Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Chia sẻ: Le Van Hanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

1.619
lượt xem 520
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thaỉ ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp...

Chủ đề:

Bình luận(1) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan về nước thải sinh hoạt

GIÁO TRÌNH NƢỚC THẢI SINH HOẠT 1
MỤC LỤC Chương I. ........................................................................................................................ 4 TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT ............................................................... 4 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt ............................................................................. 4 1. Thành phần và đặc tính nƣớc thải sinh hoạt ......................................................... 4 2. Tác hại đến môi trƣờng ........................................................................................ 4 3. Bảo vệ nguồn nƣớc mặt khỏi sự ô nhiễm do nƣớc thải ......................................... 5 4. Chương II. ....................................................................................................................... 6 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN. ......................................................................................................................... 6 Xử lý cơ học ........................................................................................................ 6 1. Khử trùng nƣớc thải ............................................................................................. 6 2. Xử lý cặn nƣớc thải .............................................................................................. 6 3. Chương III....................................................................................................................... 7 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH ......................................................... 7 Quy trìng công nghệ............................................................................................. 9 1. Thuyết minh ........................................................................................................ 9 2. Chương IV. .................................................................................................................... 12 TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH ................................................................. 12 Song chắn rác .................................................................................................... 12 1. Bể lắng cát thổi khí ............................................................................................ 14 2. Sân phơi cát ....................................................................................................... 15 3. Bể điều hòa ........................................................................................................ 15 4. Bể lắng II ........................................................................................................... 17 5. Sân phơi bùn ...................................................................................................... 19 6. Tính toán các thiết bị phụ ................................................................................... 22 7. Chương V. ..................................................................................................................... 23 TÍNH TOÁN KINH TẾ ................................................................................................ 23 Chi phí đầu tƣ ban đầu ....................................................................................... 23 1. Chi phí quản lý và vận hành ............................................................................... 23 2. TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 24 2
3
