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: Vũ Thị Hoa
Lớp DLV5M
Mã sinh viên:
GVHD: Đoàn Thị Oanh

Hà Nôi, tháng 06 năm 2017

1

1


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
Họ tên: Vũ Thị Hoa
Lớp: DLV5M
Mã sinh viên:
Giảng viên hướng dẫn: Đoàn Thị Oanh
CHƯƠNG I: ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
I.

Thông số nước thải

Lưu lượng Q = 12000 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
5
850
1100
450
310
88

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

Hiệu
suất (%)

Nhận xét

94,12

Đạt
Xử lý
Xử lý
Xử lý

67,74
88,64

Nhận xét: Theo số liệu cho thấy nước thải sinh hoạt bị nhiễm bẩn bởi chất hữu cơ.
Hàm lượng SS, BOD5, N-NH4vượt nhiều lần so với quy chuẩn.

2

2


II.

Đề xuất sơ đồ công nghệ
 Phương án 1

Nước thải

Song chắn rác

Bể lắng cát đứng
đđđđddddddduwngsdduwngs

Sân phơi cát

Bể điều hoà

Bể lắng đứng đợt I
Khí nén

Bể aerotank trộn

Bể nén bùn đứng
Bể lắng đứng đợt II
Trạm Clo

Sân phơi bùn
Bể khử trùng
Phục vụ cho nông
nghiệp hoặc chôn lấp

Bể chứa nước sau
xử lý

3

3




Phương án 2

Nước thải

4

4

So sánh hai phương án
Phương án 1
Ưu
điểm

- Bể Aerotank

Phương án 2
- Bể Biofil cao tải

Song chắn rác

+ Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%

+ Kĩ thuật này dựa trên hoạt động

+ Loại bỏ được Nito trong nước thải

của quần thể sinh vật tập trung ở

+ Vận hành đơn giản,Bể
anlắng
toàn cát

cát tính mạnh
màng sinhSân
họcphơi
có hoạt

+ Thích hợp với nhiều loại nước thải

hơn ở bùn hoạt tính.

+ Thuận lợi khi nângBể
cấpđiều
cônghoà
suất đến

+ Chiếm ít diện tích

20% mà không phải gia tăng thể tích bể
+ Sử dụng diện tích xây dựng không lớn
+ Tận dụng đượcBể
nguồn
liệu1
lắngnguyên
đứng đợt
sinh học sau quá trình xử lý
- Sử dụng bể lắng đứng đợt 1 kết hợp
Trạmvới đông tụ sinh học
giảmcao
được
Bể =>
Biofil
tải diện
thổi khí
tích xây dựng.
Nhượ - Bể Aerotank
c điểm + Cần phải tuần Bể

hoàn
mộtđứng
lượngđợt
bùn2
lắng
hoạt tính từ bể lắng đợt 2 lên bể
aerotank
+ Yêu Trạm
cầu kĩClo
thuật cao, có chuyên môn.
+ Chất lượng nước thải sau xử lý có thể

Bể khử
bị ảnh hưởng nếu không
vậntrùng
hành đúng

+ Đơn giản cho việc bao che công
trình, khử độc và đảm bảo mĩ quan.
+ Không cần phải rửa lọc
+ Hoạt động nhanh, dễ dàng tự động
hóa

- Bể Biofil cao tải
nén bùn
đứng
+ Q có thể lên tớiBể
30000
m3/ngđ
hoặc lớn hơn; chịu được thay đổi

lưu lượng đột ngột nhưng chi phí
Sân vật
phơiliệu
bùn
đầu tư cao vì phải mua
lọc.
+ Phù hợp với nước thải pha loãng,
có hàm lượng BOD đầu vào thấp

Phục vụ cho nông
nghiệp hoặc chôn lấp

các yêu cầu

+ Tăng tổn thất tải lượng

+ Bùn sau xử lý cần phải thu gom và xử

+ Giảm lượng nước thu hồi

lý định kì

+ Tổn thất khí cấp cho quá trình

Bể chứa nước sau
xử lý

+ Giảm khả năng giữ lại huyền phù
trong thiết bị
- Phải xây dựng thêm bể trộn và bể

phản ứng cơ khí => tốn chi phí đầu
tư và tăng diện tích xây dựng.

