ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

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



ĐỒ ÁN MÔN HỌC
XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Sinh viên: Lê Thị Nguyên Nhung
Lớp: ĐLV5M
GVHD: ĐOÀN THỊ OANH

Hà Nội, tháng 6 năm 2017


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Sinh viên: Lê Thị Nguyên Nhung
Lớp ĐLV5M
GVHD: ĐOÀN THỊ OANH
CHƯƠNG I: ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
I.

Thông số nước thải

Lưu lượng Q = 2800 m3/ngđ
ST
T
1
2

3
4
5
6
7

Chỉ tiêu
Nhiệt độ
pH
BOD5
COD
TS
SS
N-NH4

Đơn vị
đo
o

C
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
25
6,9
1150

1300
550
380
57

Co
(QCVN 14:2008/
BTNMT – Cột B )
5-9
50
100
10

Hiệu
suất
(%)
93
90,7
95

Nhận
xét
Đạt
Xử lý
Xử lý
Xử lý

Nhận xét: Theo số liệu cho thấy nước thải sinh hoạt bị nhiễm bẩn bởi chất hữu cơ.
Hàm lượng COD, BOD5 vượt nhiều lần so với quy chuẩn.
II.

Đề xuất sơ đồ công nghệ


a. Phương án 1

Nước thải

Song chắn rác

Bể lắng cát đứng

Sân phơi cát

Bể điều hoà

Máy thổi khí

Bể lắng 2 vỏ

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Bể aerotank

Bể lắng đứng

Bể nén bùn đứng

Trạm Clo
Sân phơi bùn

Bể khử trùng
Phục vụ cho nông nghiệp hoặc chôn lấp
Bể chứa nước sau xử lý


Nước thải

Song chắn rác
Bể lắng cát đứng

Sân phơi cát

Bể điều hoà

Bể lắng 2 vỏ

Trạm thổi khí

Bể Biofil nhỏ giọt

Bể lắng đứng
Trạm Clo

Bể nén bùn đứng

Sân phơi bùn

b. Phương án 2

Bể khử trùng

Phục vụ cho nông nghiệp hoặc chôn lấp

Bể chứa nước sau xử lý


So sánh hai phương án
Phương án 1
Ưu
điểm

- Bể Aerotank
+ Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%
+ Loại bỏ được Nito trong nước thải
+ Vận hành đơn giản, an toàn

Phương án 2
- Bể Biofil nhỏ giọt
+ Rút ngắn thời gian xử lý
+ Có thể xử lý hiệu quả nước thải
qua quá trình khử Nitrat hóa hoặc
phản Nitrat hóa
+ Tiết kiệm chi phí nhân công


(giảm việc trông coi)
+ Tiết kiệm năng lượng, không
+ Thuận lợi khi nâng cấp công suất khí được cấp trong hầu hết thời
đến 20% mà không phải gia tăng thể gian lọc bằng cách lưu thông tự
nhiên từ cửa thông gió đi vào qua
tích bể

lớp vật liệu
+ Sử dụng diện tích xây dựng không
+ Thích hợp với nhiều loại nước thải

lớn
+ Tận dụng được nguồn nguyên liệu
sinh học sau quá trình xử lý
- Sử dụng bể lắng đứng đợt 1 kết
hợp với đông tụ sinh học => giảm
được diện tích xây dựng.
Nhượ - Bể Aerotank
c điểm + Cần phải tuần hoàn một lượng bùn
hoạt tính từ bể lắng đợt 2 lên bể
aerotank
+ Yêu cầu kĩ thuật cao, có chuyên
môn

- Bể Biofil nhỏ giọt
+ Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn bể
lọc có lớp vật liệu lọc ngập trong
nước với cùng một tải lượng khối
+ Dễ bị tắc nghẽn
+ Rất nhạy cảm với nhiệt độ (ảnh
hưởng trực tiếp tới quá trình sinh
trưởng và phát triển của hệ vi sinh
+ Chất lượng nước thải sau xử lý có vật trong bể)
thể bị ảnh hưởng nếu không vận + Không khống chế được quá
trình thông khí, dễ sinh mùi
hành đúng các yêu cầu
+ Bùn dư không ổn định

+ Bùn sau xử lý cần phải thu gom và + Giá thành xây dựng cao (Khối
lượng vật liệu lọc tương đối nặng)
xử lý định kì

=>Với các ưu nhược điểm kể trên của 2 phương pháp cho thấy phương án 1 là
phương án phù hợp nhất
III. Thuyết minh phương án xử lý
b. Phương án 1
Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác để loại bỏ các loại rác thải có
kích thước lớn, còn nước thải đã được lớn được dẫn vào bể lắng cát đứng để loại bỏ
các chất rắn lơ lửng trong nước thải. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đứng
được đưa đến sân phơi cát.


Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng cát sẽ được đưa vào bể điều hoà. Tại bể điều
hoà, nước thải sẽ được tách một phần các chất lơ lửng khó lắng, đồng thời nhờ quá
trình khuấy trộn giúp ổn định lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trước khi đưa
sang công trình xử lý tiếp theo.
Nước sau khi qua bể điều hoà được đưa vào bể lắng 2 vỏ, tại đây một phần cặn
lơ lửng và BOD5 sẽ được xử lý đến đạt yêu cầu trước khi đưa vào bể aerotank, các chất
thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể nén bùn còn
nước sau lắng được đưa tiếp đến bể aerotank.
Bể Aerotank có nhiệm vụ thực hiện quá trình xử lí sinh học hiếu khí. Tại đây,
bố trí hệ thống phân phối bằng khí nén sục khí liên tục, cung cấp oxi cho quá trình sinh
học hiếu khí xảy ra. Vi sinh vật sử dụng BOD, COD như là chất dinh dưỡng để tạo
sinh khối mới hay còn gọi là bùn hoạt tính. Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính sau đó
được dẫn qua bể lắng đợt 2 để thực hiện quá trình lắng nhằm tách nước và bùn. Một
phần bùn sẽ được tuần hoàn lại vào bể đông tụ sinh học, một phần hoàn lưu lại vào bể
Aerotank để đảm bảo lượng bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư còn lại được bơm bùn
đưa về bể nén bùn thực hiện quá trình tách nước, giảm độ ẩm một phần trước khi đưa

ra sân phơi bùn. Nước thải đầu ra sau lắng đợt II được đưa qua bể khử trùng để tiến
hành khử trùng bằng clo trước khi đưa vào bể chứa nước sau xử lý.

c.


CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH
∗ Tính toán số dân
Theo mạng lưới cấp thoát nước, tiêu chuẩn thải nước lấy bằng 80% tiêu chuẩn
thải nước. Theo bảng 3.1 TCXDVN 33:2006, Cấp nước – mạng lưới đường ống và
công trình tiêu chuẩn thiết kế, ta có
− Giai đoạn 2020
+ Tiêu chuẩn cấp nước (nội đô) là 200 l/người. ngày =>tiêu chuẩn thải q o =
160 l/người.ngày
+ Tỷ lệ dân số được cấp nước là 99 %
− Lưu lượng nước thải sinh hoạt:
Q= (m3/ngđ)
Trong đó
+ N- số dân
+ qo –tiêu chuẩn thải nước
+ 1000 – hệ số chuyển đổi từ l/ngđ sang m3/ngđ
+ 99% - tỷ lệ số dân được cấp nước
 N = = = 17676 người
Dân số tương đương
− Dân số tương đương theo BOD5
4666người
− Dân số tương đương theo SS
4666người
− Dân số tương đương theo N-NH4
3500 người

Dân số tính toán
− Dân số tính toán theo BOD5
NttBOD = N + NtđBOD= 17676 + 4666 =22342 người
− Dân số tính toán theo SS
NttSS = N + NtđSS = 17676 + 4666 =22342 người
− Dân số tính toán theo N-NH4
NttN-NH4 = N + NtđN-NH4 = 17676 + 3500 =21176 người


2.1. Tính toán thiết kế các công trình phương án 1
2.1.1. Lưu lượng nước thải
- Lưu lượng nước thải của hệ thống là: 2800 m3/ngđ
- Lưu lượng trung bình giờ:

Qtb =

Q 2800
=
≈ 117
24
24
(m3/h)

- Lưu lượng giờ lớn nhất:

Qmax = Qtb × K0 max = 117 × 1,8 = 210,6

(m3/h), chọn

Qmax = 211 (m3/h) = 0,0586 (m3/s)

- Lưu lượng giờ nhỏ nhất:

Qmin = Qtb × K0 min = 211 × 0,52 = 109,2

(m3/h), chọn

Qmin = 110 (m3/h) = 0,031 (m3/s)

Với K0 max = 1,8, K0 min = 0,52: Hệ số không điều hoà (bảng 2, trang 8, TCVN
7957:2008)
2.1.2. Tính toán thiết kế song chắn rác
Phần tính toán dựa theo tài liệu Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán
thiết kế công trình_ Lâm Minh Triết (chủ biên), trang 113-118
− Số lượng khe hở của song chắn rác
n = [4-trang 113]
=> chọn 11 khe
Trong đó:
+ n- số lượng khe hở
+ Qmax- Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0,0586 m3/s
+ h1- độ sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ dầy tính toán của
mương dẫn. Chọn h1= hmax = 0,4m
+ v- vận tốc nước chảy qua song chắn. Theo mục 7.2.10, trang 29, vận tốc
nước thải ứng với lưu lượng lớn nhất qua khe hở của song chắn rác cơ giới
là 0,8-1 m/s (TCVN 7957:2008). Chọn v = 0,9m/s
+ l- khoảng cách giữa các khe hở, l = 0,016 m (theo TCVN 7957:2008, mục
8.2.1, trang 37)
+ K- hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy, K= 1,05 (TheoXử lý nước
thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình_ Lâm Minh Triết
(chủ biên), trang 113)

