Đồ án Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải khu dân cư Xuyên Á – Đức Hòa – Long An 6500 người

ết bị làm khô cặn trên máy lọc chân không, máy quay ly tâm,… Trong mọi trường hợp phải cân nhắc để lựa chọn phương pháp xử lý hay tái sử dụng nước thải một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất về xây dựng và quản lý. 2.2. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ. 2.2.1. Khía cạnh môi trường trong việc giải quyết vấn đề nước thải đô thị. Việc giải quyết vấn đề nước thải đô thị không những nhằm hoàn thiện hệ thống cơ sở vật chất, các chức năng đảm bảo nhu cầu sinh hoạt, lao động của con người mà hơn tất cả, chính là đảm bảo tốt công tác vệ sinh môi trường, giải quyết đúng mức các tác hại do chính hoạt động của con người gây ra đối với môi trường. Nước thải đô thị (sinh hoạt) là nước đã qua quá trình sử dụng ở cộng đồng dân cư cho mục đích sinh hoạt, sản xuất, có lẫn thêm các chất bẩn làm thay đổi các đặc tính lý, hóa, sinh. Nước thải sinh hoạt chảy vào mạng lưới thoát nước từ các hộ gia đình, cơ quan, trường học, khu phố, nước thải sinh hoạt ở các xí nghiệp ,các bệnh viện, công trình,… Thành phần nước thải sinh hoạt: – Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. – Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt : cặn bã từ nhà bếp các chất rửa trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Đặc tính nước thải: bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ; các vi sinh vật. – Chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50-60% tổng các chất gồm các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy…và các chất hữu cơ động vật: chất bài tiết của người, động vật, xác động vật… Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40-60%) hydrat carbon (25-50%); các chất béo, dầu mỡ (10%). Urê cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nước thải sinh hoạt. – Chất vô cơ trong nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu cát, đất sét, cát acid, bazơ vô cơ, dầu khoáng… – Trong nước thải có nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn,virus, nấm, trứng giun sán… Đối với nước thải ra từ các nhà vệ sinh công cộng cũng như từ hộ dân sẽ theo hệ thống thoát nước qua bể tự hoại 3 ngăn. Bể tự hoại là công trình đồng thời làm hai chức năng: lắng và phân hủy cặn lắng. Cặn rắn được giữ lại trong bể từ 3 - 6 tháng, dưới ảnh hưởng của các vi sinh vật kỵ khí, các chất hữu cơ bị phân hủy, một phần tạo thành các chất khí và một phần tạo thành các chất vô cơ hòa tan. Nước thải lắng trong bể với thời gian thích hợp sẽ đảm bảo hiệu suất xử lý cao. Tuy nhiên, nước sau qua bể tự hoại không đạt tiêu chuẩn thải, do đó nước thải sau khi qua bể tự hoại 3 ngăn được xả vào hệ thống cống thải chung của khu dân cư. Hệ thống cống thải này sẽ dẫn đến hệ thống xử lý nước thải tập trung, xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Việc xây dựng trạm xử lý nước thải là cần thiết đối với một khu đô thị, nhằm làm sạch nước trước khi đưa trở lại môi trường. Tuỳ theo điều kiện của mỗi địa phương sẽ có những yêu cầu khác nhau về mức độ xử lý. Tuy nhiên, tối thiểu phải đảm bảo khi nước thải trở ra môi trường thì nguồn tiếp nhận phải có khả năng hồi phục, nghĩa là môi trường có khả năng tự trở lại trạng thái cân bằng tự nhiên, có thể đồng hoá lượng chất ô nhiễm có trong nước thải được thải vào. Trong mọi trường hợp cần cân nhắc khả năng tự làm sạch của các nguồn tiếp nhận trong điều kiện tự nhiên để quyết định mức độ cần xử lý. Xét về khía cạnh môi trường, để duy trì cân bằng sinh