Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải trung tâm thương mại căn hộ Bitexco

đặt xung quanh chu vi bể lắng, thời gian lưu nước trong bể là 1,7h. Sau khi qua bể lắng II nước chảy vào bể khử trùng. Tại bể khử trùng ta sử dụng dung dịch Clorua (với liều lượng 3g/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. Bùn tươi ở bể lắng I và bùn dư ở bể lắng II được bơm về bể chứa bùn có độ ẩm tương đối cao (99 – 99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi). Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn, sau đó dùng xe tải hút bùn đem đi nơi khác xử lý. Bể chứa bùn được thiết kế với thời gian lưu bùn là 72 giờ. Nước sau khi khử trùng được thải ra hệ thống cống chung của quận là loại nước đạt tiêu chuẩn loại B theo tiêu chuẩn TCVN (5945 - 1995). 4.3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Trạm xử lý nước thải được thiết kế dựa trên những số liệu sau: Đặc điểm của nước thải: nước thải có nguồn gốc là nước thải sinh hoạt hàng ngày của con người. Chất thải nguy hại được xả thải bằng các phương tiện khác. Xác định lưu lượng tính toán đặc trưng của nước thải: Khu trung tâm thương mại này gồm tất cả 426 căn hộ. Giả sử một căn hộ gồm 4 người. Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất: qmax = 220 l/người.ngày.đêm Lưu lượng nước sinh hoạt từ toà nhà là: 426 * 4 * 220 l/người.ngày = 375m3/ngày.đêm Khu vực công cộng: 215m3/ngày.đêm Khả năng xử lý của trạm xử lý sẽ đạt 590 m3/ngày đêm. (220 l/ ngày đêm là tiêu chuẩn thoát nước trong ngày dùng nước lớn nhất: qmax = 220 l/người. ngày đêm) Lưu lượng ngày: Qtbng = 590 m3/ ngày đêm = 24,6 m3/h = 6,8 m3/s Tính hệ số không điều hòa đối với nước thải sinh hoạt là: k = 1,35 + = 1,35 + = 1,77 (Theo: Trần Đức Hạ, 2002) Trong đó: Q: lưu lượng trung bình, m3/giờ Q = Q * k = 590 * 1,77 = 1047,84 m3/ngày.đêm Lưu lượng lớn nhất theo giờ: Q = = 43,66 m3/h Lưu lượng lớn nhất theo giây: Q = = 0,012 m3/s = 12 l/s Xác định các chỉ tiêu ô nhiễm Xác định hàm lượng bẩn của nước thải theo chất lơ lửng và theo nhu cầu oxy sinh hoá BOD20 (Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Tính toán và thiết kế công trình, Lâm Minh Triết) Hàm lượng chất lơ lửng: Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt ở khu vực có hệ thống thoát nước: C0 = = = 250 mg/l Trong đó: n: lượng chất lơ lửng tính theo một người trong ngày đêm (n = 50 – 55 g/người.ngày đêm). Chọn n = 55 g/người ngày đêm. q: tiêu chuẩn thoát nước. Hàm lượng BOD20: Hàm lượng BOD20 của nước thải ở khu vực hệ thống thoát nước C= = = 159 mg/l Trong đó: nBOD: lượng BOD20 của khu nước thải sinh hoạt ở khu vực hệ thống thoát nước tính cho 1 người trong ngày đêm. nBOD = 30 – 35 g/người ngày đêm. Chọn n = 35 g/người ngày đêm. Xác định mức độ cần xử lý nước thải: (Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Tính toán và thiết kế công trình, Lâm Minh Triết) Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn (loại B) với các yêu cầu cơ bản sau: Hàm lượng chất lơ lửng: không lớn hơn 100 mg/l BOD20 không vượt quá 50 mg/l Mức độ cần xử lý thường được xác định theo: Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ tính toán công nghệ xử lý nước thải cơ học) Hàm lượng BOD (phục vụ tính toán cho công trình và công nghệ xử lý sinh hoạt) Mức độ cần xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức: D = * 100% = *100% = 72% Trong đó: m: hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m = 70mg/l c: hàm lượng chất lơ lửng nước thải đầu vào, c= 250mg/l Mức độ xử lý theo BOD20: D = *100% = *100% = 75% Trong đó: Lt: hàm lượng BOD20 của nước thải cho phép xả vào nguồn, Lt = 40mg/l Lv: hàm lượng BOD20 của hỗn hợp nước thải, Lv = 159mg/l Bảng 4.1: Số liệu dùng để thiết kế trạm xử lý nước thải STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 m3/ngày đêm 590 2 m3/ngày đêm 1047,84 3 m3/h 24,6 4 m3/h 43,66 5 m3/s 0,00683 6 m3/s 0,012 7 pH - 7,5 8 SS mg/l 250 9 BOD20 mg/l 159 10 COD mg/l 268 4.4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.4.1 SONG CHẮN RÁC Tính toán song chắn rác Bảng 4.3: Các thông số lựa chọn tính toán song chắn rác Thông số Đơn vị Khoảng dao động Giá trị chọn Ghi chú Vận tốc nước qua song chắn rác (vs) m/s 0,7 – 1,0 0,7 [3] Khoảng cách giữa các khe (b) mm < 16 10 [1] Chiều dày song chắn (s) mm - 8 [1] Hệ số tính đến tăng tổn thất áp lực - 2 – 3 3 [1] Vận tốc nước chảy trong mương trước song chắn rác (vmax) m/s < 1 0,7 [10] Số lượng khe hở giữa các thanh n = * kz Trong đó: n: số khe hở Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải, m3/s vs:tốc độ nước chảy qua song chắn rác (vs = 0,7 – 1,0 m/s). Chọn vs = 0,7m/s h1: độ sâu nước ở chân song chắn, (m) (chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn nước với Qmax: h1 = hmax = 0,3 m k: hệ số tính toán đến hiện tượng thu hẹp của dòng chảy b: khoảng cách giữa các khe hở b = 10mm, (đối với nước thải sinh hoạt chọn b < 16mm). n = khe chọn n = 21 khe Bề rộng thiết kế Bs = s(n - 1) + b*n = 0,08 (21 - 1) + 0,01 *21 = 0,16 + 0,21 = 0,37 m Trong đó: (n - 1) : Số lượng thanh đan song chắn s: chiều dày song chắn thường lấy s = 0,08 m = 8 mm Chiều dài đoạn kênh mở rộng song chắn rác l1 = = 1,37 (Bs - Bk) Trong đó: Bk: Bề rộng của mương chọn Bk = 0,2 Bs: chiều rộng của song chắn rác Bs = 0,4 j : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác = 200 ® l1 = 1,37(0,4 – 0,2) = 0,274 m Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn ® l2 = 0,5* l1 = 0,5 * 0,274 = 0,137 m Tổn thất áp lực song chắn rác hs = x Trong đó: k: hệ số tính đến tăng tổn thất áp lực do rác bám k = 2 ® 3 chọn k = 3 v: tốc độ nước chảy trong mương trước song chắn rác (m/s) (ứng với lưu lượng lớn nhất) ® vmax = 0,7 (m/s) x: hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác x = b(a ® x = 2,42 * (0 = 1,56 ® hs = 1,56 * a: góc nghiêng đặt song chắn rác b: hệ số tính đến sức cản cục bộ của song chắn (Theo: Xử lí nước thải, Hoàng Huệ). Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác H = h1 + hs + hb = 0,3 + 0,117 + 0,3 = 0,717 (m) h1 : chiều cao của mương dẫn nước thải h1 = 0,3 hs: tổn thất áp lực của song chắn rác, hs = 0,117m hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3 m Chiều dài mỗi thanh L = = =0,83 (m) Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác L = l1 + l2 + l s = 0,274 + 0,137 +1,2 =1,611(m) l1: chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác l1= 0,274m l2: chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác l2 = 0,137m ls: chiều dài buồng đặt song chắn rác chọn ls = 1,2 m Tiết diện thanh song chắn rác hình chữ nhật có kích thước s * l = 8 mm * 50 mm Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua song chắn rác: (Theo Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp, Tính Toán Thống Kê Công Trình Lâm Minh Triết). ® Chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: C1= C0(100 - 4)% = 250*0,96 =240 (mg/l) ® BOD20 giảm 4%, còn lại: L1 = BODv(100 - 4)% = 159*0,96 = 152,64 (mg/l) Bảng 4.4: Các thông số thiết kế mương và song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế 1 Chều dài mương (L) m 1,611 2 Chiều dài rộng mương (Bs) m 0,4 3 Chiều cao mương (H) m 0,717 4 Sốâ thanh song chắn thanh 20 5 Kích thước khe hở m 0,01 6 Bề dày thanh song chắn m 0,08 7 Bề rộng thanh song chắn mm 50 4.4.2 TÍNH TOÁN HỐ THU Thể tích hố thu V = Q * t Trong đó: t: Thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút. Chọn t = 30 phút Q: Lượng nước thải lớn nhất theo giờ V = 43,66*0,5=21,83(m3) Chọn: Chiều cao h = 3,5m Chiều dài L = 3m Chiều rộng w= = 2,5m Chiều sâu an toàn 0,5(m) Chiều cao tổng cộng của hố thu: Hh = 3,5 + 0,5 = 4 m Bảng 4.5: Thông số thiết kế hố thu STT Thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế 1 Chiều cao hố thu m 3 2 Chiều rộng (B) m 2.5 3 Chiều dài (L) m 3,5 4.4.3 BỂ ĐIỀU HOÀ Tính toán bể điều hòa Bảng 4.6: Các thông số lựa chọn tính toán bể điều hoà Thông số Đơn vị Khoảng dao động Giá trị chọn Ghi chú Thời gian lưu nước h 2 – 6 6 [3] Vận tốc cấp khí trong bể điều hoà m3/m3 phút 0,01-0,015 0,015 [10] Vận tốc khí trong đường ống m/s 10 - 15 10 [10] Hiệu suất của bơm - 0,72-0,93 0,8 [1] Đường kính lỗ thổi khí mm 2 – 5 5 [1] Thể tích bể điều hòa W = Q*t = 43,66 * 6 = 262 (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng giờ max của nước thải = 43,66 (m3/h) t: Thời gian lưu nước lấy bằng 6h Chiều cao của bể là: h = 5m Diện tích của bể là: F = = 52,4 m2 Chọn kích thước bể điều hòa là L* B = 8,5 * 6,2 Chiều cao an toàn 0,3 m Suy ra chiều cao tổng cộng H = h + 0,5 = 5 + 0,5 = 5,5 m Vậy thể tích xây dựng bể điều hòa W = L * B * H = 8,5 * 6,2 * 5,5 = 279m3 Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà Qkk = vk * w = 0,015 * 52,4 = 0,786 m3/phút = 13,1 l/s = 47,16m3/h Trong đó: vk: tốc độ cấp khí trong bể điều hoà, chọn vk = 0,015m3/m3.phút (Theo: Xử Lý Nước Thải - Trịnh Xuân Lai) w: dung tích bể điều hoà Số ống nhánh: Ống nhánh đặt vuông góc với bể và chạy dọc theo chiều rộng của bể. Chọn ống nhánh dài 6m, khoảng cách giữa 2 ống chọn là 0,85 n = - 1 = - 1 = 10 ống với L: chiều dài bể điều hoà (8,5m) Lưu lượng khí qua mỗi ống qống = = = 4,716 m3/h Đường kính ống dẫn gió vào bể Dg = = = 0,0408 m Chọn ống 40 mm Trong đó: v: vận tốc khí trong đuờng ống, v = 10 – 15 m/s. chọn v = 10 (m/s) Đường kính ống nhánh dẫn khí dống = = = 0,028 m Chọn ống 30mm Tổng diện tích lỗ trên ống nhánh Flỗ = = = 13,1 .10-4 m2 Diện tích một lỗ flỗ = = = 1,96 .10-5 (m2 ) với d: đường kính lỗ thổi khí (d = 2- 5mm) chọn d = 5mm Số lỗ trên ống nhánh m = = = 66,8 lỗ Chọn m = 66 lỗ Khoảng cách giữa các lỗ trên ống l = = 100 mm Trong đó: B: chiều rộng bể điều hoà m: số lỗ trên ống nhánh Aùp lực cần thiết cho hệ thống khí nén được xây dựng theo công thức Hc = hd + hf + hc + H Trong đó: hd: tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m) hc: tổn thất qua thiết bị phân phối (m) hf: tổn thất cục bộ qua thiết bị phân phối, (m) H: chiều sâu lớp nước trong bể, m (hf không vượt quá 0,5m, tổng tổn thất hd và hc không vượt quá 0,4m) Vậy áp lực tổng cộng là: Hc = 0,4 + 0,5 + 5,3 = 6,2 m Công suất máy nén khí N = Trong đó: q: lưu lượng không khí : hiệu suất bơm, chọn = 0,8 q: áp lực của khí nén (at), (được tính theo công thức149 xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ) p = = = 1,6 (amt) N = = 0,8 (kw) Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua bể điều hòa (Theo: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán thiết kế công trình, Lâm Minh Triết) Chất lơ lửng giảm 8%, còn lại: C2 = C1 (100 – 8)% = 240 *0,92 = 220,8 mg/l BOD20 giảm 8%, còn lại: L2 = L1 (100 – 8)% = 152,64 * 0,92 = 140,4 mg/l Bảng 4.7: Thông số thiết kế bể điều hoà STT Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế 1 Chiều dài bể (L) m 8,5 2 Chiều rộng bể (Bs) m 6,2 3 Chiều cao (H) m 5,5 4 Thời gian lưu nước h 6 5 Công suất máy nén khí kw 0,77 6 Thể tích xây dựng m3 279 7 Diện tích xây dựng m2 52,4 4.4.4 TÍNH TOÁN BỂ LẮNG I Bảng 4.8: Các thông số lựa chọn tính toán bể lắng I Thông số Đơn vị Khoảng dao động Giá trị chọn Ghi chú Thời gian lưu nước (t) h 1,5 – 2,5 1,5 [1] Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm (v) mm/s <100 30 [9] Vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng mm/s 0,5 – 0,8 0,7 [3] Góc tạo bởi đáy bể và mặt phẳng nằm ngang độ - 50 [9] Vận tốc chảy qua khe hở (vk) mm/s 20 20 [1] Vận tốc nước chảy trong máng (v) m/s 0,5 – 0,7 0,7 [9] Diện tích ống trung tâm: f = = = 0,228 (m2) Trong đó: v0: vận tốc nước chảy trong ống trung tâm. Chọn v0 = 30mm/s = 108m/h Đường kính ống trung tâm: d = = = 0,54 (m) Chọn ống F = 540mm Đường kính phần ống loe của ống trung tâm DL = 1,35 * d = 1,35 * 0,54 = 0,729 (m) Chiều cao phần loe ống trung tâm HL = 1,35 *d = 1,35 * 0,54 = 0,729 (m) Đường kính tâm hướng dòng Dc = 1,3 *DL = 1,3 * 0,729 = 0,95 (m) Chọn Dc = 1m Khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn là 0,25 – 0,5m, chọn 0,3m. Diện tích của bể: F = = = 9,76 (m2) Trong đó: : lưu lượng trung bình giờ v: vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng. Chọn v = 0,7mm/s = 2,52 m/h (theo Xử Lý Nước Thải – Hoàng Huệ) Diện tích tổng cộng của bể lắng: Ft = F + f = 9,76 + 0,228 = 9,988 (m2) Đường kính của bể lắng D = = = 3,57 (m) Chọn D = 4m Chiều cao của vùng lắng: h0 = V*t = 2,52 *1,5 = 3,78 (m) Trong đó: V: vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng t: thời gian lưu nước, t = 1,5h Chiều cao phần hình nón của bể lắng I hn = h2 + h3 = = = 1,43 (m) Trong đó: h2: chiều cao lớp trung hoà, m h3: chiều cao giả định lớp cặn trong bể, m D: đường kính bể lắng, D = 4m dn: đường kính đáy nhỏ của hình noun cụt, chọn dn = 0,6m Góc tạo bởi đáy bể và mặt ngang, lấy không nhỏ hơn 500 (điều 6.5.9 – TCXD – 51 – 84) chọn = 500 Chiều cao tổng cộng của bể H = h0 + hn + hbv = 3,78 + 1,43 + 0,5 = 5,71(m) Trong đó: h0: chiều cao vùng lắng hbv: chiều cao từ mức nước đến thành bể, hbv = 0,5 m hn: chiều cao hình phần nón Khoảng cách giữa mép ngoài của miệng lọc đến mép ngoài của bề mặt tấm chắn theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức: L = = = = 0,1622 (m) Trong đó: Vk: vận tốc chảy qua khe hở giữa miệng lọc ống trung tâm và bề mặt tấm chắn chọn Vk 20 mm /s = 0,02 m/s (Theo: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình - Lâm Minh Triết) Nước chảy theo hai chiều nên diện tích mặt cắt ngang của máng vòng được tính như sau: tv = = 0,00728(m2) Trong đó: Q = 0,0068 (m3/s) V: vận tốc nước chảy trong máng V = 0,5 – 0,7 (m/s). Chọn V = 0,7(m/s) Thiết kế máng thu có bề rộng bm = 0,3 m Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng tính theo công thức: U = = = 0,7 (mm/s) Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể đợt I phụ thuộc vào tốc độ lắng của cặn lơ lửng trong nước thải (U = 0,7 mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng (C0 = 250 mg/l) và có thể lấy theo bảng 4.9 sau: Bảng 4.9: Hiệu suất lắng cặn lơ lửng trong bể lắng I Hiệu suất lắng của chất lơ lửng 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 1,30 1,8 2,25 3,20 35 0,90 1,30 1,90 2,10 40 0,60 0,90 1,05 1,40 45 0,40 0,60 0,75 0,95 50 0,25 0,35 0,45 0,60 55 0,15 0,20 0,25 0,40 60 0,05 0,10 0,15 0,20 (Nguồn: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp, Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình – Lâm Minh Triết) Hàm lượng chất lơ lửng theo nước ra khỏi bể lắng đứng được tính theo công thức sau: C3 = C2(100 – E1)% = 230,4(100 – 50%) = 230,4 * 0,5 = 110,4(mg/l) C2: hàm lượng chất lơ lửng tính đến bể lắng đợt I, C2 = 230,4(mg/l) E1: hiệu suất lắng, với C2 = 110,4(mmg/l) < 150 (mg/l) như vậy thỏa mãn (Điều 6.5.3 – TCXD- 51 - 84) rằng nước thải dẫn đến công trình xử lí sinh học hàm lượng chất lơ lửng không vượt quá 150 mg/l Hàm lượng BOD20 còn lại trong nước thải sau khi qua bể lắng I: L3 = L2(100 – 20%) = 140,4*0,8 = 112,32 mg/l Ống xả cặn Việc xả cặn ra khỏi bể lắng dùng ống nhựa PVC có điều kiện khoảng 100mm, với sự hỗ trợ của bơm hút bùn. Bảng 4.11: Thông số thiết kế bể lắng I STT Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng 1 Đường kính bể lắng I m 4 2 Đường kính ống trung tâm m 0,54 3 Chiều cao vùng lắng m 3,78 4 Chiều cao phần hình nón bể lắng I m 1,43 5 Chiều cao tổng cộng của bể lắng I m 5,71 6 Đường kính tấm chắn dòng m 0,95 7 Đườg kính miệng loe m 0,729 8 Chiều cao phần ống loe m 0,729 9 Chiều cao của tấm chắn dòng m 0,1622 4.4.5 BỂ AEROTANK Bảng 4.12: Các thông số lựa chọn tính toán bể Aerotank Thông số Đơn vị Khoảng dao động Giá trị chọn Ghi chú Thời gian lưu nước (T) h 3 – 5 4 [10] Hệ số sản lượng bùn (Y) mgVSS/mg BOD5 0,4 – 0,8 0,6 [1] Tuổi của bùn () ngày 0,75-15 10 [10] f = BOD5/BOD20 - 0,45-0,68 0,5 [1] Nồng độ chất rắn bay hơi (X) mg/l 800-4000 3500 [10] Hệ số điều chỉnh lưu lượng oxy () - 0,6– 0,94 0,7 [10] Vận tốc khí trong ống dẫn khí (vk) m/s 10 -15 10 [3] Vận tốc khí trong ống nhánh (vkhí) m/s 5 – 20 20 [3] Hiệu suất chung của bơm - 0,72-0,93 0,8 [1] Vận tốc bùn m/s 1 – 2 1 [1] Hàm lượng BOD5 trong nước đầu ra cần đạt mg/l 50 40 [9] Hàm lượng SS đầu ra trong nước cần đạt mg/l 100 70 [9] Nhiệt độ nước thải 260 Lượng BOD đầu vào bể Aerotank bằng lượng BOD đầu ra của bể lắng I là: 