Chƣơng I. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT 1. Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt Nƣớc thái sinh hoạt là nƣớc đƣợc thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thƣờng đƣợc thaỉ ra từ các căn hộ, cơ quan, trƣờng học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt của một khu dân cƣ phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nƣớc và đặc điểm của hệ thống thoát nƣớc. Tiêu chuẩn cấp nƣớc sinh hoạt cho một khu dân cƣ phụ thuộc vào khả năng cung cấp nƣớc của các nhà máy nƣớc hay các trạm cấp nƣớc hiện có. Các trung tâm đô thị thƣờng có tiêu chuẩn cấp nƣớc cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tính trên một đầu ngƣời cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nƣớc thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thƣờng thoát bằng hệ thống thoát nƣớc dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành vànông thôn do không có hệ thống thoát nƣớc nên nƣớc thải thƣờng đƣợc tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm. 2. Thành phần và đặc tính nƣớc thải sinh hoạt Thành phần của nƣớc thải sinh hoạt gồm 2 loại:  Nƣớc thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con ngƣời từ các phòng vệ sinh  Nƣớc thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nƣớc thải bao gồm các hợp chất nhƣ protein(40 -50%);hydrat cacbon(40-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 -450mg/l theo trọng lƣợng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học. Ơ những khu dân cƣ đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nƣớc thải sinh hoạt không đƣợc xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. 3. Tác hại đến môi trƣờng Tác hại đến môi trƣờng của nƣớc thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nƣớc thải gây ra.  COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lƣợng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hƣởng đến hệ sinh thái môi trƣờng nƣớc. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm nhƣ H2S, NH3, CH4,..làm cho nƣớc có mùi hôi thúi và làm giảm pH của môi trƣờng.  SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí.  Nhiệt độ: nhiệt độ của nƣớc thải sinh hoạt thƣờng không ảnh hƣởng đến đời sống của thuỷ sinh vật nƣớc.  Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đƣờng nƣớc nhƣ tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… 4
 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dƣỡng đa lƣợng. Nếu nồng đ ộ trong nƣớc quá cao dẫn đến hiện tƣợng phú dƣỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nƣớc rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra ).  Màu: mất mỹ quan.  Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt. 4. Bảo vệ nguồn nƣớc mặt khỏi sự ô nhiễm do nƣớc thải Nguồn nƣớc mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … nơi tiếp nhận nƣớc thải từ khu dân cƣ, đô thị , khu công nghiệp hay các xí nghiệp công nghiệp. Một số nguồn nƣớc trong số đó là nguồn nƣớc ngọt quí giá, sống còn của đất nƣớc, nếu để bị ô nhiễm do nƣớc thải thì chúng ta phải trả giá rấ t đắt và hậu quả không lƣờng hết. Vì vậy, nguồn nƣớc phải đƣợc bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nƣớc thải. O nhiễm nguồn nƣớc mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nƣớc thải chƣa xử lý xả vào nguồn nƣớc làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồn nƣớc. Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nƣớc sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học t ự nhiên của nguồn nƣớc và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồn nƣớc. Khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc phụ thuộc vào các điều kiện xáo trộn và pha loãng của nƣớc thải với nguồn. Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nƣớ. Biện pháp đƣợc coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nƣớc là: - Hạn chế số lƣợng nƣớc thải xả vào nguồn nƣớc. - Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nƣớc thải theo qui địng bằng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nƣớc. Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nƣớc thải trong chu trình kín có ý ngiã đặc biệt quan trọng. 5