thái bảo vệ môi trường thì việc xử lý nước thải ô nhiễm là hết sức cần thiết nhằm tránh những hậu quả tiêu cực đối với môi trường. Đó chính là mục đích chính mà hệ thống xử lý nước thải cần đạt được. 2.2.2. Các phương án khống chế ô nhiễm nguồn nước 2.2.2.1. Nước thải sinh hoạt. Nước thải từ các nhà vệ sinh sẽ được xử lý cục bộ bằng bể tự hoại 3 ngăn trước khi dẫn về trạm nước thải tập trung. Hình 2.20. Cấu trúc hầm tự hoại 3 ngăn Đối với nước từ các hoạt động: tắm rửa, vệ sinh cá nhân, giặt giũ,…có thể thải trực tiếp vào cống chung của khu dân cư để dẫn đến hệ thống xử lý nước thải tập trung. Do thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chủ yếu là các chất hữu cơ, tỷ lệ BOD/COD > 0,5 nên có khả năng xử lý bằng phương pháp sinh học. Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt sẽ được trình bày ở phần tính toán. 2.2.2.2. Nước mưa Nước mưa là nước quy ước sạch nên có thể thải trực tiếp ra môi trường nếu không bị chảy tràn qua khu vực ô nhiễm hoặc chứa các chất ô nhiễm. Dự án đã thiết kế phương án tiêu thoát nước mưa, tách riêng ra khỏi hệ thống thoát nước thải. Đồng thời, trong quá trình khai thác dự án sẽ lưu ý thực hiện các công tác như sau: – Thường xuyên nạo vét thông dòng chảy để nước mưa có thể tiêu thoát một cách triệt để không ứ đọng, gây ngập lụt. – Không cho nước mưa chảy tràn qua khu vực chứa chất thải sinh hoạt hay chứa dầu mỡ và các chất bẩn khác. 2.2.3. Đề xuất phương án xử lý. Nước thải 2.2.3.1. Phương án 1: Song chắn rác Máy thổi khí Bể lắng I Bùn tuần hoàn Bể Aeroten Sân phơi bùn Công ty môi trường đô thị Khử trùng Bùn Nước Không khí Hóa chất Thùng rác Ngăn tiếp nhận Sân phơi cát Bể lắng cát Nước tách cát Bể điều hoà Cặn tươi Bể lắng II Clo Kênh Ranh Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải sinh hoạt sau khi qua bể tự hoại sẽ được thải vào hệ thống cống dẫn chung dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung. Hệ thống cống dẫn này sẽ được dẫn về hố thu gom tại trạm xử lý tập trung. Trước khi vào hố thu gom có đặt song chắn rác nhằm tách loại các loại rác có kích thước lớn ra khỏi nước thải, bảo vệ các công trình đơn vị phía sau. Rác bị giữ lại ở song chắn rác sẽ được lấy bằng thủ công, đưa đến thùng rác. Từ hố gom nước thải chảy qua bể lắng cát theo áp lực thủy tĩnh. Tại đây diễn ra quá trình loại bỏ các loại cát sỏi, đá,… Chúng sẽ được chuyển đến sân phơi cát, sau khi để ráo nước có thể sử dụng lại. Từ bể lắng cát nước tiếp tục qua bể điều hòa. Bể được cấp khí từ máy thổi khí thông qua các đĩa phân phối khí đặt sát đáy bể nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể lắng I. Tại bể lắng I, các chất hữu cơ và vô cơ lắng được sẽ bị giữ lại, lắng xuống đáy bể. Bùn lắng này sẽ được đưa về bể nén bùn bằng bơm, còn nước sẽ được thu vào máng tràn vòng quanh bể lắng và được dẫn qua bể Aeroten. Bể Aeroten là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vào các vi sinh vật hiếu khí – quá trình bùn hoạt tính. Nhờ các vi sinh vật hiếu khí này, các chất hữu cơ khó phân hủy hoặc không phân hủy trong điều kiện bình thường sẽ bị phân giải thành các chất đơn giản không ô nhiễm hoặc ít ô nhiễm, đảm bảo tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Thiết bị phân phối khí được gắn dưới đáy bể sẽ cung cấp oxy từ máy thổi khí và duy trì hàm lượng oxy trong bể Aeroten ở mức 1 ÷ 2 mg/l. Để duy trì mức oxy 1 ÷ 2 mg/l, một đầu dò DO – hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ được lắp đặt trong bể. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn để tăng sinh khối – Biomass, kết thúc của chu kỳ xử lý, chúng sẽ chết đi và theo nước thải trôi qua bể lắng II, trong số đó có những vi sinh vật còn hoạt động tốt. Vì thế, lượng vi sinh vật này sẽ được tuần hoàn từ bể lắng II nhằm duy trì lượng vi sinh vật nhất định trong bể Aeroten, đảm bảo hoạt động bình thường của bể. Sau bể Aeroten là bể lắng II. Bể lắng II để lắng bùn hoạt tính của Aeroten. Tại đây, nước sẽ chảy qua bể khử trùng, khử trùng bằng Clo trước khi xả vào Kênh Ranh. Bùn thải từ bể lắng I và bể lắng II được bơm vào sân phơi bùn. Tại đây bùn thải bị lắng tách nước rồi chở đi xử lý theo định kỳ (khi đầy). Bùn này đưa cho công ty môi trường đô thị. 2.2.3.2. Phương án 2: Nước thải Bể lắng I Thiết bị làm thoáng Bùn tuần hoàn Mương oxy hóa Sân phơi bùn Khử trùng Công ty môi trường đô thị Song chắn rác Thùng rác Sân phơi cát Nước Bể lắng cát Nước tách cát Hóa chất Máy thổi khí Bể điều hoà Ngăn tiếp nhận Bùn Không khí Cặn tươi Bể lắng II Clo Kênh Ranh Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải sinh hoạt sau khi qua bể tự hoại sẽ được thải vào hệ thống cống dẫn chung dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung. Hệ thống cống dẫn này sẽ được dẫn về hố thu gom tại trạm xử lý tập trung. Trước khi vào hố thu gom có đặt song chắn rác nhằm tách loại các loại rác có kích thước lớn ra khỏi nước thải, bảo vệ các công trình đơn vị phía sau. Rác bị giữ lại ở song chắn rác sẽ được lấy bằng thủ công, đưa đến thùng rác. Từ hố gom nước thải chảy qua bể lắng cát theo áp lực thủy tĩnh. Tại đây diễn ra quá trình loại bỏ các loại cát sỏi, đá, … . Chúng sẽ được chuyển đến sân phơi cát, sau khi để ráo nước có thể sử dụng lại. Từ bể lắng cát nước tiếp tục qua bể điều hòa. Bể được cấp khí từ máy thổi khí thông qua các đĩa phân phối khí đặt sát đáy bể nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể lắng I. Tại bể lắng I, các chất hữu cơ và vô cơ lắng được sẽ bị giữ lại, lắng xuống đáy bể. Bùn lắng này sẽ được đưa về bể nén bùn bằng bơm, còn nước sẽ được tự chảy qua mương oxy hóa. Về nguyên tắc hoạt động, mương oxy hóa hoạt động như bể Aeroten. Oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ sẽ được đưa vào mương bằng thiết bị khuấy trộn cánh quạt nhằm cung cấp oxy cho các vi sinh vật torng bùn hoạt tính sinh trưởng, phát triển. Kết thúc của chu kỳ xử lý, chúng sẽ chết đi và theo nước thải trôi qua bể lắng II, trong số đó có những vi sinh vật còn hoạt động tốt. Vì thế, lượng vi sinh vật này sẽ được tuần hoàn từ bể lắng II nhằm duy trì lượng vi sinh vật nhất định trong bể mương. Nước sau khi ra khỏi mương sẽ qua bể lắng II. Bể lắng II để lắng các vi sinh vật khi chúng chết đi. Tại đây, nước sẽ chảy qua bể khử trùng, khử trùng bằng Clo trước khi xả vào Kênh Ranh. Bùn thải từ bể lắng I và bể lắng II được bơm đến sân phơi bùn. Tại đây bùn thải bị lắng tách nước rồi chở đi xử lý theo định kỳ (khi đầy). Bùn này đưa cho công ty môi trường đô thị. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ 3.1.1. Nhiệm vụ thiết kế. Yêu cầu nghiên cứu, khảo sát và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung cho toàn bộ khu dân cư Xuyên Á theo quy hoạch khu dân cư mới trong tương lai, đảm bảo các yêu cầu về bảo vệ môi trường theo quy định của nhà nước. Dân số ước tính là 6500 người. 