112,32 (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 dễ phân huỷ sinh học. Lượng cặn bay hơi ra khỏi bể lắng là 80% độ tro là 20% Tính toán bể Aerotank Tính hiệu quả xử lý Xác định nồng độ BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra Sơ đồ làm việc của hệ thống Bể Aerotank Bể lắng Q, So, Xo Qo, S, Xo Qr, Xr, S Qu, Xr Trong đó: Q, Qr, Qw, Qe: lưu lượng nước thải đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng đầu ra m3/ngày. S0, S: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng mg/l. X, Xr, Xc: nồng độ chất rắn trong bể Aerotank, nồng độ tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II (mg/l). Phương trình cần bằng vật chất BOD5 ở đầu ra = BOD5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank + BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra Trong đó: BOD5 ở đầu ra = 40 (mg/l) BOD5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank là S (mg/l) Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra =70 (mg/l) gồm có 60% là cặn có thể phân huỷ sinh học BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau: Lượng cặn có thể phân hủy sinh học trong cặn lơ lửng ở đầu ra 0,65 * 70 = 45,5 (mg/l) Lượng oxy cần cung cấp chính là quy trình BOD5 của phản ứng. Quy trình dựa theo phản ứng: C5H7O2N + O2 ® 5 CO2 + 2 H2O + NH3 + Năng lượng 113 mg/l 160mg/l 1mg/l 1,42mg/l ® 1 mg tế bào cần 1,42 mg O2 Lượng oxy cần để cung cấp ôxy hoá hết lượng cặn có thể phân huỷ sinh học là: 45,5 * 1,42 (mg O2/mg tế bào) = 64,61(mg/l) Chuyển đổi giá trị BOD20 ® BOD5 BOD5 = BOD20 * 0,5 = 64,61 * 0,5 =32,3 (mg/l) Vậy: 40 (mg/l) = S + 32,3 (mg/l) ® S = 40 – 32,3 =7,7(mg/l) Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan là: E = Hiệu quả xử lý BOD5 của toàn sơ đồ là: E0 = Tính thể tích của bể W = Q*t =43,6 * 4 = 174,4(m3) (Kch > 1,25 ® lưu lượng tính toán lấy bằng lưu lượng trung bình giờ với chu kỳ làm thoáng tối đa). Trong đó : Q: lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ(m3/h) T: thời gian lưu lượng nước, T = 3 – 5 h chọn T = 4 h (Theo xử lý nước thải – Hoàng Huệ) Kích thước của bể: Chọn chiều sâu của bể là 4 m, chiều sâu của bể từ 3 – 5m (Theo xử lý nước thải – Hoàng Huệ) Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + h bv = 4 + 0,5 =4,5 (m) Với hbv: chiều cao bảo vệ của bể, chọn hbv = 0,5 m Diện tích mặt thoáng của bể F = (m2) Chọn: Chiều dài: 7,5 m Chiều rộng: 6 m Thể tích thực của bể: 180 m3 Vậy bể Aerotank có kích thước L * B * H = 7,5 * 6 * 4,5 (m3) Tính hệ số tạo bùn từ BOD5 Yobs = = = 0,375 Trong đó: Y: hệ số 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 hoạt có thể lấy theo kinh nghiệm của các nước như sau: Y = 0,4 0,8 mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 Kd: hệ số phân huỷ nội bào, lấy kd = 0,06 ngày đối với nước thải sinh hoạt : tuổi của bùn hoạt tính c = 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 khử BOD5 trong ngày Px(VSS) = Yobs * Q(S0 - S) * 10-3 = 0,375 * 590 (112,32 – 7,7 )* 10-3 = 23,14 VSS/ngày Tỗng lượng cặn sinh ra trong 1 ngày ® MLSS = Pxl(ss) = 33,06 kgSS/ngày Xác định lưu lượng bùn thải Giả sử bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể nén 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: c = ® Qw = Trong đó: X: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, X = 3500 mg/l : thời gian lưu bùn, = 10 ngày Qe: lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng II (lượng nước thải ra khỏi hệ thống) xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = Q = 590 m3/ngày Xe: nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe= 0,7* 70 = 49mg/l => Qw = = 4,87 m3/ngày Tính hệ số tuần hoàn () từ phương trình cân bằng vật chất Để nồng độ bùn hoạt tính trong bể không đổi luôn giữ giá trị X = 3500 mg lượng cân bằng vật chất trong bể Aerotank X(Q + Qr) = Xr Qr + Xr Qw Suy ra: Qr = = = 580,26 m3/ngày = 0,0067 m3/s Trong đó: Q: lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q = 590 m3/ngđ Qr: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn X: nồng độ VSS ở trong bể Aerotank, X = 3500mg/l Xr: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xr = 7.000 mg/l Xo: nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank, Xo= 0 Vậy: = = = 0,98 Kiểm tra lại tỉ số = = 0,2 ngày Trong đó: S0: BOD5 đầu vào bể Aerotank, S0 = 112,32 mg/l X: hàm lượng SS trong bể, X = 3500 mg/l thời gian lưu lượng nước (=0,16h) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2 – 0,6 kg/kg.ngày) Tốc độ oxy hoá của 1g bùn hoạt tính = = = 0,1868 mg BOD5/g.ngày Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD20 OC0 = = = 90,59 kg O2/ngày Trong đó: OC0: Lượng O2 cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn Q: Lưu lượng nước S0: Nồng độ BOD5 đầu vào(g/m3) S: Nồng độ BOD5 hoà tan đầu ra (g/m3) f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20, f = , f = 0,5 Px: phần trung bình dư thải ra ngoài theo bùn dư 1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD Do cần duy trì lượng oxy hoà tan trong bể II (mg/l) nên lượng O2 cần sử dụng trong thực tế là: (T.S Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải ) OCt = OC0 + ( = 90,59 * () = 192,45 kgO2/ngày = 8,018 kgO2/h Trong đó: : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải thường lấy = 1 Cs: Nồng độ oxy bão hoà trong nước sạch ứng với nhiệt độ (T0C) (Tra phụ lục D, Unit operation processes in environment