Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu dân cư

Đề bài : Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu dân cư
Nước thải khu công nghiệp được xử lý trước khi đưa vào mạng lưới
Nhà máy thải nước ra kênh, kênh được nối với sông thuộc nguồn loại B
Đặc điểm sông :
-

Lưu lượng trung bình nhỏ nhất : 42 m3/s
Vận tốc dòng chảy trung bình : 0,4 m/s
Chiều sâu trung bình : 2,8 m
Hàm lượng chất lơ lửng trong sông : 11mg/l
DO : 4,2 mg/l
BOD5 : 4,1 mg/l

Cao độ mặt đất trung bình : + 5,0 m
Nội dung cần hoàn thành : thuyết minh và bản vẽ
-

-

Thuyết minh :
• Đề xuất 01 phương án xử lý
• Tính toán các công trình trong dây truyền công nghệ
Bản vẽ : 04 bản vẽ A1 theo các nội dung sau :
• Bản vẽ 01 : Mặt bằng bố trí các công trình trong nhà máy xử lý nước thải
sinh hoạt
• Bản vẽ 02 : Mặt cắt dọc theo nước và mặt cắt dọc theo bùn của các công
trình trong nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt
• Bản vẽ 03 : Chi tiết công trình xử lý cơ học trong nhà máy xử lý nước thải
sinh hoạt
• Bản vẽ 04 : Chi tiết công trình xử lý sinh học trong nhà máy xử lý nước thải
sinh hoạt

I.
Các thông số tính toán
1. Xác định lưu lượng xử lý
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt :

QSH =
Trong đó :


•
•
•
•

QSH: lưu lượng nước thải sinh hoạt ( )
: diện tích khu vực 1( )
: diện tích khu vực 2( )
MD1, MD2 : mật độ dân số của khu vực 1, 2 ( người/)

QSH = 1056,2 m3/ ngđ
-

Lưu lượng nước thải công nghiệp : QCN = S. = 1650 (m3/ngđ )
Lưu lượng nước thải bệnh viện : = qn/1000 = 114 (m3/ngđ )

Trong đó : q là tiêu chuẩn thải nước =600( lit/đơn vị tinh.ngày)
n là số giường bênh
-

Tổng lưu lượng nước thải là : Q = 12328,2 ( m3/ngđ)

Chọn lưu lượng xử lý là : QXL = 15000 ( m3/ ngđ )
-

Lưu lượng nước thải giờ trung bình :
= 15000/24 = 625 m3/h
Lưu lượng nước thải giây trung bình :
= / 3,6 = 625/3,6 = 174 l/s

Xác định hệ số không điều hòa ( theo mục 4.1.2, TCVN 7957 : 2008 )
-

Hệ số không điều hòa ngày của nước thải : Kd = 1,15 – 1,3, lấy Kd = 1,2
Hệ số không điều hòa chung K0, phụ thuộc vào lưu lượng nước thải trung bình
ngày qtb ( l/s) ( Bảng 2 - TCVN 7957 : 2008 )

Hệ số không
điều hòa chung Ko

Lưu lượng nước thải trung bình qtb ( l/s)

Ko max

5
2,5

10
2,1

20
1,9

50
1,7

100
1,6

300
1,55

500
1,5

1000
1,47

5000
1,44

Ko min

0,38

0,45

0,5

0,55

0,59

0,62

0,66

0,69

0,71

Với qtb = 174 l/s, nội suy thu được
• Ko max = 1,58
• Ko min = 0,62
Do đó xác định được :
-

Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất :
= . Ko max = 625. 1,58 = 987,5 m3/h


-

Lưu lượng nước thải giây lớn nhất :
= /3,6 = 987,5 / 3,6 = 274 l/s
Lưu lượng nước thải giờ nhỏ nhất :
= . Ko min = 625. 0,62 = 387,5 m3/h
Lưu lượng nước thải giây nhỏ nhất :
=/ 3,6 = 387,5/ 3,6 = 104 l/s

2. Nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thải :
- Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt : Bảng 25 – TCVN 7957
• Chất rắn lơ lửng : aSS = 60 g/người.ngày
• BOD5 của nước thải đã lắng : aBOD5 = 30 g/người.ngày
- Nồng độ chất bẩn trong nước thải công nghiệp :

Nước thải công nghiệp được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào mạng lưới, chất lượng
nước đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn loại B. (Theo QCVN 40 : 2008, Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp)
•
•

Chất rắn lơ lửng : SS = 100 mg/l
BOD5 = 50 mg/l

Xác định nồng độ chất bẩn của hỗn hợp nước thải như sau :
a. Nông độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt
- Chất rắn lơ lửng :

