Đồ án môn học thiết kế hệ thống nước thải khu dần cư 5000 dân

MỤC LỤC
Chương I..............................................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT.................................................................3
1.Nguồn gốc nước thải sinh hoạt ................................................................3
2.Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt............................................3
3.Tác hại đến môi trường.............................................................................3
4.Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải............................4
Chương II.............................................................................................................................5
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ
LÝ CẶN..............................................................................................................................5
1.Xử lý cơ học .............................................................................................5
2.Khử trùng nước thải ..................................................................................5
3.Xử lý cặn nước thải ..................................................................................6
Chương III...........................................................................................................................7
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH..........................................................7
1.Quy trìng công nghệ .................................................................................8
2.Thuyết minh...............................................................................................8
Chương IV. .........................................................................................................................9
TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH....................................................................9
1.Song chắn rác ..........................................................................................9
2.Hầm bơm tiếp nhận ................................................................................10
3.Bể lắng cát thổi khí.................................................................................11
4.Sân phơi cát............................................................................................13
5.Mương oxy hoá .......................................................................................13
6.Bể lắng II.................................................................................................17
7.Sân phơi bùn...........................................................................................19
8.Tính toán các thiết bò phụ........................................................................20
Chương V...........................................................................................................................22
TÍNH TOÁN KINH TẾ Ï...................................................................................................22

1

1.Chi phí đầu tư ban đầu ...........................................................................22
2.Chi phí quản lý và vận hành ..................................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................24

2


Chương I.
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt
Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được th
ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng
khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu
chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt
cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay
các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thò thường có tiêu chuẩn cấp nước cao
hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính
trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thò và nông thôn. Nước thải sinh
hoạt ở các trung tâm đô thò thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông
rạch, còn các vùng ngoại thành vànông thôn do không có hệ thống thoát nước nên
nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự
thấm.
2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
• Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ
sinh
• Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các

chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bò phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có
cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ
chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein(40-50%);hydrat cacbon(4050%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150450mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bò phân huỷ sinh
học. những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt
không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng.
3. Tác hại đến môi trường
Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước
thải gây ra.
• COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn đònh chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây
thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi
trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.
3


Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3,
CH4,..làm cho nước có mùi hôi thúi và làm giảm pH của môi trường.
• SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
• Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời
sống của thuỷ sinh vật nước.
• Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,
ngộ độc thức ăn, vàng da,…
• Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong
nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của
các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt
thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao
do quá trình hô hấp của tảo thải ra ).
• Màu: mất mỹ quan.
• Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.

4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải
Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … nơi tiếp nhận nước thải từ khu
dân cư, đô thò , khu công nghiệp hay các xí nghiệp công nghiệp. Một số nguồn nước
trong số đó là nguồn nước ngọt q giá, sống còn của đất nước, nếu để bò ô nhiễm do
nước thải thì chúng ta phải trả giá rấ t đắt và hậu quả không lường hết. Vì vậy, nguồn
nước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải.
nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xả vào
nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồn nước. Sự có mặt
của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên
của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồn nước. Khả năng tự làm
sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải
với nguồn. Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ
tính an toàn vệ sinh nguồn nướ.
Biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:
• Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước.
• Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui đòng bằng cách áp dụng
công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước. Ngoài ra, việc
nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý
ngiã đặc biệt quan trọng.

4


Chương II.
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ XỬ LÝ CẶN.
1. Xử lý cơ học
Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải và được
thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại.
Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có

nguồn gốc hữu cơ.
Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất
vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải.
Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước
thải. Khi cần xử lý ở mức độ cao(xử lý bổ sung) có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát,..
Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.
1. Xử lý sinh học
Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hoá các liên
kết hữu cơ dạng hoà tan và không hoà tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên
kết đó như là nguồn thức ăn của chúng.
Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có:
• Hồ sinh vật
• Hệ thống xử lý bằng thực vật nước(lục bình, lau, sậy, rong- tảo,..)
• Cánh đồng tưới
• Cánh đồng lọc
• Đất ngập nước
Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có:
• Bể lọc sinh học các loại
• Quá trình bùn hoạt tính
• Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC)
• Hồ sinh học thổi khí
• Mương oxy hoá,….
2. Khử trùng nước thải
Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùngcủa công nghệ xử lý nước thải mhằm loại
bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.

