Thiết kế hệ thống cấp thoát nước tại Bỉm Sơn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.

Điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội
Điều kiện cơ sở hạ tầng, đường xá
Điều kiện địa hình, độ dốc
Số liệu thiết kế của khu vực
1.4.1. Dân số thiết kế
- Dân số của thị xã Bỉm Sơn năm 2016: 58.362 người
- Tỉ lệ gia tăng dân số: 7,8%
- Dự kiến dân số của thị xã Bỉm Sơn đến năm 2030
STT

Năm

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15

2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030

Tỉ lệ gia
tăng dân số
(%)
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8

7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8

Dân số
58362
62914
67822
73112
78814
84962
91589
98733
106434
114736
123685
133333
143733
154944
167029

(nguồn: />1.4.2. Tiêu chuẩn thoát nước sinh hoạt
Tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt
1.4.3. Tiêu chuẩn thoát nước thải trường học
1.4.4. Tiêu chuẩn thoát nước thải bệnh viện

CHƯƠNG II: VẠCH TUYẾN THOÁT NƯỚC
2.1. Đề xuất phương án vạch tuyến thoát nước
2.1.1. Phương án 1
2.1.2. Phương án 2
2.2. Tính toán vạch tuyến
2.2.1. Phương án 1
2.2.1.1. Tính toán diện tích tiểu khu
Tính toán chi tiết xem tại Bảng 2.1 Phụ lục 1
2.2.1.2. Xác định lưu lượng tính toán tuyến cống chính
-

Xác định mô – đun lưu lượng:

Khu vực thị xã Bỉm Sơn
Dân số: N = 167000 người
Diện tích: S = 36417409 m2= 3642 h
Mật độ dân số: 46 người/ ha
Tiêu chuẩn cấp nước : 150l/người.ngđ
Tỉ lệ thu gom: 90%
Tiêu chuẩn thải : 90% l/người.ngđ

-

Xác định lưu lượn nước tập trung cục bộ
Bảng hệ số không điều hòa

Lưu lương
5
15

30
50
100
200
300
500
800
1250 và
trung bình
lớn hơn
Kc
3,1
2,2 1,8 1,7
1,6
1,4
1,35 1,25
1,2
1,15
- Ghi chú: Các giá trị nằm trong khoảng giữa hai giá trị lưu lượng trung bình ghi
trong bảng, xác định theo cách nội suy
Tính toán chi tiết xem tại Bảng 2.2, Bảng 2.3, Bảng 2.4 Phụ lục 1


2.2.1.3. Tính toán thủy lực tuyến cống chính
Tính toán chi tiết xem tại Bảng 2.5 Phụ lục 1
2.2.1.4. Tính toán thủy lực tuyến cống kiểm tra
 Tính toán diện tích tiểu khu
 Xác định lưu lượng tính toán
 Tính toán thủy lực tuyến cống

2.2.2. Phương án 2
2.2.2.1. Tính toán diện tích tiểu khu
2.2.2.2. Xác định lưu lượng tính toán tuyến cống chính
2.2.2.3. Tính toán thủy lực tuyến cống chính
2.2.2.4. Tính toán thủy lực tuyến cống kiểm tra
 Tính toán diện tích tiểu khu
 Xác định lưu lượng tính toán
 Tính toán thủy lực tuyến cống

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
3.1. Lựa chọn phương án xử lý
3.1.1. Tính toán tải lượng ô nhiễm
Dân số thị xã Bỉm Sơn dự kiến đến năm 2030: 167000 người
Hàm lượng chất bẩn trong nước thải sinh hoạt được lấy theo [5, bảng 25]
Các đại lượng
Chất rắn lơ lửng (SS)
BOD5 của nước thải đã lắng
BOD5 của nước thải chưa lắng
Nito của các muối amoni (N-NH4)
Photphat (P2O5)
Clorua (Cl-)
Chất hoạt động bề mặt

Khối lượng
(g/người.ngày)
60- 65
30- 35
65
8
3,3

10
2-2,5

Chọn
65
35
65
8
3,3
10
2


 Hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong nước thải sinh hoạt:

(mg/l)
 Hàm lượng oxy sinh hóa (BOD) trong nước thải:

(mg/l)
 Hàm lượng tổng N_NH4+:

(mg/l)
 Hàm lượng tổng P:

(mg/l)
 Hàm lượng Clorua
(mg/l)
 Chất hoạt động bề mặt
(mg/l)
Trong đó : N : Số dân, N = 167000 (người)

-

aSS : Tải lượng chất lơ lửng của tính cho một người trong ngày đêm theo [5, bảng 25]. aSS
= 65 g/ng.ngđ.
nBOD : Tải lượng chất bẩn theo BOD5 của nước thải tính cho một người trong ngày đêm
theo [5, bảng 25]. aBOD = 35 g/ng.ngđ.
a ΣN − NH4

: Tải lượng chất bẩn theo Nito của các muối amoni tính cho một người trong ngày

-

a ΣN −NH4

đêm theo [5, bảng 25].
aP2 O5

: Tải lượng chất bẩn theo Photphat tính cho một người trong ngày đêm theo [5, bảng

-

25].
aCl −
-

= 8 g/ng.ngđ.

aP2O5

= 3,3 g/ng.ngđ.

