Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu Dân Cư đồ án mạng lưới cấp thoát nước có 274900 người

MỤC LỤC

1


LỜI CẢM ƠN !
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ của thầy cô
và bạn bè. Đó là yếu tố rất uan trọng giúp em hoàn thành đồ án môn học xử lý
nước tahri.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô khoa Môi Trường, đã
hết lòng giảng dạy em trong quá trình học tập.
Em xin trân trọng cảm ơn cô giáo hướng dẫn Nguyễn Xuân Lan. Người
trực tiếp hướng dẫn đồ môn học của em.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã quan tâm giành thời gian phản
biện khoa hoạc cho đề tài này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày 29/4/2016
Sinh viên
NguyễnThị Cẩm Tú

2


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT & CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1.

a.

Nguồn phát sinh, đặc tính nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của
các cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui
chơi giải trí, cơ quan công sở… Thông thường, nước thải sinh hoạt của hộ gia
đình được chia làm hai loại chính: nước đen và nước xám.
Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ
yếu là: chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng. Nước xám là nước
phát sinh từ quá trình rửa, tắm, giặt, với thành phần các chất ô nhiễm không
đáng kể. Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh
hoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho. Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng N
và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bị
phú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có hàm lượng N và P
cao, trong đó các loài thực vật thủy sinh phát triển mạnh rồi chết đi, thối rữa,
làm cho nguồn nước trở nên ô nhiễm.
Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt, đặc biệt là
trong phân, đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong
phân. Vi sinh vật gây bệnh từ nước thải có khả năng lây lan qua nhiều nguồn
khác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, cây
trồng, vật nuôi, côn trùng…), thâm nhập vào cơ thể người qua đường thức ăn,
nước uống, hô hấp,…,và sau đó có thể gây bệnh. Vi sinh vật gây bệnh cho người
bao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán.

3


b.

Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt
Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào

nguồn nước thải. Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tập
quán sinh hoạt. Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà
bếp, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinh
sàn nhà…
Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát
sinh nước thải này đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần
lớn các loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy.
Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các
chất hữu cơ trên thành CO2, N2, H2O, CH4,… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có
trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số
BOD5. Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để
phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải. Như vậy chỉ số BOD 5 càng cao
cho thấy chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải
ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn.

2.

a.

Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải
Phương pháp xử lý cơ học
Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nước
thải được gọi chung là phương pháp cơ học.
Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo. Xử lý
nước thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và
thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ … Đây là các thiết bị
công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ
thống thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn

định.
Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp
chất không tan, tuy nhiên BOD trong nước thải giảm không đáng kể. Để tăng
cường quá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi
4


lắng nên hiệu suất xử lý của các công trình cơ học có thể tăng đến 75% và BOD
giảm đi 10 – 15%.
Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:


Song chắn rác
Song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏ
cây và các tạp chất 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 xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến
50mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhực hoặc gỗ. Tiết diện của các thanh
này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip. Bố trí song chắn rác trên máng dẫn
nước thải. Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng
nước chảy để giữ rác lại. Song chắn rác thường đặt nghiêng theo chiều dòng
chảy một góc 50 đến 900 .
Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thải và
trước các công trình xử lý nước thải.



Bể thu và tách dầu mỡ
Bể thu dầu: Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy,
bãi chứa dầu và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công

trình công cộng khác, nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trong
khu vực bãi đỗ xe…
Bể tách mỡ: Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu…
có trong nước thải. Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách
sạn, trường học, bệnh viện… xây bằng gạch, BTCT, thép, nhựa composite… và
bố trí bên trong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp
ăn để tách dầu mỡ trước khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các
loại nước thải khác.



