làm giảm diện tích cây xanh và mặt nướcĐồng thời việc di dân từ nông thôn ra thành thị, gây áp lực đáng kể về nhà ở và vệ sinh môi trường, hình thành các khu nhà ổ chuột và khu đô thị nghèo. Điều này tác động rất lớn đến môi trường đất, làm suy thoái môi trường đất với các biểu hiện tích tụ các hóa chất có gốc axit, kim loại nặng, làm chua hóa, chai cứng đất do các chất thải, nước thải từ các khu dân cư . Từ những vấn đề nêu trên cho thấy môi trường phường đang đứng trước thực trạng ngày càng bị ô nhiễm nặng, đặc biệt là môi trường nước và đất. Vì vậy, cần có những biện pháp hữu hiệu, kịp thời để ngăn ngừa, hạn chế khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nhất là khi quá trình đô thị hóa diễn ra ngày càng mạnh trên địa bàn phường. Đây cũng là vấn đề cần được quan tâm nhiều trong chiến lược sử dụng đất của quận, phường nhằm phát triển kinh tế – xã hội một cách bền vững. 3.2.4 Hiện Trạng Hệ Thống Cấp, Thoát Nước Hệ thống cấp thoát nước trong khu đô thị còn nhiều hạn chế, tình trạng ngập nước, thoát nước chậm khi mưa lớn và triều cường còn xảy ra ở một số con hẻm. Tình trạng xây dựng không phép, lấn chiếm đất công, sông rạch còn xảy ra. Theo số liệu thống kê, phường có rạch Bà Tàng, Kênh Đôi với chiều dài khoảng 15,4 km, chiều rộng trung bình khoảng 30 – 60 m. Bên cạnh việc cung cấp nước, nhìn chung hệ thống thủy lợi của phường phần lớn phục vụ tiêu thoát nước sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Ngoài ra phường còn có một hệ thống cống bị xuống cấp đã hạn chế đến khả năng tiêu thoát nước trong mùa mưa, triều cường dâng lên gây nên tình trạng ngập ở một số khu vực. 3.3 Thực Trạng Phát Triển Kinh Tế – Xã Hội 3.3.1 Tăng trưởng kinh tế Trong những năm qua, dưới sự lãnh đạo đúng đắn của Đảng bộ, UBND Phường 7 đã tập trung cải tiến thủ tục hành chính, tạo điều kiện các doanh nghiệp, hộ kinh doanh dịch vụ trên địa bàn hoạt động theo đúng định hướng khai thác những lợi thế về vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên, nguồn lực con người, nền kinh tế của phường từng bước phát triển. Nhìn chung trong giai đoạn 2001 – 2005 về kinh tế tăng trưởng khá nhanh trong tất cả các nghành, các cơ sở kinh doanh TM – DV cũng tăng so với những năm trước cụ thể. Giá trị sản xuất công nghiệp năm 2001 đạt 74,1 tỷ đồng đến năm 2005 đạt 187,2 tỷ đồng. Giá trị tăng trưởng kinh tế trên địa bàn phường góp phần giải quyết việc làm cho số đông người lao động trên địa bàn phường và tăng trưởng kinh tế của toàn quận. 3.3.2 Chuyển dịch cơ cấu kinh tế Trong những năm qua, tốc độ chuyển dịch cơ cấu kinh tế giữa các ngành trên địa bàn phường có những thay đổi lớn trong phát triển cơ cấu kinh tế theo hướng thương mại – dịch vụ – sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Nhìn chung sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo chiều hướng tăng tỷ trọng của ngành kinh doanh – dịch vụ, thương mại theo định hướng của phường, Quận đây là vấn đề then chốt, góp phần quan trọng trong việc đưa nền kinh tế của phường phát triển, nâng cao đời sống nhân dân và giữ vững chính trị, quốc phòng an ninh. Bên cạnh đó, sự chuyển dịch nội bộ trong cơ cấu các khu vực kinh tế cũng có ý nghĩa quan trọng, quyết định đến sự phát triển của từng ngành . Trong những năm tới từng bước phát triển đi vào ổn định, cần tiếp tục phát huy lợi thế của các hoạt động kinh doanh – dịch vụ thương mại, tăng nhanh tỷ trọng khu vực này trong cơ cấu kinh tế, đồng thời từng bước giảm tỷ trọng ngành công nghiệp. 3.3.3 Thực trạng phát triển các ngành kinh tế 3.3.3.1 Khu vực kinh tế nông nghiệp Giá trị sản xuất ngành nông nghiệp, thủy sản có xu hướng giảm dần hàng năm trong gian đoạn 2001 – 2004. Nguyên nhân chủ yếu là do tốc độ đô thị hóa nhanh dẫn đến diện tích đất nông nghiệp ngày càng thu hẹp. Đến năm 2004, nhờ sự chuyển dịch cơ cấu sản xuất nội bộ ngành hợp lý theo hướng nuôi trồng cây có giá trị kinh tế cao đã góp phần tăng giá trị sản lượng nông nghiệp. 3.3.3.2 Khu vực kinh tế công nghiệp Trong những năm gần đây, cùng với tốc độ đô thị hóa, sự ra đời của Luật doanh nghiệp cũng như xu hướng phục hồi của đầu tư nước ngoài vào thành phố Hồ Chí Minh đã kéo theo sự tăng trưởng giá trị sản xuất ngành công nghiệp. Trên địa bàn phường 7 số lượng cơ sở sản xuất kinh doanh năm 2001 có 61 đến năm 2005 là 92 cơ sở sản xuất. Đây thể hiện các cơ sở sản xuất kinh doanh đi vào hoạt động theo chiều sâu có tốc độ tăng trưởng trong cơ cấu kinh tế của phường. Giá trị sản xuất của ngành phân theo thành phần kinh tế trong giai đoạn này cũng có sự thay đổi nhất định, tăng tỷ trọng giá trị sản xuất của thành phần kinh tế, công ty cổ phần doanh nghiệp tư nhân, đồng thời giảm tỷ trọng giá trị sản xuất các nhóm: hợp tác xã, công ty trách nhiệm hữu hạn, cá thể và thành phần khác. Thực trạng phát triển của ngành trong thời gian này theo hướng nâng cao đầu tư những ngành sử dụng nguồn lao động có trình độ và ít gây ô nhiễm, bên cạnh đó không phát triển các cơ sở sản xuất gây ô nhiễm môi trường . Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội trong những năm tới UBND thành phố đã có kế hoạch di chuyển những cơ sở sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn toàn quận ra ngoại thành. Do đó các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn phường cũng sẽ dần được di chuyển, các cơ sở còn lại sẽ chuyển sang hình thái kinh doanh là chính. 