Tải lượng chất bẩn theo Clorua trong nước thải tính cho một người trong ngày đêm

theo [5, bảng 25].
achdbm

aCl −

= 10 g/ng.ngđ.

là hàm lượng chất hoạt động bề mặt có trong nước thải tính cho một người trong

ngày đêm [5, bảng 25].

achdbm

= 2 g/ng.ngđ

3.1.2. Thông số chỉ tiêu của nguồn tiếp nhận
Trạm xử lý nước thải gần khu vực


3.1.3. Tính toán mức độ xử lý cần thiết
 Tính chất nước thải đầu vào

STT
1
2
3
4

5
6

Chỉ tiêu phân tích
SS
BOD5
Tổng N
Tổng P
ClChất hoạt động bề mặt

Đơn vị tính
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Kết quả
417,5
224,8
51,4
21,2
64,2
12,8

 Yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra

Nước thải sau quá trình xử lý được xả vào nguồn tiếp nhận loại B, yêu cầu chất lượng
nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận phải đảm bảo có các giá trị nồng độ chất ô

nhiễm nhỏ hơn hoặc bằng các giá trị quy định tại cột B, QCVN 14 : 2008/BTNMT ứng
với hệ số k = 1.
Bảng 2.4 Tính chất nước thải sinh hoạt và công cộng đầu ra
(QCVN 14:2008,cột B, k=1):
STT
1
2
3
4
5
6

Chỉ tiêu phân tích
SS
BOD5
Tổng N
Tổng P
ClChất hoạt động bề mặt

Đơn vị tính
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Kết quả
100
50

10
10
10

Cmax
100
50
10
10
10

 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt:

Cmax= C x K
Trong đó:
Cmax là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi thải ra
nguồn nước tiếp nhận, tính bằng milligram trên lít nước thải (mg/l).
C là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 1 mục 2.2 QCVN 14: 2008.
K là hệ số tính tới quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư quy định
tại mục 2.3 QCVN 14: 2008 ( Đối với khu chung cư, khu dân cư từ 50 căn hộ trở lên ,
K=1,0).
 Mức độ cần thiết làm sạch theo các chỉ số
- SS :
- BOD5 :


 Để đảm bảo vệ sinh nguồn nước, ta quyết định chọn phương pháp xử lý sinh học hoàn

toàn theo điều kiện nhân tạo. Xử lý nước thải với mức độ làm sạch theo BOD 5 với mức độ
xử lý 77,8%.

3.1.4. Quy mô trạm xử lý
Tính toán thiết kế cho trạm xử lý công suất Qngđ = 26000 m3/ngđ
 Lưu lượng nước thải trung bình giờ
m3/h
 Lưu lượng nước thải giây
(l/s)
qsTB

Với
= 301 l/s tra [5, bảng 2 mục 4.1.2] và điều kiện khu vực dự án và lưu lượng nước
thải trung bình ngày chọn hệ số không điều hòa ngày của nước thải đô thị Kngđ=1,2
( 1,15÷1,3), hệ số không điều hòa chung giờ max là k0 max=1,55 , giờ min ko min =0,62.
 Lưu lượng nước thải ngày lớn nhất :
m3/ngđ
 Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất :

(m3/h)
 Lưu lượng nước thải giây lớn nhất :

(l/s)
 Lưu lượng nước thải giờ thấp nhất :

(m3/h)
 Lưu lượng nước thải giây thấp nhất :

(l/s)
3.1.5. Đề xuất dây truyền công nghệ
3.1.5.1. Phương án 1
 Sơ đồ công nghệ

Ngăn tiếp nhận

Nước thải

Máy nghiền rác

Song chắn rác

Sân phơi cát

Bể lắng cát ngang

Bể lắng ngang đợt 1

Bể mê tan

Trạm cấp khí
Bể nén bùn

Bể aeroten

Bể lắng ngang đợt 2
Trạm Clo
Làm khô bùn

Máng trộn

Bể tiếp xúc li tâm

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

3.1.5.2. Phương án 2
 Sơ đồ công nghệ
 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

3.2. Tính toán thiết kế
3.2.1. Tính toán thiết kế theo phương án 1
3.2.1.1. Ngăn tiếp nhận nước thải
-

Nước thải của thành phố được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạm bơm lên ngăn tiếp
nhận nước thải theo đường 2 ống có áp. Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó
nước thải có thể tự chảy qua các công trình của trạm xử lý.
Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất Qhmax = 1679 (m3/h) ta chọn 2 bơm hoạt
động và 1 bơm dự phòng (với độ tin cậy loại II của trạm bơm theo [5, bảng 18 trang 28]).
Chọn 1 ngăn tiếp nhận với các thông số sau (tham khảo [6, phụ lục 3]) :
Bảng kích thước ngăn tiếp nhận.
Đường kính ống
áp lực (2 ống)

Q (m3/h)
1679
1600-2000

400mm

Kích thước của ngăn tiếp nhận
A

B

H

H1

h

h1

b

2000

230
0

2000

160
0

75
0

900

80
0

Vậy nước thải từ trạm bơm nước thải được dẫn bằng 2 đường ống áp lực có D = 400mm
tới ngăn tiếp nhận của trạm xử lý nước thải.
3.2.1.2. Song chắn rác
a. Xác định chiều cao xây dựng mương dẫn nước thải đến song chắn rác

Nước thải được dẫn từ ngăn tiếp nhận đến các công trình tiếp theo trong dây chuyền xử lý
bằng mương có tiết diện hình chữ nhật. Dựa vào: Bảng tính toán thủy lực cống và mương
thoát nước – GS.TS Trần Hữu Uyển ta có
Kết quả thủy lực của mương