Bể điều hoà
Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư,
công trình công cộng như các nhà máy xí nghiệp luôn thay đổi theo thời gian
phụ thuộc vào các điều kiện hoạt động của các đối tượng thoát nước này. Sự dao
động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnh
5


hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải. Trong quá trình lọc cần phải
điều hoà lưu lượng dòng chảy, một trong những phương án tối ưu nhất là thiết
kế bể điều hoà lưu lượng.
Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chế
hiện tượng quá tải của hệ thống hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng
chất hữu cơ giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học. Hơn nữa các chất ức
chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích
hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.


Bể lắng, Bể lắng cát

Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực µ =
18 mm/s. Đây các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn. Mặc dù không
độc hại nhưng chúng cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải như
tích tụ trong bể lắng, bể mêtan,… làm giảm dung tích công tác công trình, gây
khó khăn cho việc xả bùn cặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm xử lý nước
thải. Để đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải sinh học nước thải
hoạt động ổn định cần phải có các công trình và thiết bị phía trước.
Cát lưu giữ trong bể từ 2 đến 5 ngày. Các loại bể lắng cát thường dùng cho
các trạm xử lý nước thải công xuất trên 100m3 /ngày. Các loại bể lắng cát
chuyển động quay có hiệu quả lắng cát cao và hàm lượng chất hữu cơ trong cát
thấp. Do cấu tạo đơn giản bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả. Tuy
nhiên trong điều kiện cần thiết phải kết hợp các công trình xử lý nước thải,
người ta có thể dùng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon
hở một tầng hoặc xiclon thuỷ lực.
Từ bể lắng cát, cát được chuyển ra sân phơi cát để làm khô bằng biện pháp
trọng lực trong điều kiện tự nhiên.



Bể lắng nước thải
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo
nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước
thải. Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử
lý ban đầu thể bố trí nối tiếp nhau, quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95%
lượng cặn có trong nước hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường quá

6


trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học. Sự lắng của các hạt xảy ra

dưới tác dụng của trọng lực .
Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt
một trước công trình xứ lý sinh học và bể lắng đợt hai sau công trình xứ lý sinh
học.
Theo cấu tạo và hướng dòng chảy người ta phân ra các loại bể lắng ngang,
bể lắng đứng và bể lắng ly tâm.
b.

Phương pháp xử lý hóa lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng
các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng
quá trình lắng ra khỏi nước thải. Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng
phương pháp hóa học bao gồm:
Bể keo tụ, tạo bông
Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và
các hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7-10-8 cm). Các chất này tồn tại ở dạng
phân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Để
tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải
một số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer, … Các chất này có tác dụng
kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ
trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn.
Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,
Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO)3.2H2O,
FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn
gốc thiên nhiên hay tổng hợp.
Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi
tạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo
theo các chất phân tán không tan gây ra màu.
Bể tuyển nổi
Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ

các tạp chất không tan, khó lắng. Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được
sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.
7


Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được
áp dụng trong trường quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện. Các
chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của
các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu.
Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong
bóng khí. Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3 mm.
Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước
thải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ)
hoặcbằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa
học).
c.

Phương pháp xử lý hóa học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trong
dây chuyền công nghệ trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi
cần thiết sử dụng lại nước thải. Các quá trình xử lý hóa học được trình bày
trong:
Bảng 1: Ứng dụng quá trình xử lý hoá học
Quá trình

Ứng dụng

Trung hoà

Để trung hoà các nước thải có
độ kiềm hoặc axit cao.

Khử trùng

Để loại bỏ các vi sinh vật gây
bệnh. Các phương pháp
thường sử dụng là: chlorine,
chlorine dioxide, bromide
chlorine, ozone…

Các quá trình khác

Nhiều loại hoá chất được sử
dụng để đạt được những mục
tiêu nhất định nào đó. Ví dụ
như dùng hoá chất để kết tủa
các kim loại nặng trong nước
thải.
8


d.

