Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300 000 người

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
--- ---

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHO KHU DÂN CƯ 300.000 NGƯỜI

GVHD: HUỲNH TẤN NHỰT
Sinh viên thực hiện : Nhóm 03
1.

Nguyễn Thị Diễm

12127004

2.

Lương Xuân Định

12127062

3.

Nguyễn Minh Giáp

12127277

4.

Trần Trịnh Thị My

12127013

5.

Nguyễn Minh Nhật

12127127

6.

Huỳnh Mạnh Phúc

12127134

TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN .....................................................1
1.1. Nhiệm vụ thiết kế ............................................................................................................ 1
1.2. Số liệu phục vụ thiết kế ................................................................................................... 1
1.3. Xác định hiệu suất xử lý .................................................................................................. 1

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ......3
2.1. Tính toán công suất của trạm xử lý nước thải ................................................................. 3
2.1.1 Tính toán dân số ........................................................................................................ 3

2.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải ................................................................................... 3
2.2. Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý ........................................................................................ 4
2.3. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư ........................................................ 5
2.3.1. Phương án 1 ............................................................................................................. 5
2.3.1.1. Đề xuất công nghệ ............................................................................................. 5
2.3.1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ ............................................................................ 8
2.3.2. Phương án 2 ........................................................................................................... 10
2.3.2.1. Đề xuất công nghệ ........................................................................................... 10
2.3.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ .......................................................................... 13

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1 ....15
3.1. Song chắn rác ................................................................................................................ 15
3.1.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 15
3.1.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 15
3.1.2.1. Ngăn tiếp nhận nước thải ................................................................................ 15
3.1.2.2. Mương dẫn nước ............................................................................................. 16
3.1.2.3. Song chắn rác .................................................................................................. 17
3.2. Bể lắng cát ngang .......................................................................................................... 21
3.2.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 21
3.2.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 21
3.2.2.1. Tính kích thước bể ........................................................................................... 21
3.2.2.2. Thiết kế hố thu cát ........................................................................................... 22
3.2.2.3. Chọn máy bơm cát ........................................................................................... 22
3.2.2.4. Tính sân phơi cát ............................................................................................. 23
3.3. Bể điều hòa thổi khí ....................................................................................................... 24


3.3.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 24
3.3.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 24
3.3.2.1. Kích thước bể ................................................................................................... 24

3.3.2.2. Hệ thống phân phối khí ................................................................................... 26
3.3.2.3. Tính toán bơm và đường ống bơm lên Bể tuyển nổi ........................................ 28
3.4. Bể lắng kết hợp tuyển nổi ly tâm ................................................................................... 30
3.4.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 31
3.4.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 31
3.4.2.1. Tính kích thước bể tuyển nổi ........................................................................... 31
3.4.2.2. Tính bồn tạo áp ................................................................................................ 32
3.4.2.3. Tính máy nén khí ............................................................................................. 34
3.4.2.4. Tính toán máy bơm cho bồn áp lực ................................................................. 34
3.4.2.6. Tính lượng bùn cần xử lý ................................................................................. 36
3.4.2.7. Tính toán ống thu bùn...................................................................................... 36
3.5. Aerotank ........................................................................................................................ 37
3.5.1. Các thông số phục vụ cho thiết kế bể aerotank ...................................................... 37
3.5.2. Tính hiệu suất xử lý của bể Aerotank ..................................................................... 38
3.5.2.1. Xác định nồng độ BOD5 hoà tan ở nước thải đầu ra ...................................... 38
3.5.2.2. Hiệu suất xử lý của bể Aerotank ...................................................................... 38
3.5.3. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 39
3.5.4. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 39
3.5.4.1. Tính toán dung tích bể ..................................................................................... 39
3.5.4.2. Tính toán kích thước của bể ............................................................................ 40
3.5.4.3. Thời gian lưu nước .......................................................................................... 40
3.5.4.5. Tính hệ số tuần hoàn bùn ................................................................................ 41
3.5.4.6. Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng thể tích của bể Aerotank ................................ 42
3.5.4.7. Tính lượng oxy ................................................................................................. 42
3.5.4.8. Tính toán các công trình phụ........................................................................... 45
3.6. Bể lắng li tâm (lắng 2) ................................................................................................... 46
3.6.1. Xác định vận tốc lắng ............................................................................................. 46
3.6.2. Diện tích phần lắng của bể ..................................................................................... 46
3.6.3. Kích thước của bể lắng ........................................................................................... 47
3.6.4. Xác định lượng bùn phục hồi cho Aerotank ........................................................... 48