Thông số tính toán

Lưu lượng tính toán ( l/s)
qmax = 467

Độ dốc
Chiều ngang B (mm)
Tốc độ v(m/s)

0,001x0,6
1250
0,75


Độ đầy h(m)
0,4
- Chiều cao xây dựng mương.
H = h + hbv
Trong đó: + h: là chiều cao lớn nhất của lớp nước trong mương. h= 0,4m

+ hbv : là chiều cao bảo vệ mương. h= 0,5m
 Chiều cao xây dựng mương. H = 0,4 +0,5 = 0,9m
b. Tính toán song chắn rác
Dựa vào kết quả tính toán, ta chọn hai song chắn rác. Trong đó: một song làm việc và
một song dự phòng.
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn ứng
với vận tốc lớn nhất:
h1 = hmax = 0,4(m)
Song chắn rác được bố trí nghiêng một góc 600 so với phương nằm ngang để tiện khi sửa
chữa, bảo trì, vận hành ... Song chắn rác làm bằng thép không rỉ, các thanh trong song
chắn rác có tiết diện hình tròn với bề dày 8mm, khoảng cách giữa các khe hở là l = 1520mm , chọn l=20mm= 0,02m.[5, 8.2.1]
Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức :
(khe)

-

Trong đó :
n : là số khe hở .
Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải qmax= 0,467 (m3/s).
v: vận tốc nước chảy trong song chắn rác, [5, 7.2.10], vận tốc nước chảy qua khe hở song
chắn rác cơ giới là v = 0,8 – 1 m chọn v = 1 m/s.
l : khoảng cách giữa các khe hở, l = 20mm = 0,02m
k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k = 1.05 [6, trang 68]
Chiều rộng của song chắn rác:
bs = s (n-1) +(l . n) = 0,01 ( 62-1) + ( 0,02 62) = 1,85 m
chọn bs = 2 m
Trong đó :
s : bề dày của thanh song chắn rác lấy s = 0.01 m.
Độ dài phần mở rộng:
l1 =

Bs − Bm
2.tgα

Được tính theo công thức:
Trong đó: Bs : là chiều rộng song chắn rác Bs = 2m
Bm : là chiều rộng của mương dẫn. Bm = 1,25 m


 (m)

Độ dài phần thu hẹp
Được tính theo: l2 = 0,5 x l1 = 0,5 x 0,1 = 0,5 m
Chiều dài đoạn mương mở rộng
Lấy Ls = 2m
 Chiều dài đoạn mương đặt song chắn rác là:

l = l1 +ls+ l2 = 1 + 2 + 0,5 = 3,5m
Lấy LXD = 3m
Tổn thất áp lực qua song chắn rác

hs = ξ

2
Vmax

2g

×k

Trong đó:
+ Vmax : là vận tốc nước ở mương dẫn trước song chắn rác ứng với lưu lương lớn nhất.
Vmax= 0,75 m/s
+ k là hệ số tổn thất áp lực do vướng mắc rác ở song chắn, thường được lấy k=3 [6, trang
69 ]
+ ξ: là hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn. Phụ thuộc vào loại song chắn.
ξ
Đối với thanh song chắn rác là hình tròn β=1,83 [6, trang 69]
(m),
 HXD = hmax + hs + hbv = 0,4 + 0,06+ 0,5 = 0,96 (m)
 HXD= 1m
Với hbv = 0,5 m. là chiều cao bảo vệ.
- Theo sách xử lí nước thải công nghiệp và đô thị của Lâm Minh Triết qua song chắn
rác hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD5 giảm 4%
+ Hàm lượng chất lơ lửng khi đi qua song chắn rác:
(mg/l)
+ Hàm lượng BOD khi đi qua song chắn rác:
(mg/l)
c. Xác định loại máy nghiền rác và lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác.
- Lượng rác lấy ra từ song chắn rác được tính

(m3/ngày)
Trong đó:


+ a: là lượng rác tính theo đầu người trong một năm. Theo [5, bảng 20], với b=
0,02m thì có a = 8 l/ng.năm
+ NTT: là dân số. NTT = 167000 người

-

Wr = 3,7m3/ngày > 0,1 m3/ngày => Vậy theo [5, 7.2.9] thì phải sử dụng SCR cơ giới
Với khối lượng riêng của rác G= 750 kg/m3 [5, 7.2.12] thì trọng lượng rác trong ngày là :
P = 750 x 3,7 = 2775kg/ ngđ = 2,775/ngđ.

-

Lượng rác trong từng giờ
(tấn/h)
Kh: hệ số không điều hòa giờ, lấy Kh=2 [5,7.2.12]
Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền sau đó được đưa vào bể Mê tan
- Lượng nước được đưa vào máy nghiền rác là 10m 3/tấn rác
 Q = 10 x P = 10 x 2,775 = 27,75 m3/ngđ
 Kết luận: Chọn 1 SCR làm việc và 1 SCR dự phòng có các
thông số thiết kế sau:
h1(m)

hS(m)

hxd(m) BK(m)

BS(m) L1(m) L2(m) LS(m) Lxd(m)

0,4

0,06

1

2

1,25

1

0,5

2

3,5

3.2.1.3. Bể lắng cát ngang
Theo [5, 8.3.1 trang 51] 8 thì với trạm xử lý nước thải công suất >100 m3/ngđ thì cần phải
có bể lắng cát.
Bể lắng cát phải được tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn để các phần tử hữu
cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ để cát và các tạp chất rắn vô cơ giữ lại được trong bể.
Bể thường được cấu tạo để giữ lại các hạt cát có đường kính bằng 0,2mm và lớn hơn.
Bể lắng cát phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước trong bể là


0,3 ≥ v ≥ 0,15 m/s [5, 8.3.4] ; thời gian lưu nước trong bể là 60 ≥ t ≥ 30 phút.
-

Chiều dài của bể lắng cát ngang:
L = k.

