Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khu đô thị Nam Thăng Long với công suất 20000m3/ngày đêm

từ dưới lên trên dọc theo thân bể. Chuyển động của nước thải vòng quang phần hình trụ của bể và dâng từ dưới lên trên tạo nên một chuyển động vừa xoay tròn vừa xoắn theo thân bể dâng lên. Trong khi đó các hạt cặn dồn về phía trung tâm, chuyển động ngược lại do lực hấp dẫn và rơi xuống đáy bể. - Ưu điểm : + Chiếm ít diện tích xây dựng. + Thuận tiện trong công tác xả căn. - Nhược điểm : + Hiệu suất lắng thấp. + Chiều cao xây dựng lớn nên không thích hợp với nơi có mực nước ngầm cao và làm tăng giá thành xây dựng. + Số lượng bể nhiều. c/ Bể lắng radian Nước chảy từ trung tâm ra thành bể hoặc ngược lại. Các hạt cặn được tách ra khỏi dòng nước nhờ trọng lực. Bùn cặn lắng xuống đáy được máy gạt cào về hố thu cặn. Nước trong dẫn ra khỏi bể qua máng xung quanh hoặc ống thu trung tâm. - Ưu điểm : + Hiệu suất lắng cao, chế độ làm việc ổn định. + Vận hành dễ dàng. + Diện tích xây dựng nhỏ hơn so với bể lắng ngang. - Nhược điểm : + Xây dựng tương đối phức tạp. + Chiều cao xây dựng lớn, không phù hợp với những địa điểm có mực nước ngầm cao. + Thời gian lưu nước lâu. Với yêu cầu xây dựng và vận hành đơn giản, hiệu suất lắng cao, chiều cao thấp thì việc lựa chọn bể lắng ngang là thích hợp hơn cả. III.1.2.2. Khối xử lý sinh học Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ cà chất hữu cơ ổn định kết thành bông cặn để lợi bỏ ra khỏi nước thải. Các công trình và thiết bị dùng trong cong đoạn xử lý này có thể chia thành hai nhóm : Xử lý sinh học được thực hiện trong điều kiện tự nhiên. Xử lý sinh học được thực hiện trong điều kiện nhân tạo. Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên (bãi lọc ngầm, cánh đồng tưới, hồ sinh học …) có ưu điểm : + Không đòi hỏi vốn đầu tư nhiều. + Bảo trì vận hành đơn giản, không đòi hỏi có người quản lý thường xuyên. + Có thể tận dụng các ao hồ, ruộng trũng có sẵn mà không cần phải cải tạo xây dựng nhiều. + Có thể kết hợp xử lý nước thải với các mục đích khác (nuôi trồng thủy sản, làm nguồn nước tưới, điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị …). Tuy nhiên, các công trình này thường đòi hỏi diện tích lớn, thời gian xử lý lâu nên không thích hợp khi cần xử lý nước thải với lưu lượng lớn và diện tích đất đai chật hẹp. Vì vậy đối với nước thải Khu đô thị Nam Thăng Long, phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là thích hợp hơn cả. 1/ Công trình xử lý sinh học Công trình xử lý sinh học thường áp dụng đối với xử lý nước thải sinh hoạt là bể Aeroten (theo nguyên tắc bùn hoạt tính lơ lửng) hoặc bể Biophin (theo nguyên tắc màng vi sinh dính bám). So với bể Aeroten thì bể Biophin có những ưu điểm sau : + Có khả năng chịu đựng được điều kiện thay đổi. + Không cần kiểm tra nồng độ bùn hay cường độ thổi khí + Lượng bùn dư ít. + Tránh được sự nổi bọt của bùn. + Có thể áp dụng để xử lý nước thải có nồng độ thấp. Tuy nhiên, bể Biophin cũng có một số nhược điểm khi so sánh với bể Aeroten : + Hiệu quả xử lý thấp. + Phải cung cấp oxy có giới hạn cao hơn. + Phải xử lý sơ bộ nước thải trước