− Số thanh song chắn m= n-1= 11-1=10 thanh
− Chiều rộng song chắn rác
Bs= s(n-1) + l.n= 0,008(11-1) + 0,016.11 = 0,0976 m [4-trang 114]
=> chọn Bs= 0,1
Trong đó
+ s- bề dầy của thanh sóng chắn, lấy s= 0,008m
+ Bs- chiều rộng song chắn rác
+ n- số khe hở
− Tổn thất áp lực ở song chắn rác
[4-trang 114]
Trong đó
+ vmax – vận tốc nước thải trước song chắn rác ứng với Qmax. chọn vmax=0,9m/s
+ K1 – hệ số tính đến tổn thất áp lực do rác bám, K1= 2-3. Chọn K1=2
+ – hệ số tổn thất áp lực cục bộ:

- hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn. Chọn = 1,83

- - góc nghiêng của SCR với hướng dòng chảy. o
+ - gia tốc trọng trường,
− Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác
[4-trang 114]
=> chọn L1= 0,3 m
+ Bs- chiều rộng SCR
+ Bm- chiều rộng mương dẫn, chọn Bm= 0,8m
+ – góc nghiêng chỗ mở rộng, o
− Chiều dài phần mở rộng sau SCR
L2 = 0,5. L1 = 0,5. 0,3 = 0,15 m [4-trang 115]
− Chiều dài phần mương đặt SCR

L= L1 + L2 + Ls = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 1,95 m [4-trang 115]
Ls- chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 1,5 m
− Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR
H= hmax + hs + 0,5 = 0,4 + 0,05 + 0,5 = 0,95 m
0,5 là khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất.
− Theo bảng 19 TCVN 7957/2008, đối với song chắn rác đặt trên mương dẫn thì
số song chắn rác làm việc là > 3, dự phòng là 2. Chọn số song chắn rác làm việc
là 4 và dự phòng là 2.
− Quanh song chắn rác cơ giới có bố trí lối đi lại rộng 1,2 m; phía trước song
chắn rác 1,5 m.
− Lượng rác lấy ra từ song chắn là:
Wr = = = 0,49 m3/ngđ [4-trang 116]
Trong đó
a- Lượng rác tính cho đầu người trong năm, theo bảng 20, trang 29, TCVN
7957 : 2008
– dân số tính toán theo chất rắn lơ lửng
− Với khối lượng riêng của rác 750 kg/m3, trọng lượng của rác sẽ là
P = 750 x0,49 = 368 kg/ngđ = 0,36 tấn/ ngày
Kích thước của 1 song chắn rác
Chiều sâu xây dựng
0,95m
Chiều rộng
1m
Khoảng cách giữa các thanh
16 mm
Bề dày thanh song chắn
8 mm
Số thanh song chắn

10
Hiệu suất xử lý BOD, SS, COD qua song chắn rác là 4 - 5%. Chọn H=5 %
Hàm lượng BOD còn lại là 1150 x (100 – 5)% = 1092,5 mg/l
Hàm lượng SS còn lại là 380 x (100 – 5)% = 361 mg/l
Hàm lượng COD còn lại là 1300 x (100 – 5)% = 1235 mg/l
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý

−
−
−
−

STT
1
2
3
4

Chỉ tiêu
SS
BOD5
COD
N-NH4

2.1.3.Tính toán bể lắng cát đứng

Đơn vị

Giá trị

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

361
1092,5
1235
57


Theo cấu tạo của bể chia ra làm hai phần:
• Phần thân là vùng lắng có dạng là hình hộp với tiết diện ngang của vùng lắng là
hình vuông
• Phần đáy là vùng nén cặn có dạng là hình tháp cụt với tiết diện ngang là hình
vuông
− Diện tích tiết diện ngang vùng lắng:

Trong đó:
+ : tốc độ nước đi lên, chọn = 3,7 m/s
+ N: Số bể, chọn N = 2
+ : Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể,
Diện tích ngang tiết diện vùng lắng là:
− Diện tích ngang của tiết diện ngăn bể phản ứng xoáy hình hộp:

Trong đó:
+ chiều cao vùng lắng chọn H = 5m (quy phạm H = 2.6 -5 m) suy ra chiều cao
của vùng bể phản ứng hình trụ , chọn thời gian phản ứng trong bể phản ứng xoáy hình
trụ là (quy phạm là 15 – 20 phút)
Suy ra

Đường kính bể phản ứng xoáy hình trụ là:

Suy ra kích thước đo của bể lắng (mặt cắt ngang là hình vuông) là:

Ta có tỷ lệ nhỏ hơn 1.5 thỏa mãn hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể
Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn là:

Trong đó:
+ Dung tích phần chứa nén cặn của bể là (phần chứa nén cặn có hình dạng là
hình tháp cụt)


