Khóa luận Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư thị xã La Gi tỉnh Bình Thuận công suất 2000m3 / ngày đêm

điều hoà Lưu lượng nước thải trung bình ( l/s ) 5 15 30 50 100 200 500 600 800 1250 Hệ số không điều hoà chung K0 3 2,5 2 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 Vì Qtbs= 23 (l/s) Vậy hệ số không điều hoà chung là K0 = 2,4 (tra bảng 4.2) Lưu lượng lớn nhất giờ : Lưu lượng lớn nhất giây : Lưu lượng lớn nhất ngày đêm : với qmax là tiêu chuẩn thoát nước ngày dùng nước lớn nhất, qmax = 150 L/ng.ngđ 4.2.2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt Bảng 4.3 Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt Chất ô nhiễm TẢI TRỌNG CHẤT BẨN(g/người/ngày.đêm) Các quốc gia phát triển Theo TCXD – 51 – 84 01 Chất rắn lơ lửng (SS) 70 – 145 50 – 55 02 Amoni (N-NH4) 3,6 - 7,2 7 03 Tổng Nitơ (N) 6 – 12 - 04 Tổng Phospho 0,6 - 4,5 1,7 05 BOD5 45 – 54 25 – 30 06 BODht 30-35 07 COD (dicromate) 85 – 102 - 08 Dầu động thực vật 10 – 30 - Nguồn : Rapid Environmental Assessment, WHO, 1995. Bảng số liệu trên là cơ sở đánh giá đặc tính nước thải sinh hoạt của khu dân cư. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt tính theo công thức trong đó nll : định mức chất lơ lửng tính trên đầu người (g/người/ngày.đêm) nll = 50 -55 (g/ng.ngđ) . lấy nll = 55 g/ng.ngđ ở bảng 4.3 qtb : tiêu chuẩn thoát nước(l/người/ngày.đêm) Hàm lượng BOD5 trong nước thải tính theo công thức Hàm lượng BODht trong nước thải tính theo công thức Hàm lượng COD trong nước thải là: BOD5 / COD = 0,86Þ COD = 250 /0.86 = 291 (mg/l) Chọn đặc tính nước thải để tính toán hệ thống xử lý như sau Đặc tính COD BOD5 SS Mg/l 291 250 458,3 4.2.3 Xác định mức độ cần thiết xử lý : Dòng thải đầu ra được xử lý đạt tiêu chuẩn thải QCVN 14 :2008 (quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt). Nước sau khi xử lý sẽ thải vào sông Dinh. Nồng độ oxy hòa tan ở sông Dinh khá cao, điều đó có nghĩa là khả năng tự làm sạch của sông tốt đảm bảo cho nước thải khi chảy vào sông Dinh đạt QCVN 14 :2008 (quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt). ( phụ lục) Các yêu cầu cơ bản: Hàm lượng chất lơ lửng :Không vượt quá 80mg/l BOD5 :Không vượt quá 30 mg/l COD :Không vượt quá 50mg/l Mức độ cần xử lý nước thải thường được xác định theo: Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ cho tính toán công nghệ xử lý cơ học) Hàm lượng BOD và COD (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 Trong đó: m = Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m = 80 mg/l Ctc = Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, Ctc = 458,3 mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5 được tính theo công thức Trong đó: Lt = Hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, Lt = 30 mg/l Ltc = Hàm lượng BOD5 trong nước thải, Ltc = 250 mg/l 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 4.3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ: 4.3.1 Lựa chọn sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải Tuỳ theo đặc tính và lưu lượng nước thải, người ta phối hợp các phương pháp xử lý thành một chuỗi các công trình liên tiếp để tạo ra hệ thống xử lý nước thải. Các dây chuyền công nghệ và các công trình xử lý nước thải phải được lựa chọn trên các cơ sở sau: Qui mô (công suất) và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của đô thị, khu dân cư, bệnh viện…). Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó. Mức độ và các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết. Điều kiện tự nhiên khu vực : đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thủy văn… Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương. Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương (nuôi cá, tưới ruộng, giữ mực nước tạo cảnh quan đô thị…) Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý nước thải. Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác. Và việc lựa chọn công nghệ phải dựa vào : Tính chất thành phần của nước thải. Tiêu chuẩn xả thải. Khả năng tự làm sạch của hệ thống sông rạch. Sau khi cân nhắc các yếu tố có liên quan, đề tài lựa chọn sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải phục vụ cho tính toán thiết kế bao gồm các giai đoạn như sau: Phương án 1: Xử lý cơ học Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát và sân phơi cát Bể đông tụ sinh học và điều hoà Bể lắng ngang đợt 1 Xử lý sinh học Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lắng li tâm đợt 2 Xử lý cặn Bể gom và tái sinh màng vi sinh vật Sân phơi bùn Khử trùng và xả nước thải sau xử lý Bể tiếp xúc Công trình xả nước thải sau xử lý ra nguồn tiếp nhận Một số công trình phụ trợ hệ thống hoạt động Nhà điều hành Trạm bơm Trạm cấp khí nén Rác thải bỏ vệ sinh Nước thải Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Vận chuyển chôn lấp hợp vệ sinh hoặc dùng làm phân bón cây Lắng cát ngang Bể lắng II Bể lắng I Nguồn nhận Khử trùng Bể lọc sinh học Bể gom và tái sinh Màng vi sinh tuần hoàn Cặn tươi Bể điều hoà Sân phơi bùn Sân phơi cát Nước tách cát Hình 4.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải theo phương án 1 Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn 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. Trong hố gom có đặt thiết bị 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 thải bỏ hợp vệ sinh. Từ hố gom nước thải chảy tràn qua bể lắng cát. Tại đây diễn ra quá trình loại bỏ các loại cát sỏi, đá… hợp chất vô cơ. 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 các đĩa phân phối khí đặt sát đáy bể nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Nguồn khí cấp vào hệ thống đĩa phân phối lấy từ máy thổi khí. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể lắng 1 nhằm lắng đọng và giảm nồng độ chất rắn lơ lửng có trong nước thải. Nước thải sau lắng được thu vào máng tràn vòng quanh bể lắng và được dẫn qua bể lọc sinh học. Bùn cặn lắng dưới đáy bể lắng được bơm về bể ủ bùn bằng bơm bùn. Nước thải sau bể lắng 1 được đưa tiếp vào bể lọc sinh học. Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vào các vi sinh vật để oxy hóa sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng có trong nước thải, làm sạch nước thải tới tiêu chuẩn cho phép thải vào nguồn tiếp nhận. Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc. Ơ bề mặt của hạt vật liệu lọc và ở các khe hở giữa chúng cặn được giữ lại và tạo thành màng-gọi là màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải khi ta tưới. Những màng vi sinh đã “chết” sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II. Nước thải đi ra khỏi bể lọc sinh học được đưa qua bể lắng 2 nhằm tách màng vi sinh ra khỏi nước thải, làm trong nước. Nước trong được thu vào máng tràn bố trí quanh thành bể và được dẫn vào hố thu nước sạch. Màng vi sinh lắng trong bể lắng 2 được bơm tuần hoàn một phần vể bể làm thoáng sơ bộ, còn lại được bơm về bể gom bùn. Nước đầu ra của bể lắng 2 được đưa qua bể khử trùng bằng Chlorine trước khi được đưa vào hố thu nước sạch. Từ hố thu nước sạch nước thải được xả vào nguồn tiếp nhận. Bùn thải từ bể lắng 1 và bể lắng 2 được bơm vào bể gom bùn. Tại đây bùn thải bị lắng tách nước và được chuyển tới sân phơi bùn để làm khô cặn rồi chở đi xử lý theo định kỳ ( khi đầy). Bùn này có thể dùng làm phân bón. Phương án 2 : Xử lý cơ học Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát và sân phơi cát Bể đông tụ sinh học và điều hoà Bể lắng ngang đợt 1 Xử lý sinh học Bể Aerotank Bể lắng đứng đợt 2 Xử lý cặn Bể gom và tuần hoàn bùn Sân phơi bùn Khử trùng và xả nước thải sau xử lý Bể tiếp xúc Công trình xả nước thải sau xử lý ra nguồn tiếp nhận Một số công trình phụ trợ hệ thống hoạt động Nhà điều hành Trạm bơm Trạm cấp khí nén Bùn hoạt tính tuần hoàn Nước tách cát Nước thải Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Vận chuyển chôn lấp hợp vệ sinh hoặc dùng làm phân bón cây Lắng cát ngang Bể lắng II Bể lắng I Nguồn nhận Khử trùng Bể Aerotank Bể gom bùn Cặn tươi Bể điều hoà Sân phơi bùn Rác thải bỏ vệ sinh Sân phơi cát Hình 4.2: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải theo phương án 2 Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn 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. Trong hố gom có đặt thiết bị 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 thải bỏ hợp vệ sinh. Từ hố gom nước thải chảy tràn qua bể lắng cát. Tại đây diễn ra quá trình loại bỏ các loại cát sỏi, đá… hợp chất vô cơ. 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 các đĩa phân phối khí đặt sát đáy bể nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Nguồn khí cấp vào hệ thống đĩa phân phối lấy từ máy thổi khí. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể lắng 1 nhằm lắng đọng và giảm nồng độ chất rắn lơ lửng có trong nước thải. Nước thải sau lắng được thu vào máng tràn vòng quanh bể lắng và được dẫn qua bể Aerotank. Bùn cặn lắng dưới đáy bể lắng được bơm về bể ủ bùn bằng bơm bùn. Nước thải sau bể lắng 1 được đưa tiếp vào bể Aerotank. Bể Aerotank,,,,, là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vào các vi sinh vật để oxy hóa sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng có trong nước thải, làm sạch nước thải tới tiêu chuẩn cho phép thải vào nguồn tiếp nhận. Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc. Ơ bề mặt của hạt vật liệu lọc và ở các khe hở giữa chúng cặn được giữ lại và tạo thành màng-gọi là màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải khi ta tưới. Những màng vi sinh đã “chết” sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II. Nước thải đi ra khỏi bể lọc sinh học cao tải được đưa qua bể lắng 2 nhằm tách màng vi sinh ra khỏi nước thải, làm trong nước. Nước trong được thu vào máng tràn bố trí quanh thành bể và được dẫn vào hố thu nước sạch. Màng vi sinh lắng trong bể lắng 2 được bơm tuần hoàn một phần vể bể làm thoáng sơ bộ, còn lại được bơm về bể gom bùn. Nước đầu ra của bể lắng 2 được đưa qua bể khử trùng bằng Chlorine trước khi được đưa vào hố thu nước sạch. Từ hố thu nước sạch nước thải được