Chƣơng II. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN. 1. Xử lý cơ học Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nƣớc thải và đƣợc thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại. Song chắn rác, lƣới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thƣớc lớn có nguồn gốc hữu cơ. Bể lắng cát đƣợc thiết kế trong công nghệ xử lý nƣớc thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nƣớc thải. Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nƣớc thải. Khi cần xử lý ở mức độ cao(xử lý bổ sung) có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát,.. Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trƣớc khi xử lý tiếp theo. 2. Xử lý sinh học Cơ sở của phƣơng pháp xử lý sinh học nƣớc thải là dựa vào khả năng oxy hoá các liên kết hữu cơ dạng hoà tan và không ho à tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên kết đó nhƣ là nguồn thức ăn của chúng. Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có:  Hồ sinh vật  Hệ thống xử lý bằng thực vật nƣớc(lục bình, lau, sậy, rong - tảo,..)  Cánh đồng tƣới  Cánh đồng lọc  Đất ngập nƣớc Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có:  Bể lọc sinh học các loại  Quá trình bùn hoạt tính  Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC)  Hồ sinh học thổi khí  Mƣơng oxy hoá,…. 3. Khử trùng nƣớc thải Khử trùng nƣớc thải là giai đoạn cuối cùngcủa công nghệ xử lý nƣớc thải mhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trƣớc khi xả vào nguồn nƣớc. Để khử trùng nƣớc thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, .. nhƣ ng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế. 4. Xử lý cặn nƣớc thải Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn đƣợc tạo nên trong quá trình xử lý nƣớc thải) là:  Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn  Ổn định cặn  Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau 6
Rác( gồm các tạp chất không hoà tan kích thƣớc lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau,..) đƣợc giữ lại ở song chắn rác có thể đƣợc chở đến bãi rác( nếu lƣợng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ các bể lắng đƣợc dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nƣớc và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Cặn tƣơi từ bể lắng cát đợt một đƣợc dẫn đến bể mêtan để xử lý Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 đƣợc dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần còn lại ( gọi là bùn hoạt tính dƣ) đƣợc dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó đƣợc dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý. Đối với các trạm xử lý nƣớc thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng đƣợc gọi là màng vi sinh và đƣợc dẫn đến bể mêtan. Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nƣớc có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên nhƣ: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị li tâmcặn,… Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%. Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 25- 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với các trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nƣớc ở sân phơi cặn trên nền cát. Chƣơng III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH Các lưu lượng tính toán: qtc * N 250l / ng.d *20000ng Qdb = t = 5000m 3 /d = 3 3 1000 / m l 1000l / m Qd ax = K d * Qdb = 1,3 * 5000m 3 /d = 6500m 3 /d m max t Qd in = K d * Qdb = 0,8 * 5000m 3 /d = 4000m 3 /d m min t max 6500m 3 / d Qd  2*  541,7m 3 / h Qh ax = K h * m max 24h / d 24h / d 7