= 1000a/q = 1000.60/100 = 600 ( mg/l )
= 1000a/q = 1000.30/100 = 300 ( mg/l )
Trong đó : a chon trong bảng 1.2 trang 9 xử lý nước thải đô thị - Trần Đức Hạ
b. Nồng độ chất bẩn trong nước thải công nghiệp :

= 100 ( mg/l )
= 50 ( mg/l )
c. Nồng độ chất bẩn trong nước thải bênh viện :
= 100 ( mg/l )
= 50 ( mg/l )
Nồng độ chất bẩn hỗn hợp :

SS = = 528,46 ( mg/l )
BOD = = 264,23 ( mg/l )
3. Dân số tính toán :


a. Dân số tương đương :
-

Theo chất rắn lơ lửng :

= + = 2750 + 190 = 2940 người
Theo BOD5 :
- = + = 2940 người
b. Dân số tính toán :
- Theo chất rắn lơ lửng :
= + N= 2940 + 105642= 112582 người
- Theo BOD5 :
= + N= 2940 + 105642 = 112582 người
4. Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải :
a. Tính toán mức độ pha loãng :
- Hệ số pha loãng a : a =
-

Trong đó :
• Q : lưu lượng nước sông , Q = 42 m3/s

• q: lưu lượng nước thải lớn nhất , q = 0,274 m3/s
• x : khoảng cách từ miệng xả đến điểm tính toán theo chiều dòng chảy trong sông, m.
• : hệ số thực nghiệm xác định theo công thức : =

Trong đó :
: hệ số hình thái sông : = = = 1,1
: hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả nước thải, khi xả nước thải giữa lòng sông: = 1,5
E : hệ số khuếch tán rối : E = == 0,0056
( vtb ; vận tốc dòng chảy trung bình của sông v tb = 0,4 m/s; Htb :độ sâu trung bình của
sông, Htb = 2,8m)
• Khi đó : = 1,1.1,5= 0,45
 Hệ số pha loãng a :

a= = = 0,92
Như vậy, nước thải trong trường hợp đang xét được pha loãng với 92% lưu lượng
nước sông.
b. Xác định mức độ xử lý nước thải theo cặn lơ lửng
Hàm lượng chất rắn lơ lửng của nước thải cần đạt trước khi xả vào sông :
Cnth = b.( + 1) +Cng=1,2. (+ 1 ) + 11 = 193 mg/l


Trong đó :
Cng : hàm lượng chất rắn lơ lửng trong sông trước khi xả nước thải, Cng = 11mg/l
b – độ tăng cho phép của hàm lượng cặn lơ lửng tại điểm tính toán trong sông khi xả vào
nguồn loại B, lấy theo phụ lục A - TCVN 7957:2008, chọn b = 1,0 mg/l
Do Cnth phải 100 mg/l ( theo QCVN 14:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
chất lượng nước thải sinh hoạt – loại B )
Vậy mức độ cần xử lý theo chất rắn lơ lửng là :
ESS = .100% = .100% = 81,06 %
c. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD5
-

Lt = .(

Hàm lượng của nước thải cần đạt sau xử lý

- Lng ) +

Trong đó :
: hàm lượng BOD5 giới hạn cho phép trong nước nguồn tại điểm tính toán, theo phụ lục A
– TCVN 7957 : 2008, đối với nguồn loại B , 25 mg/l, lấy = 1mg/l
Lng: hàm lượng BOD5có trong sông trước khi tiếp nhận nước thải, Lng = 4,1 mg/l
K : hằng số tốc độ tiêu thụ oxi trong nước thải và nước sông, ngày -1. Ở điều kiện 200C lấy
K = 0,1 ngày-1
t: thời gian pha loãng nước thải với nước sông kể từ điểm xả đến điểm tính toán, ngày. t=

= = 0,13 ngày
Do đó : Lt = .(

– 4,1) + = 1617 mg/l

Do Lt phải 50 mg/l (theo QCVN 14:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước thải sinh hoạt – loại B)
Vậy mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD5 là :


EBOD5 = .100% = .100% = 81,06 %

Sơ đồ công nghệ xử lý 1 :

NGĂN TIẾP NHẬN
SÂN PHƠI
CÁT

SONG CHẮN RÁC CƠ GIỚI

MÁY NGHIỀN RÁC

BỂ LẮNG CÁT NGANG

BỂ ĐÔNG TỤ SINH HỌC

TRẠM THỔI KHÍ

BỂ LẮNG HAI VỎ

BỂ AEROTANK ĐẨY

BỂ LẮNG NGANG ĐỢT HAI

Chú thích
- đường bùn
TRẠM CLO
- Đường nước
-

MÁNG TRỘN

BỂ TIẾP XÚC NGANG

SÂN PHƠI KHÔ CÔ KHÍ

Đường khí

Thuyết minh sơ đồ công ĐƯỜNG
nghệ 1 :ỐNG DẪN RA
SÔNG

XỬ LÝ

Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằng đường ống
áp lực. Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang các công trình đơn vị tiếp theo
trong trạm xử lý.