xả vào nguồn tiếp nhận. Bùn thải từ bể lắng 1 và bể lắng 2 được bơm vào bể gom bùn. Tại đây bùn thải bị lắng tách nước và được chuyển tới sân phơi bùn để làm khô cặn rồi chở đi xử lý theo định kỳ ( khi đầy). Bùn này có thể dùng làm phân bón. 4.3.2 tính toán các công trình đơn vị 4.3.2.1 Hố gom: a/ Thông số thiết kế : Qhtb = 83 (m3/h ) Qhmax = 199,2 (m3/h ) Qsmax = 55,2 (m3/h ) b/ Kích thước hố gom : Chọn thời gian lưu nước trong hố gom (t) là 15 phút. Thể tích hố gom : V = Qhtb* t = 83 x (15/ 60) = 20,75 (m3) Kích thước hố gom : V = L.B.H = 3 x 3 x 2,3= 20,7 ( m3) Chiều cao xây dựng của hố : Hxd = H + Hdt + Hc = 2,3+ 0,5 + 0,5 = 3,3 (m) Thể tích phần xây dựng của hố : V = L.B.Hxd = 3 x 3 x 3,3 = 29,7 (m3) 4.3.2.2 Song chắn rác : Tính toán song chắn rác gồm : Tính toán mương dẫn nước thải (từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác và mương dẫn ở mỗi song chắn rác) Tính toán song chắn rác. a/ Tính toán mương dẫn : Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật Chiều rộng : Bm = 0.4(m) Độ dốc : i = 0.0008 (m). Vận tốc : v = 0.6(m/s). Độ đầy của mương dẫn : Hình 4.3 : Song chắn rác b/ Tính toán song chắn rác : Chọn loại song chắn rác có kích thước he hở là b = 0,016(m) = 16(mm). Tiết diện ngang song chắn rác hình chữ nhật có kích thước rộng x dài = 5mm x 25mm. Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn với = 55,2 (l/s), chọn h1 = hmax = 0,23(m). Thông số tính toán dựa vào bảng sau: Bảng 4.4 : Thông số thiết kế song chắn rác. Thông số Song chắn rác với biện pháp lấy mẫu 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 Số khe hở của song chắn rác : Trong đó : n : số khe hở. : lưu lượng lớn nhất của nước thải = 55,2x 10-3(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 do hệ thống cào rác K = 1,05. v : tốc độ nước chảy qua các song chắn rác v = 0,6(m/s). Số thanh của một thiết bị chắn rác là 26 - 1 = 25 (thanh). Chọn bề dày thanh chắn rác r = 0.005m, chiều rộng toàn bộ thiết bị chắn rác Bs là : Bs = r.(n-1) + n.d =0,005.(26 - 1) + 26.0,016 = 0,541(m) Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng với lưu lượng thải Qđể khắc phục khả năng đóng cặn khi vận tốc < 0,4(m/s) → thoả mãn 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 chế độ Qmax làVmax = 0,6 (m/s). K1 :hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn rác. K1=23, chọn K1 = 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 4.5 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 Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn : Chọn góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác thường là : 20o. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: Chiều dài phần mở rộng sau song chắn : Chiều cao xây dựng của phần mương đặt song chắn rác : H = h1 + hs + ht = 0,23 + 0,0242+ 0,5 = 0,7542 (m) Trong đó: ht : chiều cao từ mực nước cao nhất đến sàn công tác, chọn ht = 0, 5(m). Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác : Trong đó : : chiều dài đoạn đặt song chắn rác có chiều rộng Bs , chọn . Bảng 4.6 Khối lượng rác lấy từ song chắn rác có thể tính sơ bộ theo bảng sau ( TCVN 51:1984) 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 Lượng rác giữ lại trên thiết bị chắn rác ( với khoảng cách khe hở là 0.016(m) có hệ số chắn rác là a = 8 (l/ng.năm ) của trạm xử lí nước thải trong một ngày là : Rác được vận chuyển đến nơi xử lý rác. Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo : P = W.G = 0,365 x 750 = 273,7 (kg/nđ) = 0,2737 (Tấn/ngđ). Trong đó: G : khối lượng riêng của rác, G = 750(kg/m3) Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm : (Tấn/ngđ). Trong đó: Kh : hệ số không điều hoà giờ của rác, chọn Kh =2. Hàm lượng TSS và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4-5%, còn lại: Quanh song chắn chọn: (theo Điều 4.1.15, TCXD :51 – 84) Số song chắn rác chọn là 2, trong đó: 1 công tác và 1 dự phòng 4.3.2.3 Bể lắng cát ngang: a/ Chọn mương dẫn nước thải: là mương hình chữ nhật, với có: Chiều rộng mương B = 0,4(m). Vận tốc nước v = 0,6(m/s). Độ đầy . Độ dốc thuỷ lực i = 0,0008. Chiều dài mương dẫn từ song chắn rác đến bể lắng cát là 2,5m. b/ Tính toán bể lắng cát ngang: Bảng 4.7 Các thông số đặc trưng cho bể lắng cát ngang Thông số Đơn vị Khoảng Đặc trưng Thời gian lưu Vận tốc ngang Vận tốc lắng để khử: + Hạt có D = 0,21 mm + Hạt có D = 0,15 mm Tổn thất áp lực tính theo chiều dài bể lắng cát Chiều dài đoạn đầu và cuối bể để tránh xáo trộn nước S m/s m/phút % % 45 – 90 0,25– 0,4 1 – 1,3 0,6 – 0,9 30 – 40 25 – 50 60 0,3 1,15 0,75 36 30 Chọn thời gian lưu nước của bể là 60 giây Chiều dài bể lắng cát ngang: Trong đó: vmax : tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ứng với lưu lượng lớn nhất vmax = 0,3 (m/s). Điều 6.3.4-TCXD-51-84 Hmax : độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, Hmax = 0,25-1m (Điều 6.3.4a-TCXD-51-84), chọn Hmax = 0,25(m). K : hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng .K = 1,3 ứng với U0 = 24,2(mm/s). U0 : kích thước thuỷ lực của hạt cát. Ứng với cát có cỡ hạt d = 0,25 (mm) thì Uo =24,2(mm/s). Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát : Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát ngang : Chọn 1 đơn nguyên, thì chiều ngang của 1 đơn nguyên B =0,75(m). Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang : Trong đó: P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm ( Điều 6.3.5, TCXD: 51 – 84). P = 0,02(l/ng.nđ). t : chu kỳ xả cát t 2nđ (để tránh sự phân huỷ cặn cát), chọn t = 2nđ. N : dân số tính toán, N = 16666 người Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát trong 1 ngày đêm : Trong đó: n : là số đơn nguyên, n = 1. Phần lắng cát được bố trí ở phía trước bể lắng cát ngang. Trên mặt bằng có dạng hình vuông, kích thước 0,5 x0,5 m, sâu H + 0,5m = 1,5m Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang: Hxd = Hmax + hc + h = 0,25 + 0,23 + 0,6 = 1,08(m). Trong đó: h : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h = 0,6(m). 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. Cát lấy ra khỏi bể lắng cát có chứa 1 lượng nước đáng kể, do đó cần làm ráo cát( tách loại nước ra khỏi cát) để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác. Quá trình làm ráo được tiến hành ở sân phơi cát. Hàm lượng chất lơ lửng( TSS) và BOD5 của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 4-5 % và còn lại: Chọn số bể lắng cát hoạt động là 1 bể c/ Tính toán sân phơi cát: Diện tích hữu ích của sân phơi cát: Trong đó: h : chiều cao lớp bùn cát trong năm : h = 4¸5m/năm (khi lấy cát đã phơi khô theo chu kỳ ),chọn h = 5(m/năm). P : lượng cát giữ lại, P = 0,02(l/ng.ngđ) Chọn sân phơi cát gồm 1 ô có diện tích : 24,3 m2 Kích thước mỗi ô trong mặt bằng: L.B = 4,86x5 = 24,3 ( m2) Bể điều hoà : Bể điều hoà là công trình làm thoáng sơ bộ có thêm bùn hoạt tính( hoặc màng vi sinh vật) từ bể lắng đợt II, tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí tiếp theo (Bể lọc sinh học), làm tăng hiệu suất lắng ở bể lắng đợt I và làm giảm hàm lượng BOD5 của nước thải Tác dụng của công trình là: Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải. Ổn định lưu lượng xử lý. 