3.6.5. Kiểm tra tải trọng thủy lực ..................................................................................... 48
3.6.6. Thời gian lưu nước trong bể lắng ........................................................................... 49
3.6.7. Tính toán công trình phụ ........................................................................................ 50
3.7. Khử trùng bằng clo ........................................................................................................ 51
3.7.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 51
3.7.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 51
3.7.2.1. Lượng Clo. ....................................................................................................... 51
3.7.2.2. Máng trộn ........................................................................................................ 53
3.7.2.3.Bể tiếp xúc ........................................................................................................ 55
3.8. Xử lý bùn ....................................................................................................................... 58
3.8.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 58
3.8.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 58
3.8.2.1. Hố gom bùn ..................................................................................................... 58
4.8.2.2. Bể nén bùn ....................................................................................................... 59
4.8.2.3. Sân phơi bùn .................................................................................................... 61

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 2 ....63
4.1. Khái quát các công trình giống phương án 1 ................................................................. 63
4.2. Bể lắng cát thổi khí ........................................................................................................ 63
4.2.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 63
4.2.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 63
4.2.2.1. Kích thước bể lắng cát thổi khí........................................................................ 63
4.2.2.2. Tính toán hệ thống thổi khí .............................................................................. 65
4.2.2.3. Hố thu cát ........................................................................................................ 66
4.2.2.4. Chọn máy bơm cát ........................................................................................... 67
4.2.2.5. Sân phơi cát ..................................................................................................... 67
4.3. Tháp lọc sinh học nhỏ giọt ............................................................................................ 68
4.3.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 68

4.3.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 68
4.3.2.1. Chất lượng nước đầu vào ................................................................................ 68
4.3.2.2. Lựa chọn vật liệu lọc ....................................................................................... 69
4.3.2.3. Tính tải trọng BOD5 cho phép ......................................................................... 69
4.3.2.4. Tải trọng thủy lực cho phép trên 1 m3 vật liệu lọc .......................................... 70
4.3.2.5. Thể tích cần thiết của khối vật liệu lọc ............................................................ 70


4.3.2.6. Kích thước của bể lọc sinh học........................................................................ 70
4.3.2.7. Tính toán lượng không khí cần cấp ................................................................. 71
4.3.2.8. Tính toán thiết bị tưới phản lực ....................................................................... 71
4.3.1.9. Tính toán công trình phụ ................................................................................. 75
4.4. Bể lắng ngang (lắng 2)................................................................................................... 76
4.4.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 76
4.4.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 76
4.5. Xử lý bùn ....................................................................................................................... 78
4.5.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 78
4.5.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 79
4.5.2.1. Hố gom bùn ......................................................................................................... 79
4.5.2.2. Bể nén bùn ....................................................................................................... 80
4.5.2.3. Máy ép bùn băng tải ........................................................................................ 81

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN KINH TẾ ..........................................................................84
5.1. Tính toán kinh tế cho phương án 1 ................................................................................ 84
5.1.1. Chi phí đầu tư xây dựng ......................................................................................... 84
5.1.1.1. Xây dựng côn trình chính ................................................................................ 84
5.1.1.2. Xây dựng nhà trạm .......................................................................................... 85
5.1.1.3. Chi phí thiết bị xử lý ........................................................................................ 85
5.1.1.4. Tổng chi phí xây dựng cơ bản ......................................................................... 87
5.1.2. Chi phí quản lý và vận hành trạm xử lý ................................................................. 87

5.1.2.1. Chi phí quản lý ................................................................................................ 87
5.1.2.2. Chi phí vận hành ............................................................................................. 87
5.1.2.3. Lãi suất ngân hàng .......................................................................................... 89
5.1.2.4. Tổng chi phí vận hành và quản lý trạm xử lý .................................................. 91
5.1.3. Chi phí xử lý 1 m3 nước thải ................................................................................... 91
5.2. Tính toán kinh tế cho phương án 2 ................................................................................ 91
5.2.1. Chi phí đầu tư xây dựng ......................................................................................... 91
5.2.1.1. Công trình chính .............................................................................................. 91
5.2.1.2. Xây dựng nhà trạm .......................................................................................... 92
5.2.1.3. Chi phí thiết bị ................................................................................................. 92
5.2.1.4. Tổng chi phí xây dựng cơ bản ......................................................................... 94
5.2.2. Chi phí quản lý và vận hành trạm xử lý ................................................................. 94


5.2.2.1. Chi phí quản lý ................................................................................................ 94
5.2.2.2. Chi phí vận hành ............................................................................................. 94
5.2.2.3. Lãi suất ngân hàng .......................................................................................... 96
5.2.2.4. Tổng chi phí vận hành và quản lý trạm xử lý .................................................. 98
5.2.3. Chi phí xử lý 1 m3 nước thải ................................................................................... 98
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 99


