Bài tập lớn kỹ THUẬT xử lý nước THẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÀI TẬP LỚN
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Sinh viên thực hiện : Nhóm 5
Lớp

: DH3CM1

Giáo viên hướng dẫn : Cô Nguyễn Thu Huyền


Mục lục
Danh mục bảng


Đề bài : Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt
Các thông số :
-

Dân số : 110000 người
Tiêu chuẩn thải nước : 115l/người. ngđ
Q của khu công nghiệp : 1500 m3/ngđ

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

PHẦN I
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ XỬ LÝ BAN ĐẦU


1. Xác định lưu lượng xử lý

+ Lưu lượng nước thải sinh hoạt :
QSH = N.qtn/1000
Trong đó :
•
•
•

QSH: lưu lượng nước thải sinh hoạt
N : số dân, N = 110000 người
qtn : tiêu chuẩn thải nước, = 115l/người.ngđ
QSH = 110000.115/1000 = 12650 m3/ ngđ

+ Lưu lượng nước thải công nghiệp : QCN = 1500 m3/ngđ
+ Tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp là Q = 14150 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. Hàm lượng chất lơ lửng :

+ Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt (CSH )
CSH = . 1000 = .1000 = 522 mg/l

+ Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp : CCN = 100 mg/l
+ Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải trước xử lý :


Css = =

= 477 mg/l

b. Hàm lượng BOD5 của nước thải :

+ Hàm lượng BOD5 của nước thải sinh hoạt :
LSH = . 1000 = . 1000 = 261, mg/l
+ Hàm lượng BOD5 của nước thải công nghiệp : LCN = 50 mg/l
+ Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải trước xử lý :
La = = = 239 mg/l
3. Dân số tính toán
a. Dân số tương đương :

+ Tính theo hàm lượng chất chất rắn lơ lửng :
=

= = 2500 người

=

= = 2500 người

+ Tính theo hàm lượng BOD5 :
b. Dân số tính toán :

+ Tính theo hàm lượng chất rắn lơ lửng :
=

+ N = 2500 + 110000 = 112500 người

+ Tính theo hàm lượng BOD5 :
=

+ N = 2500 + 110000 = 112500 người

4. Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải theo hai thông số cơ bản trong nước thải

sinh hoạt
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, 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% = 79 %
c. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD5

+ Hàm lượng của nước thải cần đạt sau xử lý


Lt = .(

- 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% = 79,1 %

PHẦN II
ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
I. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý

Công nghệ xử lý và thành phần các công trình trong dây truyền công nghệ được lựa
chọn trên các cơ sở :
+ Công suất trạm xử lý : Q = 15000 m3/ngày đêm – công suất vừa
+ Thành phần và tính chất nước thải đầu vào : nước thải sinh hoạt có thành phần chủ yếu
là các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, phát sinh trong hoạt động sinh hoạt hằng ngày
của con người. Do vậy, thành phần nước thải chủ yếu có hàm lượng chất rắn lơ lửng
(SS), hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD), các chất dinh dưỡng nito (N),
photpho (P), coliform …Ngoài ra, trong thành phần của nước thải đầu vào còn có một
phần là nước thải công nghiệp, tuy nhiên đã được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào hệ thống
xử lý nước thải tập chung, chất lượng nước thải công nghiệp đã đạt theo loại B – QCVN
40 : 2011 - quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp. Vì thế có
thể coi như nước thải sinh hoạt.
+ Đặc điểm nguồn nước tiếp nhận và khả năng tự làm sạch của nó : Sông thuộc nguồn
loại B, nước không xử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. Qua việc xác định hệ số
pha loãng và hàm lượng chất ô nhiễm cho phép đưa vào nguồn tiếp nhận ở trên cho
thấy : sông có khả năng pha loãng nước thải tốt, khả năng tiếp nhận đối với các chất ô
nhiễm (xét với hàm lượng SS, BOD) còn lớn.
+ Mức độ xử lý nước thải cần thiết : phụ thuộc vào quy chuẩn về chất lượng nước thải
sinh hoạt cho phép xả vào nguồn tiếp nhận ( QCVN 14 : 2008/ BTNMT ); đồng thời
cũng phụ thuộc vào khả năng tiếp nhận của nguồn nước.
+ Phạm vi ứng dụng của các phương pháp và công trình xử lý nước thải.