5


Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành

khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, .. nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt
kinh tế.
3. Xử lý cặn nước thải
Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là:
• Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn
• n đònh cặn
• Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau
Rác( gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau,..)
được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng rác không lớn)
hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý.
Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào
mục đích khác.
Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý
Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aeroten
để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần còn lại
( gọi là bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích,
sau đó được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý.
Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn
lắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan.
Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể
ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa
bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bò lọc chân không, thết bò lọc ép, thiết bò li
tâmcặn,… Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%.
Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bò khác
nhau: thiết bò sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 2530% và cặn o83 dạng hạt dễ dàng vận chuyển.
Đối với các trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn:
nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát.

6

Chương III.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT
MINH
Các lưu lượng tính toán
250l / ng.d * 5000 ng
q tc * N
Qdtb =
=
= 1250 m 3 / d
3
3
1000l / m
1000l / m
max
max
tb
Qd = K d * Qd = 1,3 * 1250 m 3 / d = 1625m 3 / d
Qdmin = K dmin * Qdtb = 0,8 * 1250 m 3 / d = 1000 m 3 / d
Qdmax
1625m 3 / d
= 2*
= 135,42m 3 / h
24h / d
24 h / d
min
Q
1000 m 3 / d
Qhmin = K hmin * d
= 0,5 *

= 20,83m 3 / h
24h / d
24h / d
max
3
Qh
135,42m / h * 1000l / m 3
Qsmax =
=
= 37,62l / s
3600 s / h
3600 s / h
Qhmin
20,83m 3 / h * 1000l / m 3
Qsmin =
=
= 5,79l / s
3600 s / h
3600 s / h
Các thông số nước thải đầu vào
• BOD5 = 200 mg/l
• SS = 120 mg/l
• COD = 300mg/l
• pH = 7
• Nhiệt độ 300C
• Tổng ni tơ 70 mg/l
 Hữu cơ 25mg/l
 Amonia tự do 45mg/l
• Tổng photpho 12 mg/l
 Hữu cơ 4mg/l

 Vô cơ 8mg/l
• Coliform N0/100 107 MPN/100ml
Qhmax = K hmax *

7


Yêu cầu nước thải đầu ra
• BOD5 ≤ 30mg/l
• SS ≤ 50mg/l
• pH = 5- 9
• Nitrat(NO3-) ≤ 30 mg / l
• Phosphat(PO4-) ≤ 6mg / l
• Tổng Coliforms ≤ 1000 MNP / 100 ml
1. Quy trìng công nghệ

Error: Reference source not found
Quy trình xử lý nước thải khu dân cư 5000 dân
2. Thuyết minh
• Nước thải từ khu dân cư trước khi đi vào bể lắng cát thổi khí được cho
qua song chắn rác và dồn về hầm bơm tiếp nhận. Khi qua song chắn
rác, các thành phần như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ
rách,..bò giữ lại và được thu gom bằng thủ công cho vào thùng chứa rác.
• Bể lắng cát có nhiệm vụ tạo thời gian lưu và thu giữ các hạt cát sỏi có
kích thước lớn hơn 0,2mm. Hệ thống có 2 đơn nguyên hoạt động luân
phiên nhau. Từ đây, nước thải được đưa thẳng qua mương oxy hoá mà
không cần qua bể lắng I.
• Tại mương oxy hoá, dưới quá trình phân huỷ của các vi sinh vật , phần
lớn các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học đều bò khoáng hoátrong
vùng hiếu khí. Tại vùng thiếu khí của mương oxy hoá, xảy ra quá trình

khử các nguyên tố ni tơ, phốt pho để đảm bảo hàm lượng không vượt
mức tiêu chuẩn khi thải ra môi trường bên ngoài. Mương oxy hoá hoạt
động theo nguyên tắc của bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng kết hợp với
bể lắng đợt 2 , đặt ngay phía sau mương.
• Bể lắng đợt 2 được xây dựng theo mô hình bể lắng ly tâm có thời gian
lưu nước từ 1,5-3 giờ. Dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm các hạt
bông bùn hoạt tính sa lắng xuống đáy. Một phần bùn hoạt tính được
tuần hoàn trở lại mương oxy hoá, phần bùn dư được đưa ra sân phơi
bùn. Bùn được tách nước và đưa đi làm phân bón cây.
• Nước thải sau khi qua hệ thống có các chỉ tiêu thoã mãn với yêu cầu xả
thải và được xả vào nguồn nước mặt của đòa phương.