min 4000m 3 / d Qd  0,5 *  83,3m 3 / h min min Q =K * h h 24h / d 24h / d max 541,7m / h *1000l / m 3 3 Qh   150,5l / s Qs ax = m 3600s / h 3600s / h min 83,3m 3 / h *1000l / m 3 Qh   23,1l / s Qs in = m 3600s / h 3600s / h Lƣu lƣợng trung bình giờ: Qtbh= 5000/24 = 208.33m3/h Lƣu lƣợng trung bình giây: Qtbs= 208.33/3600 = 0.05787 m3/s Các thông số nƣớc thải đầu vào  BOD5 = 200 mg/l  SS = 120 mg/l  COD = 300mg/l  pH = 7  Nhiệt độ 300C  Tổng ni tơ 70 mg/l o Hữu cơ 25mg/l o Amonia tự do 45mg/l  Tổng photpho 12 mg/l o Hữu cơ 4mg/l o Vô cơ 8mg/l  Coliform N0/100 107 MPN/100ml Yêu cầu nƣớc thải đầu ra  BOD5  30mg/l  SS  50mg/l  pH = 5- 9  Nitrat(NO3-)  30mg/ l  Phosphat(PO4-)  6mg/ l  Tổng Coliforms  1000 MNP / 100m l Xác định nồng độ chất bẩn của nƣớc thải: Hàm lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc thải sinh hoạt: n 1000 55 1000 Csh  ll   220mg / l qtb 250 Với: nll : tải lƣợng chất rắn lơ lửng của nƣớc thải sinh hoạt tính cho 1 ngƣời trong một ngày đêm. Lấy nll = 55g/ng.d qtb : tiêu chuẩn thoát nƣớc trng bình, qtb = 250l/ng.d Hàm lƣợng BOD20 trong nƣớc thải sinh hoạt: 8
nBOD 1000 40 1000 Lsh    160mg / l qtb 250 Với: nBOD : tải lƣợng chất bẩn theo BOD20 của nƣớc thải sinh hoạt tính cho một ngƣời trong một ngày đêm. nBOD =40g/ng.d. Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý : Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau:  Công suất của trạm xử lý  Thành phần và đặc tính của nƣớc thải  Mức độ cần thiết xử lý nƣớc thải  Tiêu chuẩn xả thải vào các nguồn tiếp nhận tƣơng ứng  Phƣơng pháp xử lý cặn  Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm xử lý nƣớc thải  Các chỉ t iêu kinh tế kỹ thuật khác. Sơ đồ công nghệ: Phƣơng án 1: Quy trình xử lý nước thải sinh hoạt công suất 5000m 3 /ng.đ Thuyết minh: o Nƣớc thải từ khu dân cƣ trƣớc khi đi vào bể lắng cát thổi khí đƣợc cho qua song chắn rác. Khi qua song chắn rác, các thành phần nhƣ nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,..bị giữ lại và đƣợc thu gom bằng thủ côn g cho vào thùng chứa rác. o Bể lắng cát có nhiệm vụ tạo thời gian lƣu và thu giữ các hạt cát sỏi có kích thƣớc lớn hơn 0,2mm. Tại bể lắng cát, các chất vô cơ có trọng lƣợng lớn sẽ bị tách ra khỏi nƣớc, và đƣợc xả vào sân phơi cát. Sau đó nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể điều hòa lƣu lƣợng với hệ thống sục khí để chống khả năng lắng cặn tại bể. 9
o Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm đến bể aeroten, tại bể aeroten nƣớc thải đƣợc xử lý bằng quá trình sinh học lơ lửng hiếu khí. o Nƣớc sau khi ra khỏi bể aeroten, đƣợc dẫn đến bể lắng đ ợt 2. Bể lắng đợt 2 đƣợc xây dựng theo mô hình bể lắng ly tâm có thời gian lƣu nƣớc từ 1,5 -3 giờ. Dƣới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm các hạt bông bùn hoạt tính sa lắng xuống đáy. Một phần bùn hoạt tính đƣợc tuần hoàn trở lại bể aeroten, phần bùn dƣ đƣợc đƣa ra sân phơi bùn. Bùn đƣợc tách nƣớc và đƣa đi làm phân bón cây. Sau đó nƣớc thải đƣợc khử trùng bằng clo tại bể tiếp xúc. o Nƣớc thải sau khi qua hệ thống có các chỉ tiêu thoã mãn với yêu cầu xả thải và đƣợc xả vào nguồn nƣớc mặt của địa phƣơng. Phƣơng án 2: Hầm tiếp nhận với song chắn rác thô khe 25mm 1. Song chắn rác 2. Bể lắng cát thổi khí 3. Bể điều hoà 4. Bể lắng đợt 1 5. Aeroten: bể aeroten Bể lắng đợt 2 6. Bể tiếp xúc 7. Bể nén bùn 8. 9. Máy ép bùn. Thuyết minh: Nƣớc thải sinh hoạt đƣợc thu gom bằng hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt của khu dân cƣ dẫn về trạm xử lý. Vào bể tiếp nhận có song chắn rác thô cào rác bằng cơ giới và hệ thống sục khí nhằm tránh khả năng lắng cặn của nƣớc thải. Sau khi nƣớc thải trong bể tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ đƣợc bơm đặt tại bể tiếp nhận bơm lên song chắn rác tinh có cào rác cơ giới trƣớc khi đến bể lắng cát thổi khí. 10
