Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho quận 8, quy hoạch đến năm 2030 công suất Q=69.200 m3/ngđ

u cát hình thang Đáy lớn 2,5 m Đáy nhỏ 0,8 m Chiều cao 1,5 m Độ dốc 7 % 3.Máng thu nước đầu ra Chiều dài 3,3 m Chiều rộng 1,1 m Độ dốc ngang của máng thu 2 % 4.Sân phơi cát Số sân phơi cát 2 Chiều dài 20 m Chiều rộng 18 m Chiều cao 5 m Ống thu nước rò rỉ 4 Đường kính 100 mm BỂ ĐIỀU HÒA Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng dòng chảy cũng như một phần sự dao động nồng độ của nước thải nhằm tạo sự ổn định cho hoạt động của hệ thống. Trong thiết kế, bể điều hòa còn giúp giảm kích thước công trình xử lý, tiết kiệm chi phí đầu tư. Trong bể điều hòa có hệ thống sục khí vào nước thải vừa làm thoáng sơ bộ giúp tăng hiệu suất của các công trình phía sau như lắng, xử lý sinh học vừa tránh hiện tượng lắng cặn và gây mùi hôi khó chịu. Thể tích bể được thiết kế có dung tích đảm bảo khả năng chứa lượng nước thải dư khi lưu lượng nước thải của khu vực lớn hơn lưu lượng trung bình của hệ thống bơm và bổ sung lượng nước thải khi lưu lượng nước thải của khu vực nhỏ hơn lưu lượng trung bình của hệ thống. Phương pháp xác định thể tích bể điều hòa tương đương phương pháp xác định thể tích bể chứa nước sạch. Để xác định dung tích bể điều hoà có thể dung phương pháp tính toán hoặc phương pháp biểu đồ. Chọn phương pháp tính toán. Bảng 3.5 Bảng xác định dung tích của bể điều hoà T (h) Qvào (m3) Qra (m3) Δ(m³) Σ∆ m(3) 0-1 844,77 2879,85 2035,09 8036,24 1-2 844,77 2879,85 2035,09 10071,33 2-3 844,77 2879,85 2035,09 12106,42 3-4 844,77 2879,85 2035,09 14141,51 4-5 846,88 2879,85 2032,97 16174,48 5-6 2230,14 2879,85 649,72 16824,20 6-7 3472,39 2879,85 -592,54 16231,66 7-8 4962,26 2879,85 -2082,41 14149,25 8-9 5187,49 2879,85 -2307,64 11841,62 9_10 5204,41 2879,85 -2324,56 9517,06 10_11 5173,39 2879,85 -2293,54 7223,53 11-12 4456,30 2879,85 -1576,44 5647,08 12-13 2705,58 2879,85 174,28 5821,36 13-14 2611,73 2879,85 268,13 6089,49 14-15 2807,16 2879,85 72,69 6162,18 15-16 3974,71 2879,85 -1094,86 5067,32 16-17 4360,48 2879,85 -1480,62 3586,70 17-18 4363,85 2879,85 -1484,00 2102,70 18-19 4285,01 2879,85 -1405,15 697,55 19-20 3577,40 2879,85 -697,55 0,00 20-21 2321,45 2879,85 558,41 558,41 21-22 1499,54 2879,85 1380,32 1938,73 22-23 850,41 2879,85 2029,45 3968,17 23-24 846,88 2879,85 2032,97 6001,15 Tính Toán Bể Điều Hòa Dung tích bể điều hòa: (Theo Diệu, 2010) W = [Qmax] + [Qmin] = [16824,20] + [-2324,56] = 19148,76 (m3) Thể tích lớp nước đệm: 20%W (Lai, 2005) à Tổng thể tích cần thiết của bể điều hòa ∑Wđh = W + 20%W = 19148,76 + (20%*19148,76) = 22978,512 (m3) Chọn Wđh = 23000 (m3) Trạm xử lí hoạt động với 2 đơn nguyên à Thể tích bể điều hòa cho 1 đơn nguyên Wđh = = = 11500 (m3) Mỗi đơn nguyên thiết kế 1 bể điều hòa Dung tích bể: W 1b = 11500 (m3) Chọn mực nước công tác trong bể điều hòa H = 5 (m) Chiều cao xây dựng của bể điểu hòa Hxd = H + 0,5 = 5 + 0,5 = 5,5 (m) Diện tích bề mặt bể điều hòa F = = = 2300 (m2) Chọn chiều dài bể điều hòa L = 50 m à Chiều rộng bể điều hòa: B = = = 46 m Vậy thể tích thực của