8


Chương IV.
TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÁC CÔNG TRÌNH
1. Song chắn rác
Nhiệm vụ:
Khử cặn rắn thô(rác) như : nhành cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,…
Bảo vệ bơm, van, đường ống , cánh khuấy,..
Thông số
Kích thước song chắn
Rộng ,mm
Dày ,mm
Ke hở giữa các thanh,mm
Độ dốc theo phương đứng, độ
Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn ,m/s
Tổn thất áp lực cho phép ,mm

Làm sạch
thủ công
5-15
25-38
25-50
30-45
0,3-0,6
≤ 150

Tính toán thiết kế
Các thông số tính toán cho song chắn rác
Chọn kích thước mương B*H = 0,4m*0,4m
Chiều cao lớp nước trong mương
37,62l / s * 1m 3 / 1000l
Q max
h = s
=
= 0,24m
0,4m * 0,4m / s
B *U
Error: Reference source not found

9


Chọn kích thước thanh w* d = 10mm*30mm và b = 30mm
Tính số song chắn rác (n)  Số khe hở n+1
B = n*w + (n+1)b
400 = 10*n + 30(n+1)
400 = 40n + 30  n= 10 thanh

Điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh
400 = 10*10 + (10+1)*b b= 27,27 mm
Tổn thất áp lực qua song chắn
Tổng tiết diện các khe song chắn
A = (B – w*n)*h
A = (0,4 – 0,01*10)*0,24 = 0,072m2
Vận tốc dòng chảy qua song chắn
37,62l / s * 1m 3 / 1000l
Qsmax
V =
= 0,52m / s
=
0,072 m 2
A
Tổn thất áp lực qua song chắn
2
1* V 2 − U 2Ø
1 * ( 0,52 ) − 0,4 2
hl =
= 0,008m < 0,15m
=
0,7 * 2 g
0,7 * 2 * 9,81

(

)

[

(

)]

2. Hầm bơm tiếp nhận
Nhiệm vụ:
Tạo độ sâu nước cần thiết cho bơm hoạt động.
Tính toán thiết kế
Thể tích hầm bơm tiếp nhận
Vb = Qhmax*t = 135,42m3/h*15ph*1h/60ph = 33,86m3 (t=10-30ph)
Chọn chiều sâu hữu ích h = 3m. Chiều cao an toàn hf = 1m. Chiều sâu tổng cộng
H = 3m + 1m = 4 m
Chọn hầm bơm hình tròn , đường kính
4 * Vb
4 * 33,86m 3
D =
=
= 4m
Π*h
Π *3
Kích thước hầm bơm tiếp nhận D*H = 4m*4m
Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có
Qb = Qhmax = 135m3/h, cột áp H= 8m

10


3. Bể lắng cát thổi khí
Nhiệm vụ
Loại bỏ cát sỏi có kích thước hạt lớn hơn 0,2mm.

Giảm cặn lắng trong ống, mương oxy hoá.
Tính toán thiết kế
Các thông số cơ bản thiết kế bể lắng cát thổi khí
STT

Thông số thiết kế

1

Thời gian lưu nước tính theo lưu lượng giờ lớn
nhất, (phút)
Kích thước:
Chiều cao(m)
Chiều dài(m)
Chiều rộng(m)
Tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao
Tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng
Lượng không khí cung cấp (m3/phút.mdài)
Lượng cát lắng trong bể, m3/103m3 nước thải

2

3
4
5
6

Khoảng giá
trò
2-5

2,0-5,0
7,5-2,0
2,4-7,0
1 :1-5 :1
3 :1-5 :1
0,2-0,5
0,004-0,2

Giá trò
đặc trưng
3

1,5 :1
4 :1
0,15

Chọn hai bể lắng cát. Thời gian lưu nước chọn t= 3phút
• Thể tích một bể
3 phút * 60s / phút * 37,62l / s * 1m 3 / 1000l
V = t * Qsmax =
= 3,4m 3
2
Chọn chiều cao nước trong bể : H = 1m
Chiều rộng của bể : B = 1,2*1=1,2m
V
3,4
=
= 3m
Chiều dài bể : L =

