TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài tập lớn này,em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã
tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ở
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn
công nghệ - khoa môi trường, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Thu Huyền.
Các thành viên trong em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo đã
giúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện bài tập lớn một cách hoàn chỉnh nhất,
tuy nhiên không thể tránh nổi những thiếu sót. Kính mong quý thầy giáo, cô giáo cùng
toàn thể bạn bè góp ý để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, tháng 4 năm 2016.
Sinh viên

Trần Minh Giang

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

MỤC LỤC

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

Trần Minh Giang

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa trên phạm vi cả
nước đang gia tăng mạnh mẽ. Nhu cầu khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên của
con người cũng không ngừng tăng lên, các vấn đề môi trường ngày một gia tăng, vì
vậy chúng ta càng phải đối mặt nhiều hơn với các thách thức môi trường. Nước thải
chưa qua xử lý thải vào môi trường đang là vấn đề gây bức xúc, gây ô nhiễm nghiêm
trọng đến môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng.
Hiện nay có rất nhiều khu xử lý nước thải cho sinh hoạt và công nghiệp đã và
đang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiến hiện đại để xử lý. Việc lựa chọn
dây truyền công nghệ phù hợp rất quan trọng và nó phụ thuộc vào chất lượng nước
đầu vào, yêu cầu của nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật.
Để lựa chọn một qui trình công nghệ xử lý đạt hiệu quả cần có sự tính toán tỉ mỉ
và thiết kế từng chi tiết công trình trong hệ thống xử lý. Chính vì thế thông qua bài tập
lớn môn học xử lý nước thải. Sau đây nhóm tôi xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp
lý để xử lý nguồn nước thải sau.
Để hoàn thành tốt đồ án này. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Giảng Viên: TS
Nguyễn Thu Huyền đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu và rèn luyện.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện bài tập lớn một cách hoàn chỉnh nhất,
tuy nhiên không thể tránh nổi những thiếu sót. Kính mong cô giáo cùng toàn thể bạn
bè góp ý để bài tập lớn của nhóm chúng tôi được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

3

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI
TRƯỜNG HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN MÔN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Họ và tên sinh viên: Trần Minh Giang
Lớp : ĐH3CM1
Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Huyền
1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống
xử lý nước thải theo các số liệu dưới đây:
- Nguồn thải loại:..Nước thải.
- Công suất thải nước: 15000 m3/ngày đêm
- Chỉ tiêu chất lượng nước thải. Tiêu chuẩn nước thải đầu ra đảm bảo theo
TCVN 14/2008
2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :
- Thuyết minh công nghệ (đề xuất hai phương án công nghệ, lựa chọn 1 phương
án)
- Bản vẽ sơ đồ công nghệ theo cao trình, lớp nước

- Vẽ chi tiết hai công trình chính
- Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý

Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

Trần Minh Giang

Nguyễn Thu Huyền

Phần I: Tính toán sơ bộ đầu vào
Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

4

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.1 Lưu lượng nước thải
-

Dân số tính toán được dựa vào số liệu đã cho của thành phố :
N = S1.mật độ khu vực 1 + S2.mật độ khu vực 2
= 3.24516 + 6.11495 = 82518 ( người)
a. Lưu lượng nước thải sinh hoạt.
Qsh

(m3/ng.đ)

b. Lưu lượng nước thải sản xuất từ các khu công nghiệp.
QCNSX = Skcn.lượng nước thải trung bình = 123.32 = 3936 (m3/ngđ)
c. Lưu lượng nước thải của bệnh viện
Qbv= = = 82.5 (m3/ngđ)
d. Lưu lượng nước thải tổng cộng.
Q = Qsh + QCNSX + Qbv = 8251.8 + 3936 + 82.5 = 12270.3 (m3/ngđ)
Thiết kế trạm xử lí có công suất : Q = 15000 m3/ngđ
- Lưu lượng trung bình giờ:
Qtb = = 625 ( m3/h )
- Lưu lượng trung bình giây:
q = = 0.174 ( m3/s )
- Dựa vào điều 4.1.2 bảng 2. TCVN 7957:2008.
Hệ số không điều hòa K:
qtb ( l/s ) =174 ( l/s ) => Kmax = 1.58 ; Kmin = 0.6

