đồ án xử lý nước thải công nghiệp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.16 MB, 87 trang )
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH
HOẠT.
1.1. Lưu lượng nước thải tính toán.
Lưu lượng nước thải sinh hoạt
Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày:
Lưu lượng nước thải trung bình ngày được tính như sau:
Qtb_ngđsh =
120578 × 120
N × q0
=
= 14469,36 m3/ngđ
1000
1000
Trong đó:
N: Số dân thành phố: 120578 (người)
q0: tiêu chuẩn thải nước của thành phố: 120 (l/ng.ngđ)
Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ:
Công thức xác định:
Qtb_hsh = Qtb_ngđsh / 24 =
14469,36
= 602,89 m3/h
24
Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giây:
Công thức xác định:
Qtb_ssh = Qtb_hsh / 3,6 =
602,89
= 167,47 l/s
3,6
Theo TCVN 7957 : 2008, mục 4.1.2 và điều kiện khu vực dự án và lưu lượng nước
thải trung bình ngày chọn hệ số không điều hòa ngày của nước thải đô thị K ng=1,15, hệ
số không điều hòa chung giờ max là k1=1,6, giờ min k2=0,59.
Lưu lượng nước thải sinh hoạt ngày lớn nhất :
max_ngđ
sh
sh_ngđ
tb
3
ng
Q
=Q
x K = 14469,36 x 1,15 = 16693,76 m /ngđ
Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ lớn nhất :
sh
sh
3
Qmax_h = Qtb_h x k1 = 602,89 x 1,6 = 964,624 m /h
Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây lớn nhất :
max_s
sh
tb_s
sh
1
Q
=Q
x k = 167,47 x 1,6 = 267,95 l/s
Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ thấp nhất :
Qmin_hsh = Qtb_hsh x k2 = 602,89 x 0,59 = 355,705 m3/ngđ
Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây thấp nhất :
Qmin_ssh = Qtb_ssh x k2 = 167,47 x 0,59 = 98,807 l/s
Lưu lượng nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp sau khi xử lý cục bộ coi như chảy điều hòa đến trạm xử lý tập
trung (Hệ số không điều hòa ngày đêm Kng =1).
Lưu lượng nước thải công nghiệp trung bình giờ:
Qtb_hcn = 80% x Qngđcn / 24 = 80% ×
2299,61
= 76,65 m3/h
24
Lưu lượng nước thải công nghiệp trung bình giây:
Qtb_scn = Qtb_hcn / 3,6 =
76,65
= 21,29 l/s
3,6
2
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Bảng 1.1. Thống kê lưu lượng nước thải trong ngày.
Các
giờ
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
Tổng
Nước thải sinh
hoạt
% Qsh
m3
1.55
224.28
1.55
224.28
1.55
224.28
1.55
224.28
1.55
224.28
4.35
629.42
5.95
860.93
5.8
839.22
6.7
969.45
6.7
969.45
6.7
969.45
4.8
694.53
3.95
571.54
5.55
803.05
6.05
875.40
6.05
875.40
5.6
810.28
5.6
810.28
4.3
622.18
4.35
629.42
4.35
629.42
2.35
340.03
1.55
224.28
1.55
224.28
100,00 14469.36
Nước thải
trường học
m3
8.43
7.56
7.56
7.56
7.56
7.56
15.21
7.56
7.56
7.56
7.56
8.44
100.08
Nước thải
bệnh viện
m3
0.94
0.94
0.94
0.94
2.36
2.36
14.13
23.55
37.68
47.1
28.26
47.1
47.1
28.26
23.55
40.04
25.91
23.55
23.55
23.55
9.42
3.3
14.13
2.36
471
Lưu lượng tổng cộng
%Q
1.50
1.50
1.50
1.50
1.51
4.20
5.87
5.79
6.75
6.81
6.68
4.98
4.21
5.58
6.03
6.14
5.61
5.60
4.29
4.34
4.25
2.28
1.59
1.51
100
m3
225.22
225.22
225.22
225.22
226.64
631.78
883.49
870.33
1014.69
1024.11
1005.27
749.19
633.85
838.87
906.51
923.00
843.75
842.27
645.73
652.97
638.84
343.33
238.41
226.64
15040.5
Lưu lượng nước thải tính toán lớn nhất giờ:
Qmax_htt = 1024.11 m3/h
Lưu lượng nước thải tính toán lớn nhất giây:
Qmax_stt = Qmax_htt / 3,6 =
576,54
= 284,48 l/s
3,6
Lưu lượng nước thải tính toán nhỏ nhất giờ:
Qmin_htt = 225,22 m3/h
Lưu lượng nước thải tính toán nhỏ nhất giây:
Qmin_stt = Qmin_htt / 3,6 =
225,22
= 62,56 l/s
3,6
1.2. Xác định hàm lượng chất bẩn trong nước thải.
3
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Hàm lượng chất bẩn trong nước thải công nghiệp được lấy theo cột B bảng 1 của
QCVN40:2011.
Hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong nước thải sinh hoạt:
sh
SS
C
SS
th
= (a x N)/Q
sh
= (65 x 120578)/14469,36 = 541,67 mg/l
Trong đó :
SS
a : Tải lượng chất lơ lửng của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo
SS
bảng 7-4, trang 36 TCXDVN 7957 : 2008. a = 65 g/ng.ngđ.
sh
Trong đô thị có sử dụng bể tự hoại, nên hàm lượng C
SS
giảm xuống 55% còn
297,92 mg/l
Hàm lượng oxy sinh hóa (BOD) trong nước thải sinh hoạt:
BOD
sh
C
tb
ng
BOD
= (a
x N)/Q
= (35 x 120578)/ 14469,36 = 241,67 mg/l
Trong đó :
BOD
n
5
: Tải lượng chất bẩn theo BOD của NTSH tính cho một người trong ngày
BOD
đêm theo TCXDVN 7957: 2008. a
= 35 g/ng.ngđ.