=> Chọn phương án 1 là phương án xử lý.

5

5


III. Thuyết minh phương án xử lý
 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 tách loại các rác lớn được đưa vào hố thu nhằm ổn định
lưu lượng rồi đưa đến bể lắng cát ngang. 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 đợt I kết hợp đông tụ sinh
học, tại đây một phần cặn lơ lửng và BOD 5 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.
 Phương án 2
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 tách loại các rác lớn được đưa vào hố thu nhằm ổn định

6

6


lưu lượng rồi đưa đến bể lắng cát ngang. 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 qua bể trộn và bể phản ứng cơ khí nhằm
nâng cao hiệu quả lắng các chất rắn lơ lửng ở bể lắng đợt I. Bể lắng đứng I có chức năng
loại bỏ các chất lắng được mà các chất này có thể gây ra hiện tượng bùn lắng trong nguồn
tiếp nhận, tách dầu mỡ và các chất nổi khác, giảm tải trọng hữu cơ cho các công trình xử
lý phía sau. Phần bùn trong nước thải được giữ lại ở đáy bể lắng.
Tiếp đó là bể lọc sinh học cao tải:Màng sinh học hiếu khí là một hệ VSV tuỳ tiện,
ở ngoài cùng của màng là lớp vi khuẩn hiếu khí, lớp sâu bên trong màng là các vi khuẩn
kỵ khí. Phần cuối cùng của màng là các động vật nguyên sinh và một số các vi khuẩn
khác. Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxy hoá các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn
dinh dưỡng và năng lượng. Chất hữu cơ được tách ra khỏi nước, còn khối lượng của
màng sinh học tăng lên. Màng vi sinh chết sẽ được cuốn trôi theo nước ra khỏi bể lọc

sinh học. Để duy trì điều kiện hiếu khí hay kỵ khí trong bể phụ thuộc vào lượng oxy cấp
vào. Nhưng thực tế trong bể luôn tồn tại 3 quá trình hiếu, thiếu và kỵ khí. Do đó hiệu quả
khử nitơ và photpho của bể lọc tương đối cao.
Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính sau đó được dẫn qua bể lắng II để thực hiện
quá trình lắng nhằm tách nước và 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.

7

7




8

8


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 qo = 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 = = = 75758 người
∗ Dân số tương đương
− Dân số tương đương theo BOD5
20000 người
− Dân số tương đương theo TSS
−
∗
−
−

20000 người
Dân số tương đương theo N-NH4
15000 người
Dân số tính toán
Dân số tính toán theo BOD5
NttBOD = N + NtđBOD= 75758 + 20000 =95758 người
Dân số tính toán theo TSS
NttTSS = N + NtđTSS = 75758 + 20000 =95758 người

− Dân số tính toán theo N-NH4
NttN-NH4 = N + NtđN-NH4 = 75758 + 15000 = 90758 người
9

9

2.1. Tính toán thiết kế các công trình phương án 1
 Lưu lượng thiết kế dây truyền xử lý là: Q = 12000m3/ngđ

 Lưu lượng trung bình giờ:

QhTB =

 Lưu lượng trung bình giây:

 Hệ số giờ cao điểm :

 Hệ số giờ nhỏ nhất :



24

=

12000
= 500m 3 / h
24

Qhtb
500
=
=
= 0,139m 3 / s = 139l / s
3600 3600

K hmax = 1,59
K hmin = 0,61

(theo bảng 2 mục 4.1.2 TCVN 7957 : 2008)

(theo bảng 2 mục 4.1.2 TCVN 7957 : 2008)

max
max
TB
3
Q
=
K
*
Q
=
500
*
1
,
59
=
795
(
m
/ h)
h
h

h
Lưu lượng giờ lớn nhất:

 Lưu lượng giây lớn nhất:



Q

TB
s

Qngđ

Q

max
s

Qhmax
795
=
=
= 0,222(m 3 / s )
3600 3600

min
min
TB
3

Q
=
K
*
Q
=
0
,
61
*
500
=
305
(
m
/ h)
h
h
h
Lưu lượng giờ nhỏ nhất:

 Lưu lượng giây nhỏ nhất:

min
s

Q

Qhmin
305

=
=
= 0,08(m 3 / s )
3600 3600

2.1.1Tính 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 41 khe
Trong đó:
10

10


+ n- số lượng khe hở
+ Qmax- Lưu lượng lớn nhất của nước thải
Lưu lượng nước thải trung bình
Qtb = 12000m3 / ngày đêm = 500 m3/h= 0,139m3/s= 139l/s
=> chọn Ko max =1,6( bảng 2, trang 8, TCVN 7957:2008)
=>Qmax=0,139.1,6 = 0,222m3/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= 0,016m ( 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= 41-1=40 thanh
− Chiều rộng song chắn rác
Bs= s(n-1) + l.n= 0,008( 41-1) + 0,016.41 = 0,976 m [4-trang 114]
=> chọn Bs=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

11

- góc nghiêng của SCR với hướng dòng chảy. o
11


+ - 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 = 0,15m [4-trang 115]
− Chiều dài phần mương đặt SCR
L= L1 + L2 + Ls = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 1,95m [4-trang 115]
Ls- chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 1,5m
− Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR
H= hmax + hs + 0,5 = 0,4 + 0,05 + 0,5 = 0,95m
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 sang 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 1,5m.
− Lượng rác lấy ra từ song chắn là
Wr = = = 2,099m3/ngđ [4-trang 116]
Trong đó
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 .2,099 = 1575 kg/ngđ = 1,575 tấn/ ngày

Kích thước của 1 song chắn rác
Chiều sâu xây dựng
12

0,95m
12

Chiều rộng
1m
Khoảng cách giữa các thanh
16 mm
Bề dày thanh song chắn
8 mm
Số thanh song chắn
41
− Hiệu suất xử lý BOD, TSS, COD qua song chắn rác là 4 - 5%. Chọn H=5 %
− Hàm lượng BOD còn lại là 850(100 – 5)% = 807,5 mg/l
− Hàm lượng TSS còn lại là 310(100 – 5)% = 294,5 mg/l
− Hàm lượng COD còn lại là 1100(100 – 5)% = 1045 mg/l
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị
1
TSS
mg/l
294,5
2
mg/l
807,5
BOD5
3
COD
mg/l
1045

4
mg/l
88
N-NH4
2.1.3.Tính toán bể lắng cát đứng
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=4 m/s
+ N: Số bể, chọn N = 6
+ : 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
13

13


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 bằng 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
14

14

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)

STT

Thông số tính toán

Kí hiệu

Giá trị

Đơn vị

5

m

1

Chiều cao vùng lắng

2

Chiều cao vùng bể phản
ứng phụ

4,5

m

3

Đường kính bểphản ứng

3.1

m

4

Số đơn nguyên

6

5
a. 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
TSS
BOD5
COD
N-NH4

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
279,77
767,13
992,75
88

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
15

15

Chọn thời gian lưu nước thải trong bể là 4 giờ
− Thể tích bể điều hoà:
W = x t = 500x 4 = 2000 m3
Trong đó:

+ Qhtb :lưu lượng giờ trung bình của nước thải bằng 500 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, diện tích của bể điều hòa là:
+ Chọn số bể n=2
F = = = 200 m2[5-trang 64]
− Chọn L x B = 15x15m
− 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 = 15 x 15x 5,5 = 1237,5 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= 0,012.1237,5=14,9(m3/phút)[5-trang 64]
Với qkk- lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk=0,01-0,015 m3/phút, chọn qkk=0,012
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 15m x 15m, ta cho các ống sục khí đặt dọc thoe chiều dài
bể, các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 15cm 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 = 11 ống [5-trang 64]
Vận tốc khí ra khỏi lỗ thường từ 5-20m/s, chọn vlỗ = 20 m/s
− Lưu lượng khí đi qua từng ống nhánh
Qkn = = = 1,7 m3/phút [5-trang 64]
− Lưu lượng khí đi qua các lỗ sục khí
Qkn/b = = = 0,02 m3/ phút [5-trang 64]
− Khi đó đường kính lỗ
d= = 4,4 mm
− Chọn đường kính ống nhánh là 65mm
− Chọn đường kính ống chính là 170mm
− Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén
16