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 BOD5. Trong các khả năng trên, thì việc phân bố đồng đều lại các chất hay nói cách khác là điều hoà nồng độ sẽ có hiệu quả nhất. Kích thước bể : Thể tích hữu ích của bể: Trong đó : tđh : thời gian điều hoà nước thải sinh hoạt, chọn t = 4h :Lưu lượng lớn nhất giờ Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo lưu lượng riêng của không khí: Trong đó D : lưu lượng không khí trên 1 m3 nước thải, D = 0,5 m3/m3 Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng được tính theo công thức : Trong đó: I : Cường độ thổi khí trên 1 m2 bề mặt bể làm thoáng trong khoảng thời gian 1h, I = 4¸ 7 m3/m2.h, chọn I = 5m3/m2.h Chiều cao công tác của bể: chọn số bể làm thoáng sơ bộ hoạt động là 1 chia làm 2 ngăn có kích thước như sau: Chọn F = 2xL.B = 2x5,53x6 Tính hệ thống phân phối khí Giả sử khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Thiết bị sục khí: làm bằng các ống đục lỗ đường kính lỗ d = 5 mm cách nhau 5 cm, bố trí theo phương ngang, dọc theo hố trên các giá đỡ để ở độ cao 8cm so với đáy Chọn vận tốc khí qua lỗ là vkhí = 10 m/s Lưu lượng khí qua lỗ: Tổng số lỗ phân phối khí cần thiết: Số lỗ mỗi ngăn là: Số ống trong bể chọn là 9 ống, mỗi ống chứa 13 lỗ Chọn vận tốc khí đi qua ống phân phối vống = 12 m/s, đường kính ống phân phối được tính như sau: Chọn ống phân phối khí dạng ống nhựa PVC có d = 25mm Ap lực cần thiết cho hệ thống cấp khí nén xác định theo công thức Trong đó: : Tổn thất do ma sát dọc theo chiều dài đường ống dẫn, mH2O : Tổn thất cục bộ trên đường ống dẫn khí tại các điểm uốn, khúc quanh các co ,+ không vượt quá 0,6 mH2O : Tổn thất miệng ra của thiết bị khuếch tán, 0,5 mH2O H : Thiết bị sục khí đặt chìm ở độ sâu mực nước : 5 mH2O Với lưu lượng khí và tổn thất áp lực như trên, ta chọn bơm khí loại SL-50 với công suất 1,5kW và khối lượng là 20kg của công ty KOREA FLUID MACHINERY CO Công suất bơm nước từ bể điều hoà đến các công trình phía sau là: Chọn 2 bơm nước thải hiệu ATS 100-210 hoạt động luân phiên (loại nhúng chìm). Có công suất 3 kW, cột áp bơm : H = 10 (m), với công suất là 83 m3/h Chọn ống dẫn nước đến công trình phía sau làm bằng thép và gang thường có đường kính 150mm, vận tốc chảy trong ống là 0,318; 1000i = 1,54 ứng với lưu lượng trung bình Q = 23 l/s( tra theo sách Các bảng tính toán thuỷ lực của Nguyễn Thị Hồng). 4.3.2.5 Bể lắng ngang đợt I: Đây là công trình xử lý đóng vai trò mắc xích kết thúc công đoạn xử lý cơ học trước khi đi vào xử lý sinh học cho nước thải. Sử dụng bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật kéo dài, với tỉ lệ giữa chiều rộng B và chiều dài L không nhỏ hơn 1,4; và chiều sâu của bể thường không lớn hơn 4m Nhiệm vụ của bể lắng ngang là loại bỏ chất lơ lửng có trong nước thải Chiều dài bể Trong đó: v : Tốc độ lắng tính toán trung bình của hạt lơ lứng. Đối với bể lắng ngang và li tâm, v = 5¸ 