Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước thải cho một thành phố

ệ xử lý nước thải thích hợp đảm bảo hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào tưới thủy lợi loại B (QCVN 08/2008 )với các yêu cầu cơ bản - Hàm lượng chất lơ lửng SS ≤ 50 mg/l - Nhu cầu oxy sinh học BOD5 ≤ 15 mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác định theo : - Hàm lượng SS phục vụ cho tính toán công nghệ xử lý cơ học. - Hàm lượng BOD5 phục vụ cho tính toán công trình và công nghệ xử lý sinh học Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức: Ess = = = 82,17 (%) Trong đó: - hàm lượng chất lơ lửng của hỗn hợp nước thải. - hàm lượng chất lơ lửng của nguồn tiếp nhận. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5 : EBOD = = = 90,75 (%) Trong đó: - hàm lượng BOD20 của hỗn hợp nước thải. - hàm lượng BOD20 của nguồn tiếp nhận. Kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải trên cho thấy cần thiết phải xử lý sinh học hoàn toàn. 5. Lựa chọn công nghệ của trạm xử lý Dựa vào: Công suất của trạm xử lý. Thành phần và đặc tính của nước thải. Mức độ cần thiết xử lý nước thải. Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng. Phương pháp xử dụng cặn. Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. Chọn công nghệ xử lý như sau: · Xử lý cơ học: Ngăn tiếp nhận. Song chắn rác. Bể lắng cát + sân phơi cát Bể lắng ly tâm đợt I · Xử lý sinh học Aeroten (vi sinh vật lơ lửng – bùn hoạt tính) Bể lắng ly tâm đợt II. · Xử lý cặn: Bể nén bùn đứng. Bể mêtan. Làm ráo nước ở sân phơi bùn. Khử trùng và xả nước sau xử lý ra sông hồ dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi Khử trùng nước thải. Máng trộn vách ngăn có lỗ. Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Nước thải Vận chuyển Bể mêtan Sân phơi bùn Vận chuyển Biển loại B Cấp khí Ngăn tiếp nhận Bể lắng ly tâm Đợt II Bể tiếp xúc Máng trộn Bùn dư Bùn tuần hoàn Cặn tươi Bể nén cặn vận chuyển Song chắn rác Cát Sân phơi cát Bể lắng cát ngang Bể lắng ly tâm Đợt I Aeroten Clo 6. Thuyết minh phương án công nghệ Ở phương án này .nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải đến trạm xử lý bằng ống dẫn đến ngăn tiếp nhận Rác được giữ lại ở song chắn rác và vận chuyển đi nơi khác để xử lý ,còn nước thải đã được tách tiếp tục đưa đến bể lắng cát . Ở đây , thiết kế bể lắng cát ngang nước chảy thẳng để đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn lớn . Sau 1 thời gian cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát Nước thải sauu khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ly tâm đợt I , tại đây các chất không hòa tan trong nước thải như chất hữu cơ được giữ lại . Cặn lắng được đưa đến bể meetan để lên men . Nước thải tiếp tục đi vào bể Aroten và bể lắng ly tâm đợt II. Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aroten giúp tăng hiệu quả xử lý , nột lượng bùn hoạt tính dư được đưa qua bể nén bùn giảm dung tích , sau đó dưa qua bể mêtan . Sau bể lắng đọt II hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý ,xong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn . Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng , máng trộn . Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận . Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi lên men ở bể meetan đưa ra sân phơi bùn làm khô dến một độ ẩm nhất định . Bùn cặn sau đó được dung cho mục đích nông nghiệp III. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI: 1. Ngăn tiếp nhận nước thải: Nước thải được bơm theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua đường công trình đơn vị của trạm xử lý. Dựa vào lưu lượng tính toán đã được xác định, q = qmax,h + qhl = 3513,542 +9,49 = 3522,49 m3/h , Với qhl = 9,49 m3/h : Lượng nước hồi lưu từ sân phơi cát Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải trang 111 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết , chọn 2 ngăn tiếp nhận với thông số mỗi ngăn như sau : Đường ống áp lực từ trạm bơm dến mỗi ngăn tiếp nhận : 2 ống với đường kính mỗi ống d = 600 mm Kích thước của ngăn tiếp nhận như sau: Lưu lượng nước thải Q ( m3/h) Đường kính ống áp lực, d (mm) Kích thước của ngăn tiếp nhận 2 ống A B H H1 h h1 b 3522,49 600 2800 2500 2000 1600 750 900 800 Cấu tạo của ngăn tiếp nhận như sau : B b h A Ngăn tiếp nhận H Nước thải vào Ngăn tiếp nhận Mương dẫn nước Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận tới các công trình tiếp theo có tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận: ( Bảng 35 tiết diện hình chữ nhật B = 800 mm ,Các bảng timhs toán thủy lực cống và nương thoát nước – GS.TS.Trần Hữu Uyển ) Thông số thuỷ lực Lưu lượng tính toán, L/s q = qtb +qhl= 661,17 + 2,63 = 663,8 q = qmax + qhl = 976 + 2,63 = 978, 63 q = qmin + qhl = 241,54 + 2,63 = 244,17 Độ dốc i 0,0008 0,0008 0,0008 Vận tốc v ( m/s) 0,87 0,93 0,71 Độ đầy h/B (m) 1,1 1,7 0,54 Bề rộng (mm) 800 800 800 Chiều cao lớp nước (m) 0,88 1,36 0,432 Mương dẫ n nước Nước thải vào B Ngăn tiếp nhận Mương dẫn nước 1660 1360 800 Cấu tạo mương dẫn như hình sau : Chiều cao xây dưng mương : H = hmax + hbv (m) trong đó: hmax là chiều cao lớp nước lớn nhất trong mương hmax = 1,36 m hbv là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3 m ð Chiều cao xây dựng mương H = 1,36 + 0,3 = 1,66 (m) 2.Tính toán song chắn rác: Chọn 2 song chắn rác trong đó 1 song chắn làm việc, 1dự phòng. Chọn mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác là mương có tiết diện hình chữ nhật , có các kích thước cũng như các thông số kỹ thuật như mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đên song chắn rác Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ : Chiều cao lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều cao lớp nước của mương dẫn nước h = hmax = 1,36 m Số khe hở của song chắn rác: n = = = 50,78 = 51 ( khe ) Trong đó: n - là số khe hở qmax - lưu lượng lớn nhất giây: qmax = 0,97863 (m3/s) vs - tốc độ nước chảy qua song chắn: vs = 0,93 (m/s) b - khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m ( TCVN 51/2008 mục 7.21 ) k - hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k = 1,05 Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau Bs = s(n +1) + (b.n) = 0,008(51+1)+(0,016.51) = 1,23 (m) Trong đó : s là bề dày của thanh song chắn rác, thường lấy 0,008m. Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với qmin để khắc phục khả năng lắng cặn tại đó, vận tốc này phải lớn hơn 0,4 m/s : vmin = == 0,46 (m/s) thõa mãn. Trong đó qmin là lưu lượng nhỏ nhất chảy qua song chắn rắc. Vậy tại đây cặn không thể lắng . Tổn thất áp lực ở song chắn rác : hs = (m) Trong đó: vmax – vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ qmax. Kl – hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K = 2-3 ,chọn K1 = 3. x - hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác: x = - hệ số phục thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn. Tra bảng 3-7 Trang 116 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết chọn = 1,83. - góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy = 600. hs = 0,628.0,08 (m) Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1 với góc mở rộng của mương là 200 L1 = = = 0,6 (m) Với Bm = 0,8 m : Chiều rộng mương dẫn Bs = 1,23 m : Chiều rộng của song chắn rác Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L2 L2 = = = 0,3 m Chiều dài phần mương mở rộng đặt song chắn rác Ls = 1,5m Vậy chiều dài xây dựng là : L = L1 + L2 + Ls = 0,6 + 0,3 + 1,5 = 2,4 (m) Chiều cao xây dựng đặt song chắn rắc Hxd = hmax + hs + 0,5 = 1,36 + 0,08 + 0,5 = 1,94 m Trong đó : hbv = 0,5 m :Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất hmax = 1,36 m : Chiều cao lớp nước trong mương dấn ứng với lưu lượng lớn nhất hs = 0,08 m :Tổn thất áp lực của song chắn rác Khối lượng rác lấy ra trong một ngày đêm từ song chắn rác: Wr = = = 8,15 (m3/ngđ) Trong đó: a - lượng rác tính cho đầu người trong năm Với chiều rộng khe hở của các thanh trong khoảng 1620mm, a = 8 L/ng.năm Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng., N = 372042 người Trọng lượng rác ngày đêm: P = Wr G = 8,15 750 = 6112,5 (Kg/ngđ) = 6,1125 (T/ngđ) Trong đó : G :Khối lượng riêng của rác ,G = 750 kg/m3 ( Điều 6.14 Trang 29 TCVN 51/2008 ) Trọng lượng rác từng giờ: Ph = = = 0,51 (T/h ) Với : Kh – hệ số không điều hòa giờ của rác, lấy bằng 2 3. Tính toán bể lắng cát: a) Nhiệm vụ: bể lắng cát ngang được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát sỏi, xỉ, và các vật liệu rắn khác có trọng lượng riêng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân hủy trong nước thải như vỏ trứng, dăm bào, vỏ hạt và rác thực phẩm nghiền. Việc tách loại khỏi nước thải các tạp chất này rất cần thiết để tránh nhưnữg ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của các công trình phía sau. b) Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải đến bể lắng cát (giống mương dẫn đến song chắn rác) : Thông số thuỷ lực Lưu lượng tính toán, L/s q = qtb +qhl= 661,17 + 2,63 = 663,8 q = qmax + qhl = 976 + 2,63 = 978, 63 q = qmin + qhl = 241,54 + 2,63 = 244,17 Độ dốc i 0,0008 0,0008 0,0008 Vận tốc v ( m/s) 0,87 0,93 0,71 Độ đầy h/B (m) 1,1 1,7 0,54 Bề rộng (mm) 800 800 800 Chiều cao lớp nước (m) 0,88 1,36 0,432 c) Tính toán: Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức sau: L = m) Trong đó: Vmax - tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn nhất, Vmax = 0,3m/s ( Điều 7.33 TCVN 51/2008 Trang 40 ) H = 1 m : Độ sâu tính toán trong bể lắng cát ( Điều 7.33 TCVN 51/2008 Trang 40 ) , thì H = 0,25- 1m , chọn H =1 m U0 : Kích thước thủy lực của hạt cát ( Bảng 7-5 TCVN 51/2008 Trang 39 ) K :Hệ số tỉ lệ ( Bảng 7-6 TCVN 51/2008 Trang 39 ) K = 1,3 ứng với U0 = 24,2 mm/s, K = 1,7 ứng với U0 = 18,7 mm/s Theo phương án đang xét ,cặn từ bể lắng đợt I sẽ được xử lý ở bể mêtan bằng quá trình sinh học kị khí , do đó nhiệm vụ của bể lắng cát là phải loại bỏ được cát có cỡ hạt d = 0,25 mm để tránh ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học kị khí .Khi đó U0 = 24,2 mm/s Diện tích mặt cắt ướt của bể tính theo công thức: F = = = 1,63 (m2) Trong đó : qmax = 0,976 + 0,00236 = 0,97863 m33/s: Lưu lượng lớn nhất tổng cộng của nước thải N = 2 : Số đơn nguyên làm việc trong trạm xử lý nước thải Chiều ngang tổng cộng bể lắng cát: B = = = 1,63 (m) Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dự phòng, chiều ngang mỗi đơn nguyên: b = 1,63 (m) Thể tích phần nén cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức sau: Wc = = = 7,44 (m3) Trong đó: P - lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong một ngày đêm, theo điều 7.34 TCVN 51/2008 ứng với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn P = 0,02 l/người.ngđ. T - chu kỳ xả cát : T ≤ 2 ngày đêm, để đảm bảo cho cặn cát không kịp phân hủy, chọn T = 1 ngày đêm. Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng.N =372042 người Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm: hc = = = 0,14 (m) Chiều cao xây dựng của lắng cát ngang: Hxd = H + hc + 0,5 = 1,36 + 0,14 + 0,5 = 1,9 (m) Trong đó : hmax = 1,36 m Chiều cao lớp nước có trong bể lắng cát ứng với lưu lượng lớn nhất hbv = 0,4 m Khoảng cách từ mực nước đến thành bể * Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin 0,15 m/s vmin = = = 0,17 0,15 m/s Trong đó hmin = 0,432 m :Chiều cao lớp nước trong bể lắng cát khi lưu lượng nước thải là nhỏ nhất Cát ở bể lắng cát được gom về hố tập trung ở đầu bể lắng bằng thiết bị cào cơ giới, từ đó thiết bị nâng thuỷ lực sẽ đưa hỗn hợp cát - nước đến sân phơi cát. Để dẫn cát đến sân phơi cát bằng thiết bị nâng thủy lực ,cần pha loãng cát với nước thải sau xử lý với tỉ lệ 1:20 theo lượng cát - Nước công tác do máy bơm với áp lực 2- 3 at - Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút - Độ ẩm của cát : 60% - Trọng lượng thể tích của cát : 1,5 T/m3 Lượng nước cần thiết cho thiết bị nâng thuỷ lực Qct = Wc 1,5 20 = 7,44 1,5 20 = 223,2 (m3/ngđ) = 9,3 m3/h d) Tính toán sân phơi cát: Cát sau khi ra khỏi bể lắng cát ngang có chứa một lượng nước đabgs kể , do đó cần làm ráo cát ( tách nước ra khỏi cát ) để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác . Qúa trình này được diễn ra tại sân phơi cát Diện tích của sân phơi cát được tính theo công thức: F = = = 543,2 (m2 ) Trong đó: P – lượng cát tính theo đầu người, P = 0,02 (l/người.năm) Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng. h – chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 45 m/năm. Chọn sân phơi cát gồm 4 ô, diện tích mỗi ô bằng 543,2 : 4 = 136 (m2). Kích thước mỗi ô trong mặt bằng: 10 m x 13,6 m. Lượng nước có trong cát là : Qnc = 60%.Wc = 0,6 . 