1000.H n .V
(m).
u0

Trong đó:

+ Hn: chiều sâu tính toán của bể lắng cát Hn = 0.25-1 m. [5, 8.3.4], Chọn Hn = 0,6 m.
+ V : vận tốc nước chảy lớn nhất trong bể. [5,bảng 28] ta có vmax = 0.3m/s
+ Uo : độ lớn thủy lực của hạt cát, mm/s. lấy theo [5, bảng 27] ứng với đường kính hạt
cát d = 0,2 mm ta có U0= 18,7 mm/s.
+ k : là hệ số thực nghiệm lấy theo [5, bảng 2] ta có K = 1,7
 (m)
-

Chiều rộng của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:

 (m)

Diện tích tiết diện ướt W (m2) [5, CT 17]
Trong đó:
•

Q: lưu lượng lớn nhất của nước thải Q = 0,467 (m2/s)

•

n: số bể hoặc số đơn nguyên n=1 bể

•

V: vận tốc của nước trong bể V = 0,15 (m/s) (vận tốc nhỏ nhất)
Thời gian lưu của nước trong bể được xác định :
Trong đó :




F : diện tích tiết diện ướt của bể .
n : số bể lắng cát hoạt động đồng thời n = 1. Chọn xây dựng 2 bể lắng cát, 1 bể hoạt
động và 1 bể dự phòng.
Lượng cát lắng trong bể lắng cát giữa 2 lần xả cặn :
(m3)
Trong đó :

-

N: Dân số tính toán của thành phố. N = 167000người.
P: lượng cát có thể giữ lại tính cho 1 người trong 1 ngày đêm. [5, 8.3.5] P = 0,04 l/ng.ngđ
(đối vớ ihệ thống thoát nước chung).
T: thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể. Chọn T = 2 ngày (24 ngày)
Chiều cao tối đa lớp cát trong bể lắng cát:


, lấy hc= 0,2m
Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang:
Hxd = Hn + hc + hbv = 0,6 + 0,2 + 0,5= 1,3m
Để đưa cát ra khỏi bể, sử dụng thiết bị cào cát cơ giới về hố tập trung và dùng thiết bị
nâng thủy lực đưa cát về sân phơi cát.
- Sơ bộ có thể lấy lượng nước kỹ thuật bằng 20 lần lượng cát lấy ra khỏi bể.
 Lượng nước dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày đêm là:
Q = Wc x 20 = 13,4 x 20 = 268 m3
-

Kết luận: Bể lắng cát gồm có 2 ngăn, thông số mỗi ngăn là:

hbv(m)

hn(m)

hc(m)

hxd(m)

L(m)

B(m)

0,5

0,6

0,2

1,3

16,4

5,2

Theo sách xử lí nước thải công nghiệp và đô thị của Lâm Minh Triết qua bể lắng cát
ngang hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD5 giảm 5%
Hàm lượng chất rắn lơ lửng sau khi qua bể lắng cát :
(mg/l)
Hàm lượng BOD sau khi qua bể lắng cát :
=205,01(mg/l)

3.2.1.4. Sân phơi cát
3.2.1.5. Bể lắng ngang đợt 1
Để loại bỏ các tạp chất thô, trong thực tế người ta dùng phương pháp lắng, các chất có
khối lượng riêng lớn sẽ chìm xuống đáy bể, các tạp chất nổi sẽ tập trung lại bằng thiết bị
gạt cặn và được dẫn đến các giếng tập trung đặt bên ngoài bể.
Tính toán bể lắng ngang theo [5, 8.5.4]
- Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức.
L=

v.H
K .U 0

Trong đó:
+ v : tốc độ dòng chảy trong vùng lắng. chọn v = 6mm/s ( 5÷10 mm/s)
+ H là chiều cao công tác của bể lắng, Chọn H = 3m ( 1,5÷3m )
+ Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng. Đối với bể lắng ngang K = 0,5
+ U0 là độ lớn thủy lực của hạt cặn, được xác định theo công thức:

1000.K .H

U0 =

 K .H 
α .t.

 h 

n

−ω

Trong đó:
+ n là hệ số kết tụ, phụ thuộc vào tính chất lơ lửng của các loại hạt chủ yếu. Đối với
nước thải sinh hoạt: n= 0,25
+ α là hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ nước đến độ nhớt. t = 20 ̊C, α = 1
+ t là thời gian lắng của nước thải lấy theo[5, bảng 33 ]
Với CSS= 380,76mg/l, n = 0,25 ta có t = 2600s, Hiệu suất lắng E = 70%
n

Trị số
+
có

ω

 K .H 

÷
 h 

ω

n

tra theo bảng 34 TCXDVN 7957 – 2008, H= 3m =>

 K .H 

÷

 h 

=1,32

thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải, lấy theo bảng 32. Với v = 6mm/s, ta