16


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 TSS, 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 767,13(100 – 5)% = 728,77 mg/l
+ Hàm lượng SS còn lại là 279,77(100 – 5)% = 265,78 mg/l
+ Hàm lượng COD còn lại là 992,75(100 – 5)% = 943,11 mg/l
Các thông số thiết kế bể điều hoà
STT
1
2
3
4
5
6
7

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

Đường kính ống chính
mm
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý

Số liệu
15
15
5,5
11
65
99
170

STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị

1

TSS

mg/l

265,78

2

BOD5

mg/l

728,77

3

COD

mg/l

943,11

4

N-NH4

mg/l

88

2.1.5 Bể lắng đứng đợt I
Chọn 6 bể lắng để thiết kế.
Công suất tính toán của trạm xử lý là: 800 m3/h.
Tính toán bể lắng đứng theoTính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị
và công nghiệp – PGS.TS Lâm Minh Triết
17

17


− Hàm lượng chất rắn lơ lửng: C1 = 265,78 mg/l. Nước thải sau khi làm thoáng sơ
bộ và qua lắng đứng phải đảm bảo hàm lượng cặn cho quá trình xử lý sinh học: C
≤ 150 mg/l.
− Hiệu suất cần thiết là: . Mà hiệu suất của bể lắng đứng lớn nhất đạt 50%
− Thời gian lắng t xác định theo bảng 33/TCVN 7957/2008, với H = 50%, cặn
265,78 mg/l => t = 640s/500mm
− Độ lớn thủy lực Uo của hạt cặn (mm/s):
Uo = - 0 = 1,4 (mm/s)[1-trang 45]
Trong đó:
+ K – Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng đứng K = 0,35.
+ H – Chiều cao công tác của bể lắng chọn H = 2,7 – 3,8m, chọn bằng 3m.
+ n – Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh
hoạt, n = 0,25.
+ α - Hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt lấy theo
Bảng 31/ TCVN 7957 – 2008, với nhiệt độ nước thải là 250C, chọn α = 1.
+ ω - Thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải trong bể phụ thuộc vào
vận tốc trong vùng lắng V < 0,7 mm/s => chọn V = 0,7 mm/s => ω = 0
mm/s.
+ Trị số - lấy theo Bảng 34, ở chiều cao công tác Hlắng = 3 m thì lấy bằng
1,21..
− Diện tích ướt của ống trung tâm là:
[4-trang 249]
( vận tốc nước trong ống trung tâm không lớn hơn 3mm/s, trang 49 TCVN7957:2008.
Chọn vtt = 3mm/s=0,03m/s)
− Diện tích tiết diện ướt của bể:
−
−

−
−

−

[4-trang 249]
Tổng diện tích của một bể là: Fl = = 53,6 m2.
Đường kính bể là: [4-trang 251]
Đường kính ống trung tâm: [4-trang 251]
Đường kính và chiều cao phễu lấy bằng 1,5 đường kính ống trung tâm:
1,5 . 1,3 = 1,95m.
Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính phễu: 1,3 . 1,95 = 2,54 m. Góc
nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang là 17o. Chiều cao từ mặt dưới
của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3m.
Chiều cao hình nón xác định theo công thức:
[4-trang 251]
Trong đó:

+ D là đường kính bể lắng, D = 8,3 m.
18

18


+ dn là đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, chọn dn = 1 m
+ - là góc nghiêng của đáy bể so với phương ngang lấy không nhỏ hơn 50o(theo
TCVN 7957:2008) Chọn =50o.
− Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng:
H=H1ắng + hn + Hbv = 3 + 4,3 + 0,5 = 7,8 (m)
Hbv là chiều cao bảo vệ. Lấy Hbv = 0,5(m)

Bảng kích thước thiết kế của bể lắng đứng đợt 1.
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Thông số thiết kế
Đường kính

Đơn vị
m

Giá trị
8,3

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

3
4,3
7,8
6
3
1,3
1,95

Đường kính phễu

m

1,95

m

2,54

m

0,3

10

Đường kính tấm hắt
11
Khoảng cách từ tấm hắt đến lớp
cặn
− Hàm lượng chất lơ lửng sau xử lý là:
− Hàm lượng BOD5 sau xử lý là:
− Hàm lượng COD sau xử lý là:

Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
Chỉ tiêu
1
TSS
2
BOD5
3
COD
4
N-NH4
2.1.6 Bể aerotank trộn

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
138,9

364,36
471,56
88

Tính toán thiết kế bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh để khử BOD5 và NH4 theo Tài
liệu Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Tính toán thiết kế các công trình

xử lý nước thải, trang 80-83 với các thông số:
19

19


− Công suất cần xử lý 12000m3/ngđ
− Hàm lượng BOD5 364,38 mg/l
− Hàm lượng N-NH4 88 mg/l
− Nồng độ bùn hoạt tính trong bể 600 mg/l
− Nhiệt độ thấp nhất về mùa đông, chọn T=12 o C
− Độ kiềm HCO3-, CO32- đủ làm dung dịch đêm để duy trì pH = 7,2
− Hàm lượng BOD5 đầu ra 50mg/l
− Hàm lượng N-NH4 đầu ra 10 mg/l
A. Tính toán thời gian theo điều kiện Nitrat hoá
1. Xác định nống độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hoá trong điều kiện vận
hành bể ổn định
µN = µNmax ()[1- 0,833(7,2 – pH)][3-trang 81]
= 0,45 ()[1- 0,833(7,2 – 7,2)]
= 0,6 ngày -1
Trong đó
µNmax = 0,45 ngày-1 ở 15oC theo bảng 5-3 [3-trang 81]
N = 88 mg/l

KN = 0,28 ; theo bảng 5-3 [3-trang 80]
2. Xác định tốc độ sử dụng NH4+ của vi khuẩn nitrat hoá thoe yêu cầu đầu vào 88
đầu ra 10 mg/l
= = = 2,33mgNH4+ /mg bùn N ngày [3-trang 81]
Trong đó
K = = 0,6/0,25 = 2,4 ngày -1
YN dao động từ 0,1 – 0,3 => chọn YN = 0,25 theo bảng 5-4 (4, trang 80)
KN = 0,28
N = 10 mg/l
3. Xác định thời gian lưu bùn
= YP – Kd = 0,25.2,33 – 0,04 = 0,54[3-trang 82]
=> = 1,85ngày. Tuổi của bùn 1,85 ngày
Kd= 0,04 theo bảng 5-4 (4, trang 80)
YP = YN. = 0,25.2.33
4. Xác định thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrat hoá trong bùn hoạt tính
XN = fN.X
FN = = [3-trang 82]
= 0,062
XN = 0,062.600 = 37,2
5. Thời gian cần thiết để Nitrat hoá
= = = = 0,9 ngày = 21.6 giờ[3-trang 82]
Thể tích bể aerotank là V= Q. = 12000. 0.9 = 10800m3
B. Tính toán theo điều kiện khử BOD5
1. Xác địn tốc độ oxy hoá (giảm ) BOD5 mg/l cho 1mg/l bùn hoạt tính trong 1 ngày
= ( + Kd ) = ( + 0,055 ) = 1 mgBOD/mg bùn ngày.[3-trang 82]
Lấy = 1.85 ngày theo tuổi của bùn Nitrat hoá
20