BẢNG BIỂU
Bảng 1. Tính chất của nguồn nước thải cần xử lý
Bảng 2. So sánh chất lượng nước thải với QCVN 14:2008/BTNMT
Bảng 3. Hệ sốđiều hòa phụ thuộc vào lưu lượng
Bảng 4. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý
Bảng 5. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT
Bảng 6. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý
Bảng 7. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 8. Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải
Bảng 9 Tính thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận
Bảng 10. Tính thuỷ lực mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác
Bảng 11. Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác
Bảng 12. Thông só thiết kế song chắn rác
Bảng 13. Thống kê thiết kế bể lắng cát
Bảng 14. Sự phụ thuộc giữa yđh và  đh
Bảng 15. Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa.
Bảng 16. Độ hoà tan của khí phụ thuộc vào nhiệt độ
Bảng 17. Thống kê thông số thiết kế cho bể ADF
Bảng 18. Thông số ô nhiễm khi vào bể Aerotank
Bảng 19. Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn
Bảng 20. Bảng hệ số thực nghiệm
Bảng 21. Các kích thước điển hình của bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn
Bảng 22. Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn
Bảng 23. Kết quả tính toán của bể Aerotank
Bảng 24. Chỉ tiêu thiết kế bể lắng đợt 2
Bảng 25. Thông số thiết kế bể lắng
Bảng 26. Thống kê thông số thiết kế hệ thống khử trùng
Bảng 27. Thống kê các thông số thiết kế hệ thống xử lý bùn
Bảng 28. Các thông số tiêu biểu để thiết kế bể lắng 2
Bảng 29. Thống kê thông số thiết kế bể lắng cát thổi khí


Bảng 30. Chất lượng nước đầu vào của bể lọc sinh học
Bảng 31. Hệ số  lấy theo giá trị BOD5 đầu ra
Bảng 3.: Khoảng cách giữa các lỗ tới tâm của hệ thống tưới
Bảng 33. Thống kê thông số thiết kế tháp lọc sinh học
Bảng 34. Thống kê thông số thiết kế bể lắng 2
Bảng 35. Thống kê thông số thiết hệ thống xử lý bùn

Bảng 36. Thống kê chi phí đầu tư xây dựng của phương án 1
Bảng 37. Thống kê kinh tế xây dựng nhà trạm phương án 1
Bảng 38. Thống kê chi phí thiết bị xử lý cho phương án 1
Bảng 39. Thống kê chi phí quản lý của phương án 1
Bảng 40. Thống kê chi phí nhân lực của phương án 1
Bảng 41. Thống kê chi phí điện năng cho phương án 1
Bảng 42. Thống kê chi phí hóa chất của phương án 1
Bảng 43. Tổng số tiền vay ngân hàng để xây dựng và vận hành trạm xử lý trong 2 năm
của phương án 1
Bảng 44. Lãi suất ngân hàng của phương án 1
Bảng 45. Thống kê chi phí xây dựng công trình xử lý phương án 2
Bảng 46. Thống kê chi phí xây dựng nhà trạm của phương án 2
Bảng 47. Thống kê chi phí thiết bị xử lý cho phương án 2
Bảng 48. Thống kê chi phí quản lý cho phương án 2
Bảng 49. Thống kê chi phí nhân lực của phương án 2
Bảng 50. Chi phí tiêu thụ điện năng trong một ngày của phương án 2
Bảng 51. Thống kê chi phí hóa chất cho phương án 2
Bảng 52. Tổng số tiền vay ngân hàng để xây dựng và vận hành trạm xử lý trong 2 năm
của phương án 1
Bảng 53. Lãi suất ngân hàng của phương án 1


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Sơ đồ công nghệ phương án 1
Hình 2. Sơ đồ công nghệ phương án 2
Hình 3: Tiết diện ngang các loại song chắn rác.
Hình 4: Sơ đồ bố trí đĩa thổi khí.
Hình 5: Dòng vật chất trong hệ DAF
Hình 6: Sơ đồ quá trình khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn.
Hình 7. Sơ đồ xử lý bùn phương án 1

Hình 8. Sơ đồ xử lý bùn phương án 2


CHƯƠNG 1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN
1.1. Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người, Niên hạn thiết
kế = 20 năm. Tiêu chuẩn nước thải : QCVN 14:2008 cột A
Nội dung thực hiện:
 Lựa chọn sơ đồ công nghệ
 Tính toán các công trình đơn vị
 Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý
Thiết kế chi tiết 1 công trình đơn vị do cán bộ hướng dẫn qui định
1.2. Số liệu phục vụ thiết kế
Bảng 1. Tính chất của nguồn nước thải cần xử lý
STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