= 0,02mm/s

(mm/s)
 Chiều dài bể là:

(m)
Chọn 4 bể lắng ngang đợt 1 trong đó 3 bể hoạt động đồng thời và 1 bể dự phòng,chiều dài
của 1 bể là:
(m)
- Thời gian lưu nước lại trong bể
-

Diện tích tiết diện ướt của 1 bể lắng ngang

ω (m2)
Chiều rộng tổng cộng của 1bể lắng
B=
- Chọn số đơn nguyên của bể lắng n = 3 đơn nguyên
Chiều rộng mỗi đơn nguyên: b =9/3=3 (m)
- Kiểm tra thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn:
(TM)
- Kiểm tra vận tốc thực tế ứng với kích thước đã chọn

(mm/s)

- Hàm lượng chất lơ lửng theo nước ra khỏi bể lắng 1 là:


(mg/l)
thỏa mãn <150 mg/l (trang 80 giá trình xử lý nước thải đô thị Pgs.Ts Trần Đức Hạ)
=> Đảm bảo yêu cầu tiếp nhận để xử lý sinh học.(không cần làm thoáng sơ bộ)
- Hàm lượng BOD còn lại trong nước thải sau bể lắng 1 giảm được 10-20% (trang 87 giáo trình Xử lý nước
thải đô thị Pgs.Ts Trần Đức Hạ), chọn hiệu suất là 15%:

(mg/l)
Trong đó: L0 là hàm lượng BOD trong nước thải trước bể lắng 1(mg/l)
LHH là hàm lượng BOD trong nước thải sau bể lắng 1(mg/l)
 Dung tích cặn lắng trong 1 bể

Wc =

Q tb h .C HH .E.T
(100 − p ).ρ c

m3/ngđ

Trong đó:
CHH là hàm lượng chất lơ lửng trước bể lắng 1, CHH = 380,76(mg/l)
p là độ ẩm của cặn, do xả cặn bằng tự chảy nên lấy p = 95% [5, 8.5.5]
T là chu kì xả cặn, T = 8h [5, 8.5.10]
ρc

là trọng lượng riêng của cặn,

ρc

= 1 tấn/m3 = 106 g/m3

 (m2)

- Lượng cặn chứa trong một ngăn lắng là:

(m3)

- Chiều cao hố thu cặn:
Wc1
hc =
F1 + F2 + B × b

m

Trong đó: F1 là diện tích đáy hố thu cặn, F1 = 1 x 1 = 1 m2
F2 là diện tích miệng hố thu cặn, F2 = 5 x 5 = 25m2
 (m), lấy hc= 0,2m


-

Đáy bể lắng dùng thiết bị gạt cặn được xây dựng có độ dốc 0,01 [5, 8.5.11] về phía

hố thu cặn. Chiều cao từ mép trên hố thu cặn đến lớp nước trung hòa là:
h1 = ( L – B ) x 0,01 = (29 – 3) x 0,01 = 0,1 (m); Lấy h1 = 0,1m
 Chiều cao xây dựng bể:

HXD = hct + hth + h1 + hbv + hc

Trong đó: hct là chiều cao công tác của bể, hct = 3 m
hth là chiều cao lớp nước trung hòa của bể. lấy hth = 0,3m
hbv là chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,5m
Vậy HXD = 3+ 0,3 + 0,1 + 0,4 + 0,2 = 4,1m
Kết luận: xây dựng 4 bể lắng. Các thông số của một bể lắng
hbv(m)
0,5

hct(m)
3

hth(m)

h1(m)

0,3

0,1

Hc(m)
0,2

hxd(m)
4,1

L(m)

B(m)

29

9

3.2.1.6. Bể Aeroten
Aerotank đẩy là loại bể thổi khí xử lí nước thải theo nguyên lí bùn hoạt tính, trong đó
nước thải và bùn hoạt tính được đưa vào cùng một phía và quá trình xử lý nước thải diễn
ra giống như trong bể phản ứng đẩy. Oxy được cung cấp qua hệ thống tấm phân phối khí
nén bố trí dọc theo chiều dài bể.
Tính toán Aerotank xử lý nước thải sinh hoạt với các thông số sau:
-

BOD của nước thải trước khi vào Aerotank: La = LHH = mg/l
Hiệu suất xử lý BOD: H= 80%
BOD yêu cầu của nước thải khi ra khỏi Aerotank : Lt = 50mg/l

-

La= 316,63 mg/l => Lt = 34,86 mg/l
Vì La > 150 mg/l. Chọn Aerotank đẩy, có ngăn tái sinh bùn.
Sơ bộ lấy liều lượng bùn theo chất khô a = 3 g/l [5,8.16.4] a=3-4 g/l cho aeroten có tải

-

trọng bùn thấp),
Chỉ số bùn I = 100 cm3/g (thông thường từ 100-200ml/g) [5, 8.16.4]
Tính tỉ lệ bùn hoạt tính tuần hoàn R theo [5, biểu thức 61]

-

Nồng độ BOD của nước thải và bùn tuần hoàn vào bể xác định theo công thức

(mg/l)
Thời gian nước lưu lại trong bể
(h)


ta = 2

Do ta=0,84 <2 nên lấy
(h).
1) Liều lượng bùn trong ngăn tái sinh, tính theo [5, CT 67]
(g/l)
2) Tốc độ oxy hóa chất hữu cơ