bể là: V = B x L x H = 46 x 50 x 5,5 = 1260 (m3) Thời gian lưu nước W = Qsmax * T à T = Tính Toán Hệ Thống Phân Phối Khí Với nồng độ cặn lơ lửng SS < 500 mg/l à Dùng phương pháp khuấy trộn bằng khí nén (TCXD 51-2008) Chọn tốc độ cấp khí 0,012 m3/m3.ph (0,010,015 m3/m3.ph) ( Diệu,2010). Lưu lượng khí cần thiết qk = 0,012 * Wđh = 0,012 * 11500 = 138 m3/ph = 8280 (m3/h) Thiết kế hệ thống thổi khí Chọn ống chính dẫn khí là ống inox có đường kính 150mm Cường độ sụt khí trên 1 m dài bể là 8280 m3/h > 8 m3/h (TCXD,51-2008) à Đường kính ống sụt khí D = 75 mm. Các ống khoan lỗ có đường kính lỗ d = 5 mm, chọn khoảng cách giữa các lỗ là 50 mm, nằm ở mặt dưới ống (36 cm, TCXD 51-2008). Số lỗ trên mỗi ống nhánh Nl = = 332 lỗ Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành hai hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của một ống nhánh = = 166 lỗ Ống dẫn khí đặt theo phương ngang, dọc theo tường dọc của bể điều hòa trên các giá đỡ ở độ cao là 10 cm so với đáy (610 cm, TCXD 51-2008). Đặt thiết bị sục khí ở một phía và sát thành bể, khoảng cách từ các ống khoan lỗ đến thành bể đối diện lấy bằng 5 m (11,5H, TCXD 51-2008) Khoảng cách giữa các ống nhánh 1,5m, các ống nhánh cách tường 0,75m. Khi đó, số ống nhánh được phân bố N = (ống) → Lưu lượng khí đi qua từng ống nhánh: qkk/1ong = m3/ph → Lưu lượng khí đi qua mỗi lỗ: qkk/1lo = m3/ph Diện tích một lỗ: F=m2 Vận tốc khí qua mỗi lỗ: V = m/ph =12m/s. Thỏa V (5÷20m/s) Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể điều hòa Thông số tính toán Giá trị Đơn vị Thể tích bể 11500 m3 Diện tích bề mặt bể 2300 m2 Chiều dài bể 50 m Chiều rộng bể 46 m Chiều cao mực nước 5 m Chiều cao bảo vệ 0,5 m Chiều cao xây dựng 5,5 m Thời gian lưu nước 4,43 giờ Tốc độ cấp khí 0,012 m3/m3.ph Lượng khí cần thiết 138 m3/ph Đường kính ống khí chính 150 mm Đường kính ống khí nhánh 75 mm Khoảng cách các ống 1,5 m Ống cách tường thành bể 0,75 m Đường kính lỗ 5 mm Khoảng cách các lỗ 50 mm Độ cao đặt giá đỡ ống 100 mm Số ống nhánh 29 ống Số lỗ trên mỗi ống nhánh 332 lỗ Vận tốc khí qua mỗi lỗ 12 m/s BỂ LẮNG ĐỢT 1 Tính Toán Kích Thước Vùng Lắng Dựa vào các thông số tính toán bể lắng đợt I qua thực nghiệm ở Mỹ và Liên Xô Đối với nước thải đi thẳng vào bể lắng đợt I Chọn tải trọng bề mặt Giờ trung bình Uo= 40 (m3 /m2ngày) = 1,67 (m3 /m2h) = 0,46 x 10-3 (m3 /m2s) (bảng 4-3,Lai,2008). Diện tích bề mặt cần thiết của vùng lắng F = = 870 (m2) Chia làm 2 bể Diện tích mỗi vùng lắng trong bể F1 = Chọn chiều dài mỗi vùng lắng là: L = 6B Chiều rộng mỗi vùng B = Chọn chiều rộng mỗi vùng B = 9,0 m Chiều dài mỗi vùng: L = 6B = 54 (m) Phù hợp khoảng dao động (bảng 4-4, Lai, 2008) Chiều rộng 3-25 m Chiều dài 15-90 m Diện tích mỗi vùng lắng lúc này: F1 = 9 x 54 = 486 (m2) Chiều cao vùng lắng H = Cộng thêm 1 mét vùng chứa cặn lơ lững Chọn chiều cao Ho = 3 (m) (Quy phạm 1,5 – 3m ) (TCXDVN: 51-2008) Thể tích mỗi vùng lắng V1 = F1 x H = 486 x 3 = 1458(m3) Thời gian lưu nước thực tế trong bể t = Thỏa điều kiện thời gian lưu nước tối ưu trong bể từ 1,5 - 2,5 h (Lai, 2008) Độ dốc đáy bể i = 0,02 (Quy phạm 