Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu thị xã 87.000 dân

mm. 4.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải +Hàm lượng chất lơ lửng (SS) -Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt . )/(31,379 145 1000.551000. 1 lmgq n C tb n === Trong đó: nn = tải trọng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm lấy theo [ bảng 1.3(1_tr103) ] , nn =55g/ng.ng đ. qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình. -Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải của khách sạn. )/(04,234 235 1000.551000. 2 lmgq n C tb n === Trong đó: nn = tải trọng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm lấy theo bảng [ bảng 1.3 (1_tr103) ] , nn =55g/ng.ng đ. qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình của khách sạn . Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải. [1_tr103] )/(12,361 5,446420012615 5,446.04,2344200.32012615.31,379... lmg QQQ QCQCQC SS kscnsh kskscncnshsh tc =++ ++ = ++ ++ = Đồ án tốt nghiệp 30 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi Trong đó: :,, kscnsh CCC hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt, công nghiệp, khách sạn. :,, kscnsh QQQ lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt, công nghiệp, khách sạn + Nhu cầu oxy sinh hóa (L) -Hàm lượng 20COD trong nước thải sinh hoạt : )/(38,241 145 1000.351000.. lmg q n L tb COD sh === Trong đó: =CODn Tải trọng chất bẩn của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm lấy theo bảng 1_3, =CODn 35g/ng.ng.đ. -Hàm lượng 20BOD trong nước thải khách sạn : )/(94,148 235 1000.351000.. lmg q n L tb COD ks === -Hàm lượng 20BOD trong hỗn hợp nước thải [1_tr103] )/(27,263 5,446420012615 5,446.94,1484200.18,34112615.38,241... lmg QQQ QLQLQL L kscnsh kskscncnshsh tc =++ ++ = ++ ++ = Trong đó: =cnsh LL , hàm lượng 20BOD trong nước thải sinh hoạt, công nghiệp. 85,0:)( 520 BODBODLcn = =290:0,85=341,18( mg/l) 4.3. Song chắn rác Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý nước thải có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, lá, cỏ, …). Song chắn rác bao gồm những thanh kim loại hình tròn, vuông, hoặc hình chữ nhật được ghép thành khung đặt trong mương dẫn. Đồ án tốt nghiệp 31 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi Các thông số kỹ thuật của mương dẫn ở song chắn rác: - Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 1154,58m3/h =0,32 m3/s = 320,72l/s. * Tính toán mương dẫn: Dựa vào bảng 3_6 [ 1_ tr113 ] - Chiều rộng của mương: B = 1,2m. - Độ dốc của mương: i = 0,8‰. - Vận tốc nước chảy trong mương: 0,72m/s. - Độ đầy h = 0,38 m. • Tính toán song chắn rác: - Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy h1 = h=0,38m Số khe hở của song chắn rác: [ 1_tr114] khe )(67,771,05.0,38.0,016.72,0 K 1h.l.V maxQn 32,0 ==×= Trong đó: Q tb.s - lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax.s = 0,32 m3/s. V - tốc độ nước chảy qua song chắn, lấy bằng vận tốc nước chảy trong mương. V = 0,72 (m/s). l - khoảng cách giữa các khe hở, đối với song chắn rác tính chọn l =16 mm. [1_ tr 114] K - hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy cho hệ thống vào rác K = 1,05. Vậy số khe hở của song chắn rác là 78 khe. Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau: Đồ án tốt nghiệp 32 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi mnlnsBs 87,1)78.016,0()178(008,0).()1( =+−=+−= [1_ tr 115] Trong đó: n - số khe hở, n = 78 khe. s - bề dày của thanh chắn rác, thường lấy bằng 0,008m. [1_ tr 115] Tổn thất áp lực ở song chắn rác được tính theo công thức sau: 1.2 . K g Vhs ξ= = 0,628 . 81,92 )72,0( 2 × . 3 = 0,04m [1_ tr 115] Trong đó: V - vận tốc của nước thải V = 0,72 m/s. K1 - hệ số kể đến tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K1 = 2-3, chọn K1 = 3. [1_ tr 115] ξ - hệ số cản cục bộ của song chắn đuợc xác định theo công thức. β - hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, lấy theo bảng 3 -7 [1]. Chọn dạng hình dạng của thanh chắn rác tương ứng với hệ số β =1,83. α - góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, α = 60o. Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: )(72,03,004,038,03,0 mshhH =++=++= 0,3 - chiều cao bảo vệ. Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1 0,93otg20.2 1,21,87 2tg mBSB 1L = − = − = ϕ (m) [1_ tr 115] m l s o 628,060sin 016,0 008,0.83,1sin. 3 4 3 4 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = αβξ Đồ án tốt nghiệp 33 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi Trong đó: Bs : Chiều rộng của xong chắn rác, Bs = 1,87m Bm : Chiều rộng của mương dẫn, Bm = 1,2m ϕ : Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy ϕ = 200 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác : 465,0 2 93,0 2 1 2 === L L (m) [1_ tr 116] Chiều dài của mương để lắp đặt song chắn rác : L = L1 + L2 + Ls = 0,93+0,465+1,5 = 2,89 (m ) [1_ tr 116] Trong đó: Ls là phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m. Hàm lượng chất lơ lững (SScr ) và BOD20 (Lcr ) của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại: [1_ tr 119] SScr = SS tc . (100 – 4)% = 361,12.(100 – 4)% = 346,75 mg/L Lcr = L tc . (100 – 4)% = 263,27.(100 – 4)% = 252,73 mg/L Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác 1 : song chắn 2 : sàn công tác h1 : chiều sâu của lớp nước α ϕ h1 1 2 1 2 h1 hs Bm Bs Đồ án tốt nghiệp 34 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi hs : tổn thất áp lực Bs : chiều rộng của song chắn rác Bm : chiều rộng mương dẫn α : góc nghiêng của song chắn so với hướng của dòng chảy ϕ : góc nghiêng chỗ mở rộng Bảng 4.1. Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác Thông số Đơn vị Giá trị Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,72 Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 1154,58 Kích thước mương đặt song chắn: - Chiều rộng - Chiều sâu m m 1,2 0,72 Chiều cao lớp nước trong mương m 0,38 Kích thước thanh chắn: - Chiều rộng - Bề dày m mm 1,87 8 Số khe hở của song chắn rác khe 78 Vận tốc dòng chảy qua song chắn m/s 0,72 Hàm lượng chất lơ lững (SScr ) mg/L 346,75 BOD20 (Lcr ) mg/L 252,73 4.4. Bể lắng cát: Bể lắng cát ngang được thiết kế để duy trì vận tốc chuyển động ngang của dòng chảy là 0,3m/s và cũng cung cấp đủ thời gian lưu nước để các hạt cát lắng đến đáy bể. Các hạt có kích thước lớn d ≥ 0,18mm sẽ được giữ lại trong bể lắng cát ngang. Thời gian lưu từ 45 ÷ 90 s. Dùng bể lắng cát sục khí là bể hình chữ nhật dài trên mặt bằng. Dọc theo chiều ngang của tường, cách đáy 20÷80 cm, bố trí đường ống có khoang lỗ để thổi khí. Bên dưới ống ở đáy bể có rãnh thu cát. Đồ án tốt nghiệp 35 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao nhờ thổi khí sẽ tạo được chuyển động vòng kết hợp với chuyển động theo phương thẳng. Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất bẩn hữu cơ không lắng xuống, nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rửa. [ 1 _ tr192] Hình 4.2 Bể lắng cát thổi khí • Tính toán bể lắng cát thổi khí theo tiêu chuẩn xây dựng – TCXD-51-84 Diện tích tiết diện ướt của bể: n.v Q F max.s= [1 _ tr 192] Trong đó: F - là diện tích tiết diện ướt của một bể, m2 sQ .max - là lưu lượng lớn nhất ( giây), sQ .max = 3600 58,1154 = 0,32 m3/s v - là tốc độ của nước thải trong bể ứng với chế độ lưu lượng lớn nhất, v = 0,08÷ 0,12 m/s (Điều 6.3.4b- TCXD-51-84). Chọn v = 0,08 m/s. [1 _ tr 193] n là số bể lắng cát, chọn n = 1 ⇒ 24 1.08,0 32,0 mF == Chiều rộng B và chiều sâu H của bể lắng cát thổi khí được xác định theo các Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi mối quan hệ sau: B . Htt = F = 4 m2 B : H = 1,5 H = 2Htt [1_tr 193] Ở đây Htt lá chiều sâu tính toán của bể Từ đó tính được: B = 3,47 m H = 2,3 m Htt = 1,15 m Chiều dài của bể lắng cát thổi khí được tính toán theo công thức: v. U H.1000.K L 0 tt = [1_ tr 193] Trong đó: L - chiều dài của bể, m Htt- chiều sâu tính toán của bể lắng cát thổi khí, Htt = 1,15 m U0 - độ khô thủy lực của hạt cát, mm/s Ứng với đường kính hạt cát d = 0,2 mm, ta có U0 = 18,7mm/s. [Bảng 3.22 (1_ tr 193)] K là hệ số thực nghiệm Ứng với bể lắng cát thổi khí có tỷ số B:H = 1,5 Ta có K = 2,08 [Bảng 3.22 (1_ tr 193)] mL 2,1008,0. 