Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị 1200000 dân

L 3,30 2,24 88,13,03,110001000 0 maxmax = ´´´ = ´´´ = 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 6.3.4 – TCXD 51-84) Hmax: độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, có thể lấy độ đầy h trong mương dẫn ứng với Qmax, Hmax=1,88m U0: kích thước thủy lực của hạt cát, lấy theo bảng 3 K: hệ số thực nghiệm tinh đến ảnh hưởng cảu đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát. K=1,3 ứng với U0=24,2mm/s và K=1,7 ứng với U0=18,7 mm/s (điều 6.3.3 – TCXD 51-84). · Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát ngang: 2 0 max 2,171 2,24 3,4143 m U QF === · Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát ngang: mm L FB 7,565,5 3,30 2,171 »=== 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: mBb 85,2 2 7,5 2 === · Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang: 24 2 102,01200000 1000 = ´´ = ´´ = tPNWC m 3/ngđ Trong đó: N: số dân của thành phố P: lượng cát giữ lại trong bể lắng cát ngang cho 1 người trong ngày đêm (điều 6.3.5 – TCXD 51-84), P=0,02 L/ng.ngđ ứng với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn. t: chu kì xả cát, t £ 2 ngày đêm (để tránh sự phân hủy của cặn), chọn t =1 ngày TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO · Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm: m nbL W h Cc 14,0285,23,30 24 = ´´ = ´´ = · Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang: HXD = Hmax + hc + Hbv = 1,88 + 0,14 + 0,4 = 2,42 m Trong đó: Hbv = chiều cao vùng bảo vệ của bể lắng cát ngang hoặc khoảng cách từ mực nước đến thành bể, Hbv = 0,4 m · Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin ³ 0,15m/s smsm Hb Qv /15,0/3,0 78,085,22 357,1 2 min min min >=´´ = ´´ = Trong đó: Hmin=độ sâu lớp nước ứng với Qmin (bằng độ đầy h ứng với Qmin), Hmin=0,78m Để duy trì tốc độ chảy của nước được ổn định trong bể lắng cát ngang, người ta xây dựng một đập tràn đỉnh rộng không có gờ đáy ở cửa ra. · Độ chênh cốt giữa đáy bể lắng cát ngang và ngưỡng tràn P: )(2,4 135,1 78,035,188,1 1 3 2 3 2 3 2 min 3 2 max m K hKh P q q = - ´- = - ´- = Trong đó: Kq: tỷ số của lưu lượng lớn nhất và trung bình. 35,1 3056 3,4143max === tb q q qK hmax , hmin: chiều sâu mức nước trong bể ứng với qmax, qmin và tốc độ chảy v = 0,3m/s · Chiều rộng đập tràn: ( ) ( ) m hPgm qbd 7,0 88,12,481,9235,0 143,4 2 2 3 2 3 max max = +´´ = +´ = Trong đó: m = hệ số lưu lượng đập tràn, m = 0,35 – 0,38 Cát lắng ở bể lắng cát được gom về hố tập trung ở đầu bể bằng thiết bị cào cát cơ giới, từ đó thiết bị nâng thủy 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 trọng lượng cát. TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO - Nước công tác do máy bơm với áp lực 2-3at; - Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút; - Độ ẩm của cát: 60% - Trọng lượng thể tích của cát: 1,5T/m3 · Lượng nước công tác cần thiết cho thiết bị nâng thuỷ lực: Qct = Wc ´ 1,5 ´ 20 = 24´1,5´20 = 720 m3/ngày Cát lấy ra khỏi bể lắng cát có chứa một lượng nước đáng kể, do đó cần làm ráo nước trong cát để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác. Quá trình làm ráo nước được tiến hành ở sân phơi cát. · Hàm lượng chất lơ lửng (C’)và NOS5 (L’)của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5% và còn lại: LmgCC SHSH /228100 )5100(240 100 )5100(' =-= - = LmgLL SHSH /45,124100 )5100(131 100 )5100(' =-= - = c) Tính toán sân phơi cát: Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp cát-nước để dễ dàng vận chuyển cát đi nơi khác. · Diện tích hưu ích của