Tại bể lắng cát thổi khí, các chất rắn vô cơ có trọng lƣợng lớn sẽ bị tách ra khỏi nƣớc và đƣợc xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định do điều kiện vận hành hệ thống thực tế quyết định. Sau đó nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể điều hoà lƣu lƣợng với hệ thống sục khí để chống khả năng lắng cặn tại bể. Nƣớc từ bể điều hoà đƣợc bơm đến bể lắng 1,sau đó nƣớc đƣợc chảy qua bể aeroten. Tại bể aeroten nƣớc thải đƣợc xử lý bằng quá trình sinh học lơ lửng hiếu khí. Nƣớc sau khi ra khỏi bể aeroten, đƣợc dẫn đến bể lắng đợt 2. Nƣớc sau xử lý sinh học đƣợc khử trùng bằng clo trong bể tiếp xúc. Nƣớc sau khi đƣợc khử trùng là nƣớc sau xử lý, đạt các tiêu chuẩn cột B tiêu chuẩn nƣớc mặt TCVN 5942-1995. Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt 2 đƣợc tuần hoàn một phần trở lại bể aeroten và một phần gọi là bùn hoạt tính dƣ cùng với cặn tƣơi từ bể lắng đợt 1 đƣợc dẫn tới bể nén bùn để làm giảm lƣợng nƣớc chứa trong bùn trƣớc khi dẫn vào máy ép bùn. Lựa chọn công nghệ xử lý: Cả hai phƣơng án trên đều có hiệu quả xử lý tốt, nƣớc thải sau khi xử lý đạt yêu cầu. Tuy nhiên phƣơng án 1 có ƣu điểm hơn là: chi phí đầu tƣ thấp hơn, chi phí năng lƣợng vận hành ít tốn kém hơn. Đòi hỏi d iện tích xây dựng ít hơn. Do đó chọn phƣơng án 1 là phƣơng án xử lý. 11
Chƣơng IV. TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH 1. Song chắn rác Nhiệm vụ: Khử cặn rắn thô(rác) nhƣ : nhành cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,…giúp bảo vệ bơm, van, đƣờng ống , cánh khuấy,.. Cấu tạo: Thiết bị chắn rác là thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16-50mm. Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện của các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elíp. Số lƣợng thiết bị chắn rác trong trạm XLNT tối thiểu là 2. Thiết bị chắn rác thƣờng đặt nghiêng theo chiều dòng chảy một góc 50-90 0 . Chọn 2 SCR một hoạt động, một dự phòng. Bố trí khoảng cách giữa 2 song chắn rác là 10mm, đƣợc chế tạo bằng kim loại chống rỉ có hình dạng tròn đƣờng kính 10mm lắp nghiêng 1 góc 60o với phƣơng ngang. Song chắn rác làm giảm tiết diện dòng chảy nên phải mở rộng về 2 bên một góc 20 o để tránh hiện tƣợng chảy rối. Tính toán thiết kế: Số khe hở song chắn rác là: q.K z 0,05787.1.05 n   30 khe b.h1 .vtb 0,01.0,4.0,5 Trong đó:+b: khe hở song chắn rác +Lưu lượng trung bình qua song chắn rác: 208.3333 m3/h= 0.05787 m3/s. +vtb :Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác: vtb= 0.5 m/s +h1:Chiều sâu lớp nước trước song chắn rác: h1=0.4m +Kz: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy (=1.05) Có 2 song chắn rác nên số khe mỗi song là: 30/2 = 15 khe Bề rộng tổng cộng: Bs = s(n+1) + b*n = 0.008(15+1) + 0.01*15 = 0.3 m -Với: d:bề dày song chắn rác Tính toán , kiểm tra vận tốc dòng chảy trƣớc song chắn rác để khắc phục khả năng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0.4m/s q 0, 05787 Vkt    0.48 > 0.4m/s Bs .h1 0,3.0, 4 Chiều dài phần mở rộng trƣớc song chắn rác: Bs  Bm 0.3  0.25  0.07 m L1 = = 2tg 0.73 Trong đó: +Bm chiều rộng mương dẫn (0.25m) 12
+Bs chiều rộng của song chắn rác (0.31) +Góc nghiêng chỗ mở rộng  =20o Chiều dài phần thu hẹp sau song chắn rác: L2 = 0.5*L1 = 0.5*0.07 = 0.04 m Chiều dài tổng cộng của mƣơng lắp song chắn rác: L = L1+ L2 + Ls = 0.07 + 0.04 + 1.5 =1.6 m, Ls: chiều dài phần đặt mương chắn rác (=1.5m) Tổn thất áp lực tại song chắn rác: v2 0, 482 hs   . .K  0, 23. .3  0, 008m  8mm 2g 2.9,81 Trong đó: v: vận tốc của nƣớc thải trƣớc song chắn rác K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vƣớng mắc rác ở song chắn, K = 2 -3. chọn K = 3  : hệ số sức cản cục bộ của song chắn, đƣợc xác định theo công thức: 4/3 4/3  0, 008  s    .   sin   1,83.   .sin 60  0, 23 0 l  0, 01   : hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn.  =1,83  : góc nghiêng của song chắn so với hƣớng dòng chảy,  =60o Chiều cao xây dựng song chắn rác: Hxd = h + hs+0.5 = 0.4+0.2566+0.5 = 1.1566 m 0.5: chiều cao độ phóng từ hmax đến cột sàng công tác Lƣợng rác lấy ra từ song chắn rác: a.N 8.20000 W   0.44 m3/ngàyđêm 365.1000 365.1000 a:lượng rác tính theo đầu người trong một năm. a=8 l/ng.năm N: số người sử dụng hệ thống nước thải Trọng lƣợng rác /ngàyđêm: P = W.G= 0,44.750 = 330kg/ngd Với : G: khối lƣợng riêng của rác, G  750kg / m3 d d: bề dày thanh chắn b w w: bề rộng thanh chắn b : khe hở giữa các thanh chắn 13