7,44 = 4,46 (m3/ngđ ) Tổng lượng nước hồi lưu về đầu trạm xử lý bằng tổng lượng nước sạch dung khi cần pha loãng cát với nước thải để xả cát bằng thiết bị nâng thủy lực và lượng nước có trong cát Qhl = Qnc +Qct = 4,46 + 223,2 = 227,66 ( m3/ngđ ) = 9,49 ( m3/h ) = 2,63 ( l/s ) 4. Thiết bị đo lưu lượng: MẶT BẰNG B L1 L2 L3 A W E Sơ đồ máng Parsal Để đảm bảo cho các công trình xử lý nước hoạt động đạt hiệu quả, ta cần biết lưu lượng nước thải chảy vào từng công trình và sự dao động lưu lượng theo các giờ trong ngày. Để xác định lưu lượng nước ta dùng máng Parsal. Kích thước máng được định hình theo tiêu chuẩn và được chọn tuỳ thuộc vào lưu lượng nước. Với giá trị lưu lượng tính toán của trạm là: qmax= 976 + 2,63 = 978,63 l/s qtb = 661,17 + 2,62 = 663,8 l/s qmin = 241,54 + 2,63 = 244,17 l/s. Theo bảng 3-37 trang 230 Giáo Trình “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết“, ta chọn máng Parsal có các kích thước sau: b A B C1 C2 L1 L2 L3 W 7,5cm 108 cm 50 cm 120 cm 120 cm 145 cm 60 cm 90 cm 80 cm 5. Bể lắng ly tâm đợt I: a) Nhiệm vụ: bể lắng đợt I có nhiệm vụ 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 tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước sẽ nổi lên trên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngoài bể. Vì công suất của trạm lớn nên chọn bể lắng ly tâm sẽ cho hiệu suất cao hơn, tốn ít diện tích đất và có thể vừa làm việc vừa xả cặn. GHI CHÚ 1. Ống dẫn nước 2. Hố thu cặn 3. Vách ngăn hướng dòng 4. Máng thu nước vòng 5. Tấm ngăn chất nổi 6. Lan can công tác 7. Thanh gạt chất nổi 8. Thanh gạt bùn Bể lắng ly tâm b) Tính toán: Thể tích tổng cộng của bể: Wlg = qlg x t = 3523,03 x 1,5 = 5284,55 m3 Trong đó : qlg = qmax,h + qct qmax,h  : Lưu lượng trung bình giờ. qct : Lưu lượng nước sạch dùng để pha loãng cát để vận chuyển cát bằng thiết bị nâng thủy lực (m3/h ) t – thời gian lắng của bể, thường lấy bằng 1,5h. qlg = 3513,542 + 9,49 = 3523,03 (m3/h ) Chọn 3 bể làm việc và một bể dự phòng, thể tích mỗi bể là: m3 Diện tích mỗi bể trong mặt bằng : F = = 464 m2 Trong đó: H – chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm (1,5 – 5m). Tỷ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng lấy trong khoảng từ 6 đến 12,( Điều 7.60 mục b Trang 49 TCVN 51/2008 ) chọn H = 3,8m. Đường kính mỗi bể : D = = 24,3 ,chọn D = 25 m Kiểm tra: thõa mãn (quy phạm 6 Đường kính của ống trung tâm: d = 15%D = 0,15. 