BH 1,2 * 1

11


Lượng không khí cần cấp cho 1 bể
Qkk = LxI = 3 × 0,4 = 1,2m 3 / phút
•

Trong đó: I = Cường độ không khí cung cấp trên mét dài bể, I = 0,4 m3/ phút.mét
dài.
• Lưu lượng không khí tổng cộng cần cung cấp cho bể lắng cát tính theo công
thức:
tc
Qkk = Qkk × n = 1,2 × 2 = 2,4m 3 / phút
Trong đó : Qkk = lưu lượng không khí cung cấp cho một đơn nguyên,
Qkk = 1,2m3/phút;
n = Số đơn nguyên cong tác, n = 2
• Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày:
Qdtb × qo 1250 × 0,15
Wc =
=
= 0,1875m 3 / d
1000
1000
tb
Trong đó: Qd = Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qdtb =1250m3/d
q0 = lượng cát trong 1000 m3 nước thải, q0 = 0,15 m3 cát / 1000 m3
• Chiều cao lớp cát trong một ngày đêm :
Wc × t

0,1875 × 1
hc =
=
= 0,026 m
L × B × n 3 × 1,2 × 2
Trong đó: Wc = Lượng cát sinh ra trung bình trong một ngày đêm, Wc = 0,1875
m3/d
t = chu kỳ xả cát , t=1d
• Chiều cao xây dựng của bể lắng cát thổi khí được tính theo công thức:
H xd = H + hc + hbv = 1 + 0,026 + 0,4 = 1,426m
Trong đó: Hxd = Chiều cao công tác của bể lắng cát thổi khí, H = 1m
hc = Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát thổi khí, hc = 0,026m
hbv = Chiều cao vúng bảo vệ của bể lắng cát thổi khí, hbv = 0,4m

12


4. Sân phơi cát
Nhiệm vụ:
Cát lấy ra khỏi bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phơi khô trước khi sử dụng
vào những mục đích khác nhau.
Tính toán thiết kế
• Diện tích hữu ích của sân phơi cát:
N ll ×P × 365 0,02l / ng.d * 5000 * 365d / y
F=
=
= 9m 2
3
1000 h
1000l / m * 4m / y

Trong đó: Nll = dân số tính theo chất lơ lửng, Nll = 5000 dân
P = lượng cát giữ lại trong bể lắng cho một người trong một ngày đêm, P lấy
theo điều 6.3.5-TCXD-51-84, P = 0,02l/d.
H = chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4 m/năm( khi lấy cát đã phơi khô
theo chu kỳ).
• Chọn sân phơi cát hình vuông, cạnh :
L = F = 9 = 3m
5. Mương oxy hoá
Nhiệm vụ
Khửù BOD, nitơ, photpho.
Tính toán thiết kế
Các thông số thiết kế
F
• Tỷ số
(kgBOD5/kg bùn hoạt tính .ngày)
0,04-0,1
M
• Nồng độ bùn hoạt tính X(mg/l)
2000-5000
QT
• Hệ số tuần hoàn bùn: α =
1-2
Q
V
• Thời gian lưu nước trong mương: (giờ)
24-36
Q
• Thời gian lưu bùn (ngày)
15-50
ρ

• Tốc độ nitrat hoá N (mgTKN/mg bùn ngày)
0,2-0,8
0
• Tốc độ khử nitrat ρ DN (mgNO3 / mg bùn ngày ở 20 C)
0,1-0,4
• Vận tốc của hỗn hợp chảy tuần hoàn trong mương
v ≥ 0,25 − 0,3m / s
Thể tích mương oxy hoá là tổng thể tích của vùng hiếu khí để khử BOD 5 và oxy hoá
NH4+ thành NO3-, V1; Và thể tích của vùng thiếu khí để khử NO3-thành khí N2 ,V2.
Thể tích vùng hiếu khí
• Để khử BOD5
Q max S
1625m 3 / d * 200 mg / l
V1 = d 0 =
= 1326,53m 3
F X
0,07 * 3500 mg / l
M
F/M: tỉ số thức ăn trên sinh khối, F/M=0,07
S0: BOD5 đầu vào, S0 = 200mg/l