Hàm lượng tổng N_NH4+:
∑N
C
sh
tb
ng
∑N
= (a
x N)/Q
= (8 x 120578)/ 14469,36 = 66,67 mg/l
Trong đó :
4
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
∑N
a
: Tải lượng chất bẩn theo ∑N của NTSH tính cho một người trong ngày đêm
∑N
theo TCXDVN 7957: 2008. a = 8 g/ng.ngđ.
Hàm lượng tổng P:
P
C
sh
P
= (a x N)/Q
tb
ng
= (3,3 x 120578)/ 14469,36 = 27,5 mg/l
P
Trong đó:
a : Tải lượng chất bẩn theo P của NTSH tính cho một người trong ngày
P
đêm theo TCXDVN 7957: 2008. a = 3,3 g/ng.ngđ.
1.3. Xác định mức độ cần thiết phải xử lý nước thải
.
Tính chất nước thải đầu vào :
Bảng 1.2. Tính chất nước thải sinh hoạt và công cộng đầu vào.
STT Các chỉ tiêu phân tích
1
pH
2
Tổng các chất rắn lơ lửng SS
3
BOD5
4
5
Đơn vị tính
Kết quả
7,05
mg/l
297,92
mg/lO2
241,67
Tổng N
mg/l
66,67
Tổng P
mg/l
27,5
Yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra
Nước thải sau quá trình xử lý được xả vào nguồn tiếp nhận loại B, yêu cầu chất
lượng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận phải đảm bảo có các giá trị nồng
độ chất ô nhiễm nhỏ hơn hoặc bằng các giá trị quy định tại cột B, QCVN 14 :
2008/BTNMT ứng với hệ số k = 1.
Bảng 1.3. Tính chất nước thải sinh hoạt và công cộng đầu ra (QCVN 14:2008,cột
B, k=1).
STT
Các chỉ tiêu phân tích
1
pH
2
Tổng các chất rắn lơ lửng SS
Đơn vị tính
Kết quả
5-9
mg/l
100
5
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
STT
Các chỉ tiêu phân tích
Đơn vị tính
Kết quả
mg/lO2
50
3
BOD5
4
Tổng N
mg/l
10
5
Tổng P
mg/l
10
Mức độ cần thiết phải xử lý:
_ Theo chất lơ lửng (SS):
SS
SS
SS
D = (C - C)/C x 100%
= (297,92 – 100)/ 297,92 x 100% = 66,4 %
BOD5
D
BOD5
= (C
BOD5
- C)/C
x 100%
= (241,67 – 50)/ 241,67 x 100% = 79 %
N
N
N
D = (C - C)/C x 100%
= (66,67 – 10)/ 66,67 x 100% = 85 %
P
P
P
D = (C - C)/C x 100%
= (27,5 – 10)/ 27,5 x 100% = 63,64 %
Vậy mức độ tối thiểu cần xử lý nước thải là 85%
1.4. Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý
.
Ph¬ng ¸n I
6
N X Lí NC THI
Ngăn tiếp nhận
Máy nghiền rác
Song chắn rác
Bể lắng cát ngang
Sân phơi cát
Bể lắng ngang đợt I
1
Bể nén bùn
Bể mê tan
Bể AEROTEN
Bể lắng ngang đợt II
Máng trộn
Khử trùng
Bể tiếp xúc
Sân phơi bùn
Ngăn tiếp nhận
Phục vụ nông nghiệp
Nguồn tiếp nhận: biển
Thuyết minh phơng án I .
Trong phơng án này, nớc thải từ hệ thống thoát nớc đờng phố đợc máy bơm ở trạm
bơm nớc thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song
chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền đợc đa đến bể Mêtan để lên men còn nớc
thải đã đợc tác loại các rác lớn tiếp tục đợc đa đến bể lắng cát. ở đây ta thiết kế bể lắng
cát ngang chuyển động vòng ( vì với trạm có công suất > 2000 m 3/ ngày đêm ) vì yêu
7
N X Lí NC THI
điểm của bể lắng ngang chuyển động vòng chiếm ít diện tích xây dựng hơn bể lắng
ngang thông thờng .
để giảm khối tích xây dựng công trình mà vẫn đảm bảo hiệu quả lắng cát và các cặn
lớn.Lấy cát ra khỏi bể lắng có thể bằng thủ công nếu lợng cát W<0.5m3/ngđ và bằng cơ
giới nếu lợng cát W>0.5m3/ngđ .Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đợc đa đến
sân phơi cát.
Nớc sau khi qua bể lắng cát đợc đa đến bể lắng ly tâm đợt 1( nớc chảy từ trung
tâm ra quanh thành bể), tại đây các chất thô không hoà tan trong nớc thải nh chất hữu
cơ,.. đợc giữ lại. Cặn lắng đợc đa đến bể Mêtan còn nớc sau lắng đợc đa tiếp đến bể
Aeroten.