7,18 15,1.1000.08,2 == Thời gian lưu nước lại trong bể lắng cát thổi khí ứng với các kích thước đã được xác định. )(5,127 32,0 1.2,10.4.. .max s Q nLFt s === [1_ tr195] Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể lắng cát thổi khí được xác định theo công thức: V= D. F . n [1_ tr195] Trong đó: D - là cường độ thổi khí ( lưu lượng riêng của không khí ) Đồ án tốt nghiệp 37 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi D = 3 ÷ 5 m3/m2.h (Điều 6.3.4b- TCXD- 51- 84), chọn D = 4 m3/m2.h F - diện tích tiết diện ướt của một bể, F = 4 (m2) n - số bể lắng công tác n = 1 /h)(m 161.4.4V 3== Việc cung cấp không khí cho bể lắng cát thổi khí được thực hiện nhờ hệ thống ống dẫn khí có đục các lỗ nhỏ đường kính 3,5mm đặt ở độ sâu: 0,7÷ 0,75 H Lượng cát lắng ở bể lắng cát thổi khí trong một ngày đêm được tính theo công thức: 1000.1000 45.Q W tb.ngdC = [1_ tr 195] Trong đó: ..ngdtbQ - lưu lượng ngày đêm của nước thải, ngdtbQ . = 17261,5 m 3/ ngđ 45 - là lượng cát có thể giữ lại từ 1000m3 nước thải (đại lượng thực nghiệm) ngđmWC /9,01000.1000 45.5,17261 3 == Ở đáy mỗi bể lắng cát thổi khí có bố trí rãnh thu cát và hố thu cát ở cuối bể. Cát được tập trung vào hố thu cát nhờ thiết bị gạt - Lượng cát trung bình sinh ra trong mỗi ngày: 58,2 1000 15,0.5,17261 1000 . 0.. === qQ W đngtbc m 3/ng đ Trong đó: ngàytbQ : lưu lượng nước thải trung bình ngày, tbngđQ = 17261,5. m 3/ng đ q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải. Chọn q0 = 0,15. [1_tr 198] Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lắng cát thổi khí giảm đi không đáng kể và sơ bộ có thể lấy bằng hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi song chắn rác: SSlc = SScr = 346,75 mg/L Nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí BOD20 (Llc) giảm 5%. Llc = Lcr . (100 – 5)% = 252,73.(100 – 5)% = 240,09 mg/L Đồ án tốt nghiệp 38 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi Bảng 4.2. Các thông số của bể lắng cát . Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước giây 127,5 Kích thước bể: - Chiều dài - Chiều rộng - Chiều sâu m m m 10,2 3,47 2,3 Lượng không khí cần cung cấp m3/h 16 Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày m3/ngày.đ 2,58 Hàm lượng chất lơ lững (SSlc ) mg/L 346,75 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD20 (Llc ) mg/L 240,09 4.5. Bể lắng đứng đợt I Bể lắng được lựa chọn để tính toán thiết kế căn cứ vào công suất của trạm xử lý, vì công suất ≤ 20000 m đng./3 . Chọn bể lắng đứng TCXD-5184_Điều 6.5.1[1_tr251] Bể lắng đứng có mặt bằng dạng hình tròn hoặc vuông, đáy hình nón hoặc chóp cụt, có cấu tạo đơn giản, đường kính của bể không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể đến 10 m. * Các số liệu đầu vào bể lắng đứng I: - Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 719,22 hm /3 =0,19( sm /3 ) - Hàm lượng chất lơ lửng SSL1: Chh = 346,75(mg/l) * Tính toán bể lắng đứng gồm các nội dung sau: 4.5.1. Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức: f = tt stb v Q . = 310.30 19,0 − = 6,33 2m [1_tr 251] Trong đó: Qtb.s - lưu lượng trung bình ( giây), Qtb.s = 0,19 (m3/s). Đồ án tốt nghiệp 39 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi vtt - tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s (0,03m/s), chọn vtt = 30 mm/s. [1_tr 251] 4.5.2. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng: F = v Q stb. = 310.7,0 19,0 − = 271,42 (m2) Trong đó: v - tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, chọn v = 0,7(mm/s) [1_tr 251] Chọn 4 bể lắng đứng và diện tích của mỗi bể trong mặt bằng sẽ là: 43,69 4 42,27133,6 1 = + = + = n fFF (m2) [1_tr 253] Trong đó: n- số bể lắng, n = 4. 