1

pH

-

7,3

2

SS

mg/l

130

3

COD

mg/l

246

4

BOD5

mg/l

200

5

Nitơ

mg/l

8

6

P

mg/l

3

7

Dầu mỡ thực vật

mg/l

14

1.3. Xác định hiệu suất xử lý
Bảng 2. So sánh chất lượng nước thải với QCVN 14:2008/BTNMT
STT

Thông số

Đơn vị

Nước thải đầu vào

QCVN 14/2008 cột A

1

pH

-

7,3

5-9

2

SS

mg/l

130

50

3

COD

mg/l

246

50

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

1


4

BOD5

mg/l

200

30

5

Nitơ (theo amonia)

mg/l

8

5

6

P

mg/l

3

6

7

Dầu mỡ thực vật

mg/l

14

10

Dựa vào bảng so sánh ta có thể nhận thấy các thông số vượt quy chuẩn với hiệu
suất cần phải xử lý là:
+ COD vượt quy chuẩn tới 4,9 lần,
H xử lý COD =

246  50
100  79,7 %
246

+ BOD vượt quy chuẩn tới 6,7 lần,
H xử lý BOD =

200  30
100  85 %
200

+ SS vượt quy chuẩn là 2,6 lần,
H xử lý SS=

130  50
100  61,5 %
130

+ N (tính theo Amonia) vượt quy chuẩn là 1,6 lần,
H xử lý N=

85
 100  37,5 %
8

+ Dầu mỡ TV vượt quy chuẩn là 1,4 lần,
H xử lý Dầu mỡ TV =

14  10
100  28,6 %
14

+ pH thì nằm trong khoảng quy định cho phép, còn P đạt tiêu chuẩn.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

2


CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

2.1. Tính toán công suất của trạm xử lý nước thải
2.1.1 Tính toán dân số
 Niên hạn thiết kế : 20 năm.
 Dân số: 300.000 người.
 Tốc độ gia tăng dân số: r = 1,2%
Dân số sau 20 năm:
N = N0.(1+r)20 = 300000 x (1+0,012)20 = 380.830 người
2.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải
 Lưu lượng trung bình ngày đêm được tính theo công thức
TB
Qngđ
=

qtb  N
350  380830
=
= 133.291 m3/ngđ
1000
1000

Trong đó: qtb tiêu chuẩn nước thải trung bình (lấy bằng 100% nước cấp, theo
TCVN 33:2006), qtb = 350 lít/người.ngđ.
 Lưu lượng trung bình giờ:
QhTB =

TB
Qngđ

24

= 5554 m3/h

 Lưu lượng trung bình giây: qtb = 1543 l/s
 Lưu lượng trong ngày lớn nhất được tính theo công thức:
max
TB
Qngđ
= K ng x Qngđ
= 159949 m3

Trong đó :
+ K ng : Hệ số không điều hoà ngày,
+ K ng = 1,15  1,3 (TCVN 7957:2008) ; chọn K ng = 1,2.
Lưu lượng nước thải giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất được tính như sau:
Qhmax = K0max x QhTB
Qhmin = K0min x QhTB

Hệ số không điều hoà ngày K0 lấy theo bảng (Bảng 2, TCVN 7957:2008/BXD)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

3


Bảng 3. Hệ số điều hòa phụ thuộc vào lưu lượng
Hệ số
không điều
hoà chung

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

5

10

20

50

100

300

500

1000

 5000

K 0max

2,5

2,1

1,9

1,7

1,6

1,55

1,5

1,47

1,44

K 0min

0,38

0,45

0,5

0,55

0,59

0,62

0,66

0,69

0,71

(Nguồn : Bảng 2, TCVN 7957- 2008/BXD)
Nội suy với qtb = 1543 l/s, ta được: K0max =1,466 ; K0min =0,693

Qhmax =1,466  5554 = 8142 m3
Qhmin = 0,693  5554 = 3849 m3

2.2. Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý
Các thông số ô nhiễm vượt tiêu chuẩn thải, cần phải xử lý là SS, COD, BOD5,
dầu mỡ TV, Nitơ.
Nồng độ ô nhiễm hữu cơ không quá cao, tỷ lệ BOD5/COD = 0,813, thích hợp
để xử lý bằng phương pháp vi sinh hiếu khí. Tuy nhiên, do giới hạn về mặt bằng,
nhóm sẽ không lựa chọn công nghệ xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên. Để vi sinh
vật hiếu khí phát triển tốt thì cần phải duy trì một lượng dinh dưỡng đầy đủ, thông
thường tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1. Dựa vào chất lượng nước đầu vào cung cấp cho hệ
thống xử lý nước thải thì tỉ lệ dinh dượng hiện tại là: BOD:N:P = 100:4:1,5. Như vậy
thì lượng nito cung cấp cho vi sinh vật là không đủ. Nhưng giá trị dinh dưỡng chỉ xét
đến đối với các công trình sinh học. Trong hệ thống xử lý nước thải còn các công trình
xử lý sơ bộ nên có thể lượng BOD sẽ giảm hơn. Vì vậy sau khi đề xuất hiệu xuất xử lý
của các công trình cơ học thì mới có thể xác định được tỉ lệ chất dinh dưỡng đưa vào
các công trình sinh học hiếu khí, khi đó mới quyết định có bổ sung chất dinh dưỡng
hay không.
Cần phải xử lý Nitơ nên công trình sinh học phải khử được Nitơ. Ta sẽ dựa vào
hiệu suất xử lý Nitơ của công trình xử lý sinh học để xem xét có cần thiết phải xây
dựng thêm công trình xử lý Nitơ hay không, cũng như loại công trình sinh học cần sử
dụng và cách thiết kế chúng.
Nồng độ chất lơ lửng SS = 130 mg/l < 150 mg/l, nên không cần phải cân nhắc
có nên xây dựng bể làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học (theo 8.12.1, 7957:2008)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