khi đưa vào bể Biophin. + Phải thường xuyên thau rửa bể để các màng vi sinh không làm trít kín khe hở giữa các hạt vật liệu lọc. Với yêu cầu xây dựng và vận hành đơn giản, hiệu suất cao, chiều cao xây dựng thấp thì việc lựa chọn bể Aeroten là thích hợp hơn. 2/ Bể lắng đợt II Tương tự bể lắng đợt I, ta lựa chọn bể lắng ngang lấy bùn bằng cơ giới. III.1.2.3. Khối xử lý cặn Bùn cặn từ bể lắng đợt I, II được xử lý ổn định, làm khô trước khi đưa đi chôn lấp hoặc sử dụng cho mục đích khác. Mức độ xử lý phụ thuộc và thành phần tính chất của bùn cặn, yêu cầu vệ sinh, điều kiện đất đai, khí hậu, vốn đầu tư và chi phí quản lý … Các qui trình xử lý bùn cặn áp dụng phổ biến hiện nay là cô đặc, ổn định cặn, giảm độ ẩm để sử dụng làm phân bón hoặc mang đi chôn lấp. Sau đây là một số dây chuyền công nghệ xử lý bùn cặn hay sử dụng: 1/ Hồ chứa, xử lý ổn định và làm khô bùn cặn. Hồ chứa gồm hai ngăn, mỗi ngăn có dung tích chứa đủ lượng cặn trong thời gian từ 3 tháng đến 3 năm để phân hủy kị khí và nén cặn đạt độ ẩm dưới 85%/. Bùn cặn từ bể lắng đợt I và từ bể lắng đợt II Hồ chứa và phân hủy cặn kị khí Nước đã lắng cặn đưa về đầu bể lắng đợt I 2/ Nén bùn bằng trọng lực hay tuyển nổi, ổn định hiếu khí hoặc kị khí và làm khô bằng sân phơi bùn Bùn cặn từ bể lắng đợt I và từ bể lắng đợt II ổn định hiếu khí hoặc kị khí Sân phơi bùn Nước thấm bơm lại trạm xử lý Cặn ra bãi rác 3/ Nén bằng trọng lực hay tuyển nổi và làm khô bằng sân phơi bùn Bùn cặn từ bể lắng đợt I và từ bể lắng đợt II Nén bùn Sân phơi bùn Nước thấm bơm lại trạm xử lý Cặn ra bãi rác 4/ Nén bằng trọng lực hay tuyển nổi, ổn định kị khí và làm khô bằng biện pháp cơ học Cặn từ bể lắng đợt I và từ bể lắng đợt II Nén bùn ổn định kị khí hoặc hiếu khí Nước thấm bơm lại trạm xử lý Cặn ra bãi rác Làm khô bằng biện pháp cơ học Sân phơi bùn Lượng bùn cặn thu được từ trạm xử lý nước thải dự đoán không nhiều nên ta lựa chọn phương án xử lý sơ bộ bùn cặn (tách nướcbằng bể nén bùn đứng, làm khô) trước khi đem đi chôn lấp. Do trạm xử lý gần khu dân cư, diện tích đất không rộng nên ta sử dụng máy ép bùn băng tải thay cho sân phơi bùn. III.1.2.4 Khối khử trùng Khối khử trùng nước thải có tác dụng khử 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 đó. Có nhiều biện pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là: 1. Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo. 2. Dùng hypoclorit - canxi dạng bột - Ca(ClO)2 - hoà tan trong thùng dung dịch 3 - 5% rồi định lượng vào bể tiếp xúc. 3. Dùng hypoclorit natri, nước javen NaClO 4. Dùng clorua vôi, CaOCl2 5. Dùng ozon được sản xuất từ không khí bằng máy tạo ozon đặt trong nhà máy xử lý nước thải. Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hoà tan và tiếp xúc. 6. Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra. Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong dòng chảy nước thải. Trong thực tế, khi khử trùng nước thải người ta hay dùng clo nước tạo hơi và các hợp chất của clo vì clo là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao. Vì vậy ta lựa chọn phương pháp khử trùng clorua hóa bằng clo hơi. III.2. Các yếu tố khác cần xem xét khi lựa chọn công nghệ xử lý nước thải Khu đô thị Nam Thăng Long III.2.1. Vị trí và điều kiện Khu đô thị Nam Thăng Long Theo Quy hoạch thoát nước Hà Nội đến năm 2020, Khu đô thị Nam Thăng Long thuộc lưu vực thoát nước 1 - 2 : thoát nước và xử lý nước thải phân tán. Khu đô thị Nam Thăng Long nằm sát các khu dân cư khác, nước thải được thải vào sông Nhuệ (là nguồn nước sử dụng chủ yếu cho mục đích bảo vệ thủy sinh) nên nhất thiết phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải, tránh gây ảnh hưởng đến các khu dân cư khác và môi trường nước sông Nhuệ. Mặt khác, Khu đô thị mới trong giai đoạn xây dựng đầu tiên, cao độ nền các công trình được tính toán rất thuận tiện cho công tác thu gom nước thải về trạm xử lý và dẫn nước thải đã xử lý ra sông nhuệ. Hệ thống mương phía Bắc, Nam của Dự án và mương dẫn nước thải từ Khu đô thị ra sông Nhuệ có thể lợi dụng cải tạo hệ thống mương tưới tiêu hiện có trong khu vực. III.2.2. Khả năng tài chính Khu đô thị Nam Thăng Long là Dự án liên doanh có vốn đầu tư lớn (hơn 2,1 tỷ USD). Theo dự tính ban đầu, chi phí xây dựng trạm xử lý nước thải của Khu đô thị nằm trong khoảng 20 á 35 tỷ đồng (1,3 á 3,1 triệu USD) chiếm khoảng 0,062 á 0,15% tổng vốn đầu tư. Dân cư sinh sống trong Khu đô thị có mức sống cao nên có thể thu một khoản tiền vừa phải định kỳ làm chi phí vận hành trạm xử lý. III.2.3. Tính chất đất đai Địa chất công trình nằm trong khu vực tương đối ổn định. Từ độ sâu 5m trở lên (độ sâu của các công trình xử lý nước thải thường thấp hơn độ sâu này) là các lớp đất sét dẻo, đất phù sa và đất màu mềm, xốp thuận lợi cho công tác xây dựng các công trình ngầmcần phải đào đất với khối lượng lớn. Khó khăn của khu vực xây dựng là có mực nước ngầm cao (nước ngầm được tìm thấy ở độ sâu 1,5 á 2,5m) nên hạn chế độ sâu các công trình và gây khó khăn trong quá trình thi công cũng như ảnh hưởng không tốt tới các công trình. Để khắc phục, ta có thể xây dựng các công trình nửa chìm nửa nổi, dễ thi công và bảo dưỡng, sửa chữa. III.2.4. Mặt bằng xây dựng Diện tích dành cho xây dựng trạm xử lý nước thải trong Khu đô thị Nam Thăng Long theo quy hoạch chi tiết của Dự án là hơn 3ha. Theo PGS. TS. Hoàng Văn Huệ, diện tích khu đất xây dựng trạm xử lý nước thải công suất 20000m3/ngàyđêm vào khoảng 2,3 á 3,0 ha [IX - 510]. Như vậy diện tích đất dành cho xây dựng trạm xử lý là không thiếu. Mặt bằng khu đất xây dựng trạm xử lý vốn là đất canh tác thuộc làng Phú Thượng (phía Tây - Bắc khu dất dự án) có địa hình tương đối bằng phẳng, thuận tiện cho quá trình thi công. Khu đất nằm gần đường An Dương Vương (đang có kế hoạch xây dựng) và tuyến đường trục Bắc - Nam của Khu đô thị nên rất thuận tiện cho việc giao thông. III.3. lựa chọn dây chuyền công nghệ Yêu cầu thiết kế trạm xử lý nước thải công suất 20000m3/ngàyđêm cho toàn Khu đô thị khi đã xây dựng hoàn chỉnh, mặt khác phải xử lý triệt để lượng nước thải phát sinh trong từng giai đoạn. Vì vậy ta chọn phương án thiết kế trạm xử lý nước thải theo tổ hợp các modul xử lý. Các modul này phải có tính hợp nhất cao để dễ dàng vận hành khi trạm xử lý đi vào hoạt động ổn định. Chi tiết thiết kế, xây dựng và vận hành các modul này sẽ được trình bày trong phần tính toán các công trình và quy trình xây dựng, vận hành trạm xử lý nước thải. Từ các phân tích lựa chọn và kiến nghị trên ta đưa ra phương án thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Khu đô thị Nam Thăng Long như sau : Hình III.