THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (145.44 KB, 27 trang )
THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Phương án thiết kế 1
Song chắn rác
Máy nghiền rác
Bể lắng cát
Sân phơi cát
Bể làm thoang đơn gian
gianr
Bể điều hòa
Bùn
Bể lắng I. đứng
Máy thổi khí
Bùn tuần hoàn
Bể Aeroten trộn
đẩy
Bùn dư Bể nén bùn đứng
Bể lắng II đứng
Máng trộn
Clo
Trạm cấp Clo
Hóa chất
Bể mêtan
Bể trộn
Bể tiếp xúc
Nguồn ra
Phương án thiết kế 2
Bơm chân không Máy nén bùn chân không
& khí nén
Song chắn rác
Máy nghiền rác
Bể lắng cát
Sân phơi cát
Bể làm thoáng đơn
giản
Bể điều hòa
Bùn
Bể lắng I
Trạm khí nén
Mương oxy
Bể mêtan
Bể lắng II
Máng trộn
Clo
Trạm cấp Clo
Sân phơi bùn
Bể tiếp xúc
Nguồn ra
Phương án 1:
-
Nước thải vào qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa
đến sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tách loại các rác lớn tiếp tục được
đưa đến bể lắng cát. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa
đến sân phơi cát.
-
Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các chất
thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể
Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Aerôten đẩy thổi khí kéo dài
-
Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerôten đẩy thổi khí kéo dài giúp xủ
lý hoàn toàn BOD5 trong nước. Tuần hoàn lại một phần bùn hoạt tính về trước
bể.
-
Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành phần không tan được giữ ở bể
lắng I. lượng bùn hoạt tính dư được đưa lên bể nén giảm dung tích, sau đó đến
bể metan.
-
Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo
yêu cầu xử lý xong. Trong nước thải ra ngoài vẫn còn chứa một lượng nhất định
các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ
thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau
các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
-
Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mêtan được
đưa ra máy nén bùn chân không. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông
nghiệp.
Phương án 2:
-
Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác
nghiền được đưa đến sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tác loại các rác
lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát
đứng được đưa đến sân phơi cát.
-
Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các chất
thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể
Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến mương oxy.
-
Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành phần không tan được giữ ở bể
lắng I. Một phần nước được tuần hoàn trở lại biofin cao tải.
-
Sau đó nước đi qua mương oxy để xử lý hoàn toàn Nito và photpho trong nước
-
Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo
yêu cầu xử lý xong. Trong nước thải ra ngoài vẫn còn chứa một lượng nhất định
các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ
thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau
các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
-
Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mê tan được
đưa ra sân phơi bùn. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp.
-
Phương án 2: Mương oxy tuy chịu được sư cố như lưu lượng thay đổi đột ngột
nhưng lại cần cần diện tích mặt bằng lớn, năng lượng cung cấp nhiều hơn so với
Bể Aerotank
-
Phương án 1: Bể sinh học Aerotank đẩy dùng khi trạm xử lý nước thải có công
suất lớn hơn 10000 m3/ngđ. Ở đây, bùn hoạt tính được tiếp xúc dần với nước
thải theo chiều dài công trình, thời gian thổi khi kéo dài giúp hiệu quả xử lý cao.
Bùn hoạt tính được phục hồi tại ngăn tái sinh. Dễ vận hành bảo dưỡng.
Kết luận: Tính toán theo phương án 1 dùng bể sinh học Aerotank đẩy thổi khí
kéo dài vì có mức độ làm sạch cao hơn và chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn.
Bảng: giá trị các thông số ô nhiễm.
QCVN
14:2008
Yêu cầu Mức độ
xử lý
cần xử lí
TT
Chỉ tiêu
Gía trị
Đơn vị
1
Nhiệt độ
23
0
C
-
2
pH
8
-
-
3
BOD5
850
mg/l
Có
4
COD
1100
mg/l
Có
5
TS
450
mg/l
Có
6
SS
350
mg/l
Có
7
N-NH4
35
mg/l
Có
-
Chọn tồn lưu lượng cho quá trình tính toán là: 10000(m3/ngàyđ)
Lưu lượng trung bình ngày:
= 10000(m3/ngàyđ)
-
Lưu lượng trung bình giờ.