( )

13


X: nồng độ bùn hoạt tính, X = 3500mg/l
• Để khử NH4+

(

)

m NH 4+vào − NH 4+ra Qdmax 1 * (70 − 0,5)mg / l * 1625m 3 / d
V2 =
=
= 330 m 3
ρN XN
1,05 / d * 325,5mg / l
m: tỉ lệ khử NH4+ thành NO3-, m=1
ρ N : tốc độ oxy hoá NH4+ thành NO3NH 4+vao = 70mg / l
NH4ra+ = 0,5mg/l(trong nước thải đầu ra)
X N : nồng độ bùn hoạt tính đối với vi khuẩn oxy hoá NH4+ , mg/l

Với X N :

0,16( NH 3 bòkhử)
0,16(70 − 0,5)
=
= 0,093
0,6( BOD5 bòkhử) + 0,16( NH 3 bòkhử) 0,6(200 − 20) + 0,16(70 − 0,5)
X N = f N * X = 0,093 * 3500 mg / l = 325.5mg / l
fN =

Và ρ N :
Hằng số bán bão hoà đối với nitơ
K N = 10 0, 051T −1,158 = 10 0, 051*30 −1,158 = 2,36mg / l
Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn ni trát hoá
 N 
DO  0 ,098(T −15)


µ N = µ N max 
(e
)[1 − 0,0833( 7,2 − pH ) ]


 K N + N  K O2 + DO 
70

  2  0 ,098*( 30 −15 )
= 0,45 * 
* 1 − 0,833 * ( 7,2 − 7) = 0,96 / d
*
*e
 2,36 + 70   1,3 + 2 
Tốc độ sử dụng NH4+ của vi khuẩn ni trat hoá
µ
0,96
k= N =
= 6 /d
YN
0,16
YN: hệ số sản lượng , YN = 0,16
N
0,5
ρN = k
= 6*
= 1,05 / d
KN + N
2,36 + 0,5

Chọn dung tích vùng làm thoáng V1 để xây dựng mương oxy hoá vì khi khử hết BOD5
theo yêu cầu thì toàn bộ NH4+ sẽ được oxy hoá thành NO3-.
Các hệ số động học của quá trình nitrat hoá trong môi trường bùn hoạt tính lơ lửng ở
nhiệt độ 200C

14


Thông số môi
trường
Nồng độ NH4+ và
NO2-

Tỷ số BOD5 /TKN

TKN: tổng các
hợp chất chứa ni
tơ tính theo N
Nồng độ oxy hoà
tan DO

Mô tả sự ảnh hưởng
Nồng độ NH4+ và NO2- ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng riêng
max của vi khuẩn nitrit hoá và vi khuẩn nitrat hoá. Tốc độ tăng
trưởng của vi khuẩn nitrat hoá lớn rất nhiều so với vi khuẩn nitrit
hoá. Và tốc độ tăng trưởng chung của quá trình là :
N
µ N = µ N max
, N:tổng hàm lượng ni tơ có trong nước
KN + N

−1
0
Lấy µ N max = 0,45ngày ở15 C
Số phần trăm của các hợp chất hữu cơ bò nitrat hoá trong quá
trình khử BOD chòu ảnh hưởng của tỷ số BOD5/TKN.

Biểu thò bằng :

0,16( NH 3 bòkhử)
0,6( BOD5 bòkhử) + 0,16( NH 3 bòkhử)
DO
K = 1,3mg / l
µ N = µ N max
K O2 + DO , O2
fN =

Nhiệt độ T0C

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nitrat hoá
µ N = µ N max * e 0, 098(T −15)
K N = 10 0, 051T −1,158

pH

Giá trò pH để có tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hoá
chấp nhận được là từ 7,2 đến 9 đối với công trình xử lý phối hợp
khử BOD và nitrat hoá, và từ 7,5 -8,6 đối với công trình xử lý
tách biệt
µ N = µ N max [1 − 0,833(7,2 − pH )]