Phương pháp xử lý sinh học
Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của
vi sinh vật. Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các
hợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí: Quá trình xử lý nước
thải được dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do

hoà tan. Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó là
quá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo. Ngược lại, nếu oxy được
vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử
lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí: Quá trình xử lý được
dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men
kỵ khí. Đối với các hệ thống thoát nước qui mô vừa và nhỏ người ta thường
dùng các công trình kết hợp với việc tách cặn lắng với phân huỷ yếm khí các
chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng.

e.

Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên


Các công trình xử lý nước thải trong đất
Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới
nước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng
lọc). Cánh đồng ngập nước được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại,
chuyển hoá chất bẩn trong đất. Khi lọc qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ được
giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật
có khả năng hấp phụ và oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải. Hiệu suất
xử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố như loại
đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới,
nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải. Đồng thời nó còn phụ thuộc vào các
loại cây trồng ở trên bề mặt. Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồng nhiều
loại cây, song chủ yếu là loại cây không thân gỗ.



Hồ sinh học
Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đấy
diễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn. Quá trình này diễn ra tương tự như
9


quá trình tự làm sạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi
khuẩn và tảo..
Theo bản chất quá trình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp oxy người ta
chia hồ sinh học ra hai nhóm chính: hồ sinh học ổn định nước thải và hồ làm
thoáng nhân tạo.
Hồ sinh học ổn định nước thải có thời gian nước lưu lại lớn (từ 2 – 3 ngày
đến hàng tháng) nên điều hoà được lưu lượng và chất lượng nước thải đầu ra.
Oxy cung cấp cho hồ chủ yếu là khuếch tán qua bề mặt hoặc do quang hợp của
tảo. Quá trình phân huỷ chất bẩn diệt khuẩn mang bản chất tự nhiên.
Theo điều kiện khuấy trộn hồ sinh học làm thoáng nhân tạo có thể chia
thành hai loại là hồ sinh học làm thoáng hiếu khí và hồ sinh học làm thoáng tuỳ
tiện. Trong hồ sinh học làm thoáng hiếu khí nước thải trong hồ được xáo trộn
gần như hoàn toàn. Trong hồ không có hiện tượng lắng cặn. Hoạt động hồ gần
giống như bể Aerotank. Còn trong hồ sinh học làm thoáng tuỳ tiện còn có những
vùng lắng cặn và phân huỷ chất bẩn trong điều kiện yếm khí. Mức độ xáo trộn
nước thải trong hồ được hạn chế.
Các thông số đầu bài
•

Đô thị loại 5.

•

Dân số 274900 dân.

•

Lưu lượng thải ra hằng ngày: 140lít/ng.ngđ
Lưu lượng nước thải
Tiêu chuẩn thải nước theo đề bài: 140 lít/ng.ngđ
Lưu lượng nước thải của toàn khu vực:
Q = N x q = 274900 x 140 = 38486.000 l/ng.đ = 38486 m3/ngđ.
Làm tròn lấy: QSH = 40000/ngđ
Trong đó :
N là số dân ( người ); q là tiêu chuẩn thải nước ( l/ng.ngđ )
Hàm lượng chất bẩn trong nước thải lấy theo Bảng 25, mục 8.1.7, TCVN
7957-2008
Hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong nước thải sinh hoạt
10


CSS === 250 mg/l
Hàm lượng oxy hóa (BOD) trong nước thải
CBOD = == 42,57 mg/l
Hàm lượng tổng N_NH4+
= == 57,14 mg/l
Hàm lượng tổng P:
CP = == 21,43 mg/l
Hàm lượng Clorua :
= == 71,43 mg/l
Chất hoạt động bề mặt :
= ==14,29 mg/l

f.

Các đại lượng

Hàm lượng trong Khối lượng
nước thải (mg/l)
(g/ng.ngày)
Thông

Chất rắn lơ lửng
250
(SS)

35

BOD5 (đã qua bể tự
428,57
hoại)

60

Nitơ của các muối
57,14
Nitơ (N-NH4)

8

Photphat (P2O5)

21,43

3

Clorua (Cl-)

71,43

10

Chất hoạt động bề
14,29
mặt
TXLNT đô thị.