20

Y = 0,6; Kd = 0,055. Theo bảng 5-1 (4, trang 71)
2. Thời gian cần thiết để khử BOD5
= = = = 0,52 ngày = 12.48 giờ[3-trang 83]
=> Chọn dung tích bể theo thời gian lưu nước để Nitrat hoá
= 21,6 giờ. V= 10800 m3
−
−
−
−
−

Chọn chiều cao công tác của bể aeroten là 6 m.
Chiều cao xây dựng H = 6 + 0.5 = 6,5 m ( 0,5 là chiều cao bảo vệ)
Diện tích công tác của bể là: F = 10800 :6 = 1800 m2.
Chọn số bể làm việc là 9 bể, diện tích mỗi bể là f = 200 m2.
Bố trí máy khuấy để cấp khí từ bề mặt nên aeroten có dạng hình vuông trên mặt
bằng với kích thước mỗi cạnh là:

Diện tích thực của bể aeroten trên mặt bằng là f = 16 x16(m2).
− Tỷ lệ tuần hoàn bùn
R= = = 0,43 [1-trang 64]
Trong đó
+ I là chỉ số bùn, thông thường từ 100-200mg/l, chọn I=120mg/l
+ a- Liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô(g/l) chọn bể aerotank có tải trọng bùn
trung bình, a=2,5
Các thông số thiết kế của bể aerotank
STT
Thông số thiết kế
1

Chiều rộng
2
Chiều dài
3
Chiều cao xây dựng
4
Chiều cao làm việc
5
Số bể
2.1.7 Bể lắng đứng đợt II

Đơn vị
m
m
m
m
bể

Giá trị
16
16
6,5
6
9

− Bể lắng 2 đặt sau bể aerotank làm sạch hoàn toàn, thời gian lắng t= 2h, vận tốc
dòng chảy lớn nhất Vmax = 0,5 mm/s ,bảng 35, trang 47, TCVN 7957:2008
− Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng II ứng với BOD 5 sau khi ra
khỏi bể aerotank theo bảng 36, trang 47, TCVN 7957:là45mg/l => TSS đầu ra đã
đạt tiêu chuẩn

Dung phương pháp nội suy ta được TSS = 45 mg/l
− Diện tích ướt của ống trung tâm là:
[4-trang 272]
Trong đó: vtt – tốc độ dòng chảy trong ống trung tâm vtt = 30mm/s = 0,03m/s (theo
điều 8.5.11 TCVN 7975:2008)
− Diện tích tiết diện ướt của bể:
21

21


Trong đó: v tốc độ chảy trong bể lắng, v = 0,5mm/s (theo điều 8.5.8 TCVN
7975:2008)
− Diện tích tổng cộng của bể:
F = f + = 7,4 +444 = 451,4 m2
chọn F= 452 m2
Chọn 6 bể lắng làm việc đồng thời
− Tổng diện tích của một bể là: Fl = = 76 m2.
− Đường kính bể là:
− Đường kính ống trung tâm:
− Đường kính và chiều cao phễu lấy bằng 1,5 đường kính ống trung tâm:
1,5 . 1,3 = 1,95m. Chọn đườngkính và chiều cao phễu 2m
− Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính phễu: 1,3 . 2 = 2,6 m. Góc nghiêng
giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang là 17o. Chiều cao từ mặt dưới của tấm
hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3m.
− Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng:
Hl = v.t = 0,0005.2.3600 = 3,6m[4-trang 272]
− Chiều cao hình nón xác định theo công thức:
[4-trang 251]
Trong đó: D là đường kính bể lắng, D = 9,8 m.

dn là đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, chọn dn = 4m
- là góc nghiêng của đáy bể so với phương ngang lấy không nhỏ hơn 50o(theo
TCVN 7957:2008) Chọn =50o.
− Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng:
H=H1ắng + hn + Hbv = 3,6 + 3,5 + 0,5 = 7,6 (m)
Trong đó:: Hbv là chiều cao bảo vệ. Lấy Hbv = 0,5(m)
Các thông số thiết kế bể lắng đứng đợt II
STT
1
2
3
4
5
6
7
22