4.5.3. Đường kính của bể lắng đứng: 4,9 14,3 43,69.4.4 1 === π FD (m) [1_tr 253] 4.5.4. Đường kính của ống trung tâm: d = π. .4 f = 14,3 58,1.4 =1,4(m) [1_tr 253] 4.5.5.Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức: hct = v.t = 0,7.10-3.1,5.3600 = 3,78(m) [1_ tr 253] Trong đó: t - thời gian lắng, chọn t = 1,5h. [1_ tr 253] 4.5.6. Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức: hn = h2 + h3 = ( 2 dD n− ).tgα = ( 2 6,04,9 − ).tg50o = 5,23 (m). [1_ tr 253] Trong đó: h2 - chiều cao lớp trung hòa, m. h3 - chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m. D - đường kính trong của bể lắng, D = 9,4m. dn - đường kính nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,6m. Đồ án tốt nghiệp 40 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi α - góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500 . Chọn α = 50o. [1_tr 253] 4.5.7. Chiều cao tổng cộng của bể - Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 3,78m. Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm: dl = hl = 1,35.d = 1,35.1,4 = 1,89 m. [1_tr 254] - Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng: 1,3 . 1,89 = 2,45m - Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170. - Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức: L = ).(. .4 . nk stb dDv Q +π = )6,04,9.(14,3.02,0 19,0.4 + = 1,2 [1_tr254] Trong đó: vk - tốc độ dòng chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20mm/s. Chọn vk = 20mm/s = 0,02m/s. [1_ tr 254] - Chiều cao tổng cộng của bể lắng: H = hct + hn + hbv = 3,78+ 5,23 + 0,3 = 9,31m Với hbv là khoảng cách từ mực nước đến thành bể, hbv = 0,3m 4.5.8.. Kích thước ngăn phân phối và ngăn tập trung nước của hai bể lắng. Hai ngăn này chỉ có tác dụng phân phối đều nước vào hai bể lắng I, và thu nước từ hai bể này nên lấy kích thước của bể như sau: + Hình dạng: hình trụ tròn. + Đường kính D = 2m. + Chiều cao H = 1m. - Đường ống dẫn nước vào bể + Lưu lượng vào mỗi bể Q1= Qtb.s/4 = 0,19/4 = 0,047 (m3/s). Đồ án tốt nghiệp 41 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi + Chọn vận tốc v = 0,9 m/s. + Chọn D = 200mm. - Đường ống xả cặn Theo tiêu chuẩn quy định đường kính ống xã cặn và dẫn bùn không được nhỏ hơn 200mm. Chọn D = 200mm. - Mương thu nước trong + Chọn kích thước mương B = 0,3 m, chiều cao lớp nước trong mương h = 0,2m. - Máng thu chất nổi + Chọn kích thước máng nhu sau: B . H = 0,2 . 0,2m. + Đường ống xả chất nổi D = 100mm. Mặt cắt A-A 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Hình 4.3. Bể lắng đứng đợt I Ghi chú: 1 - Đường ống dẫn nước thải vào bể 2 - Ống trung tâm 3 - Miệng loe ống trung tâm 4 - Tấm hắt 5- Máng vòng thu nước sau lắng 6 - Ống dẫn nước thải ra khỏi bể lắng 7 – Máng thu chất nổi 8 - Ống xả chất nổi 9 - Ống xả cặn tươi 10 – Sàn công tác A A Đồ án tốt nghiệp 42 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi 4.5.9. Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau lắng ( ) 78,183 100 )47100.(75,346 100 100 1 1 = − = − = EC C hhL ( mg/l) Trong đó: hhC - Hàm lượng chất lơ lửng trước lắng I, hhC =346,75mg/l E1 - Hiệu suất lắng (bảng 3-27 [1]), với hhC = 346,75mg/l , tốc độ lắng của hạt lơ lửng U = 0,7 mm/s có E1 = 47% Kết quả cho thấy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng là C = 183,78mg/l >150 mg/l .Trường hợp này cần thực hiện thêm giai đoạn làm thoáng sơ bộ đạt được điều kiện trên, ngoài ra làm thoáng sơ bộ còn có thể loại bỏ kim loại nặng và một số chất ô nhiễm khác có ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học sau này. +Tính toán bể làm thoáng sơ bộ. Thể tích bể làm thoáng sơ bộ được tính. 3)max(1 64,28860 15.58,1154 60 . m tQ W h === Trong đó: =)max(hQ lưu lượng lớn nhất theo giờ T = thời gian làm thoáng (thổi khí), t=10 20÷ phút.chọn t=15 phút. Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo lưu lượng riêng của không khí. V= =DQ h .)max( 1154,58.0,5= 577,29 3m Trong đó: D lưu lượng của không khí trên 1 3m nươc thải, D= 0,5 3m / 3m Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng được tính theo công thức: F= 6 29,577 = I V =96,21 2m Trong đó: Đồ án tốt nghiệp 43 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi I = cường độ thổi khí trên 1 2m bề mặt bể làm thoáng trong khoảng thời gian 1h, I= 4 hmm ./7 23÷ . Lấy I= hmm ./6 23 Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ: H= m F W 3 21,96 64,2881 == Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn với diện tích mỗi ngăn =96,21/2=48,1.Ta chọn kich thước mỗi ngăn : B.L= 6.8 Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất E=65% được tính: 36,121 100 )65100(75,346 100 )100( = − = − = EC SS hhsb mg/l Trong đó : C hh : hàm lượng chất lơ lửng dẫn đến bể làm thoáng. Hàm lượng BOD 20 giảm với hiệu suất %351 =E ,vậy sau khi làm thoáng sơ bộ và lắng BOD 20 của nước thải bằng. lmgELL lsb /156100 )35100(240 100 )100( 11 = − = − = Trong đó: =1lL hàm lượng BOD 20 trong nước thải dẫn đến bể làm thoáng. -Thể tích ngăn chứa cặn tươi( Cặn ở bể lắng đợt I gọi là cặn tươi) của bể lắng ly tâm đợt I được tính theo công thức. 33,52 4.1000.1000).95100( 8.65.38,5804.75,346 .1000.1000).100( ... m nP tEQCW hhh = − = − = Trong đó: =hhC hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát =hhC 346,75mg/l Đồ án tốt nghiệp 44 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi Q lưu lượng trong 1 ca làm việc 8h. Từ 8h 16÷ h. Bảng 3_3. [1_tr133], Q=5804,38 hm /3 E = hiệu suất lắng E=65%. t = thời gian tích lũy t=8h. P = độ ẩm của cặn tươi , P=95 xả bằng tự chảy n = số bể lắng, n=4. Bảng 4.3. Các thông số thiết kế và tính toán bể lắng đứng đợt I Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lắng giờ 1,5 Ống trung tâm: - Đường kính - Chiều cao m m 1,4 3,78 Kích thước bể lắng: - Đường kính - Chiều cao m m 9,4 9,31 Diện tích bề mặt lắng m2 69,43 Hiệu quả xử lý cặn lơ lững % 65 Hàm lượng chất lơ lửng sau lắng I mg/L 121,36 Hàm lượng BOD5 của nước thải sau lắng I mg/L 156 4.6. Tính toán bể aeroten . Aeroten là một trong những công trình thường được sử dụng trong phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo. Phương pháp này dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Quá trình này của vi sinh vật gọi chung là các hoạt động sống, gồm hai quá trình: quá trình dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng khác để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối , phục vụ cho sinh sản, Đồ án tốt nghiệp 45 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi phân huỷ các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và H2O. Cả hai quá trình trên đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy của hai quá trình trên người ta thường phải khuấy đảo khối nước và sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực hơn như khí nén hoặc quạt gió với áp lực cao. 4.6.1. Nguyên lý làm việc của bể aeroten Nước thải sau khi đã xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lý nước thải ở aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới. Trong aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt hai. Một phần bùn được quay trở lại về đầu bể aeroten để tham gia xử lý nước thải theo chu trình mới. Quá trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nước thải được thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp. Một vài loài vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp để chuyển thành các chất hữu cơ đơn giản, là nguồn chất nền cho vi khuẩn tiếp theo. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi chất thải cuối cùng không thể là thức ăn của vi sinh vật được nữa. Nếu trong nước thải đậm đặc chất hữu cơ hoặc có nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải tách riêng và sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái sinh bùn hoạt tính. Như vậy quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính thường gồm các giai đoạn sau: Đồ án tốt nghiệp 46 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi - Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính. - Cung cấp oxy để vi khuẩn và các vi sinh vật khác oxy hóa chất hữu cơ. - Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. - Tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn và đưa chúng về lại bể aeroten. 