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

5

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Bảng 1: Lưu lượng nước thải của trạm xử lý.
Lưu lượng nước m3/ngđ
thải

m3/h

m3/s

l/s

Qtb

15000

625

0.174

174

Qmax

23700

987,5

0.275

275

Qmin

9000

375

0.104

104

1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm
a. Hàm lượng chất lơ lửng.
-

Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức:
Csh = = = 600 ( mg/l )
Trong đó:

+ a: Lượng chất lơ lửng của người dân thải ra trong một ngày đêm. Theo bảng 25 TCVN
7957-2008 ta có a = 60 ÷65 (g/ng.ngđ). Chọn a = 60 (g/ng.ngđ).
+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình thị trấn: q0 = 100(l/ng.ngđ).
- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp.
CCN = 100 (mg/l), QCN = 3936(m3/ng.đ)
-

Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải được tính:
Chh = = = 436.25 ( mg/l )
b. Hàm lượng BOD của nước thải.
- Hàm lượng BOD của nước thải sinh hoạt được tính:
Lsh = = = 650 ( mg/l )
Trong đó: + L0 : Lượng BOD một người thải ra trong một ngày đêm. Theo
bảng 25 TCVN 7957-2008 ta có L0 = 65 (g/ng.ngđ).

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của thị trấn: q0 = 100(l/ng.ngđ)

- Hàm lượng BOD của nước thải công nghiệp:
LCN = 50 (mg/l), QCN = 3936(m3/ng.đ).
- Hàm lượng BOD trong hỗn hợp nước thải được tính:
Lhh = = = 453.5 ( mg/l )

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

6

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.3.
-

Dân số tính toán
Dân số tính toán : Ntt = Nthực + Ntđ
Trong đó:

+ Nthực : Dân số thực tế, Nthực =82518(người).
+ Ntđ : Dân số tương đương, là dân số quy đổi của khu dân cư.
a, Dân số tính toán theo chất lơ lửng
- Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
NtdC = ( người )
- Dân số tính toán theo chất lơ lửng:
NTT = 82518 + 6698= 89216(người)
b, Dân số tính toán theo hàm lượng BOD
-

Dân số tương đương theo BOD được tính theo công thức:
NtdL = = = 3092 ( người)
- Dân số tính theo BOD:
NTT = 82518 + 3091 = 85610 (người).

1.4

Xác định mức độ xử lí cần thiết
a, Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo hàm lượng cặn lơ lửng.

Cn.thải =

 a × QS


+ 1 × b + C ng
 q


Trong đó: -Cn.thải : Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi xử lý (mg/l).
- Cng : Hàm lượng cặn của nước nguồn trước khi xả nước thải, C ng =
11 (mg/l).
- b : Độ tăng hàm lượng cặn cho phép, nguồn loại B ta có b = 0.8
(mg/l)
:

QS : Lưu lượng nước sông, Qs = 42 (m3/s).
q

: Lưu lượng nước thải lớn nhất, q = 0.275 (m3/s).

a : Hệ số pha loãng được xác định theo công thức:

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

7

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3

1 − e− α x
3
Q
1 + S e− α x

q

a=
Trong đó: x : Khoảng cách từ điểm xả đến điểm tính toán theo lạch sông.

α

: Hệ số thưc nghiệm,

α

γ ×ζ × 3 E q

=

với

γ

là hệ số khúc khuỷu của sông:

φ= = = 0.4
ζ

hệ số phụ thuộc vào vị trí xả nước thải,

ζ

=1 (thiết kế họng xả nước thải gần

bờ).
E là hệ số khuếch tán rối E = = = 0.056
Trong đó:
H: Độ sâu trung bình của dòng sông H = 28 ( m )
V: vận tốc trung bình của dòng chảy V = 0.4 ( m/s )
Vậy ta có :
a = = 0.106

α = φ = 0.4 0.235
Cn.thải = 0.8 + 11

= 24.75 (mg/l)100 (mg/l). (Đối với nguồn loại B

theo QCVN 14-2009).
Vậy mức độ cần thiết làm sạch theo hàm lượng chất lơ lửng :

ESS =

C hh − C n.th¶ i
C hh

= = 94.5%

Trong đó: Chh là hàm lượng cặn trong nước thải trước khi xử lý.
b, Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD
• Xác định nồng độ BOD yêu cầu trong nước thải xả ra nguồn theo quá trình tiêu thụ
ôxy sinh hóa v

tb

= 0,4 (m/s)
t = =(ngày).