2. Bể lắng cát thổi khí: Nhiệm vu Dƣới tác động của lực trọng trƣờng,các phần tử rắn (cát,xỉ) có tỷ trọng lớn hơn t ỷ trọng của nƣớc sẽ đƣợc lắng xuống đáy bể trong quá trình chuyển động. Bể lắng cát phải đƣợc tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các phần tử hữu cơ nhỏ không lắng đƣợc và đủ nhỏ để cát và các tạp chất rắn vô cơ giữ lại đƣợc trong bể. Loại bỏ cát sỏi có kích thƣớc hạt lớn hơn 0,2mm. Giảm cặn lắng trong ống, mƣơng oxy hoá. Tính toán thiết kế Các thông số cơ bản thiết kế bể lắng cát thổi khí Thông số thiết kế Khoảng giá Giá trị đặc STT trị trƣng Thời gian lƣu nƣớc tính theo lƣu lƣợng giờ lớn 2-5 1 3 nhất, (phút) Kích thƣớc: 2 Chiều cao(m) 2,0-5,0 Chiều dài(m) 7,5-2,0 Chiều rộng(m) 2,4-7,0 Tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao 3 1 :1-5 :1 1,5 :1 Tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng 4 3 :1-5 :1 4 :1 3 Lƣợng không khí cung cấp (m /phút.mdài) 5 0,2-0,5 Lƣợng cát lắng trong bể, m3/103 m3 nƣớc thải 6 0,004-0,2 0,15 Chọn hai bể lắng cát. Thời gian lƣu nƣớc chọn t= 3phút Thể tích một bể: 3 phut * 60s / phut *150,5l / s *1m 3 / 1000l V  t * Qs   13,5 m 3 max 2 Chọn chiều cao nƣớc trong bể : H = 1,5m Chiều rộng của bể : B = 2m V 13,5 Chiều dài bể : L    4,5m BH 2 *1,5  Lƣợng không khí cần cấp cho 1 bể Qkk  L * I  4,5 * 0,4  1,8m 3 / phut Trong đó: I = Cƣờng độ không khí cung cấp trên mét dài bể, I = 0,4 m3/ phút.mét dài.  Lƣu lƣợng không khí tổng cộng cần cung cấp cho bể lắng cát tính theo công thức: Qkk  Qkk * n  1,8 * 2  3,6m 3 / phut tc Trong đó : Qkk = lƣu lƣợng không khí cung cấp cho một đơn nguyên, Qkk = 1,8m3/phút; n = Số đơn nguyên cong tác, n = 2 14
 Lƣợng cát trung bình sinh ra mỗi ngày: Q tb * q0 5000 * 0,15 Wc  d   0,75m 3 / d 1000 1000 Trong đó: Qdtb= Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình ngày, Qdtb =5000m3/d q0 = lƣợng cát trong 1000 m3 nƣớc thải, q0 = 0,15 m3 cát / 1000 m3  Chiều cao lớp cát trong một ngà y đêm : Wc * t 0,75 *1 hc    0,042m L * B * n 4,5 * 2 * 2 Trong đó: Wc = Lƣợng cát sinh ra trung bình trong một ngày đêm, Wc = 0,75 m3/d t = chu kỳ xả cát , t = 1d  Chiều cao xây dựng của bể lắng cát thổi khí đƣợc tính theo công thức: H xd  H  hc  hbv  1,5  0,042  0,4  1,9m Trong đó: Hxd = Chiều cao công tác của bể lắng cát thổi khí, H = 1,5m hc = Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát thổi khí, hc = 0,042m hbv = Chiều cao vúng bảo vệ của bể lắng cát thổi khí, hbv = 0,4m 3. Sân phơi cát Nhiệm vụ: Cát lấy ra khỏi bể lắng cát còn chứa nhiều nƣớc nên cần phơi khô trƣớc khi sử dụng vào những mục đích khác nhau. Tính toán thiết kế  Diện tích hữu ích của sân phơi cát: N * P * 365 0,02 * 20000 * 365 F  ll   36m 2 1000h 1000 * 4 Trong đó: Nll = dân số tính theo chất lơ lửng, Nll = 20000 dân P = lƣợng cát giữ lại tro ng bể lắng cho một ngƣời trong một ngày đêm, P lấy theo điều 6.3.5-TCXD-51-84, P = 0,02 l/d. h = chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4 m/năm( khi lấy cát đã phơi khô theo chu kỳ).  Chọn sân phơi cát hình vuông, cạnh : 15
L  F  36  6m 4. Bể điều hòa: Thông số thiết kế: Lƣu lƣợng nƣớc vào: Qvao  Qmax  541,7m3 / h h Lƣu lƣợng nƣớc ra: Qra  Qtb  208,33m3 / h h Thời gian điều hòa khoảng 8h Kích thƣớc bể điều hòa: Chọn bể hình chữ nhật có chiều cao hữu ích H dh  5m , chiều dài 20m, hai hành lang rộng 5m. Thể tích bể: V = 5.20.5.2 = 1000 m3 V 1000 Thời gian lƣu tối đa có thể có của bể: t  .24  .24  3, 4h Q 6500 Vậy chiều cao xây dựng của bể điều hòa là: H  H dh  Hbv  5  0,5  5,5m Hàm lƣợng BOD đƣợc xử lý sau bể lắng cát và bể điều hòa đạt 40%: BOD5 (100  40) 200(100  40) BOD    120mg / l 100 100 Hệ thống bơm: Với hiệu suất bơm 80%, chiều cao cột nƣớc 8m. Chọn mua 2 bơm (một hoạt động, một dự phòng). Chọn bơm cánh hở, trục ngang, có công suất bơm 170m3/h, công suất động cơ 15HP, đƣờng kính ống 150mm. 5. Bể Aeroten: Lƣu lƣợng không khí đi qua 1m3 nƣớc thải cần xử lý khi xử lý sinh học hiếu khí ở aeroten đƣợc tính theo công thức: 2 La 2.120 D   4m3 / m3nuocthai K .H 15.4 Trong đó: La: BOD5 của nƣớc thải dẫn vào aeroten, La = 120mg/l K: Hệ số sử dụng không khí, K = 14-18 g/m4 khi sử dụng tấm plastic xốp. chọn K = 15 g/m4 H: chiều sâu công tác của aeroten, H = 4m Thời gian cần thiết thổi không khí vào aeroten đƣợc tính theo công thức: 2L 2.120 t a   4,1h K .I 14.4, 2 Trong đó: I: cƣờng độ thổi không khí, chọn I = 4,2m3/m2.h Lƣợng không khí thổi vào aeroten trong 1 đơn vị thời gian: h V = D. Qmax = 4. 541,7 = 2166,8 m3 / h Xác định kích thƣớc aeroten: Diện tích aeroten: 16