4

Theo yêu cầu đồ án không đề cập tới lượng kim loại nặng, nên nhóm sẽ không
thiết kế công trình xử lý các chất này. Các công trình sinh học phía sau được xem như
không bị ảnh hưởng bởi các kim loại nặng gây hại cho vi sinh vật.
Dầu, mỡ: bám vào thành ống nước thải, làm giảm công suất đường ống. Nồng
độ dầu mỡ TV là 14mg/l, ứng với công suất 133.291 m3/ngđ, thì tải lượng dầu mỡ sẽ
rất lớn. Do đó, nhóm quyết định chọn bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan DAF để
xử lý dầu mỡ và SS có trong nước.
2.3. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư
2.3.1. Phương án 1
2.3.1.1. Đề xuất công nghệ
Bảng 4. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý
Thông số

Đầu vào

BOD (mg/l)

Công trình

Hiệu suất (%)

Sau xử lý

200

2

196,0

COD (mg/l)

246

2

241,1

SS (mg/l)

130

5

123,5

Amoni (mg/l)

8

0

8,0

Dầu mỡ

14

0

14,0

BOD (mg/l)

196,0

4

188,2

COD (mg/l)

241,1

4

231,4

SS (mg/l)

123,5

20

98,8

Amoni (mg/l)

8,0

0

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

14,0

0

14,0

BOD (mg/l)

188,2

4

180,6

COD (mg/l)

231,4

4

222,2

Song chắn rác

Bể lắng cát

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

5


SS (mg/l)

98,8

Amoni (mg/l)

Bể điều hòa

0

98,8

8,0

0

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

14,0

0

14,0

BOD (mg/l)

180,6

20

144,5

COD (mg/l)

222,2

20

177,7

SS (mg/l)

98,8

50

49,4

Amoni (mg/l)

8,0

0

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

14,0

75

3,5

Bể lắng kết
hợp tuyển nổi
ly tâm

Sau khi qua bể DAF ta có BOD:N:P = 144,5:8:3 = 100:5,5:2 => Tỉ lệ chất dinh
dưỡng thích hợp cho bể Aerotank, nên không cần xây dựng công trình bổ sung Nitơ.
Hiệu suất xử lý nitơ của aerotank là lượng nitơ được vi sinh vật sử dụng để tổng hơp
tế bào.
BOD (mg/l)

144,5

85

21,7

COD (mg/l)

177,7

80

35,5

SS (mg/l)

49,4

-30

64,2

Amoni (mg/l)

8,0

76

2

Dầu mỡ (mg/l)

3,5

0

3,5

BOD (mg/l)

21,7

10

19,5

COD (mg/l)

35,5

10

32,0

SS (mg/l)

64,2

80

12,8

Amoni (mg/l)

1,9

0

1,9

Dầu mỡ (mg/l)

3,5

0

3,5

Aerotank

Bể lắng 2 (ly
tâm)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

6


BOD (mg/l)

19,5

0

19,5

COD (mg/l)

32,0

0

32,0

0

12,8

Khử trùng
bằng clo

SS (mg/l)

12,8

Amoni (mg/l)

1,9

0

1,9

Dầu mỡ (mg/l)

3,5

0

3,5

Bảng 5. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT
Thông số

Nước thải sau xử lý

QCVN 14:2008 cột A

BOD (mg/l)

19,5

30

COD (mg/l)

32,0

50

SS (mg/l)

12,8

50

Amoni (mg/l)

1,9

5

Dầu mỡ (mg/l)

3,5

10

Kết luận: Xử lý nước thải theo phương án này đáp ứng được QCVN
14:2008/BTNMT, cột A, do đó, có thể được lựa chọn để tính toán.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

7


Hình 1. Sơ đồ công nghệ phương án 1
2.3.1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải phát sinh từ khu dân cư sẽ được thu gom tập trung về hệ thống xử lý
nước thải.
a. Song chắn rác
Đầu tiên nước thải được đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ các chất rắn có kích
thước lớn, tạp chất thô... trong nước thải, nhờ đó tránh được hiện tượng tắt nghẽn bơm,
van, đường ống. Lượng rác thu được từ song chắn rác sẽ được thu go lại và xử lý như
chất thải rắn.
b. Bể lắng cát ngang
Sau đó, nước thải sẽ được dẫn vào bể lắng cát ngang. Những hạt cát có kích
thước lớn sẽ được lắng xuống đáy. Khi cát tích tụ nhiều sẽ được hút đi và đưa ra làm

ráo nước tại sân phơi cát. Cát khô sau khi phơi sẽ được xe thu gom định kì. Nước sau
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