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Khu đô thị Nam Thăng Long Trạm bơm Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Máy nghiền rác Sân phơi cát Bể tiếp xúc khử trùng ép bùn băng tải Bể nén bùn đứng Máng trộn Bể lắng ngang đợt II Bể Aeroten Bể lắng ngang đợt I Bể lắng cát ngang Mương Nước rửa, nước sinh hoạt Chôn lấp Clo Chôn lấp Không khí Nước thải (từ xí, tiểu) Bể tự hoại Vận chuyển (xe hút bùn chuyên dụng) Bùn cặn đường nước đường bùn Nước thấm Bùn tuần hoàn Nước thải từ hệ thống cống thu gom được đưa về hố thu của trạm bơm đặt trong khu xử lý. Từ đây nước thải được bơm lên ngăn tiếp nhận, ngăn tiếp nhận đặt trên cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua các công trình trong dây chuyền. Nước thải từ ngăn tiếp nhận chảy qua song chắn rác, các rác thải lẫn trong nước có kích thước lớn sẽ bị giữ lại tại song chắn rác. Nước thải qua song chắn rác được dẫn sang bể lắng cát ngang. Trong bể lắng cát, các hạt cặn có kích thước ³ 0,2mm (chủ yếu là cặn vô cơ) sẽ lắng lại. Hố thu của trạm bơm và bể lắng cát kết hợp điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, đảm bảo chế độ hoạt động ổn định của toàn trạm xử lý. Nước thải qua máng thu của bể lắng cát được dẫn sang bể lắng đợt I. Tại bể lắng này, phần lớn các cặn trong nước thải sẽ bị tách ra khỏi dòng nước để không làm ảnh hưởng tới quá trình xử lý sinh học sau đó. Nước thải trong bể Aeroten được sục khí để đảm bảo hàm lượng oxy cho quá trình phân hủy hiếu khí và giữ bùn ở trạng thái lơ lửng. Nước thải ra khỏi bể Aeroten có hàm lượng bông bùn lơ lửng lớn được dẫn sang bể lắng đợt II để tách bùn. Các bông bùn hầu như được lắng triệt để còn nước trong sẽ qua máng trộn để xáo trộn với clo. Nước thải và clo được tiếp xúc trong bể tiếp xúc khử trùng với thời gian vừa đủ rồi xả ra mương thoát nước phía Bắc. Cặn, cát ở bể lắng cát được bơm ra sân phơi cát. Sau một vài năm, khi khối lượng cát nhiều sẽ vận chuyển đi chôn lấp. Để đảm bảo bể Aeroten làm việc hiệu quả, một phần bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II được bơm tuần hoàn lại bể Aeroten. Phần bùn dư ở bể lắng đợt II sẽ cùng với bùn từ bể lắng đợt I được đưa vào bể nén bùn để tách bớt nước. Bùn sau khi được tách bớt nước sẽ cùng rác nghiền từ máy nghiền rác qua máy ép băng tải để ép khô trước khi vận chuyển đi chôn lấp. Chương IV : Tính toán công nghệ và thuỷ lực IV.1. Ngăn tiếp nhận của nước thải Nước thải được bơm từ hố thu trong trạm bơm lên ngăn tiếp nhận nước thải theo đường ống áp. Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó nước thải có thể tự chảy qua các công trình của trạm xử lý. Kích thước ngăn tiếp nhận được lựa chọn theo lưu lượng tính toán 20000m3/ngày = 833,33m3/h. Theo bảng 16.3 [IX - 522], ngăn tiếp nhận ứng với lưu lượng tính toán có kích thước như sau: Chiều rộng ngăn tiếp nhận : 2000mm Chiều dài ngăn tiếp nhận : 2300mm Chiều cao ngăn tiếp nhận : 2000mm Chiều cao lớn nhất của mực nước trong ngăn tiếp nhận : 1600mm Chiều rộng mương dẫn nước thải : 600mm Khoảng cách giữa 2 ống dẫn nước thải vào ngăn tiếp nhận : 1000mm Nước thải được bơm lên ngăn tiếp nhận theo hai đường ống f 250. Hình IV.3 Sơ đồ ngăn tiếp nhận nước thải mặt bằng ii i i ii mặt cắt i - i mặt cắt ii - ii IV.2. Mương dẫn nước thải chính Nước thải từ ngăn tiếp nhận được dẫn đến các công trình tiếp theo bằng mương bê tông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật để dễ quan sát, theo dõi, tẩy rửa. Chiều rộng của mương theo tính toán của ngăn tiếp nhận B = 600mm. Độ dốc của mương phải phù hợp để nước thải duy trì vận tốc tự làm sạch, hạn chế quá trình lắng cặn trong mương. Theo công thức kinh nghiệm, độ dốc nhỏ nhất này có thể xác định như sau: [XV - 6] với d - đường kính ống, mm Ta có thể thay d bằng chiều rộng của mương B : ằ 1,67o/oo Chọn độ đốc của mương theo qui chuẩn i = 1,6 o/oo Các giá trị thuỷ lực của mương với các lưu lượng khác nhau được tra trong bảng 34 tài liệu tham khảo XV theo phép nội suy gần đúng. Bảng IV.1 - Kết quả tính toán thuỷ lực của mương dẫn nước thải Thông số tính toán qtt Độ dốc i (o/oo) 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 Chiều rộng mương B (mm) 600 600 600 600 600 600 600 Tốc độ nước chảy v (m/s) 0,68 0,83 0,83 0,88 0,84 0,90 0,91 Độ đầy h/H 0,32 0,52 0,52 0,65 0,55 0,70 0,71 Với qI là lưu lượng nước thải của giai đoạn I, qII là tổng lưu lượng nước thải của giai đoạn I và II, qIII là lưu lượng nước thải của Khu đô thị hoàn chỉnh. Theo PGS.TS. Hoàng Văn Huệ, tốc độ dòng chảy trong mương dẫn nước thải 0,4m/s Ê v Ê 1m/s là phù hợp; kiểm tra hết quả tính toán ta thấy điều kiện trên được bảo đảm. Từ các công thức: Q = w. v Q - Lưu lượng tính toán, m3/3 v - Vận tốc dòng chảy, m/3 w - Diện tích mặt cắt với, m2 w = h . B h - chiều cao lớp nước trong mương, m B- Chiều rộng mương dẫn, m ta tính được chiều cao phần ngập nước h trong mương. h = Q = 0,23148 ằ 0,42m v . B 0,90.0,6 Độ đầy = 0,71 => H ằ 0,6m Chiều cao mương dẫn H = 0,6m Như vậy chiều cao bảo vệ hbv = H - h = 0,6 - 0,42 = 0,18m là phù hợp (tiêu chuẩn hbv = 0,1 - 0,2m [IX - 523]) IV.3. Song chắn rác Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn tới song chắn rác theo mương hở. Chọn song chắn rác cơ giới với một song công tác, một song dự phòng. Chiều cao lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều cao lớp nước của mương dẫn nước thải h = 0,42 m (ứng với lưu lượng tính toán đã tính toán ở phần IV.2). Ta sử dụng loại song chắn rác có khe hở 16mm, thanh chắn chữ nhật 10 x 10mm. - Số khe hở ở song chắn rác được tính như sau: [IX - 61] trong đó q - lưu lượng nước thải tính toán, m3/s vs - tốc độ nước chảy qua song chắn, m/s H1 - độ sâu lớp nước ở chân song chắn,m b - chiều rộng khe hở song chắn, m k0 - hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy do lượng rác bị giữ lại, thường lấy k = 1,05 [IX - 61] Tốc độ dòng nước qua song chắn thường lấy bằng 0,8 á1m/s [III - 75] Chọn vs = 1m/s để tránh các cặn rác lắng tại đoạn mương đặt song chắn rác gây tắc song chắn và lên men yếm khí tạo mùi. = 36 khe - Chiều rộng song chắn được tính : Bs = s . (n - 1) + b. n [IX - 62] s - chiều dày thanh chắn, m Bs = 0,01 (36 - 1) + 0,016 . 