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

8

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

-k .t 

 L − L × 10 ng  + L cf
ng

-k .t  cf
-k .t
nth

 10 nth
q × 10

a × QS

Lanth =
Trong đó:K: Hằng số tốc độ tiêu thụ oxy trong sông trong điều kiện 20°C, lấy
Knth = 0,1 ( ng-1 )
5

Lcf : Hàm lượng BOD cho phép, Lcf = 25 (mg/l), nguồn loại B(theo
QCVN 08-2008).
5

Lng : Hàm lượng BOD có trong nước nguồn, Lng = 4,1 (mg/l).
 Lanth = + = 369.13 ( mg/l )
Lanth = 369.13 (mg/l) >50 (mg/l)
Theo bảng 1, QCVN 14-2008, giá trị BOD5 cho phép tại miệng xả với nguồn
loại B là 50(mg/l).
• Xác định nồng độ BOD5 trong nước thải xả ra nguồn để duy trì nồng độ ôxy hoà tan

yêu cầu tại điểm tính toán không kể đến sự khuyếch tán ôxy bề mặt :

a×Q
× O ng − O yc − Lng .10 − 2 K 1 .10 2 K 1 − O yc 10 2K1
q

(

)

Lbnth =
Trong đó:
Lượng oxi của sông: Ong = 4.2 (mg/l).
Lượng oxi cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT theo cột B2
Oyc = 5

(mg/l). (nguồn loại A2 theo QCVN 08-2008) .

⇒ Lbnth =
Lbnth = -88.2 (mg/l).
Ta thấy Lntha> Lnthb mà khi xả vào nguồn loại B thì L nthy/c( mg/l )( QCVN
08/2008/ BTNMT)
• Xác định nồng độ BOD5 trong nước thải xả ra nguồn để duy trì nồng độ ôxy hoà tan
yêu cầu tại điểm tính toán có kể đến sự khuyếch tán ôxy bề mặt :
Có:

Da = Obh - Ong = 9.17 – 4.2 = 4.97 (mg/l).
Dth = Obh - Oyc = 9.17 - 2 = 7.17 (mg/l).

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

9

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Thay vào hệ phương trình sau:
k1 .La

− k1 .t
− 10 − k2 .t ) + Da .10 − k2 .t
 Dth = Dt = k − k (10
2
1


 k  D ( k − k1 )  

lg 2 1 − a 2


k1 
k1 .La


t =
th


k 2 − k1

Giải hệ này ta có La = 8.24 (mg/l); ứng với thời gian tth = 2 ngày.

Lnth =

a.Q
( La − Lng ) + La
q.
= +8.24
= 75.3

(mg/l) > 50(mg/l)

Lnth
Ta lấy

=50(mg/l)

Do đó mức độ cần thiết phải xử lý là:
EBOD5 = = = 89 %
Theo hàm lượng chất lơ lửng là 94.5%
Theo BOD thì mức độ xử lí là 89%

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

10

Trần Minh Giang

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

11

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

PHẦN II: ĐỀ SUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Phương án 1:

Ngăn tiếp nhận

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

12

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

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

Nguồn thải
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 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 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 bể metan để ổn định bùn trước khi đưa đến sân phơi bùn.
Nước thải tiếp tục đi vào bể Aeroten kết hợp với bể lắng đợt 2 để thực hiện quá
trình xử lý sinh học. Tại bể Aerotan , các vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ
có trong nước thải trong điều kiện sục khí liên tục. Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh
khối bùn hoạt tính tăng lên. Sau khi được xử lý sinh học ở bể aeroten, nước thải được
chảy qua bể lắng đợt II, một phần bùn hoạt tính sinh ra sẽ được tuần hoàn lại ngăn tái
sinh của aeroten ( được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn, phần còn lại gọi là bùn hoạt
tính dư. Do bùn hoạt tính dư có độ ẩm cao nên cần phải dẫn đến công trình bể nén bùn
để làm giảm độ ẩm trước khi đưa lượng bùn này sang bể metan.
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
clo, các công trình khử trùng bao gồm trạm clo, máng trộn và bể tiếp xúc .Nước thải
sau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếp nhận.