sân phơi cát được tính theo công thức: 21752 51000 36502,01200000 1000 365 m h PNF = ´ ´´ = ´ ´´ = Trong đó: H= chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4-5m/năm (khi lấy cát đã phơi theo chu kỳ) Chọn sân phơi cát gồm 8 ô, diện tích mỗi ô: 1752:8 = 219 m2 Kích thứơc mỗi ô trong mặt bằng: L ´ B= 25 ´ 8,76 (m) 3.2.4 Tính toán bể lắng ly tâm (đợt I): Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong 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 thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngoài bể. Hàm lượng chất lơ lửng đợt I cần đạt £ 150mg/L TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO · Thể tích tổng cộng của bể lắng đợt I được xác định theo công thức: W = Qmax-h ´ t = 14916 ´ 1,5 = 22374 m3 Trong đó: Qmax-h: lưu lượng lớn nhất giờ, Qmax-h = 14916 m3/h t: thời gian lắng đối với bể lắng đợt I có thể lấy bằng 1,5h. · Chọn 6 bể công tác và 1 bể dự phòng, thể tích của mỗi bể : 3 1 37296 22374 6 mWW === · Diện tích của mỗi bể trong mặt bằng: 2 1 1 1 5,8474,4 3729 m H WF === Trong đó: H1: chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm có thể lấy từ 1,5 đến 5,0m. Tỉ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng (D:H1) lấy trong khoảng từ 6 đến 12 (TCXD 51-84), chọn H1 = 4,4 m · Đường kính của bể lắng li tâm được tính theo công thức: mmFD 3386,32 14,3 5,84744 1 »=´== p · Chiều cao xây dựng của bể lắng đợt I: Hxd = H + h1 + h2 +h3 = 4 + 0,3 + 0,4 + 0,3 = 5m Trong đó H: Chiều cao công tác của bể lắng ly tâm, H=4m h1: chiều cao lớp trung hòa, h1=0,3m h2: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn h2=0,4m h3: chiều cao phần chứa cặn, h3=0,3m · Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng: smm t HU /82,0 5,16,3 4,4 6,3 1 = ´ = ´ = TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Với hàm lượng chất lơ lửng Cll = 228 mg/l và U = 0,82mm/s thì hiệu suất lắng E1 = 43%. · Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I được tính theo công thức: Lmg EC C SH /130 100 )43100(228 100 )100( " 1 ' = - = - = Trong đó: C’SH: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể làm thoáng, C’SH=228 mg/L Theo TCXD 51-84, điều 6.5.3 quy định rằng: Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt I đưa vào Aeroten làm sạch sinh học hoàn toàn hoặc vào các bể lọc sinh học không được vượt quá 150 mg/L Trong trường hợp đang xét thì nồng độ chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử lý sinh học 130 mg/L < 150 mg/L, đạt yêu cầu qui định. · Hàm lượng NOS5 giảm với hiệu suất E1=35%, vậy sau khi lắng, hàm lượng NOS5 của nước thải: Lmg EL L SH /90,80 100 )35100(45,124 100 )100( " 2 ' = - = - = Trong đó: L’SH: hàm lượng NOS5 trong hỗn hợp nước thải dẫn đến bể làm thoáng. · Thể tích ngăn chứa cặn tươi (cặn ở bể lắng đợt I được gọi là cặn tươi) của bể lắng ly tâm đợt I được tính theo công thức: 3 ' 75,37 610001000)95100( 8435,14437228 10001000)100( m nP tEQCW SHb =´´´- ´´´ = ´´´- ´´´ = Trong đó: C’SH: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau bể lắng cát, C’SH=228 mg/L Q: lưu lượng trung bình giờ trong 8 giờ làm việc của 1 ca (lấy trung bình cộng lưu lượng trong 8h đó) từ 8h đến 16h (bảng 1), Q=14437,5m3/h E: hiệu suất lắng (E = 43%) TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO t: thời gian tích lũy cặn, t = 8h P: độ ẩm của cặn tươi. P=95% nếu xả cặn bằng tự chảy P=93% nếu xả cặn bằng máy bơm. n: số bể lắng công tác, n=6 3.2.5 Tính toán AEROTEN: 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 Aeroten được tính toán thiết kế không có bể tái sinh vì giá