engineering) Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 200C : Cs20 = 9,17 (mg/l) Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 260C : Csh = 8,22 (mg/l) Cd: Nồng độ oxy hoà tan cần duy trì trong công trình khi xử lý nước thải thường lấy Cd = 1,5 – 2 (mg/l) chọn Cd = 2(mg/l) : hệ số điều chỉnh lưu lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn hình dạng bể, thiết bị làm thoáng Có giá trị = 0,6 – 0,94. Chọn = 0,8 (TS Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải) Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể Qkk = Trong đó: OCt: lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể OCt = 192,45 kg O2/ 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 thổi khí 200 l/phút đĩa = 12 (m3/h) Khi dùng hệ thống thổi khí chiều sâu của bể lấy từ 3 – 7 m để tăng khả năng hoà tan của khí. Với thể tích cần thiết của bể là 180m3. Chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối h1 = 3,8m (lấy gần đúng bằng chiều sâu của bể) Tra bảng 7.1 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – T.S Trịnh Xuân Lai Ta có: Ou= 7 g O2/ m3.m OU = Ou * h1 = 7 * 3,8 = 26,6 kg O2/m3 Ou: công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị bọt khí mịn ở điều kiện trung bình. f: hệ số an toàn chọn f = 1,5 (f = 1,5 - 2) Qkk = m3/ngày = 3452,185m3/h = 7536,4(l/phút) Số đĩa cần phân phối trong bể N = = = 37,68 (đĩa) Chọn N = 42đĩa Cách bố trí đầu phân phối khí Với các số liệu đã tính ở trên hệ thống phân phối khí được chia làm 5 nhánh đặt theo chiều dài của bể mỗi nhánh có 10 đĩa phân phối khí tổng cộng số đĩa là: 6* 7= 42 đĩa. Để dễ dàng cho việc điều chỉnh lưu lượng trên ống chính chia làm 4 ống nhánh Tính toán các thiết bị phụ Tính toán máy thổi khí Aùp lực cần thiết của máy thổi khí H m = h1 + hd + H Trong đó h1: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,5 m hd: Tổn thất qua đĩa phun, hd = 0,5m H: Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun, H = 4 m Hm = 4 + 0,5 + 0,5 = 5 m Chọn Hm = 5m = 0,5 atm Aùp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe Pm = = 0,049 atm Năng suất yêu cầu Qkk = 452,185 m3/h = 0,125 (m3/s) Công suất máy thổi khí Pmay = - 1] Trong đó: Pmay: Công suất yêu cầu của máy nén khí, kw G: Trọng lượng của dòg không khí kg/s G = Qkk + Pkhi = 0,125* 1,3 = 0,1625 (kg/s) R: hằng số khí, R = 8,314 KJ/K mol0 K T1 : Nhiệt độ tuyệt đối cảu không khí đầu vào T1 = 273 + 26= 299 0K P1: Aùp suất tuyệt đối của không kí đầu vào P1 = 1 atm P2: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P2 = Pm + 1 = 0,049 + 1 = 1,049 n= = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí ) 29,7: hệ số chuyển đổi e: hiệu suất của máy, chọn e = 0,7 Vậy: Pmay = 0,9 kw = 1,25 Hp (Hp = 0,7457 kw) Chọn máy có công suất 1,5 Hp Tính toán đường ống dẫn khí - Lưu lượng khí cần cung cấp Qk = 0,125(m3/s) - Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính chọn Vkhí = 10 m/s (Vkhí = 10 – 15 m/s) Các đường kính được tính như sau D1 = = = 0,126(m) Chọn D1 = 126mm Ống D1 lại chia làm 6 nhánh để gắn đĩa sục khí D2 = = = 0,05 m Chọn D2 = 50 mm Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh Qk’ = = = 0,0208 (m3/s) Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v = 20 m/s Đường kính ống nhánh d = == 0,036 (m) Chọn loại ống sắt tráng kẽm 40 (trong = 36) Kiểm tra lại vận tốc - Vận tốc khí trong ống chính Vkhi = = = 10,03 (m3/s) - Vận tốc khí trong ống nhánh v = = = 20,4 (m3/s) Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể Chọn vận tốc nước thải trong ống v = 0,7 m/s (giới hạn 0,3 – 0,7 (m/s) Lưu lượng nước thải Q = 590 m3/ng = 0,00683(m3/s) Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính của ống D = = = 0,1115 (m) Chọn ống PVC 120(trong = 0,112) Tính lại vận tốc nước chảy V = = = 0,69 (m/s) Chọn máy bơm nước thải vào bể Aerotank Lưu lượng bơm Q = 590 3/ngày =0,00683(m3/s) Cột át bơm H = 8m N = = 0,67 (kw) : hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 580,26 m3/ngày = 0,0067 m3/s Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện có bơm là 1 – 2 m/s. Chọn vận tốc bùn trong ống v = 1 m/s D = = = 0,092 m Chọn ống PVC 95 ( = 92) Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm Q = 580,26m3/ngày = 0,0067 (m3/s) Cột áp của bơm H = 9 m Công suất bơm N == = 0,65 kw : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 chọn = 0,8 Tính toán đường dẫn bùn dư Lưu lượng bùn dư Qw = 4,87 m3/ngày = 0,000056 m3/s Chọn vận tốc bùn trong ống v= 1m/s D = = = 0,0084 (m) Chọn ống PVC 10 Bảng 4.13: Thông số thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài m 7,5 2 Chiều rộng m 6 3 Chiều cao xây dựng m 4,5 4 Chiều cao công tác m 4 5 Thời gian lưu nước giờ 4 6 Thời gian lưu bùn ngày 10 7 Cường độ sục khí (Qkk) m3/h 452,185 8 Số đĩa thổi khí cái 42 9 Tỷ số F/M mgBOD5/mgbùn.ngày 0,2 4.4.6 BỂ LẮNG II Tính toán bể lắng II Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bể lắng AL = = =29,5 (m2) Trong đó: LA: tải trọng bề mặt, chọn LA = 20 (m3/ngày.