0,01 – 0,02 ) dốc về phía mương xả cặn Vận tốc tới hạn gây hiện tượng xáo trộn cặn lắng trong vùng lắng Vs = Trong đó Vs: vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s) K : hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn. Đối với xử lý nước thải sinh hoạt lấy K = 0,05 r : tỷ trọng của hạt thường từ 1,2 - 1,6 chọn r = 1,4 g : gia tốc trọng trường 9,8 m/s2 d : đường kính tương đương của hạt thường chọn d = 10-4 f : hệ số ma sát phụ thuộc vào đặt tính bề mặt của hạt và số Raynol của hạt khi lắng. f = 0,02 – 0,03 lấy 0,025 Vận tốc giới hạn trong vùng lắng Vs = Kiểm tra vận tốc nước chảy trong vùng lắng Vtb = < Vs = 0,079 (m/s) à không xảy ra hiện tượng xáo cặn Bán kính thuỷ lực trong vùng lắng R= ( m) Vận tốc chuyển động ngang trung bình trong vùng lắng vo = Chuẩn số Reynol Re = 1688 < 2000 : độ nhớt động học của nước ở 30oC = 0,8 x 10-5 (m2/s) (Diệu, 2008) Chuẩn số Froud Fr = 0,32 x 10-5 > 10-5 Đảm bảo điều kiện cặn trong vùng lắng không bi sáo trộn Hiệu Quả Khử BOD và SS Hàm lượng chất lơ lững sau khi ra bể lắng đợt I không được vượt quá 150 mg/l trước khi dẫn đến các công trình xử lý sinh học Lưu lượng Qtb RBOD = Hàm lượng BOD và SS đã khử trong nước thải BOD = 350 x 34,48 % = 120,68 (mg/l) SS = 200 x 56,34 % = 112,68 (mg/l) Hàm lượng BOD và SS còn lại ở dòng ra BOD = 350 – 120,68 = 229,32 (mg/l) SS = 200 – 112,68 = 87,32 (mg/l) (thỏa điều kiện dòng ra) Tính Toán Vùng Phân Phối Nước Vào Để đảm bảo phân phối đều dòng nước và SS trong tiết diện ngang của vùng lắng, tránh hiện tượng làm sáo trộn dòng chảy trong vùng lắng. Ở đầu mỗi bể ta bố trí vách ngăn đục lỗ phân phối nước vào bể (đặt cách tường 1,5 m ) (quy phạm 1,5 – 2,5 m) (Lai, 2009 ) Vách ngăn phân phối nước Chiều cao vách ngăn : Hv = Hl = 3 (m) Chiều rộng vách ngăn : B’n = 9,0 (m) Bề dày vách ngăn: Cv = 0,2 (m) Đường kính lỗ trên vách ngăn phân phối có đường kính như nhau từ 75 – 200 mm (Lai, 2009), chọn d = 100mm Hàng lỗ cuối cùng cao hơn mức cặn tính toán là 0,3(m) (QP: 0,3 - 0,5 m ) (Dung , 2009). Chọn vận tốc qua lỗ 0,3 (m/s) ( QP: vlô = 0,2 ÷ 0,3 (m/s)) (Dung, 2008) Diện tích công tác của mỗi vách ngăn phân phối nước vào bể Fn = Bn’( H – 0,3 ) = 9 ×( 3 – 0,3 ) = 24,3 (m2) Lưu lượng nước tính toán vào mỗi bể qn = 0,2 ( m3/s ) N số bể trong một đơn nguyên Tổng diện tích lỗ cần thiết trên vách ngăn flỗ = 0,667( m2) Tổng số lỗ cần thiết n1 = 85 (lỗ) àchọn 140 (lỗ) Ở vách ngăn phân phối nước vào, bố trí 20 hàng dọc và 7 hàng ngang Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang: (Hn – 0,3) ÷ 7 = (3 – 0,3) ÷ 7 = 0,386 (m) Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc (B’n – 2 × 0,3) ÷ 19 = (9– 0,6) ÷ 19 = 0,437 (m) (Quy phạm khoảng cách giữa tâm các lỗ 0,25 ÷ 0,45 m) (Diệu, 2008)  Tính Toán Máng Thu Nước Đã Lắng Tải trọng thu nước trên 1 mét chiều dài mép máng q= Quy phạm q từ 1,5 – 3 l/sm (Lai, 2007) Chọn q = 2 (l/s.m). Tổng chiều dài mép máng thu 200 (m) Tổng chiều dài máng thu L = 100 (m) Để tránh hoàn toàn hiện tượng kéo cặn vào máng ta kiểm tra lại với L= 100> (Thỏa yêu cầu) Chiều dài máng thu nước ở mỗi bể 50 (m) Bố trí máng thu nước theo chiều dọc ở mỗi ngăn (cùng chiều nước vào) Khoảng cách tim máng ≤ 1,5H = 1,5 × 3 = 4,5 (m) Đặt mỗi bể 3 máng thu Khoảng cách tim máng giữa các máng thu a = 3 m Khoảng cách tim máng 2 bên cách tường bể b = 3/2 =1,5 m Chiều dài mỗi máng thu ln = = 16,7(m) chọn 17 (m) Vận tốc nước đi vào máng thu Vmt = Hai bên mép máng gắn tấm điều chỉnh bằng inox, xẻ rãnh răng cưa chữ V, góc đáy 900 để điều chỉnh cao độ mép máng. Chọn chiều cao hình chữ V là 5cm, đáy chữ V là 10cm, mỗi mét dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20 cm Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đấy 900 q0 = 1,4 x H5/2 Chiều cao mực nước chữ V q0 = àH = 0,038(m) = 3,8(cm) < 5 (cm) đạt yêu cầu Lưu lượng nước vào 1 máng Q1 máng = a x L1mm = 2 (l / sm) x 34 (m) = 64(l/s) Chọn tốc độ nước trong máng thu vm = 0,6 (m/s) (quy phạm 0,6 ÷ 0,8 m/s) (Dung, 2004) Tiết diện máng thu F = Chọn chiều rộng máng c = 0,4 m àChiều cao máng d = Chọn chiều cao máng d = 0,5 m Tiết diện máng thu lúc này: F = 0,4 x 0,5 = 0,2 m(m2) Tính Toán Vùng Chứa Cặn Hàm lượng cặn SS và BOD được lắng xuống và được tích lũy trong vùng chứa cặn sát đáy bể lắng. Thể tích vùng chứa cặn mỗi bể Wc = 134,6 (m3) Trong đó WC : Thể tích vùng chứa cặn (m3) T : Thời gian thu cặn giữa 2 lần xả. Dùng phương pháp cào cặn nên thời gian giữa 2 lần xả có thể lấy từ 6 – 24 h chọn thời gian giữa 2 lần xả cặn T = 24 h Q : lưu lượng nước đưa vào bể (m3/h) Qtb = 1442 (m3/h) Mc: hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng ngang Mc = MSS + MBOD = 200 (mg/l) + 350 (mg/l) = 550 (mg/l) m: hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lắng mc = mSS + mBOD = 87,32 (mg/l) + 229,32 (mg/l) = 316,64 (mg/l) N: số lượng bể lắng N = 2 bể d: nồng độ trung bình của cặn đã được ép chặt trong vùng chứa nén cặn, phụ thuộc thời gian nén cặn Nồng độ trung bình cặn đã nén sau 24h (bảng 6.2 Lai, 2004) T = 24h, Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn H cặn = 0,31(m) Lưu lượng cặn khi xả trong ngăn chứa bùn qc-n =0,28(m3/s) = 280 (l/s) t : thời gian xả cặn, chọn t = 8 phút (QP : 8 – 10 phút, Lai, 2009) Kích Thước Xây Dựng Bể Lắng Chiều cao xây dựng của bể lắng Hxd = Hbể + Hcặn + Hbv = 3 + 0,31 + 0,49 = 3,8 (m) Hbv: chiều cao bảo vệ của bể chọn 0,49 (m) (QP: 0,3 – 0,5 m, TCXD: 51- 2008) Tổng chiều dài bể lắng kể cả 2 ngăn phân phối và thu nước L bể = 54 + 21,5 = 57 (m) Chiều rộng bể, B = 9 m Thể tích một bể lắng Wbể = L bể . H bể . B bể = 57 × 3,6 × 9 = 1847 (m3) Bảng 3.7 Các thông số thiết kế bể lắng đợt 1 Thông số thiết kế Giá trị Đơn vị Số bể 2 1.Kích thước mỗi bể Chiều rộng 9 m Chiều dài 57 m Chiều cao 3,6 m 2.Kích thước vùng lắng Diện tích 486 m Chiều rộng 9 m Chiều dài 54 m2 Chiều cao 3 m Thời gian lắng 2,02 giờ Độ dốc 0,02 3.Vách phân phối Chiều cao 3 m Chiều rộng 9 m Bề dày 0,2 m Đường kính lỗ phân phối 100 mm Số lỗ 140 Lỗ Khoảng cách giữa trục lỗ theo hàng ngang 0,386 m Khoảng cách giữa trục lỗ theo hàng dọc 0,437 m 4.Mương thu nước Số mương 3 m Chiều rộng 0,4 m Chiều dài 17 m Chiều cao 0,5 m Chiều cao mực nước chữ V 38 mm 5.Vùng chứa