trị NOS5=80,9 mg/L dẫn vào Aeroten <150mg/L và trong thành phần của nước thải không có các chất độc hại vượt tiêu chuẩn qui định (điều 6.15.3 – TCXD 51-84) Tính toán thiết kế Aeroten căn cứ vào các yếu tố sau: - Thành phần và tính chất nước thải - Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hóa sinh học (NOS5) - Mức độ xử lý nước thải; - Hiệu quả sử dụng không khí (điều 6.15.2 – TCXD 51-84) Nội dung tính toán Aeroten gồm các phần sau: - Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho Aeroten - Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể - Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí; a) Xác định lưu lượng không khí cung cấp cho Aeroten: · Lưu lượng không khí đi qua 1 m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí) khi xử lý sinh học hiếu khí ở Aeroten: 90.2 414 89,8022 = ´ ´ = ´ = HK LD a m3/m3 nước thải Trong đó: La: NOS5 của nước thải dẫn vào aeroten, LmgLLa /89,80" == TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO K: hệ số sử dụng không khí, K = 6¸7g/m4 khi sử dụng thiết bị khuếch tán không khí là đường ống châm lỗ; K = 14¸18 g/m4 khi sử dụng tấm plastic xốp. Chọn K=14g/m4. H: Chiều sâu công tác của aeroten, H = 4m · Thời gian cần thiết thổi không khí vào Aeroten: h IK Lt a 75,2 2,414 89,8022 = ´ ´ = ´ = Trong đó: I: cường độ thổi không khí, I phụ thuộc vào hàm lượng NOS5 của nước thải dẫn vào aeroten và NOS5 sau khi xử lý. Chọn I=4,2m3/m2.h · Lượng không khí thổi vào Aeroten trong 1 đơn vị thời gian (giờ): V = D ´ Q = 2,90 ´ 11000 = 31900 m3/h Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, m3/h. Nếu Kch của nước thải chảy vào aerten £ 1.25 thì Q lấy bằng lưu lượng trung bình giờ của nước thải trong ngày đêm, tức Q = 11000m3/h. Trong trường hợp Kch > 1,25 khi đó Q lấy bằng lưu lượng trung bình của nước thải chảy vào Aeroten những giờ lớn nhất. b) Xác định kích thước Aeroten: · Diện tích Aeroten được tính theo công thức: 224,7595 2,4 31900 m I VF === · Thể tích Aeroten được tính theo công thức: W = F ´ H = 7595,24 ´ 4 = 30381 m3 Trong đó: H=chiều cao của aeroten, H=4m · Chiều dài các hành lang của Aeroten: m b FL 4,949 8 24,7595 === Trong đó: b=chiều ngang mỗi hành lang của aeroten, lấy b=2H=8m TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Chọn Aeroten gồm 6 đơn nguyên, 4 hành lang cho 1 đơn nguyên, chiều dài mỗi hành lang: m Nn Ll 40 64 4,949 = ´ = ´ = Trong đó: n: Số hành lang trong 1 đơn nguyên, n=4 N: Số đơn nguyên, N=6 · Chiều cao xây dựng bể Aeroten: Hxd = H + Hbv = 4 + 0,4 = 4,4 m Trong đó: H: chiều cao công tácbể aeroten Hbv: Chiều cao bảo vệ, Hbv=0,4m c) Tính toán thiết bị khuếch tán không khí Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với tấm xốp có kích thước mỗi tấm 300´300mm. Như vậy, số lượng tấm xốp khuếch tán không khí cần thiết được tính theo công thức: 4834 60110 100031900 60' 1000 = ´ ´ = ´ ´ = D VN X TẤM Trong đó: NX: số lượng tấm xốp; D’: lưu lượng riêng của không khí. Khi chọn tấm xốp, D’=80¸120L/phút. Chọn D’=110L/phút · Số lượng tấm xốp n1 trong một hành lang: 201 64 4834 1 =´ = ´ = Nn Nn X TẤM Các tấm xốp được bố trí thành một hàng từ một phía của hành lang. Các tấm xốp có kích thước 300´300´40mm được đặt trên rảng dưới đáy của aeroten. Trong các aeroten có thiết kế ống xả cạn bể và có bộ phận xả nước thải khỏi thiết bị khuếch tán không khí. d) Tính toán lượng bùn hoạt tính tuần hoàn: TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Từ thực nghiệm và kinh nghiệm quản lý ở các trạm xử lý nước thải cho thấy lượng bùn hoạt tính tuần hoàn chiếm 