)
-

Chiều cao vùng chứa nén cặn

Chọn góc (góc giữa phần nghiêng của đáy so với mặt phẳng ngang) là 50
độ (50 – 60 độ)
Chọn kích thước đáy của vùng nén cặn là d = 200 mm = 0,2 m (tiết diện
đáy của hình tháp cụt là hình vuông) bằng với đường kính ống xả cặn là
150 – 200 mm)
Suy ra chiều cao vùng chứa nén cặn:

Tiết diện đáy của vùng nén cặn

Suy ra: Dung tích phần chứa nén cặn của bể là:

Chọn hàm lượng cặn còn lại sau khi lắng C = 11 mg/l (C = 10 – 12 mg/l)
Hàm lượng .

Chọn hàm lượng cặn trong nước nguồn là .
Chọn hệ số tinh khiết của phèn sạch là K= 1.
Chọn liều lượng phèn không ngậm nước P = 90 mg/l.
Chọn độ màu nước nguồn M = 50 độ.
Chọn v = 0
Suy ra
Chọn nồng độ cặn trung bình đã nén chặt là
Thời gian xả cặn giữa hai lần xả cặn là:

Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính phần trăm lượng nước xử lý:

Với Kp = 1.2 (1.15 - 1.2)
d. 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 = = = 41 m2 [2-trang 95]
=> Chọn F= 41m2
Trong đó:
+ - chiều cao lớp bùn cát trong năm chọn từ 4 – 5 m. Chọn h = 4m/năm
+ P – lượng cát giữ lại Pb= 0,02 l/ng.ngđ, theo bảng 28, trang 39, TCVN
7957:2008
=> kích thước sân phơi cát L x B = 8m x 5,1m
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
1
2
3

4

Chỉ tiêu
SS
BOD5
COD
N-NH4

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
342,95
1037,9
1173,3
57

2.1.4. Tính toán thiết kế bể điều hoà
Tính toán thiết kế bể điều hoà dựa theo tài liệu Kỹ thuật xử lý nước thải – thạc sỹ
Lâm Vĩnh Sơn
Chọn thời gian lưu nước thải trong bể là 4 giờ
− Thể tích bể điều hoà:
W = x t = 211 x 4 = 844 m3
Trong đó:

+ Qmax :lưu lượng giờ trung bình của nước thải bằng 211 m3/h
+ t: thời gian lưu trung bình của nước thải trong bể điều hòa lấy bằng 4h (t từ 4

đến 6h, Tính Toán Thiết Kế Công Trình – Lâm Minh Triết)
− Diện tích bể điều hòa
+ Chọn chiều cao của bể là h = 5m, số bể N = 2, diện tích của bể điều hòa là:
F = = = 84,3 m2
[5-trang 64]
2
Chọn F = 85 m
− Chọn L x B = 10 x 8,5 m
− Chiều cao bảo vệ của bể chọn: hbv = 0,5m
− Vậy chiều cao xây dựng của bể điều hòa:
Hxd = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m


− Thể tích của bể điều hòa là:
W = L x B x H =10 x 8,5 x 5,5 = 468 m3
Tính toán thiết kế hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
Lượng không khí cần thiết: Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong
bể điểu hòa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên.
Qkk = qkk.W= 0,015 x 844 =12,66 (m3/phút)

[5-trang 64]

Với qkk- lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk=0,01-0,015 m3/phút, chọn
qkk=0,015 m3/phút
− Không khí được phân phối qua hệ thống châm lỗ với đường kính 4mm, khoảng
cách giữa các tâm lỗ là 150mm. Khi đó số lỗ phân phối trên mỗi nhánh là:
Nlỗ = [5-trang 64]
− Với diện tích đáy bể là 10m x 15m, ta cho các ống sục khí đặt dọc theo chiều
dài bể, các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 20cm so với đáy bể
− Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,5m, các ống cách tường là 0,75 m. Khi

đó, số ống nhánh được phân bố là:
Nống = + 1 = + 1 = 9 ống [5-trang 64]
Vận tốc khí ra khỏi lỗ thường từ 5-20m/s, chọn vlỗ = 16 m/s
− Lưu lượng khí đi qua từng ống nhánh
−
−
−
−
−

−

Qkn = = = 1,41 m3/phút [5-trang 64]
Lưu lượng khí đi qua các lỗ sục khí
Qkn/b = = = 0,014 m3/ phút [5-trang 64]
Khi đó đường kính lỗ
D = = 4,3 mm
Chọn đường kính ống nhánh là 60mm
Chọn đường kính ống chính là 200mm
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén
Hc = hd + hf +hc + H
[5-trang 65]
Trong đó:
+ hd - tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ống dẫn, m
+ hc - tổn thất qua thiết bị phân phối, m
+ hf - tổn thất cục bộ của ống phân phối khí, m
+ hd + hc≤ 0,4
+ hf ≤ 0,5
Vậy áp lực tổng cộng là:
Hc = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 m

− Hiệu quả xử lý: Hiệu quả xử lý SS, BOD và COD sau bể điều hòa giảm 5%
(Theo Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết).