+ Diện tích, vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý : ở đây trong phạm vi đồ án
môn học được giả định có thể đáp ứng các phương án đưa ra.
II. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

1. Các bước xử lý nước thải
+ Xử lý bậc I : bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớn như : rác, lá
cây, xỉ cát,… có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình tiếp theo và làm trong
nước thải đến mức độ yêu cầu bằng phương pháp cơ học như : chắn rác, lắng trọng lực,
… Hàm lượng cặn sau giai đoạn xử lý này phải không vượt quá 150 mg/l mới đáp ứng
điều kiện để đi vào công trình xử lý sinh học ở bước xử lý sau đó.
+ Xử lý bậc II ( xử lý sinh học ) : Giai đoạn này chủ yếu là xử lý các chất cơ dễ oxy hóa
sinh hóa ( BOD ) để khi xả ra nguồn nước tiếp nhận nước thải không gấy thiếu hụt oxy
và mùi hôi thối.
+ Xử lý bậc III ( xử lý triệt để ) : loại bỏ các hợp chất nito và photpho ra khỏi nước thải
– các chất này ở hàm lượng cao là nguyên nhân gây ra phú dưỡng. Một phần đáng kể
nito và photpho cũng đã được loại bỏ thông qua bước xử lý sinh học ở trên, đồng thời do
mức độ xử lý không yêu cầu xử lý triệt để nên có thể bỏ qua bước xử lý này.
+ Xử lý bùn cặn trong nước thải : Bùn cặn sinh ra được tách nước sơ bộ, ổn định sinh
học trong điểu kiện yếm khí hoặc hiếu khí và được làm khô. Sau xử lý, bùn cặn có thể
được sử dụng làm phân bón.
+ Giai đoạn khử trùng : Qua các công đoạn xử lý trên vẫn không thể loại bỏ được các vi
khuẩn gây bệnh (chủ yếu là coliform ). Do vậy phải khử trùng nước thải sau xử lý làm
sạch, đây là yêu cầu bắt buộc trước khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận.
2. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Căn cứ vào các cơ sở đã phân tích ở trên và tham tài liệu ( Sách Xử lý nước thải đô thị Pgs.Ts.Trần Đức Hạ - [2] ) nhóm 5 xin đề xuất một dây chuyền công nghệ xử lý nước
thải như sau:



Thuyết minh sơ đồ công nghệ
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 ngang đợt I, nước thải được đưa qua công trình làm thoáng sơ
bộ . 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 ngang đợt I. Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng ngang đợt I. Tại đây các chất hữu
cơ không hòa tan trong trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến sân phơi
bùn.
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.
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.
PHẦN III
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
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 :
Bảng 1 : Kích thước ngăn tiếp nhận
Q
m3/h
10001400

Kích thước cơ bản, mm
A
B
2000 2300

H
2000

H1
1600

h
750

h1
750

B
600

l
1000

l1
1200

Dống,
mm
2 ống
250

( Theo bảng P3.1 – Phụ lục 3 – Sách Xử lý nước thải đô thị - Trần Đức Hạ )
1.2 Mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận :
Chọn 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) theo
Các bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước của PGS.TS Trần Hữu Uyển.
Bảng 2 : 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)

2. Song chắn rác

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


Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏ cây và
các tạp chất lớn có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết
bị xử lý nước thải hoạt động ổn định
Song chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16 – 50 mm, các thanh
có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện của thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc
elip.
Lựa chọn thiết kế : 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 thanh 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
Tính toán song chắn rác :
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với
lưu lượng lớn nhất : H = Hmax = 0,51 m
Số khe hở giữa các thanh song chắn rác ( công thức 3.1 – trang 68 - [2] )

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 Bs = 1,0 m
(d : bề dày của thanh song chắn rác d = 8mm = 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 :
HXD

= hmax + hs + hbv = 0,51 + 0,1 + 0,5 = 1,11 m

Chiều dài của mương dẫn nước đặt song chắn rác.
L = L1 + Lp + L2 = 0,55 + 2 + 0,28 = 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

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

Lượng rác lấy ra từ song chắn rác :


Trong đó :
-

a: lượng rác tính cho đầu người trong năm, khi lấy rác bằng cơ giới với khoảng cách khe

-

hở là b = 16 mm lấy a = 8 (l/người. năm) (Bảng 20 -[1])
Ntt : số dân tính toán theo hàm lượng chất rắn lơ lửng. Ntt = 112500 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 ( theo mục 7.2.12 [1])
Khối lượng của rác là:

P = (750 2,47 )/1000 = 1,85 tấn/ngày

Lượng rác trong từng giờ của ngày đêm: P1 = P × Kh /24 = 1,86×2/24 = 0,155 tấn/ h
Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể mêtan
Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác: (40 m3 nước /1 tấn rác )
Q = 40P = 40 1,8 = 74 m3 /ngày.
Rác sau khi nghiền nhỏ được dẫn về bể metan cùng với cặn tươi và bùn hoạt tính dư.
Hàm lượng SS và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% (theo [3]) và
còn lại:
- SS = 477 0,96 = 458 mg/l
- BOD5 = 239 0,96 = 229,5 mg/l
Bảng 3 : Bảng thông số thiết kế song chắn rác
STT
1
2
3
4

Tên thông số
Chiều rộng, Bs
Chiều dài, L
Chiều cao, HXD
Số đơn nguyên

3. Bể lắng cát ngang

Kích thước, số lượng
1,0
2,83

1,11
2

Đơn vị
m
m
m
đơn nguyên


Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực u 18 mm. Đây là
các phần tử vô cơ có kích thước và tải trọng lớn. Chúng cản trở hoạt động của các công
trình xử lý nước thải phía sau. Để đảm bào cho các công trình xử lý sinh học hoạt động
ổn định cần phải có công trình và thiết bị lắng cát phía trước. Bể lắng cát phải được tính
toán vơi vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được
và đủ nhỏ để giữ lại các hạt cát có đường kính bằng 0,2 mm và lớn hơn. Vì vậy vận tốc
dòng chảy trong bể không lớn hơn 0,,3 m/s và không nhỏ hơn 1,5 m/s. Các phần tử lắng
lại trong bể lắng cát có độ ẩm là 60 – 65 %. Đối với công suất 15000 m 3/ngày đêm, lựa
chọn bể lắng cát ngang.
Tính toán bể lắng cát ngang
Chiều dài công tác L của bể lắng cát ngang (theo công thức 3.13 - [2] )

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 ngang

Trong đó :

- Ntt: Dân số tính toán theo hàm lượng cặn lơ lửng, N = 112500 người.
- P:lượng cát giữ lại trong bể tính theo đầu người, P = 0.02 l/ng.ngđ (theo 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
Nhiệm vụ của sân phơi cát là 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=

= 164,25 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 = 458 0,95 = 435,1mg/l
BOD5 = 229,5 0,95 = 218 mg/l
Bảng 4 : Bảng thông số bể lắng cát ngang
STT
1
2
3
4

Tên thông số
Chiều rộng, B
Chiều dài, L
Chiều cao, HXD
Số đơn nguyên

Kích thước, số lượng
1,84
8,0
1,3
2

Đơn vị
m
m
m
đơn nguyên

4. Bể lắng ngang đợt I

Bẻ lắng đợt I được dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước khí xử lý sinh học. Hàm lượng
cặn lơ lửng trong nước thải sau bể lắng đợt I phải nhỏ hơn 150 mg/l. Nếu không đạt yêu
cầu này hiệu suất hoạt động của bể lắng cần phải tăng cường bằng cách đông tụ sinh học
hoặc làm thoáng đơn giản hoặc kết hợp keo tụ. Ở đây , chọn bể lắng ngang đợt I để tính
toán. Do bể lắng ngang phù hợp với công suất trạm xử lý và có hiệu quả lắng cao hơn so
với bể lắng đứng hay bể lắng ly tâm trong cùng một điều kiện làm việc. Bể lắng ngang có
hiệu suất lắng chất rắn lơ lửng ESS = 50 – 60 %, chọn = 55%.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) sau lắng ngang đợt I còn lại :
SS = 0,45 435,1 = 196 mg/l > 150 mg/l, không đáp ứng yêu cầu tiếp nhận của công trình
xử lý sinh học.
Vì vậy, cần thiết phải làm thoáng sơ bộ ( kết hợp thổi khí và bổ sung bùn hoạt tính) nước
thải trước bể lắng ngang đợt I. Sau làm thoáng sơ bộ , hiệu quả lắng của nước thải trong
bể lắng ngang đợt I tăng 15 – 20%, BOD của nước thải có thể giảm được 15– 20 %
Như vậy, hiệu quả lắng SS sau bể lắng ngang đợt 1 có làm thoáng sơ bộ E SS = 70%, và
BOD giảm được 15 %
Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) và BOD 5 của nước thải sau bể lắng ngang đợt 1

còn lại :
- SS = 435,1 0,3 = 130,5 mg/l – thỏa mãn yêu cầu để xử lý sinh học
- BOD5 = 218 0,85 = 185,3 mg/l

4.1.