8


khi lắng tại bể lắng cát ngang và nước rút từ sân phơi cát sẽ được dẫn vào đầu bể điều
hòa.
c. Bể điều hòa
Bể này có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải sao cho phù hợp
với các công trình xử lý tiếp theo, góp phần làm tăng hiệu quả xử lý và giảm kích
thước các công trình sau. Cụ thể như, khi nồng độ hoặc lưu lượng tăng lên đột ngột,
các công trình đơn vị như bể tuyển nổi sẽ làm việc kém hiệu quả đi, nếu muốn ổn định
được thì cần phải thay đổi lượng khí cấp vào thường xuyên, điều này gây khó khăn
cho quá trình vận hành. Còn đối với công trình đơn vị xử lý sinh học, nếu lưu lượng và
nồng độ thay đổi đột ngột sẽ gây sốc tải trọng đối với vi sinh vật, làm giảm hiệu suất
xử lý, cũng như thể tích bể cần phải xây dựng lớn, sẽ không có lợi về mặt kinh tế.
Các bơm chìm được lắp đặt cuối bể điều hòa để bơm nước sang bể tuyển nổi.
d. Bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan (DAF) kiểu ly tâm
Tại bể tuyển nổi, nước tuần hoàn và khí nén được bơm vào bình tạo áp, hỗn hợp
khí và nước được dẫn vào ngăn tuyển nổi của bể. Nước sẽ tiếp tục đi xuống ngăn lắng,
tại đó các hạt cặn sẽ lắng xuống một phần, nước sau khi tuyển nổi sẽ đi qua vách ngăn
và dẫn vào bể aerotank.
Váng nổi sau khi được thanh gạt váng nổi gạn về bể chứa và được thu gom định
kì. Cặn lắng từ bể tuyển nổi được xả mỗi ngày 2 lần và được đưa về hố chứa cặn.
e. Bể aerotank
Nước sau khi xử lý bằng các quá trình cơ học vẫn còn một lượng lớn các chất
hữu cơ chưa đạt tiêu chuẩn để thải ra môi trường, do đó cần phải xử lý bằng công trình
sinh học. Bể aerotank là công trình quyết định hiệu quả xử lý của hệ thống. Tại đây có
các máy thổi khí liên tục sục khí vào bể thông qua các đĩa phân phối khí. Các vi sinh

hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy, sử dụng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức
ăn để chuyển hóa chúng thành chất trơ không hòa tan và tạo tế bào mới.
Trong aerotank lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng
đợt 2. Một phần bùn được quay lại về đầu bể aerotank để tham gia xử lý nước thải theo
chu trình mới.
Qua bể aerotank, lượng chất hữu cơ có trong nước thải được giảm đáng kể.
f. Bể lắng đợt 2
Bể lắng đợt 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước-bùn từ bể aerotank dẫn đến. Một
phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn về bể aerotank, lượng bùn còn lại (gọi là bùn hoạt
tính dư) sẽ được chứa tại hố chứa cặn.
Nước sau khi lắng tại bể lắng đợt 2 sẽ được dẫn qua công trình khử trùng, bao
gồm bể trộn và bể tiếp xúc .
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

9


g. Bể trộn, bể tiếp xúc
Sau xử lý cơ học và xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo, vi khuẩn gây bệnh
không bị tiêu diệt hoàn toàn. Nhằm tránh sự lây lan của vi khuẩn gây bệnh khi xả nước
ra môi trường tiếp nhận, cũng như đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong QCVN
14:2008/BTNMT, nước cần được khử trùng bằng Clo, thông qua bể trộn và bể tiếp
xúc.
Dung dịch clo hoạt tính được đưa vào bể trộn để trộn đều cùng nước thải, sau đó
hỗn hợp này được chuyển qua bể tiếp xúc để thực hiện các quá trình và phản ứng diệt
khuẩn.
Nước sau khi khử trùng sẽ được xả ra nguồn tiếp nhận.
h. Các công trình xử lý bùn cặn.
Các công trình xử lý bùn cặn được sử dụng bao gồm hố chứa cặn, bể nén bùn và
sân phơi bùn.