3.1.2. Các số liệu cơ sở phục vụ cho tính toán thiết kế. Tiêu chuẩn cấp nước trung bình: qtb = 100 l/người/ngđ Tiêu chuẩn cấp nước trong giờ dùng nước lớn nhất: qmax = 150 l/người/ngđ 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN. Nội dung xác định các thông số tính toán cho trạm xử lý nước thải gồm: Lưu lượng tính toán. Nồng độ bẩn theo chất lơ lửng và theo BOD của chất thải. Mức độ cần thiết xử lý nước thải - Dân số tính toán 3.2.1. Xác định lưu lượng nước thải sinh hoạt Lưu lượng trung bình ngày đêm: = = 650 (m3/ngđ) Lưu lượng trung bình giờ: = = 27,1(m3/h) Lưu lượng trung bình giây: = = 0,008 (m3/s) = 8 (L/s) Hệ số không điều hòa ngày của nước thải sinh hoạt của khu dân cư lấy Kng = 1,15 ÷ 3 tuỳ theo đặc điểm của từng đô thị (TCXD 51-84) Bảng 3.1. Hệ số không điều hòa K0 Lưu lượng nước thải trung bình (l/s) 5 15 30 50 100 200 500 600 800 1250 Hệ số không điều hòa chung K0 3 2,5 2 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 Dựa theo bảng trên, với lưu lượng nước thải 8L/s, nội suy ta được hệ số không điều hòa chung K0 = 2,88 Lưu lượng lớn nhất giờ: = = 78,05 (m3/h) Lưu lượng lớn nhất giây: = = 21,7 (L/s) Lưu lượng lớn nhất ngày đêm : = 975 (m3/ngđ) (với qmax là tiêu chuẩn thoát nước ngày dùng nước lớn nhất, qmax = 150 L/ng.ngđ) 3.2.2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt tính theo công thức: Trong đó: a: định mức chất lơ lửng tính trên đầu người, a = 55(g/người/ngđ) (TCXD 51-84) qtb : tiêu chuẩn thoát nước, qtb = 100 (L/người/ngày.đêm) => C0 = = 550 (mg/L) Hàm lượng BOD5 trong nước thải tính theo công thức: a: định mức BOD5 tính trên đầu người, a = 35(g/người/ngày.đêm) (TCXD 51-84) qtb : tiêu chuẩn thoát nước, qtb = 100 (L/người/ngày.đêm) LBOD = = 350 (mg/L) LBOD= = = 514,7 (mg/L) Hàm lượng COD trong nước thải là: = 0,86 => COD = = = 598,5 (mg/L) Đặc tính nước thải để tính toán hệ thống xử lý như sau Đặc tính COD BOD5 SS mg/l 598,5 350 550 3.2.3. Xác định mức độ cần thiết xử lý. Dòng thải đầu ra được xử lý đạt tiêu chuẩn thải QCVN 14:2008/BTNMT- bảng 1- Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt (cột B-nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt). Nước sau khi xử lý sẽ thải vào Kênh Ranh. Các thông số cơ bản: Hàm lượng chất lơ lửng: 100 mg/l BOD5 : 50 mg/l (Nguồn: “ Quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT”) Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức: Trong đó: m: Hàm lượng SS nước thải cho phép xả vào nguồn tiếp nhận, m = 100 mg/L Ctc: Hàm lượng SS trong nước thải, Ctc = 550 mg/L: => D = = 81,8% Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5 được tính theo công thức Trong đó: Ltc: Hàm lượng BOD5 trong nước thải, Ltc = 350 mg/L Lt: Hàm lượng BOD5 nước thải cho phép xả vào nguồn tiếp nhận, Lt = 50 mg/L D = = 85,7% Kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải của các phương án đang xét cho thấy cần thiết phải xử lý sinh học hoàn toàn. 3.3. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. 3.3.1. PHƯƠNG ÁN I. 3.3.1.1. Song chắn rác. a. Tính toán mương dẫn. Mương dẫn nước thải có tiết diện hình chữ nhật. – Chiều rộng : Bm = 0,5(m) – Độ dốc : i = 0,0008 – Vận tốc : v = 0,6 m/s (“Xử lý nước thải-PGS. PTS Hoàng Huệ” v = 0,7 ÷ 1m/s) – Độ đầy của mương dẫn : b. Tính toán song chắn rác. Chọn loại song chắn rác có kích thước he hở là b = 0,016 (m) = 16(mm). Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương dẫn ứng với = 21,7(L/s), chọn h1 = hmax = 0,072(m). Thông số tính toán dựa vào bảng 3.2. Bảng 3.2. Thông số thiết kế song chắn rác. Thông số Song chắn rác với biện pháp lấy rác Thủ công Cơ khí – Kích thước thanh chắn: Chiều rộng, mm Chiều sâu, mm – Khoảng cách giữa các thanh song chắn, mm – Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương thẳng đứng, độ – Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía trước song chắn rác, m/s – Tổn thất áp lực cho phép, mm 5,015 2538 2550 3040 0,30,6 152,4 5,015 2538 1576 030 0,60960,99 152,4 (Nguồn: “ Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình _ Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân”) Số khe hở của song chắn rác: n = Trong đó: : lưu lượng lớn nhất của nước thải, = 21,710(m3/s). b : khoảng các giữa các khe hở l = 0,016(m). K : hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy, K = 1,05. v : tốc độ nước chảy qua các song chắn rác v = 0,6 (m/s). => n = = 33 (khe) Số thanh của song chắn rác là 33 – 1 = 32 (thanh). Bề dày thanh chắn rác r = 5mm = 0,005m, chiều rộng toàn bộ thiết bị chắn rác Bs là : Bs = r(n-1) + nd =0,005(33 - 1) + 260,016 = 0,576(m) Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng với lưu lượng thải = 21,7 (L/s) để khắc phục khả năng đóng cặn khi vận tốc < 0,4(m/s) Vkt = == 0,523 m/s > 0,4 m/s (thỏa điều kiện lắng cặn) Tổn thất áp lực qua song chắn: Trong đó : Vmax : Vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với Qmax, Vmax = 0,6 (m/s). K1 : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn rác, chọn K1 = 3 (K1 = 2 3) : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác: Với : : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh, tiết diện chữ nhật, = 2,42. : Góc nghiêng đặt song chắn với phương ngang , = 60o Bảng 3.3. Hệ số b để tính sức cản cục bộ của song chắn Tiết diện của thanh a b c d e Hệ số b 2,42 1,83 1,67 1,02 0,76 (Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình _ Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân”) => = 0,0245 (m) Góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác: 20o. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: = 0,104 (m). Lấy Chiều dài phần mở rộng sau song chắn: = = 0,052 (m). Lấy Chiều cao xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv = 0,072 + 0,0245 + 0,5 = 0,5965m. Chọn H = 0,6m (dễ thi công) (với Hbv: chiều cao từ mực nước cao nhất đến sàn công tác, chọn ht = 0,5m). Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác: L = = 0,115 + 0,06 + 1,2 = 1,375 (m). Chọn L = 1,4m (dễ cho thi công) (: chiều dài đoạn mương đặt song chắn rác, chọn ) Bảng 3.4. Khối lượng rác lấy từ song chắn rác. Chiều rộng khe hở của song chắn rác (mm) Số lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho một người (l/năm) 16 – 20 25 – 35 40 – 50 60 – 80 90 – 125 8 3 2,3 1,6 1,2 (Nguồn: TCXD 51-84) Lượng rác giữ lại trên song chắn rác (với khoảng cách khe hở là 0,016m) có hệ số chắn rác là a = 8 (l/ng.năm) của trạm xử lý nước thải trong một ngày: W = = = 0,142 (m3) a: Lượng rác tính cho một người/năm (điều 4.1.11 TCXD 51-84), a = 8 L/ng.năm (với bề rộng khe hở 16mm) Lượng rác này rất nhỏ, nhân viên vệ sinh sẽ thu gom hằng ngày và cho vào thùng rác, giao cho công ty môi trường đô thị. Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo: P = WG = 0,142750 = 106,5 (kg/ngđ) = 0,1065(T/ngđ). (G: Khối lượng riêng của rác, G = 750 kg/m3 – TCXD 51-84) Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm: Ph = = = 0,012 (T/h) (Kh: hệ số không điều hòa giờ của rác, chọn Kh =2) Hàm lượng chất lơ lửng SS của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% SS = C0 = 550(100 - 4)% = 528 (mg/L) Gia công 2 song chắn rác: 1 công tác và 1 dự phòng. 