Đề tài Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho thành phố Thanh Hoá và thiết kế kỹ một công trình của trạm

hs =0,83 (m) 2.4. Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác H = h + hs + 0,5 =0,71 + 0,022 + 0,5 =1,232 (m) 2.5. Lượng rác giữ lại sau song chắn rác WR = = = 2,194 (m3/ngày) với a là lượng riác tính theo đầu người = 8 (l/ng.năm).(Tra bảng tuỳ thuộc khe hở song chắn) NTT: Dân số tính toán tương đương theo chất lơ lửng. NTT=100.092 Với dung trọng rác là 750kg/m3 thì trọng lượng rác trong ngày đêm sẽ là: P = 7502,194 =1645,5(kg/ng.đ) = 1,64 (tấn/ng.đ) Lượng rác trong một giờ trong một ngày P1 ===0,094 (T/h) Với - K=1,4 -hệ số không điều hoà giờ - Rác được vớt lên theo phương pháp cơ giới rồi được nghiền nhỏ trước khi đổ trước song chắn rác - Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 10m3/1T rác Q = 101,64 = 16,4 (m3/ngđ) Tính toán bể lắng cát Bể lắng cát được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra khỏi bể nước thải. Bẻ lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15m/s v 0,3 m/s và thời gian lưu nước trong bể lắng là 30” t 60” (điều 6.3 20TCN 51-84). Việc tính toán bể lắng cát ngang khi được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 6.3-20TCN51-84. -chiều dài bể lắng cát: L= (m). Trong đó -HH : chiều sâu tính toán của bể lắng cát HH = 0,6 (m) -U0 : Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s) Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt có đường kính lớn hơn 0,25 mm. Theo bảng 24 –20TCN51-84, ta có U0 = 24,2 (mm/s) Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt cát có đường kính lớn hơn 0,25 mm Theo bảng 24- 20TCN51-84, với bể lắng cát ngang K=1,3 V : Vận tốc dòng chảy trong bể lấy: V= 0,3 L==9,6 (m) Diện tích tiết diện ướt của bể, (m2) được tính: = qsmax - lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qsmax =298,5 (l/s) =0,2985(m3/s) V – Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất : V=0,3 (m/s) n - số đơn nguyên công tác, n=2 = = 0,4975 + Diện tích mặt thoáng của bể F= (m2) Trong đó : - U : tốc độ lắng trung bình của hạt cát và được thực hiện theo công thức: U= Với - W: là thành phần vận tóc chảy rối theo phương thẳng đứng. W=0,05.Vmax = 0,05.0,3 = 0,015 (m/s) - U0 : Vận tốc lắng tĩnh, U0 = 24,2 (mm/s) U= = 0,0189 (m/s) Vậy Ft = = 15,8 (m2) Chiều ngang của bể lắng cát là: B= = 0,82 (m) Xây dựng bể lắng cát gồm 2 ngăn công tác và một ngăn dự phòng, thước mỗi ngăn là: L=9,5 (m) , B=8,5 (m) Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn. Thời gian nước lưu lại trong bể: T = =32(s) 30(s) Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể. Thể tích phần lắng cặn của bể: Wc = 2 (m3). Trong đó: Ntt =100.092 (người) là dân số tính toán theo chất lơ lửng. p= 0,02 l/ng.ngđ : lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn đầu người trong một ngày đêm. t =1 ngày: thời gian giữa hai lần xả cặn. - Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát: hc = =0,124 (m) Cát được dẫn ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thuỷ lực một lần một ngày và được dẫn đến sân phơi cát. Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = Htt+hc+hbv Trong đó: Htt : Chiều cao tính toán của bể lắng cát. Htt= 0,8 hbv: Chiều cao bảo vệ hbv = 0,4(m). hc : Chiều cao lớp căn trong bể hc =0,124m Vậy HXD = 0,8+0,4+0,12 = 1,324 (m) Lấy HXD =1,35 (m). 4. Tính toán sân phơi cát Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát. Thường sân phơi cát được xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh được đắp đất cao. Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở về trước bể lắng cát. Sơ đồ sân phơi cát được thể hiện như hình vẽ. I I 1 2 3 4 Mặt cắt A-A Ra sân phơi cát. 1. ống dẫn cát từ bể lắng 2. Mườg phân phối 3. ống dẫn D200 để tiêu nước 4. Hai lớp nhựa lót sân Mặt bằng sân phơi cát Ra sân phơi cát Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức: F= trong đó: P : Lượng cát tính theo đầu người trong một ngày đêm, P = 0,02 (l/ng - ngđ) h : Chiều cao lớp cát trong một năm, h = 4 (m/năm) NTT : Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt = 100.092 (người) Do đó: F= = 182,7(m2) Thiết kế sân phơi cát gồm ba ô với kích thước mỗi ô là 8m ´ 8m, sơ đồ như hình trên. Tính toán Bể làm thoáng sơ bộ Với hàm lượng cặn lơ lửng là 338 mg/l cần làm thoáng sơ bộ trước khi vào bể lắng nhằm giảm lượng cặn lơ lửng xuống Dung tích bể làm thoáng sơ bộ W=Qt Trong đó : Q : lưu lượng nước thải trong giờ thải nước lớn nhất Q=1074,8 m3/h T: thời gian nước lưu lại trong bể, lấy t=20”=0,33giờ W = 1074,80,33 = 354,684 (m3) Xác định lượng không khí cần thiết Chọn cường độ thổi khí I=6m3/m2.h. Lưu lượng khí đơn vị D=0,8 m3kk/m2.h Lưu lượng không khí cần thiết V=QD = 1074,80,8=859,84 m3/h Diện tích mặt thoáng cần thiết F= V/I = 859,84/6 =143,3 Chiều cao bể = 354,684/143,3=2,5 tính toán bể lắng ngang đợt một Bể lắng ngang đựơc dùng để giữ lại các tạp chất thô không tan trong nước thải. Việc tính toán bể lắng ngang đợt 1 được tiến hành theo chỉ dẫn điều 6.5-20TCN51-84. Chiều dài bể lắng ngang được tính L= Trong đó : V=6m/s – tốc độ dòng chảy, lấy theo quy phạm H = 2m – chiều cao công tác của bể lắng. K – hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang lấy K=0,5 U0 – độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác định theo công thức: U0 = Trong đó: n – hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh hoạt, n=0,25. - hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ, với nhiệt độ của nước thải là t =25,2 ta có =0,904 (dựa vào bảng 25- 20TCN51-84) t – thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán và được lấy theo băng 27-TCN51-84. Với CHH = 338 (mg/l) ta có, với t=1200(s) hiệu suất lắng sẽ là E=62% Trị số tra theo bảng 28-20TCN51-84. Với H=2m ta có = 1,19 = 0,01 (mm/s) – vận tốc cản của dòng chảy theo thành phần thẳng đứng tra theo bảng 26-20TCN51-84. U0 = =0,76 (mm/s) Chiều dài bể là: L= Thời gian lưu lại nước trong bể: T= ==2,62 (giờ) Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang: = = 60 (m2) Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang: B==30 Trong đó H= 2m chiều cao công tác của bể lắng. Chon số đơn nguyên của bể lắng n=3. khi đó chiều rộng mỗi đơn nguyên : b = Tốc độ lắng của hạt cát: U==3,6(mm/s) Hàm lượng chất lơ lững theo nước trôi ra khỏi bể lắng đợt