Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Bình Trưng Đông, quận 2, thành phố Hồ Chí Minh, công suất 1200m3/ngày

ô thị mới Hình 2.4. Sơ đồ công nghệ trạm XLNT sinh hoạt 2.6.4. Trạm xử lý nước thải tại Khu dân cư Phúc Kiến 650m3/ngd. Hình 2.5. Sơ đồ công nghệ trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư phúc kiến CHƯƠNG IIIPHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3.1. Cở sở thiết kế Công nghệ xử lý phải thỏa mãn các yếu tố sau Công suất trạm xử lý. Chất lượng nước sau xử lý. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt khu dân cư. Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. Hiệu quả quá trình xử lý cần thiết và hiệu quả xử lý của công trình đơn vị. Diện tích đất sẵn có của khu dân cư: Tùy thuộc vào diện tích đất khu dân cư dành cho trạm xử lý nước thải lớn hay nhỏ, từ đó lựa chọn đề xuất công nghệ phù hợp nhất. Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường. 3.2. Đề xuất công nghệ 3.2.1. Phương án 1 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải Thùng đựng rác Nước thải Hố thu gom Lưới chắn rác Bể điều hòa Aeroten Bể lắng đợt II Bùn dư Bể nén bùn Bùn tuần hàn Bể tiếp xúc khử trùng Nguồn tiếp nhận Máy ép dây đai Bải chôn lấp Nước tuần hoàn Bể lắng I Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ phương án 1 3.2.2. Phương án 2 Lưới chắn rác Bể điều hòa Mương Oxy hóa Bể lắng đợt II Bùn tuần hoàn Bể tiếp xúc khử trùng Nguồn tiếp nhận Nước tuần hoàn Bể nén bùn Máy ép dây đai Bải chôn lấp Thùng đựng rác Nước thải Hố thu gom Bể lắng 1 Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ phương án 2 3.3. So sánh các phương án xử lý nước thải Bảng 3-1: So sánh phương án xử lý – Bể AEROTEN và MƯƠNG OXI HÓA Phương án 1 (Bể Aeroten) Phương án 2 (mương oxi hóa) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hoàn toàn. Thích hợp với tất cả các công suất Sử dụng bùn hoạt tính. Thích hợp để xử lý nước thải sinh hoạt Quá trình sinh học xảy ra ở Aeroten là quá trình vi sinh vật lơ lửng. Có sự tuần hoàn bùn hoạt tính. Công nghệ thuộc loại đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật Hiệu quả xử lý NOSht, COD, SS, …không cao Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hoàn toàn Rất dể vận hành và bảo dưỡng. Mực nước luôn ổn định khi công trình gặp sự cố như lưu lượng nước thải tăng hay giảm đột ngột. Thời gian lưu nước lớn nên có khả năng chịu sốc tải. Lượng bùn sinh ra ít hơn so với công trình xử lý sinh học bằng Bể Aeroten. Năng lượng cung cấp ít hơn so với các công trình xử lý hiếu khí bằng Bể Aeroten. Cấu tạo đơn giản. Hiệu quả xử lý NOSht, Photpho.. cao hơn Bể Aeroten Kết luận: Qua sự phân tích và so sánh các ưu, nhược điểm của 2 phương án về mặt kinh tế và kỹ thuật cho thấy cả 2 phương án đều đảm bảo về mặt kĩ thuật, hiệu quả xử lý và mức độ cần thiết xử lý xử lý nước thải. Nhưng phương án 2 đơn giản, dễ quản lý hơn và hiệu quả xử lý cao hơn phương án 1 và do vậy chọn phương án 2 để đầu tư xây dựng. 3.4. Thuyết minh công nghệ lựa chọn Nước thải sinh hoạt từ các hộ dân thoát ra hệ thống thoát nước thải riêng khép