V 2166,8 F   515,9m2 I 4, 2 Thể tích aeroten: W  F  H  515,9  4  2063,6m3 H: chiều cao của aeroten, H = 4m Chiều dài các hành lang aeroten : F 515,9 L   64,5m  65m b 8 b: chiều ngang mỗi hành lang của aeroten, b = 2H = 8m Chọn aeroten gồm 2 đơn nguyên, 4 hành lang cho một đơn nguyên. Chiều dài mỗi hành lang sẽ là: L 65 l   8m n.N 4.2 Trong đó: n: số hành lang trong một đơn nguyên N: số đơn nguyên. Tính toán thiết bị khuếch tán không khí: Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với tấm xốp có kích thƣớc mỗi tấm 300  300mm . Nhƣ vậy số lƣợng tấm xốp khuếch tán không khí cần thiết: V .1000 2166,8.1000 Nx  '   328 tấm D .60 110.60 D’: lƣu lƣợng riêng của không khí. Khi chọn tấm xốp: D’ = 80 -120l/phút. Chọn D’= 110l/phút. Số lƣợng tấm xốp n1 trong một hành lang sẽ là: N 328 n1  x   41tấm. n.N 4.2 Các tấm xốp đƣợc bố trí thành một hàng từ một phía của hành lang. các tấm xốp đƣợc đặt trên rãnh dƣới đáy của aeroten. 6. Bể lắng II Nhiệm vụ: Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nƣớc – bùn từ mƣơng oxy hoá dẫn đến. Tính toán thiết kế Bể lắng II đƣợc xây dựng theo kiểu bể lắng ly tâm  Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với lƣu lƣợng ngày trung bình : Q tb  1,5Qd 5000  1,5 * 5000 tb F1  d   568m 2 L1 22 Trong đó : Qdtb= lƣu lƣợng trung bình ngày đêm, Qdtb = 5000m3/d L1= Tải trọng bề mặt ứng với lƣu lƣợng trung bình, lấy theo các thông số thiết kế bể lắng đợt II, L1 = 22m3/m2.d  Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với lƣu lƣợng ngày lớn nhất: Q max  1,5 * Qd 6500  1,5 * 6500 max F2  d   369m 2 L2 44 17
Trong đó: Qdmax = lƣu lƣợng lớn nhất trong ngày, Qdmax= 6500 m3/d L2 = Tải trọng bề mặt ứng với lƣu lƣợng lớn nhất , L2=44 m3/m2.d Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với tải trọng chất rắn lớn nhất : (Qh  Qh ) * X *10 3 (541,7  1,5 * 541,7) * 3500 *10 3 max th F3    484m 2 L3 9,8 Trong đó:Qh = Lƣu lƣợng lớn nhất trong giờ, Qhmax = 135,42 m3/h max Qhth = Lƣu lƣợng bùn tuần hoàn lớn nhất trong giờ, Qhth = 1,5 Qhmax X = Nồng độ VSS trong nƣớc thải vào bể lắng, X= 3500mg/l Các thông số thiết kế bể lắng đợt II Loại công trình xử lý sinh Tải trọng bề Tải trọng chất Chiều cao 3 2 2 học mặt(m /m .d) rắn(kg/m .h) công Lớn nhất Lớn nhất tác(m) Trung bình Trung bình Bùn hoạt tính khuếch tán 16,3-32,6 40,7-48,8 3,9-5,9 9,8 3,7-6,1 bằng không khí Bùn hoạt tính khuếch tán 16,3-32,6 40,7-48,8 4,9-6,8 9,8 3,7-6,1 bằng oxy nguyên chất Bể lọc sinh học 16,3-24,4 24,4-48,8 2,9-4,9 7,8 3,0-4,6 Bể sinh học tiếp xúc 16,3-32,6 24,4-48,8 3,9-5,9 9,8 3,0-4,6 quay(RBC) Diện tích mặt thoáng thiết kế của bể lắng đợt II trên mặt bằng sẽ là giá trị lớn nhất trong số 3 giá trị của F1, F2 và F3 ở trên. Nhƣ vậy, diện tích mặt tboáng thiết kế chính là F=F1 = 568m 2 .  Đƣờng kính của bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức : 4F 4 * 568 D   26m *n 3,14 *1  Chiều cao xây dựng: H xd  H  hth  hb  hbv  2  0,2  0,5  0,3  3m  Kiểm tra tải trọng máng tràn theo công thức: Q max 6500 Lm  d   79,6m 3 / md  500m 3 / md Dn 3,14 * 26 *1  Thể tích của bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức: W = F*H = 568*2 = 1136m 3 Trong đó: F = Diện tích mặt thoáng tổng cộng của bể lắng đợt II, F = 568m 2 H = Chiều cao công tác của bể lắng đợt II, H = 2m  Kiểm tra thời gian lƣu nƣớc trong bể theo công thức: W 1136 t  tb   2,18h Qd / 24  1,5Qd / 24 5000 / 24  1,5 * 5000 / 24 tb Trong đó: W = Thể tích của bể lắng ly tâm Qdtb = lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình ngày 18