I là: C1 = = 128,44 (mg/l) C=128,44 (mg/l) đạt yêu cầu khi dưa vào bể lọc sinh học hoặc bể AEROTEN xử lý sinh học hoàn toàn, hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải nhỏ hơn 150mg/l. Dung tích hố thu cặn được tính theo công thức: W= (m3/ngđ) Trong đó: CHH – Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu CHH = 338 (mg/l) E – Hiệu suất lắng của bể lắng ngang đợt I, E=62% p - độ ẩm của cặn lắng, p=95% Q – Lưu lượng nước thải ngày đêm , Q=19250 (m3) Pc – trọng lượng thể tích cặn, pc = 1 (T/m3) = 106(g/m3). Wc==84,58 (m3/ngđ) Chiều cao vùng nén cặn: H0 = ==0,06 Chiều cao xây dựng bể: HXD = hbv+H+hth+hc Trong đó : hbv – Chiều cao bẩo vệ hbv = 0,4(m) H – Chiều cao công tác cuủa bể H = 2(m) Hth – Chiều cao lớp nước trung hoà của bể hth = 0,5 (m) Hc – Chiều cao lớp cặn lắng hc = 0,06 Vậy chiều cao xây dựng bể: HXD = 0,4+2+0,5+0,06 =2,96 (m) Lấy HXD =3 (m) 6. Tính bể Aeroten trộn Aeroten trộn là công trình xử lý hiếu khí nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tại mọi thời điểm và vị trí, nước thải được hoà trộn đề với bùn. Lưu lượng nước tính toán: Do hệ số không điều hoà Kch =1,8 >1,25 nên ta lấy lưu lượng nước thải trung bình trong 8 giờ lớn nhất để tính toán, đó là vào các giờ 8 đến 16 giờ, Qtt = 478,5 (m3/h). Việc tính toán bể Aeroten dựa theo mục 6-15 và phụ lục VII-20 TCN.51-84. Trước khi vào bể Aeroten, hàm lượng cặn lơ lửng và hàm lượng BOD như sau: C = 123 (mg/l); La = 176,4 (mg/l) Nước thải được phân phối theo chiều dài bể nên tốc độ ôxy hoá sinh hoá diễn ra một cách điều hoà. Thời gian làm thoáng nước thải được tính theo công thức: tAe = trong đó: La: Hàm lượng BOD của nước thải trước khi vào bể aeroten, La = 176,4 (mg/l) Lt : Hàm lượng BOD của nước thải sau khi ra khỏi aeroten, Lt = 20 (mg/l) a : Liều lượng bùn hoạt hoá chất khô, a = 1,8 (g/l) ( theo bảng 37 20TCN-51 - 84 ) tr : Độ tro của bùn hoạt tính, lấy tr = 0,3 r : Tốc độ oxy hoá mgBOD/g chất không tro, r = 24 (g/l) ( r phụ thuộc vào hàm lượng BOD của nước thải trước và sau khi làm sạch, theo bẳng 38 20TCN51 - 84 ) Do đó: tAe = 5,17 (giờ) Thể tích bể lắng được tính theo công thức: W = Q ´ tAe trong đó: Q : lưu lượng nước thải tính toán, theo lý luận ở trên có Q = 478,5 (m3/h) Do đó: W = 478,5 ´ 5,17 = 2474 (m3) Chọn chiều cao lớp nước trong bể aeroten trộn Hln = 4 (m). Diện tích của bể aeroten là: FAe= ằ 600 (m2) Xây dựng 3 bể aeroten, hình chữ nhật, diện tích mỗi bể là: F1bể = = 200 (m2) Chọn kích thước của bể aeroten trộn B ´ L = 10 ´ 20 Chiều cao của bể H = Hln + hbv trong đó: Hln : Chiều cao lớp nước trong bể, Hln = 4 (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv= 0,5 (m) ị H = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Kích thước của 1 bể B ´ L ´ H = 10 ´ 20 ´ 4,5. Tính toán hệ thống phân phối nước vào bể Aeroten Nước từ kênh dẫn tới ngăn phân phối nước của aeroten. Diện tích ngăn phân phối được tính theo công thức: Q = v ´ B ´ H (1) trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 478,5 (m3/h) = 0,13 (m3/s) v : Vận tốc nước chảy vào ngăn phân phối, v = 0,1 (m) B, H : Chiều rộng và chiều sâu của ngăn phân phối Từ (1) ta có: B ´ H = = 1,3 (m2) Chọn