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

13

Trần Minh Giang


Song chắn rác
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Phương án 2:

Đông tụ sinh học

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

14

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

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 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 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 bể metan để ổn định bùn trước khi đưa đến sân phơi bùn.
Nước thải tiếp tục đi vào bể biofil cao tải để thực hiện quá trình xử lý sinh học.
Tại bể biofil cao tải, các vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước
thải trong điều kiện sục khí liên tục. Quá trình phân hủy này sẽ làm sinh khối bùn hoạt
tính tăng lên. Sau khi được xử lý sinh học ở bể aeroten, nước thải được chảy qua bể
lắng đợt II, một phần bùn hoạt tính sinh ra sẽ được tuần hoàn lại ngăn tái sinh của
aeroten ( được gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn, phần còn lại gọi là bùn hoạt tính dư. Do
bùn hoạt tính dư có độ ẩm cao nên cần phải dẫn đến công trình bể nén bùn để làm
giảm độ ẩm trước khi đưa lượng bùn này sang bể metan.
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
clo, các công trình khử trùng bao gồm trạm clo, máng trộn và bể tiếp xúc .Nước thải
sau khi xử lý đạt quy chuẩn sẽ được thải ra sông tiếp nhận.

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

15

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
PHƯƠNG ÁN I

3.1 Ngăn tiếp nhận nước thải
Trạm bơm chính sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận
của trạm xử lý. Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó nước thải có thể tự
chảy qua các công trình đơn vị của trạm xử lý.
Lưu lượng tính toán dựa vào lưu lượng giờ lớn nhất :
max
h

Ngăn tiếp nhận

3

Q
= 987.5(m /h), tra bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận (Bảng P3.1giáo trình xử lý nước thải - PGS.TS Trần Đức Hạ).
Bảng 3.1 Kích thước ngăn tiếp nhận
Lưu
lượng
nước
thải
(m3/h)
10001400

KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

A

B

H

H1

H

2000

2300

2000

1600 750

h1

b

l

l1

750

600

1000 1200

Đường

kính
ống
dẫn
2 ống
250

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 2 : 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 )

Nguồn th

3.2 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.

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

16

Trần Minh Giang

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Bảng 3 : 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

3.3 Song chắn rác

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
Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

17

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

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] )
Qsmax
0.274
n=

.K =
.1,05 ≈ 40(khe)
b.v.H
0.016 × 0.9 × 0.51
Trong đó :
-

n : là số khe hở .

-

H: là độ đầy lấy 0,51 m

-

: lưu lượng lớn nhất của nước thải = 0,274 (m3/s).

-

v : vận tốc nước chảy qua 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
v min =

Qsmin
0.104
.=
. = 0,547m / s
B s × hmin 1,0 × 0,19

Vậy vận tốc thỏa mãn yêu cầu
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
hs = ξ ×

v2
×K
2g

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

18

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

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

-

ξ

: hệ số sức cản cục bộ của song chắn , được tính theo công thức :
d
ξ = β × 
b

4 3

 0,008 
× sin α = 2,42 × 

 0,016 

4

3

× sin 60 0 = 0,83

Trong đó :
β

-

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

chữ nhật
-

α

= 2,42

: góc nghiêng so với mặt phẳng ngang,

Vậy :

α

= 600

0,9 2
hs = 0,83 ×
× 3 = 0,1m
2 × 9,81

Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác :
H

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

XD

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
L1 =

-

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

-

B s − Bm
1,0 − 0,6
.=
. = 0,55m
2tg ϕ
2 × tg 20 0

L1
0,55
.=
. = 0,28m
2

2

Lp : chiều dài phần hình chữ nhật ngăn đặt song chắn rác, chọn Lp = 2 m
Lượng rác lấy ra từ song chắn rác :

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

19

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

W

r

=

a.N tt
8 × 112500
.=
. = 2,47m 3 / ngđ
365 × 1000 365 × 1000

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/m3 ;hệ số không điềù 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: P 1 = 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 3% (theo
[3])và còn lại:
-

SS = 436.25 0,97 = 423.2 mg/l
BOD5 = = 439.9 mg/l

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

20

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Bảng 4 : 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