2

Lưu lượng nước thải giờ trung bình:
= = = 1666,7 /h
Lưu lượng nước thải giây trung bình:
= = = 462,97 l/s
11

số tính
toán
thiết
kế


Theo TCVN 7957 : 2008, mục 4.1.2, trang 8 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 Kng = 1,2, hệ số không điều hòa chung giờ max là k1=1,51 giờ min

k2=0,65
Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất:
= x Kmax = 1666,7 x 1,51 = 2516,717 /h
Lưu lượng nước thải giây lớn nhất:
= = = 699,08 l/s
Lưu lượng nước thải giờ nhỏ nhất:
= x Kmin = 1666,7 x 0,65 = 1083,355 /h
Lưu lượng nước thải giây nhỏ nhất:
= = = 300,93 l/s
Nguồn nước tiếp nhận: Là con sông A, dùng nước tưới tiêu.
Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt:
Dựa vào TCVN 14:2008 /BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải
sinh hoạt
Cmax = C x K
Trong đó:
Cmax : là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải
sinh hoạt khi thải ra nguồn nước tiếp nhận, tính bằng miligam trên lít nước thải
(mg/l);
C: là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 1 mục 2.2 trong
TCVN 14:2008/BTNMT
Bảng 1 –giá trị các thông số ô nhiễm làm cở sở tính toán giá trị tối đa cho
phép trong nước thải sinh hoạt.
ST
T
1.

Thông số

Đơn vị

Đầu vào

Cột B

Vượt
chuẩn

BOD5

mg/l

250

50

Xử lý

12

quy


2.

TSS

mg/l

428,57

100

Xử lý

3.

Amoni (N - )

mg/l

57,14

10

Xử lý

4.

Photphat (P2O5)

mg/l

21,43

10

Xử lý

5.

Tổng các chất hoạt
mg/l
động bề mặt

14,29

10

Xử lý

Chọn giá trị C cột B cho các thông số, với Cột B quy định giá trị C của các
thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh
hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt,
với K = 1,0 (50 căn hộ trở lên)
- K là hệ số tính tới quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư
quy định tại mục 2.3. Với K = 1,0 (50 căn hộ trở lên)
Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý thích hợp cần đảm bảo các yêu
cầu cơ bản về hàm lượng chất ô nhiễm tối đa được phép thải ra môi trường
Đây là 2 chỉ tiêu cơ bản để tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải.
Đối với BOD: Cmax = C x K = 50 x 1,0 = 50 mg/l
Đối với chất răn lở lửng: Cmax = C x K = 100 x 1,0 = 100 mg/l
Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất rắn lơ lửng
DSS = . 100= 15 %
Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5: DBOD = = 88,33 %
Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo Amoni (N - ) tương tự:
STT

Thông số

Cmax

1.

BOD5

50 mg/l

2.

TSS

100 mg/l

3.

Amoni (N - )

10 mg/l

4.

Photphat (P2O5)

10 mg/l

5.

Tổng các chất
10 mg/l
hoạt động bề mặt

13


Yêu cầu chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép đối với
nước thải sinh hoạt theo tiêu chuẩn Việt Nam (Quy chuẩn 14 : 2008 BTNMT –
loại B).

14


CHƯƠNG II. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
1.

Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu Dân Cư đồ án mạng lưới
cấp thoát nước, có 274900 người, tiêu chuẩn thải nước là 140l/ng.ngđ
Theo ước tính tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh trong khu vực là
40000m3/ngày đêm.
Thiết kế sơ đồ công nghệ phù hợp với thực tế đạt kinh tế và hiệu quả nhất.
Xây dựng các hạng mục công trình trên một khuông viên có sẵn.
Tính toán các thiết bị, các công trình chính, công trình phụ trợ
Phương án thiết kế 1