cặn Chiều cao 0,12 m Thời gian lưu bùn 10 phút BỂ THỔI KHÍ Bể thổi khí hoạt động theo phương pháp xử lý sinh học hiếu khí, các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước. Các chất hữu cơ trong nước thải được vi sinh vật phân hủy thành các chất vô cơ như CO2, H2O,… và tạo thành các sinh khối mới, góp phần làm giảm BOD, COD của nước thải. Thông số tính toán Giá trị (g/m3) BOD 229,32 sBOD 100 COD 600 sCOD 260 rdCOD 160 TSS 90 VSS 80 TKN 40 N_NH4 25 Độ kiềm 180 bCOD/BOD 1,6 T0C 15 Điều Kiện Thiết Kế Và Giả Thiết Sử dụng hệ thống khuếch tán khí có hiệu quả truyền oxy trong nước sạch bằng 35%. Độ sâu của lớp nước trong bể thổi khí là 5 m. Khí được giải phóng ra ở vị trí cách đáy bể 0,5 m. SRT = 3,5 ngày (QP: 0,75 – 15 ngày) (Lai, 2009) Nồng độ DO trong bể thổi khí là 2 g/m3. Cao độ của vị trí xây dựng hệ thống là 500 m. Hệ số α trong bể thổi khí là 0,5 chỉ khử BOD, hệ số β = 0,95 cho cả hai điều kiện và hệ số làm tắt hệ thống khuếch tán khí là 0,9. Sử dụng các thông số động học trong các bảng 8 – 10, 8 – 11 (Metcalf & Eddy, 2004) µmn = 0,75 g VSS/g VSS.ngđ; Kn = 0,74 g N – NH4/m3; kdn = 0,08 g VSS/g VSS.ngđ; kd = 0,12 g VSS/g VSS.ngđ; µm = 6 g VSS/g VSS.ngđ; Ko = 0,5 g/m3. Thiết kế MLSS = 3000 g/m3, có thể chọn giá trị trong khoảng 2000 g/m3 – 3000 g/m3. Hệ số an toàn đối với TKN cực đại/TKN trung bình FS = 1,5. Các Thông Số Sử Dụng Trong Thiết Kế Tính bCOD bCOD = So = 1,6BOD = 1,6229,32 = 367 Tính nbCOD nbCOD = COD – bCOD = 600 – 367= 233 Tính sCODe sCODe = sCOD – 1,6 sBOD = 260 – 1,6100 = 100 Tính nbVSS nbVSS = (1 – bpCOD/pCOD)VSS nbVSS = (1 – bp COD/pCOD) x VSS =(1 – 0,61) 80 = 31,2 Tính iTSS iTSS = TSS – VSS = 90 – 80 = 10 Xác Định Lượng Bùn Phát Sinh (1) Q = 34.600 Y = 0,4 (Tra bảng 8 – 10, Metcalf & Addy, 2004) S0 = 367,2 Nồng độ cơ chất trong bể Tra bảng Ks = 20 Tính µm ở nhiệt độ 15oC µmax,150c = µmax * θT-20 = 6,0* 1,0715-20 = 4,28 Tính kd ở nhiệt độ 15oC kd,150c = k20 * θT-20 = 0,12* 1,0415-20 = 0,1 Lượng bùn sinh ra hàng ngày Thay các thông số trên vào (1), ta được = 3742,13 + 196,46 = 3938,6 Xác Định Nồng Độ Và Khối Lượng VSS, TSS Trong Bể Thổi Khí Khối lượng bùn trong bể = P * (SRT) Tính toán nồng độ VSS và TSS trong bể thổi khí Tính toán khối lượng VSS và TSS trong bể thổi khí Xác Định Thể Tích Và Thời Gian Lưu Nước Của Bể Thổi Khí Thể tích bể thổi khí Chọn xây dựng 6 bể với thể tích mỗi bể Diện tích mỗi bể: Chọn H = 5 m, chiều cao xây dựng là 5,5 m, trong đó chiều cao an toàn là 0,5 m. Tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài: L1: B1 = 1:2 Ta có: L1 = 2 * B1 = 2 * 11 (m) = 22 (m) Tổng thể tích thực của bể: 22 (m) x 11 (m) x 5,5 (m) = 1331 (m3) Thời gian lưu lước (Quy phạm: HRT = 3 – 5 (h); Lai, 2009) Xác định MLVSS Xác Định F/M Và Tải Trọng BOD Tỷ lệ F/M (nhận) (QP: 0,2 – 1,0 g/g.ngđ) Tải trọng BOD (nhận) (QP: 0,80 – 1,90 kg/m3.ngđ) Xác Định Hệ Số Yobs Dựa Vào TSS Và VSS PX,TSS = 5747,77 kg/ngđ Hệ số Yobs tính theo TSS Hệ số Yobs tính theo VSS Tính Nhu Cầu Oxy Tiêu Thụ Tính Lưu Lượng Khí Cần Theo Q Trong đó: Xác định = Do bão hòa trong nước sạch trong bể thổi khí, ở