B = 1,3 (m) ị H = 1 (m) Độ tăng sinh khối của bùn Pr = 0,8´C + 0,3´La trong đó: C : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải trước khi vào bể aeroten C = 123 (mg/l) La : Hàm lượng BOD trước khi vào bể aeroten La = 176,4 (mg/l) Pr = 0,8 ´123 + 0,3 ´176,4 = 151,32 (mg/l) Tính toán cấp khí cho Aeroten trộn Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải được xác định theo công thức: (m3/m3) trong đó: z : Lượng ôxy đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD, z = 1,1 (với bể Aerôten làm sạch hoàn toàn) k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, lấy theo bảng 39-20TCN51-84, với thiết bị nạp khí tạo bọt cỡ nhỏ lấy theo tỷ số giữa vùng nạp khí và diện tích Aerten, k1 = 1,47 (với f/F = 0,1 và Imax = 10 m3/m2.h) / theo điều 6.15.9 quy phạm 20TCN 51- 84/ k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị, với Hln = 4 (m) và 3,5 (m3/m2-h), K2 = 2,52 n1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải n1 = 1 + 0,02´ (ttb - 20) = 1 + 0,02´ (26 - 20) = 1,12 Với ttb = 260C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nước thải so với trong nước sạch, lấy sơ bộ n2 = 0,8 Cp: Độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nước tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nước trong bể. Được xác định theo công thức: Cp = CT: Độ hoà tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Theo bảng 2-1: Xử lý nước thải -1978, với T = 270C ị CT = 8,07 (mg/l) = 9,64 (mg/l) C : Nồng độ trung bình của oxy trong Aeroten (mg/l) C = 2 (mg/l) Do đó: = 6,784 (m3K/m3nước thải) Cường độ nạp khí yêu cầu = = 5,25 (m3/m2) Ta có : Imin = 3,5 (m3/m2-h) < I = 5,25 (m3/m2-h)< Imax = 10 (m3/m2-h) đảm bảo yêu cầu thiết kế. Lưu lượng không khí cần thổi vào Aerôten trong một đơn vị thời gian là: V = D´Qh = 6,784 ´ 478,5 = 3246,144 (m3/h) Lưu lượng không khí cần cấp trong ngày là: 24 ´ 3246,144 = 77907 (m3/ngđ). nhiệt độ trung bình năm của không khí là 270C, khối lượng riêng của không khí ở nhiệt dộ này là 1,18 (kg/m3) nên lượng Ôxy cần cấp trong ngày là Qkhí = 1,18´ 77907 = 91930 (kg). Lượng ôxy cần cung cấp trong 1 giờ là OCt = = 3830,42 kgO2/h Dùng thiết bị cấp khí cho bể Aeroten là ống phân phối trên đó có gắn các đĩa xốp. Dùng đĩa xốp có đường kính 0,6 (m), diện tiích bề mặt f = 0,07 (m2), cường độ khí từ 0,7 đến 1,4 l/s.đĩa /Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai - NXBXD 2000/ nên lấy cường độ khí là 1 (l/s). Vậy số đĩa cần thiết là: Nđ = = 900 (đĩa) Các đĩa được gắn lên trên các ống dẫn khí đặt ngang dưới đáy bể. 7. Tính toán bể lắng đứng đợt II Tính toán bể lắng đứng đợt II tương tự như tính toán bể lắng đứng đợt I. Diện tích ống trung tâm được xác định theo lưu lượng giây tối đa bao gồm cả nước thải và bùn tuần hoàn. Lượng nước đi vào bể lắng QLII = (1+a)´ Q = 1,5´ 476,5 = 714,75 (m3/h) = 0,198 (m3/s) f = Trong đó: QLII : Lưu lượng nước thải tính toán, QLII = 0,198 (m3/s) V1 : Tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy V1 = 30 (mm/s) Do đó: f = = 6,6 (m2) Dung tích của bể được xác định theo công thức: W = QLII ´ t Trong đó: QLII : Lưu lượng nước thải tính toán, QLII = 0,198 (m3/s) t : Thời gian lưu