3.3.1.2. Hố thu gom. a. Thông số thiết kế. 27,1(m3/h) = 78,05 (m3/h) = 21,7 (L/s) b. Kích thước hố gom. Chọn thời gian lưu nước trong hố gom (t) là 15 phút. Thể tích hố gom : V = = = 6,8 (m3) Kích thước hố gom: V = LBH = 2,521,4 = 5,4( m3) Chiều cao xây dựng của hố: Hxd = H + Hbv = 1,4 + 0,6 = 2(m) Thể tích phần xây dựng của hố: V = LBHxd = 2,522 = 10 (m3) Bảng 3.5. Các thông số cơ bản nước thải sau khi qua song chắn rác BOD5 COD SS Hiệu suất vào ra Hiệu suất vào ra Hiệu suất vào ra % mg/L mg/L % mg/L mg/L % mg/L mg/L 0 350 350 0 598,5 598,5 4 550 528 3.3.1.3. Bể lắng cát ngang. a. Mương dẫn nước thải. Chọn mương hình chữ nhật, với có: – Chiều rộng mương B = 0,4m, chiều cao mương H = 0,2m – Vận tốc nước v = 0,6 (m/s). – Độ đầy h = = = 0,09 m – Độ dốc thuỷ lực i = 0,0008. b. Tính toán bể lắng cát ngang Bảng 3.6. Quan hệ giữa kích thước thủy lục U0 và đường kính của hạt cát Đường kính hạt d, mm 0,1 0,12 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 Kích thước thủy lực U0, mm/s 5,12 7,37 11,5 18,7 24,2 28,3 34,5 40,7 51,6 (Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình _ Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân”) Bảng 3.7. Các thông số đặc trưng cho bể lắng cát ngang. Thông số Đơn vị Giá trị Đặc trưng – Thời gian lưu nước – Vận tốc ngang – Vận tốc lắng của các hạt loại bỏ + Hạt có đường kính d = 0,21 mm + Hạt có đường kính d = 0,15 mm – Tổn thất áp lực tính theo chiều dài bể lắng cát – Chiều dài cho phép tăng thêm để tạo chế độ chảy rối ở đầu vào và đầu ra của bể. s m/s m/phút % m 45 – 90 0,25– 0,4 1 – 1,3 0,6 – 0,9 30 – 40 2B – 0,5L(*) 60 0,3 1,15 0,75 36 (Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình _ Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân”) Chọn thời gian lưu nước: 60 giây Chiều dài bể lắng cát ngang: L = Trong đó: K: Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng, K = 1,3 ứng với U0 = 24,2(mm/s). vmax: Vận tốc chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn nhất, vmax = 0,3 m/s (Điều 6.3.4a – TCXD - 51-84) Hmax: Chiều sâu tính toán lớp nước trong bể lắng cát ngang, Hmax = 0,25 ÷1m (Điều 6.3.4a – TCXD-51-84), chọn Hmax = 0,25m. U0: Kích thước thuỷ lực của hạt cát. Ứng với cát có cỡ hạt d = 0,25mm thì Uo = 24,2 mm/s (lấy theo bảng IV.4) – Bể lắng cát ngang có chức năng lắng các hạt cặn có kích thước hạt d≥ 0,21 (có khi d≥ 0,15mm) => L = = 4 (m) Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát: F = = = 896694,2 (mm2) = 0,89 (m2) Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát ngang: B = = = 0,22 (m2). chọn B = 0,3m (dễ thi công) Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang: WC = Trong đó: P: lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho một người trong ngày đêm (Điều 6.3.5, TCXD-51-84), P = 0,02 (l/người.ngđ) (hệ thống thoát nước của dự án là riêng hoàn toàn) t: Chu kỳ xả cát t ≤ 2ngđ (để tránh sự phân huỷ cặn cát), chọn t = 2ngđ. N: dân số tính toán, N = 6500 người. => WC = = 0,26 (m3) Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát trong 1 ngày đêm: hc = = = 0,22 (m) (với n: số đơn nguyên, n = 1) Phần lắng cát được bố trí ở phía cuối bể lắng cát ngang. Trên mặt bằng có dạng hình vuông, kích thước 0,50,50,5m Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang: Hxd = Hmax + hc + h = 0,25 + 0,22 + 0,5 = 0,97(m). (với h: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h = 0,5m) Chọn HXD = 1m (dễ thi công) Cát lắng ở bể lắng cát được thu gom ở hố tập trung bằng thiết bị cào cát cơ giới, từ đó thiết bị nâng thuỷ lực sẽ đưa hỗn hợp cát - nước đến sân phơi cát làm ráo cát (tách loại nước ra khỏi cát) để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác. Hàm lượng SS và BOD5 của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5 % Bảng 3.8. Các thông số cơ bản nước thải sau khi qua bể