ρ

được tính bằng mg BOD5/g chất khô không tro của bùn

trong 1h. Xác định theo [5, biểu thức 63]

r=rmax

Lt .C 0
1
x
Lt C 0 + K 1C 0 + K 0 Lt 1 + ϕ .a r

Trong đó:
+rmax là tốc độ oxy hóa riêng lớn nhất trong 1h ( mgBOD5/g chất khô không tro của bùn).
+ C0 là nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong bể ( mg/l) C0 tối thiểu = 2mg/l
+ K1 là hằng số đặc trung cho tính chất của chất bẩn hữu cơ ( mgBOD/l)

+ K0 là hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan ( mgO2/l)
ϕ
+ là hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt
tính ( l/h )
Các giá trị trên được xác định theo [5, bảng 46]
Loại nước thải đô thị: rmax= 85; K1= 33; K0= 0,625 và

ϕ

= 0,07

ρ
3) Thời gian oxy hóa chất bẩn xác định theo công thức

(h)
4) Thời gian tái sinh bùn

Thời gian tái sinh bùn là thời gian bùn lưu lại ở ngăn tái sinh, được xác định bằng công
thức.
tts = t0 - ta = 2,5 - 2 = 0,5 (h)
5) Thời gian lưu nước trong hệ bể Aerotank – tái sinh là :

(h)
6) Xác định liều lượng bùn trung bình trong aerotank tái sinh
(mg/l)
7) Tải trọng cho 1g chất khô không tro bùn hoạt tính


(mg/g.ngày)
8) Thể tích Aerotank được tính theo công thức

Wa = ta × (1 + R) × Qtt
Trong đó :
+ Lưu lượng tính toán (m3/h). Do KCH = 1,55 > 1,25 => Qtt = Qmax, h = 1679 m3/h
Wa = 2× (1 + 0,43) × 1679= 4802 (m3).
-

Thể tích ngăn tái sinh

≈

Wts = tts × R × Qtt = 0,5 × 0,43 × 1679 361 (m3).
- Tổng thể tích Aerotank
W = Wa + Wts = 4802+ 361= 5163 m3
a. Xác định kích thước bể Aerotank
Số hành lang trong bể phụ thuộc vào tỉ số :

 Theo [5, 8.16.8] Chọn Aerotank với số hành lang trong một đơn nguyên là 4: 2 hành lang

làm nhiệm vụ oxy hóa chất bẩn, 2 hành lang còn lại làm nhiệm vụ tái sinh bùn.
Kích thước Aerotank như sau :
- Chiều cao công tác: H = 3÷6m, chọn H= 3m [5, 8.16.8 ]
- Chiều rộng hành lang: b = 3 m ( b 2H) [5, 8.16.8 ]
- Số đơn nguyên: N = 4 [ 5, 8.16.15 ]
- Diện tích mặt bằng của bể:
(m2)
- Chiều dài tổng cộng của các hành lang:
(m)
- Chiều dài xây dựng mỗi hành lang
(m) (thỏa mãn L ≥10H) [5, 8.16.8 ]

n là số hành lang trong mỗi đơn nguyên. n = 4
N là số đơn nguyên. N = 4


- Chiều cao của bể: H = Hct + Hbv = 3 + 0,5 = 3,5m
- Vậy kích thước mỗi hành lang của bể Aerotank là: b x H x L = 3 x 3,5 x 36 m
- Độ tăng sinh khối của bùn: [5, CT 73 ]
Pr = 0,8B+ 0,3La

- Trong đó: + B: hàm lượng chất lơ lửng nước thải đưa vào bể Aeroten: B = 114,2 mg/l.
+ La = 174,3 mg/l.
=> Pr = = 143,65 mg/l
b. Tính toán hệ thống cấp khí cho Aerotank
- Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải: [5, CT 74 ]
(m3K/m3 nước thải)
Trong đó:
+ z: Lượng oxy đơn vị tính bằng mg để làm sạch 1mgBOD. z = 0,9 (Khi xử lý sinh
học không hoàn toàn). [5, 8.16.13 ]
+ K1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, thiết bị tạo bọt khí cỡ trung bình và hệ
thống nạp khí áp lực
 k1 = 2,25

+ K2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị nạp khí, lấy theo [5, bảng 48]. Với h = 4,5
m => k2 = 2,72.
+ n1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải
n1 = 1 + 0,02. (ttb - 20) = 1 + 0,02. (30 - 20) = 1,2.
ttb: nhiệt độ trung bình của nước thải trong tháng mùa hè ttb= 300C
+ n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hòa tan oxy trong nước thải so với trong nước
sạch. Khi trong nước thải sinh hoạt có các chất hoạt động bề mặt, giá trị f/F=0,93 => n 2=
0,96

+ Cp : độ hòa tan oxy của không khí vào trong nước tùy thuộc vào chiều sâu của
lớp nước trong bể. Được tính theo công thức:


h

CT 10,3 + ÷
2

CP =
10,3

+ CT : Độ hòa tan của oxy không khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.
Theo [6, bảng P2.2 trang 317 Phụ lục 2]. Ta có: Với T = 18C => CT = 9,21 mg/l
h=4m
(mg/l)
+ C là nồng độ trung bình của oxy trong Aerotank. Lấy C = 2mg/l
=> (m3K/m3 nước thải)
- Thời gian oxy hoá các chất hữu cơ t0 (h) [5, CT 66]