= 10000/24 = 416,67 (m3/h)
-
Lưu lượng trung bình giây:
= (416,67*1000)/3600 =115,74 (m3/s)
-
Hệ sô không điều hòa theo bảng 2 TC 7957 có Ko max = 1,57, Ko min = 0,62
Lưu lượng giờ lớn nhất:
= × = 1,57 * 416,67 = 654,17 (m3/h)
-
Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
= × = 0,62 * 416,67 = 258,33 (m3/h)
-
Lưu lượng giây lớn nhất:
= / (60*60) = 654,17 /3600 = 0,182(m3/s) = 182(l/s)
-
Lưu lượng giây nhỏ nhất:
= / (60*60) = 258,33 /3600 = 0,072 (m3/s) = 72(l/s)
TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC TRONG CÔNG TRÌNH
1. Ngăn tiếp nhận
- Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất q maxh = 654,17 m3/h ta chọn 1
bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng chọn kính thước theo bảng P3.1 (Xử lý nước
thải-Trần Đức Hạ) :
Bảng kích thước ngăn tiếp nhận.
Đường kính Kích thước của ngăn tiếp nhận
Q (m3/h)
ống áp lực
(2 ống)
400-650
250
A
B
H
H1
h
h1
b
l
l1
1500
1000
1300
1000
400
650
500
600
800
2. Song chắn rác
Bảng 1: Kích thước và thông gió thủy lực máng dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận.
Tra bảng 34 (131_Bảng tra thủy lực thoát nước)
Các thông số tính Lưu lượng tính toán
toán
=116
=182
=72
Độ dốc
1
1
1
Chiều ngang
0,8
0,8
0,8
Tốc độ v (m/s)
0,62
0,72
0,54
Độ đầy
0,3
0,4
0,2
- Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy h1 = hmax = 0,45 m
- Số lượng khe hở của song chắn rác (khe)
n= = = 33,17(khe) Chọn n = 33 khe
Trong đó :
q : lưu lượng nước thải tính toán (m3/s)
b : chiều rộng khe hở giữa các thanh đan (m) b = 0,016 m
-
-
h1 : chiều sâu lớp nước trong song chắn rác,
vtt : vận tốc trung bình qua các khe hở, theo tiêu chuẩn 7957-2008, v tt =
0,8 – 1.0 m/s , vtt = 0,8 m/s
kz : hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, lấy bằng 1,05
Chiều rộng toàn bộ thiết bị chắn rác :
Bs = d ( n + 1) + bn ( m )
Trong đó :
d chiều dày của mỗi song chắn, chọn d = 0,008 m
Bs = 0,008( 33 +1 ) + 0,016.34 = 0,816 (m)
Kiểm tra vận tốc:
vm = = = 0,4411 m/s > 0,4m/s (Kết quả thỏa mãn yêu cầu)
- Tổn thất áp lực
Hs = ξ.
Trong đó :
vmax : tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu
lượng lớn nhất, vmax = 0,72 m/s
K : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn lấy
K=3
-
-
ξ : hệ số sức cản cục bộ của song chắn, được tính theo công thức
ξ= β.( sin α = 2,42 ( sin 600 = 0,83
Trong đó:
β : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn rác, với tiết
diện hình chữ nhật, tra bảng β = 2,42;
S : chiều dày mỗi thanh, S= 0,008 m
b : chiều rộng mỗi khe hở , b= 0,016 m
α : góc nghiêng so với mặt phẳng ngang, α = 600
Vậy:
hs = 0,83. . 3 = 0,066 ( m)
Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác :
L1 = = = 0,04 (m)
Chiều dài ngăn mở rộng sau khi song chắn rác là:
L2 = = = 0,02 (m)
Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác là:
L= L1+L2+Ls = 0,04+ 0,02+1,5 = 1,56(m)
Trong đó:
Ls là chiều dài cần thiết của ô đăt song chắn rác,
chọn ls = 1,5 m
Chiều sâu đặt mương chắn rác là :
H = hmax +hs + 0,5 = 0,45 +0,066 + 0,5= 1,016(m)
Lượng rác lấy từ song chắn là :
Wr = = = 2,6 (m3/ ngđ)
Trong đó:
a : lượng rác tính cho đầu người trong năm, theo bảng 3,1, khi lấy rác
bằng cơ giới và với khoảng cách giữa các khe hở b= 16 cm lấy a= 8
m3/ng năm;
Ntt : Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt =121250 người.