Hệ số
µ N max

Đơn vò đo
Ngày-1

KN

NH4+mg/l

YN
K dN

mg bùn hoạt tính /mgNH
Ngày

-1

+
4

Khoảng dao động
0,4-2

Giá trò đặc trưng
0,9

0.2-3

0,5

0,1-0,3

0,16

0,03-0,06

0,04

nh hưỏng của các thông số môi trường trong quá trình vận hành đến hoạt động của
vi khuẩn nitrat hoá trong bùn lơ lửn g

15


Phương trình miêu tả sự ảnh hưởng của tất cả các thông số :
 N 
DO  0 ,098(T −15)

µ N = µ N max 
(e
)[1 − 0,0833( 7,2 − pH ) ]
 K N + N  K O2 + DO 
•

Thể tích vùng thiếu khí
n NO3− Qdmax 1 * (70 − 20)mg / l * 1625m 3 / d
V3 =
=
= 85m 3

ρ DN X
0,27 / d * 3500 mg / l

(

)

n: tỉ lệ khử NO3- thành khí N2, n =1
−
−
−
(NO3-): nồng độ NO3- cần khử, NO3 = NO3vào − NO3ra
ρ DN : tốc độ khử NO3- thành N2 ,

(

ρ N 2T = ρ N

2 20

0

C

)

* 1,09 ( T −20 ) * (1 − DO) = 0,1 * 1,09 ( 30 −20 ) * (1 − 0,25) = 0,27 / d

ρN

2 20

0

C

: tốc độ khử nitrát ở 200C , ρ N 2 20 0 C = 0,1 / d

DO: hàm lượng oxy hoà tan trong vùng thiếu khí, DO = 0,25mg/l
X : nồng độ bùn hoạt tính , X = 3500mg/l
• Tổng dung tích mương oxy hoá
V = V1 + V3 = 1326,53m 3 + 85m 3 = 1411m 3

Công
suất
(m3/d)

100

200

400

700

Một số kích thước cơ bản của mương oxy hoá
Nồng độ Tổng
Diện tích
Kích thước của
nhiễm

chiều dài mặt cắt
máy khuấy
bẩn của
của
của
Chiều Đường
dài(m kính(mm)
)
150
34
2,5
250
56
2,5
2,5
900
400
88
2,5
150
68
2,5
250
110
2,5
2,5
900
400
178
2,5

150
71
4,25
250
130
4,25
2,5
900
400
210
4,25
150
138
4,25
250
230
4,25
2,5
900

Số
Số vòng
quay/phút lượng
máy

60

1

60

1

60

80

1
1
2
1
2

16


1400

400
150
250
400

366
275
450
735

4,25
4,25

4,25
4,25

2,5

900

4
1
2
4

80

Từ bảng trên , ta chọn máy khuấy kiểu rulô trục ngang, kích thước của máy khuấy
2,5m, đường kính 900mm, số vòng quay 80, số lượng máy khuấy 4. Tại một vò trí đặt
máy khuấy, hai máy khuấy được ghép lại với nhau, tạo thành máy khuấy có chiều dài
5m.
Mặt cắt mương có dạng hình chữ nhật, chiều cao của mương(H M) là 1,2m
Độ sâu mực nước trong mương (HN) là 1m
B: chiều rộng của mương (B) là5m
Thể tích mương
3
1
V = 4 * B * H N * L + * π R12 − r 2 * H N + * π * R32 − R22 * H N
2
2
3
1
2

2
2
2
1411 = 4 * 5 * 1 * L + * π * ( 5,1) − ( 0,1) * 1 + * π * (10,3) − ( 5,3) * 1
2
2
L = 58m

(

[

)

(

]

)

[

]

6. Bể lắng II
Nhiệm vụ:
17


Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ mương oxy hoá dẫn đến.