+ Hàm lượng BOD còn lại là 342,95 x (100 – 5)% = 325,8 mg/l
+ Hàm lượng TSS còn lại là 1037,9 x (100 – 5)% = 986 mg/l
+ Hàm lượng COD còn lại là 1173,3 x (100 – 5)% = 1114,6 mg/l
Các thông số thiết kế bể điều hoà
STT
1
2
3
4
5
6
7

Tên thông số
Chiều dài bể điều hoà (L)
Chiều rộng bể điều hoà (B)
Chiều cao bể (H)
Số ống nhánh phân phối khí
Đường kính ống nhánh
Số lỗ phân phối trên 1 ống nhánh
Đường kính ống chính

Đơn vị
m
m

m
ống
mm
Lỗ
mm

Số liệu
15
12
5,5
9
60
99
200

Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
1
2
3
4

Chỉ tiêu

Đơn vị

SS
BOD5
COD
N-NH4

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
325,8
986
1114,6
57

2.1.5 Bể lắng 2 vỏ
Sử dụng loại bể lắng 2 vỏ. Bể lắng 2 vỏ có nhiệm vụ lắng các tạp chất lơ lửng và
xử lý kỵ khí các cặn lắng bằng quá trình lên men kỵ khí.

Công suất tính toán của trạm xử lý là: 211 m3/h.
− Thể tích hữu ích của máng lắng:

Wm = Q × t = 211 × 1,5 = 316,5( m 3 )
Trong đó:
+ t: thời gian lắng, chọn t = 1,5 h
+ Q: lưu lượng nước thải tính toán, Q = Qmax = 211 (m3/h)
− Diện tích tiết diện ướt của một máng lắng được xác định theo công thức:

f = b × h1 +
Trong đó:

b × h2
2 × 1,7

= 2 × 0,7 +
= 3,1(m 2 )
2
2


+ b: chiều ngang máng lắng (b < 3m), chọn b = 2 m
+ h1: chiều cao lớp nước phần hình chữ nhật trong máng lắng (h1 < 1m), chọn h1=
0,7 m
+ h2: chiều cao lớp nước hình tam giác

b
2
h2 = × tan α = × tan 600 = 1, 7( m)
2
2
+ ∝: góc nghiêng của máng lắng, chọn ∝= 600
− Chiều dài máng lắng

L=

Wm
316,5
=
= 10, 2( m)
f × n × n1 3,1 × 2 × 5

Trong đó:
Wm: thể tích máng, Wm = 316,5 (m3)
f: diện tích tiết diện ướt, f = 3,1 (m2)

n: số lượng bể lắng 2 vỏ, chọn n = 5 bể
n1: số lượng máng lắng, chọn n1 = 2
− Chọn bể lắng 2 vỏ dạng hình tròn trong mặt bằng, chiều dài máng lắng bằng
đường kính bể: D = L = 10,2(m).
− Chọn chiều rộng của máng nước vào và ra: bm = 0,1 x L = 0,1 x 10,2 = 1,02 (m)
− Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng:
H
1,55
u=
=
= 0,3( mm / s)
3,6 × t 3,6 ×1,5
Trong đó:
+ H: chiều sâu trung bình của máng lắng, H = h1 + h2/2 = 0,7 + 1,7/2 = 1,55 (m).
+ t: thời gian lắng, t = 1,5 h.
− Tỷ lệ diện tích mặt thoáng của bể:
π D2
π × 10,2 2
− 2× L×b
− 2 × 10,2 × 2
4
f = 4
100%
=
100% = 50,04%
π D2
π × 10,2 2
4
4
− Tính toán ngăn chứa bùn:

Ngăn chứa bùn của bể lắng 2 vỏ phụ thuộc vào thời gian lên men bùn hữu cơ và
nhiệt độ của nước thải vào mùa đông.
Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng 2 vỏ:


Wb =

Wh × N × K 15 × 22342 × 30%
=
= 20,1(m 3 )
1000 × n
1000 × 5

Trong đó :
Wh : thể tích ngăn tự hoại, Wh = 15 (l/người) [bảng 37 – TL7]
− Chiều cao phần hình nón với đáy nghiêng 300

D
10,2
× tan 30o =
× tan 300 = 2,94 ( m )
2
2
− Chiều cao xây dựng của bể lắng
Hn =

H = h1 + h2 + hbv + htr + H n = 0,7 + 1,7 + 0,5 + 1,5 + 2,94 = 7,34( m)
Trong đó :
Hbv : chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 (m)

htr: chiều cao phần hình trụ của bể lắng, chọn htr = 1,5 (m)
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
1
2
3
4