15


Song chắn rác cơ

Máy nghiền rác

Bể lắng cát ngang

Sân phơi cát
Bùn

Bể lắng ngang đợt I

Nước tách bùn
Trạm
thổi
khí

Bể Aeroten

Bùn
tuần
hoà

Bể lắng II

Bùn dư

Máng trộn
Trạm
Clo

Clo

Bể nén bùn

Bể metan

Bể tiếp xúc

Sân phơi bùn
Sử dụng

Sông tiếp nhận

16


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.
Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng 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.
Tại bể Aerotan, 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.
Bùn tại bể lắng đợt I và II sẽ được nén tại bể bén bùn để giảm độ ẩm khi
qua 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 hệ thống clo hơi bao gồm máng trộn và bể tiếp
xúc. nước thải sau khi xử lý sẽ được thải ra sông tiếp nhận.

17


Phương án 2

Ngăn tiếp nhận
Song chắn rác
cơ giới

Máy nghiền rác

Bể lắng cát
ngang

Sân phơi cát

Bể lắng ngang
đợt 1
Bể aeroten

Bể nén bùn
đứng

Bể lắng đợt 2

Máng trộn

Trạm clo

Bể metan

Bể lắng ly tâm

Sân phơi bùn

Bón ruộng

Ra sông
Sơ đồ công nghệ phương án 2

18


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.
Nước thải tiếp tục chảy vào bể lắng 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.
Tại bể Aerotan, 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 tiếp xúc ly tâm, 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.
Bùn tại bể lắng đợt I và bể tiếp xúc ly tâm sẽ được nén tại bể bén bùn để
giảm độ ẩm khi qua bể metan.Sau khi xử lý sinh học và lắng tiếp xúc ly tâm,
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 hơi bao
gồm máng trộn và bể tiếp xúc. nước thải sau khi xử lý sẽ được thải ra sông tiếp
nhận.
Tới đây nước thải đã được xử lý đạt chất lượng nước đầu ra theo QCVN
14:2008

19


CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH
PHƯƠNG ÁN I
1.

Ngăn tiếp nhận nước thải
Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất = 2516,717 m3/h ta chọn 3
bơm hoạt động và 2 bơm dự phòng (với độ tin cậy loại II của trạm bơm theo
bảng 18 trang 28 TCVN 7957:2008).
Chọn 1 ngăn tiếp nhận với các thông số sau (tham khảo bảng 4-4 trang 110 sách
tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp do GS-TS
Lâm Minh Triết chủ biên nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí
Minh xuất bản năm 2000) :
Bảng kích thước ngăn tiếp nhận.
Q (m3/h)

1000 – 1400
2.

Đường
kính Kích thước của ngăn tiếp nhận
ống áp lực (2
A
B
H
H1
h
ống)
200
0

300

230

0

200
0

160
0

75
0

h1

b

750

60
0

Mương dẫn nước thải
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 toán thủy lực. Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn được
ghi ở bảng sau.Tra bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước của
PGS.TS Trần Hữu Uyển:
Thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận:
Lưu lượng tính toán
(l/s)

Các thông số thủy lực
Lưu lượng

q

max
S

=699,08

Vật liệu BTCT
Độ dốc i

0.013

Chiều rộng b (mm)

1,5m

Vận tốc

2,81

v (m/s)
20


Độ đầy h (m)
3.

0.5

Song chắn rác
Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các loại rác thô có kích thước lớn trong
nước thải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoạt động của xử lý phía sau. Chọn
bộ song chắn rác loại đặt cố định , cào rác bằng cơ giới và có máy nghiền rác.
Tính toán 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 tròn với bề dày 8mm, khoảng cách
giữa các khe hở là l = 16mm = 0,016m do trạm bơm nằm trong khu vực trạm xử
lý một thiết bị chắn rác ngay tại trạm bơn.
Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức :
n = = = 67,52 68 khe
Trong đó :

-

n : là số khe hở .