Đầu tiên nước thải được dẫn qua mương dẫn có đặt song chắn rác. Tại đây, rác và cặn có
kích thước lớn được giữ lại, sau đó được thu gom, đưa về máy nghiền rác. Sau khi qua
song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát.Cát sau khi lắng sẽ được đưa
ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đến sân phơi cát.
Trước khi đi vào bể lắng hai vỏ, nước thải được đưa qua công trình đông tụ sinh học .
Trong công trình này nuớc thải được thổi khí kết hợp bổ sung bùn hoạt tính. Công trình
này có vai trò làm tăng hiệu quả lắng của nước thải trong công trình tiếp theo là bể lắng
hai vỏ. Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng hai vỏ. Tại đây các chất hữu cơ không hòa tan
trong trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến sân phơi khô cô khí.
Nước thải tiếp tục đi vào bể Aerotan đẩy để xử lý sinh học. Tại bể Aerotan đẩy, các vi
khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải trong điểu kiện sục khí liên
tục. Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạt tính tăng lên, tạo thành lượng bùn
hoạt tính dư. Sau đó nước thải được chảy qua bể lắng đợt II, phần bùn trong hỗn hợp bùn
- nước sau bể Aerotan sẽ được giữ lại, một phần sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể
Aerotan nhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotan, phần còn lại sẽ đưa về
sân phơi bùn khô cô khí.
Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trong nước thải
giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vi khuẩn (điển hình
là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hành khử trùng nước thải

trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Nước thải được khử trùng bằng hệ thống clo bao gồm
máng trộn và bể tiếp xúc .Nước thải sau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếp
nhận.

Sơ đồ công nghệ xử lý 2 :

NGĂN TIẾP NHẬN

SONG CHẮN RÁC CƠ GIỚI

SÂN PHƠI
CÁT

BỂ LẮNG CÁT NGANG

TRẠM
THỔI
KHÍ
TRẠM
CLO

ĐƯỜNG ỐNG DẪN RA
BỂ
BIOFIN
CAO
TẢI
BỂ
BỂ
BỂ
BỂ

LẮNG
LẮNG
ĐÔNG
TIẾP
NGANG
XÚC
NGANG
TỤTRỘN
SINH
LYĐỢT
TÂM
ĐỢT
HỌC
HAI
1
SÔNG
MÁNG

MÁY NGHIỀN RÁC

SÂN XỬ
PHƠI
LÝBÙN


BỂ METAN

Thuyết minh sơ đồ công nghệ 2 :
Nước thải được thu gom từ mạng lưới thoát nước đưa về ngăn tiếp nhận bằng đường ống
áp lực. Từ ngăn tiếp nhận nước thải có thể tự chảy sang các công trình đơn vị tiếp theo

trong trạm xử lý.
Đầu tiên nước thải được dẫn qua mương dẫn có đặt song chắn rác. Tại đây, rác và cặn có
kích thước lớn được giữ lại, sau đó được thu gom, đưa về máy nghiền rác. Sau khi qua
song chắn rác, nước thải được tiếp tục đưa vào bể lắng cát.Cát sau khi lắng sẽ được đưa
ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực và vận chuyển đến sân phơi cát.
Trước khi đi vào bể lắng hai vỏ, nước thải được đưa qua công trình đông tụ sinh học .
Trong công trình này nuớc thải được thổi khí kết hợp bổ sung bùn hoạt tính. Công trình
này có vai trò làm tăng hiệu quả lắng của nước thải trong công trình tiếp theo là bể lắng
hai vỏ. Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng hai vỏ. Tại đây các chất hữu cơ không hòa tan
trong trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến sân phơi khô cô khí.


Nước thải tiếp tục đi vào bể Aerotan đẩy để xử lý sinh học. Tại bể Aerotan đẩy, các vi
khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải trong điểu kiện sục khí liên
tục. Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạt tính tăng lên, tạo thành lượng bùn
hoạt tính dư. Sau đó nước thải được chảy qua bể lắng đợt II, phần bùn trong hỗn hợp bùn
- nước sau bể Aerotan sẽ được giữ lại, một phần sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể
Aerotan nhằm ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotan, phần còn lại sẽ đưa về
sân phơi bùn khô cô khí.
Sau khi xử lý sinh học và lắng đợt II, hàm lượng cặn và nồng độ BOD trong nước thải
giảm đáng kể, đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng đầu ra nhưng nồng độ vi khuẩn (điển hình
là coliform) vẫn còn một lượng khá lớn do đó yêu cầu phải tiến hành khử trùng nước thải
trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Nước thải được khử trùng bằng hệ thống clo bao gồm
máng trộn và bể tiếp xúc .Nước thải sau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếp
nhận.

Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý 1:
1. Ngăn tiếp nhận, mương dẫn nước sau ngăn tiếp nhận

1.1 Ngăn tiếp nhận

Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất q maxh = 987,5 m3/h , Chọn 1 ngăn tiếp
nhận với các thông số sau :
Q
m3/h
1000-1400

Kích thước cơ bản, mm
A
B
2000 2300

H
2000

H1
1600

h
750

h1
750

D ống,mm
B
600

l
1000

l1
1200

2 ống
250

1.2 Mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận :
Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật.
Tính toán thủy lực của mương dẫn (xác định: độ dốc i, vận tốc v, độ đầy h) dựa vào bảng
tính bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước của PGS.TS Trần Hữu Uyển.


Kích thước và thông số thủy lực máng dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận.
Thông số tính toán
Độ dốc i ,
Chiều rộng B( mm)
Vận tốc v(m/s)
Độ đầy h (m)

QTB = 174 l/s
1,4
600
0,9
0,32

Qmax = 274 l/s
1,4
600
0,9
0,51

Qmin =104 l/s
1,4
600
0,9
0,19

2. Song chắn rác

Song chắn rác được bố trí nghiêng một góc 60 0 so với phương nằm ngang để tiện khi sửa
chữa, bảo trì, vận hành ... Song chắn rác làm bằng thép không rỉ, các thanh trong song
chắn rác có tiết diện hình chữ nhật với bề dày d= 8mm, khoảng cách giữa các khe hở là b
= 16mm . Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thước d x a = 8 x 60 mm.
Số song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác và 1 dự phòng.

Hình 1 : Sơ đồ bố trí song chắn rác
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với
Qmax : H = Hmax = 0,51 m


Số khe hở giữa các thanh song chắn rác :

Trong đó :
- n : là số khe hở .
- H: là độ đầy lấy 0,5 m
- : lưu lượng lớn nhất của nước thải = 0,274 (m3/s).
- v: vận tốc nước chảy trong song chắn rác, (theo mục 7.2.10 ) vận tốc nước thải ứng với

lưu lượng lớn nhất qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8 - 1m chọn v=0.9m/s.
-b : khoảng cách giữa các khe hở, b =16mm = 0,016m

-k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác của song chắn rác
cơ giới, k=1.05.
Chiều rộng của song chắn rác :
Bs = d (n-1) +(b . n) = 0,008.(40 - 1) + 0,016.40 = 0,952 m.
Chọn chiều rộng song chắn rác là 1,0 m
Trong đó :
- d : bề dày của thanh song chắn rác d = 0.008 m.

Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng
với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương, vận tốc này
không nhỏ hơn 0,4 m/s

Vậy vận tốc thỏa mãn yêu cầu
Tổn thất áp lực qua song chắn rác

Trong đó :
-

v: vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, v = 0,9 m/s


-

K : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song, lấy K = 3
: hệ số sức cản cục bộ của song chắn , được tính theo công thức :

Trong đó :
-

:Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, với tiết diện hình chữ

nhật
-

= 2,42

: góc nghiêng so với mặt phẳng ngang,

= 600

Vậy :

Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác :

Lấy

= 1,2 m

Chiều dài của mương dẫn nước đặt song chắn rác.
L = L1 + Lp + L2 = 0,55 + 0,28 + 2 = 2,83 m
Trong đó :
- L1 : chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác

- L2: chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác

= = 0,275 m


- Lp : chiều dài phần hình chữ nhật ngăn đặt song chắn rác, chọn Lp = 2 m

Lượng rác lấy ra từ song chắn rác :
= = 2,467 (/ngđ)
Trong đó :
-

a: lượng rác tính cho đầu người trong năm (Bảng 20[1]), khi lấy rác bằng cơ giới

-

với khoảng cách khe hở là b = 16 mm lấy a = 8 (l/người. năm)
Ntt : số dân tính toán theo hàm lượng chất rắn lơ lửng. Ntt = 112582 người

Với khối lượng riêng của rác là 750 kg/m 3 ;hệ số không điêù hòa giờ của rác đưa tới trạm
bơm sơ bộ lấy Kh=2
Khối lượng của rác là:

P = (750 2,467 )/1000 = 1,85 tấn/ngày

Lượng rác trong từng giờ của ngày đêm: P1 = P × Kh /24 = 1,85×2/24 = 0,154 tấn/ h
Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến sân phơi khô cô khí.
Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác: (40 m3 nước cho 1 tấn rác )
Q = 40P = 40 1,85 = 74 m3 /ngày.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) và BOD 5 của nước thải sau khi qua song chắn rác
giảm 4%, còn lại :
- SS = 528 0,96 = 506,88 mg/l
- BOD5 = 264 0,96 = 253,44 mg/l
Bảng thông số song chắn rác :
Số lượng

H mương

(m)

B (m)

L (m)

2

1,2

1,0

2,825

3. Bể lắng cát ngang


Chiều dài bể lắng cát ngang [8.3.3][1]

Trong đó:
-

K hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng. Bể lắng cát ngang nên K = 1,3
v:vận tốc chuyển động của nước thải trong bể, v = 0,15 – 0,3 m/s, lấy v = 0,3 m/s
h: chiều sâu công tác của bể lắng cát ngang, nằm trong khoảng 0,25 – 1,0 m chọn
h = 0,5 m
U0 là độ lớn thủy lực của hạt cặn với đường kính 0,2 – 0,25 mm, được giữ lại
trong bể. U0 nằm trong khoảng (18,7- 24,2 mm/s). Trong bể lắng cát chọn đường
kính hạt cát được lắng chủ yếu trong bể là 0,25 Chọn U0 = 24,2 mm/s

Thiết kế bể lắng ngang gồm 1 đơn nguyên làm việc và có 1 đơn nguyên dự phòng.
Diện tích tiết diện ướt của mỗi đơn nguyên làm việc :

F=
n là số đơn nguyên làm việc đồng thời, n= 1
Chiều rộng của bể lắng cát.

Kiểm tra lại vận tốc tính toán, v ≥ 1,5 m/s

Thể tích phần lắng của bể lắng cát
= = 4,5
Trong đó :

- N: Dân số tính toán của thành phố. N = 112582 người.
- P: lượng cát giữ lại trong bể tính theo đầu người, P = 0.02 l/ng.ngđ ( Mục 8.3.5 )
- T: thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể,T = 2 ngày ( mục 8.3.5


Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :
HXD = h + hc + hbv = 0,5 + 0,3 +0,5 = 1,3 m
Tính toán sân phơi cát
Sân phơi cát làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát được xây gần vị trí bể lắng cát.
Diện tích hữu tích của sân phơi cát
F = = 164,37 m2
hc : Chiều cao lớp bùn cát trong năm, lấy hc = 5 m/ năm
Chia sân phơi cát thành 3 ngăn, kích thước mỗi ngăn : B

L = 5,5 10 m2

Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) và BOD 5 của nước thải sau khi qua bể lắng cát
ngang giảm 5%, còn lại :
- SS = 506,88 0,95 = 481,538 mg/l
- BOD5 = 253,44 0,95 = 240,768 mg/l
Bảng thông số bể lắng cát ngang:
Số lượng

H (m)

B (m)

L (m)

2

1,3

1,84

8,0

4. Bể đông tụ sinh học

Khi dùng bể lắng cát ngang để xử lý, hiệu quả lắng E = 5% nên hàm lượng cặn lơ lửng
sau bể là 481,538 mg/l (> 150 mg/l ) không đáp ứng được yêu cầu tiếp nhận để xử lý
sinh học.
Hiệu suất lắng trước khi vào bể lắng 2 vỏ là:

H = x 100 = 68,85%
Vậy cần phải thiết kế bể đông tụ sinh học: ( Bể đông tụ sinh học được tách riêng với
hiệu quả loại bỏ chất bẩn là 20% )
Thể tích ngăn đông tụ:
W = = = 164,58 (m3)
Trong đó: t – thời gian làm thoáng, thường chọn bằng 20 phút.
Diện tích mặt bằng của ngăn đông tụ:
Fdt = W/h = 164,58 / 3 = 54,86 (m2)
Trong đó: h – chiều cao của ngăn đông tụ, lấy h = 3m
Diện tích mặt bằng phần lắng của bể đông tụ sinh học:
F1 = Qh,max / 3,6.v = 987,5 / 3,6 x 0,8 = 342,88 (m 2)
Trong đó: v – Vận tốc dòng chảy theo hướng từ dưới lên trong ngăn lắng là 0,8 – 0,85
mm/s. Lấy v = 0,8 mm/s
Tổng diện tích toàn bộ bể:
F = Fdt + F1 = 23,6 + 73,7 = 397,74 (m2)
Đường kính của một bể đông tụ sinh học:
D = = = 8,5 (m).
Trong đó: n – số bể đông tụ sinh học trong trạm. chọn =7
Sau khi đi qua bể đông tụ sinh học hàm lượng BOD5 của nước thải giảm 20%:
Như vậy nồng độ BOD5 của nước thải sau xử lý sẽ là:
= x (100 – 20)% = 240,768 x 80% = 192,614 mg/l
Hàm lượng chất lơ lửng sau khi đi qua bể đông tụ sinh học sẽ là:
= x (100 – 65)% = 481,538 x 30% = 144,46 mg/l
5. Bể lắng hai vỏ