25 = 3,75 m Ta có tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng là : Từ U Tra bảng 3-10 Trang 129 Sách Lâm Minh Triết ,ta suy ra được hiệu suất lắng E = 48 % Vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng ly tâm đợt I hay là hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải sau khi đi qua bể lắng ly tâm là : C1 = Ctc x ( 100- 48 )% = 280,48 x ( 100 - 48 )% = 145,85 ( mg/l ) Theo quy phạm nồng độ chất lơ lửng trước khi vào công trình xử lý sinh học C < 150 mg/l, sau khi tính toán C = 145.85 mg/l nên không cần phải làm thoáng sơ bộ. Dung tích phần chứa cặn được tính theo công thức : Wc = = = 17,16 (m3) Trong đó: Ctc - Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát. qlg = qtb,h + qct = 2380,2 +9,49 = 2389,69 (m3/h ) : Lưu lượng của dòng thải vào bể qtb,h :Lưu lượng trung bình giờ , qtb,h  = 2380,2 (m3/h ) E - Hiệu suất lắng tổng cộng sau khi lắng, E = 48%. T -Thời gian tích lũy cặn, xả cơ giới T = 8h (Điều 7.59 TCVN 51/2008 Trang 48 ) P - Độ ẩm của cặn tươi sau bể lắng đợt I, P = 95%.( Điều 7.54 TCVN 51/2008 Trang 47 n - Số ngăn công tác, n = 3. Tốc độ thanh gạt bùn ( 2- 3) vòng/h ,chọn 3 vòng/h Chọn độ dốc của đáy bể về phía hố thu cặn là i = 0,05 c ) Tính toán máng thu nước thải của bể lắng ly tâm đợt I Chiều dài máng : L = Л x 2 x R = Л x 2 x 12,5 = 78,5 m Ta có : Qb = = 1174,3 (m3/h ) = 326,2 l/s Chọn máng tràn có bề rộng B = 600 mm Tải trọng của máng tràn u = = 4,15 l/m.s < 10 l/m.s ( Theo điều 7.59 TCVN 51/2008 Trang 49 ) Chiều cao xây dựng bể: HXD = Hbv + H + Hth + Hc Trong đó: Hbv - chiều cao bảo vệ Hbv = 0,4 m H - chiều cao công tác của bể H = 3,8 (m) Hth - chiều cao lớp nước trung hoà của bể Hth = 0,3 (m). Hc - chiều cao lớp bùn trong bể lắng, Hc = 0,5 (m) HXD = 0,4 + 3,8 + 0,3 + 0,5 = 5 m 6. Bể Aerotan: a) Giới thiệu: nước thải sau xử lý ở bể lắng đợt I được dẫn đến công trình xử lý sinh học: Aeroten - Quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng. b) Tính toán: Các thông số đầu vào bể lọc sinh học Aroten Lưu lượng tính toán : Qtt = QI +QII Nước từ bể lắng I sang ( Kể cả lượng nước sạch pha loãng cát ) QI = 57125 + 227,66 = 57352,66 (m3/ngđ ) = 2389,69 ( m3/h ) Nước từ bể lắng II sang : QII = 597,42 ( m3/h ) Tổng cộng : Qtt = 2389,69 + 597,42 = 2987,11 ( m3/h ) Xác định thời gian làm việc của các ngăn Aroten - Thời gian nạp khí trong bể aeroten tính theo công thức: t0 = (h) Trong đó: La – BOD5 của nước thải vào, La = 162,21 mg/l. Lt – BOD5 của nước thải sau xử lý, Lt = 15 mg/l. R :Tỷ lệ tuần hoàn bùn , xác định như sau : ( Điều 7.126 TCVN 51/2008 ) = 0,8 Tr : Độ tro của bùn ,Tr = 0,3 ( Theo TCVN 51/2008 Bang 7-25 Trang 66 r : Tốc độ oxy hóa trung bình của chất bẩn tính bằng mg BOD5 của một gam chất không tro của bùn trong một giờ, r = rmax. a - liều lượng bùn tính theo chất khô = atb,a = 3(g/l).( Điều 7.126 TCVN 51/2008 Trang 65 ) rmax :Tốc độ ôxy hóa riêng lớn nhất ( mgBOD5/g chất khô không tro của bùn ) trong 1h , rmax = 85 C0 : Nồng độ ôxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong Aroten ,C0 = 2 ( mg/l ) K1 : Hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải , K1 = 33 ( mgBOD5/l ) K0 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của ôxy hòa tan ,K0 = 0,625 ( mg02/l ) : Hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính ( l/h )( Bảng 7-25 Trang 66 TCVN 51/2008 ), = 0,07 r = 85. = 20 ( l/h ) :Liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh (g/l) ,được xác định như sau : aR = (g/l ) Vậy : t0 = = 2,7 ( h ) Thời gian thổi khí trong ngăn Aroten ta = == 2 ( h ) Theo điều 7.126 TCVN 51/2008 Trang 65 thì thời gian nạp khí trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2 giờ thõa mãn. Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính ts = t0 - ta = 2,7- 2 = 0,7 ( h ) * Thể tích Aroten : Thể tích của Aroten : Wa = ta. (1 +R ).Qtt = 2. (1 + 0,8 ). 2987,11 = 10754 ( m3 ) Thể tích của ngăn tái sinh : Wts = tts. R .Qtt = 0,7. 0,8. 2987,11 = 1673 ( m3 ) Tổng Thể tích của Aroten : W = Wa + Wts = 10754 + 1673 = 12427 (m3 ) * Tính lưu lượng nước hồi lưu về aeroten: (qhl,h+qtb,h ) – aa qtb,h _ a Aeroten Lắng II qhl,h _ ahl qtb,h .a + qhl.ahl = (qtb,h + qhl).aa qhl . 2 = (qtb,h + qhl). 10 => qhl = = 0,25 . 2389,69 = 597,42 m3/h Trong đó: qhl - lưu lượng nước hồi lưu về bể aeroten. a - nồng độ bùn trong dòng nước thải vào, a ahl - nồng độ bùn hồi lưu, Lhl = 10 g/l aa - nồng độ bùn duy trì trong bể aeroten, La = 2 g/l Công suất trạm xử lý > 50000 m3/ngđ nên số bể aeroten làm việc lấy N = 8 bể (theo điều 7.137 TCVN 51/2008 Trang 69 ). Theo điều 7.130 TCVN 51/2008 Trang 67 chiều sâu làm việc của bể H = (3 ÷ 6)m, ta chọn H = 3m, bề rộng của mỗi hành lang b = 3m (b < 2H). Ta có tỷ lệ : Số hành lang của mỗi của bể n = 4. Chiều dài tổng cộng của bể được xác định theo công thức: L = = = 1195 (m) Chiều dài của mỗi hành lang là: l = = 38(m). Qui phạm (l ≥ 10b ) Kích thước của mỗi bể: B x l x H= 12 x 38 x 38 Chiều cao xây dựng của bể : Hxd = H + Hbv = 3 + 0,8 = 3,8 (m) Vì tính chất nước thải có nhiều chất hoạt động bề mặt nên khi sục khí tạo rất nhiều bọt nổi lên, để đảm bảo an toàn khi sử dụng chọn chiều cao bảo vệ Hbv = 0,8m [qui phạm Hbv = (0,8 ÷ 1,2) m ] * Tính toán hệ thống cấp khí Vì chức năng bể là làm thoáng hoàn toàn nên chọn hệ thống làm thoáng tạo bọt khí mịn. Lưu lượng riêng của không khí (D): D = = = 1,06 (m3/m3) Trong đó: Z - lưu lượng oxy đơn vị để làm sạch 1mg BOD5, làm sạch hoàn toàn, Z = 1,1 mgO2/mg.BOD5 ( điều 7.135 Trang 68 TCVN 51/2008 ) K1 - hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, theo bảng 7-26 TCVN 51/2008 ta chọn tỉ số diện tích vùng thổi khí f và diện tích bể F là tỉ số f/F = 0,5 ứng với Jmax = 50m3/m2.h thì K1 = 2. K2 - hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị nạp khí, theo bảng 7-27 TCVN 51/2008, chọn h = 3m khi đó Jmin = 4 m3/m2.h và K2 = 2,08. n1 - hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải, xác định theo công thức: n1 = 1 + 0,02.(ttb – 20) = 1 + 0,02.(19 - 20) = 0,98. Với: ttb - nhiệt độ trung bình trong tháng mùa hè, ttb = 190C. n2 - hệ số tính đến quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy của hỗn hợp nước và bùn với tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch, giá trị lấy theo bảng 7-28 TCVN 51/2008với f/F = 0,5thì n2 = 0,77. Cp - độ hòa tan của oxy không khí trong nước, được xác định theo công thức: Cp = Ct.= 44,4.= 50,87 mg/l Với: Ct - độ hòa tan oxy trong nước, phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Theo bảng 3-33 Trang 217 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp ứng với nhiệt độ 190C thì Ct = 44,4 mg/l. C - nồng độ trung bình của oxy trong aeroten, lấy bằng 2 mg/l.