40-70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra có thể tính theo công thức: %77,66100 )24005800( )1302400(100 )( )( =´ - - =´ - - = hhth llhh CC CCP Trong đó: Chh: nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước-bùn chảy từ aeroten đến bể lắng đợt II, Chh=2000¸3000mg/L, lấy Chh=2400mg/L Cll: nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aeroten, Cll=130mg/L; Cth: Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth=5000 ¸ 6000 mg/L, lấy Cth = 5800mg/L Nói một cách khác, với P = 66,77%, lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn sẽ là: sLhmQPQ htbth /2,2040/7,7344100 1100077,66 100 3 == ´ = ´ = - 3.2.6 Tính toán bể lắng ly tâm đợt II: Bể lắng đợt I 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 tính toán bể lắng đợt II lấy theo điều 6.5.6 và 6.5.7 – TCXD 51-84: - Thời gian lắng ứng với Qmax và với xử lý sinh học hoàn toàn, t=2h - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II ứng với NOS5 sau xử lý (15mg/L) là 12 mg/L; · Thể tích của bể lắng đợt II được tính theo công thức: W = Qmax-h ´ t = 14916 ´ 2 = 29832 m3 · Chọn 8 bể lắng đợt II làm việc song song, khi đó thể tích của mỗi bể: 3 1 37298 29832 8 mWW === TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Chọn đường kính của bể lắng đợt II cũng bằng đường kính của bể lắng đợt I: D=33m. Do đó diện tích của mỗi bể được tính từ công thức: 2 22 1 1 855 4 3314,3 4 4 mDF FD = ´ == = p p · Chiều sâu vùng lắng của bể lắng đợt II: m F WH 36,4 855 3729 1 1 1 === · Chiều cao xây dựng bể lắng đợt II: Hxd = H1 + hth + hb + hbv = 4,36 + 0,3 + 0,5 + 0,4 = 5,56m Trong đó: hth: chiều cao lớp trung hòa, hth = 0,3m hb : chiều cao lớp bùn trong bể lắng, hb = 0,5 m hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,4m · Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng đợt II được tính theo công thức: ( ) ( ) ( ) ( ) 383,67 8100010004,99100 21001100012160 10001000100 100 m nP tQCC W htbtrbb =´´´- ´´´- = ´´´- ´´´- = - Trong đó: Cb : hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi aeroten, g/m3. Có thể lấy như sau: Với xử lý sinh học hoàn toàn ứng với NOS5 sau xử lý là 15, 20, 25 mg/L thì Cb tương ứng là 160, 200, 220 g/m3. Vậy: Cb = 160 g/m3 Ctr: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr=12mg/L; t : thời gian tích lũy bùn hoạt tính trong bể, t = 2h P: Độ ẩm của bùn hoạt tính, P = 99,4% Qtb-h: lưu lượng trung bình giờ của nước thải, Qtb-h=11000 m3/h TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Việc xả bùn hoạt tính khỏi bể lắng đợt II được thực hiện bằng áp lực thủy tĩnh 0,9¸1,2m và đường ống dẫn bùn f = 200mm (điều 6.5.8 - TCXD 51-84) 3.2.7 Tính toán Bể nén bùn: Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II có độ ẩm cao: 99,4%¸99,7%. Một phần lớn loại bùn này được dẫn trở lại aeroten (loại bùn này được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn), phần bùn còn lại được gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn vào bể nén bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách lắng (nén) cơ học để đạt độ ẩm thích hợp (94%¸96%) phục vụ cho việc xử lý bùn bằng quá trình phân hủy kị khí ở bể mêtan. Ở phương án này, chọn phương pháp nén bùn bằng trọng lực. Nén bùn bằng phương pháp trọng lực thường được thực hiện trong các bể nén bùn có hình dạng gần giống như bể lắng đứng hoặc bể lắng ly tâm. Tính toán bể nén bùn ly tâm: · Hàm lượng bùn hoạt tính dư có thể xác định theo công thức: Bd = (a ´ Cll) – Ctr = (1,3 ´ 79,8)-12 = 91,74 mg/L Trong đó: Bd: hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/L a: hệ số