T, độ cao so với mực nước biển. C20 = 9,08 , C15 = 10,07 (Tra bảng D, Metcalf & Eddy, 2004) Xác định áp suất tương ứng với độ cao 500 m, để hiệu chỉnh DO so với cao độ mực nước biển. Ta có theo công thức trong phụ lục B (Metcalf & Eddy, 2004) → Nồng độ oxy ở 500 m và 15oC là Cs,T,H = 10,070,94 = 9,47 Xác định áp suất khí quyển ở 500 m và 15oC (phụ lục B, C; Metcalf & Eddy, 2004) Xác định nồng độ oxy, giả sử phần trăm oxy thoát ra khỏi bể thổi khí là 19%. Xác định SORT với các thông số α = 0,5; β = 0,95; F = 0,9 Xác định lưu lượng khí Khối lượng riêng của không khí ở 15oC và áp suất 1,01325 105 N/m2 là (phụ lục B, Metcalf & Eddy, 2004) Oxy chiếm 23,18 % về khối lượng không khí nên lượng oxy tương ứng là = 1,230,2318 = 0,285 kg/m3 không khí. Lưu lượng khí cần thiết Chọn 6 máy bơm khí. Lưu lượng mỗi máy bơm (m3/phút) Chọn vận tốc của ống dẫn khí chính v = 10 m/s (Quy phạm 10 – 15 m/s (Trịnh Xuân Lai, 2009) Diện tích tiết diện của ống thổi khí chính (m2) Chọn ống thổi khí nhựa chịu được sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất. Đường kính ống dẫn khí chính (m) Từ ống khí chính sẽ có 3 đường ống khí nhánh xuống dần phân phối khí ở đáy bể. Lượng khí đi qua một ống nhánh Ống khí nhánh: d = 150 mm. Dàn phân phối: 9 dãy, d = 100 mm Đĩa thồi khí: r = 150 mm Xác Định Tỷ Số Tuần Hoàn Trong đó Qr: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn Q = 34.600 X: nồng độ VSS ở bể thổi khí X = 3000 g/m3 Xr: nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xr = 8000 g/m3 (Xr trong khoảng 4000 – 12.000 mg/l) R = Qr/Q tỷ số tuần hoàn bùn. RXr = (1 + R)X → (thỏa) (Quy phạm R = 0,25 – 1,0) (Lai, 20009) Ước Tính BOD Sau Xử Lý Giả sử sBODe = 3 mg/l TSS = 10 mg/l BOD = 3 + 0,70,8510 = 8,95 Bảng 3.8 Các thông số thiết kế bể thổi khí STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng nước thải trung bình m3/ngđ 34.600 2 Số lượng bể thổi khí đơn nguyên 6 3 Thể tích bể 1 bề m3 1331 4 Chiều cao m 5,5 5 Chiều dài m 22 6 Chiều rộng m 11 7 Oxy tiêu thụ kg/h 293,36 8 Lưu lượng không khí m3/phút 136,05 9 Đường kính ống khí chính m 0,2 10 Đường kính ống khí nhánh m 0,15 11 Đường kính ống phân phối m 0,1 12 Đường kính đĩa thổi khí m 0,3 13 Số ống nhánh ống 3 14 Dàn phân phối dãy 9 15 Số đĩa Đĩa/dãy 33 16 SRT Ngày 3,5 17 HRT Giờ 4,65 BỂ LẮNG ĐỢT 2 Diện tích mặt bằng bể lắng Diện tích phần lắng của bể lắng Chọn: α = 0,6 Ct = 10000 g/m3 Nếu kể cả buồng phân phối trung tâm Xây bể lắng tròn radian Đường kính bể Xây dựng 3 bể lắng Diện tích 1 bể Đường kính 1 bể Đường kính buồng phân phối trung tâm 1 bể Diện tích buồng phân phối trung tâm 1 bể Diện tích vùng lắng 1 bể Tải trọng thủy lực Vận tốc đi lên của dòng nước Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,8 đường kính bể Chiều dài máng thu nước Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng Chọn máng răng cưa hình chữ V với góc ở đáy 900. Chiều cao chữ V là 60 mm, khoảng cách giữa hai chữ V là 280 mm, chiều rộng một chữ V là 120 mm, chọn chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: hmáng = 200 mm. Có 2,5 khe chữ V trên 1m dài máng. Tổng