Thông số thiết kế
Đường kính

Đơn vị
M

Giá trị
9,8

Chiều cao vùng lắng
Chiều cao hình nón
Chiều cao tổng cộng
Số bể

Chiều cao ống trung tâm
Đường kính ống trung tâm

M
M
M
bể
m
m

3,6
3,5
7,6
6
3,6
1,3

22


8
9

Chiều cao phễu

m

2

Đường kính phễu

m

2

m

2,6

m

0,3

10

Đường kính tấm hắt
11
Khoảng cách từ tấm hắt đến lớp
cặn
.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 .132,89 + 0,3. 364,38 = 215,63( mg/l)
Css hàm lượng cặn lơ lửng trong dòng nước thải vào aerotank
La BOD5 trong dòng nước thải vào aerotank
 Pmax = 215.63 . 1,2 = 258,76 (mg/l)
− Lượng bùn dư lớn nhất dẫn về bể nén bùn là
qmax = = = 215,64 ( 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 . =215,64 . = 150.95 (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 = = = 599 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 = = = 2,14 m2[2-trang 135]
23

23


v2 là tốc độ chuyển động bùn trong ống trung tâm
v2 = 28mm/s = 0,028 m/s
qmax = 215,64 m3/h
− Diện tích tổng cộng của bể nén bùn là :
F = F1 + F2 = 599+ 2,14 = 601,14 (m2).
− Chọn 6 bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là:
F’ = F/6 = 601,14/6 = 100,19 (m2)
− Đường kính bể nén bùn:

D = = = 11,3(m)
− Đường kính ống trung tâm
Do = = = 0,68 (m)
-

Đường kính phần loe của ống trung tâm:
d1 = 1,35Do = 1,35 . 0,68 = 0,918 (m). Chọn d1=0,92m[2-trang 136]

-

Đường kính tấm chắn:
dc = 1,3 d1 = 1,3 . 0,92 = 1,196 (m). Chọn dc= 1,2[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 = 11,3 m,
đường kính của đáy bể là d = 0,5m
h2 = tan 45o = tan 50o = 6,44 (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 = 6,44– 0,5 – 0,3 = 5,64 (m)

˗

Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn
H = h1 + h2 + hbv = 3,6 + 6,44+ 0,5 = 10,54(m)
Trong đó: hbv – Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m.

24

24


Các thông số thiết kế bể nén bùn
STT
1
2
3

Thông số thiết kế
Đường kính bể
Đường kính ống trung tâm
Đường kính phần loe của ống
trung tâm
Đường kính tấm chắn
Chiều cao phần lắng
Chiều cao phần hình nón
Chiều cao tổng cộng

Số bể
2.1.9 Sân phơi bùn

Đơn vị
m
m

Giá trị
11,3
0,68

m

0,92

4
5
6
7
8

m
m
m
m
Bể

1,2
3,6
6,44

10.54
6

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 – Qn = 215,64 – 150,95 = 64,69 m3/ngđ
− Diện tích hữu ích của sân phơi bùn
F = = = 4919,14 m2
− Bùn phơi sau 4 tháng được xúc đi dùng cho các mục đích khác. Tính toán sân phơi
bùn cho 4 tháng
F1 = F/4 = 4919,14/4 = 1229,79 m2
− Chọn sân phơi gồm 3 ô với diện tích mỗi ô 410 m2
− Kích thước mỗi ô L x B = 21m x 20m
2.1.10 Bể khử trùng
Sau các giai đoạn xử lí: cơ học, sinh học,…, song song với việc làm giảm nồng độ
các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90
– 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và việc khử trùng là điều cần thiết. Để thực
hiện việc khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như clo hóa, ôzon hóa, khử
trùng bằng tia hồng ngoại UV. Việc khử trùng bằng clo tương đối đơn giản, rẻ tiền và
hiệu quả chấp nhận được nên được sử dụng ở nhiều công trình xử lí.
− Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính:
Ya= [4-trang 168]
25

25