- Với dung trọng của rác 750kg/m3, trọng lượng của rác là:
P= 750.2,6= 1950 ( kg/ngđ ) = 1,95 ( tấn/ngđ )
- Lượng rác trong từng giờ của ngày đêm:
P1 = = .1,5 = 0,13 ( tấn/h)
Trong đó :
Kh : hệ số không điều hòa giờ, lấy Kh = 1,5
- Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền: 40 m3 cho 1 tấn rác (theo tiêu chuẩn xây
dựng TCXDVN 51:2006 lấy Kh = 1,5 )
Q = 40.P = 40.1,95 = 78 m3/ngày
Tổng số song chắn rác là 2, trong đó có 1 công tác, 1 dự phòng.
3. Bể lắng cát:
- Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang là t = 1 phút = 60s
- v : Vận tốc trong bể lắng nằm trong khoảng 0,15 - 0,3 (m/s), chọn v = 0,3 (m/s)
- Chiều dài bể lắng cát tính theo công thức 3.13 SGT-ts.Trần Đức Hạ:
L = = = 9,75 (m)
-
Trong đó:
K : hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng, lấy K = 1,3
U0 : độ thô thủy lực của hạt cát, lấy U0 = 24 mm/s
v : vận tốc của nước trong bể, v = 0,3 m/s
h : chiều cao công tác của bể lắng cát ngang, H = 0,25 – 1m (mục
8.3.4.a TCVN 7957), chọn H = 0,6 m
Chọn bể lắng cát gồm 2 đơn nguyên, 1 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên
dự phòng, ta có kích thước mỗi đơn nguyên:
Diện tích ướt của bể lắng cát:
W = = = 0,61 (m3)
- Chiều rộng đơn nguyên :
B = = = 1,01 (m) Chọn B = 1,0 m
- Thể tích phần lắng của bể lắng cát xác định theo công thức 3.17 (sách xử lý
nước thải đô thị - ts.Trần Đức Hạ)
Wc =
Trong đó:
P : lượng cát được giữ lại trong bể tính theo đầu người,
lấy P = 0,02 l/người.ngày
N : dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt = 1212150 người.
T : chu kì thải cát, lấy T = 1 ngày đêm.
Wc = = 2,4 (m3)
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng:
hc = = = 0,23 m
- Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang:
HXD = h + hc + hbv = 0,6 + 0,23 + 0,5 = 1,33 (m) Chọn H = 1,4 m
-
Trong đó:
hv : chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,5 m.
Kiểm tra vận tốc:
vm = = = 0,156 m/s > 0,15 m/s (Kết quả thỏa mãn yêu cầu)
Tính toán sân phơi cát:
- Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát, được xây
-
-
4.
-
dựng ở gần vị trí bể lắng cát.
Diện tích hữu ích của sân phơi cát:
F = = = 174 (m2)
Trong đó:
hc : chiều cao lớp bùn cát trong năm, lấy hc = 5 m/năm.
Chọn sân phơi cát gồm 2 ô, kích thước mỗi ô trong mặt bằng: 9m x 10m.
Diện tích sân phơi cát: 10 x 9 = 180 m2.
Lắng đứng 1:
Độ lớn thủy lực:
Uo = – w
Trong đó:
: hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt lấy
theo bảng 31(TCVN 7 957:2008). Ở 25oC =0,9.
Chọn H1 = 3,5 m, theo bảng 34 (TCVN 7957:2008). =1,25.
w là thành phần thẳng đứng của tốc độ của nước thải trong bể lấy theo
bảng 32.