- Cường độ nạp khí yêu cầu
(m3/m2h).
-

Lưu lượng không khí cần thổi vào Aerotank trong một đơn vị thời gian là:
V = I × Qh = 2,8 × 1679 = 4701,2 (m3/h).
Để phân phối không khí trong Aerotank, ta sử dụng các tấm xốp có kích thước 0,3 x 0,3 x

0,4m
Số lượng các tấm xốp:

(tấm)
Trong đó:
D’: lưu lượng riêng của không khí đối với tấm xốp. D’ = 100(l/p)
- Số lượng tấm xốp trong một hành lang là
(tấm)
Bố trí hai hàng tấm xốp trong mỗi hành lang. Mỗi hàng 25 tấm.
 Tính toán lượng bùn hoạt tính tuần hoàn:
Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn thường chiếm 40-70% % tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra
hoặc có thể tính theo công thức:
-



Trong đó:
Chh : nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước thải- bùn chảy từ bể Aerotan đến bể lắng
đợt 2, Chh = 2000 - 3000mg/l. ta lấy Chh= 2400mg/l.



Cll: nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào Aerotan Cll= 114,2mg/l.



Cth : nồng độ bùn tuần hoàn, Cth = 5000 - 6000 mg/l, lấy Cth =5800mg/l.
[8, Trang 142]


 P = 68%
Với P = 68% thì lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn sẽ là:
Qbunth = Qmax x P% = 1679x 68% = 1142m3/h = 317 l/s

 Hiệu suất xử lý BOD của Aerotank đẩy là 80%.

 Hàm lượng BOD trong nước thải ra khỏi Aerotank là:

CBOD = La - ( La x 80% ) = 174,3– ( 174,3 x 80% ) = 34,86 (mg/l)
Kết luận: Bể Aerotank 4 hành lang có 4 đơn nguyên. Các thông số thiết kế của mỗi đơn
nguyên là:
4xB (m)

Hxd(m)

L(m)

4x3

3,5

36

3.2.1.7. Bể lắng ngang đợt 2
Hỗn hợp nước thải sau khi ra khỏi bể Aerotank sẽ được dẫn sang bể lắng II.
Bùn hoạt tính sẽ được lắng và loại bỏ tại đây.
Đối với Bể lắng II, ta tính toán kích thước bể theo phương pháp tải trọng thuỷ lực
bề mặt
Tải trọng thuỷ lực q0 được tính theo [5, 8.5.7 ]
q=

4,5 × K S × H 0 ,8

( 0,1× I × a )

0 , 5 − 0 , 01 aT

(m3/m2.h)

Trong đó:
Ks - Hệ số xử dụng dung tích của vùng lắng,với bể lắng ngang chọn 0,4.
a - Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aroten chon không quá 15g/l.
Lấy a= 3g/l.
- Nồng độ bùn hoạt tính của nước sau lắng, lấy không dưới 10g/l. Lấy =38g/l.
I là chỉ số bùn Mohlman, lấy I = 72 cm3/g
H là chiều cao lớp nước trong bể lắng. H = 3m
=> (m3/m2.h)
- Diện tích làm thoáng:
F= (m2)
- Diện tích mặt cắt ướt của bể


W= (m2)
Với v = 5mm/s là vận tốc nước chảy trong bể [5, 8.5.8 ]

- Chiều rộng bể:

B = W/H = 93/3= 31

Chọn B = 31m

Chọn số đơn nguyên n = 4
Chiều rộng một đơn nguyên: b = B/n = 31/4 = 7,8 (m).
- Chiều dài bể lắng ngang đợt II là:

L = F/B = 560/31 = 18 (m).
- Thời gian nước lưu lại trong bể lắng ngang đợt II là:
T= L/v’= 18/(0,005.3600) = 1(h)
Đảm bảo thời gian lắng của bể lắng ngang đợt II sau bể Aroten (t =1h).
Vậy bể lắng ngang đợt II có kích thước là: L x b x H = 18 x 7,8 x 3 m
Thể tích vùng chứa cặn là:
a.N tt .100
(100-p).1000.1000.n
(m3)

Wb=
Trong đó:

a: Tiêu chuẩn bùn dư sau Aroten
Ta có: a = 28 g/ngđ và bùn dư có độ ẩm là p = 96%
n: số bể lắng, n=4
Ntt: Dân số tính toán theo BOD, Ntt=167000 (người)
 Wb= 29(m3)
hc =

- Chiều cao hố thu cặn

Wc1
F1 + F2 + B × b

Trong đó: F1 là diện tích đáy hố thu cặn: F1 = 1 x 1 = 1 m2
F2 là diện tích miệng hố thu cặn F2 = 5 x 5 = 25 m2
=> (m)

- Bể lắng được xây dựng có độ dốc 0,01 về phía hố thu cặn, chiều cao từ mép trên hố thu
cặn đến lớp nước trung hoà là:
h2 = (L - B) × 0,01 = (18-7,8) × 0,01 = 0,1 (m)
- Chiều cao xây dựng bể:
HXD = hbv + hct + hth + hc+ h2 (m)
Trong đó:

hbv: là chiều cao bảo vệ. Hbv = 0,5m
hct: là chiều cao công tác của bể: hct = 3m
hth: là chiều cao lớp nước trung hoà : hth = 0,3m
 HXD = 0,4 + 3,0 + 0,3 + 0,9+ 0,1 = 4,8 => lấy HXD = 4,8 m