nước trong bể, t = 1,5 (giìơ) Do đó: W = 0,198´ 1,5´ 3600 = 1070 (m3) Chiều cao công tác của bể hLII = V ´ t Trong đó: V : Vận tốc nước dâng trong bể lắng, lấy V = 0,7 (mm/s) t : Thời gian lưu nước, t = 1,5 (giờ) Do đó: hLII = 0,0007´ 1,5´ 3600 = 3,8 (m) Diện tích hữu ích bể lắng đợt II: FLII == = 282 (m2) Vậy tổng diện tích bể là F = 282 + 6,6 = 288,6 (m2) lấy tròn 300 (m2) Thiết kế 3 bể lắng hình vuông để dễ hợp khối với bể Aeroten, kích thước mỗi bể là: F1bể = = 100 (m2) Kích thước bể là: a ´ a = 10 ´ 10 (m2) 8. Tính toán bể nén bùn đứng Theo quy phạm ít nhất phải có hai bể nén bùn làm việc đồng thời, căn cứ vào lưu lượng nước thải, ta đi tính toán thiết kế bể nén bùn đứng. 1 2 4 3 hbv 1 - ống trung tâm h1 2 - ống xả cặn 3 - Miệng loe 4 - Sàn công tác h2 Nồng độ bùn hoạt tính dư được xác định theo công thức của Karpinski A.A như sau: Xt = a ´ (SS)1 - Nra trong đó: Xt : Nồng độ bùn hoạt tính dư, (mg/l) a : Hệ số, lấy bằng 1,3 (SS)1 : Hàm lượng các chất lơ lửng của nước thải sau lắng đợt I và đông tụ sinh học = 123 (mg/l) Nra : Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước thải ra khỏi bể lắng đợt II, lấy =16 (mg/l) Do đó: Xt = 1,3´ 123 - 16 = 144 (mg/l) Lượng tăng bùn hoạt tính lớn nhất: Xmax = k ´ Xt = 1,2´ 144 = 173 (mg/l) trong đó: k : Hệ số không điều hoà tháng của sự tăng bùn hoạt tính, k=1,15á1,2. Có 50% lượng bùn hoạt tính dư được đưa vào bể đông tụ sinh học và 50% lượng bùn còn lại được đưa vào bể nén bùn. Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất dẫn vào bể nén bùn được tính theo công thức sau: qmax = trong đó: Q : lưu lượng nước thải = 9300 (m3/ngđ) C : Nồng độ bùn hoạt tính dư, với độ ẩm 99,4% thì C = 6000 (g/m3) Do đó: qmax = = 5,6 (m3/h) Diện tích bể nén bùn được tính theo công thức: F1 = trong đó: qmax : Lưu lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, qmax = 5,6 (m3/h) = 1,56 (l/s) V1 : Tốc độ chuyển động của bùn từ dưới lên trên, V1 = 0,1 (mm/s) Do đó: F1 = = 15,6 (m2) Diện tích ống trung tâm: F2 = trong đó: V2 : Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, V2 = 28 (mm/s) Do đó: F2 = = 0,056 (m2) Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng: F = F1 + F2 = 15,6 + 0,056 = 15,66 (m2) Có hai bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là: f = ==7,83 (m2) Đường kính bể nén bùn đứng: D == =3,16 (m) Đường kính ống trung tâm: d == =0,27 (m) Đường kính phần loe của ống trung tâm: dloe = 1,35´d = 1,35´ 0,27 = 0,38 (m) ằ 0,4 (m) Đường kính tấm chắn (xem hình vẽ): dc = 1,3´ dloe = 1,3´ 0,4 = 0,52 (m) Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: h1 = V1 ´ t ´ 3600 trong đó: t : Thời gian nén bùn, lấy t = 12 (h) Do đó: h1 = 0,0001 ´ 12´ 3600 = 4,3 (m) Chiều cao hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể 3,22 (m) và đường kính đáy bể 0,2 (m) là: h2 = - x = 1,4 (m) Chiều cao bùn hoạt tính đã nén được tính theo công thức: hb = h2 - h3 - hth x trong đó: h3 : Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, lấy h3 = 0,3 (m) hth : Chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,3 (m) Do đó: hb = 1,4- 0,3 - 0,3 = 0,8 (m) Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn: H = h1 + h2 + hbv = 4,3 + 1,4 + 0,3 = 6 (m) 9. Bể Mêtan Các loại cặn dẫn đến bể mêtan bao gồm : Cặn từ bể lắng đợt I Rác đã nghiền từ song chắn rác Bùn hoạt tính dư sau khi nén 9.1 Cặn tươi từ bể lắng đợt I Cặn tươi từ bể lắng đợt I với độ ẩm p = 95% được tính theo công thức: WC = trong đó: Q : Lưu lượng nước tính toán ngày đêm, Q = 9300 (m3/ng.