Chọn vận tốc lắng v= 0,5 mm/s.→w = 0
K: hệ số phụ thuộc loại bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu
nước. Với bể lắng đứng K = 0,35.
t: thời gian lắng trong hình trụ theo bảng 33. (TCVN 7957:2008)
Với C= 260 (mg/), E=45%, n= 0,25 được t = 660s
-
Vậy ta có: Uo= – 0 = 1,65(mm/s)
(m3/h)
Chọn 6 bể lắng đứng, Qbe = 104,167 (m3/h)
Bán kính 1 bể lắng đứng:
R= = = 4 (m)
- Lấy R= 4 m → Chọn D = 8 m
- Vận tốc nước trong ống trung tâm ( theo TCVN 7957:2008) không lớn hơn
-
30mm/s. Lấy v=30mm/s=0,03m/s.
Đường kính ống trung tâm:
Dống= = = 1,1 (m)
- Lấy Dống = 1,1 m
- Theo TCVN 7957:2008
- Chọn chiều dài ống trung tâm bằng chiều cao tính toán vùng lắng = 3,5m 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 = 1,65 m.
Đường kính tấm hắt bằng 1,3 đường kính miệng phểu dth=1,3.1,65 = 2,1 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 = 4,2 (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= 3,5+4,2+0,5= 8,2 (m)
h4 là chiều cao bảo vệ. Lấy h4 = 0,5(m)
- Hàm lượng cặn lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng được tính theo công
thức:
C1= = = 143(mg/l)
- Kết quả tính toán cho thấy hàm lượng cặn lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng
đứng đến cổng trình xử lí sinh học tiếp theo là 143mg/l.thỏa mãn 150mg/l theo
tiêu chuẩn đầu ra.
- Chọn đường kính ngăn thu = 80% đường kính bể lắng: D nt = 0,8.8 = 6,4 (m),
cao 0,5 (m)
5. Bể Aeroten trộn:
- Do công suất Qtb= 10000 m3/ngđ => Chọn aeroten trộn (theo TCXD 7957:2008)
-
Aeroten được tính toán thiết kế có giá trị BOD5 dẫn vào aeroten là:
La = 8500 mg/l > 150 mg/l => cần tái sinh bùn hoạt tính, Qtb = 654 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 = 850 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 ta được: t = 21,8 (h)
-
Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính
Trong đó:
(*)
Trong đó:
La : lượng BOD5 đầu vào, La = 850 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 TCVN38/2011)
-
Thay số vào (*), t = 9,8 (h)
Thời gian cấp khí cho ngăn aeroten: ta = t – tts = 21,8 – 7,8 = 14 (h)
Thể tích aeroten
-
Thể tích của ngăn aeroten Wa
Wa = ta(1+R)Qtb = 14.(1+0,25).625 = 10940 m3
-
Thể tích của ngăn tái sinh
Wts = tts R Qtb = 7,8.0,25.625 = 1220 m3
-
Tổng thể tích aeroten
W = Wa + Wts = 10940 + 1220 = 12160 m3
-
Chọn H = 5 m => F = 2432 m2
Chọn 6 bể (theo mục 8.16.15 – TCVN 7957:2008)
F1 bể = 2432/6 = 406 m2
Do tỉ số Wts/W = 1220/12160 = 10 % chọn 5 hành lang
Kính thước bể BxLxH: 8 m x 51 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 = 10940/12160 = 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 (bang 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 = 7,54 m3 kk/m3 nước thải
-
Lưu lượng nước thải theo giờ Qh = 625 m3/h
-
Lượng oxi cần thiết cho 1h = Qh.D = 4712,5 (m3 oxi/giờ)
Lượng khí cần cấp cho bể trong 1 giờ
Vkhí = 4712,5 /21% = 22440 m3 kk/h
6.
Giả thiết hiệu quả chuyển hóa oxy vào nước đạt 8%
Wkhí = 22440/0,08 = 280500 m3
Chọn đĩa phân phối khí EDI bọt khô => lưu lượng khí: 26 m3/h
Số đĩa trong 1 bể : Wkhí/26.6 = 1800 đĩa
Đường kính 1 đĩa : 0,127 m
Số đĩa 1 hành lang : 360 đĩa
Bố chí 2 hàng đĩa theo chiều rộng của hành lang
Chiều dài 1 hành lang có 180 đĩa.