số khe chữ V trên máng thu nước Máng răng cưa được bắt dính với máng thu nước bê tông bằng tắtke qua các khe dịch chuyển. Khe dịch chuyển có đường kính 20 mm, bulông có Ø20 mm được bắt cách mép dưới máng răng cưa 30 mm và cách đáy chữ V là 50 mm. Hai khe dịch chuyển cách nhau 0,4m. Tổng số khe dịch chuyển Tải trọng bùn Xác định chiều cao bể lắng Chọn chiều cao bể H = 4 m. Dự trữ mặt thoáng h1 = 0.3 m. Chiều cao cột nước trong bể 3,7m gồm Chiều cao phần nước trong h2 = 1,5 m. Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm Chiều cao chứa bùn phần hình trụ Thể tích phần chứa bùn Nồng độ bùn trung bình trong bể Lượng bùn chứa trong 1 bể Lượng bùn cần trong 1 bể aeroten Thời gian lưu trong bể lắng Dung tích bể lắng Lưu lượng nước vào bể lắng Thời gian lắng Thời gian cô đặc cặn Lượng bùn xả ra hàng ngày Qxả từ đáy bể lắng Bảng 3.9 Các thông số thiết kế bể lắng 2 STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng nước thải trung bình m3/ngđ 34.600 2 Số lượng bể lắng đơn nguyên 3 3 Hệ số tuần hoàn 0,6 4 Diện tích mặt bằng bể lắng m2 2719,2 5 Đường kính 1 bể lắng m 34 6 Diện tích buồng phân phối trung tâm m 56,75 7 Đường kính buồng phân phối trung tâm m 8,5 8 Chiều cao bể m 4 9 Chiều cao phần chóp đáy m 0,34 10 Đường kính máng thu nước m 27,2 11 Chiều dài máng thu nước m 85,45 12 Tổng số khe trên máng thu nước khe 427 13 Chiều cao khe mm 60 14 Chiều rộng khe mm 120 15 Khoảng cách 2 khe mm 280 16 Số khe dich chuyển máng răng cưa khe 34 17 Khoảng cách giữa 2 khe dịch chuyển mm 400 18 Đường kính ống dẫn nước vào mm 350 19 Đường kính ống dẫn nước ra mm 350 20 Đường kính ống tuần hoàn bùn mm 300 BỂ TIẾP XÚC Tính Toán Lượng Clo Khử Trùng Lượng Clo cần thiết để khử trùng Trong đó: Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng, (kg/h) a: liều lượng hoạt tính,lấy a= 3g/m3(TCXD: 51- 2008) Ta sử dụng 2 Clorator (1 công tác và một dự phòng) và cần hai bình chứa trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nước. Ở trạm khử trùng chứa Clo có đặc tính kỹ thuật như sau: Dung tích là 400 lít và có chứa 500 kg Clo Đường kính thùng là D = 700 mm Chiều dài thùng là L = 1000 mm Chiều dày của thùng là = 10 mm Lượng Clo lấy ra mỗi giờ từ 1 m2 diện tích mặt bên của thùng chứa là 3 kg/h Diện tích mặt bên của thùng chứa S = () 0,8 L = 3,14 700 0,8 1000 = 1,76 (m2) Lượng Clo có thể lấy ra trong 1 h q = 1,76 3 = 5,28 (kg/h) Số lượng thùng chứa Clo cần là (thùng) Ta chọn một thùng chứa và một thùng dự phòng. Số thùng chứa Clo dự trữ cho nhu cầu dùng Clo trong một tháng (thùng) Trong đó: q: trọng lượng clo trong thùng chứa q=500 kg Số thùng chứa Clo được cất giữ trong kho, kho được bố trí trong cùng trạm Cloratơ có từng ngăn độc lập. Lưu lượng nước Clo trong mỗi giờ (m3/h) b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nước Clo (%), phụ thuộc vào nhiệt độ, chọn b = 0,15% Lượng nước tổng cộng cho nhu cầu của trạm Clorator (m3/h) Trong đó: Qh: Lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi Clo, qh = 350 l/kg : Lưu lượng nước cần thiết để hòa tan 1g Clo, l nước/g Clo ở 150C (Triết và cộng sự, 