3.3.3.2 Khu vực kinh tế kinh tế dịch vụ – thương mại Việc đổi mới cơ cấu kinh tế theo cơ chế thị trường đã thúc đẩy các hoạt động kinh doanh dịch vụ – thương mại đáp ứng nhu cầu giao lưu trao đổi hàng hóa trên địa bàn phường, quận và thành phố. Đặc biệt khi các ngành công nghiệp ngày càng phát triển, tạo ra sản phẩm hàng hóa ngày càng nhiều, nhu cầu phát triển thị trường tiêu thụ sản phẩm. Điều này được thể hiện thông qua số lượng các cơ sở hoạt động kinh doanh dịch vụ ngày càng tăng và mở rộng cả về quy mô cũng như chuẩn loại mặt hàng. Năm 2004 toàn phường 7 có 168 cơ sở thương mại – dịch vụ, tăng 68 cơ sở so với năm 2001, nhìn chung đa số các cơ sở kinh doanh được hình thành theo các trục lộ giao thông chính của phường. 3.4 Thành Phần – Tính Chất Của Nước Thải Sinh Hoạt Nước thải sinh hoạt là nước sau khi được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa của các khu dân cư, khu công cộng, cơ sở dịch vụ như vậy nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 50 – 55% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời trong nước thải còn có nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho quá trình chuyển hóa chất bẩn trong nước. Thành phần nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh... và được đặc trưng theo bảng sau đây Bảng 3.1: Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư Chỉ tiêu Đơn vị Trong khoảng Trung bình Tổng chất rắn (TS) mg/l 350 – 1200 720 Chất rắn hòa tan mg/l 250 – 850 500 Chất rắn lơ lửng mg/l 100 – 350 220 BOD5 mg/l 110 – 400 220 Tổng Nitơ mg/l 20 – 85 40 Nitơ hữu cơ mg/l 8 – 35 15 Nitơ Amoni mg/l 12 – 50 25 Clorua mg/l 30 – 200 50 Độ kiềm mg CaCO3/l 50 – 200 100 Tổng chất béo mg/l 50 – 150 100 Tổng phốt pho mg/l - 8 (Nguồn : Metcalf and Eddy :1991) Nước thải sinh hoạt giàu chất hữu cơ và chất dinh dưỡng, vì vậy nó là nguồn để các loại vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn gây bệnh phát triển. Trong nước thải sinh hoạt có tổng coliform từ 106 – 109 MPN/100ml, fecal coliform từ 104 – 107 MPN/100ml (theo: Hoàng Huệ, 1996). Tính chất của nước thải được xác định bằng việc phân tích hóa học các thành phần nhiễm bẩn, vì việc làm đó gặp nhiều khó khăn và phức tạp, nên thông thường người ta chỉ xác định một số chỉ tiêu đặc trưng nhất về chất lượng và sử dụng để thiết kế các công trình xử lý. Các chỉ tiêu đó là: nhiệt độ, màu sắc, mùi vị, độ trong, pH, chất tro và chất không tro, hàm lượng chất lơ lửng, chất lắng đọng, BOD, hàm lượng các chất liên kết khác nhau của Nitơ, phốt pho, Clorid, sunfat, DO, chất nhiễm bẩn hữu cơ Hàm lượng chất lơ lửng là một trong những chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước thải. Căn cứ theo chỉ tiêu này, người ta tiến hành tính toán các bể lắng và xác định số lượng cặn lắng. Hàm lượng BOD là chỉ tiêu dùng để tính toán công trình xử lý sinh học. Với các nguồn nước thải khác nhau, thậm chí cùng một nguồn nước nhưng ở những thời điểm khác nhau chỉ số BOD có những giá trị khác nhau. Thời gian cần thiết để thực hiện quá trình sinh học phụ thuộc vào nồng độ nhiễm bẩn, có thể từ 1, 2, 3, 4 20 ngày hay lâu hơn nữa. Hàm lượng liên kết của Nitơ và Photpho trong nước thải là thành phần dinh dưỡng cơ bản cho các vi sinh xử lý sinh học nước thải. Lượng oxy hòa tan là một chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải đã được xử lý. Để có được sự hoạt động bình thường của các hồ tự nhiên, lượng oxy hòa tan không được nhỏ hơn 4 mg/l. Trong nước thải thông thường không có oxy hòa tan. Nước thải chứa một lượng lớn các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo để đánh giá mức độ nhiễm bẩn bởi vi khuẩn người ta đánh giá một loại vi khuẩn đường ruột hình đũa điển hình – côli. Côli được coi như một vi khuẩn vô hại sống trong ruột người, động vật. Côli phát triển nhanh trong môi trường có chứa Glucozo 0,5% dùng làm năng lượng và nguồn cacbon, Clorua amon 0,1% dùng làm nguồn Nitơ và một số nguyên tố khác dưới dạng vô cơ. Loại có hại là virus, mọi virus đều sống kí sinh trong tế bào. Bình thường khi bị vung giãi, mỗi con côli giải phóng 150 con virus. 3.5 Đề Xuất Phương Aùn Xử Lý Các số liệu cơ sở: Dân số N = 1311 (người) Lưu lượng thải nước 300 m3/ngày Nồng độ bẩn của nước thải như sau: + pH = 6,5 ÷ 8 + SS = 220 (mg/l) + BOD5 = 220 (mg/l) + Tổng N = 40 (mg/l) + Tổng P = 8 (mg/l) + Tổng Coliform = 108MPN/100ml Mức độ cần thiết xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn nước (loại B theo TCVN 5945 – 1995) + pH = 5,5 ÷ 9 + SS = 80 (mg/l) + BOD5 50 (mg/l) + Tổng N = 60 (mg/l) + Tổng P = 6 (mg/l) + Tổng Coliform = 104MPN/100ml Chế độ nhiệt: khá cao, trung bình khoảng 140 Kcal/cm3/năm. Nhiệt độ của nước thải 250C Mực nước ngầm có áp: 100 m Đất đai ở địa điểm xây dựng trạm xử lý: đất phù sa Căn cứ vào các số liệu cơ sở đã khảo sát, căn cứ và thành phần và tính chất của nước thải, mức độ cần thiết xử lý nước thảicó thể chọn hai phương án công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư P7Q8. Hố thu Nước vào Bể Aeroten Bể lắng 1 Song chắn rác Sục khí Phương án 1 Bùn tươi Bùn tuần hoàn Sân phơi bùn Xả bùn Bùn dư Bể chứa bùn Bể lắng 2 Nước ra Clo Bể khử trùng Hình 3.1:Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương án 1 Ghi chú: :Đường nước :Đường bùn :Đường khí :Đường Clo Song chắn rác Bể lắng 1 Bể lắng II Bể khử trùng Bể chứa bùn Nước ra Bùn tuần hoàn Mương oxy hoá Sân phơi bùn clorua Hố thu Nước vào Sục khí Phương án 2 Hình 3.1:Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương án 2 Ghi chú: :Đường nước :Đường bùn tuần hoàn :Đường khí :Đường Clo 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 P7 Q8. Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Sự lựa chọn công nghệ của trạm XLNT sinh hoạt phải đáp ứng được các yêu cầu: Đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường (loại B theo TCVN 5945 – 1995). Đảm bảo mức độ an toàn cao khi có sự thay đổi về lưu lượng và nồng độ Đảm bảo tính đơn giản để vận hành, ổn định, vốn đầu tư, chi phí vận hành thấp. Phù hợp với điều kiện Việt Nam mang tính hiện đại và sử dụng lâu dài. 4.2 Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Đơn Vị Dân số hiện tại: Ni =1311 người Tiêu chuẩn thải nước 170 l/người.ngày đêm Các thông số thiết kế: -Với công suất trạm XLNT Qngtb = 300 (m3/ngđ) Hệ số không điều hòa đối với nước thải sinh hoạt Kch = 1,35 + Lưu lượng lớn nhất trong ngày : + Qmaxng =540 (m3/ngđ) + Qtbh =12,5 (m3/h) + Qmaxh = 22,5 (m3/h) + pH = 6,5 ÷ 8 + SS = 220 (mg/l) + BOD5 = 220 (mg/l) + Tổng N = 40 (mg/l) + Tổng P = 8 (mg/l) + Tổng Coliform = 108MPN/100ml Theo phương án 1 4.3.1 Hố thu nước: Thời gian lưu nước ở hố thu nước từ 10 – 30 phút + Chọn thời gian lưu t=20’ + Thể tích hầm tiếp nhận V = Chọn : Chiều sâu h = 1,5(m) Chiều rộng b = 2 (m) Chiều dài l = 2,5(m) Chiều cao bảo vệ là 0,5 (m) Chiều sâu tổng cộng của hầm H= h + 0,5 = 2 (m) 4.3.2 Song chắn rác: Song chắn rác là công trình xử lý cơ học có tác dụng giữ lại các tạp chất thô có kích thước lớn như rác, nhựa, vỏ trái câynhằm chống tắc nghẽn, bảo vệ bơm và thiết bị trong hệ thống và cũng là giai đoạn chuẩn bị tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý phía sau. Lựa chọn thông số thiết kế : Chọn chiều rộng mương dẫn bk = 0,3 (m) Chọn vận tốc qua song chắn Vtt = 1 (m/s) Chọn chiều rộng khe hở b =16 (mm) = 0,016 (m) Chọn góc nghiêng α = 600 Chọn bề dày thanh chắn s = 0,008 (m) Chọn chiều dài thanh chắn: l = 0,6 (m) Chiều cao lớp nước trước song chắn h = == 0,02 (m) Số khe hở giữa các song chắn rác n = (khe) Vậy tổng số thanh là :21 – 1 = 20 (thanh) kz : hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, lấy bằng 1,05 Vtt : vận tốc của nước trung bình qua các khe Chiều dài toàn bộ song chắn Bs = d (n – 1) + b * n = 0,08 * (21 – 1) + 0,016 * 21 = 0,496 (m) d : đường kính các thanh song chắn rác (lấy từ 8 ÷ 10 (mm)) Tổn thất áp lực qua song chắn được tính: hS = V: vận tốc dòng chảy trong mương (V = 0,3 m/s) p: hệ số tính đến việc tăng tổn thất áp lực do rác bám (lấy bằng 3) h =0,011 (m) < 150 (mm) thỏa điều kiện ( XLNT ĐT – CN, Lâm Minh Triết) Trong đó : : hệ số tổn thất cục bộ g : gia tốc trọng trường (m/s2) * sinα = 2,42* α : góc nghiêng đặt song chắn (α = 600) β : hệ số phụ thuộc vào hình dáng song chắn lấy β = 2,42 Chiều dài đoạn mương mở trước song chắn L1 = : góc mở của buồng đặt song chắn rác lấy bằng 200 Chiều dài đoạn mương mở sau song chắn L2 = 0,5 * L1= 0,5 * 0,27 = 0,135 (m) Chiều dài phần mương đặt song chắn rác lấy ls=1 (m) Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác là : L = L1 + L2 + ls = 0,27 + 0,135 + 1 = 1,405 (m) Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn là: H = h + hs + hbv = 0,02 + 0,011 + 0,3 = 0,331 (m) hbv : chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,3 (m) h : chiều cao lớp nước trước song chắn, h = 0,02 (m) hs : tổn thất áp lực của song chắn, hs = 0,011 (m) hàm lượng SS và BOD5 sau khi đi qua song chắn rác giảm đi 4% ( XLNT ĐT – CN, Lâm Minh Triết) + Hàm lượng SS = 220 * (100-4)/100 = 211,2 (mg/l) + Hàm lượng BOD5 = 220 * (100-4)/100 = 211,2 (mg/l) Bảng 4.1: Các thông số thiết kế mương và song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế 1 Chiều dài mương (L) (m) 1,405 2 Chiều rộng mương (Bk) (m) 0,3 3 Chiều cao mương (H) (m) 0,331 4 Số thanh song chắn Thanh 20 5 Kích thước khe hở (b) (m) 0,016 6 Chiều dài thanh song chắn (mm) 60 7 Bề dày thanh song chắn (mm) 8 4.3.3 Bể lắng 1:(lựa chọn bể lắng đứng) Cấu tạo: -Nước thải theo ống dẫn chảy vào ống trung tâm. Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn và đổi hướng từ đứng sang ngang rồi dâng lên theo thân bể. Nước đã lắng tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể. - Khi nước thải dâng lên theo thân bể thì cặn lắng thực hiện chu trình ngược lại. Vậy cặn chỉ lắng được khi tốc độ lắng U0 lớn hơn tốc độ nước dâng Ud Tính toán bể lắng SSvào = 211,2 (mg/l) BOD5 vào = 211,2 (mg/l) Diện tích ống trung tâm : = V :vận tốc ống chảy trong ống trung tâm , chọn V = 30mm/s = 108 m/h Đường kính ống trung tâm d = Diện tích của bể F = V: vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng 1 (V = 0,5 – 0,8 mm/s), chọn V = 0,5 mm/s = 1,8 m/h Diện tích tổng cộng của bể lắng Ft = F + f = 0,21 + 12,5 = 12,71 (m2) Đường kính của bể lắng D = Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng Htt = V * t = 1,8 * 1,5 = 2,7 (m) t : thời gian lưu nước t = 1,5h Chiều cao của phần hình nón của bể lắng 1 hn = h2 + h3 = D :đường kính bể lắng D = 4 (m) dn : đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, chọn dn = 0,26 (m) α : góc tạo bởi đáy bể và mặt ngang lấy không nhỏ hơn 50 (α =500) h2 : chiều cao lớp trung hòa (m) h3 : chiều cao giả định của lớp cặn lắng (m) Chiều cao tổng cộng của bể H = htt + hn + hbv = htt + ( h2 + h3) + hbv = 2,7 + 2,2 + 0,3 = 5,2 (m) hbv : chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,3 (m) Chiều cao ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 2,7(m) (XLNTCN – ĐT Lâm Minh Triết [253]) Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng 1,35 đường kính ống trung tâm dL= hL = 1,35 * d =1,35 * 0,52 = 0,7 (m) Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe =1,3 * 0,7 = 0,9 (m) Góc ngiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính : L = Vk : vận tốc dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt Vk ≤ 20 mm/s, chọn Vk = 10 mm/s = 36 m/h Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng U = Hiệu suất lắng của các chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1 phụ thuộc vào tốc lắng của cặn lơ lửng trong nước thải ( U=0,5 mm/s) và hàm lượng ban đầu lơ lửng của chất ( C0=211,2 mg/l) và có thể lấy theo bảng 2.5 (XLNTCN – ĐT Lâm Minh Triết [204]) Bảng 4.2 : hiệu suất lắng của cặn lơ lửng trong bể lắng 1 Hiệu suất lắng của chất lơ lửng E(%) Tốc độ lắng của hạt lơ lửng U (mm/s) ứng với hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng C0 (mg/l) 150 200 250 ≥300 30 35 40 45 50 55 60 1,30 0,90 0,60 0,40 0,25 0,15 0,05 1,80 1,30 0,90 0,60 0,35 0,20 0,10 2,25 1,90 1,05 0,75 0,45 0,25 0,15 3,20 2,10 1,40 0,95 0,60 0,40 0,20 Dựa vào bảng ta lấy E =48 % (sử dụng phương pháp nội suy) Hàm lượng chất lơ lửng theo nước ra khỏi bể lắng SS = C0 (100 – E)/100= Theo TCXD_51-84, điều 6.5.3 quy định. Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1 đưa vào bể Aroten không được vượt quá 150mg/l. Mà SS = 125,4 <150 mg/l ,vậy thỏa điều kiện Hiệu quả khử BOD5 RBOD = a,b : hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 2.6 Bảng 4.3 :Giá trị hằng số thực nghiệm a,b ở t0 ≥ 200 Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0,018 0,02 Khử cặn lơ lửng SS 0,0075 0,014 Hàm lượng BOD ra khỏi bể lắng BOD = Để thu nước sau khi lắng ta dùng máng thu chảy tràn xung quanh thành bể. Máng thu nước có đường kính = 85% Dbể Dm = 85%Dbể = 85 * 3,15 = 3,4 (m) Chiều dài máng thu nước Lm = Chiều rộng của máng rmáng = chọn hm = 0,3 (m) Tổng lượng cặn tươi thu được ở bể lắng 1 P1 = Hàm lượng SS bị giữ lại = SSvào – Sra = 211,2 – 109,824 = 101,376 (mg/l) Bảng 4.4 : Các thông số thiết kế bể lắng I STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Đường kính bể (D) (m) 4 2 Đường kính ống trung tâm (m) 0,52 3 Chiều cao tổng cộng (m) 5,2 4 Thời gian lưu h 1,5h 5 Chiều dài máng thu (m) 10,6 6 Đường kính máng thu (m) 3,4 4.3.4 Bể AEROTEN Nước thải sau xử lý ở bể lắng I được dẫn đến công trình xử lý sinh học, ở đây nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, nhằm oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước. Tóm tắt các số liệu tính toán - Lưu lượng trung bình của nước thải lớn nhất trong một ngày đêm - Hàm lượng BOD20 trong nước thải dẫn vào bể Aeroten: La= 213,53 (mg/l) - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào bể Aeroten: C = 109,824 (mg/l) - Hàm lượng BOD20 cần đạt sau xử lý: Lt = 73,53 (mg/l) - Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý: Cs = 80 (mg/l) Rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là bùn hoạt tính, trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủy sinh học. Chọn loại bể Aeroten kiểu xáo trộn hoàn chỉnh Thời gian lưu bùn: = 10 (ngày) Nồng độ MLSS = 3500 (mg/l) 1. Xác định BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra của Aeroten BOD5(vào) = BOD20(vào) * 0,68 = 213,53 * 0,68 = 145,2 (mg/l) BOD5(ra) = BOD20(ra) * 0,68 = 73,53 * 0,68 = 50 (mg/l) 2. Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau: BOD5 ra = BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra được tính Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0,6 * Cs = 0,6 * 80 = 48 (mg/l) - BOD5 hòan toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là: 0,6 * 80 * 1,42 mgO2 tiêu thụ /mg tế bào bị oxi hóa = 68,16 (mg/l) BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải ở đầu ra = 68,16 * 0,68 = 46,3488 (mg/l) BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra: 50 (mg/l) = + 28,97 = 50 – 46,3488 = 3,65 (mg/l) ( sách XLNT ĐT – CN, Lâm Minh Triết) Xác định hiệu quả xử lý tổng cộng (Etc) Etc = Hiệu quả xử lý theo BOD5 hòa tan Eht = Thể tích bể Aeroten : W = :Thời gian lưu bùn (= 10 ngày) Q : Lưu lượng tính toán (Q = 300 (m3/ngđ)) Y : Hệ số sản lượng bùn ( Y = 0,8 mgVSS/mg BOD5) La : Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aeroten ( La = 145,2 mg/l) Lt : Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước tải dẫn vào bể Aeroten ( Lt = 3,65 mg/l) X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính ( chọn X = 3500 mg/l) Kd : Hệ số phân hủy nội bào (chọn Kd = 0,06 ngày-1) (theo sách XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết) Kích thước bể : D x R x H = 8 x 2,5 x 3 Chọn chiều cao bảo vệ :0,5 + Tính toán bùn dư thải mỗi ngày : Hệ số sản lượng quan sát Yobs = Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS Px = Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS Px(ss) = Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS – Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra= 26,5 – (300 * 80 * 10-3)=2,5(kg/ngày). + Xác định lưu lượng bùn thải (theo Lâm Minh Triết) Giả sử hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn ở nước thải đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính theo công thức : = W : Thể tích bể Aeroten (W = 60,6 m3) X :Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aeroten (X = 3500 mg/l) (XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết) Xra : Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng (Xra =0,8 * Cs = 0,8 * 80 = 64 mg/l) Qb :Lưu lượng bùn dư thải (m3) Qra :Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt 2, (Qra = = 300 m3/ngđ) Từ đó suy ra Qb = + Thời gian lưu nước của bể Aeroten t = + Tính hệ số tuần hoàn bùn (α) (XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết [147]) α = X : Nồng độ VSS trong bể Aeroten ( X= 3500mg/l) Xth : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn (chọn Xth = 8000 mg/l) Vậy lưu lượng tuần hoàn Qt = 0,78 * 300 = 234 (m3/ngày) = 9,75 (m3/h) + Xác định lượng oxi cần cho bể Aeroten Tính lượng oxi cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn OC0 = f : là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 (f = 0,68) - lượng oxi cần trong điều kiện thực OCt = OC0 * ** OCt = 32,298**=57,78 (kgO2/ngày) Cs20 :Nồng độ bão hòa oxi trong nước ở 200C (Cs20 = 9,08 mg/l) CL : Nồng độ oxi duy trì trong bể Aeroten (CL = 2 mg/l) α : hệ số giảm năng suất hòa tan oxy do ảnh hưởng của cặn và các chất hoạt động bề mặt nhỏ α =0,6 – 0,94 (chọn α = 0,7) β : Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải lấy β = 1 + Lượng không khí cần thiết Qkk = * f Trong đó: OCt: Lượng oxi thực tế cần sử dụng cho bể = 57,78 (kgO2/ngày) OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí Chọn đường kính đĩa 0,3 (mm) diện tích bề mặt F = 0,07 (m2), cường độ khí từ 0,7 – 1,4 (chọn 1 l/s). Để tăng cường khả năng hòa tan của khí. Với thể tích cần thiết của bể là 60,6 m3, ta chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối 2,8(m). Trong đó chiều sâu hữu dụng của bể = 3 m Với nồng độ bùn hoạt tính < 4000 (mg/l) thì hệ số α = 0,7 (theo Ts.Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải [112]) Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn ở điều kiện trung bình Ou =7 (grO2/m3.m) Suy ra OU = Ou * h = 7 * 2,8 = 19,6 gO2/m3 f : Hệ số an toàn, thường từ 1,5 – 2, (chọn f = 1,5) Qkk = Qkk trung bình =184,24 (m3/h)=0,0511 (m3/s)=51,17 (l/s) + Số đĩa cần phân phối trong bể là : N = Với các số liệu đã tính như trên, hệ thống phân phối khí được chia làm 4 nhánh đặt theo chiều dài của bể, mỗi nhánh có 13 đĩa phân phối khí. Khoảng cách giữa các đĩa 0,5 (m). + Đường kính ống phân phối khí Chọn vận tốc khí trong ống là v = 10 (m/s) D1 = ==0,08 (m) Chọn đường kính ống = 90 (mm) + Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Vận tốc bùn chảy trong ống chọn v= 0,3 (m/s) Dx = ==0,1 (m) Chọn đường kính ống = 100 (mm) Bảng 4.5 :Các thông số thiết kế bể Aeroten STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài (m) 8 2 Chiều rộng (m) 2,5 3 Chiều cao xây dựng (m) 3,5 4 Chiều cao công tác (m) 3 5 Thời gian lưu nước Giờ 4h50’ 6 Thời gian lưu bùn Ngày 10 7 Cường độ sục khí (Qkk) m3/h 184,24 8 Số đĩa thổi khí Cái 52 4.3.6 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 Aeroten và các phần nhỏ chất không tan. Bùn sau khi lắng một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aeroten để duy trì nồng độ X = 3500 mg/l Diện tích mặt bằng của bể lắng được xác định theo công thức : Aùp dụng công thức: (Tính Toán Thiết kế Các Công Trình XLNT Trịnh Xuân Lai [160]) S = Q : Lưu lượng nước cần xử lý (= 12,5 (m3/h) α : Hệ số tuần hoàn (α = 0,78) C0 : Nồng độ bùn hoàn tính trong bể Aeroten C0 = Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn (Ct = 10.000 mg/l) VL: Vận tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn CL CL = Xác định vận tốc lắng VL theo công thức thực nghiệm VL = Vmax * = 7 *=0,348 (m/h) Vmax :Vận tốc lắng cực đại, chọn Vmax = 7 (m/h) K = 600 đối với cặn có chỉ số thể tích 50 < VSI < 150 Diện tích mặt bằng của bể lắng tính cả diện tích buồng phân phối trung tâm ( Tính Toán Thiết kế Các Công Trình XLNT Trịnh Xuân Lai [160]) Sbể = S * 1,1 = 27,97 * 1,1 = 30,767 (m2) Đường kính bể : DL = = 6,26 (m) Chiều dài của bể: Lbể = DL * = 6,26 * 3,14 = 19,66 (m) Chọn đường kính buồng phân phối trung tâm : D = 0,25 * DL = 0,25 * 6,26 = 1,565 (m) Diện tích buồng phân phối trung tâm f = Diện tích vùng lắng của bể SL = 30,767 – 1,92 = 28,847 (m2) Tải trọng thủy lực (Trịnh Xuân Lai) a = Vận tốc nước lên trong bể :(theo Trịnh Xuân Lai) V = Thiết kế máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,8 đường kính bể Dmáng = 0,8 * DL = 0,8 * 6,26 = 5 (m) Chiều dài máng thu : Lmáng = Tải trọng thuỷ lực 1 m chiều dài của máng ( theo Trịnh