Bể Aeroten là công trình làm bằng bê tông hoặc bêtông cốt thép thông dụng
nhất là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nớc thải cho chảy qua suất chiều dài của bể, nớc
thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể Aeroten cho qua bể lắng đợt 2. ở đây
bùn lắng một phần đa trở lại bể Aeroten, phần khác đa tới bể nén bùn. Do lợng ta phải
sử lý sinh hóa hòa toàn lên ta chọn bể Aeroten đẩy để hiệu quả làm việc tốt hơn, dễ
điều khiển và tận dụng hết thể tích của bể
Để chắn dữ bùn hoạt tính sau bể Aeroten ta dùng bể lắng ly tâm đợt 2
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không loại trừ hết các loại vi
khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh. Bởi vậy sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện
nhân tạo cần thực hiện giai đoạn khử trùng nớc thải trớc khi xả vào nguồn, trong quá
trình xử lý nớc thải bằng bất kỳ phơng pháp nào cũng tạo nên một lợng cặn đáng kể,
nói chung các loại cặn đều có mùi hôi thối khó chịu nhất là cặn tơi và nguy hiểm về
mặt vi sinh. Do vậy nhất thiết phải xử lý cặn thích đáng, để giảm hàm lợng chất hữu
cơ trong cặn và để đạt chỉ tiêu vi sinh thờng áp dụng phơng pháp xử lý sinh học kỵ khí
trong bể Mêtan
8
N X Lí NC THI
trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúclà những công trình khử trùng nớc trớc
khi xả ra nguồn
Phơng án đảm bảo hiệu quả xử lý.
Phơng án II
Ngăn tiếp nhận
Máy nghiền rác
Sân phơi cát
Song chắn rác
Bể lắng cát ngang
Bể lắng ngang đợt I
Bể BIOPHIN Cao tải
Bể nén bùn
Bể mê tan
Thổi khí
Bể lắng ngang đợt II
Máng trộn
Khử trùng
Bể tiếp xúc
Sân phơi bùn
Ngăn tiếp nhận
Phục vụ nông nghiệp
Nguồn tiếp nhận Biển
9
N X Lí NC THI
Thuyết minh phơng án II
Trong phơng án này, nớc thải từ hệ thống thoát nớc đờng phố đợc máy bơm ở trạm
bơm nớc thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song
chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền đợc đa đến bể Mêtan để lên men còn nớc
thải đã đợc tác loại các rác lớn tiếp tục đợc đa đến bể lắng cát. ở đây ta thiết kế bể lắng
cát ngang để giảm khối tích xây dựng công trình mà vẫn đảm bảo hiệu quả lắng cát và
các cặn lớn.Lấy cát ra khỏi bể lắng có thể bằng thủ công nếu lợng cát W<0.5m3/ngđ và
bằng cơ giới nếu lợng cát W>0.5m3/ngđ .Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đợc
đa đến sân phơi cát.
Nớc sau khi qua bể lắng cát đợc đa đến bể lắng ly tâm đợt 1( nớc chảy từ trung
tâm ra quanh thành bể), tại đây các chất thô không hoà tan trong nớc thải nh chất hữu
cơ,.. đợc giữ lại. Cặn lắng đợc đa đến bể Mêtan còn nớc sau lắng đợc đa tiếp đến bể
Biophin cao tải
Sau bể Biophin cao tải, hàm lợng cặn và BOD trong nớc thải đã đảm bảo yêu
cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lợng nhất định các vi khuẩn, gây hại nên ta phải
khử trùng trớc khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm
khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nớc thải đợc xả ra nguồn tiếp
nhận.
Toàn bộ lợng bùn cặn của trạm xử lý sau khi đợc lên men ở bể lắng hai vỏ đợc
đa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định. Bùn cặn sau đó đợc dùng cho
mục đích nông nghiệp.
Bể Biophin có cấu tạo đơn giản, quản ly thuận tiện, thích hợp với nơi có nhiệt độ
không khí cao, trình độ công nghiệp cha phát triển, bể này áp dụng với những trạm xử
lý có công suất nhỏ và trung bình. Nhng bể Biophin có nhợc điểm là tốn vật liệu lọc,
do đó giá thành xây dựng và quản lý đắt. Ngoài ra bể biôphin cao tải làm việc bình th ờng thì phải :
10
N X Lí NC THI
+ Thờng xuyên thau rửa bể để các màng vi sinh vật không làm trít kín các lớp vật liệu
lọc
+ Phải sử lý sơ bộ nớc thải trớc khi đa vào
+ Đảm bảo nồng độ BOD không đợc vợt quá 150 200 mg/l
+ ngoài ra trong công trình này chỉ áp dụng cho lu lợng nớc thải nhỏ và trung bình.
1.5. Tớnh toỏn cụng trỡnh n v phng ỏn I.
1.5.1. Ngn tip nhn.
Vỡ Qmax_htt = 1024,11 m3/h, theo bng 3.4 X lý nc thi ụ th v cp nc Lõm
Minh Trit
Bng 1.4. Kớch thc ngn tip nhn bng bờtụng ct thộp.
Q (m3/h)
1000 - 1400
ng
kớnh
ng ỏp
lc (2
300
Kớch thc ca ngn tip nhn, mm
A
B
H
H1
h
2000 2300 2000 1600 750
h1
b
750
600
l
l1
1000 1200
Bng 1.5. Thy lc mng dn nc thi sau ngn tip nhn.
Cỏc thụng s thy lc
Lu lng tớnh toỏn (l/s)
tb
S
max
q = 174,08
q S = 284,48
Vt liu BTCT
min
q S = 62,56
dc i
0.0010
0.0025
0.0010
Chiu rng b (mm)
600
600
600
Vn tc
v (m/s)
0,69
1,16
0,58
y h/D (m)
0,6
0,8
0,4
Chiu cao xõy dng mng: H = hmax + hbv
trong ú: hmax Chiu cao lp nc trong mng ln nht hmax = 0,8 x 0,6 = 0,48m
hbv Chiu cao bo v mng hbv = 0,3 m
Vy chiu cao xõy dng mng: H= 0,48 + 0,3 =0,78 m
1.5.2. Song chn rỏc.
11
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo song chắn rác.
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn
ứng với qmax:
h1 = hmax = 0,48 m.
Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức :
n=
Q max
v.l.h1
.K =
0,393
0,92.0,016.0,7
.1,05 ≈ 40(khe)
Trong đó :
- n : là số khe hở .
- Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải Qmax= 1024,11m3/h= 0,284(m3/s).
- v: vận tốc nước chảy trong song chắn rác, theo mục 8.2.2 TCVN 7957:2008, vận
tốc nước chảy qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 1 m/s.
- l : khoảng cách giữa các khe hở, l=20mm = 0,02m
- K: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K =1,05.
Vậy song chắn rác có số khe hở là:
n=
0,284
× 1,05 =31,06
1 × 0,02 × 0,48
Chọn n=31
Chiều rộng của song chắn rác :
Bs = s (n-1) +(l . n) = 0,005x (31-1) + ( 0,020 x 31) = 0,77 m
Trong đó :
- s : bề dày của thanh song chắn rác lấy s = 0,005 m.
Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng
với qmin = 62,56 l/s = 0,0626 m3/s.
12
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Q min 0,148
Vmin =
=
= 0,42(m / s)
Bs .hmin 1x0,36
min
v = 0,41 m/s ( lớn hơn 0,4m/s, đảm bảo không bị lắng cặn).
Tổn thất áp lực qua song chắn rác :
v2
0,92 2
hs = ξ . max .K1 = 0,63. .3 = 0,082m ≈ 8,2cm
2g
2.9,81
Trong đó :
- Vmax: vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ qmax. v=1,16m/s.
- k1: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn rác, theo
TCVN 7957:2008 - k1= 3.
- ξ: hệ số sức cản cục bộ của song chắn :
s
0,005 4 / 3
ξ = β .( )4 / 3. sin α = 1,83.(
) . sin 60o = 0,6289m = 0,63m
l
0.016
- β : hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn rác và lấy theo bảng
3-7 trang 115 sách tính toán thiết kế các công trình XLNT sinh hoạt và công
nghiệp Lâm Minh Triết chọn kiểu song chắn rác hình một đầu vuông, một đầu
tròn β = 1,83.
- α :góc nghiêng của song chắn rác so với hướng dòng chảy, α=60o.
Vậy tổn thất áp lực qua song chắn rác là: hs = 0,09(m)
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:
L1 =
Bs − Bm 1 − 0,6
=
≈ 0,56m
2tgρ 2.tg 200
Trong đó :
- Bs : chiều rộng của song chắn rác Bs =0,77 m.
- Bm: chiều rộng của mương dẫn, Bm=0,6 m.
- ρ : góc nghiêng chỗ mở rộng, lấy ρ=200.
L1 = 0,23 m
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác :
2
1
L = L /2 = 0,12 m
Chiều dài phần mương lắp đặt song chắn :
L = L1 + L2 + Ls = 0,23+ 0,12 + 1,28 = 1,5 m
Trong đó :
- Ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác : chọn Ls =1,15 m.
Chiều sâu phần mương đặt song chắn rác:
h = hmax + hs + 0,51 = 0,48 + 0,09 + 0,51 = 1,08 m.
Trong đó :
13
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
- hmax : độ đầy ứng với chế độ Qmax.
- 0,51 - khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất.
(mục 8.2.5 TCVN 7957:2008)
- hs : tổn thất áp lực qua song chắn rác hs=0,09 m.
Lượng rác giữ lại sau song chắn rác.
W1 =
a.× N 8 × 189141
=
= 4,16m3 / ngđ
365 × 1000 365 × 1000
Trong đó :
- a: lượng rác tính cho một người trong 1 năm lấy theo điều 7.2.12 trang 29 TCVN
7957-2008. với chiều rộng khe hở của các thanh là từ 16-20mm thì a =8l/ng.năm.
- N : số người hệ thống xử lý phục vụ : N= 120578 người.
1
3
W = 2,643 m /ngd
1.5.3. Bể lắng cát ngang.
1
2
1-M¬ng dÉn níc vµo
2-M¬ng dÉn níc ra
3
3-Hè thu cÆn
4-M¬ng ph©n phèi
2
1
5-M¬ng thu níc
4
5
Hình 1.2. Sơ đồ bể lắng cát ngang.
Diện tích tiết diện ướt của bể :
F=
Qmax .s 0,393
=
= 1,965m 2
v.n 0,1.x2
Trong đó:
- Qmax_s : lưu lượng lớn nhất của nước thải Qmax_s= 0,284 ( m3/s).
- n : số bể hoặc số đơn nguyên làm việc đồng thời . Chọn n = 2.
14
N X Lí NC THI
- v : vn tc ca nc trong b (m/s). Chn theo bng 28 TCVN 7957:2008 ta chn
v= 0,3 m/s.
F = 0,47 m2
Chiu di b lng cỏt ngang c tớnh toỏn nh sau:
L=
K .1000.H tt 2,08.1000.0,81
.v =
.0,1 = 9,01m 9,0m
U0
18,7
Trong ú :
L: chiu di ca b (m).
Htt : chiu sõu tớnh toỏn ca b lng cỏt ngang. Theo iu 8.3.4a, chiu cao tớnh
toỏn bng 0,25 n 1m chn Htt = 0,8 m.
Uo : ln thy lc ca ht cỏt, mm/s. ly theo bng 27 TCVN 7957:2008 ng
vi ng kớnh ht cỏt d=0,25 mm ta cú U0= 24,2 mm/s.
K : l h s thc nghim ly theo bng 27 TCVN 7957:2008 ng vi ng
kớnh d= 0,25mm v vi U0= 24,2 mm/s ta cú K = 1,3.
L = 13 m.