đ) Chh : Hàm lượng cặn lơ lửng trong hỗn hợp nước thải, Chh = 327,96 (mg/l) E : Hiệu suất từ bể lắng đợt I có kể đến đông tụ sinh học, E = 62,5% K : Hệ số tính đến sự tăng lượng cặn do cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 P : Độ ẩm của cặn P = 95% gc : Dung trọng của cặn lắng, lấygc =1 Do đó: WC = ị WC = 42 (m3/ngđ) 9.2 Lượng bùn hoạt tính dư sau khi nén ở bể nén bùn Lượng bùn này được tính theo công thức: Wb = trong đó: a: Hệ số tính sự tăng không điều hoà của bùn hoạt tính trong quá trình làm sạch,a =1,2 b : Hàm lượng bùn trôi ra khỏi bể lắng đợt II, b = 16 (mg/ l) P : Độ ẩm của bùn hoạt tính P =97% Q : Lưu lượng nước thải dẫn đến bể nén bùn, Q= 9300 (m3/ngđ) Các thông số khác đã xét ở trên Do đó: Wb = ị Wb = 20 (m3/ngđ) 9.3 Lượng rác đã nghiền Lượng rác đã được nghiền nhỏ từ độ ẩm P1 = 80% đến độ ẩm P2 = 95% được tính theo công thức: WR = W1 ´ W1 : Lượng rác lấy khỏi máy nghiền với độ ẩm ban đầu P = 80% đã tính toán ở phần trước, W1 = 0,91 (m3/ngđ) Do đó: WR = 0,91´ = 3,64 (m3/ngđ) Thể tích tổng hợp của hỗn hợp cặn: W = Wc + Wb +WR=42 + 20 + 3,64 = 65,64 (m3) Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn được tính theo công thức: Phh =100´ trong đó: Ck : Lượng chất khô trong cặn tươi: Ck= == 2,94 (tấn/ngđ) Bk : Lượng chất khô trong bùn hoạt tính: Bk= == 0,4 (tấn/ngđ) Rk : Lượng chất khô trong rác nghiền: Rk= == 0,246 (tấn/ngđ) Do đó: Phh =100´ = 94,6 % Vì độ ẩm của hỗn hợp lớn hơn 94% lên ta chọn chế độ lên men ấm, t = 33 á 350C. Dung tích bể Mêtan được tính theo công thức: WM = trong đó: d : Liều lượng cặn tải ngày đêm, tra bảng lấy d = 10% Do đó: WM = ằ 660 (m3) Chọn 2 bể Mêtan, thể tích một bể là: 10 11 ống dẫn cặn tươi và bùn hoạt tính ống xả cặn lên men D250 ống tháo cạn bể ống dẫn hơi nóng ống dẫn khí đốt ống tràn bê tông gạch xỉ lớp phủ mềm máy trộn kiểu chân vịt V = = 330 (m3) Hình dưới đây trình bày sơ đồ của bể Mêtan. 8 9 6 1 7 2 4 3 Sơ đồ bể mê tan Theo bảng 3.8 / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ ta chọn 2 bể Mê tan định hình có kích thước như bảng sau: Đường kính m Thể tích hữu ích Chiều cao, m h1 H h2 10 500 1,45 5 1,7 10. Sân phơi bùn Cặn sau khi đã lên men ở bể Mêtan và cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước hoặc làm khô đến độ ẩm cần thiết. Sơ đồ sân phơi bùn cặn được trình bầy trong hình dưới đây. Cặn sau khi lên men ở bể Mêtan và cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo cặn đến độ ẩm cần thiết. Thể tích cặn từ bể tiếp xúc được tính: W0 = (m3/ngđ) trong đó: a: Lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc, a = 0,03 (l/ng.ngđ) NTT: dân số tính toán theo chất lơ lửng, NTT= 55455 (người) Do đó: W0 = = 1,66 (m3/ngđ) Sơ đồ sân phơi bùn như hình vẽ. Sơ đồ sân phơi bùn: 1-Miệng xả bùn, 2-ống thu nước, 3-Bờ ngăn, 4-ống phân phối bùn, 5-Đường