Kết luận: Bể lắng đợt 2 gồm 4 đơn nguyên. Các thông số thiết kế của một đơn



nguyên là:
hbv(m)

hth(m)

Hc(m)

h2(m)

hxd(m)

L(m)

b(m)

0,5

0,3

0,9

0,1

4,8

18

7,8

3.2.1.8. Trạm khử trùng
Sau các giai đoạn xử lý cơ học, xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo, vi khuẩn
gây bệnh không thể bị tiêu diệt hoàn toàn. Vì vậy, nước thải phải được khử trùng
trước khi xả ra sông.
Để khử trùng nước thải, ta dùng phương pháp Clorua hoá bằng Clo hơi
Quá trình phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2O = HCl + HOCl
-

Lượng Clo cần dùng được tính theo công thức:
Y=

a×Q
(kg / h)
1000

Trong đó:

Q là lưu lượng nước thải ( m3/h)
A là hàm lượng Clo hoạt tính khi xử lý, lấy bằng 3mg/l [5,

8.28.3 ]
Ứng với từng lưu lượng nước thải, lượng Clo cần cung cấp tương ứng như
sau


(kg/h)
(kg/h)
Để định lượng Clo, xáo trộn Clo hơi với nước công tác, điều chế và vận
chuyển đến sử dụng, ta dung Clorator chân không loại 10πUU-100 ( Liên Xô
cũ). Chọn 2 Clorotor với công suất mỗi Clorator là 1,28 ÷ 8,1 kg/h ( 1 làm việc và
1 dự phòng). Các thùng chứa Clo có dung tích 512 lit và chứa 500kg Clo với
đường kính thùng là D = 0,64m, Chiều dài L = 1,4m
Theo quy phạm, lượng Clo lấy ra từ 1m 2 bề mặt bên thùng chứa là 3kg/h.
Diện tích bề mặt thùng chứa là 3,6m 2. Như vậy, lượng Clo lấy ra từ 1 thùng
chứa qc = 3,6 x 3 = 10,8kg/h
-

Số thùng Clo cần thiết trong 1 giờ là
( thùng)
Chọn 1 thùng Clo công tác và 1 thùng Clo dự phòng.
-

Số thùng Clo dung cho 1 tháng là
Thùng

=> Lấy N = 8 thùng

-

Lưu lượng nước Clo lớn nhất được tính như sau

-

= 3,4 (m3/h)
Với b là nồng độ Clo hoạt tính trong nước. Lấy b = 15%
Lượng nước tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator được tính:
6,6 (m3/h)
Trong đó: v1 là độ hoà tan Clo trong nước: v1 = 1( l/g )
v2 là lượng cần thiết để bốc hơi Clo; v2 = 300 (l/kg)
 Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp,

đường kính ống 70mm, tốc độ 1,5m/s.
3.2.1.9. Máng trộn kiểu vách ngăn có lỗ
-

Thời gian xáo trộn cần được thực hiện trong vòng 1 đến 2 phút. Chọn 2 phút.


-

Máng trộn gồm 2 đến 3 vách ngăn, các lỗ có đường kính từ 20 ÷100 mm
Chọn máng trộn 2 vách ngăn và đường kính lỗ là 100mm. Số lỗ trên một vách ngăn:
(lỗ)
Trong đó:
v là vận tốc chuyển động của nước qua lỗ. v = 1÷1,2 m/s. Chọn v=1

m/s
- Chọn số hàng lỗ ngang là 10, số hàng lỗ đứng là 6
- Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 0,2m
 Chiều ngang máng trộn là
B = 2d(nn-1)+2d = 0,2.(10-1) + 2.0,01 = 2 (m)
- Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất
h1 = 2d(nd-1)+d = 0,2.(6 -1) + 0,1 = 1,1 (m) Chọn h1 =1,1m
- Chiều cao lớp nước ở trước vách ngăn thứ 2
h 2 = h1 + h
Với h là tổn thất áp lực qua vách ngăn.
0,15 (m)
( µ là hệ số lưu lượng, thường lấy bằng 0,62)
 h2 = 1,1 + 0,15 = 1,25 m
- Chiều cao lớp nước h3
h3 = h2 + h = 1,25+ 0,15 = 1,4m
 HXD = h3 + hbv = 1,4 + 0,5 = 1,9 m . Chọn HXD = 1,9m
Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ 2 là: 1,25 : 6 =
0,21m
- Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn:
l = 1,5 x B = 1,5 x 2 = 3m Lấy L = 3m
- Chiều dài tổng của máng trộn:
L = 3 x l = 3 x 3 = 9m
Kết luận: Các thông số thiết kế của máng xáo trộn kiểu vách ngăn có lỗ
HXD(m)
h3(m)
h2(m)
h1(m)
L(m)
B(m)
-

1,9

1,4

1,25

1,1

9

2

3.2.1.10. Bể tiếp xúc li tâm
Nước thải sau khi đi qua bể lắng II sẽ được dẫn sang bể tiếp xác li tâm để khử
trùng trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Cấu tạo của bể tiếp xúc li tâm giống với bể
lắng li tâm nhưng không có thiết bị gạt cặn.
Nước thải sau khi xử lý ở bể tiếp xúc li tâm được dẫn ra xả ở bờ sông theo mương
dẫn dài 200m với tốc độ chảy 0,8m/s
Thời gian tiếp xúc của Clo với nước thải trong bể tiếp xúc và trong máng dẫn ra
sông là 30 phút