- Thể tích hữu ích của máng lắng
Wm = Qmax .t . 3600
+ Qmax = 0,274 /s
+ Thời gian lưu nước: t =1,5h

 Vậy Wm = 0,274 x 1,5 x 3600 = 1479,6 m3
- Diện tích ướt của bể thiết kế với 1 góc 50 o

Wt = b .h1 . 0,3b2

Trong đó:
b= Chiều ngang máng lắng lấy ≤ 3 m, chọn b =2 m
h1= Chiều cao lớp nước phần hình chữ nhật ≤ 1m, chọn h 1 = 1 m
 Wt= 2 x 1+0.3 x 22= 3.2 m2
-

Dung tích của ngăn lên men được xác định:
Wc = 0,525.10-3.T.Ntt ,m3
Trong đó:
T = 30 ngày
Ntt = 112582 người
Wc = 0,525.10-3.30.112582 = 1773.17 m3

Vì ngăn lên men chứa thêm bùn màng sinh vật từ bể lắng dứngđợt 2 nên diện tích
của nó tăng thêm 40% -> 80%
Wc’ = 1773,17 x 1,7 = 3014,39 m3
Vậy tổng thể tích của bể lắng 2 vỏ:
W1 = Wm + Wc’ = 4493.99 m3
Chia 50 bể lắng 2 vỏ:
W1be = 4493,99/50 = 89,8 m3
-

Dựa vào bảng 3.4 phụ lục 3:
Đường
kính bể

D (m)

Tổng thể
tích
m3

Phần máng lắng
Chiều
rộng
B (m)

HCN
h1

Phần lên men bùn
cặn
Hình
tam
giác

Chiều
Thể tích
cao phần
phần
nón
nón


h2
12

-

89,2

2,5

0,45

1,55

3,4

41,0

Chiều dài máng lắng:

= = 4,6 m
− Diện tích mặt thoáng của bể:
-

F = = 63,8 % > 20% - > đạt yêu cầu
Hiệu suất lắng cặn lơ lửng của bể là 50%

Suy ra Csss = 481,538 x 50% = 240,77 (mg/l)
-

BOD giảm 20 %
BOD = 240,77 x (100-20) = 192,61 (mg/l)

6. . Tính toán công trình sinh học bể aeroten đẩy

Do BOD5 của nước thải khi đưa vào bể aerotank La = 192,61 mg/l > 150 mg/l, nên cần
thiết phải tái sinh bùn hoạt tính.
5.1 Các thông số tính toán.
Các đại lượng cần để tính toán đối với nước thải đô thị được lấy theo Bảng 46 (1) như
sau:
-

ρmax - Tốc độ ôxy hóa riêng lớn nhất, ρmax= 85 (mg/g.h).

K1 - Hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải, K 1 = 33

-

(mgBOD/l).
Ko - Hằng số kể đến ảnh hưởng của ôxy hòa tan, Ko = 0,625 (mgO2/l)
ϕ - Hệ số kể đến sự kìm hãm qua trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn

-

hoạt tính, ϕ = 0,07 (l/h)
Tr – độ tro của bùn hoạt tính, Tr = 0,3
C0 - Nồng độ ôxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong bể, C 0 lớn hơn 4(mg/l) nên

-

chọn C0 - 4 mg/l.[theo QCVN 38/2008]
a là liều lượng bùn hoạt tính (mg/l) bể aeroten có tải trọng trung bình. 2,5 – 3,5

-

mg/l, chọn a = 3 mg/l.
Lt - BOD5 của nước thải sau xử lý, Lt = 50 (mg/l).
La - BOD5 của nước thải khi vào bể aeroten , La = 192,61 (mg/l).

Tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt:


= 85= 38,68
(mgBOD5/g chất khô không tro của bùn trong 1h)
Tỷ lệ tuần hoàn bùn:

R=
Trong đó: - I là chỉ số bùn thường lấy từ 100- 120 ml/g. Chọn I = 100 ml/g
Liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh :
ar = a ( ) = 3.( ) = 6,5 g/l
5.2 Thời gian hoạt động trong các ngăn aeroten :
Thời gian oxi hóa các chất hữu cơ t0 :
t0 = = = 1,88 h
Thời gian thổi khí trong ngăn aeroten :
ta = = = 0,85 h
Do ta< 2 h nên thời gian thổi khí thực tế phải lấy ta bằng 2h
Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính :
tts = t0 – ta = 2-0,85 = 1,15 h
5.3 Các kích thước của aeroten
Thể tích của ngăn aeroten W1 :
W1 = taQtt(1 + R) = 2×987,5×(1+0,43) = 2824,25 m3
Thể tích của ngăn tái sinh W2
W2 =tts .R.Qtt = 1,15. 0,43. 987,5 =976m3
Tổng thể tích của aeroten :

W = W1 + W2 = 2824,25 + 976 = 3800 m3
Xét tỷ lệ : = 0,25
Vì thể tích phần tái sinh chiếm 25% tổng thể tích aeroten, chọn aeroten 4 hành lang, trong
đó 1 hành lang dành để tái sinh bùn hoạt tính.
Aeroten chia thành 2 đơn nguyên.
Chiều cao công tác của bể aeroten : H = 3 -6 m, chọn H = 3m
Diện tích mặt bằng 1 đơn nguyên : F = = = 633,33 m2
Diện tích 1 hành lang : F1 = F/4 = 633,33/4 = 158,33 m2
Kích thước mỗi hành lang : B.L = 5,5.30 = 165 m2
Chiều rộng : B = 5,5 m ( B 2H )
Chiều dài : L = 30 m ( L 10H )
Chiều cao xây dựng : Hxd = H + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 m

5.4 Tính toán cấp khí cho bể aeroten

Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1 m3 nước thải :
D = == 7,39m3 khí/m3 nước thải
Trong đó:
-

-

-

n1: là hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải
n1 = 1 + 0,02
(Ttb – 20) = 1,2 ( T tb nhiệt độ trung bình của nước thải trong
tháng mùa hè lấy bằng 29 độ C)
n2 : là hệ số xét đến quan hệ giữa tốc độ hòa tan của ooxy trong nước sạch và bùn

với tốc độ chất hoạt động bề mặt f/F = 0,1 thì n2 = 0,85.
Cp: là hệ số hòa tan oxy của không khí vào nước phụ thuộc vào chiều sâu lớp
nước trong bể.
Cp =
= = 9,45 mg/l
CT là nồng độ hòa tan oxy trung bình trong bể aeroten theo [bảng P2.2][1]. Tại
nhiệt độ trung bình về mùa đông 20 oC thì CT = 8,25mg/l


Cường độ nạp khí theo yêu cầu : J = = = 11 m3/m2h

Cường độ thổi khí đạt yêu cầu nằm trong khoảng giữa Jmin< J < Jmax
( Jmax = 11 m3/m2h, Jmin = 4 m3/m2h )
Lưu lượng không khí thổi vào bể aeroten trong một giờ.
Qk = D

Qmax = 7,39 987,5 = 7297,6 (m3khí/h) = 2,027 m3/s

Lưu lượng không khí thổi vào trong một bể aeroten
qk == = 3648 m3/h = 1,0135 m3/s
Khí nén được phân phối tới các bể bằng các ống dẫn chính và ống nhánh bằng thép
không gỉ. Hệ thống phân phối khí trong các ngăn là các đĩa phân phối khí.
Thiết bị cấp khí sử dụng thiết bị đĩa phân phối khí. (hãng CDF)
Loại

CDF

Lưu
lượng
khí

m3/giờ
6- 8

Chiều
Đường
cao đĩa kính
mm
đĩa(mm)
105

250

Đường
kính bọt
khí
(mm)
1-3

Độ tổn Khung
thất
(%)

Màng
,lưới
van

20-40

EDPM

ABS

Đường
kính
lưới van
(mm)
77

Chọn lưu lượng khí trong 1 giờ là 6 m3/h.
Số lượng đĩa phân phối khí trong bể aeroten
N = ==608 đĩa
Số đĩa trong một hành lang : n = N/4 = 608/4 = 152 đĩa.
Mỗi hành lang bố trí 4 ống dẫn khí, tâm mỗi ống cách nhau 1,5 m, 2 ống ngoài cùng cách
tường 0,5 m.
Mỗi ống có 36 đĩa phân phối khí khoảng cách giữa tâm các đĩa là 0,88 m. 2 đĩa ngoài
cùng cách tường 0,5 m.