đêm). Bảng 9.12 – Lâm Minh Triết [147] Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng chất rắn As = = = 34,09 (m2) Trong đó: Ls: là tải trọng bùn ( LS = 5 kg/m2.ngày) Do AS > AL , vậy diện tích bề mặt theo tải trọng chất rắn là diện tích tính toán. Chọn mặt bằng bể lắng là hình tròn Đường kính bể lắng D = = = 6,6 m Đường kính ống phân phối trung tâm Ôáng phân phối trung tâm có đường kính d = 20 – 30% đường kính bể, chọn d = 20%D d = 0,2 * 6,6 = 1,32m Mép dưới ống phân phối trung tâm đặt cao hơn mặt phân chia 2 vùng nước trong vùng cô đặc (0,2 – 0,3m). chọn 0,3m Diện tích ống phân phối trung tâm f = = = 1,36m Vận tốc của nước chuyển động trong ống v0 = = = 0,0088 m/s Diện tích vùng lắng của bể SL = AL + f = 29,5 + 1,32 = 30,82 m2 Tải trọng thuỷ lực a = = = 19,14 (m3/m2.ngày) Vận tốc nước đi lên trong bể V = = = 0,79 m/h Xác định chiều cao của bể lắng II Chiều cao tính toán trong vùng lắng trong của bể lắng II HL = v1 * t = 0,0005 * 1,7 * 3600 = 3m V1: vận tốc nước trong bể từ 0,5 – 0,8 (m/s). chọn v = 0,5m/s Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m Chiều cao đáy chóp hc = = = 2,2m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng II htc = hL + hc + hbv = 3 + 2,2 + 0,3 = 5,5m Đường kính miệng loe Đường kính miệng loe ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần loe và bằng 1,25 đường kính ống trung tâm DL = hL = 1,25 * 1,32 = 1,65m Đường kính tấm chắn Đường kính tấm chắn lấy bằng đường kính miệng loe, góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng nằm ngang lấy bằng 170. Dth = 1,3 * 1,74 = 2,262 m Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt. L = = = 0,145m Vk: vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bè mạt tấm chắn vk 0,02 (m/s). chọn vk = 0,02m/s Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể Thể tích phần lắng VL = = = 88,6m3 Thời gian lưu nước t = = = 1,8h Thể tích phần chứa bùn vb = As * hb = 48,7 *1,5 = 73,05 m3 Thời gian lưu bùn trong bể t = = = 2,53 h Nồng độ bùn trung bình trong bể Ctb = = = 6000 g/m3 = 6kg/m3 CL: nồng độ cặn tại bề mặt phân chia giữa vùng lắng và vùng chứa bùn CL = *8000 = 4000 mg/l Ct: nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn. Lượng bùn chứa trong bể lắng Gbùn = Vb* Ctb = 73,05 *6 = 438,3 mg/l Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính 0,8 đường kính bể máng thu có d = 0,7 – 0,8 đường kính bể dm = 0,8 * D = 0,8 *6,6 = 5,28m Chiều dài máng thu nước L = * dm = 3,14 * 5,28 = 16,57m Chiều rộng máng thu nước rm = = = 0,66m Chiều cao máng thu nước hm = 0,5m Tải trọng thu nước trêm một m chiều dài máng aL = = = 35,6( m3/m2.dài.ngày) giá trị này phù hợp vì Lmax = 125 (m3/m2.dài.ngày.đêm) Sách wastes engessing. Mức độ an toàn của máy Bảng 4.14: Thông số thiết kế bể lắng II STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể lắng m 6,6 2 Đường kính ống trung tâm m 1,32 3 Chiều cao vùng lắng m 3 4 Chiều cao phần hình nón của bể lắng II m 2,2 5 Chiều cao tổng cộng của bể lắng II m 5,5 6 Đường kính tấm chắn dòng m 2,262 7 Đường kính miệng ống loe m 1,74 8 Chiều dài phần ống loe m 1,74 9 Chiều dài tấm chắn dòng m 0,145 10 Chiều rộng máng thu nước m 0,66 11 Chiều cao của máng m 0,5 4.4.7 BỂ CHỨA BÙN Tính toán bể chứa bùn Hàm lượng bùn hoạt tính có dư có thể xác định theo công thức sau: (Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Bd = ( * Cll) – Ctr = (1,3 * 115,2) – 12 = 137,76 (mg/l) Trong đó: Bd: hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l : hệ số tính toán lấy bằng 1,3 (khi bể Aerotank xử lý ở mức độ hoàn toàn) Cll: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng I, Cll = 115,2 mg/l Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng II, Ctr = 12mg/l Lượng tăng bùn hoạt tính lớn nhất (Bd.max) có thể tính theo công thức sau: (Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Bd.max = K * Bd = 1,15 * 137,76 = 158,4 mg/l Trong đó: K: là hệ số tăng trưởng không điều hoà tháng (chọn K = 1,15) Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất theo giờ được tính theo công thức: (Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) qmax = = = 0,443 (m3/h) Trong đó: qmax: lưu lượng bùn hoạt tính lớn nhất, m3/h Cd: nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn (điều 6.10 TCXD – 51 – 84) và được lấy theo bảng 3.12 (Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết), Cd = 4000 P: phần trăm bùn hoạt tính tuần hoàn về bể Aerotank (Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) P = = = 54,5% Trong đó: QT: lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính Chọn thời gian lưu nước trong bể, t = 72 giờ Như vậy thể tích bể chứa bùn cần: W = qmax * t = 0,443 * 72 = 31,89 (m3) Chọn kích thước bể: D * R * H = 5 * 3 * 2,5 (m) Chọn đường kính ống dẫn bùn vào bể: D = 150 Chọn đường kính ống dẫn nước sau bể lắng trở lại bể bơm: d = 100 4.4.8 BỂ KHỬ TRÙNG Để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như: Clo hoá, ozon, khử trùng bằng tia cực tím. Ở đây dùng 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 thuỷ phân giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O HCl + HOCl Axit hypocloric (HOCl) rất yếu và dễ dàng phân huỷ thành HCl và Oxy nguyên tử: HOCl HCl + O Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCL- Cả HOCl, OCL- và O là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Tính toán bể khử trùng Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: (Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Ya = 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, m3/h Q = 43,66 m3/h Q = 24,6 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 định Clo cần thiết tương ứng cần thiết để khử trùng: Ya = = = 0,13 (kg/h) Ya = = = 0,072 (kg/h) Để xáo trộn nước thải với Clo ta chọn bể trộn có vách ngăn