tính toán lấy bằng 1,3 (khi aeroten xử lý ở mức độ hoàn toàn) và bằng 1,1 (khi aeroten xử lý không hoàn toàn); Cll: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I; Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr = 12mg/L · Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất (Bd-max) được tính theo công thức: Bd-max = K ´ Bd = 1,2 ´ 91,74 = 110,1 mg/L Trong đó: K = hệ số bùn tăng trưởng không điều hòa tháng, chọn K=1,15-1,20. · Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ được tính theo công thức: TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO ( ) ( ) hm C QBP q d d /61,100 400024 2640001,1106677,01 24 1 3max max =´ ´´- = ´ ´´- = - Trong đó: qmax: lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, m3/h P: phần trăm lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về aeroten, P= 66,77% Q:lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải, Q = 264000m3/ngđ Cd: nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn (điều 6.10.3 – TCXD 51-84), Cd = 4000mg/L Với độ ẩm của bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II là 99,4% và với bể nén bùn ly tâm được chọn, độ ẩm của bùn hoạt tính sau khi nén đạt 97,3%. · Diện tích của bể nén bùn ly tâm: 22 0 max 1 4,33536,3353,0 61,100 mm q qF »=== Trong đó: q0: tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng của bể nén bùn, m3/m2.h và được lựa chọn phụ thuộc vào nồng độ bùn hoạt tính dẫn vào bể mêtan như sau: - q0 = 0,5 m3/m2.h ứng với nồng độ của bùn hoạt tính trong khoảng 1500¸3000 mg/L; - q0 = 0,3 m3/m2.h ứng với nồng độ của bùn hoạt tính trong khoảng 5000¸8000 mg/L; Trong trường hợp đang xét, bùn hoạt tính được dẫn từ bể lắng đợt II ứng với Cd = 4000mg/L, chọn q0 = 0,3 m3/m2.h. · Đường kính của bể nén bùn ly tâm được tính theo công thức: m n FD 34,10 414,3 4,33544 1 = ´ ´ = ´ = p Trong đó: F1: diện tích của bể nén bùn, F1=335,4m2 n: số bể nén bùn được chọn (không nhỏ hơn 2), chọn n=4 · Chiều cao công tác của vùng nén bùn: H = q0 ´ t = 0,3 ´ 11 = 3,3 m TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Trong đó: t = thời gian nén bùn. Đối với bể nén bùn ly tâm, với Cd=4000mg/L, ta có t = 9 – 11h, chọn t = 11h · Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn ly tâm: Htc = H + h1 + h2 + h3 = 3,3 + 0,4 + 0,3 + 1 = 5m Trong đó: Htc: chiều cao tổng cộng của bể nén bùn ly tâm, m; h1: khoảch cách từ mực nước đến thành bể, h1 = 0,4 m; h2: chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy: - Khi dùng hệ thống thanh gạt bùn, h2=0,3m - Khi dùng bơm hút bùn, h2 = 0,7 m h3: chiều cao tính từ đáy bể đến mức bùn, h3=1,0m Tốc độ quay của hệ thống thanh gạt là 0,75-4h-1 Độ nghiêng ở đáy bể nén bùn tính từ thành bể đến hố thu bùn: - Khi dùng hệ thống thanh gạt: i = 0,01; - Khi dùng bơm bùn: i = 0,003; Bùn đã nén được xả định kì dưới áp lực thủy tĩnh 0,5-1,0m Bể nén bùn được thiết kế và lắp đặt ở vị trí tương đối cao để cho nước sau khi tách bùn có thể dẫn tự chảy trở lại aeroten để tiếp tục xử lý một lần nữa. 3.2.8 Tính toán Bể mêtan: Bể mêtan được thiết kế để xử lý sinh học kị khí các loại cặn sau đây: - Cặn tươi từ bể lắng đợt I; - Bùn hoạt tính dư sau khi đã nén; - Rác đã nghiền nhỏ. Nội dung tính toán bể mêtan gồm: - Xác định lượng cặn dẫn đến bể mêtan - Tính toán bể mêtan - Xác định lượng khí đốt; a) Xác định lượng cặn dẫn đến bể mêtan: · Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I: TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO ( ) ( ) 42,5691000100095100 1,143264000228 10001000100 = ´´- ´´´ = ´´- ´´´ = P KEQC W llC m 3/ngđ Trong