đi xuống,6-Máng xả bùn, 7-ống dẫn nước thoát Thể tích tổng cộng của cặn dẫn đến sân phơi bùn: Wch = W + W0 trong đó: W : Thể tích cặn từ bể Mê tan, W = 66,92 (m3) W0 : Thể tích cặn từ bể tiếp xúc W0 = 1,66 (m3) Do đó: Wch = 66,92 + 1,66 = 68,58 ( m3/ngđ) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn được tính: F1 = (m2) trong đó: q0: Tải trọng lên sân phơi bùn, Theo bảng 5-5 Giáo trình ² Xử lý nước thải - ĐHXD -1978". Với nền nhân tạo có hệ thống rút khi làm khô cặn và bùn hoạt tính lên men ta có q0= 2 (m3/m2.năm) n: Hệ số kể đến điều kiện khí hậu n = 2,4 Do đó: F1 =ằ 5220 (m2) Chọn sân phơi bùn chia ra làm 6 ô ị Diện tích mỗi ô = 870 (m2) Chọn kích thước mỗi ô 25m ´ 35m. Diện tích phục vụ của sàn sân phơi bùn (bao gồm đường xá, mương máng,..) được tính theo công thức: F2 = D´F1 = 0,2´ 4600 = 920 ( m2) (ở đây D là hệ số kể đến diện tích phụ, lấy bằng 0,2 á 0,4) Diện tích tổng cộng của sân phơi bùn: F = F1 + F2 = 4600+ 920 = 5520 (m2) Lượng cặn phơi đến độ ẩm 80% trong một năm sẽ là: W =68,58 ´ 365´ ằ 5000 (m3) 11. Trạm khử trùng Trạm khử trùng có tác dụng khử trùng triệt để các vi khuẩn gây bệnh mà chúng ta chưa thể xử lý được trong các công trình xử lý cơ học, sinh học trước khi xả ra sông. Để khử trùng nước thải, ta dùng phương pháp Clorua hoá bằng Clo hơi. Việc tính toán trạm khử trùng theo điều 6.20 – 20 TCN51-84. Quá trình phản ứng giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O = HCl + HOCl Axit hypoclord một phần bị ion hóa. HOCl và đặc biệt ion OCl- với nồng độ xác định sẽ tạo điều kiện oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng được tính theo công thức: y = trong đó: Q: Lưu lượng đặc trưng của nước thải (m3/h) a : Liều lượng Clo hoạt tính, khi làm sạch sinh học hoàn toàn, a = 3 (g/m3), lấy theo điều 6.20.3 -20 TCN51-84 ứng với lưu lượng đặc trưng max,tb, min ta có lượng Clo hoạt tính cần thiết như sau: y max = = = 1,64 (kg/h) y tb = = = 1,1625 (kg/h) y min = = = 0,7425 (kg/h) Để định lượng Clo ,xáo trộn Clo hơi với nước công tác, điều chế và vận chuyển đến nơi sử dụng ta dùng Cloratơ chân không kiểu LONHI-100. Theo bảng 3.10 - / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ ta chọn một Cloratơ LONHI -100 loại PC-3 làm việc và một Cloratơ dự phòng có các đặc tính kỹ thuật như sau: Công suất theo Clo hơi : 0,40 á2,05 (kg/h) Loại lưu lượng kế : PC -3 áp lực nước trước ejector : 2,5 (kg/cm3) Trọng lượng :37,5 (kg) Lưu lượng nước : 2 (m3/h ) Để phục vụ cho 2 Cloratơ chọn 3 ban lông trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nước để chuyển thành Clo hơi và dẫn đến Cloratơ. Trong trạm khử trùng ta dùng các thùng chứa Clo có dung tích 512 lít và chứa 500 kg Clo. Đường kính thùng chứa là D = 0,64 (m). Chiều dài thùng L = 1,8 (m). Lượng Clo lấy ra từ 1 (m2) bề mặt bên thùng chứa theo quy phạm là 3 (kg/h). Bề mặt bên thùng chứa Clo là 3,6 (m2). Như vậy lượng Clo lấy ra từ một thùng chứa là: qc = 3,6´ 3 = 10,8 (kg/h) Số thùng chứa Clo cần thiết trong một giờ là: N = = =0,108 (thùng) Chọn hai thùng chứa công tác và một dự phòng. Số thùng chứa Clo cần thiết dự trữ cho nhu cầu Clo trong một tháng sẽ là: N = = = 2 (thùng) trong