ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Thiết kế trạm xử lý nước thải công suất 31000m3ngđ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
*****************************

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải
công suất 31000m3/ngđ

SVTH
Lớp
GVHD

: Nguyễn Thuỳ Trang
: ĐH4CM
: Nguyễn Thu Huyền

Hà Nội - 2017

1


Mục lục

2


I. Xác định lưu lượng nước thải
- Lưu lượng nước thải trung bình ngày:
= = = 30157,14 (m3/ngđ)
Trong đó:

• q: Tiêu chuẩn thải nước trung bình (l/người.ngđ)
• N: Dân số (người)
-

-

-

Tính toán thiết kế cho trạm xử lý công suất = 31000 m3/ngđ
Lưu lượng nước thải trung bình giờ:
= = = 1300 (m3/h)
Lưu lượng nước thải trung bình giây:
= = = 362 (l/s)
Với = 362 l/s tra bảng 2, mục 4.1.2, TCVN 7957:2008 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 = 1,15 ( 1,15÷1,3), hệ số không điều hòa chung giờ max là k0
max=1,53 , giờ min ko min =0,63.
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)
II. Xác định nồng độ chất ô nhiễm
Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt:
= (mg/l)

Trong đó: ass: Tải lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt
(g/người.ngđ), tra Bảng 25 – TCVN 7957:2008, ass = 60 (g/người.ngđ)

-

 = = 487,8 (mg/l)
Hàm lượng BOD5 trong nước thải sinh hoạt:
= (mg/l)
Với: : Tải lượng BOD5 trong nước thải sinh hoạt (g/người.ngđ), tra Bảng 25,
TCVN 7957:2008, = 30 (g/người.ngđ)
3


-

 = = 244 (mg/l)
Hàm lượng nitơ của các muối amoni:

-

= (mg/l)
Với: : Tải lượng nito của các muối amoni trong nước thải sinh hoạt
(g/người.ngđ), tra Bảng 25 – TCVN 7957:2008, = 8 (g/người.ngđ)
 = = 65,04 (mg/l)
Hàm lượng phốt phát:

-

= (mg/l)
Với: : Tải lượng phốt phát trong nước thải sinh hoạt (g/người.ngđ), tra Bảng

25 – TCVN 7957:2008, = 3,3 (g/người.ngđ)
 = = 26,8 (mg/l)
Hàm lượng clorua:

-

= (mg/l)
Với: : Tải lượng clorua trong nước thải sinh hoạt (g/người.ngđ), tra Bảng 25 –
TCVN 7957:2008, = 10 (g/người.ngđ)
 = = 81,3 (mg/l)
Hàm lượng chất hoạt động bề mặt:
C = (mg/l)
Với: a: Tải lượng chất hoạt động bề mặt trong nước thải sinh hoạt
(g/người.ngđ), tra Bảng 25 – TCVN 7957:2008, a = 2 (g/người.ngđ)
 C = = 16,26 (mg/l)
Thành phần nước thải đầu vào
STT
1
2
3
4
5
6

-

Chỉ tiêu
Chất rắn lơ lửng
BOD5
Nito của các muối amoni

Phốt phát
Clorua
Chất hoạt động bề mặt

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

III. Xác định hiệu suất xử lý nước thải cần thiết
Hiệu suất xử lý nước thải theo chỉ tiêu chất lơ lửng:
ESS = .100% = .100% = 79,5%
4

Kết quả
487,8
244
65,04
26,8
81,3
16,26


-

Trong đó: : Hàm lượng chất lơ lửng tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt
khi thải vào nguồn loại B (mg/l), theo QCVN 14:2008/BTNMT. = 100 mg/l.

Hiệu suất xử lý nước thải theo chỉ tiêu BOD5:
= .100% = .100% = 79,5%
Trong đó: : Hàm lượng BOD5 tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi
thải vào nguồn loại B (mg/l), theo QCVN 14:2008/BTNMT. = 50 mg/l.
Mức độ xử lý cần thiết
STT

Chỉ tiêu

1
2
3
4

SS
BOD5
N-NH4
Chất hoạt động bề mặt

Hàm lượng trong QCVN 14:2008, Hiệu suất xử lý
nước thải đầu vào
nguồn loại B
cần thiết
(mg/l)
(mg/l)
(%)
487,8
100
79,5
244