kín của khu dân cư. nước thải qua các hệ thống cống và hố ga về trạm xử lý. Nước thải vào hố thu gom, qua lưới chắn rát đến bể lắng cát ngang, sau đó nước thải tiếp tục được dẫn vào bể điều hoà nước thải. Bể điều hòa có nhiệm vụ ðiều hòa lưu lượng và nồng độ. Tại đây nước thải được cấp khí nén từ máy thổi khí, qua hệ thống đĩa phân phối khí, nhằm khuấy trộn nước thải điều hòa lưu lượng và tránh hiện tượng phân hủy kỵ khí. Sau khi lưu lại trong bể một thời gian nước thải được bơm vào bể lắng I. Tại bể lắng I, các hạt cặng lơ lửng và một phần chất hữu cơ xẽ lắng xuống tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Mương Oxi hóa được cung cấp oxy để đảm bảo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật hoạt động. Các vi sinh vật này sử dụng oxy và các chất hữu cơ trong nước thải làm chất dinh dưỡng để duy trì sự sống và phát triển sinh khối. Nhờ đó các chất hữu cơ trong nước thải được giảm đáng kể. Hỗn hợp nước thải dẫn tiếp qua bể lắng bùn sinh học Khi hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính đi qua bể lắng bùn sinh học, bùn hoạt tính được lắng xuống đáy bể. Phần nước sạch được thu ở máng thu trên bề mặt. Phần nước sạch này được dẫn qua bể tiếp xúc khử trùng. Phần bùn hoạt tính lắng ở đáy được xả định kỳ qua bể chứa bùn. Bể tiếp xúc khử trùng được thiết kế theo kiểu Zic – Zac nhằm tăng cường sự tiếp xúc giữa nước thải và chất khử trùng bằng cách tạo sự xáo trộn và tạo thời gian lưu trong bể. Sau khi qua bể tiếp xúc khử trùng, hầu hết các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải đã được tiêu diệt. Sau đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận Bùn hoạt tính trong bể chứa bùn, một phần được bơm tuần hoàn về mương Oxi hóa để đảm bảo lượng sinh khối trong mương Oxi hóa, phần dư được bơm về bể bể nén bùn, sau đó được chuyển đến máy ép dây đai nhằm giảm lượng nước trước khi mang đi xử lý theo quy định. Nước từ máy ép dây đai, bể chứa bùn và sân phơi cát được tuần hoàn về đầu bể điều hoà. 3.5. Thông số tính toán 3.5.1. Lưu lượng tính toán: Lưu lượng trung bình ngày đêm: = 1200 m3/ngày. Lưu lượng trung bình giờ: Lưu lượng trung bình giây: Lưu lượng lớn nhất giờ: Với Kch: hệ số không điều hòa đối với nước thải sinh hoạt. chọn dựa vào bảng sau: Bảng 3.2 hệ số không điều hòa chung kch phụ thuộc vào (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000 >5000 Kch 2.5 2.1 1.90 1.70 1.60 1.55 1.50 1.47 1.44 Nguồng: TCXDVN51-2008 Lưu lượng lớn nhất giây: 3.5.2. Mức độ cần thiết xử lý nước thải: Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng; Trong đó: C1: hàm lưởng chất lơ lửng trong nước thải trước khi xử lý, C1=300mg/l C1: hàm lưởng chất lơ lửng trong nước thải sau khi xử lý cho phép xả , C2=50mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5; Trong đó: C1: hàm lượng BOD5 trong nước thải trước khi xử lý, L1=250mg/l C1: hàm lượng BOD5 trong nước thải sau khi xử lý cho phép xả , L2=30mg/l Để đảm bảo vệ sinh nguồn nước ta chọn mức độ làm sạch theo BOD5 với D=88%. CHƯƠNG IVTÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Rổ chắn rác 