-

h: là chiều sâu lớp nước trước song chắn rác lấy 0,5 m

-

q : lưu lượng lớn nhất của nước thải q =0.463(m3/s).

-

v: vận tốc trung bình qua các khe hở, theo mục trang TCVN 7957 : 2008, vận
tốc nước chảy 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, l=16mm = 0,016m

-

k: hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, k=1.05.
Chiều rộng toàn bộ thiết bị chắn rác :
Bs = d ( n - 1) + b.n ( m )
Trong đó:
d chiều dày của mỗi song chắn, chọn d = 0.008 m
Bs = 0,008 ( 68 - 1 ) + 0,016.68 = 1,624 (m); lấy 1,65m
Trong đó:

-

d : bề dày của thanh song chắn rác lấy d = 0.008 m.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
hs = . .p/2g = 0,63..3/2.9,81 = 0,73m
21


Trong đó:
� – hệ số tổn thất áp lực cục bộ; � = .sin ; = 1,83 đối với thanh chữ nhật elip vì
dễ vớt rác, hệ số tổn thất nhỏ.
� = 1,83.sin60 = 0,63 m
- v vận tốc dòng chảy trước thiết bị chắn rác, lấy 2,81 m/s

- p hệ số tính đến việc tăng tổn thất áp lực do rác bám, lấy p = 3
Chiều dài phần mở rộng của máng:
L1 = (BS – Bm)/2tg = (1,65 – 1,5)/2.tg20 o = 0,2m
: Góc mở ở mương trước song
: Chiều rộng của song chắn rác và mương dẫn

chắn

rác;

=

20o

+ Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác là:
L2 = = = 0,1 (m)
+ Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác là:
L= L1+L2+Ls = 0,2 + 0,1+1,5 = 1,8 (m);
Trong đó:
Ls là chiều dài cần thiết của ô đăt song chắn rác,chọn Ls = 1,5 m
+ Chiều sâu đặt mương chắn rác là :
H = hm +hs +0.5 = 0,5 + 0,72 + 0,5 = 1,72(m);
Với chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương
dẫn ứng với qmax:
h1 = hm =0.5=0.5 m
+ Lượng rác giữ lại từ song chắn là :

-

Wr = = = 6,025 (m3/ ngđ)

Trong đó:
a – lượng rác tính cho đầu người trong năm, theo bảng 20 trong TCVN
7957:2008, khi lấy rác bằng cơ giới và với khoảng cách giữa các khe hở b= 16
cm lấy a= 8 m3/ng năm; theo mục 7.2.12 TCVN 7957:2008
Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt =274900 người.
Với dung trọng của rác 750kg/m3, trọng lượng của rác là:
P= 750.6,025 = 4518,75 ( kg/ngđ ) 4,52 ( tấn/ngđ )
Lượng rác trong từng giờ của ngày đêm:
22


P1 = = .2 = 0.225 ( tấn/ ngđ)
Trong đó :
Kh – hệ số không điều hòa giờ, lấy Kh = 2, theo mục 7.2.12 TCVN 7957:2008
+ Lượng nước dùng để nghiền rác là 40m3/tấn, mục 6.2.4 – TCXD 33-2006 là
40m3 cho 1 tấn rác
+ Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan.
Độ
ẩm
của
rác
khoảng
80%
+ Hiệu suất xử lý BOD và SS qua song chắn rác là 4-5%. Chọn H=4%
+ Hàm lượng BOD còn lại:

+ Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là:

Tổng song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác, 1dự phòng.
Bảng thống kê các thông số thiết kế của song chắn rác

4.

Tên công trình

Số lượng

H mương
B (m)
(m)

L (m)

Song chắn rác

2

1,72

1,8

1,65

Tính toán bể lắng cát ngang:
Theo điều 8.3.1 trang 51 TCVN 7957:2008 thì với trạm xử lý nước thải công
suất >100 m3/ngđ thì cần phải có bể lắng cát.
Bể lắng cát phải được tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các
phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ để cát và các tạp chất rắn vô cơ
giữ lại được trong bể. Bể thường được cấu tạo để giữ lại các hạt cát có đường
kính bằng 0,2mm và lớn hơn.