50
79,5
65,04
10
84,6
16,26
10
38,5

IV. Đề xuất dây truyền công nghệ
Phương án 1:
Ngăn tiếp nhận

Song chắn rác

Bể lắng cát ngang

Máy nghiền rác

Sân phơi cát

Làm thoáng đơn giản

Bể lắng ngang đợt I

Trạm thổi khí

5

Bể biofil cao tải

Bể lắng ly tâm đợt II
Trạm Clo

Bể tiếp
Máng
xúctrộn
ngang
Sông

SânBểphơi
mê bùn
tan
Bón ruộng
hoặc
chôn lấp


Chú thích
Đường nước

Đường bùn cặn

Đường khí

Đường Clo

Thuyết minh phương án 1:
Nước thải từ khu dân cư được đưa về ngăn tiếp nhận, sau đó qua song chắn
rác, rác thô bị giữ lại, rác sau khi tách sẽ vào máy nghiền rác rồi được đưa đến bể mê

tan. Nước thải sau khi tách rác thì đi vào bể lắng cát. Dưới tác động của trọng lực các
phần tử rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy bể trong quá
trình chuyển động. Sau một thời gian cát dưới đáy bể được bơm ra sân phơi cát.
Nước thải tiếp tục được đưa vào công trình làm thoáng đơn giản nhằm tăng
hiệu suất của bể lắng. Sau đó nước thải vào bể lắng ngang đợt I để tách cặn thô trước
khi xử lý sinh học, hiệu suất lắng của bể từ 50 – 60%. Phần bùn cặn lắng xuống đáy
bể rồi được đưa vào bể mê tan. Trong bể lọc sinh học cao tải diễn ra quá trình phân
huỷ hiếu khí, khí được cấp bằng quạt gió với lưu lượng 8 – 12 m 3 khí/m3 nước thải.
Hiệu quả khử BOD của bể từ 60 – 85%.
Sau khi xử lý sinh học, nước thải sẽ được đưa vào bể lắng ly tâm đợt II. Tại
đây, phần lớn bùn cặn bị giữ lại rồi đưa đến bể mê tan.
Vì trong nước thải còn nhiều vi sinh vật sinh vật gây bệnh nên ta cần khử
trùng trước khi xả ra nguồn. Dung dịch clo hoạt tính được đưa vào máng trộn để trộn
đều cùng nước thải, sau đó hỗn hợp này chuyển qua bể tiếp xúc ngang để thực hiện
các quá trình và phản ứng diệt khuẩn. Sau đó nước sẽ được xả ra nguồn.
Trong bể mê tan diễn ra quá trình phân huỷ yếm khí, sau quá trình này các
chất hữu cơ đã bị phân huỷ, vi khuẩn gây bệnh hầu như không còn. Bùn được làm
khô bằng sân phơi bùn sau đó có thể sử dụng để bón ruộng.

6


Phương án 2:

Ngăn tiếp nhận

Song chắn rác

Bể lắng cát ngang

Máy nghiền rác

Sân phơi cát

Làm thoáng đơn giản

Bể lắng ngang đợt I

Trạm thổi khí

Trạm Clo

SBR

Máng trộn

Bể tiếp xúc ngang

Sông

7

Bể nén bùn ly tâm

Bể mê tan

Sân phơi bùn

Bón ruộng hoặc chôn lấp

Chú thích
Đường nước

Đường bùn cặn

Đường khí

Đường Clo

Thuyết minh phương án 2:
Nước thải từ khu dân cư được đưa về ngăn tiếp nhận, sau đó qua song chắn
rác, rác thô bị giữ lại, rác sau khi tách sẽ vào máy nghiền rác rồi được đưa đến bể mê
tan. Nước thải sau khi tách rác thì đi vào bể lắng cát. Dưới tác động của trọng lực các
phần tử rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy bể trong quá
trình chuyển động. Sau một thời gian cát dưới đáy bể được bơm ra sân phơi cát.
Nước thải tiếp tục được đưa vào công trình làm thoáng đơn giản nhằm tăng
hiệu suất của bể lắng. Sau đó nước thải vào bể lắng ngang đợt I để tách cặn thô trước
khi xử lý sinh học, hiệu suất lắng của bể khoảng 60%. Phần bùn cặn lắng xuống đáy
bể rồi được đưa vào bể mê tan. Tiếp theo, nước thải được xử lý trong aeroten hoạt
động gián đoạn theo mẻ (SBR).
Vì trong nước thải còn nhiều vi sinh vật sinh vật gây bệnh nên ta cần khử
trùng trước khi xả ra nguồn. Dung dịch clo hoạt tính được đưa vào máng trộn để trộn
đều cùng nước thải, sau đó hỗn hợp này chuyển qua bể tiếp xúc ngang để thực hiện
các quá trình và phản ứng diệt khuẩn. Sau đó nước sẽ được xả ra nguồn.
Bùn từ bể SBR được đưa vào bể nén bùn sau đó được đưa sang bể mê tan.
Trong bể mê tan diễn ra quá trình phân huỷ yếm khí, sau quá trình này các chất hữu
cơ đã bị phân huỷ, vi khuẩn gây bệnh hầu như không còn. Bùn được làm khô bằng
hệ thống ép lọc băng tải sau đó có thể sử dụng để bón ruộng.

8


V. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ
THEO PHƯƠNG ÁN 1
1. Ngăn tiếp nhận nước thải
Nước thải của khu đô thị được 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 = 1989 m3/h, chọn 2 bơm
hoạt động và 1 bơm dự phòng (với độ tin cậy loại II của trạm bơm theo bảng 18,
trang 28, TCVN 7957:2008). Chọn 1 ngăn tiếp nhận với các thông số sau (Phụ lục 3,
giáo trình Xử lý nước thải đô thị của Pgs.Ts. Trần Đức Hạ) :
Bảng kích thước ngăn tiếp nhận.
Q (m3/h)

Đường kính ống
áp lực (2 ống)

1600-2000

400mm

Kích thước của ngăn tiếp nhận
A

B

H

H1

h

h1

b

2000

230
0

2000

160
0

750

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.
2. Tính toán song chắn rác
Tính toán mương dẫn
Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình

chữ nhật.
Tính toán thuỷ lực mương dẫn (Bảng tính toán thuỷ lực cống và mương thoát
nước GS.TS. Trần Hữu Uyển)
Thông số tính toán

Qtb = 362 (l/s)

Qmax=554(l/s)

Qmin = 228 (l/s)

Độ dốc i

0,0004

0,0004

0,0004

Chiều ngang B (mm)

800

800

800

V (m/s)

0,6

0,64

0,55

Độ đầy h (m)

1

1,4

0,7

Chiều sâu xây dựng mương.
H = h + hbv

9


Trong đó:
• h: là chiều cao lớn nhất của lớp nước trong mương. h= 1,4m
• hbv : là chiều cao bảo vệ mương. h= 0,4m
 H = 1,4 +0,4 = 1,8m
Tính toán song chắn rác
Chọn 2 song chắn rác. Trong đó: 1 song làm việc và 1 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 = 1,4(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 đường kính 8mm, chiều rộng khe
hở giữa các thanh đan là b = 15-20mm , chọn b = 16mm = 0,016m (8.2.1 TCVN
7957:2008).
Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức :
n = = = 33 (Khe)
Trong đó :
• n : Là số khe hở của song chắn rác .
• Qmax : Lưu lượng lớn nhất của nước thải Qmax= 0,554 (m3/s).
• v: Vận tốc nước chảy qua song chắn rác, theo mục 7.2.10, TCVN 7957:2008, vận tốc
nước chảy qua khe hở song chắn rác cơ giới là v = 0,8÷1m, chọn v = 0,8 m/s.
• b : Chiều rộng khe hở, b = 16mm = 0,016m
• K: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác của song chắn
cơ giới, K = 1.05 (Trang 68, giáo trình Xử lý nước thải đô thị của Pgs.Ts Trần Đức
Hạ)
Chiều rộng của song chắn rác:
BS = d (n-1) +(l n) = 0,008 ( 33-1) + ( 0,01633) = 0,8 m
Chọn BS = 1 m
Trong đó : d là đường kính của thanh song chắn rác, d = 0.008 m.
Kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng lắng
đọng cặn (vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s)
vm = = = 0,76 m/s > 0,4 m/s (thoả mãn yêu cầu)
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
HS = ξ p
Trong đó:
• vmax : Vận tốc nước ở mương dẫn trước song chắn rác ứng với lưu lương lớn nhất,
vmax= 0,64 m/s
10