Chiu rng b:
x
B=
F 0,47
=
= 0,587 (m)
0,8
h
Lng cỏt lng trong b lng cỏt ngang gia 2 ln x cn :
Wc =
P ì N ì T 0,03ì 189141ì 1 3
=
= 5,67m / ng
1000 1000
Trong ú :
N: Dõn s tớnh toỏn ca thnh ph. N = 120578 ngi.
P: lng cỏt cú th gi li tớnh cho 1 ngi trong 1 ngy ờm. Bng 28 TCVN
7957:2008. P = 0,03 l/ng.ng
T: thi gian gia 2 ln x cn trong b. T = 1 ngy
Wc = 3,6 m3
Chiu cao ti a lp cỏt trong b lng cỏt:
hc = Wc /(B x L x n) =
3,6
= 0,24m
0,578 ì 13 ì 2
Chiu cao bo v hbv=0,47 m
Chiu cao xõy dng ca b lng cỏt ngang:
Hxd = Htt + hc + hbv = 0,8 + 0,24 + 0,56 = 1,6 m.
1.5.4. B lng ngang t 1.
- Chiều dài bể lắng ngang đợc tính theo công thức sau :
L=
v.H
K.U 0
Trong đó :
v = 5 mm /s tốc độ dòng chảy lấy theo quy phạm
H = 3 m : Chiều cao công tác của bể TCVN 7957 2008
K : Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng K = 0,5
15
N X Lí NC THI
U0 : Độ thô thủy lực hạt cặn đợc tính theo công thức :
1000 ì K ì H
U0 =
K.H
ì t ì
h
n
Trong đó : n : - Hệ số phụ thuộc vào tính chất lơ lửng đối với nớc thải sinh
hoạt n = 0,25
: - Hệ số tính đến ảnh hởng của nhiệt độ nớc thải
Theo bảng 31 TCVN 7957-2008 , với nhiệt độ nớc thải là t = 250 C ,
ta có = 0,9
t thời gian lắng của nớc thải trong hình trụ với chiều sâu lớp nớc h đạt hiệu
quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán và đợc lấy theo bảng 33 TCVN 7957-2008 Với
Chh = 297,92 mg / l . Vậy nội suy ta có t = 680(s) E = 60 %
Trị số K.H
n
h
n
K.H
Tra theo bảng 34 TCVN 7957-2008 Với H = 3 m ta có
= 1,32.
h
Ta có vận tốc dòng chảy theo phơng đứng w = o ( mm /s ) tra
bảng 32TCVN 7957-2008 ta có :
U0 =
1000 ì 0,5 ì 3
=1,86(mm/s)
0,9 ì 680 ì1,32
Chiều dài bể là :
L=
vìH
5ì 3
=
= 16,13 (m)
K ì U 0 0,5 ì 1.86
- Thời gian nớc lu lại trong bể là :
t=
L
16,13
=
= 0,90(giờ )
v 0,005 * 3600
Khoảng thời gian này không đảm bảo thời gian lắng trong bể lắng ngang đợt 1 . Để đản
bảo thời gian lắng ta lấy t = 1,5 2,5 ( giờ ) chọn t = 2 ( giờ ) , ta tăng chiều dài bể
lắng ngang lên
L = V ì t (m).
Trong đó : V - Là vận tốc tính toán trung binh của vùng lắng v = 5 mm / s
t Thời gian lắng t = 2 ( giờ )
Vậy chiều dài bể lắng xây dựng là L = 0,005 * 7200 = 36 (m)
Diện tích ớt mặt cắt ngang là :
=
q 0,284
=
= 56,8(m2).
v 0,005
- Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang :
B=
35,54
=
= 18,93 (m)
H
3
Trong đó : H = 3 m : chiều cao công tác của bể
Chọn số đơn nguyên của bể lắng n = 4 khi đó chiều rộng mỗi đơn nguyên là
16
N X Lí NC THI
b=
B 18,93
=
= 4,73 (m).
n
4
-
Thời gian lắng thực tế ứng với kích thớc đã chọn là :
t=
W
L ì B ì H 36 ì 18,93 ì 3
=
=
= 1,99 (giờ)
h
1024,11
Q max
Q hmax
Trong đó : W Thể tích ứng với kích thớc đã chọn
QhMax - Lu lợng giờ lớn nhất ( m3 / h )
- Tốc độ lắng của hạt cát :
U=
H
3
=
= 0,418 (mm/s).
3,6 ì t 3,6 ì 1,99
ứng với : U = 0,418 mm /s và nồng độ hỗn hợp chất lơ lửng ban đầu là C hh =
297,92(mg /l) theo tính toán trên ta có E = 60%
hàm lợng chất lơ lửng theo nớc chôi ra khỏi bể lắng đợt I là :
C1 =
C HH ì (100 E 1 ) 297,92 ì (100 60 )
= 119,17(mg/l).
=
100
100
Theo quy phạm hàm lợng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I không đợc lớn hơn 150 mg/.l
trớc khi dẫn đến bể BIOPHIN hoặc bể AEROTEN trong trờng hợp làm sạch hoàn toàn
. Do đó không cần bể làm thoáng sơ bộ :
- Dung tích hố thu cặn đợc tính :
Wc =
Q ì C HH ì E ì T
3
(100 p ) ì c (m ).