Hố chứa cặn có vai trò thu nhận lượng cặn sinh ra từ bể lắng kết hợp tuyển nổi và
bể lắng đợt 2, nhằm ổn định lưu lượng cặn trước khi cặn được bơm sang bể nén bùn.
Tại bể nén bùn, bùn cặn sẽ được tách nước, làm giảm độ ẩm xuống còn 95%, và tiếp
tục giảm xuống còn 75% tại sân phơi bùn, thể tích bùn giảm đi đáng kể. Sau quá trình
phơi, vi trùng gây bệnh còn lại trong bùn cặn, cũng như mùi hôi thối của nó được giảm
đi.
Bùn cặn sau khi phơi được xúc định kì 4 tuần/ 1 lần, và được vận chuyển đi sử
dụng làm phân bón.
2.3.2. Phương án 2
2.3.2.1. Đề xuất công nghệ
Bảng 6. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý
Thông số

Đầu vào

BOD (mg/l)

Công trình

Hiệu suất (%)

Sau xử lý

200

2

196,0

COD (mg/l)

246

2

241,1

SS (mg/l)

130

5

123,5

Amoni (mg/l)

8

0

8,0

Dầu mỡ

14

0

14,0

Song chắn rác

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

10


BOD (mg/l)

196,0

4

188,2

COD (mg/l)

241,1

4

231,4

SS (mg/l)

123,5

20

98,8

Amoni (mg/l)

8,0

0

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

14,0

2

13,7

BOD (mg/l)

188,2

4

180,6

COD (mg/l)

231,4

4

222,2

Bể lắng cát
thổi khí

Bể điều hòa
SS (mg/l)

98,8

0

98,8

Amoni (mg/l)

8,0

0

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

14,0

0

13,7

BOD (mg/l)

180,6

20

144,5

COD (mg/l)

222,2

20

177,7

SS (mg/l)

98,8

50

49,4

Amoni (mg/l)

8,0

0

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

14,0

75

3,4

Bể lắng kết
hợp tuyển nổi
ly tâm

Sau khi qua bể DAF ta có BOD:N:P = 144,5:8:3 = 100:5,5:2 => Tỉ lệ chất dinh
dưỡng thích hợp cho quá trình sinh trưởng hiếu khí trong tháp lọc sinh học, nên
không cần xây dựng công trình bổ sung Nitơ. Hiệu suất xử lý nitơ của của tháp lọc
sinh học là lượng nitơ được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp tế bào và bị vsv khử
thành N2
BOD (mg/l)

144,5

85

21,7

COD (mg/l)

177,7

80

35,5

SS (mg/l)

49,4

70

14,8

Tháp lọc sinh

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

11


Amoni (mg/l)

8,0

Dầu mỡ (mg/l)

học

85

1,2

3,4

0

3,4

BOD (mg/l)

21,7

5

20,6

COD (mg/l)

35,5

5

33,8

SS (mg/l)

14,8

50

7,4

Amoni (mg/l)

1,2

0

1,2

Dầu mỡ (mg/l)

3,4

0

3,4

BOD (mg/l)

20,6

0

20,6

COD (mg/l)

33,8

0

33,8

SS (mg/l)

7,4

0

7,4

Amoni (mg/l)

1,2

0

1,2

Dầu mỡ (mg/l)

3,4

0

3,4

Bể lắng 2
(lắng ngang)

Khử trùng
bằng clo

Bảng 7. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT
Thông số

Nước thải sau xử lý

QCVN 14:2008 cột A

BOD (mg/l)

20,6

30

COD (mg/l)

33,8

50

SS (mg/l)

7,4

50

Amoni (mg/l)

1,2

5

Dầu mỡ (mg/l)

3,4

10

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

12


Kết luận: Quy trình xử lý nước thải theo phương án này cũng cho kết quả xử lý đạt
QCVN 14:2008/BTNMT, do đó có thể được lựa chọn để tính toán và so sánh với

phương án 1.
Hình 2. Sơ đồ công nghệ phương án 2
2.3.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải vào đến song chắn rác tương tự phương án 1.
a. Bể lắng cát thổi khí
Nước sau song chắn rác được đưa tới bể lắng cát thổi khí. Hiệu suất làm việc của
bể lắng cát thổi khí khá cao, vì nhờ thổi khí sẽ tạo được chuyển động vòng kết hợp với
chuyển động theo phương thẳng đứng. Với tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