10 mm/s, chọn v = 5 mm/s; H : Chiều sâu tính toán của vùng lắng (từ mặt trên lớp trung hoà đến mặt thoáng của bể, m, theo TCVN-51-84, điều 6.5.9, H = 1,5-3,0 m phụ thuộc vào công suất trạm, trong nhiều trường hợp có thể lấy đến 4m. chọn H = 1,5m K : Hệ số phụ thuộc kiểu bể lắng có thể lấy K = 0,5 đối với bể lắng ngang; K = 0,4 đối với bể lắng li tâm và K = 0,3 đối với bể lắng đứng; U0 : Độ thô thuỷ lực của hạt cặn lơ lửng Trong đó: t :Thời gian lắng xác định bằng thực nghiệm. Khi thiếu số liệu thực nghiệm, t có thể lấy theo bảng 33-23 (TCXD-51-84). Đó là thời gian của nước thải trong bình hình trụ với chiều cao lớp nước h đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán. Với n = 0,25, hiệu quả lắng 60% và nồng độ lơ lửng 422,4 mg/l , vậy t = 793s :Hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải đối với độ nhớt lấy theo Bảng 3-24 (TCVN-51-84). Ứng với t = 26°C, ta có = 0,88 Bảng 4.8 Thời gian lắng trong bình hình trụ(giây) Hiệu quả lắng % Thời gian lắng t(s) trong bình hình trụ có chiều cao h = 0,5 m n = 0,25 n = 0,4 n = 0,6 Nồng độ chất lơ lửng mg/l Nồng độ mg/l Nồng độ mg/l 100 200 300 500 500 1000 2000 3000 200 300 400 20 30 40 50 60 600 300 - - 900 540 300 180 1320 650 450 390 1900 900 640 450 3800 1200 970 680 150 140 100 40 180 160 120 50 200 180 150 60 240 200 180 80 280 240 200 100 - - - - - - 75 60 45 120 90 80 180 120 75 Bảng 4.9 Giá trị ứng với nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất(t) của nước thải(0C) T(0C) 40 30 25 20 15 0,66 0,8 0,9 1,0 1,44 Bảng 4.10 Thành phần thẳng đứng của nước thải ứng với tốc độ tính toán trung bình v v mm/s 5 10 15 20 mm/s 0 0,05 0,1 0,5 n : Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng,có thể lấy sơ bộ như sau: n = 0,25 đối với chất lơ lửng có khả năng dính kết n = 0,24 đối với các chất khoáng của hệ phân tán , có khối lượng riêng 2-3 g/m3 n = 0,5-0,6 đối với hạt cặn có khối lượng riêng 5-6g/m3 Chọn n = 0,25 (KH/h)n Trị số tính toán đối với các bể lắng phụ thuộc chiều cao bể lắng H và kiểu bể lắng, lấy theo bảng 3-26(TCXD-51-84,điều 6.5.4) Bảng 4.11 Trị số (KH/h)n đối với các kiểu bể lắng Chiều cao H(m) Trị số (KH/h)n Bể lắng đứng Bể lắng li tâm Bể lắng ngang 1,5 - 1,08 1,11 2,0 1,11 1,06 1,19 3,0 1,21 1,29 1,32 4,0 1,29 1,35 1,41 5,0 - 1,46 1,5 với H = 1,5m, (KH/h)n = 1,11 Diện tích tiết diện ướt của bể Trong đó Qmax,s : Lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax,s =55,2x10-3 m3/s v :Tốc độ tính toán trung bình của nước thải, v =5 mm/s =0,005 m/s Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang là Chọn số ngăn trong bể là 1 ngăn rộng 7,4 m Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã tính toán và chọn như sau: Trong đó : W = Thể tích bể theo kích thước chọn, W = L x Bx H = 15,5 x7,36x 1,5 = 171 (m3) = Lưu lượng lớn nhất giờ, = 199,2 ( m3/h) Chiều cao xây dựng của bể lắng: Hxd = H + h1 + h2 + h3 = 1,5+ 0,3 + 0,4 + 0,3 = 2,5 (m). Trong đó: H : chiều cao công tác của bể, H = 1,5 (m). h1 : chiều cao lớp trung hòa,h1 = 0,3(m). h2 : chiều cao khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h2 = 0,4(m). h3 : chiều cao phần chứa nước cặn, h3 = 0,3(m). Tốc độ lắng thực tế của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng: Trong đó: t : thời gian lắng, tính được t = 0,86 h. Để tập trung bùn lắng về hố thu cặn ở đầu bể lắng ngang c