đó: Cll: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt I, Cll = 228mg/L Q: hàm lượng ngày đêm của nước thải, Q=264000 m3/ngđ E: hiệu suất lắng không làm thoáng sơ bộ, E = 43% K: Hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 – 1,2 ; chọn K = 1,1 P: Độ ẩm của cặn tươi, P=95% · Lượng bùn hoạt tính dư (100% dẫn đến bể nén bùn) sau khi ở bể nén bùn ly tâm được tính theo công thức: ( )[ ] ( ) ( )[ ] ( ) ngdmW P QCECW b trll b /53,1407 100100010003,97100 100264000121002,143100228 10010001000100 100100100 3= ´´´- ´´´-´- = ´´´- ´´-- = a Trong đó: a: hệ số tính đến khả năng tăng trưởng không điều hòa của bùn hoạt tính trong quá trình xử lý sinh học, a = 1,1¸1,2 (lấy a=1,2) P: Độ ẩm của bùn hoạt tính sau khi nén, P = 97,3% Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr = 12mg/L Cll: hàm lượng chất lơ lửng của nước thải dẫn vào bể aeroten, Cll=79,8 mg/L · Lượng rác ở song chắn rác: Rác được giữ lại ở song chắn rác được nghiền nhỏ qua máy nghiền rác với độ ẩm ban đầu của rác P1 = 80% đến độ ẩm sau khi nghiền P2 = 94- 95 %. Lượng rác sau khi nghiền nhỏ được xác định theo công thức: 75,65 94100 80100725,19 100 100 2 1 1 =- - ´= - - ´= P PWWr T/ngđ » 65,75 m3/ngđ TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO Trong đó: W1: lượng rác trong ngày đêm, W1= 19,725 T/ngđ P1: độ ẩm ban đầu của rác, P1=80% P2: độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ, P2 = 94-95%. · Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan: W = Wc + Wb + Wr = 569,42 + 1407,53 + 65,75 = 2042,7 m3/ngđ · Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn được tính theo công thức: %55,96 7,2042 95,338471,2811001100 =ú û ù ê ë é ++ -´=úû ù êë é ++-´= W RBCP KKKhh Trong đó: CK: lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm P = 95% ( ) ( ) 471,28 100 9510042,569 100 100 = -´ = - = PWC cK m 3/ngđ BK: lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm P = 97,3% ( ) ( ) 38 100 3,9710053,1407 100 100 = -´ = - = PWB bK m 3/ngđ RK: lượng chất khô trong rác sau khi đã nghiền với độ ẩm P=94% ( ) ( ) 95,3 100 9410075,65 100 100 = -´ = - = PWR rK m 3/ngđ c) Tính toán bể mêtan: Khi độ ẩm của hỗn hợp cặn Phh > 94%, chọn chế độ lên men ấm với t=30 – 350C. Chọn t = 330C · Dung tích của bể mêtan được tính theo công thức: 33 1927175,19270 6,10 1007,2042100 mm d WWm »= ´ = ´ = Trong đó: W: lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan, W=1336 m3/ngđ d: liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể mêtan(%), phụ thuộc vào chế độ lên men và độ ẩm của cặn (điều 6.18.3 – TCXD 51-84), lấy d=10,6% TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MO ITR UO NG XA NH .IN FO · Chọn 6 bể mêtan công tác (1 bể dự phòng) với dung tích mỗi bể: W1 = 19271 : 6 =3212 m3 Kích thước cơ bản của bể mêtan phụ thuộc vào dung tích bể. Bảng 4: KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ MẪU CỦA BỂ MÊTAN Chiều cao thiết kế (m) Đường kính D (m) Dung tích bể (m3) h1 H h2 10 12,5 15 17,5 20 500 1000 1600 2500 4000 1,45 1,9 2,35 2,5 2,9 5,00 6,5 7,5 8,5 10,6 1,7 2,15 2,6 3,03 3,5 Kích thước của bể mêtan (lấy theo kích thước thiết kế mẫu – loại 4000m3) như sau: Ø D = 20 m Ø h1 = 2,9m Ø H = 10,6 Ø h2 = 3,5 c) Tính toán lượng khí đốt: Trong quá trình xử lý sinh học kị khí ở bể mêtan có sản sinh một lượng khí đốt chủ yếu là khí CH4 và một ít CO2. Khả năng lên men lớn nhất của các chất hữu cơ trong cặn dẫn vào bể mêtan, phụ thuộc vào thành phần hóa học của cặn: chất béo, hydrocacbon, protein…và được xác định theo công thức: a = (0,92B + 0,62H + 0,34P)´100%