Bể lắng đứng 2:
-
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).
at: Nồng độ bùn hoạt tính sau khi ra khỏi bể lắng1 không dưới 10, at = 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 = 38,67 (m2) =>
Chiều cao lắng: H = = 2,8 (m)
Chọn H = 3 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 = 1 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 = 1,5 m.
Đường kính tấm hắt bằng 1,3 đường kính miệng phểu dth=1,3.1,5 = 1,95 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 = 3,6 (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 + 3,6 + 0,5= 7,1 (m)
h4 là chiều cao bảo vệ. Lấy h4 = 0,5 (m)
-
Thời gian lắng: 1,5 giờ
Hàm lượng BOD5 đầu ra 30 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)
-
-
Khử trùng nước thải:
Sau các giai đoạn xử lý 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 theo nguyên tắc bảo
vệ vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để khử
trùng nước thải có thể sử dụng các biện pháp Clo hóa, ozon hóa, khử trùng bằng
tia hồng ngoại UV… Thì khử trùng nước thải bằng clo vì là phương pháp đơn
giản, rẻ tiền và hiệu quả cao.
Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước thải xảy ra như sau:
Cl2 + H2O
HCl + HOCl
-
HOCl là một axit yếu, không bền dễ phân hủy thành HCl và Oxi nguyên tử:
HOCl
HCl + O
-
Hoặc có thể phân li ra thành H+ và OClHOCl
H+ và OCl-
-
HOCl , H+ và OCl-là các chất oxi hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng.
-
Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải
Ya =
Trong đó:
Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h.
Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, m3/h
a: Liều lượng hoạt tính lấy theo mục 8.28.3 của TCVN 7957:2008
(a=3g/m3)
+ Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với
Qh,max = 625 (m3/h)
Ya,max,h = = 1,875 (kg/h)
+ Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với
Qh,TB = 416,67 (m3/h)
Ya,TB,h = = 1,25 (kg/h)
+ Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với
-
Qh,min = 175 (m3/h)
Ya,min,h = = 0,525 (kg/h)
Chọn 2 clorator (1 làm việc, 1 dự phòng) với các đặc tính như sau:
Công suất theo clo hơi: 1,28 8,1 kg/h
-
Áp lực nước trước Ejector: 3
-
Trọng lượng: 37,5 kg
Lưu lượng nước: 7,2 m3/h.
Để phục vụ cho 2 Clorator chọn 3 Balon chứa Clo bằng thép. Số balon cần thiết
cho trạm:
n = = = 2,5 (chiếc) chọn n = 3
Trong đó:
S: Lượng clo lấy ra từ một balon trong điều kiện bình thường. Chọn
S = 0,5kg/h. Trong trạm khử trùng ta dùng các Balon có W = 40 lit và
chứa 50kg Clo, chiều dài thùng L là 1390 mm.
-
Số Balon cần thiết dự trữ cho nhu cầu Clo trong một tháng sẽ là:
N = = = 18 balon
3,5 kg/cm3
7. Tính toán máng trộn (máng trộn vách ngăn có lỗ)
- Chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiết kế. Máng này thướng gồm 2
-
hoặc 3 ngăn với các lỗ có d = 20 - 100mm.
Số lỗ trong mỗi ngăn được xác định theo công thức:
n = = = 32 (lỗ)
Trong đó:
: Lưu lượng nước thải lớn nhất (m3/s)
: Đường kính lỗ (m)
: Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ (m/s)
-
Chọn máng trộn có số hàng lỗ theo chiều đứng là n đ = 4 hàng lỗ, và hàng lỗ theo
chiều ngang là nn = 8 hàng lỗ. Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang
lấy bằng
2d = 2.= 0,18 (m)
-
-
Khoảng cách giữa 2 lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng theo chiều
ngang lấy bằng 1,5d = 0,135 (m)
Chiều ngang máng trộn là:
B = 2d.(nn – 1) + 3d = 2.0,09.( 8 - 1) + 3.0,09 = 1,53 (m)
Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất( tính từ
cuối máng trộn) cũng lấy bằng 2d. Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới
cùng đến đáy máng trộn lấy bằng 1,5d = 0,135 m.