Xuân Lai) aL = Tải trọng bùn trong bể b = ) Qt : lưu lượng bùn tuần hoàn (Qt = 421,2 m3/ngày) S : Diện tích bể lắng ( S = 27,97 m2) Q :Lưu lượng nước cần xử lý (Q = 540 m3/ngày) C0 : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten ( C0 = 4375 g/m3) Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao xây dựng củabể : H = 3 (m) Chiều cao dữ trữ :h1 = 0,3 (m) Chiều cao cột nước trong bể : h2 = H – h1 = 3 – 0,3 = 2,7 (m) Chiều cao phần nước trong : h3 ≥ 1,5 (chọn h3 = 1,5 m) Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 10% về tâm h4 = Chiều cao phần chứa bùn phần hình trụ h5 = H - h1 – h3 –h4 = 3 – 0,3 – 1,5 – 0,3 = 0,9 (m) Thể tích phần chứa bùn Vbùn = h5 * Sbể = 0,9 * 30,767 = 27,69 (m3) Nồng độ bùn trung bình trong bể Cbùn .tb = Lượng bùn chứa trong bể lắng II Abể = Vb * Ctb = 27,69 * 7,5 = 207,675 (kg) Lượng bùn cần thiết trong bể Aeroten Acần = VAeroten * C0 = 60,6 * 4375 *10-3 = 265,125 (kg) Dung tích trong bể lắng V = h2 * Sbể = 2,7 * 30,767 = 83,07 (m3) Nước đi vào bể lắng II (1+α ) * Q = (1 + 0,78 ) * 540 = 961,2 (m3/ngày) Thời gian lắng T = Bảng 4.6 : Các thông số thiết kế bể lắng II STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Đường kính bể (D) (m) 6 2 Đường kính buồng trung tâm (m) 1,5 3 Chiều cao tổng cộng (m) 3,3 4 Thời gian lưu h 2h40’ 5 Chiều dài máng thu (m) 15,7 6 Đường kính máng thu (m) 5 4.3.8 Bể Khử Trùng: Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90 – 95%. Tuy nhiên lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ, vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp Clo hóa, Ozon, khử trùng bằng tia cực tím Ở đây ta dung phương pháp khử trùng bằng Clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả có thể chấp nhận được . Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O HCl + HOCl Axit hypocloric (HOCl) rất yếu, không bền và dễ phân hủy thành HCl và oxi nguyên tử : HOCl HCl + O Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- : HOCl H+ + OCl- Cả HOCl , OCl- và O là các chất oxi hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng . Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức sau: ( XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết) Ya = Trong đó : Ya : Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h Q : lưu lượng tính toán của nước thải: (Q = 22,5 m3/h) a : Liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD – 51 – 84 (chọn a = 3g/m3) Để xáo trộn nước thải với Clo ta chọn bể trộn có vách ngăn hướng dòng (chảy theo zích zắc). Chọn thời gian lưu 20’ Thể tích của bể khử trùng : W = Q * t = Kích thước của bể : D x R x H = 2,5 x 2 x 1,5 4.3.9 Bể chứa bùn : Hàm lượng bùn hoạt tính dư được xác định (XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết[154]) Bd = ( α * Cll) – Ck = (1,3 * 109,824) – 48 = 94,77 (mg/l) α : Hệ số tính toán lấy bằng 1,3 (khi bể Aeroten xử lý ở mức độ hoàn toàn) Cll: Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I Cll = 109,824(mg/l) CTr: Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II CTr = 48 (mg/l) Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất : Bdmax = K * Bd = 1,15 * 94,77 = 108,98 (mg/l) = 108,98(g/m3) K: Hệ số bùn tăng trưởng không điều hoà tháng, K = 1,15 – 1,2 (chọn K = 1,15) Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất theo giờ qmax qmax: Lưu lượng bùn hoạt tính lớn nhất Cd: Nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn (điều 6.10.3 – TCXD-51-84) và được lấy theo bảng 3-12 (XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết[155])(chọn Cd = 4000 mg/l) Q: Lưu lượng trung bình ngày đêm của hỗn hợp nước thải Q = 300 m3/ngày P: Phần trăm lượng bùn hoạt tính P = Chọn thời gian lưu bùn trong bể : t = 72 (h) Như vậy thể tích bể chứa bùn cần : W = qmax * t = 0,19 * 72 = 13,68(m3) Chọn kích thước bể : D x R x H = 3,5 x 2 x 2 (m) Chọn đường kính ống bùn vào: D =100(mm) Ống dẫn nước sau lắng : d =100(mm) Bảng 4.7 : Các thông số thiết kế bể chứa bùn STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài bể (m) 3,5 2 Chiều rộng bể (m) 2 3 Chiều sâu của bể (m) 2 4 Đường kính ống dẫn bùn vào (mm) 100 5 Đường kính ống dẫn nước sau lắng (mm) 100 4.3.10 Sân phơi bùn : Tổng lượng cặn dẫn tới sân phơi bùn : qmax= 4,56(m3/ngày) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn được tính theo công thức (theo XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết[166]) F1= q0: Tải trọng cặn lên sân phơi bùn lấy theo bảng 3-17(theo XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết[167]). Trường hợp đang xét với cặn tươi và bùn hoạt tính dư chưa lên men và với nền tự nhiên không có ống rút nước, q0 = 1 (m3/m2.năm) n: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu từ 3 – 4,2 (chọn n =3,3) Sân phơi bùn được chia thành nhiều ô .Chọn kích thước mỗi ô : 9,5m x 13m = 123,5(m2) Số ô sẽ là: n = Chọn n = 4 ô Lượng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến độ ẩm 75% trong một năm sẽ là: Wp = qmax * 365= 4,56 * 365 P1 : Độ ẩm trung bình của cặn P1 =96% P2 : Độ ẩm sau khi phơi, P2 = 75 – 80% (chọn P2 = 75%) Phương án 2 : MƯƠNG OXY HÓA : Nước thải sau khi qua bể lắng I (phương án I ) được dẫn vào mương oxy hóa. Chất lượng nước ban đầu như sau: Hàm lượng chất lơ lửng : SS = 109,824 (mg/l) Hàm lượng BOD20 = 213,53 (mg/l) Thể tích hữu ích của mương oxy hóa được tính theo công thức: (theo XLNTĐT – CN Lâm Minh Triết ). W = Q : lưu lượng lớn nhất ngày đêm (= 540 m3/ngđ) L0 : Hàm lượng BOD20 của nước thải dẫn vào mương oxy hóa (L0 = 213,53 mg/l) Lt : Hàm lượng BOD20 của nước thải sau xử lý (Lt = 50 : 0,68 = 73,53 mg/l) L : Tải trọng BOD20 lên mương oxy hóa ( chọn L = 0,38kgBOD5/m3.ngđ) Chiều sâu của mương oxy hoá chọn = 1 (m) Mương oxy hóa có tiết diện ngang là hình thang cân trên mặt đứng và kích thước được lựa chọn như sau: Chiều rộng mặt nước : a = 2 Chiều rộng đáy mương : b = 1 Độ sâu lớp nước trong mương : h1 =1 (m) Chiều cao bảo vệ : h2 = 0,2 (m) Độ sâu xây dựng mương : H = h1 + h2 = 1 + 0,2 = 1,2 (m) Chiều ngang xây dựng mương B = b + 2X = b + 2Htgα = b + 2H= 2,2 (m) B a b h1 h2 H Hình 4.1: Mặt cắt đứng mương oxy hoá Diện tích mặt cắt ướt của mương oxy hóa: F = Chiều dài tổng cộng của mương oxy hóa L = Mương oxy hóa có dạng hình chữ “O” kéo dài trên mặt bằng với bán kính trung bình của đoạn uống cong là Rtb = 9 (m) Tổng chiều dài phần mương uống cong (theo Lâm Minh Triết) L1 = (* R) * 2 = (3,14 * 9) * 2 = 56,52 (m) Chiều dài phần mương thẳng ( theo Lâm Minh Triết) L2 = Theo tiêu chuẩn thiết kế TCXD – 51-84 điều 7.9.1 thời gian nạp khí trong mương oxy hóa được xác định theo công thức t = L0 :Hàm lượng BOD20 của nước thải dẫn vào mương oxy hóa( L0 = 213,53 mg/l) Lt : Hàm lượng BOD20 của nước thải sau xử lý(Lt = 73,53 mg/l) a : Liều lượng bùn hoạt tính (a= 3,6 g/l điều 7.9.1- TCXD – 51-84) S : Độ tro của bùn hoạt tính, S = 0,45(điều 7.91.1- TCXD – 51-84) ρ : Tốc độ oxy hóa trung bình theo BOD20 , (ρ = 6 mg/g.h) Lượng oxy cần cung cấp để loại bỏ lượng chất bẩn trong nước thải được tính theo công thức (theo :Lâm Minh Triết) G = G0 G0 : Liều lượng oxy đơn vị, G0=1,42 mgO2 để loại bỏ 1mg NOS5 (điều 7.9.2 – TCXD-51-84) 0,68 :hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 Lượng oxy cần cung cấp mỗi giờ Gh = Thời gian lưu nước trong mương t = TÍNH MÁY CẤP KHÍ CHO BỂ AEROTEN Aùp lực cần thiết cho hệ thống khí nén Hc = hd + hc + hp + H = 3 + 0.5 = 3.5(m) Trong đó H: chiều cao hữu ích, H = 3(m) hd + hc + hp : là tổn thất áp lực theo chiều dài, cục bộ và của ống phân phối khí (chọn 0.5m). Aùp suất khí nén được tính theo công thức (Xử lý nước thải – Hoàng Huệ[112]) Công suất máy khí nén Trong đó h: hệ số máy = 0,7 TÍNH MÁY BƠM NƯỚC THẢI Ở HỐ THU Đường kính ống dẫn nước thải D = 100(mm) Vận tốc nước chảy trong ống v = 1(m/s) Lưu lượng nước thải 300(m3/ngày đêm) Aùp lực toàn phần H = H1 + SHtt Trong đó H1: độ cao địa hình từ mực nước từ hố thu lên song chắn rác SHtt tổng tổn thất áp lực qua đường ống và bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ. Tổn thất dọc đường Trong đó L: chiều dài ống l = 2.5(m) D: Đường kính D = 100(mm) v: vận tốc nước trong ống, v = 1(m/s) g: gia tốc trọng trường, g= 9.81(m/s2) l: hệ số tổn thất dọc đường Trong đó m: độ nhớt động học của nước Ta có Re >104 Þ chế độ chảy thành nhám thuỷ lực Hệ số tổn thất thuỷ lực Trong đó : độ nhám tuyệt đối, =2 (ống PVC) Tổn thất cục bộ Trong đó bao gồm Ống hút máy bơm = 5.5 Đầu ra của ống đẩy = 1 Van 1 chiều = 2.5 Khủy cong 900 = 0.29 x 2 cái Chỗ vào bể lắng 1 = 1 Chỗ ra (thu hẹp đột ngột) = 0.5 S S Vậy H = 0,02 + 0,557 = 0,577 (m) Công suất máy bơm N = Trong đó : Ρ nước = 1000(kg/m3) G : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) H: Cột áp bơm Q: lưu lượng nước thải h: hiệu suất bơm. h = 0,3 ¸ 0,93 (chọn h = 0,9) Chương 5 DỰ TOÁN GIÁ THÀNH CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ 5.1 TÍNH TOÁN VỐN ĐẦU TƯ 5.1.1 Vốn Đầu Tư Xây Dựng BẢNG DỰ TOÁN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THỂ TÍCH ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN Hố thu m3 1.5x2x2.5=7.5 1.400.000 10.300.000 Bể lắng I m3 D =4m H =5.2m 1.400.000 72.170.000 Aeroten m3 8x3.5x2.5=70 1.400.000 98.000.000 Bể lắng II m3 D =6m H = 3.3m 1.400.000 118.692.000 Bể khử trùng m3 1.5x2.5x2=12 1.400.000 16.800.000 Bể chứa bùn m3 3.5x2.x2=14 1.400.000 19.600.000 Mương oxy hoá m3 H =1.2m L =132m 1.400.000 278.530.000 Tổng cộng Phương án I 335.562.000 Phương án II 516.092.000 5.1.2 Vốn Đầu Tư Trang Thiết Bị DỰ TOÁN VỐN ĐẦU TƯ MÁY MÓC VÀ THIẾT BỊ BẢNG DỰ TOÁN ĐẦU TƯ MÁY MÓC VÀ THẾT BỊ THIẾT BỊ ĐƠN VỊ SỐ LƯỢNG ĐƠN GIÁ (1 TRIỆU) THÀNH TIỀN (1 TRIỆU) Song chắn rác Cái 1 300.000 300.000 Bơm nước thô Cái 2 15.000.000 30.000.000 Thiết bị máy khuấy (trục nằm ngang1,5vòng/phút, D=1m) 30.000.000 Máy thổi khí(Q=184m3/h, P=1,36atp) Cái 2 11.000.000 22.000.000 Hệ thống gạt bùn Cái 1 12.500.000 12.500.000 Bơm bùn Cái 3 7.500.000 22.500.000 Tủ điện Cái 1 10.000.000 10.000.000 Oáng Φ100 m 20 52.000 1.040.000 Oáng Φ90 m 50 35.000 1.750.000 Thùng đựng hoá chất Cái 1 800.000 800.000 Nhân công lắp đặt 18.000.000 Đĩa Cái 52 250.000 13.000.000 Linh tinh khác 10.000.000 Tổng 171.890.000 5.1.3 Tổng Vốn Đầu Tư Cho Hệ Thống Xử Lý Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống theo phương án I T = Txd + Ttb = 335.562.000 + 141.890.000 = 477.452.000 (VNĐ) Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống theo phương án II T = Txd + Ttb = 516.092.000 +158.890.000 = 674.982.000 (VNĐ) PHÂN TÍCH TÍNH KHẢ THI CÁC PHƯƠNG ÁN KINH TẾ: Cả hai phương án thiết kế hệ thống XLNT sinh hoạt cho khu dân cư P7Q8, hầu hết các công trình đơn vị tương tự nhau nhưng trong đó có sự thay đổi công trình xử lý sinh học Phương án I : Công trình xử lý sinh học đó là bể Aeroten. Bể có cấu tạo tương đối đơn giản, có hình khối hình chữ nhật. Được xây dựng bằng bê tông cốt thép, diện tích mặt bằng tương đối nhỏ. Trong bể được bố trí hệ thống phân phối khí với các đường ống phân phối và thiết bị phân phối đó là các đĩa Diffuser. Dự toán giá thành của bể Aeroten này (cả phần xây dựng và thiết bị trong bể )khoảng 111.000.000 Phương án II: Công trình xử lý sinh học là mương oxy hoá. Mương có cấu tạo tương đối phức tạp, mặt cắt nước của mương có cấu tạo hình thang cân, chiều dài mương chiếm dụng lớn, diện tích mặt bằng mương khá lớn. Thiết bị phân phối khí của mương oxy hoá được thiết kế bằng các máy khuấy trục ngang. Dự toán giá thành của mương oxy hoá (cả phần xây dựng và thiết bị trong bể)khá lớn, lên đến 308.530.000 Nhận xét: So sánh giá thành của hai phương án, ta thấy phương án I có giá thành thấp hơn rất nhiều so với phương án II. Mặt khác, diện tích chiếm dụng mặt bằng của phương án I cũng nhỏ hơn so với phương án II. Do đó về vấn đề kinh tế phương án I sẽ được chọn xây dựng nhằm đáp ứng đứng khả nang kinh tế của nhà đầu tư và tiết kiệm được diện tích mặt bằng . KỸ THUẬT Phương án I: Aùp dụng biện pháp xử lý sinh học hiếu khí chủ yếu là dựa vào quá trình sục khí nhân tạo (nhờ vào các ống và các đĩa phân phối khí) được đặt ở đáy bể. Lắp ráp và quản lý thiết bị vận hành tương đối phức tạp, phải thường xuyên sục rữa các đĩa sục khí để hiệu quả phân phối khí luôn tốt và ổn định nhằm đạt hiệu quả xử lý cao. Dưới tác dụng của quá trình sục khí này hầu hết các chất hữu cơ bị phân huỷ tạo thành những bông bùn hoạt tính và kết lắng lại ở bể lắng II. Hiệu suất làm việc của bể Aeroten khá cao (nhiều khi lên đến 75 – 90%). Với nồng độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt thì việc sử dụng biện pháp xử lý sinh học với bể Aeroten là rất thích hợp. Nước thải ra sau bể Aeroten đảm bảo đạt tiêu chuẩn môi trường theo TCVN 1945 – 1995(loại B). Phương án II: Aùp dụng biện pháp xử lý sinh học hiếu khí. Quá trình này diễn ra nhờ vào các thiết bị làm thoáng (máy khuấy trục ngang ). Lắp ráp và quản lý thiết bị vận hành đơn giản. Hiệu quả xử lý của công trình này cũng khá tốt, có thể khử hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ, tuy nhiên lượng bùn hoạt tính tạo ra của công trình này ít hơn bể Aeroten. Nhận xét: So sánh về mặt kỹ thuật của phương án ta thấy hiệu quả xử lý của hai công trình tương đối tốt. Quản lý và vận hành công trình cũng có sự tương đồng nhau. Nhưng về mặt ưu điểm vẫn chọn bể Aeroten(theo phương án I) MÔI TRƯỜNG Mục đích của cả hai phương án là XLNT sinh hoạt cho khu dân cư P7Q8 nhằm đạt tiêu chuẩn môi trường theo TCVN 5945 – 1995(loại B). Theo hiệu quả xử lý như đã trình bày thì cả hai phương án đều thoả mãn điều kiện này. Tuy nhiên khi áp dụng bể Aeroten cho việc xử lý ta có thể khống chế mùi phát ra từ nước thải và sẽ không ảnh hưởng đến những người dân xung quanh khu vực. Nếu sử dụng mương oxy hoá trong trường hợp này thì ta không thể khống chế được mùi phát ra từ nước thải và nó sẽ ảnh hưởng đến những người dân xung quanh. Như vậy bể Aeroten vẫn có nhiều ưu điểm và được ưu tiên hơn trong quá trình XLNT so với mương oxy hoá. NHẬN XÉT CHUNG: Khi so sánh cả ba mặt, cả về kinh tế, kỹ thuật và môi trường ta đều thấy ưu điểm của bể Aeroten cao hơn và thích hợp hơn so với mương oxy hoá. Như vậy ta chọn bể Aeroten (theo phương án I) để áp dụng XLNT sinh hoạt cho khu dân cư P7Q8. Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Xã hội ngày càng phát triển, đô thị hoá ngày càng mạnh, nhu cầu về một môi trường sống sạch đẹp, an toàn, không ô nhiễm ngày càng cao. Đây cũng chính là thách thức đối với các cơ quan chức năng phải có một biện pháp khả thi nhằm khống chế ô nhiễm do các cơ sở sản xuất gây ra cũng như quá trình sinh hoạt thường ngày của người dân. Nước thải phát sinh trong quá trình sinh hoạt của khu dân cư P7 Quận 8 có hàm lượng chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học tương đối cao nên việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học mang lại hiệu quả cao. Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay, ưu điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư và vận hành thấp, phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, không gây độc hại cho môi trường, hiệu quả xử lý cao. Chính vì thế việc đầu tư xây dựng công trình xử lý nước thải sẽ góp phần bảo vệ môi trường tự nhiên và cải thiện môi trường sống người dân trong khu vực. Vì vậy việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư P7 Quận 8 là điều cần thiết trong giai đoạn hiện nay. 6.2 Kiến nghị: Các cấp chính quyền cần quan tâm đến vấn đề quản lý môi trường nhiều hơn để tạo một không gian sống an toàn cho người dân P7 Quận 8. Cần có một kỹ sư có chuyên môn trông coi trạm xử lý để ứng phó với những sự cố có thể xảy ra trong quá trình hoạt động. Kiểm tra tu sửa thường xuyên hệ thống để chánh các sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động.