Chỉ tiêu
TSS
BOD5
COD
N-NH4

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
97,7
295,8
1114,6
57

2.1.6 Bể aerotank thổi khí kéo dài:
Tính toán thiết kế bể aerotank để khử BOD 5 và NH4 theo Tài liệu Tính toán thiết kế
các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai, trang 80-83 với các thông số:
−

−
−
−
−
−
−

Công suất cần xử lý 2800 m3/ngđ
Hàm lượng BOD5 295,8 mg/l
Hàm lượng N-NH4 57 mg/l
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể 1000 mg/l
Nhiệt độ thấp nhất về mùa đông, chọn T=12 o C
Hàm lượng BOD5 đầu ra 50mg/l
Hàm lượng N-NH4 đầu ra 10 mg/l

-

Do công suất Qtb= 2800 m3/ngđ => Chọn aeroten trộn (theo TCXD 7957:2008)

-

Aeroten được tính toán thiết kế có giá trị BOD5 dẫn vào aeroten là:
La = 1150 mg/l > 150 mg/l => cần tái sinh bùn hoạt tính, Qtb = 211 m3/h

Xác định thời gian làm việc của các ngăn aeroten
-

t: Thời gian oxy hóa các chất hữu cơ (h)

(CT 78 – TCXD 7957/2008 – Trang 69)
Trong đó:
La : lượng BOD5 đầu vào, La = 1150 mg/l
Lt : lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 50 mg/l
ar : liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l = 4
: tốc độ oxy hóa trung bình theo BOD5 = 6 mg/g.h
Tr: độ tro của bùn: = 0,35
Thay số vào ta được: t = 70,5 (h)
-

Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính
Trong đó:
(*)
Trong đó:
La : lượng BOD5 đầu vào, La = 1150 mg/l
Lt : lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 50 mg/l
R : Tỷ lệ tuần hoàn bùn (CT 61 – TCXD 7957/2008, Trang 64)

ar : liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l

(CT 67 – TCXD 7957/2008 – Trang 66)
a =2 – 3 g/l, liều lượng bùn hoạt tính chất khô cho aeroten có tải trọng
bùn cao, chọn a = 2 g/l ,(Trang 64 – TCXD 7957/2008)
I : Chỉ số bùn, từ 100 – 200 ml/g, chọn I = 100 ml/g
Theo bảng 46 – TCXD 7957/2008 – Trang 65, với nước thải đô thị, ta
có:
mg BOD5/g chất khô không tro của bùn: tốc độ oxy hóa riêng lớn
nhất trong 1h

Kl =33 mg BOD/l: hằng số đặc trưng cho tính chất của CHC trong
nước thải
K0 = 0,625 mgO2/l: hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan
ϕ = 0,07 l/h : hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản
phẩm phân hủy bùn hoạt tính
Tr = 0,3: độ tro của bùn hoạt tính
ρ : tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ (mgBOD 5/g chất khô không
tro của bùn trong 1h)

C0 = 4mg/l: nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong aeroten
(Lấy theo TCVN 38/2011)
-

Thay số vào (*), t = 25,5 (h)

Thời gian cấp khí cho ngăn aeroten: ta = t – tts = 70,5 – 23,5 = 47 (h)

Thể tích aeroten
-

Thể tích của ngăn aeroten Wa
Wa = ta(1+R)Qtb = 47.(1+0,25).211 = 12396 m3

-

Thể tích của ngăn tái sinh
Wts = tts R Qtb = 23,5.0,25.211 = 1240 m3

-

Tổng thể tích aeroten
W = Wa + Wts = 12396 + 1240 = 13636 m3

-

Chọn H = 5 m => F = 2727 m2
Chọn 6 bể (theo mục 8.16.15 – TCVN 7957:2008)
F1 bể = 2727/6 = 455 m2
Do tỉ số Wts/W = 1240/13636 = 9 % chọn 5 hành lang
Kính thước bể BxLxH: 5 m x 19 m x 5 m
Lưu lượng không khí đơn vị D
Trong đó:
z : lưu lượng oxy đơn vị tính bằng mg để xử lý 1mg BOD 5, khi xử lý
sinh học hoàn toàn => z = 1,1 mg oxy/mg BOD5


K1:hệ số kể đến thiết bị nạp khí, chọn thiết bị nạp khí tạo bọt khí cỡ
nhỏ lấy theo tỉ số giữa diện tích vùng nạp khí và diện tích aeroten
f/F = 12396/13636 = 0,9 => K1 = 2,28
(bảng 47 TCVN7957:2008_trang 67)
K2: hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị phân phối khí
H = 5 m => K2 =2,92 (bảng 48 TCVN7957:2008_trang 67)
n1: hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải
n1 = 1+ 0,02(Ttb – 20) = 1,1
Ttb: nhiệt độ trung bình của nước thải trong tháng mùa hè,
Ttb = 25
n2: hệ số xét tới quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy vào hỗn hợp
nước và bùn với tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch, nước sinh
hoạt không có các chất hoạt động bề mặt, n2=0,85
Cp: Độ hòa tan của oxy không khí trong nước