lắng cát. BOD5 COD SS Hiệu suất vào ra Hiệu suất vào ra Hiệu suất vào ra % mg/L mg/L % mg/L mg/L % mg/L mg/L 5 350 332,5 0 598,5 598,5 5 528 501,6 3.3.1.4. Sân phơi cát Lượng cát sinh ra trong một năm: W = 365PcN = 3650,02650010-3 = 47,45 (m3/năm ) (P: lượng cát giữ lại trong bể lắng cát theo tiêu chuẩn tính cho một người trong một ngày đêm, Pc = 0,02L/ngđ) Chọn chiều cao lớp cát trong sân phơi cát trong một năm h = 1,3 (m/năm) Diện tích sân hữu ích sân phơi cát: Fspc = = = 35 (m2) Thiết kế sân phơi cát gồm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có kích thước: Chiều rộng: B = 3 Chiều dài: L = 6m Chiều cao toàn bộ sân phơi cát: Htc = hspc + hbv = 1,3 + 0,2 = 1,5 (m) Độc dốc đáy sân phơi cát: I = 0,01 Ống đục lỗ dẫn nước đã tách khỏi cát ø60. Bảng 3.9. Các thông số sân phơi cát Stt Thông số Đơn vị Giá trị 1 Số ô ô 2 2 Kích thước ô - Dài - Rộng - Cao m m m 6 3 1,5 3 Độ dốc đáy % 1 4 Đường kính ống thu nước 60 3.3.1.5. Bể điều hòa. Bể điều hòa là công trình tiền xử lý tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí tiếp theo, làm tăng hiệu suất lắng ở bể lắng đợt I và làm giảm hàm lượng BODht của nước thải. Bể điều hòa có chức năng: – Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải. – Ổn định lưu lượng xử lý, chất lượng nước thải. – Tạo điều kiện thuận lợi cho các chất lơ lửng và các chất nổi trong nước thải phân bố đồng nhất trước khi qua các công trình xử lý phía sau. – Tăng hiệu quả khử BOD. Bảng 3.10. Các thông số thiết kế bể điều hòa. Thông số thiết kế Đơn vị Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng Thời gian lưu nước Phút 10 ÷ 20 15 Chiều cao m 3,0 ÷ 6,0 4,5 (Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình _ Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân”) Thể tích hữu ích của bể: W = Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải lớn nhất giờ, = 78,05 (m3/h) t: thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút (lấy theo bảng 3.9) => W = = = 39 (m3) Diện tích mặt thoáng: F = = = 19,5 (m2) Kích thước bể: LBH = 452 m Dưới đáy bể có hệ thống ống phân phối khí bằng ống sắt tráng kẽm. Trên các ống này có gắn các đĩa thổi khí. Chọn loại đĩa thổi khí bọt mịn, lưu lượng khí qua đĩa q = 2 m3/h = 33,3 (l/phút) của Hồng Kông sản xuất. Lượng không khí cần cung cấp tính theo cường độ cấp không khí cho 1m3 nước thải: Qkk = qkhíW = 390,015 = 0,585 (m3/phút) = 585 (l/phút). (với qkhí: lượng khí cung cấp, qkhí = 0,01 ÷ 0,015 m3/m3.phút, chọn qkhí = 0,015) Số lượng đĩa thổi khí: n = = = 17,6 (đĩa). Chọn n = 18 đĩa. Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí chính là vkhí = 10 m/s (10 ÷ 15 m/s) Đường kính ống dẫn khí chính: DC = = = 0,035 (m) = 35 (mm). Chọn DC = 32 (mm). Kiểm tra lại vận tốc khí: VC = = 12,1 (m/s)(đạt). Bố trí 2 ống nhánh dọc theo chiều dài bể, trên mỗi ống nhánh lắp đặt 9 đĩa thổi khí. Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí nhánh là vkhí = 10 m/s (10 ÷ 15 m/s) Đường kính ống dẫn khí nhánh: Dn = = = 0,025 (m) = 25 (mm). Kiểm tra lại vận tốc khí: Vn = = 10 (m/s)(đạt). Bảng 3.11. Các thông số cơ bản nước thải sau khi qua bể điều hòa. BOD5 COD SS Hiệu suất vào ra Hiệu suất vào ra Hiệu suất vào ra % mg/L mg/L % mg/L mg/L % mg/L mg/L 5 332,5 315,875 5 598,5 568,575 0 501,6 501,6 3.3.1.6. Bể lắng I – lắng ly tâm. a. Tính kích thước bể. Lưu lượng nước vào bể lắng I từ bể điều hòa: Q = = 650 (m3/ngđ) Diện tích bề mặt bể lắng: A = = = 16,25 (m2) (LA: tải trọng bề mặt, LA = 40 m3/m2.ngđ (bảng IV.9)) Đường kính của bể lắng: D = = = 4,6. Bảng 3.12. Các thông số thiết