Chọn 602 đĩa phân phối khí. Bố trí đĩa phân phối khí theo chiều rộng của bể. Mỗi ngăn
có 198 đĩa, mỗi ngăn có 33 ống nhánh, khoảng cách giữa các tâm ống nhánh là 1,0m hai
ống nhánh ngoài cùng có tâm cách tường là 0,5 m. Mỗi ống nhánh có 6 đĩa. Tâm đĩa này
đến tấm đĩa kia là 0,8 m. Hai đĩa ngoài cùng cách tường 0,5m.
Vận tốc chuyển động của không khí trong tuyến ống phân phối khí 10 - 15 m/s Chọn vận
tốc của không khí trong ống dẫn chính là 15m/s.
Đường kính ống dẫn khí chính vào 2 bể
D1 = ==0,42 m
Chọn đường kính ống dẫn là 450 mm
Đường kính ống dẫn khí vào mỗi hành lang, (có n = 8 hành lang )
D2 = = = 0,147 m
Chọn đường kính ống dẫn khí cho mỗi hành có đường kính là 150 mm

Đường kính ống dẫn khí trong mỗi hành
D = = 0,0733m
Chọn đường kính ống bằng 75 mm
Chọn đường kính ống dẫn bùn vào ngăn tái sinh của bể aeroten là Db = 450 mm
Chọn trụ đỡ ống nhánh có kích thước H.B.L = 10.15.15 cm
 Tính toán máy cấp khí cho bể aeroten.

Áp lực của máy thổi khí P, được xác định theo công thức [8.29b][1]

P = 98066,5 (1+

) = 98066,5 (1+

Công suất máy thổi khí công thức [8.30b][1]

N=
Trong đó:

= = 137,25KWh

) = 126547 Pa


-

là hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí

= 0,5 – 0,75. Chọn

= 0,75

Tổn thất áp lực trên chiều dài ống dẫn khí nén
== 0,02. = 0,03m
Trong đó :
- hệ số tổn thất, = 0,02
- chiều dài ống dẫn, = 50 m
- tỷ trọng của không khí và của nước, kg/m3
Tổn thất áp lực cục bộ ( tại van khóa và các phụ tùng, phụ kiện đường ống ) :
Hc = �= 0,1.= 0,077m
Trong đó :
- vận tốc dòng khí qua phụ kiện
- � hệ số tổn thất cục bộ ( đối với van khóa lấy bằng 0,1 )
Tổn thất áp lực qua thiết bị phân tán khí Ha , lấy bằng 0,2 m
Áp lực cần thiết của hệ thống khí nén
h = + Hc + H = 0,03 + 0,077 + 0,2 + 3 = 3,5 m
( H= 3 m là độ ngập của thiết bị )

Bảng: Thông số công trình bể xử lý sinh học Aeroten đẩy
Thông số

Đơn vị

Giá trị


Số bể
Số hành lang/1 bể
Kích thước hành lang
(BLH)
Số đĩa phân phối khí

Bể
Hành lang
m

2
4
5,5 30 3,5

Đĩa

568 đĩa

Tính toán lượng bùn tuần hoàn.
Từ thức hiện 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 tái sinh hoặc tuần hoàn có thể tinh
theo công thức
P = 100% = .100% = 66,34 %
Trong đó:
:Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước và bùn chảy từ bể aeroten đến bể

-

lắng đợt II.

= 2000- 3000 mg/l. Chọn

: nồng độ bùn hoạt tính tuẩn hoàn

-

= 2400 mg/l

= 5000 – 6000 mg/l. Lấy

nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aeroten
 Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn tuần hoàn.

= 5000mg/l.

= 136,25 mg/l

= = 414,625 m3/h = 115,173 l/s
7. Tính toán bể lắng đợt II sau bể aertoen
Tải trọng thủy lực

q1 =

= 1,35 m3/m2.h

Trong đó:
-

Ks là số dung tích của vùng lắng đối với bể lắng ngang thì Ks = 0,4
H là chiều sâu tính toán của vùng lắng, H = 1,5 – 3 m, lấy H = 2,5 m
at là nồng độ bùn hoạt tính của nước sau khi lắng không dưới 10 g/l, chọn a 1 = 20
g/l
a là nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten chọn không quá 15g/l, chọn a = 3 g/l

-

I chỉ số bùn nằm trong khoảng 100-200 mg/l,chọn I = 100 mg/l

Diện tích mặt thoáng bể lắng ngang đợt II

Diện tích mặt cắt ướt của bể

W =
Trong đó : v - Vận tốc dòng chảy lớn nhất , lấy v = 5mm/s
Chiều rộng bể lắng ngang đợt II

B=
Chiều dài bể lắng đợt II

L=
Chọn 2 bể làm việc đồng thời , mỗi bể 2 ngăn,
Chiều rộng mỗi ngăn là b = B/4 = 22/4 = 5,5 m
Thời gian lưu nước trong bể lắng II.

T=
Thời gian trên đảm bảo thời gian lắng của bể lắng ngang đợt II sau aeroten
Kiểm tra vận tốc thực tế trong bể lắng

vtt =

0,005 m/s