13


mà các chất bẩn hữu cơ lơ lửng không bị lắng xuống, do đó trong thành phần cặn lắng
chủ yếu là cát đến 90-95% và ít bị thối rữa. Cát sau lắng được đưa ra sân phơi cát.
Nước sau bể lắng cát thổi khí cùng với nước tách từ sân phơi cát được đưa về bể
điều hòa.
Xây dựng bể điều hòa và bể lắng kết hợp tuyển nổi (DAF) tương tự đối với
phương án 1. Nước sau khi qua bể lắng kết hợp tuyển nổi được dẫn vào bể lọc sinh
học.
b. Tháp lọc sinh học
Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng nhựa PVC, các vi khuẩn sẽ được hấp
phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó. Sau một thời gian hoạt động, màng sinh
vật dày lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị tách khỏi lớp vật liệu
lọc. Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn.
Màng vi sinh được tạo nên ở bể lọc sinh học cũng với nước thải được dẫn vào bể
lắng đợt 2.
d. Bể lắng đợt 2 (loại bể lắng ngang)
Bể này có nhiệm vụ giữ các màng vi sinh vật lại bể dưới dạng cặn lắng.
Nước sau lắng được đưa ra các công trình khử trùng bằng clo (bể trộn & bể tiếp
xúc) , còn bùn lắng được đưa tới các công trình xử lý bùn.
e. Bể trộn, bể tiếp xúc
Nước sau bể lắng 2 cũng được dẫn về bể trộn và bể tiếp xúc, tại đây nước thải
cũng được khử trùng bằng Clo (tương tự phương án 1).
f. Các công trình xử lý bùn
Bùn lắng thu được từ bể lắng kết hợp tuyển nổi và bể lắng 2 được đưa vể bể chứa
bùn, sau đó được đưa tới bể nén bùn làm giảm lượng nước trong bùn (xuống còn 95%)
và tiếp tục giảm thể tích nhờ máy ép bùn băng tải (xuống còn 75%). Lượng bùn sau ép
được thu gom và làm phân bón.

Lượng nước thu hồi từ bể nén bùn và máy ép bùn được tuần hoàn về bể điều hòa
để tiếp tục xử lý.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

14


CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1
3.1. Song chắn rác
3.1.1. Các hạng mục tính toán
+ Ngăn tiếp nhận nước thải,
+ Mương dẫn nước thải,
+ Song chắn rác.
3.1.2. Tính toán chi tiết
3.1.2.1. Ngăn tiếp nhận nước thải
Ngăn tiếp nhận nước thải thu nước thải từ trạm bơm phân phối cho hệ thống xử
lý.
Có thể lựa chọn kích thước ngăn tiếp nhận phụ thuộc vào lưu lượng tính toán của
trạm xử lý theo bảng sau:
Bảng 8. Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải
Lưu lượng
nước thải

Đường kính ống
áp lực, d (mm)

Kích thước của ngăn tiếp nhận

Q (m3/h)

1 ống

2 ống

A

B

H

H1

h

h1

b

100  200

250

150

1500

1000

1300

1000

400

400

250

250

300

200

1500

1000

1300

1000

400

500

354

400  650

400

250

1500

1000

1300

1000

400

650

500

1000  1400

600

300

2000

2300

2000

1600

750

750

600

1600  2000

700

400

2000

2300

2000

1600

750

900

800

2300  2800

800

500

2400

2300

2000

1600

750

900

800

3000  3600

900

600

2800

2300

2000

1600

750

900

800

2800  4200

1000

800

3000

2500

2300

1800

800

1000

900

(Nguồn: Bảng 3-4, tr 110, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

15


max
Dựa vào lưu lượng tính toán đã xác định: Qh = 8142 m3, chọn ba ngăn tiếp nhận
với các thông số mỗi ngăn như sau:

- Bơm nước thải TSURUMI TO350B 630
+ Số lượng : 6 bơm
+ Lưu lượng: 1440 m3/h,
+ Cột áp: 12,2 m,
+ Công suất: 30 kW.
- Đường ống áp lực từ trạm bơm đến mỗi ngăn tiếp nhận: 2 đường ống có đường
kính d = 500mm.
- Kích thước mỗi ngăn tiếp nhận: A = 2400 mm, B = 2300 mm, H = 2000 mm, H1
= 1600 mm, h = 750mm, h1 = 900 mm, b = 800 mm.
3.1.2.2. Mương dẫn nước
Mương dẫn nước thải đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật. Tính toán
thuỷ lực của mương dẫn (xác định: độ dốc i, vận tốc v m/s, độ đầy h, m) dựa vào bảng
tính thuỷ lực (Các bảng tính toán thuỷ lực cống và mương thoát nước, GS. TS Trần
Hữu Uyển, Nhà xuất bản xây dựng). Kết quả được ghi ở bảng:
Bảng 9. Tính thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận
Thông số thuỷ lực

Lưu lượng tính toán, l/s
Qtb = 1543

Qmax = 2261,7

Qmin = 1069,2

Chiều ngang B (m)

1,6

1,6

1,6

Độ dốc i

0,0007

0,0007

0,0007

Vận tốc v (m/s)

1,08

1,18

0,98

Độ đầy h (m)

0,56

0,77

0,43

Chọn 3 song chắn rác (2 công tác, 1 dự phòng). Mương dẫn nước thải ở mỗi song
chắn rác có tiết diện hình vuông. Kết quả tính toán thuỷ lực được ghi ở bảng:
Bảng 10. Tính thuỷ lực mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác.
Thông số thuỷ lực

Lưu lượng tính toán, l/s
Qtb = 771,5

Qmax = 1130,85

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người

Qmin = 534,6

16