CT: độ hòa tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và
áp suất, CT =8,02mg/l (Bảng P.2.2 – Giáo trình XLNT Đô thị - Trang
317) h = 5 m
Cp= 9,97 mg/l
C: Nồng độ trung bình của oxy trong aeroten, lấy C = 2mg/l
-

Thay số: D = 24,39 m3 kk/m3 nước thải

-

Lưu lượng nước thải theo giờ Qh = 211 m3/h

-

Lượng oxi cần thiết cho 1h = Qh.D = 5146,1 (m3 oxi/giờ)
Lượng khí cần cấp cho bể trong 1 giờ
Vkhí = 5146,1 /21% = 24505 m3 kk/h

-

Giả thiết hiệu quả chuyển hóa oxy vào nước đạt 8%
Wkhí = 24505/0,08 = 306313 m3
Chọn đĩa phân phối khí EDI bọt khô => lưu lượng khí: 26 m3/h
Số đĩa trong 1 bể : Wkhí/26.6 = 2000 đĩa
Đường kính 1 đĩa : 0,127 m
Số đĩa 1 hành lang : 400 đĩa
Bố chí 2 hàng đĩa theo chiều rộng của hành lang
Chiều dài 1 hành lang có 200 đĩa.

Các thông số thiết kế của bể aerotank
STT
1
2
3
4
5

Thông số thiết kế
Chiều rộng
Chiều dài
Chiều cao xây dựng
Chiều cao làm việc
Số bể

Đơn vị
m
m
m
m
bể

Giá trị
5
19
5,5
5
6

2.1.7 Bể lắng đứng đợt II
-

Tải trọng thủy lực bề mặt được tính theo công thức:
(m3/m2.h)

Trong đó:
Ks: Hệ số sử dụng dung tích bể, Ks = 0,35 (đối với bể lắng đứng).
ar: Nồng độ bùn hoạt tính sau khi ra khỏi bể lắng1 không dưới 10, ar = 15 mg/l.
a : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerôten không quá 15g/l, ta chọn a = 5 g/l
Ia : Chỉ số bùn (thường từ 100-200ml/g), lấy I = 100 ml/g.
H : Chiều cao lớp nước trong bể lắng H =3m.
Thay số vào công thức ta có: q = 0,96 (m3/m2.h)
-

Thể tích vùng lắng: (m3)
Diện tích vùng lắng: (m2)
Đường kính bể lắng: Chọn 6 bể, F = 19,33 (m2) =>
Chiều cao lắng: H = = 1,57 (m)
Chọn H = 1,6 m
Theo TCVN-7957 thì vận tốc ống trung tâm không lớn hơn 30mm/s, chọn
v=30mm/s = 0,03m/s.
Đường kính ống trung tâm:

- Lấy Dống = 0,7 m
- Theo TCVN 7957:2008
- Chọn chiều dài ống trung tâm bằng chiều cao tính toán vùng lắng = 3 m có
-

miệng phễu và tấm hắt cố định ở phía dưới.

Đường kính và chiều cao của phễu lấy bằng 1,5 đường kính trung tâm:
d=1,5Dống = 1,05 m.
Đường kính tấm hắt bằng 1,3 đường kính miệng phểu dth=1,3.1,05 = 1,37 m.
Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang 17o.
Chiều cao từ mặt dưới của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3m
Chọn đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt: dn = 1 m
Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng:
h= h2+h3 = ().tg=().tg50 = 2,6 (m).
h2 : là chiều cao lớp trung hòa, m.
h3 : là chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể (m)
D : đường kính trong của bể lắng (m).
dn : đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt: dn = 1 m


- là góc nghiêng của đáy bể so với phương ngang lấy không nhỏ hơn
50 (theo TCVN 7957:2008) Chọn =50o.
o

- Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng:
H = H1 + h + h4= 3 + 2,6 + 0,5= 5,1 (m)
h4 là chiều cao bảo vệ. Lấy h4 = 0,5 (m)
-

Thời gian lắng: 1,5 giờ
Hàm lượng BOD5 đầu ra 50 mg/l
Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau bể lắng đứng 2 là: C 1 = (mg/l) (tra
bảng 36 TCVN7957:2008 trang_47)
Các thông số thiết kế bể lắng đứng đợt II
STT
1

Thông số thiết kế
Đường kính

Đơn vị
M

Giá trị
5

2

Chiều cao vùng lắng
Chiều cao hình nón
Chiều cao tổng cộng
Số bể
Chiều cao ống trung tâm
Đường kính ống trung tâm
Chiều cao phễu