Tính toán thiết kế
Bể lắng II được xây dựng theo kiểu bể lắng ly tâm
• Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với lưu lượng
ngày trung bình :
Q tb + 1,5Qdtb 1250 + 1,5 × 1250
F1 = d
=
= 142 m 2
L1
22
Trong đó : Qdtb= lưu lượng trung bình ngày đêm, Qdtb = 1250m3/d
L1= Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, lấy theo các thông
số thiết kế bể lắng đợt II, L1 = 22m3/m2.d
• Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với lưu lượng
ngày lớn nhất:
Q max + Qdmax 1625 + 1,5 × 1625
F 2= d
=
= 92 m 2
L2
44
Trong đó: Qdmax = lưu lượng lớn nhất trong ngày, Qdmax= 1625 m3/d
L2 = Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng lớn nhất , L2=44 m3/m2.d

Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng ứng với tải trọng chất
rắn lớn nhất :
(Q max + Qhth ) × X × 10 −3 (135,42 + 1,5 × 135,42 ) × 3500 × 10 −3
F3 = h
=
= 121m 2

L3
9,8

•

Trong đó:Qhmax = Lưu lượng lớn nhất trong giờ, Qhmax = 135,42 m3/h
Qhth = Lưu lượng bùn tuần hoàn lớn nhất trong giờ, Qhth = 1,5 Qhmax
X = Nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng, X= 3500mg/l
Các thông số thiết kế bể lắng đợt II
Loại công trình xử lý sinh
Tải trọng bề
Tải trọng chất
3
2
học
mặt(m /m .d)
rắn(kg/m2.h)
Trung bình Lớn nhất Trung bình
Lớn
nhất
Bùn hoạt tính khuếch tán
16,3-32,6
40,7-48,8
3,9-5,9
9,8
bằng không khí
Bùn hoạt tính khuếch tán
16,3-32,6
40,7-48,8
4,9-6,8

9,8
bằng oxy nguyên chất
Bể lọc sinh học
16,3-24,4
24,4-48,8
2,9-4,9
7,8
Bể sinh học tiếp xúc
16,3-32,6
24,4-48,8
3,9-5,9
9,8
quay(RBC)

Chiều cao
công
tác(m)
3,7-6,1
3,7-6,1
3,0-4,6
3,0-4,6

18


Diện tích mặt thoáng thiết kế của bể lắng đợt II trên mặt bằng sẽ là giá trò lớn nhất
trong số 3 giá trò của F1, F2 và F3 ở trên. Như vậy, diện tích mặt tboáng thiết kế chính
là F=F1 = 142m2.
• Đường kính của bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức :
4F

4 × 142
D=
=
= 13m
Π×n
3,14 × 1
• Chiều cao xây dựng:
H xd = H + hth + hb + hbv = 2 + 0,2 + 0,5 + 0,3 = 3m
Kiểm tra tải trọng máng tràn theo công thức:
Q max
1625
Lm = d =
= 39,78m 3 / m.d < 500 m 3 / m.d
Π Dn 3,14 × 13 × 1
• Thể tích của bể lắng ly tâm đợt II tính theo công thức:
W = F × H = 142 × 2 = 284 m 3
Trong đó: F = Diện tích mặt thoáng tổng cộng của bể lắng đợt II, F = 142m 2
H = Chiều cao công tác của bể lắng đợt II, H = 2m
•

Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể theo công thức:
W
284
t = tb
=
= 2,18h
tb
1250 + 1,51250
Qd
Qd

+ 1,5
24
24
24
24
Trong đó: W = Thể tích của bể lắng ly tâm
Qdtb = lưu lượng nước thải trung bình ngày
•

7. Sân phơi bùn
Nhiệm vụ:
Giảm thể tích và khối lượng của cặn để sử dụng làm phân bón.
Tính toán thiết kế
Khối lượng bùn cặn thu được từ bể lắng đợi 2, theo trọng lượng cặn khô:
G = Qdtb .(0,8SS + 0,3S )10 −3 = 1250 m 3 / d * [0,8 * 120 g / m 3 + 0,3 * (200 − 20)g / m 3 ] * 10 −3 kg / g = 187,5kg / d
trong đó: Qdtb – lưu lượng ngày lớn nhất, Qdtb =1250m3/d
SS - hàm lượng cặn lơ lửng, SS = 120mg/l
S- lượng BOD5 được khử, S = (BOD5,vào – BOD5,ra) mg/l.
Thể tích hỗn hợp cặn:
W
187,5kg / d * 1t / 1000 kg
V= k =
= 14,35m 3 / d
3
ρ .P
1,005t / m * 0,013
Trong đó: Wk- trọng lượng cặn khô, Wk = 187,5kg/d.
ρ - tỷ trọng hỗn hợp cặn, lấy ρ = 1,005t/m3
P – nồng độ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp theo tỉ lệ thập phân, lấy
P = 0,013.