Kích thước, số lượng
1,0
2,83
1,11
2

Đơn vị
m
m
m
đơn nguyên

3.4. Bể lắng cát ngang.
Đối với trạm xử lý công suất trên 100 m3/ngđ cần có bể lắng cát.
Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ
yếu là cát ra khỏi nước thải, để các công trình xử lý sinh học nước thải và bùn cặn phía

sau hoạt động ổn định. Vai trò của bể lắng cát ngang: bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi
bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh mương dẫn… Bể
lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0.15 m/s ≤ v ≤ 0.3 m/s
để lắng hết các cặn vô cơ. Thời gian lưu nước trong bể là 30’ ≤ t (Điều 8.3.4 TCVN
7957-2008).
Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 8.3-TCVN
7957-2008.
- Chiều dài của bể lắng cát :
L = k = = 7.5 (m) Chọn L = 7.5 ( m )
Trong đó:
+ Htt - Chiều sâu công tác của bể lắng cát, nằm trong khoảng tử 0.25 - 1m, ta chọn
Htt = 0.7 (m).
U0 - Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s). Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt
cát có đường kính lớn hơn 0,25 mm. Theo bảng 26- TCVN 7957- 2008,
ta có U0 = 24.2 mm/s.
+ K - Hệ số lấy theo bảng 27- TCVN 7957- 2008, với bể lắng cát ngang: K = 1.3.
+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với qsmax : V = 0.2 m/s.
• Diện tích tiết diện ướt của bể, ω (m2) được tính:
ω = = = 1.375( m2 )
Trong đó:
max
+ qs - Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qsmax = 0.274 (m3/s).
+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất V = 0.2 (m/s).
+ n - Số đơn nguyên công tác, n = 1.
- Chiều ngang của bể lắng cát là:
Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

21

Trần Minh Giang

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

B = = (m) chọn B = 2m
-

Xây 2 bể lắng cát gồm 1 bể công tác và một bể dự phòng, kích thước mỗi bể là:
L = 7.5 (m) và B = 2 (m).
- Thời gian nước lưu lại trong bể:
T = = = 37.5 ( s ) >30 ( s )
Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể.
- Thể tích phần lắng cặn của bể:
Wc= = = 3.57 ( m3 )
Trong đó:

+ Ntt = 89216 (người): Dân số tính toán theo chất lơ lửng.
+ p = 0.02 /ng.ngđ : Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày
đêm.
+ T = 2-4 ngày : Thời gian giữa hai lần xả cặn. Ta chọn T = 2 ngày.
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:
hc = = = 0.24 (m )
-

Cát được dẫn ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thủy lực một lần một ngày và được dẫn đến
sân phơi cát.
Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m3 cặn cát ra khỏi bể phải cần tới 20 m3 nước. Lượng
nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày là:
Q = Wc× 20 = 3.57× 20 = 71.4 (m3/ngđ).

-

Chiều cao xây dựng của bể:
HXD = Htt+ hc+ hbv = 0.7 + 0.24 + 0.5 = 1.5 (m).
Trong đó:

+ Htt - Chiều cao tính toán của bể lắng cát, Htt = 0.7 (m).
+ hbv - Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 (m).
+ hc - Chiều cao lớp cặn trong bể, hc = 0.4 (m).
- Để ổn định dòng chảy trong bể lắng cát phía sau bể ta xây đập tràn.
- Chiều cao đập tràn:
P == = 0.16
Trong đó: Kq - tỉ số của lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất.
 Vậy xây dựng 2 bể lắng cát với kích thước mỗi bể B x H x L: 2 x 1.5 x 7.5m.

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

22

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Sau khi nước thải qua bể lắng cát thì:
Hàm lượng chất lơ lửng , BOD của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5%
và còn lại là:
C1 = C0 – 0.05× C0 = 423.2 × 0.95 = 402 (mg/l)
L1 = L0 – 0.05 ×L0 = 439.9 0.95 = 418 mg/l
Trong đó:

C0: Hàm lượng chất lơ lửng trước khi vào bể lắng cát.
C1: Hàm lượng chất lơ lửng ra khỏi bể lắng cát.
L0: Hàm lượng BOD5 đầu vào bể lắng cát
L1: Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể lắng cát.
Bảng 5: Kích thước bể lắng cát ngang.
Chiều dài của 1 bể.
Chiều rộng của 1 bể
Chiều cao của 1 bể
Số bể là 2 ( 1 bể làm việc 1 bể dự phòng)

7.5 (m)
2 (m)
1.5 (m)
2 bể

3.5. Sân phơi cát.
Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp cát - nước để dễ
dàng vận chuyển cát đi nơi khác. Sân phơi cát được xây dựng gần bể lắng cát, chung
quanh được đắp đất cao. Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở về hố thu bơm lên
trước bể lắng cát.
- Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:
F = = = 130.26 (m2) chọn F = 140m2

Trong đó:
+ P = 0,02 (l/ng-ngđ).
+ h: Chiều cao lớp cát đã phơi khô trong một năm, lấy h = 5 (m/năm) (theo mục 8.3.8
TCVN 7957-2008).
+ Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng
 Vậy chọn sân phơi cát gồm 2 ô với kích thước mỗi ô là: 140(m2). Tổng diện
tích của sân phơi cát 280(m2 ). Kích thước của sân phơi cát là: B×L = 10×14 (m)

3.6. Bể đông tụ sinh học.

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

23

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Do hàm lượng cặn đầu vào của quá trình xử lý lớn nên trước khi vào bể lắng
ngang đợt 1 thì nước thải được đưa qua bể đông tụ sinh học trong quá trình này tạo
nên bùn màng sinh vật có khả năng kết tụ với các cặn lơ lửng khác trong nước thải
giúp quá trình lắng tốt hơn.
Bể đông tụ sinh học không kết hợp với công trình lắng.
Thời gian thổi khí trong ngăn đông tụ là 20’.
Lượng khí cấp 0.5 m3 khí/m3 nước thải.
-

Thể tích bể đông tụ là:
W = = = 330 (m3)
Trong đó:
t: thời gian làm thoáng thường chọn là 20’.

-

Diện tích mặt bằng của ngăn đông tụ.
Fdt = = = 75 (m2)
Trong đó:

H : chiều cao của ngăn đông tụ:
H = 3.6×v×t1 = 3.6×0.8×1.5 = 4.32(m), lấy H = 4.4 (m)

• v: vận tốc dòng chảy theo hướng từ dưới lên trong ngăn lắng chọn 0.8 qui phạm
( 0.8÷0.85 mm/s)
• t1 thời gian lắng được chọn là 1.5 (h).
-

Diện tích mặt bằng phần lắng của bể đông tụ sinh học.
Fl = = = 172 (m2)

-

Tổng diện tích toàn bể:
F = Fdt + Fl = 75 + 172 = 247 (m2)

-

Lượng không khí cần cung cấp cho bể đong tụ sinh học:
V = Qmaxh×D = 987.5×0.5 = 493.75 (m3)

-

Trong đó:
D : Là lưu lượng không khí trên 1 m3 nước thải : D = 0.5 (m3 khí/m3 nước thải)
Chọn bể đông tụ sinh học có 2 ngăn diện tích của mỗi ngăn đông tụ là:
Fngăn = 247/2 = 123.5 (m2)

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

24

Trần Minh Giang


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Vậy kích thước của mỗi ngăn trên mặt bằng là: B×L = 10.3×12
Sau khi làm thoáng tại bể đông tụ sinh học hiêu quả lắng cặn TSS được nâng
lên đạt 30 (%)
C1 = C0 – 0.3× C0 = 402 × 0.7 = 281.4 (mg/l)

Hàm lượng BOD5 sau khi đi qua bể đông tụ sinh học là:
L2 = L1×(100−20)% = 418×0.8 = 334.4 (mg/l)
Chọn Bể đông tụ có 2 ngăn với 2 đường kính ống dẫn khí vào bể kích thước D =
150 (mm). Mỗi ngăn có 2 ống nhánh đường kính D n = 80 (mm).Trên các ống nhánh
có đục lỗ với kích thước lỗ d= 12 (mm).
Thiết kế 2 bể đông tụ 1 bể làm việc 1 bể dự phòng.
Bảng 6: Kích thước bể đông tụ sinh học.
Chiểu rộng của bể.
Chiều dài của bể.
Chiều rộng của 1 ngăn.
Số ngăn trong 1 bể.
Chiều cao của bể.

Giảng viên: TS Nguyễn Thu Huyền

B = 20.6(m)
L = 12(m)
b = 10.3 (m)

N = 2 (ngăn)
H = 4.4

25

Trần Minh Giang