7. Sân phơi bùn Nhiệm vụ: Giảm thể tích và khối lƣợng của cặn để sử dụng làm phân bón. Tính toán thiết kế Khối lƣợng bùn cặn thu đƣợc từ bể lắng đợi 2, theo trọng lƣợng cặn khô: G  Qd .(0,8SS  0,3S )10 3  5000 * [0,8 *120  0,3 * (200  20)] *10 3  750kg / d tb trong đó: Qdtb – lƣu lƣợng ngày lớn nhất, Qdtb =5000/d SS - hàm lƣợng cặn lơ lửng, SS = 120mg/l S- lƣợng BOD5 đƣợc khử, S = (BOD5,vào – BOD5,ra) mg/l. Thể tích hỗn hợp cặn: W 750 V k   57,4m 3 / d P 1000 *1,005 * 0,013 Trong đó: Wk- trọng lƣợng cặn khô, Wk = 750kg/d  - tỷ trọng hỗn hợp cặn, lấy  = 1,005t/m3 P – nồng độ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp theo tỉ lệ thập phân, lấy P = 0,013. Diện tích sân phơi bùn V 57,4 * 365 S b   13967m 2 K 1,5 K- tải trọng bề mặt của sân phơi bùn,lấy K = 1,5m3/m2.y Sân phơi bùn đƣợc chia làm hai đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có diện tích là 13967/2 = 6983 m 2 và chọn hình dạng thiết kế hình vuông, có cạnh: L  6983  83m 8. Khử trùng bằng Clorua vôi: Để khử trùng nƣớc thải, có thể sử dụng các biện pháp nhƣ clo hóa, o6zon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV, ở đây chỉ dùng phƣơng pháp khử trùng bằng clo , vì phƣơng pháp này tƣơng đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận đƣợc. Phản ứng thủy phân giữa Clo và nƣớc thải xảy ra nhƣ sau: CL2  H 2O  HCL  HOCL  Axit hypoclorit rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành oxy nguyên tử HOCL  HCL  O  Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCL- HOCL  H   OCL  Cả HOCL, OCL- và O là những chất oxy hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Tính toán: -Khử trùng nƣớc thải bằng clo : Lƣợng Clo hoạt tính lớn nhất cần thiết để khử trùng nƣớc thải đƣợc tính theo công thức: a  Qh ax 3  541, 7 m Gmax    1, 6kg / h 1000 1000 - Trong đó: a: Liều lƣợng clo hoạt tính, đối với nƣớc thải sau xử lý sinh học hoàn 3 toàn, a = 3g/m . Dung tích hữu ích của thùng hòa tan đƣợc tính theo công thức: 19
a  Qd 100 100 3  5000 100 100 tb W   1,5m3 1000 1000  b  p  n 1000 1000  2,5  20  2 Trong đó: b: nồng độ dung dịch clo vôi, b=2,5% p: hàm lƣợng clo hoạt tính trong clorua vôi, p= 20% n: số lần hòa trộn dung dịch clorua vôi trong ngày đêm, n =2 -6 phụ thuộc vào công suất trạm. chọn n = 2 Thể tích tổng cộng của thùng hòa tan tính cả thể tích phần lắng: Wtc  1,15 W  1,15 1,5  1,725m3 Chọn hai thùng hòa tan, thể tích của mỗi thùng: W 1, 725 W1    0,862m3  0,9m3 2 2 Thể tích thùng hòa trộn lấy bằng 40% thể tích thùng hòa tan: Wtr = 0,4* 0,9 = 0,36m3 Chiều cao hữu ích của thùng hòa trộn lấy bằng 0,25m và diện t ích của thùng hòa trộn trên mặt bằng sẽ là: 0,36/0,25 = 1,44m2 Dung dịch clorua vôi hòa tan sẽ đƣợc bơm định lƣợng đƣa tới máng trộn để trộn đều với nƣớc thải trƣớc khi vào bể tiếp xúc. Lƣợng dung dịch clorua vôi 2,5% lớn nhất cung cấp qua bơm định lƣợng đƣợc tính theo công thức: 100 100 100 100 qmax  Gmax    1, 6    320l / h b p 2,5 20 Bơm định lƣợng hóa chất đƣợc chọn có dãy thang điều chỉnh lƣu lƣợng trong khoảng 0,3-0,9 l/phút và số máy bơm đƣợc chọn là 2. -Tính toán máng trộn: Số lỗ trong mỗi ngăn đƣợc xác định theo công thức: 4Qsmax 4 * 0,15 n   29 lỗ d v 3,14 * (0,08) 2 *1,2 2 Trong đó: Q max : lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất trong 1s, Q max = 0,15 m 3 / s s s d : đƣờng kính lỗ, d = 0,08m v : tốc độ chuyển động của nƣớc qua lỗ, v = 1,2m/s Chọn số hàng lỗ theo chiều đứng: n d = 4 lỗ Số hàng lỗ theo chiều ngang: n n = 8 Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng: 2d = 2*0,08 = 0,16m Khoảng cách giữa hai lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng trộn theo chiều ngang lấy bằng: d = 0,08m. Chiều ngang máng trộn: B  2d (nn  1)  2d  2 * 0,08(8  1)  2 * 0,08  1,3m Chiều cao lớp nƣớc trƣớc vách ngăn thứ nhất: H1  2d (nd  1)  d  2 * 0,08(4  1)  0,08  0,56m Chiều cao lớp nƣớc trƣớc vách ngăn thứ 2: H 2  H1  h  0,56  0,19  0,75m Trong đó: Tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2, đƣợc tính theo công thức: 20