hướng dòng (dòng chảy Zích Zắc). Kích thước bể: D * B * H = 6 * 4,5 * 4m, được thiết kế 3 ngăn, bề rộng mỗi ngăn = 1.5m, thời gian lưu nước trong bể khử trùng t = 30 phút. 4.5 TÍNH TOÁN KINH TẾ Tính toán kinh tế là việc xác định chi phí xây dựng các công trình, mua các thiết bị và chi phí vận hành hệ thống. Trên cơ sở chi phí xây dựng, xây dựng thời gian khấu hao và thu hồi cùng với chi phí vận hành, duy tu dự phòng. Từ đó, xác định được tổng chi phí cần cho hệ thống trong một đơn vị thời gian và xác định giá thành xử lý cho 1m3 nước thải. 4.5.1 Diện tích mặt bằng xây dựng Bảng 4.15: Diện tích mặt bằng các công trình đơn vị STT Hạng mục công trình Số lượng Kích thước L*B*H (m) Mặt bằng (m2) Thể tích (m3) 1 Hố thu 1 3,5 * 2,5 * 3 8,75 26,25 2 Bể điều hoà 1 8,5 * 6,2 * 5,3 52,7 273,48 3 Bể lắng I 1 4 * 5,71 9,76 19,67 4 Bể Aerotank 1 7,5 * 6 * 4,5 45 202,5 5 Bể lắng II 1 6,6 * 5,5 34,09 34 6 Bể khử trùng 1 5* 4,5 * 4 22,5 90 7 Bể chứa bùn 1 5 * 3 * 2,5 15 37,5 Tổng diện tích mặt bằng: = 187,74 (m2) Tổng diện tích mặt bằng cần thiết * 1,2 = 187,74 * 1,2 = 225,3 (m2) Trong đó: 1,2 là khoảng trống giữa các công trình đơn vị Chi phí xây dựng Hệ thống xử lý nước thải là một công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép, có sơn phụ gia chống thấm nên có thể ước tính theo sức chứa của công trình. Giá thành xây dựng dùng để tính toán sơ bộ là 1500000 (VNĐ/m3 xây dựng). Bảng 4.16: Chi phí xây dựng các công trình đơn vị STT Hạng mục công trình Đơn vị tính Thể tích (m3) Đơn giá (Đ) Thành tiền (Đ) 1 Hố thu m3 26,25 1.5000.000 39.375000 2 Bể điều hoà m3 273,48 1.5000.000 410.220.000 3 Bể lắng I m3 19,67 1.5000.000 29.505.000 4 Bể Aerotank m3 202,5 1.5000.000 418.965.000 5 Bể lắng II m3 34 1.5000.000 51.000.000 6 Bể khử trùng m3 90 1.5000.000 135.000.000 7 Bể chứa bùn m3 37,5 1.5000.000 56.250.000 8 Tổng 1.140.315.000 Chi phí thiết bị Bảng 4.17: Bảng chi phí thiết bị STT Tên thiết bị Đơn vị tính Số lượng Đơn giá (USA) Thành tiền (Đ) 1 Bơm nước thải Bộ 4 604 38.650.000 2 Bơm bùn Bộ 3 760 36.480.000 3 Máy nén khí (bể điều hoà + Aerotank) Bộ 5 42000 336.000.000 4 Bơm định lượng Bộ 2 302 9.664.000 5 Bồn hoá chất Cái 1 1200 19.200.000 6 Tủ điện Bộ 1 10000 16.000.000 7 Ống làm việc Hệ thống 1 12000 192.000.000 8 Nắp hố ga Cái 18 180 51.840.000 9 Máng răng cưa Bộ 2 4.000.000 10 Song chắn rác Cái 1 700.000 11 Đĩa Diffusre Cái 42 30.000.000 12 Bơm nước đầu ra Bộ 2 604 19.325.000 13 Tổng 715.250.000 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống = Mxd + Mtb = 1.140.315.000 + 715.25.000 = 1.855.865.000 Đ (DT: đầu tư, xd: xây dựng, tb: thiết bị) Chi khấu hao xây dựng cơ bản Hệ thống xử lý nước thải sử dụng 20 năm Chi phí xây dựng cơ bản cho 1 năm Mxd 1 năm = = 92.778.250Đ Chi phí xây dựng cơ bản cho 1 ngày đêm Mxd 1 ngd = = 254.187 Đ Chi phí xây dựng cơ bản cho 1m3 nước thải: Mxd 1m3nước thải = = 430 Đ 4.5.2 Chi phí quản lý và vận hành Chi phí cho công nhân Với một hệ thống xử lý nước thải như vậy cần phải có một kỹ sư và một công nhân vận hành với mức lương như sau: Kỹ sư: 15000000VNĐ/tháng Công nhân: 1000000VNĐ/tháng Số tiền phải trả trong 1 năm là 12[(1,5 * 2) + (1*4)] = 84.000.000 Đ/năm Chi phí điện năng Bảng 4.18: Bảng chi phí điên năng STT Tên thiết bị Công suất (kw) Số lượng Số giờ hoạt động (h) Điện năng tiêu thụ (kw/h) 1 Bơm điều hoà 2,2 2 12 52,8 2 Máy sục khí 2,2 3 12 79,2 3 Bơm bùn 2,2 3 2 13,2 4 Bơm định lượng 0,5 2 2 0,4 5 Bơm đầu ra 2,2 2 6 26,4 6 Bơm nước thải 2,2 4 6 52,8 7 Môtơ khuấy 0,5 1 2 1 8 Bóng đèn thắp sáng 20 9 Tổng 245,8 Chi phí điện năng cho 1 năm 245,8 * 365 * 1000 = 89.717.000 Đ/năm Chi phí hoá chất Hoá chất dùng để khử trùng nước thải là Clo Khối lượng Clo sử dụng trong 1 giờ Xmax = = = 436,6 (g/h) = 10,478 (kg/ngày) = 3824,6 (kg/năm) Trong đó: Qn: lưu lượng nước thải trong 1 giờ a: hàm lượng Clo, a = 3 g/m3 p: hàm lượng Clo hoạt tính, % trong Clorua vôi, thường lấy bằng 30% có tính đến tổn thất trong bảo quản Giá thành 1kg Clo 4000đ, số tiền sử dụng trong 1 năm là: 3824,6 * 4000 15.300.000 Đ Chi phí bảo dưõng định kỳ : Quá trình vận hành nhà máy không thể không tính đến chi phí bảo dưỡng định kỳ, có thể ước tính chi phí bảo dưỡng là 15.000.000 Đ/năm Vậy tổng chi phí vận hành trong 1 năm: Mvh = 84.000.000 + 15.300.000 + 15.000.000 + 89.717.000 = 204017.000 Đ Chi phí vận hành trong 1 ngày đêm: = 558950,68 Đ/ngày.đêm Chi phí vận hnàh 1m3 nước thải: = 947,37 Đ/năm 4.5.3 Tổng chi phí xử lý cho 1m3 nước thải 430 + 947,37 = 1377,3 Đ/1m3 nước thải Nhận xét: So sánh trạm xử lý mới và công trình hiện hữu : Nước thải trước khi vào hố gom đã đi qua giỏ chắn rác. Giỏ chắn rác được thiết kế là hình chữ nhật với các song chắn rác bằng bê tông đặt trên hố gom. Như vậy khả năng lấy rác bằng thủ công là rất khó, nhất là đối với công trình nằm trong tầng hầm. Ở đây tác giả đã thay giỏ chắn rác bằng song chắn rác đặt trong mương với góc nghiêng 600 tiện lợi cho việc cào rác bằng thủ công. Hố gom và bể điều hoà lại được thiết kế trong điều kiện xử lý kỵ khí nên nước đầu ra sinh mùi hôi khó chịu, vào những ngày có hàm lượng chất hữu cơ cao thì mùi hôi lại càng nhiều. Mà trong quá trình phân tích nước đầu vào hàm lượmg COD của nước thải sinh hoạt tại trạm xử lý luôn nhỏ hơn 500mg/l. Vì vậy trong công trình mới tác giả không sử dụng phương pháp xử lý kỵ khí trong bể điều hoà và hố thu. Thay vào đó tác giả sử