4.1.1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của rổ chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác) 4.1.2. Tính toán Bảng 4.1: Các thông số thiết kế cho rổ chắn rác STT Thông số Lưới cố định 1 Hiệu quả khử cặn lơ lửng 5-25 2 Tải trọng, L/m².phút 400-1200 3 Kích thước mắt lưới, mm 0.2-1.2 4 Tổn thất áp lực, m 1.2-2.1 Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết và cộng sự Chọn rổ chắn lưới cố định có kích thước mắt lưới d=1mm tương ứng với tải trọng LA=1040 L/m².phút, đạt hiệu suất xử lý cặn lơ lửng E = 20% Diện tích lưới yêu cầu là: Trong đó Q : Lưu lượng xử lý nước thải lớn nhất theo giờ: =102.5m³/h LA : Tải trọng, LA=1040 L/m².phút Chọn 1 rổ thu rác. Kiểm tra tải trọng làm việc thực tế của rổ chắn rác: Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua lưới lọc tinh giảm: = (1 – 0.2) = 300 x 0,8 = 240 mg/l = (1 – 0,05) = 250 x 0,95 = 237,5 mg/l Bể thu gom và bể lắng cát 4.2.1. Nhiệm vụ Lắng cát và tập trung nước thải để bơm qua bể điều hòa 4.2.2. Tính toán bể thu gom Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (t = 10 – 60 phút) Thể tích cần thiết: Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 3 m Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + hbv Với H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 3 m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 2,5 m Hxd = 3 + 2,5 = 5,5 m Diện tích mặt bằng: Kích thước bể thu gom: L x B x Hxd = 3 m x 4 m x 5,5m Thể tích xây dựng bể: Wt = 3 x 4 x 5,5 = 66 m3 Ống dẫn nước thải sang điều hòa: Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s. Tiết diện ướt của ống: Đường kính ống dẫn nước thải ra: Chọn D = 150 mm. Chọn máy bơm: Qmax = 102,5 m3/h = 1,7 m3/phut = 0,028 m3/s, cột áp H = 10 (m). Chọn 3 máy bơm chìm (trong đó có 1 máy dự phòng). Tra catalogue của hãng bơm GRUNDFOS, chọn bơm chìm nước thải cho hố thu gom với thông số kỹ thuật như sau:  Bảng 4.2: Các thông số bơm nhúng chìm hố thu gom STT Diển giải Thông số 1 Mã hiệu bơm DPK15.80.37.5.0D 2 Lưu lượng bơm (Q) 53,8m³/h 3 Cột áp bơm (H) 11,7 m 4 Công suất (N) 23,7kW x 220V x 50Hz 5 Đường kính ống đẩy DN150 6 Số lượng bơm 3 bơm (2 hoạt động, 1 dự phòng) Bảng 4-3: Các thông số thiết kế bể thu gom Thông số Giá trị Thời gian lưu nước, t (phút) 20 Đường kính ống dẫn nước thải ra (mm) 150 Kích thước bể thu gom Chiều dài, L (m) 4 Chiều rộng, B (m) 3 Chiều cao, Hxd m) 5,5 Thể tích bể thu gom, Wt(m3) 66 4.2.3. Tính toán bể lắng cát ngang Thiết kế bể lắng cát gồm 1đơn nguyên Chiều dài bể lắng cát được tính theo công thức: Trong đó: Hmax: Chiều sâu lớp nước trong bể lắng cát (m), lấy bằng 0,25 U0: Kích thước thủy lực của hạt cát (mm/s) K: Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát. vmax: 0,3m/s; Vận tốc dòng chảy trong bể khi lưu lượng lớn nhất (Điều 7.33 – TCXDVN -51-2008) Với dh > 0,25 mm, ta có U0 =24.2mm/s; K=1,3 (tr.121 - Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – GS.TS.Lâm Minh Triết chủ biên và cộng sự) Chiều dài bể lắng cát: Chiều rộng bể lắng cát: Chọn B = 0,50 m Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát tính theo công thức: Trong đó: P: Lượng cát giữ lại trong bể lắng cát theo tiêu chuẩn tính cho một người trong một ngày đêm, P = 0,02 L/người. ngày N: Số dân của khu dân cư, N=6670 (ng) txả: Chu kỳ xả cát ra khỏi bể lắng cát. Để tránh sự phân hủy cặn hữu cơ gây mùi, txả ≤ 2 ngày. Chọn txả = 2 ngày. Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát: Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát trong 1 ngày đêm: Chiều cao xây dựng của phần lắng: Hxd = hmax +2hc= 0,25 +0,28= 0,53m Trong đó: hmax: Chiều cao lớp nước trong bể lắng cát, h = 0,25 hc : Chiều cao lớp cát Chọn Hxd = 0,5 m Ngăn chứa cát: Đáy nhỏ: LxB= 0,4(m)x0,50(m) Đáy lớn: LxB=1(m)x0,50(m) Chiều cao: h=0,5(m) Bể điều hòa 4.3.1. Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm. 4.3.2. Tính toán bể điều hòa Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 4h(4-8h) [trang 487 xử lý nước thải và công nghiệp của LÂM MINH TRIẾT chủ biên và cộng sự] Thể tích cần thiết của bể: Chọn chiều cao làm việc của bể: H = 3,5m. Diện tích mặt bằng: Chọn L x B = 9,5m x 6m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 3,5 + 0,5 = 4m Với H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 3,5m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5m Kích thước của bể điều hoà: L x B x Hxd = 9,5m x 6m x 4m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 9,5 x 6 x 4 = 228 m3 Chọn 2 bơm nhúng chìm hoạt động luân phiên, (1bơm hoạt động, 1 dự phòng). Lưu lượng bơm Q = 50 m3/h. Công suất bơm được xác định: Trong đó: - Khối lượng riêng của nước, =1000 (kg/m3) H - Chiều cao cột áp của bơm, chọn H = 10 m - Hiệu suất máy bơm, chọn = 80%. Công suất thực của động cơ bơm nước thải β Hệ số dự trữ , β = 1÷2.5 Tra catalogue của hãng bơm GRUNDFOS, chọn bơm chìm nước thải cho bể điều hòa với thông số kỹ thuật như sau: Bảng 4.4: Các thông số bơm nhúng chìm bể điều hòa STT Diển giải Thông số 1 Mã hiệu bơm DPK15.80.37.5.0D 2 Lưu lượng bơm (Q) 53,8m³/h 3 Cột áp bơm (H) 11,7 m 4 Công suất (N) 23,7kW x 220V x 50Hz 5 Đường kính ống đẩy DN150 6 Số lượng bơm 2 bơm (1 hoạt động, 1 dự phòng) Tính toán tốc độ khuấy trộn bể điều hoà: Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: Qk= = 50 x 3,74 = 187 m3/h = 3117 lít/phút Trong đó: : lưu lượng nước thải trung bình theo giờ. =50 m3/h a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà a = 3,74m3khí/m3 nước thải. (tr.487 - Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – GS.TS.Lâm Minh Triết chủ biên và cộng sự) Bảng 4.5: Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí STT Diển giải Thông số 1 Disc Diffusers Nhãn hiệu SSI Xuất xứ USA 2 Lưu lượng thiết kế: 2,5 - 5 m3/h 3 Đường kính đỉa 250mm 4 Số lỗ 6.600 lỗ x 1 – 2 mm Chọn khuếch tán khí bằng đĩa sứ bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: đĩa Trong đó r: Lưu lượng khí, chọn r = 4,2 m3/h Chọn đường ống dẫn và cách bố trí: Với lưu lượng khí Qk= 3,117 m3/phút = 0,052 m3/s và vận tốc khí trong ống vkk= 10-15 m/s có thể chọn đường kính ống chính D = 80mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = m/s => thoả mãn vkk= 10 – 15 m/s. Đối với ống nhánh có lưu lượng qnh = m3/s và chọn đường kính ống nhánh dnh = 42mm ứng với vận tốc ống nhánh: vn = = 10,12m/s => thoả mãn vkk= 10 – 15 m/s. Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà: Chọn vận tốc nước ra khỏi bể là 1 m/s, đường kính ống ra: Dr = Chọn ống nhựa uPVC có đường kính 150mm. Bảng 4.6: Các thông số thiết kế bể điều hòa Thông số Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà, t(h) 4 Kích thước bể điều hoà Chiều dài, L(m) 9,5 Chiều rộng, B(m) 6 Chiều cao hữu ích, H(m) 3,5 Chiều cao xây dựng, Hxd(m) 4 Số đĩa khuyếch tán khí, n (đĩa) 45 Đường kính ống dẫn khí chính, D (mm) 80 Đường kính ống nhánh dẫn khí, dn (mm) 42 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể (mm) 150 Tính toán máy nén khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén được xác định theo công thức Hct = htt + hf + H Trong đó: htt: tổn thất áp lực do ma sát trong đường ống, m. hf : tổn thất qua thiết bị phân phối, m. Hf = 0,5m H : chiều sâu hữu ích của bể,m. H= 3,5m Tổng tổn thất áp lực trong đường ống không vược quá 0,4m. Hct = 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,4m = 0,44 atm Công xuất máy thổi khí: Trong đó: P: công xuất máy nén khí, KW G: trọng lượng của dòng không khí, Kg/s, G = 0,0234Kg/s. R: hằng số khí R=8,314KJ/K.moloK T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T= 303 oK. P1: áp xuất tuyệt đối không khí đầu vào, P1= 1 atm. P2: áp xuất tuyệt đối không khí đầu ra, P2= hct+1= 0.44 + 1= 1,44 atm. n = (K=1,395 đối với không khí). 29,7: hệ số chyển đổi. e : hiệu xuất cả máy, chọn e = 0,7. Công xuất tính toán của máy nén khí. Bảng 4.7: Các Thông Số máy thổi khí bể điều hòa STT Diển giải Thông số 1 Mã hiệu VB-020-DN SERIES của HITACHI 2 Lưu lượng không khí 210m³/h 3 Công suất (P) 1,8KW 4 Số lượng 2 cái (1 hoạt động, 1 dự phòng) Hàm lượng BOD5, COD sau khi qua bể điều hòa giảm: = (1 – 0,1) = 271 x 0,9 = 216 mg/l = (1 – 0,1) = 237,5 x 0,9 =213,75 mg/l Bể lắng đợt 1 4.4.1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó. Ở đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và sẽ được thu bằng thiết bị thu cặn đặt ở giữa bể. Hàm lượng cặn sau bể lắng đợt I cần đạt ≤ 150 mg/l. Để tăng hiệu suất lắng, chọn bể lắng đứng nước chảy từ trên xuống dưới. Trong bể lắng có bố trí tấm tràn ngập, nước thải được phân phối vào ngăn tiếp nhận nằm bên trong tấm tràn ngập. Do đó nước được phân phối đều vào bể và được làm thoáng nhiều hơn. 4.4.2. Tính toán Bảng 4.8: Các thông số thiết kế bễ lắng Thông số Giá trị Khoảng giao động Đặt trưng Thời gian lưu nước, h Tải trọng bề mặt, m3/m2. ngay Lưu lượng trung bình Lưu lượng cao điểm Tải trọng máng tràn, m3/m2. ngay Ống trung tâm: Đường kính Chiều cao Chiều sâu bể lắng, m Đường kính bể lắng, m Độ dốc đáy, mm/m Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 1,5 - 3 31 - 50 81 - 122 125 – 500 15 – 20% 56- 65%H 3 – 4,83 - 60 1:10 - 1:13 0,02 – 0,05 2 4,2 12-45 1:12 0.03 Nguồn: tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thài của TS.TRỊNH XUÂN LAI Thể tích tổng cộng bể lắng I: Diện tích bề mặt bể lắng: Trong đó: : lưu lượng trung bình ngày,m3/ngày. Vo: tải lượng bề mặt, Vo=30 m3/m2. Ngay Đường kính bể lắng: Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,2 x 7,1 = 1,42 m chọn chiều cao hố thu bùn là ht = 0,3 m, chiều sâu hữu ích bể lắng H = 3m, chiều cao lớp bùn lắng hb = 0.7m, chiều cao lớp trung hòa hth = 0.2m, chiều cao bảo vệ hbv= 0.3m, vậy chiều cao tổng cộng là: Htc = H + hb + hth + hbv + ht = 3 + 0,7 + 0,2 + 0,3 + 0,3 = 4.5 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 3 x 0,6 = 1,8 m Kiểm tra thông số bể lắng: Thể tích phần lắng: Thời gian lưu nước: >1,5h Tải trọng thủy lực máng thu: Vận tốc giới hạng trong vùng lắng: Trong đó: K: hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, chọn k = 0,06 [ nguồn 7] : tỷ trọng hạt, chọn = 1,25. D: đường kính tương đương của hạt, chọn d = 10-4m. F: hệ số ma sát, hệ số này phụ thuộc vào đặt tính bề mặt cả hạt và hệ số reynold của hạt khi lắng. chọn f = 0,025 Vận tốc nước chảy trong vùng lắng với, Máng thu nước. Vận tốc nước chảy trong máng: v = 0,6 - 0,7m/s. chọn v= 0,6m/s. Diện tích mặt cắt ước cuả máng. (cao x rộng) = 200mm x 200mm Bề dày lớp bê tông thành máng và đáy máng là 0,1m. Đường kính máng thu nước : Dm= D-2x(Bm+0,1)= 7,1 – 2 x (0,2+0,1) = 6,5 m Chiều dài máng thu nước: Lm = x 6,5 = 20,4 m Tính số răng cưa trên máng tràn thu nước của bể lắng Tấm răng cưa được neo chặt vào thành ngoài của máng nhằm điều hòa dòng chảy từ bể vào máng thu nhờ khe dịch chuyển, đồng thời tấm răng cưa có tác dụng cân bằng mực nước trên bề mặt bể khi công trình bị lún hoặc nghiêng. Chọn tấm răng cưa hình chữ V bằng thép không rỉ dày 3mm có góc ở đáy 90o (để điều chỉnh cao độ mép máng), cao h = 200mm, dài Lm thu = 17,6m. Chiều cao hình chữ V là 50mm, chiều rộng chữ V là 100mm, khoảng cách giữa hai đáy chữ V là 200mm. Số răng cưa của máng răng cưa Số răng cưa trên mỗi mét của máng là răng cưa Lưu lượng nước vào mỗi khe chữ V Qkhe = Mặt khác ta lại có: Hình 4.1. Tấm răng cưa máng thu nước Trong đó: Cd - Hệ số tràn, Cd = 0,6 θ - Góc ở đỉnh của khe, 90o hngap - Chiều cao mực nước trong khe chữ V Ta có hngap = 2,8 mm Để thu bọt váng, ta bố trí một phễu thu chất nổi ở trên bề mặt bể đường kính 0,5m, cao 0,2m. Dưới phễu là ống thu chất nổi đường kính 100mm. Xác định hiệu quả khử BOD và COD Trong đó: t: là thời gian lưu nước, t = 2,9h; a,b: là các hằng số thực nghiệm. Đối với BOD5 thì a = 0,018, b= 0,02. Đối với SS thì a = 0,0075, b = 0,014.[nguồn 7] Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng I: Trong đó: - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước trước khi vào bể lắng I, = 216 mg/l. E1 - Hiệu suất lắng SS, E1 = 54,61% Hàm lượng BOD5 và COD trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I: Trong đó: và - hàm lượng BOD5 và COD trước khi vào bể lắng I, = 213,75mg/l; = 361mg/l. E2 - hiệu suất lắng BOD,COD; E2 = 32,95%; Lượng bùn sinh ra và bơm bùn ra khỏi bể lắng Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Giả sử bùn tươi có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), khối lượng riêng của bùn tươi là ρb = 1,020 