(TCVN 51/2008 Trang 69 ) Cường độ cấp khí được tính theo công thức: J = = = 1,59 (m3/m2.h) So sánh J với Jmax và Jmin ta thấy J = 1,59 < Imin = 4 m3/m2.h, như vậy cần phải tăng thêm lưu lượng không khí để đạt được cường độ Imin. Khi đó: D = = = 2,67 (m3/m3) Lưu lượng không khí cần cung cấp là: V = D.qtb,h = 2,67.2987,11= 7976 (m3/h) Trong đó : qtb,h = 2987,11 ( m3/h ) :Tổng lưu lượng tính toán cho bể Aroten Khi chọn thiết bị phân tán không khí dạng tạo bọt khí nhỏ thường sử dụng các tấm xốp. Số lượng các tấm xốp được tính theo công thức: N = = = 1330 tấm Trong đó:d - lưu lượng đơn vị không khí, đối với tấm xốp có kích thước 0,3×0,3×0,04m d = (80 ÷ 120) l/phút. Chọn d = 100 l/phút. Ta có 8 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 3 hành lang (2 hành lang của aeroten và 2 hành lang tái sinh bùn). Như vậy số, lượng tấm xốp mỗi hành lang: n = = = 42tấm Các tấm xốp được bố trí thành 2 hàng, mỗi hàng gồm: 42 : 2 = 21 tấm và mỗi hàng cách nhau 2,5m.Chiều dài của mỗi ngăn l = 38m, các tấm xốp đặt cách nhau một khoảng: l1 = 38:(21 + 1) = 1,73 m Hiệu suất lắng của bẻ Aroten thường đạt 70% nên nồng độ chất lơ lửng sau khi đi qua bể là : C2 = C1 x ( 100-70 )% = 145,86 x (100 – 70 )% = 43,755 ( mg/l ) 7. Bể lắng ly tâm đợt II: a) Nhiệm vụ: bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính. Số liệu để tính toán bể lắng ly tâm đợt II lấy theo điều 6.5.6 và 6.5.7 TCN - Thời gian lắng ứng với qmax và với xử lý sinh học không hoàn toàn: t = 1h. - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II ứng với BOD20 sau xử lý (35 mg/l) là 48,6 mg/l. b) Tính toán: Thể tích tổng cộng của bể: W = (qmax,h + qhl).t = ( 3513,542 + 631,34).2 = 8289,76 (m3) Trong đó :qhl :Tổng lưu lượng nước hồi lưu về bể lắng II qhl  =qm + qc + qspb = 13,28 + 9,49 + 11,15 + 597,42 = 631,34 ( m3/h ) Chọn 3 bể làm việc và 1 bể dự phòng, khi đó thể tích một bể: (m3) Chọn đường kính của bể lắng đợt II bằng đường kính của bể lắng đợt I, D = 25m. Diện tích mặt bằng mỗi bể lắng: m2 Trong đó: H – chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm (1,5 – 5m). Tỷ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng lấy trong khoảng từ 6 đến 12,( Điều 7.60 mục b Trang 49 TCVN 51/2008 ) chọn H = 4,5m. Đường kính mỗi bể : D = = 28 m Kiểm tra: thõa mãn (quy phạm 6 Chiều sâu vùng lắng của bể lắng: = (m) Kiểm tra: (quy phạm 6 Đường kính của ống trung tâm: d = 15%D = 15%.28 = 4,2 m Chọn độ dốc của đáy bể về phía hố thu cặn là i = 0,03 theo điều 7.60 TCVN 51/2008 Thể tích phần chứa bùn của mỗi bể lắng (Wc): Wc = = = 50 (m3) Trong đó: Cb – hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi aeroten, Cb = 160 mg/l. C2 - hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, theo bảng 7-15 tcvn 51/2008, ta có C2 = 12 mg/l. T - thời gian giữa hai lần xả cặn, sau aeroten T ≤ 2 giờ chọn T = 2 giờ. P - độ ẩm của bùn hoạt tính, P = 99,4% ( Điều 7.144 TCVN 51/2008 Trang 70) Chiều cao xây dựng bể: HXD = Hbv + H + Hth + Hc Hbv: chiều cao bảo vệ Hbv = 0,4 m H: chiều cao công tác của bể H = 4,5 (m) Hth: chiều cao lớp nước trung