M
M
M
bể
m
m
m

1,6
2,6

5,1
6
3,6
0,7
1,05

Đường kính phễu

m

1,05

Đường kính tấm hắt
m
Khoảng cách từ tấm hắt đến lớp
m
cặn

1,37

3
4
5
6
7
8
9
10
11

0,3

2.1.8. Bể nén bùn đứng
Tính toán thiết kế bể nén bùn đứng theo Giáo trình xử lý nước thải- Trần Đức Hạ
Bùn hoạt tính dư với độ ẩm p = 99.4% tử bể lắng đợt hai dẫn về bể nén bùn và độ
ẩm của bùn sau khí nén phải đạt p= 97% trước khi đưa ra sân phơi bùn. Thời gian nén
bùn t = 10÷12h.
− Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất là:
Pmax= K × Pb[2-trang 135]
Trong đó:
Pb là độ tăng sinh khối bùn từ bể aeroten
K : hệ số không điều hòa tháng của bùn hoạt tính. K = 1,15 – 1,2. Chọn K = 1,2


− Độ tăng sinh khối bùn được tính theo công thức 6.30 [2, trang 205]
Pb = 0,8 Css + 0,3 La = 0,8 .97,7 + 0,3.295,8 = 166,98 (mg/l)
Css hàm lượng cặn lơ lửng trong dòng nước thải vào aerotank
La BOD5 trong dòng nước thải vào aerotank
 Pmax = 166,98 . 1,2 = 200,4 (mg/l)
− Lượng bùn dư lớn nhất dẫn về bể nén bùn là
qmax = = = 39 ( m3/ngđ)[2-trang 124]
với C là nồng độ bùn hoạt tính dư trước khi nén, C = 600 g/m3
− Lượng nước tối đa được tách trong quá trình nén bùn
Qn = qmax . =39. = 27,3 (m3/ngđ)[2-trang 124]
P1, P2 là độ ẩm của bùn hoạt tính dư trước và sau khi nén
− Diện tích bể nén bùn đứng là:
F1 = = = 108 m2[2-trang 135]
Với : v1 là tốc độ chuyển động của bùn từ dưới lên, v1 = 0,1 mm/s = 0,0001 m/s
− Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn:
F2 = = = 0,39 m2[2-trang 135]

v2 là tốc độ chuyển động bùn trong ống trung tâm
v2 = 28mm/s = 0,028 m/s
qmax = 39 m3/h
− Diện tích tổng cộng của bể nén bùn là :
F = F1 + F2 = 108 + 0,39 = 108,39 (m2).
− Chọn 2 bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là:
F’ = F/2 = 108,39/2 = 54,1 (m2)
− Đường kính bể nén bùn:
D = = = 8,3 (m)
− Đường kính ống trung tâm
Do = = = 0,5 (m)
-

Đường kính phần loe của ống trung tâm:

d1 = 1,35Do = 1,35 . 0,5 = 0,675 (m). Chọn d1=0,7m[2-trang 136]
-

Đường kính tấm chắn:

dc = 1,3 d1 = 1,3 . 0,7 = 0,91 (m). Chọn dc= 0,91m[2-trang 136]
-

Chiều cao phần lắng của bể nén bùn:

h1 = v1 . t . 3600 = 0,0001 .10 .3600 = 3,6 (m) [2-trang 136]


Trong đó: t – Thời gian lắng bùn, chọn t= 10h.
Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng là 50 o với đường kính bể là D = 8,3 m,

-

đường kính của đáy bể là d = 0,5m
h2 = tan 45o = tan 50o = 4,7 (m)[2-trang 136]
-

Chiều cao bùn hoạt tính đã nén của bể:

hb = h2 – h3 – hth (m)
Trong đó:
h3 – Khoảng cách từ đáy ống loe tới tấm chắn, h3 = 0,5m.( chọn 0.25÷0.5)
hth – Chiều cao lớp nước trung hòa, hth = 0,3m.
=>hb = 4,7– 0,5 – 0,3 = 3,9 (m)
˗

Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn

H = h1 + h2 + hbv = 3,6 + 4,7+ 0,5 = 8,8 (m)
Trong đó: hbv – Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m.

Các thông số thiết kế bể nén bùn
STT
1
2
3
4
5
6
7

8

Thông số thiết kế
Đơn vị
Đường kính bể
m
Đường kính ống trung tâm
m
Đường kính phần loe của ống m
trung tâm
Đường kính tấm chắn
m
Chiều cao phần lắng
m
Chiều cao phần hình nón
m
Chiều cao tổng cộng
m
Số bể
Bể
1.1.9 Sân phơi bùn

Giá trị
8,3
0,5
0,7
0,91
3,6
4,7
8,8

2

Tính toán thiết kế sân phơi bùn theo Giáo trình xử lý nước thải- Trần Đức Hạ- trang
141
− Lượng cặn dẫn đến sân phơi bùn
Wch = qmax – Wn = 39 – 27,3 = 11,7 m3/ngđ
− Diện tích hữu ích của sân phơi bùn
F = = = 890 m2
− Bùn phơi sau 3 tháng được xúc đi dùng cho các mục đích khác. Tính toán sân
phơi bùn cho 3 tháng