Trong đó :
Chh Hàm lợng chất lơ lửng trong hỗn hợp nớc thải ban đầu
E - Hiệu suất lắng của bể lắng ngang E = 60 %
p - độ ẩm của tầng lắng p = 95 %
T Chu kỳ xả cặn T = 1 ngày
Q lu lợng nớc thải ngày đêm Q = 15040,5 (m3 / ng đ )
pc trọng lợng thể tích cặn pc = 1,5 T/ m3 = 1,5 ì 106 ( g / m3 )
Vậy ta có :
Wc =
15040,5 ì 291,92 ì 60 ì 1
= 35,12 (m3)
(100 95) ì 1,5 ì 10 6
-Lợng cặn chứa trong một ngăn lắng ta tính cho mỗi ngăn là :
Wc1=
Wc1 35,12
=
=8,78(m3)
4
4
Chiều sâu hố thu cặn
H1=
3 ì Wc1
(m)
F1 + F2 + B ì b
F1 : Diện tích đáy hố thu cặn F1 = 0,5 x 0,5 = 0,25 (m2 )
F2 : Diện tích miệng hố thu cặn , F2 = 4,73 x 4,73 = 22,4 m2
17
N X Lí NC THI
Vậy: H1=
3 ì Wc1
3 ì 8,78
= 1,05 (m)
=
F1 + F2 + B ì b
0,25 + 22,4 + 4,73 ì 0,5
- Bể lắng đợc xây dựng có độ dốc i = 0,01 về phía hố thu cặn , chiều cao rừ mép trên
hố thu cặn đến lớp nớc trung hòa là :
H2=(L-B)x0,01=(36 4,73) *0,01=0,313 (m)
Chiều cao xây dựng bể :
HXD = Hbv + H + Hth + H1+H2
Hbv Chiều cao bảo vệ : Hbv = 0,4 (m)
H Chiều cao công tác của bể : H = 3 m
Hđh Chiều cao lớp nớc trung hòa của bể Hđh= 0,5 (m)
Vậy Hxd = 0,4 + 0,5 + 3+ 1,05 + 0,313 = 5,263 (m)
1.5.5. B lc sinh hc (BIOPHIN cao ti) loi thụng giú nhõn to.
chi tiết bể biophin cao tải
6
5
4
3
7
4
3
2
2
9 10
6
5
11 8
7
mặt cắt a - a
14
15
15
12
11
4
8
a
1
2
4
5
5
a
mặt bằng
ghi chú:
ống dẫn nước chính
ống dẫn nước vào bể
Khớp quay phản lực
ống phân phối
5 Hệ dây treo ống phân phối
6 Cột trung tâm
7 Lớp vật liệu lọc
8 Sàn thu nước dày
1
2
3
4
9 Dầm đỡ sàn thu nước
10 Ngăn thu nước
11 Rãnh thu nước
12 Hố tập trung nước
13 Tấm chắn thuỷ lực
14 Mương dẫn nước ra
15 ống dẫn khí vào bể
Xác dịnh hệ số k :
18
N X Lí NC THI
ko=
La 291,67
=
= 5,83
50
Lt
Trong đó : La BOD5 của nớc thải đa vào bể La = 291,67
Lt : - BOD5 Của nớc thải đã đợc làm sạch Lt = 50
Chọn tải trọng thủy lực q0 = 30 m3 / m2 g.đ
Lu lợng không khí đa vào : B = 8 m3 / m3 nớc
Với H = 2m
Tra bảng 44 TCVN 7957-2008 với nhiệt độ trung bính 250 C ta đợc
k1 = 4,709 so sánh ta thấy k > k1vậy không phải tuần hoàn nớc
- Diện tích của bể BIOPHIN
F=
Q
q
o
Trong đó : Q là lu lợng nớc thải trung bình ngày đêm
q0 : Tải trọng thủy lực
F=
15040,5
= 501,35(m2 ) chọn F = 505 m2
30
- Thể tích của bể : W=F x H=505x2=1010 (m3 )
Chọn số Bể n = 2 bể. Vậy diện tích 1 bể là :f =
- Đờng kính bể : D=
F 1010
=
= 505(m2 )
2
2
4 ì 505
=25,36 (m) chọn D = 26m
3,14
1.5.5.1. Tính toán chiều cao bể.
Công thức :
HXD = hbv + H + hs + h
Trong đó :
hcv : - Là chiều cao bảo vệ chọn hbv = 0,5 m
H : - Là chiều cao công tác của bể H = 2 m
hs : - Chiều dầy của sàn thu nớc hs = 1
h : - Chiều cao không gian dới vật liệu lọc h = 0,6
Vậy chiều cao tông cộng cần xây dựng của bể là : H xd = 0,5 + 2+ 0,1 + 0,6 = 3,2 m
1.5.5.2. Kích thớc vật liệu lọc.
ối với bể lọc sinh học cao tải kích thớc lớp vật liệu lọc ( đá dăm là ) : 40 70
mm Trong đó % theo của trọng lợng vật liệu lọc đợc dữ lại trên sàn có đờng kính lỗ là
d = 70 mm là 0 5% , d = 55 mm là 40 70 % và d = 40 mm là 95 100 %
lớp vật liệu đỡ ở đáy bể có đờng kính 70 100 mm , có chiều dầy 0,2 m.
1.5.5.3. Lợng khí cần thiết làm thoáng.
Chiều cao của bể BIOPHIN H = 2 m , Vậy phải tiến hành thông gió nhân tạo ,
dùng quạt gió đa không khí với áp suất 100 mm cột nớc vào khoảng không gian giữa
đáy hai đáy bể
19
N X Lí NC THI
Lợng không khí cần làm thoáng :
Công thức : A = Q*B (m3/ng đ)
Trong đó :
Q lu lợng tính toán của nớc thải thành phố Q = 15040,5 (m3 / ng.đ )
B Là lợng không khí đa vào bể tính cho 1 m3 nớc. B = 8 (m3 khí / m3 nớc )
Vậy A = 15040,5 x 8 = 120324 ( m3 / ng.đ) hay 1,392 m3/ s
Chọn đờng kính ống dẫn khí chính : D = 500 mm , đờng khí ống dẫn khí nhánh D =
250 mm
Kiểm tra vận tốc của ống chuyển động trong ống :
A
A
=
v = F ì D2
4
Với D = 500 mm :
1,392
v = ì (0,5) 2 = 7,089(m/s)
4
Với d = 250 mm
1,392
4
v=
= 7,089 (m/s)
ì (0,25) 2
4
Vậy đảm bảo yêu cầu về vận tốc .