36 = 0,93m. Như vậy phải mở rộng mương dẫn tại vị trí đặt song chắn. Tuy nhiên có một vấn đề cần đặt ra là việc mở rộng mương dẫn như vậy có làm lắng cặn trước song chắn do vận tốc dòng bị giảm hay không? Do đó ta cần phải kiểm tra lại vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng, vận tốc này phải > 1,4m/s. Do lưu lượng nước thải các giai đoạn khác nhau nên ta kiểm tra với lưu lượng nước thải nhỏ nhất chảy qua mương là . Từ bảng III.1, ứng với qItb ta có = 0,32 ị hmin = 0,32. H = 0,32 . 0,6 = 0,192m vmin ằ 0,43m/s > 0,4m/s Kết quả trên thoả mãn yêu cầu tránh lắng cặn. Hình IV.4 Sơ đồ lắp đặt song chắn rác 1- Song chắn rác 2- Băng chuyền h- chiều cao lớp nước trước song chắn - Độ dài phần mở rộng l1 : Chọn góc mở rộng của mương j = 200 l1 = ằ 0,45m - Độ dài phần thu hẹp sau song chắn l2: l2 = 0,5 . l1 = 0,5 . 0,45 ằ 0,23m [IX-62] - Chiều dài đoạn mương mở rộng ls không nhỏ hơn 1m, diện tích khu vực mở rộng sau song chắn không nhỏ hơn 0,8m2 [IX - 62]. Do vậy ta chọn lS = 2m, song chắn đặt cách đầu đoạn mương mở rộng 0,8m. - Chiều dài đoạn mương đặt song chắn rác: lXD = l1 + lS + l2 = 0,45 + 2 + 0,23 = 2,68m - Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hp = x . [III - 75] trong đó v - vận tốc dòng chảy trước song chắn, lấy bằng vận tốc dòng nước trong mương dẫn đã tính toán ở phần IV.2, v = 0,91m/s P - hệ số tính đến tăng trở lực do song chắn bị bít kín bởi vật thải (thường lấy P = 3) [III - 75] g - gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2 x - hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác, phụ thuộc tiết diện thanh chắn rác. x = [III - 75] s - chiều dày thanh chắn, m b - khoảng cách giữa các thanh, m a - góc nghiêng của thanh chắn so với mặt phẳng ngang, để tiện cho công tác thu rác từ song chắn ta lắp đặt song chắn nghiêng một góc a = 600 so với mặt phẳng đứng. b - yếu tố hình dạng của thanh chắn, thanh chắn tiết diện chữ nhật có b = 2,42 [III - 75] x = 2,42. . sin 600 ằ 1,12 hp = 1,12 . = 0,14 m - Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn: Hs = H + hp = 0,6 + 0,14 = 0,74 m (lấy tròn Hs = 0,75m) - Lượng rác bị giữ lại tại song chắn được tính theo công thức: w = , m3/ngày [IX - 62] a - Lượng rác tính trên đầu người trong năm, l/người.năm Đối với nước thải sinh hoạt và chiều rộng khe hở song chắn b = 16mm lấy a = 8 l/người.năm [IX - 62] NTT - Số người tính toán sử dụng hệ thống thoát nước, người. w = = 1,83 m3/ngày Rác bị giữ lại tại song chắn có : + Độ ẩm : 80% + Độ tro : 7 á 8% + Trọng lượng thể tích : 750kg/m3 [IX - 60] Ta tính được khối lượng rác thu được hàng ngày từ song chắn: w = 1,83 . 