kg/l. Lượng bùn tươi cần xử lý Dùng bơm hút bùn trong 15 phút => lưu lượng bơm Công suất bơm bùn ra khỏi bể lắng N = = Trong đó : - Khối lượng riêng của bùn, = 1053(kg/m3) H - Cột áp của bơm, chọn H = 10 (m H2O) - Hiệu suất của bơm, lấy = 0.8 Qb - Lưu lượng cần bơm, Qb =m3/h Công suất thực của bơm N* = β×N = 20,396 = 0,8kW Đường kính ống bơm bùn Chọn ống bơm bùn đường kính danh nghĩa Dbùn = 80mm. Bùn được bơm sang bể nén bùn. Tra catalogue của hãng bơm Tsurumi , chọn bơm chìm nước thải cho bể điều hòa với thông số kỹ thuật như sau: Bảng 4.9: Các thông số bơm bùn STT Diển giải Thông số 1 Mã hiệu bơm KRS2-80 2 Lưu lượng bơm (Q) 60m3/h 3 Cột áp bơm (H) 10 m 4 Công suất (N) 4Kw x 220V x 50Hz 5 Đường kính ống đẩy DN80 6 Số lượng bơm 2 bơm (1 hoạt động, 1 dự phòng) Bảng 4.10: Kết quả tính toán bể lắng I stt Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thời gian lưu h 2,9 3 Đường kính m 7,1 4 Chiều cao m 4,5 5 Máng thu nước mm 200x200 6 Tải trọng máng tràn m³/m.ngđ 61.6 7 Chiều cao máng m 0,2 8 Đường kính máng tràn m 6,5 9 ống dẫn bùn mm 80 10 Tốc độ thanh gait Vòng/phút 0,03 Mương oxy hóa 4.5.1. Nhiệm vụ Tại mương oxi hóa các chất còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí. Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo oxy dùng cho các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí. Nước thải sau khi qua mương oxi hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn. Chất hữu cơ còn lại khó phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn. 4.5.2.Tính toán Các thông số đầu vào: Lưu lượng Qtb ngd =1200 m³/ngđ BOD5=143,3mg/l SS = 123 mg/l Tỷ số F/M = 0,04 – 0,1 (kg BOD5/ kg bùn hoạt tính.ngày) Nồng độ sinh khối trong mương,: X = 2000-5000mg/l. chọn X = 3200 mg/l Thời gian lưu nước trong mương = 24-36 giờ Thời gian lưu bùn = 15-50 ngày Tỷ số MLVSS:MLSS=0,7 Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,04 ngày-1 Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy X = 3000mg/l Nước thải sau lắng bùn BOD đầu ra 30 mg/l, SS = 50 mg/l trong đó 70% cặn dễ phân hủy sinh học. BOD5 : BODT = 0,684 Hệ số chuyển đổi số BOD5 và BOD20 là 0,684 Hàm lượng bùn dưới đấy bể lắng có hàm lượng chất rắn là 0,8% và khối lượng riêng là 1,005 kg/l. Nước thải sau lắng II chứa 30 mg/l cặn sinh học, trong đó 65% cặn dễ phân hủy sinh học Xác định BOD5 hòa tan sau lắng II theo mối quan hệ sau: Tổng BOD5 =BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Xác định BOD5 của cặn lơ lửng ở đầu ra: Hàm lượng cặn dễ phân hủy sinh hoc: 0,65×30mg/l = 19,5 mg/l BODL của cặn lơ lửng của nước thải sau bể lắng II: 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 mgO2. Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn như sau: b = 19,5 x 1,42 = 27,69 (mg/l) Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD20 sang BOD5): c = 27,69 x 0,68 = 18,83 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể lắng: S = 30 – 18,83 = 11,17 (mg/l) Hiệu quả xử lý BOD5 của mương oxi hóa Thể tích hữu ích của mương oxi hóa: Trong đó: Q tb ngd = 1200 m3/ngd S0: hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào mương (mg/l) S: hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý L: tải lượng của BOD5 lên mương oxy hóa, L=0,2-0,4 kg BOB20/m3.ngđ. Chọn L = 0,24 kg BOB20/m3.ngđ 0,684 = hệ số chuyển đổi giữa BOB20 và BOB5 [Nguồn: 7 ] Thời gian lưu nước trong mương: Do lưu lượng lớn nên ta chia làm 2 nguyên đơn Xác định kích thước của mương (1 đơn nguyên) Mặt cắt mương oxy hóa là hình chữ nhật với các kích thước như sau: Chiều rộng mương b = 4m Chiều sâu H của mương có thể chọn từ 1 ÷ 4m [nguồn: tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai] Độ sâu lớp nước trong mương: H1 = 2 m Khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên mương H2= 0,5m Độ sâu xây dưng của mương H = 2,5m Diện tích mặt cắt ướt mương oxy hóa: F=2b×h=8×2=16m2 Chiều dài tổng cộng của mương oxy hóa mương oxy hóa có hình mặt bằng là chữ O kéo dài , tấm hướng dòng bằng bê tông cốt thép dày 200mm , với bán kính trung bình độ uốn cong chọn là Rtb = 2,0m , vậy R1 = 1,9m , R2= 2,1m R1 R222 hình 4.2 Biểu diễn thông số R1,R2,L1 của mương oxy hóa Thể tích 1 đơn nguyên chọn chiều dài phần mương thẳng: → L1=27,2 m Theo tiêu chẩn thiết kế điều (điều 7.143 – TCXDVN 51- 2008) thời gian nạp khí trong mương oxy hóa được xác định theo công thức : trong đó: Lo = hàm lượng BOD5của nước thải dẫn vào mương oxy hóa, Lo= 183,4 mg/l Lt = hàm lượng BOD5sau lắng II: Lt = 14,36 mg/l a = liều lượng bùn hoạt tính, a = 3 g/l (điều 7.143 – TCXDVN 51- 2008) S = độ tro của bùn hoạt tính, S= 0.35 (điều 7.143 – TCXDVN 51- 2008) ρ = tốc độ oxy hóa trung bình theo BOD5, ρ = 6mg/g.h (điều 7.143–TCXDVN 51- 2008) Lượng oxy cần cung cấp để loại bỏ lượng chất bẩn được tính theo công thức: Trong đó: G0= Liều lượng oxy đơn vị, G0= 2 mg O2 để loại bỏ 1mg BOD5 và loại bỏ NiTơ [Nguồn: tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải -TRỊNH XUÂN LAI.] Lượng oxy cần cung cấp mỗi giờ. Chọn thiết bị làm thoáng rulô tấm phẳng gồm ống trục chuyển động quay đặt theo phương ngang, trên ống trục gắn các tấm lá bằng thép phẳng rộng 5cm cách nhau 5cm tạo thành hình bàn chải tròn đường kính 0,5-1m đặt ngập trong nước từ 0,05-0,3 m, dài từ 2,5-9m Nguồn :[3] Bảng 4.11: Thông số kỹ thuật thiết bị làm thoáng chiều dài(mm) đường kính(mm) công suất(KW) công suất cấp khí(kgO2/H) ROT 300 3000 1000 17.05 19.68 ROT 600 6000 1000 34.10 39.36 ROT 900 9000 1000 51.15 59.05 Chọn thiết bị làm thoáng ROT 300 có chiều dài 3.0 m và đường kính 1.0 m Vận tốc quay n = 72 vòng/phút Độ sâu ngập nước của tấm cách là 0.1m Mỗi làn đặt 1 máy khuấy rulo, như vậy mương oxy hóa cần đặt 4 máy Công suất cấp khí của 4 máy khuấy rulô: N= 4 x 19.68=78,72 kg O2/h Thời gian làm thoáng: t1=Q/N=1200/78,72 =15,2h Thời gian ngừng cấp khí: t2=24-15,2 =8,8 h Vậy 4 máy khuấy sẽ cùng ngừng cấp khí trong 8,8h Năng lượng tiêu thụ 2kg O2 /kWh Công suất cần thiết: Tính lượng bùn thải ra mỗi ngày chung cho cả 2 đơn nguyên: Hệ số sản lượng tế bào Trong đó: θc: thời gian lưu bùn ngày Y:hệ số sản lượng tế bào , đối với nước thải đô thị có thể lấy theo kinh nghiệm của các nước như sau:Y=0,4 - 0,8 mgVSS/mgBOD5. Chọn