1.5.5.4. Tính toán hệ thống nớc phản lực.
Điều quan trọng để Biophin làm việc bình thớng là phải đợc phân phối đều trên lớp
vật liệu lọc . Đối với Biophin có dạng hình tròn trên mặt bằng ta dùng hệ thống tờng phản lực
Đờng kính hệ thống tới :
DT = D 200 = 25360 200 = 25160 mm
Đờng kính ống chung tâm : D =
4 * q max
4**v
Chọn 4 ống làm đớng kính ống phân phối hệ thống tới đờng kính mối ống là :
Dễ =
4 * qo
mm
4**v
20
N X Lí NC THI
Trong đó : v là vận tốc chuyển động của chất lỏng ở đầu đoạn ống v = 0,6 1
( m/s ) chọn v = 0,8 m/s
q0 Lu lợng nớc thải tính toán trên : q0 = 0,284/4 = 0,071. Vậy thay số ta có đờng
kính của ống chung tâm :
4 ì 0,284
= 0,336m = 336mm Chọn D = 350 mm
4 * 3,14 * 0,8
D=
Đờng kính các ống nhánh là :
Dnh =
4 * 0,071
= 0,168 m = 168 mm Chọn D = 170 mm
4 * 3,14 * 0,8
Số lỗ trên ống tới :
1
m = 1 (1 80 ) 2
=
DT
1
80 2
1 (1
)
25160
= 158
lỗ
Khoảng cách của mỗi lỗ bất kỳ ri cách tâm trục của hệ thống tới :
Công thức :
DT
i
mm
.
2
m
ri =
Trong đó :
i : - Là số thứ tự của lỗ cách trục của hệ thống tới : Vậy
r1 =
25160
1
= 1000 mm
.
2
158
r2 =
25160
2
= 1415 mm
.
2
158
r158 =
25160 158
= 12580 mm
.
2
158
Vậy số vòng quay của hệ thống tới trong một phút :
34,8 ì 10 6
ì q 1 (vòng /phút )
Công thức : n =
m ì d 2 ì DT
Trong đó : d là đờng kính của lỗ , phải lớn hơn 10mm Lấy d = 15 mm
q1 là lu lợng nớc bình quân cho một ống tới lấy với qsmâx
q1 = 284,48/4 = 71,12 (l/s)
21
N X Lí NC THI
Vậy :
n=
34,8 ì 10 6
ì 71,12 =2,767 ( Vòng /phút )
158 ì 15 2 ì 25160
áp lực cần thiết ở hệ thống tới :
Công thức :
256 ì 10 6 81 ì 10 6 294 ì D T
+ 2
h = q ì 4
2
D o4
K ì 10 3
d ìm
2
1
Trong đó : K - là mô đun lu lựong lấy theo bảng 7 -5 , giáo trình sử lý nớc thái
- Lâm Minh Triết. Với Dô = 50 ta có : K = 6 l /sec
d : đờng kính lỗ d = 15 mm
m : - Số lỗ của mỗi ống tới
Dô : - đờng kính ống trong hệ thống tới D0 = 50 mm
Dt : - Đờng kính của hệ thống tới
D : Đơng kính bể
K : Môđun lu lợng K = 6 l /sec
Vậy :
256 ì 10 6
81 ì 10 6
2
h= 71,12 ì 4
2
15
ì
158
50 4
+
294 ì 25160
= 3m
6 2 ì 10 3
1.5.6. B lng ngang t 2.
+ Tính toán theo mục 8.5.6 TCVN 7957-2008
+ Xác định tải trọng tính toán của bể lắng ngang đợt II Sau bể Biophinn theo công thức
sau :
q=Ks x Uo x 3,6 (m3/m2.h)
Trong đó :
Ks : - Hệ số sử dụng thể tích bể với lắng ngang Ks = 0,4
U0 : - Độ lớn thủy lực của máng sinh vật U0 = 1,4 mm /s
q = 0,4 x1,4 x 3,6 = 2,02 (m3/m2.h)
+ Diện tích mặt thoáng của bể lắng :
F=
Q h max 1024,11
=
= 507
q
2,02
(m2)
Chọn vận tốc nớc chảy trong bể là : v = 5 mm/ s = 0,005 m/s
+ Diện tích mặt cắt ớt của bể :
+ Chiều rộng của bể : B =
F1 =
Q h maxx
1024,11
=
= 57 m 2
v ì 3600 0,005 ì 3600
F1 57
=
= 19m Chọn số đơn nguyên là n = 4
H
3
22
N X Lí NC THI
B 19
=
= 4,75 (m).
n
4
F 507
= 27 (m).
+Chiều dài bể lắng ngang đợt II là : L = =
B 19
Chiều rộng một đơn nguyên : b =
+ Thời gian nớc lu lại trong bể lắng ngang đợt II là :
t=
L
27
=
= 1,5 (h) bảo đảm thời gian lắng ngang đợt II sau bể Biophin (t =
v 0,005 * 3600
1,5 - 2 h).