4.6.2. Các thông số hoạt động 4.6.2.1. Tải trọng bùn: Đại lượng tải trọng bùn có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định chế độ làm việc cũng như tính toán thiết kế aeroten. Nó xác định mối quan hệ giữa lượng chất dinh dưỡng (chất bẩn) trong dòng nước thải vào bể và lượng vi khuẩn hiện diện trong bể. Đại lượng tải trọng bùn chính là lượng thức ăn cho một đơn vị vi sinh vật. 4.6.2.2. Tuổi của bùn: Tuổi của bùn là thời gian trung bình một phần tử bùn lưu lại trong bể. Tuổi của bùn là đại lượng đặc trưng cho mối quan hệ giữa lượng bùn có trong hệ thống xử lý nước và lượng bùn được lấy ra khỏi hệ thống hàng ngày. 4.6.2.3. Độ tăng sinh khối của bùn: Độ tăng sinh khối của bùn sau quá trình xử lý phụ thuộc vào tải trọng bùn, nồng độ BOD và hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải. 4.6.2.4. Chỉ số bùn: Khả năng tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp nước thải - bùn hoạt tính được đặc trưng bởi chỉ số bùn. Đó là dung tích của 1gam chất khô bùn hoạt tính sau khi lắng 30 phút trong bình lắng côn Imhoff. Chỉ số bùn Ib được biểu diễn bằng đơn vị ml/g. 4.6.3. Tính toán bể aeroten: Tính toán thiết kế aeroten căn cứ vào các yếu tố sau đây: - Thành phần và tính chất nước thải. - Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hoá học. - Mức độ xử lý nước thải. - Hiệu quả sử dụng không khí. Nội dung tính toán aeroten bao gồm những phần sau: Đồ án tốt nghiệp 47 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi - Xác định lượng không khí cung cấp cho aeroten. - Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể. - Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí. ™ Xác định BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra aerôten: BOD5 (vào) = BOD )(20 vào . 0,68 = 156 . 0,68 = 106,08 mg/ L BOD5 (ra) = BOD )(20 ra . 0,68 = 20 . 0,68 = 13,6 mg/ L [1_ tr 144] Trong đó: hàm lượng BOD )(20 ra trong nước thải sau xử lý =20mg/l ™ Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau: BOD5 (ra) = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra. [1_ tr 144] • BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra tính như sau: - Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0,6 x 18 = 1 0,8 mg/L Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý:18mg/l - BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là: 0,6 x 18 mg/L x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 15,3 mg/L [1_ tr 145] - BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra = 15,3 . 0,68 = 10,4 mg/L • BOD5 hòa tan trong nước đầu ra xác định như sau: 13,6 = BOD5ht + 10,4 mg/L ⇒ BOD5ht = 13,6 – 10,4 = 3,2 mg/L. ™ Xác định hiệu quả xử lý E: Hiệu quả xử lý được xác định bởi phương trình: Đồ án tốt nghiệp 48 GVHD: ThS. Trần Thế Truyền SVTH: Lê Viết Nuôi E = 100. a ta L LL − [1_ tr 145] - Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: E = %97100. 08,106 2,308,106 = − - Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng: Etc = 88100.08,106 6,1308,106 = − %. 4.6.3.1. Xác định thể tích bể aerôten - Thể tích của bể aeroten Wa (m3) 71,1902 )10.06,01.(3500 )2,308,106.(6,0.5,17261.10 ).1.( ).(.. = + − = + − = cd tac a KX LLYQ W θ θ (m 3 ) [1_ tr 104] Trong đó: =θ thời gian lưu bùn , =θ 5 ÷ 15 ngày,chọn =θ 10 ngày. Q= lưu lượng trung bình ngày ,Q=17261,5 m 3 /ng.đ Y= hệ số sản lượng bùn. Chọn Y=0,6 mgVSS/mgBOD 5 L 5BODa = của nước thải dẫn vào bể aeroten, L =a 106,08mg/l. L =t BOD 5 hòa tan của nước thải ra khỏi bể=3,2mg/l. X= nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính.Nước thải sinh hoạt lấy X=3500mg/l K =d hệ số phân hủy nội bào, K =d 0,06 ngày 1− Chọn s