đó: q : Trọng lượng Clo trong thùng chứa, kg Lưu lượng nước Clo lớn nhất được tính theo công thức: qmax= trong đó: b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nước, lấy bằng độ hoà tan của Clo trong nước của ejector, phụ thuộc vào nhiệt độ, b = 0,15% a : Liều lượng Clo hoạt tính, khi làm sạch sinh học hoàn toàn, a = 3 (g/m3), lấy theo điều 6.20.3 -20 TCN51-84 Do đó: qmax= = 1,1 (m3/h) Lượng nước tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator được tính theo công thức: Q = trong đó: V1: Độ hoà tan Clo trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, với nhiệt độ nước thải t = 260C ta có V1= 1 (l/g). ( Theo bảng 3.11- / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/) V2: Lưu lượng nước cần thiết để bốc hơi Clo, sơ bộ lấy V2 = 300 (l/kg) Do đó: Q = = 2,132 (m3/h) Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 70 (mm) với tốc độ 1,5 (m/s). 12. Tính toán máng trộn Để xáo trộn nuớc thải với Clo, do lưu lượng trạm nhỏ hơn 400 (l/s), nên ta dùng máng trộn kiểu lượn với thời gian xáo trộn được thực hiện trong vòng 1 á 2 phút. Kích thước cơ bản của máng trộn kiểu lượn theo bảng 4.8 - / Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Lâm Minh Triết, 1973/ ta có các kích thước cơ bản như sau: Kích thước cơ bản của máng trộn Lưu lượng l/s Kích thước Bề rộng khe L l b h1 h2 thứ 1 thứ 2 thứ 3 thứ 4 131 á 160 3500 2730 600 700 1030 550 450 380 330 Diện tích tiết diện của máng trộn: f = trong đó: qmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất, qmax = 0,15 (m3/s) V : Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ V = 0,8 (m/s) Do đó: f = = 0,19 (m2) Chiều sâu lớp nước sau máng trộn: H = == 0,317 (m) Tổn thất áp lực qua mỗi khe hở được xác định theo công thức: h = a ´ trong đó: V1 : Tốc độ chuyển động của nước qua khe lượn, V1 = 0,8 (m/s) a : Hệ số phụ thuộc cách bố trí chỗ lượn, bố trí thuận chiều dòng nước nên lấy a =2,5 Do đó: h = 2,5 ´ = 0,082 (m) Diện tích tiết diện ngang của mỗi khe: fK = = = 0,19 (m2) Chiều sâu lớp nước trước các khe lượn: Trước khe thứ nhất H1 = = = 0,35 (m) Trước khe thứ hai H2 = = = 0,42 (m) Trước khe thứ ba H3 = = = 0,5 (m) Trước khe thứ tư H4 = = = 0,58 (m) 13. Tính toán bể tiếp xúc Nhiệm vụ của bể tiếp xúc là nhằm thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nước thải. Dựa vào công suất trạm, ta sử dụng bể tiếp xúc kiểu ly tâm. Bể tiếp xúc ly tâm được thiết kế giống như bể lắng đợt I không có thiết bị vét bùn. Nước thải sau khi được xử lý ở bể tiếp xúc được dẫn ra tới giếng bờ hồ theo mương dẫn dài 250 (m) với tốc độ dòng chảy 0,8 (m/s). Thời gian tiếp xúc của clo với nước thải trong bể tiếp xúc và trong máng dẫn ra hồ là 30 phút. Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc là: t = 30 - = 30 - = 24,8 (phút) trong đó: l : Chiều dài máng dẫn từ bể tiếp xúc tới giếng xả, l = 250 (m) V : Vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, v = 0,8 (m/s) Sơ đồ cấu tạo của bể tiếp xúc ngang như hình dưới đây. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc là: W = Qhmax ´ t = 547,5´ ằ 230 (m3) Chọn 2 bể, thể tích của mỗi bể là: W1 = = 115 (m3) Diện tích của bể tiếp xúc trên mặt