+Thể tích vùng nén chứa cặn : Wc=
a ì N tt ì 100
(m3)
(100 p) ì 1000 ì 1000 ì n
Trong đó :
a: Tiêu chuẩn màng vi sinh vật d sau Biophin cao tải theo TCVN 7957-2008
Ta có a = 28 g/ngđ và màng sinh vật d có độ ẩm là p = 96 %
n: - Là số bể lắng
Ntt : Dân số tính toán theo BOD , Ntt = 120578 ngời
Wc=
28 ì 120578 ì 100
=21,1 (m3)
(100 96) ì 1000 ì 1000 ì 4
+ Chiều sâu hỗ thu cặn :
H1=
3 ì Wc
(m)
F1 + F2 + B ì b
F1 : Diệm tích đáy hố thu cặn F1 = 0,5 * 0,5 = 0,25 (m2 )
F2 : Diện tích miệng hố thu cặn , F2 = 4,75 x 4,75 = 22,56 m2
Vậy: H1=
3 ì 21,1
= 2,5 (m)
0,25 + 22,56 + 4,75 ì 0,5
- Bể lắng đợc xây dựng có độ dốc i = 0,01 về phía có hố thu cặn , chiều cao từ mép
trên hỗ thu cặn đến mép nớc trung hòa là :
H2=(L-b)*0,01=(27- 4,75) *0,01=0,2225 (m)
Chiều cao xây dựng bể :
HXD = Hbv + H + Hth + H1+H2
Hbv Chiều cao bảo vệ : Hbc = 0,4 (m)
H Chiều cao công tác của bể: H = 3 m
Hđh Chiều cao lớp nớc trung hòa của bể Hđh= 0,5 (m)
Vậy Hxd = 0,4 + 0,5 + 3+ 2,5 + 0,2225 = 6,62 (m)
Kích thớc của bể lắng ngang đợt II là : HxBxL = 6,62 x4,75x27
1.5.7. Bể nén bùn đứng.
Bùn hoạt tính d với độ ẩm p = 99% từ bể lắng đợt II dẫn về bể nén bùn và độ ẩm của
bùn sau khi nén phải đạt p = 98% trớc khi dẫn vào bể Mê tan. Thời gian nén bùn: t =
10 ữ12h
- Hàm lợng bùn hoạt tính d lớn nhất:
Pmax= K. Pb (mg/l).
23
N X Lí NC THI
Trong đó:
Pb - Độ tăng sinh khối của bùn từ bể Biophin
Pb=B - 0,3La
- hệ số lấy bằng 1,3 khi làm sạch hoàn toàn
B1 - Hàm lợng chất lơ lửng trôi ra khỏi bể lắng đợt I; B = 119,17(mg/l).
La BOD20 nớc thải. Ta có BOD20 = 0,68 BOD5 = 0,68 x 291,67 = 198,33 mg/l
Pb = 1,3 x 119,17 0,3 x 198,33 = 95,422 (mg/l)
K - Hệ số không điều hoà tháng của bùn hoạt tính d, lấy K = 1,2 theo giáo trình sử lý
nớc thải của Trần Hữu Nhuệ và Lâm Minh Triết trang 295
pmax = K. Pb = 1,2. 95,422= 114,5 (mg/l)
Lu lợng bùn d lớn nhất đợc dẫn về bể nén bùn:
q max =
Pmax Q 114,5 ì 15040,5
=
= 17,9(m3/h).
24C
24 ì 4000
Trong đó:
Q: lu lợng nớc thải tính bằng m3/ngđ; Q = 15040,5(m3/ngđ).
C: nồng độ bùn hoạt tính d trớc khi nén, lấy C = 4000 (g/m3).
Diện tích bể nén bùn đứng đợc tính theo công thức:
F1 =
qx
(m2).
V1 .3600
Trong đó:
V1: tốc độ chuyển động của bùn từ dới lên
V1= 0,1 mm/s = 0,0001 (m/s).
qx: Lợng nớc tối đa đợc tách ra trong quá trình nén bùn
qx=qmax
P1 P2
100 P2
P1: độ ẩm ban đầu của bùn P1=99%
P2: độ ẩm của bùn sau khi nén P2=98%
qx=17,9 x
Vậy F1 =
99 98
100 98
= 8,95 (m3/h).
8,95
= 24,86 (m2).
0,0001 ì 3600
Diện tích của ống trung tâm:
F2 =
q max
V2 .3600
24
N X Lí NC THI
trong đó
V2: tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm
V2 = 28 mm/s = 0,028 (m/s).
qmax =19,8(m3).
Vậy F2 =
17,9
= 0,177 (m2).
0,028 ì 3600
Diện tích tổng cộng của bể nén bùn
F = F1 + F2 = 24,86+0,177 = 25,037 (m2).
Xây dựng 2 bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là:
f =
F 25,037
=
= 12,52 (m2).
n
2
Dung tích phần bùn của bể
P1 P2 t b
8
100
P
2
n =8,95 x 2 =35,8(m3)
Wb= qmax
.
Tb thời gian giữa 2 lần lấy bùn lấy bằng 8h
Đờng kính mỗi bể nén bùn:
D=
4. f
4 ì 12,52
=
= 4 (m)
3,14
d=
4.F2
4 ì 0,177
=
= 0,34 (m)
.n
3,14 ì 2
- Đờng kính ống trung tâm:
- Đờng kính phần loe của ống trung tâm:
d1 = 1,35 ì d = 1,35 ì 0,340 = 0,46m)
- Đờng kính tấm chắn:
dc = 1,3 x d1 = 1,3 x 0,46= 0,6(m)
- Chiều cao phần lắng của bể nén bùn:
h1 = V1 ì t ì 3600 (m)
Trong đó:
t - thời gian lắngbùn, t = 10 h.
Vậy h1 = 0,0001 . 10 . 3600 = 3,6 (m).
- Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450.
h2 =
D-d
tg 45 0
2
Với d là đờng kính đáy bể: d = 0,5 m.
h2 =
4 - 0,5
tg 45 0 = 1,75 (m).
2
- Chiều cao bùn hoạt tính đã nén đợc tính theo công thức:
25