Tính toán công trình làm thoáng sơ bộ


Thể tích của bể làm thoáng sơ bộ :

Trong đó : T - thời gian thổi khí , t = 20 phút
Lượng không khí cần cấp cho bể làm thoáng sơ bộ được xác định theo lưu lượng riêng
của không khí D = 0,5 m3 không khí/ m3 nước thải. h ( theo mục 8.12.3 – [1] )
V = D× Qmax = 0,5× 987,5 = 49 m3/h
Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng

m2

F =

Trong đó: I – cường độ thổi khí nằm trong khoảng 4-7 m3 không khí/ m2 . h
Chọn I = 5 m3 không khí/ m2 . h
Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ :
H = W/F = 330/99 = 3,3 m
Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn hình chữ nhật trên mặt bằng. Kích thước mỗi ngăn
B×L = 5 ×10 m2
Bảng 5 : Thông số bể làm thoáng sơ bộ
STT
1

2
3
4

Tên thông số
Chiều rộng, B
Chiều dài, L
Chiều cao, HXD
Số đơn nguyên

Kích thước, số lượng
5
10
3,8
2

4.2 Tính toán bể lắng ngang đợt I

Chiều dài công tác của bể lắng ngang đợt I ( theo công thức 32 – [1] )

Đơn vị
m
m
m
đơn nguyên


Trong đó:
- v : Tốc độ dòng chảy trong vùng lắng - theo quy phạm v = 5 ÷10 (mm/s). Chọn v = 5

(mm/s).
- H : Chiều cao công tác của bể lắng H = 1,5÷3m, chọn H = 2,5m.
-

K : Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang K = 0,5.

-

U0 : Độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác dịnh theo công thức:

U0 =

Trong đó :
- α là hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải đối với độ nhớt . Lấy nhiệt độ của
nước thải là 200C , ta được α = 1,0 ( bảng 31 [1].)
- T là thời gian lắng của nước thải trong bình thí nghiệm hình trụ với chiều sâu lớp nước
500mm, đạt được hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán.Theo bảng 33- [1]. Hiệu
suất lắng của bể lắng ngang đợt 1 ( đã kết hợp làm thoáng ) theo tính toán là E = 70% ,
với n = 0,25 và E = 70%, nội suy .Ta được t = 2010 giây.
- Lấy n = 0,25 đối với hạt lơ lửng có khả năng kết tụ trong nước thải sinh hoạt.

- Trị số

= 1,255.( theo Bảng 34 - [1])

- : thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải trong bể, với v = 0,5 mm/s thì = 0
(theo Bảng 32 - [1])

Vậy chiều dài công tác của bể lắng ngang đợt I là :

Diện tích tiết diện ướt của bể :

Chiều rộng tổng cộng của bể :

Chọn số ngăn bể lắng ngang là N = 4 ngăn
Chiều rộng mỗi ngăn : = 5,5 m
Kiểm tra lại vận tốc trong phần lắng :

Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng :

.
Trong đó:
-

Q : lưu lượng nước thải ngày đêm, Q = 15000 m3/ngđ
C0 : Là hàm lượng chất lơ lửng trước khi vào bể lắng, C = 435,1 (mg/l).
E : Là hiệu xuất lắng có làm thoáng sơ bộ của bể lắng đợt I: E = 70%.
T : thời gian tích lũy cặn, chọn T = 1ngày đêm
p :Độ ẩm của cặn, do xả cặn bằng tự chảy nên ta lấy p = 95% ( Theo 8.5.5 –[1]).
N : số ngăn công tác của bể, N = 4
: khối lượng riêng của bùn

Chiều cao lớp bùn cặn trong bể lắng :

=1 tấn/m3


Lấy hb = 0,2 m
Chiều cao xây dựng bể :

HXD = H + hb + hth + hbv = 2,5 + 0,2 + 0,3+ 0,5 = 3,5 m
Trong đó :
hth : chiều cao lớp trung hòa, lấy hth = 0,3 m
hbv: chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,5 m
Bảng 6 : Thông số bể lắng ngang đợt I
STT
1
2
3
4

Tên thông số
Chiều rộng, B
Chiều dài, L
Chiều cao, HXD
Số đơn nguyên

Kích thước, số lượng
5,5
50
3,5
2

Đơn vị
m
m
m
đơn nguyên

5. Tính toán công trình sinh học - bể aroten đẩy

Do BOD5 của nước thải khi đưa vào bể aeroten L a = 185,3 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 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 = 185,3 (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 = = = 2h
Thời gian thổi khí trong ngăn aeroten :
ta = = = 0,75 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 – 0,75 = 1,25 h
5.3 Các kích thước của aeroten
Thể tích của ngăn aeroten W1 :