750 = 1372,5 kg/ngày Thực tế áp dụng cho các nhà máy xử lý nước thải ở các nước châu Âu, Mỹ cho thấy việc thải rác đã nghiền trở lại hệ thống xử lý gây nhiều khó khăn cho các công đoạn tiếp theo (lượng cặn tăng lên gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng) nên ta lựa chọn phương pháp xử lý rác nghiền và bùn tại bể nén và làm khô bùn. - Rác vớt lên bằng cơ giới rồi theo băng chuyền đến máy nghiền rác. Tại đây, rác được nghiền nhỏ và được đưa đi xử lý cùng bùn thu được ở bể lắng I, II. - Điện năng tiêu tốn cho các bộ phận cào, vận chuyển và nghiền rác khoảng 1kw/1000m3 nước thải. Ta có thể tính được điện năng tiêu thụ cho các bộ phận này trong một ngày. W = 1. 20000. 10-3 = 20kW/ngày IV.4. Bể lắng cát 1 2 5 - mương thu nước 4 - mương phân phối 3 - hố thu cặn 2 - mương dẫn nước ra 1 - mương dẫn nước vào 4 3 5 2 1 1- Mương dẫn nước vào 2- Mương dẫn nước ra 3- Hố thu cặn 4- Mương phân phối 5- Mương thu nước Hình IV.5 Sơ đồ bể lắng cát ngang hình chữ nhật nước chảy thẳng Bể lắng cát được xây dựng để tách các hợp phần không tan trong nước thải. Cặn thu được chủ yếu là cặn vô cơ (cát) có kích thước ³ 0,2mm để tránh làm ảnh hưởng tới hiệu quả làm việc của các công trình sau đó. Do hệ thống thoát nước của Khu đô thị được thiết kế tách riêng thoát nước mưa, nước thải và nước thải đi trong các tuyến ống kín nên lượng cát trong nước thải không nhiều. Mặt khác các hố thăm được xây dựng đúng qui cách sẽ thu một phần lớn cát trong nước thải. Vì vậy ta không cần hệ thống sục khí cho bể lắng cát. Để lắng được các hạt cát có kích thước ³ 0,2mm thì vận tốc dòng chảy trong bể lắng phải Ê 0,3m/s và thời gian lưu trong khoảng 30 á 90s. Để tránh các cặn hữu cơ lắng lại trong bể lắng cát làm bùn cặn bị thối rữa khó xử lý thì vận tốc dòng chảy trong bể phải ³ 0,15m/s [IX - 66] Do kích thước bể lắng là cố định, lưu lượng nước thải thay đổi theo từng giai đoạn, từng mùa cũng như trong từng giờ trong ngày nên để đảm bảo vận tốc dòng chảy nằm trong giới hạn cho phép ta phải xây dựng mương thu hẹp kiểu máng đo ở cuối bể theo tỷ lệ độ ngập nước trong bể. Để phân phối nước đều vào bể ta xây dựng máng phân phối nước đầu bể. - Chiều dài bể lắng cát: L = [IX - 69] trong đó v - tốc độ chuyển động ngang của nước trong bể lắng cát khi lưu lượng tối đa, lấy v = 0,3m/s Hp - chiều sâu phần lắng, lấy bằng 0,25 á 1,0m. Chọn Hp = 0,55m U0 - độ lớn thuỷ lực của hạt cặn. Đối với hạt cát có đường kính 0,2mm, lấy U0 = 18,7mm/s. [IX - 70] n1 - hệ số thực nghiệm, có tính đến chế độ thuỷ lực và tốc độ rơi của cát trong bể lắng. Khi U0 = 18,7mm/s lấy n1 = 1,7 [IX - 70] L = 1,7 . - Chiều rộng bể lắng cát : B = , m [IX - 70] Q - lưu lượng nước thải tính toán, m3/s B = - Tiết diện mặt thoáng của bể: F = B. L = 1,4 . 15 = 21m2 - Thể tích ngăn chứa cát của 1 ngăn lắng: Wc = [IX - 70] trong đó T - thời gian giữa 2 lần lấy cát, không quá hai ngày. Dự kiến cát sẽ được lấy ra khỏi bể lắng bằng thiết bị nâng thuỷ lực 1 ngày 2 lần (T = 0,5 ngày) và được dẫn tới sân phơi cát. N - số người sử dụng hệ thống, lấy số người tính toán sử dụng hệ thống ứng với Q = 20000m3/ngày a - tiêu chuẩn giữ cát tính trên đầu người trong 1 ngày. Đối với nước thải đô thị lấy a = 0,02l/người.ngày. [IX - 70] ằ 0,83 m3 - Chiều cao lớp cát trong bể lắng : hc = ằ 0,04 m - Chênh lệch độ cao giữa đáy máng tràn và đáy bể lắng cát: DP = ; m [I - 35] trong đó K = Lấy Qmin = = 0,04776m3/s Qmax = = 0,23148m3/s K = ằ 0,206 B - chiều rộng bể lắng cát, B = 1,4 m v - vận tốc dòng nước trong bể lắng cát cần giữ không đổi, v = 0,3 m/s DP = = 0,12m - Chiều rộng máng tràn thu hẹp : b = ; m [I - 35] trong đó b - chiều rộng đoạn mương thu hẹp, m m - hệ số lưu lượng của máng tràn phụ thuộc góc tới q. Chọn q = 450 và giả thiết b/B = 0,2 ta có m = 0,352 [theo bảng 4-2 tài liệu tham khảo I] B - chiều rộng bể lắng cát, B = 1,4 m v - vận tốc dòng nước trong bể lắng cát cần giữ không đổi, v = 0,3 m/s g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 K - hệ số như phần tính toán trên b = = 0,30 m Kiểm tra lại tỷ số = = 0,21 xấp xỉ giá trị đã chọn theo giả thiết (= 0,2) nên kết quả tính toán có thể chấp nhận được. - Chiều cao xây dựng bể lắng cát : HXD = H + hc + hbv với hbv - chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,3m HXD = 0,55 + 0,04 + 0,3 = 0,89m Lấy tròn HXD = 0,90 m Như vậy kích thước bể lắng cát ngang thiết kế là : B : L : H = 1,4m : 15m : 0,9m IV. 5. Sân phơi cát. Cát lấy ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phơi khô trước khi sử dụng vào những mục đích khác nhau. Sân phơi cát là một khoảng đất được giới hạn bởi các bờ chắn cao 1 á 2m kích thước sân phơi xác định từ điều kiện lớp cát chất cao 3 á 5m/năm. Do đất trong khu vực chủ yếu là đất sét hoặc pha nhiều sét, mực nước ngầm cao nên ta phải xây dựng nền nhân tạo và thu nước bằng hệ thống ống ngầm có đục lỗ. Nước thu được sẽ dẫn về hệ thống xử lý nước thải tại vị trí trước bể lắng I. - Diện tích sân phơi cát F = , m2 [IX - 401] a - lượng cát tính theo đầu người, a = 0,02 l/người/ngày NTT - số dân tính toán sử dụng hệ thống, người. h - chiều cao lớp cát, m/năm. Khi tính toán lấy h = 3 á 5m/năm [IX - 401], ta chọn giá trị trungg bình h = 4m/năm. F = = 152,1m2 Chọn sân phơi cát gồm 2 ô, mỗi ô có kích thước 9 x 9m. Hình IV.6 Sơ đồ sân phơi cát 4 6 1 2 3 Nước Cát Nước 5 7 1- Đất đắp 5 - ống tuần hoàn nước 2 - ống dẫn cát vào 6 - Hố thu cát trong nước tuần hoàn 3 - Máng phân phối cát 7 - Tường bao 4 - ống thu nước IV. 6. Bể lắng ngang đợt I Hình IV.7 Sơ đồ bể lắng ngang hình chữ nhật 4 1 3 3 1 2 Hct 5 Hth Hbv 2 1- Mương dẫn nước vào 5- Máng thu nước cuối bể 2- Mương dẫn nước ra Hbv- chiều cao bảo vệ bể lắng 3- Hố thu bùn Hct - chiều cao công tác bể lắng 4- Máng phân phối Hth - chiều cao lớp trung hoà giữa vùng lắng và vùng bùn cặn Hc - chiều cao lớp bùn Bể lắng ngang đợt I được dùng để giữ lại các tạp chất thô không tan trong nước thải, hạn chế sự tăng tải trọng của công trình xử lý phía sau. Nước thải sau khi qua bể lắng cát được dẫn trực tiếp vào bể lắng đợt I. - Chiều dài công tác của bể lắng ngang : L = [IX - 92] trong đó v - tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng, mm/s. Đối với bể lắng ngang, khi tính toán sơ bộ có thể lấy = 5 á 7mm/s [IX - 91]. Ta chọn v = 5mm/s để tính toán. H - chiều cao công tác của bể lắng. Bể lắng ngang có H = 1,5 á 4m. Do mực nước ngầm khu vực cao, cần hạn chế chiều sâu các công trình nên ta chọn H = 3m. K - hệ số sử dụng thể tích, lấy căn cứ vào loại bể