Chiều dài bể lắng cát ngang được tính theo công thức sau :
L = = = 8,06 (m) => L =8,1m
Trong đó:
K hệ số tỷ lệ U o:U chọn theo bảng 27 mục 8.3.3 TCVN 7957:2008; tra được
K=1,3
23


v tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn
bằng 0,3 (m/s); TCVN 7957:2008 bảng 28 mục 8.3.3
hđộ cao lớp nước trong bể lắng ngang có thể lấy bằng độ đầy là 0,5
kích thước thủy lực của hạt cát 0,25 suy ra bằng 24,2 (TCVN 7957:2008 bảng
26 mục 8.3.3)
Chiều rộng của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:
B = = = 5,8 m
Xây 2 bể lắng cát nên chiều rộng mỗi bể là: 2,9m
Trong đó:
- Qmax_s : lưu lượng lớn nhất của nước thải Qmax_s= 0,699 ( m3/s).
- Vmax : vận tốc lớn nhất của nước trong bể (m/s). Chọn theo bảng 28 TCVN
7957:2008 vmax =0.3 m/s.
- H : chiều sâu tính toán, H= 0.4m (8.3.4 TCVN 7957:2008)
Thời gian lưu của nước trong bể được xác định :
t = = = 26,8 s
Vậy thời gian lưu nước trong bể lắng cát là 27s.
Trong đó:
- F : diện tích tiết diện ướt của mỗi bể F =BxH =2,9x0.4 =1,16 m2.
- n : số bể lắng cát hoạt động đồng thời n = 2
- Chọn xây dựng 3 bể lắng cát,2 bể hoạt động và 1 bể dự phòng.
Lượng cát lắng trong bể lắng cát giữa 2 lần xả cặn :
W = = = 10,99 m3

Trong đó :
- N: Dân số tính toán của thành phố. N = 274900 người.
- P: lượng cát có thể giữ lại tính cho 1 người trong 1 ngày đêm. Mục 8.3.5 TCVN
7957:2008. P = 0.02 l/ng.ngđ
- T: thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể. (T = 2 ngày đêm ( 3.17 sách xử lý nước
thải đô thị của Trần Đức Hạ)
Chọn t = 2 ngày đêm.
 Wc = 11 m3
24


- Phần lắng cát được bố trí phía trước của bể lắng ngang,trên mặt bằng có dạng
hình vuông.
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngag trong 1 ngày đêm:
= = = 0,2 (m)
Trong đó: n : số đơn nguyên công tác
-

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :
= H+ + = 0,4 + 0,2 + 0,5 = 1,1 (m)

số

v

(m2)

bể

(m/s) (m) (m) (m)

2

0,3

Bể lắng
cát thổi 1,16
khí

5.

-

h

1,1

b

5.8

L

8,1

Lượng cát
lắng

F ướt

Lượng khí
cấp (m3/h)

Tên
công
trình

t lưu nước

Trong đó: : chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5m.

1’30
”

16

1,177

Tính toán sân phơi cát:
Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát, được xây
dựng ở gần vị trí bể lắng cát.
Diện tích hữu ích của sân phơi cát:
F = = = 401,4 (m2)

Trong đó:
hc là chiều cao lớp bùn cát trong năm, lấy h c = 5 m/năm.(8.3.8 TCVN
7957:2008.)
Chon sân phơi cát gồm 3 ô, kích thước mỗi ô trong mặt bằng:
10 m x 12,4m.

Diện tích sân phơi cát: 124 x 3 = 401,4 m2.
Sau khi đi qua bể lắng cát thì SS và BOD giảm 5%
Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau bể lắng cát:
SS= CSS.(100-5)% = 240.(100-5)%= 228 mg/l
Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng cát:
25