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất:
H1 = 2d.(nd – 1) + 1,5d = 2.0,09.(4 – 1) + 0,135 = 0,675 (m)
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 2:
H2 = H 1 + h
Trong đó: h là tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2, được tính theo
công thức:
h = = = 0,12 (m)
Trong đó: : hệ số lưu lượng = 0,62
(CT 7.14_Xử lí nước thải đô thị-Trần Đức Hạ)
-
-
H2 = 0,675 + 0,12 = 0,795 (m)
Khoảng cách a giữa các tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ 2:
H2 = a(nd – 1) + b
a = =0,205 (m)
Trong đó: b : Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn
thứ 2 đến đáy máng trộn, chọn b = 2d = 2.0,09 = 0,18 (m)
Khoảng cách giữa các vách ngăn:
l = 1,5B = 1,5.1,53 = 2,295 (m)
(CT 7.15_Xử lí nước thải đô thị-Trần Đức Hạ)
-
Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn có lỗ:
L = 3l + 2 = 3.2,295 + 2.0,2 = 7,285 (m)
-
Chiều cao xây dựng của máng trộn:
H = H2 + Hdp = 0,795 + 0,35 = 1,145 (m)
Trong đó: Hdp: chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngang trên cùng của
vách ngăn thứ 2 đến mép trên cùng của máng trộn, Hdp = 0,35m
-
Thời gian nước lưu lại trong máng trộn:
t= =
= 41 (s) = 0,68 (phút)
8. Tính toán bể tiếp xúc:
- Thời gian tiếp xúc của Clo với nước thải trong bể tiếp xúc và trong máng dẫn ra
sông yêu cầu là 30 phút. Như vậy thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc (CT
7.18_Xử lí nước thải đô thị_Trần Đức Hạ)
t = 30 - = 30 - = 25,83 (phút)
Trong đó :
: tổng chiều dài máng dẫn nước thải từ máng trộn đến bể tiếp
xúc
và từ bể tiếp xúc đến cống xả nước thải ra nguồn, m.
: Vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, không nhỏ hơn 0,5 m/s.
-
Thể tích hữu ích của bể (CT 7.19_Xử lí nước thải đô thị_Trần Đức Hạ)
Wbể tx = Q.t = = 180 (m3)
Chọn 1 bể tiếp xúc
Diện tích 1 bể tiếp xúc:
F1 = = = 45 (m2)
Trong đó:
H1: Chiều cao công tác của bể, H1 = 2,5-5,5m =>Chọn H1 = 4m
Mỗi bể tiếp xúc ngang sẽ có các thông số như sau:
H = 4 5 9 (m3)
- Thể tích ngăn bùn cặn của bể tiếp xúc
Wb = = = 3,6 (m3)
(CT 7.20-Xử lí nước thải đô thị-Trần Đức Hạ)
Trong đó:
a: Tiêu chuẩn cặn lắng trong bể tiếp xúc, (l/ng.ngđ).
Tra bảng 7.4-Sách xử lý nước thải đô thị-Trần Đức Hạ.
Ntt: Dân số tính toán theo BOD
Ntt = N + = 120000 + = 120214(người);
T: Thời gian lưu bùn cặ tại bể tiếp xúc, chọn từ 1 đến 2 ngày. T=1
ngày
9. Bể nén bùn đứng
- 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= 96% trước khi dẫn vào bể metan. Thời
gian nén bùn t = 10 ÷12h. Để thích hợp cho quá trình chế biến cặn ở bể metan.
Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư.
- 25% lượng bùn hoạt tính từ ngăn lắng được tuần hoàn trở lại.
- 75% còn lại sẽ đc dẫn đến bể nén bùn.