dụng hệ thống sục khí trong bể điều hoà. So sánh diện tích và kích thước xây dựng của bể mới và cũ tác giả sẽ tận dụng lại bể cũ. Trong trạm xử lý hiện hữu chỉ sử dụng một bể lắng sau bể Aerotank. Từ kết quả phân tích nước thải đầu ra tác giả thấy hàm lượng SS không đạt tiêu chuẩn loại B như qui định. Chứng tỏ hệ thống sử dụng một bể lắng hiệu quả xử lý chưa cao. Tác giả xây thêm một bể lắng I đặt trước bể Aerotank nên khả năng xử lý có thể sẽ cao hơn. Kích thước xây dựng bể lắng sau bể Aerotank có thể tận dụng dùng làm bể lắng đợt II. Bể Aerotank trong hệ thống mới được thiết kế gồm 40 đĩa sục khí, các đĩa được bố trí đều theo diện tích của bể. Như vậy khí sẽ được cung cấp đều dẫn đến khả năng hoạt động của vi sinh cao. Bể chứa bùn trong trạm xử lý hiện hữu không có, bùn dư sau bể lắng chủ yếu đưa về bể Aerotank. Bể Aerotank không sử dụng hết thì lại chuyển về hố gom làm bùn dư. Bùn dư được thải ra ngoài ngay từ hố gom nước thải. Nếu mà hút bùn ở hố gom như vậy thì nước thải chưa được xử lý đi theo bùn ra ngoài môi trường làm ô nhiễm môi trường. Trong hệ thống mới tác giả có sử dụng bể chứa bùn với thời gian lưu bùn là 72 giờ. Bùn trước khi hút định kỳ thì đã được cô đặc và lắng cơ học để đạt đến độ ẩm thích hợp. Sau đó mới hút bùn dư ra ngoài. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận Với đề tài đồ án tốt nghiệp chuyên ngành kỹ thuật môi trường: “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải trung tâm thương mại căn hộ BITEXCO ”. Trình bày những kỹ thuật thực hiện trong quá trình thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài đã giải quyết được một số nội dung sau: Bước đầu tìm hiểu hiện trạng môi trường khu vực. Thông qua hiện trạng môi trường khu vực và số dân tính theo căn hộ tính được lưu lượng nước thải đầu vào và đưa ra mô hình xử lý thích hợp, có hiệu quả đối với khu trung tâm này. Mô hình đưa ra trong hệ thống bao gồm: song chắn rác, hố thu, bể điều hoà, bể lắng I, bể Aerotank, bể lắng II, bể khử trùng, bể chừa bùn. Với hệ thống xử lý này thì nước thải đầu ra đạt chất lượng loại B. Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt của khu chung cư đưa ra các phương án xử lý nước thải thích hợp trong điều kiện Việt Nam nói chung và của khu chung cư nói riêng. Nghiên cứu các phương pháp tính toán các công trình trong hệ thống xử lý nước thải để lựa chọn cách tính toán thích hợp nhằm áp dụng cho đồ án tốt nghiệp này. Kiến nghị Đối với việc ảnh hưởng của nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và con người, với hiện trạng như hiện nay thì em có một số kiến nghị sau: Nghiên cứu và phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải đối với tất cả các ngành công nghiệp cũng như nước thải sinh hoạt nhằm đưa ra các phương án xử lý trong từng điều kiện hiện tại đối với từng hoàn cảnh cụ thể. Đối với khu chung 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 chung cư mới 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. Tiến tới xây dựng hệ thống xử lý hoàn chỉnh cho các công ty, nhà máy, xí nghiệp, chợ, trung tâm thương mai nhằm giúp môi trường sống ngày một trong lành hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế cộng trình, 2001. GS.TS Lâm Minh Triết, Bảng tra thuỷ lực mạng lưới thoát nước, nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp. HCM, 2003. PGS.TS Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 1996. PGS.TS Hoàng Huệ, Cấp thoát nước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 1994. PGS.TS Hoàng Văn Huê, Công nghệ môi trường tập 1. Xử lý môi trường Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2004. Trần Hiếu Nhuệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1978. Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải sinh hoạt qui mô vừa và nhỏ, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002. Định mức đơn giá mới trong xây dựng cơ bản, Nhà xuất bản thống kê,1999 Bộ xây dựng, tiêu chuẩn xây dựng TCXD – 51 – 84, Thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình, Tp.HCM, 2003. TS Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2000. Lương Đức Cẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội Lâm Vĩnh Sơn – Kỹ thuật xử lý nước thải PHỤ LỤC TCVN 5945 – 1995 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B C 1 Nhiệt độ 0C 40 40 45 2 PH - 6 – 9 5,5 – 9 5 – 9 3 BOD5(200C) mg/l 20 50 100 4 COD mg/l 50 100 400 5 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200 6 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 7 Cadimi mg/l 0,01 0,02 0,5 8 Chì mg/l 0,1 0,5 1 9 Clo dư mg/l 1 2 2 10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 0,5 11 Crom (III) mg/l 0,05 1 2 12 Dầu mỡ khoáng mg/l KPHĐ 1 5 13 Dầu động thực vật mg/l 5 10 30 14 Đồng mg/l 0,2 1 5 15 Kẽm mg/l 1 2 5 16 Mangan mg/l 0,2 1 5 17 Niken mg/l 0,2 1 2 18 Photpho hữu cơ mg/l 0,2 0,5 1 19 Photpho tổng mg/l 4 6 8 20 Sắt mg/l 1 5 10 21 Tetracloetylen mg/l 0,02 0,1 0,1 22 Thiếc mg/l 0,2 1 5 23 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,005 0,01 24 Tổng nitơ mg/l 30 60 60 25 Tricloetylen mg/l 0,05 0,3 0,3 26 Amoniac (tính theo nitơ) mg/l 0,1 1 10 27 Florua mg/l 1 2 5 28 Phenola mg/l 0,001 0,05 0,01 29 Sunfula mg/l 0,2 0,5 1 30 Xianua mg/l 0,05 0,1 0,2 31 Tổng độ phóng xạ Bq/l 0,1 0,1 - 32 Tổng độ phóng xạ Bq/l 1,0 1,0 - 33 Coliform MPN/100ml 5000 10000 - Chú thích: KPHĐ – không phát hiện được