19


Diện tích sân phơi bùn
Vb 14,35m 3 / d * 365d / y
S=
=
= 3492 m 2
3
2
K
1,5m / m .y
K- tải trọng bề mặt của sân phơi bùn,lấy K = 1,5m3/m2.y
Sân phơi bùn được chia làm hai đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có diện tích là
3492/2 = 1746m2 và chọn hình dạng thiết kế ø hình vuông , có cạnh:
L = 1746 = 42m
8. Tính toán các thiết bò phụ
• Bơm bùn
Lưu lượng bùn tuần hoàn, chọn α = 1,5
Q tb
1250 m 3 / d
QT = α * d = 1,5 *
= 78,125m 3 / h ≈ 80 m 3 / h
24
24h / d
Trạm có hai bơm tuần hoàn bùn thay phiên nhau hoạt động, thông số mỗi bơm:
Lưu lượng 80m3/h, cột áp 10m.
• ng dẫn nước giữa các công trình
Vận tốc dòng chảy của nước thải trong ống 0,7m/s, ta chọn loại ống nhựa PVC
với đường kính:

4QdTB
4 * 1520 m 3 / d
=
= 0,179 m ≈ 200 mm
24 * 3600 * π * V
24h / d * 3600 s / h * π * 0,7m / s
• Máy thổi khí
Trạm có 2 máy thổi khí thay phiên nhau hoạt động, lưu lượng mỗi máy là
144m3/h, cột áp 4m.
d=

20


21


Chương V.
TÍNH TOÁN KINH TẾ Ï

1. Chi phí đầu tư ban đầu
Phần xây dựng.

•
STT
1
2
3
4

Công trình
đơn vò
Hầm bơm
Bể lắng cát
thổi khí
Mương oxy
hoá
Bể lắng II

Thể tích
(m3)
33,86
3,4*2

Số lượng
1
2

Đơn giá
(đồng )
1.000.000
1.000.000

Thành tiền
(đồng )
33.860.000
6.800.000

1411

1

1.000.000

1.411.000.000

142

1

1.000.000

142.000.000

Tổng cộng : 1.593.480.000đ
•

Phần thiết bò

STT

Hạng mục- quy cách

1

Bơm nước thải từ
hầm bơm sang bể
lắng cát thổi khí
Máy khuấy kiểu
rulô trục ngang

Bơm bùn từ bể lắng
tuần hoàn trở lại
mương oxy hoá
Máy thổi khí cung
cấp khí cho bể lắng
cát thổi khí
ng dẫn nước thải

2
3

4

5

Đặc tính kỹ
thuật
3
52m /h;6m;5hp

Số
lượng
2

Đơn
giá(đồng)
20.000.000

Thánh
tiền(đồng)

40.000.000

10hp

4

10.000.000

40.000.000

80m3/h;10m;7hp

2

25.000.000

50.000.000

144m3/h,4m;2hp

2

5.000.000

10.000.000

nhựaPVC∅200

100m

20.000

2.000.000

Tổng :142.000.000

22


2. Chi phí quản lý và vận hành
• Chi phí nhân công
Công nhân: 1 người *800.000đồng/tháng*12tháng =9.600.000đồng
Cán bộ: 1người*1.000.000đồng/tháng*12tháng= 12.000.000đồng
Tổng cộng:21.600.000đồng
• Chi phí điện năng
Bơm
Bơm nước thải: 5hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=90.000đ/d
Bơm bùn tuần hoàn : 7hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=125.000đ/d
Hai máy khuấy :2*10hp/h*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh=358.000đ
Máy thổi khí : 2hp*0,7457kwh/hp*24h/d*1000đ/kwh = 36.000đ/d
Tổng : 609.000đ/d

23


TÀI LIỆU THAM KHẢO

•
•
•

•

Xử lý nước thải - PGS,TS.HOÀNG VĂN HUỆ
Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. TRỊNH XUÂN LAI
Tài liệu hướng dẫn học tập – TS.NGUYỄN PHƯỚC DÂN
Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thò và công nghiệp – LÂM
MINH TRIẾT, NGUYỄN THANH HÙNG, NGUYỄN PHƯỚC DÂN.

24