- Độ tăng sinh khối bùn
S = 0,8.C1 + 0,3.La (8.16.12 TCVN7957:2008)
S = 0,8.143 + 0,3.30 = 225 mg/l
Trong đó:
C1 : hàm lượng cặn lơ lửng đi vào aeroten (mg/l)
-
-
La : hàm lượng BOD5 đầu vào (mg/l)
Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất:
Smax = S.K = 225.1,3 = 292,5 mg/l
Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất dẫn đến bể nén bùn:
q = 0,75.= 0,75. = 15,25 (m3)
( CT4.42 Xủ lý nước thải-Trần Đức Hạ)
Trong đó:
Smax : bùn hoạt tính dư lơn nhất (m3)
0,75 : phần trăm bùn dư dẫn đến bể nén bùn đứng
Q : lưu lượng nước thải (m3/ngđ)
C : nồng độ bùn hoạt tính dư trước khi nén (mg/l)
Chọn C = 6000g/m3
-
Diện tích hữu ích của bể nén bùn đc xác định theo công thức:
F1 = = = 42,36 (m2)
Trong đó:
q là lưu lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất dẫn vào bể nén bùn.
v1 là tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng
đứng(lấy theo bảng 50,mục 8.19.3 TCVN 7957:2008).
-
Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn
F2 = = = 0,14 (m2)
Trong đó:
v2 : Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v 2 = 30mm/s
( chọn từ 28÷30mm/s)
-
Diện tích tổng cộng của bể nén bùn
F = F1 + F2 = 42,36 + 0,14 = 42,5 (m2). Chọn F = 45 (m2)
-
Chọn 1 bể nén bùn đứng
Đường kính bể nén bùn:
D = = = 7,6 (m)
Do = = = 0,42 (m), chọn Do = 0,5 m
-
Đường kính phần loe của ống trung tâm:
d1 = 1,35.Do = 1,35.0,5 = 0,675 (m) chọn = 0,68 m
-
Chiều cao phần lắng của bể nén bùn:
h1 = v1.t.3600 = 0,0001.12.3600 = 3,6 (m)
Trong đó: t : Thời gian lắng bùn, chọn t = 10 h.
-
Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng là 45 o với đường kính bể là D = 9,8m,
đường kính của đáy bể là d = 1m
h2 = tan 45o = tan 45o = 3,3 (m)
-
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 = 3,3 – 0,5 – 0,3 = 2,5 (m)
-
Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn
H = h1 + h2 + hbv + hb = 3,6 + 3,3 + 0,5 = 7,4 (m)
Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m.
Kết luận: Kích thước của bể nén bùn
D
7,6
Do
0,5
d1
0,68
dc
0,89
h1
3,6
h2
3,3
hbv
0,5
hb
2,5
H
7,4
10. Tính toán bể metan
Xác định lượng cặn dẫn đến bể metan:
Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I:
-
Wc = = = 28,08 (m3/ngđ)
Trong đó:
C0 : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dấn đến bể lắng đợt I: 260
mg/l
Q: Lưu lượng ngày đêm của hỗn hợp nước thải, 10000 m3/ng.đ
E: Hiệu suất lắng, 45%
T: Thời gian tích lũy cặn, T = 1 ngày, n: Số lần xả cặn trong 1 ngày: 1
lần
K: Hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, K
= 1,1 – 1,2; chọn K = 1,2
P: Độ ẩm của cặn tươi, P = 95%
-
Lượng bùn hoạt tính dư (75% dẫn đến bể nén bùn) sau khi nén ở bể nén bùn
được tính toán theo công thức:
Wb = =
= 24,07 ( m3/ngđ)
Trong đó:
-
: hệ số tính đến khả năng tăng trưởng không điều hòa của bùn hoạt
tính trong quá trình xử lý sinh học = 1,1 – 1,2 ( lấy =1,2)
: Độ ẩm của bùn hoạt tính sua khi nén, P = 98% ( theo SGK/125)
: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt 2: 30,2
mg/l
:hàm lượng chất lơ lửng vào aeroten: 143 mg/l
Lượng rác ở song chắn rác được nghiền nhỏ qua máy nghiền rác với độ ẩm ban
đầu của rác P1 = 80% đến độ ẩm sau khi nghiền P2 = 95%.