2008). Nước Clo từ Clorator được dẫn đến máng xáo trộn bằng loại đường ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống là 60 – 70m với vận tốc 1,5 m/s. Tính Toán Máng Trộn Vách Ngăn Có Lỗ Chọn máng với 3 ngăn chứa nước. Đường kính lỗ d = 80 mm. Số lỗ trong mỗi ngăn (lỗ) Với: Q: lưu lượng nước thải trung bình, m3/s v: tốc độ chuyển động của nước qua lỗ, v = 1,2 m/s Chọn số hàng lỗ theo chiều đứng nđ = 5 hàng và số hàng lỗ theo chiều ngang nn = 14 hàng. Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang bằng 2d = 20,08 = 0,16 m. Khoảng cách giữa 2 lỗ ngoài cùng đến thành trong của máng trộn theo chiều ngang lấy bằng d = 0,08 m. Chiều ngang máng trộn (m) Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất (tính từ cuối máng trộn) cũng lấy 2d. Khoảng cách từ tâm lỗ hàng ngang cuối cùng đến đáy máng trộn lấy bằng d. Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất (m) Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai h: tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ hai (m) Với m là hệ số lưu lượng, m = 0,62 Vậy H2 = 0,72+ 0,19 = 0,91 (m) Khoảng cách a giữa các tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ hai (m) Với b là khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn thứ nhất đến đáy máng trộn, b = 1,6d = 1,60,08 = 0,128 (m). Khoảng cách giữa các vách ngăn (m) Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn (m) Với d là chiều dày của vách ngăn, d = 0,2 m Chiều cao xây dựng của máng trộn (m) Trong đó: ha: chiều cao an toàn, chọn ha = 0,35 m Thời gian lưu nước trong máng trộn giây = 0,7 phút Tính Toán Bể Tiếp Xúc Thời gian tiếp xúc giữa Clo và nước là 30 phút. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc W = Q t = 1441,67 30/60 = 720 (m3) Chọn 6 bể tiếp xúc với thể tích mỗi bể là Wn = (m3) Diện tích mỗi bể (m2) = 58 m Hn: Chiều cao công tác của bể tiếp xúc, Hn = 3,5 m Tính Toán Ống Dẫn Nước Vào Bể Tiếp Xúc Lưu lượng nước vào 1 bể tiếp xúc (m3/s) = 67l/s. Bố trí ống dẫn nước vào bể tiếp xúc với đường kính 250 mm. Tốc độ dẫn nước lọc sang bể chứa 1.26 m/s, (Nguyễn Ngọc Dung, 2005). Lượng bùn sinh ra ở bể tiếp xúc (m3/ngđ) Trong đó: a: tiêu chuẩn bùn lắng ở bể tiếp xúc tính cho một người trong một ngày đêm theo xử lý sinh học ở bể thổi khí là 0,05 l/người.ngđ. N: dân số tính toán của quận, người. Độ ẩm cặn lắng ở bể tiếp xúc khoảng 96%. Lượng cặn này sẽ được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước. Tính Toán Công Trình Xả Nước Thải Sau Xử Lý Vào Sông Nước thải sau khi qua bể tiếp xúc được dẫn ra sông theo mương hở với 1 đoạn dài 180 m. Mương dẫn này kết thúc ở hố ga bờ sông và từ đó xả trực tiếp vào sông. Ta chọn phương án xả nước ngay cạnh bờ sông. Ứng với lưu lượng tính toán ta có các thông số thiết kế mương xả theo Bảng 3.10 Bảng 3.10 Các thông số tính toán mương xả Thông số tính toán Giá trị ứng với lưu lượng Qtb = 0,4 m3/s Độ dốc thủy lực i 1,1 Chiều rộng mương dẫn B (m) 1 Độ đầy h/H (m) 0,4 Vận tốc um (m/s) 0,88 Hệ số sức kháng cục bộ của họng xả: Hệ số sức kháng lối vào họng xả xv = 0,5 Hệ số sức kháng chỗ ra họng xả xr