Lượng rác sau khi nghiền nhỏ được xác định theo công thức:
Wr = W1 = 2,6. = 10,4 T/ngđ = 10,4 (m3/ngđ)
Trong đó:
W1: Lượng rác trong ngày đêm, 2,6 T/ngđ
P1: Độ ẩm ban đầu của rác, 80%
P2: Độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ, 94 – 95%
-
Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể metan sẽ là :
W = Wc + Wb + Wr = 62,55 m3/ngđ
Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn có thể tính theo công thức:
Phh = 100.(1- ) = 100. (1 - ) = 96,16%
Trong đó:
: Lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm P = 95 %
Ck = = = 1,404 (m3/ngđ)
: Lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm P = 98%
Bk = = = 0,48 (m3/ngđ)
:Lượng chất khô trong rác sau khi nghiền với độ ẩm P = 94%
Rk = = = 0,52 (m3/ngđ)
Tính toán bể mêtan
-
Khi độ ẩm của hỗn hợp cặn P hh > 94% chọn chế độ lên men ấm với t = 30 –
35oC. Chọn t = 33 oC
Dung tích bể metan được tính theo công thức sau đây:
Wm = = = 625,5 (m3)
Trong đó:
W: là lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể metan,W =/ngđ
d : liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể metan 10%, phụ thuộc vào chế
độ lên men và độ ẩm của cặn, lấy theo bảng 53 TCVN 7957 (chọn chế
độ lên men ấm)
Kích thước của bể metan chọn theo bảng P3.7-322 (Xử lý nước thải-Trần Đức
Hạ)
Chọn 1 bể, D =12,5 m; h1 = 2,15 m; hct = 6,5 m; h2 = 1,9 m
-
Tính toán lượng khí đốt
- Lượng khí đốt này được xác định theo mục 8.26.4/TCVN 7957
y = = = 0,45(m3/kg)
Trong đó:
y: là lượng khí đốt thu được, m3/kg chất không tro;
a: là khả năng lên men lớn nhất của chất không tro trong hỗn hợp cặn
tính theo công thức:
a = = = 52,63 %
Trong đó:
: tương ứng là lượng chất không tro của cặn tươi, rác và bùn hoạt tính
dư, được xác định như sau;
53 là giá trị thực nghiệm a ứng với cặn tươi và rác nghiền;
44 là giá trị thực nghiệm a ứng với bùn hoạt tính dư
-
Lượng chất không tro trong cặn tươi, Co
Co = . = .= 7,41 (T/ngđ)
Trong đó:
Ck: là lượng chất khô trong cặn tươi, Ck= 10,4 T/ngđ;
: là độ ẩm háo nước của cặn tươi, 5%;
: là tỷ lệ tro trong cặn tươi, 25%
-
Lượng chất không tro trong rác đã nghiền:
Ro = . = . = 0,37 (T/ngđ)
Trong đó:
Rk : là lượng chất khô trong rác đã nghiền, Rk = 0,52 T/ngđ;
: là độ ẩm háo nước của rác nghiền, 5%;
: là tỷ lệ tro trong rác nghiền, 25%
-
Lượng chất không tro trong bùn hoạt tính dư:
Bo = Bk . = . = 0,33 (T/ngđ)
Trong đó:
Bk: là lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư, Bk = 0,48 T/ngđ;
: là độ ẩm háo nước của bùn hoạt tính dư, 6%;
: là tỷ lệ tro trong bùn hoạt tính dư, 27%
- Lượng khí đốt tổng cộng được xác định theo công thức:
K = y(Co+Ro+Bo ).1000 = 0,5263( 7,41 + 0,37 + 0,33).1000 = 4268 (m3/ngđ)
11. Máy nén bùn chân không
- Wmetan: lượng bùn từ bể metan = 52,11 m3/ngđ
- Wtiepxuc: lượng bùn từ bể tiếp xúc = 3,6 m3/ngđ
- Độ ẩm giảm từ P1 = 96,54 % xuống còn P2 = 80%
- Lượng cặn cần làm khô
W = Wmetan+ Wtiepxuc = 52,11+3,6 = 55,71 m3/ngđ = 2,3 m3/h
- Thể tích cặn đã làm khô
Wk = 9,6 m3/h