• p: Hệ số tổn thất áp lực do vướng mắc rác ở song chắn, lấy p = 3 (Trang 69, giáo

trình Xử lý nước thải đô thị của Pgs.Ts Trần Đức Hạ)
• ξ: Hệ số tổn thất cục bộ phụ thuộc vào hình dạng các thanh chắn rác:

ξ = = 1,79 = 0,83
Đối với thanh song chắn rác là hình tròn, β = 1,79 (Trang 69 giáo trình Xử lý
nước thải đô thị của Pgs.Ts Trần Đức Hạ)
 hS = 0,83 . . 3 = 0,02 (m)
Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:
HXD = hmax + hs + hbv = 1,4 + 0,02 + 0,5 = 1,92 (m), chọn HXD= 2m
Với hbv = 0,5m là chiều cao bảo vệ.
Độ dài phần mở rộng trước song chắn :
l1 =
Trong đó:
• BS : là chiều rộng song chắn rác BS = 1m
• Bm : là chiều rộng của mương dẫn. Bm = 0,8m
 l1 = = 0,3 (m)
Độ dài phần thu hẹp:
l2 = 0,5 x l1 = 0,5 x 0,3 = 0,15 m
Chiều dài đoạn mương đặt song chắn rác:
Chọn lS = 1,5m
Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác:
LXD = l1 +ls+ l2 = 0,3 + 1,5 + 0,15 = 1,95m
Lấy LXD = 2m
Lượng rác lấy ra từ song chắn rác:
Wr = = = 4 (m3/ngđ)
Trong đó:
• a: Lượng rác tính theo đầu người trong năm, theo Bảng 20, TCVN 7957:2008, khi
lấy rác bằng cơ giới và với khoảng cách giữa các khe hở b= 16 mm lấy a = 8
l/người.năm
• N: Dân số của khu đô thị, N = 245180 người.

-

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)

11


Bảng thông số thiết kế song chắn rác
STT
1
2
3
4
5
6
7

Thông số
Chiều dài mương đặt SCR
Chiều rộng SCR
Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR
Số thanh song chắn
Số khe
Chiều rộng khe hở

Đường kính thanh chắn rác

Đơn vị
m
m
m
thanh
khe
mm
mm

Số lượng
2
1
2
34
33
16
8

3. Bể lắng cát ngang
Theo mục 8.3.1, TCVN 7957:2008, với trạm xử lý nước thải công suất trên
3
100 m /ngđ 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
0,25mm và lớn hơn.
Chiều dài của bể lắng cát ngang:
L=

Trong đó:
+ hn : chiều sâu tính toán của bể lắng cát hn = 0.25÷1m.(Mục 8.3.4, TCVN
7957:2008), chọn hn = 0.9 m.
+ v: vận tốc nước chảy lớn nhất trong bể. Tra bảng 28 TCVN 7957:2008, ta
có v = 0.3m/s
+ Uo : độ lớn thủy lực của hạt cát, mm/s. Lấy theo bảng 27 TCVN 7957:2008
ứng với đường kính hạt cát d = 0,25 mm ta có U0= 24,2 mm/s.
+ K : là hệ số thực nghiệm, lấy theo bảng 27 TCVN7957:2008 ta có K=1,3
 L = = 14,5 (m)
Chọn bể lắng cát ngang gồm 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dự trữ.
- Chiều rộng của mỗi đơn nguyên được tính theo công thức:
B = = = 1 (m)
Trong đó:
• Q: lưu lượng lớn nhất của nước thải Q = 0,554 (m3/s)
• n: số ngăn hoạt động đồng thời, n = 2
• v: vận tốc của nước trong bể vận tốc dòng chảy trong bể khi lưu lượng lớn nhất, v =
0,3 m/s.
12


Thể tích phần lắng của bể lắng cát:
Wc = = = 9,8 (m3)
Trong đó :
• N: Dân số của khu đô thị. N = 245180 người.
• P: Lượng cát có thể giữ lại tính cho 1 người trong 1 ngày đêm, mục 8.3.5 TCVN
7957:2008, P = 0,04 l/ng.ngđ (đối với hệ thống thoát nước chung).
• t: Thời gian giữa 2 lần xả cặn trong bể. Chọn t = 1 ngày
Chiều cao tối đa lớp cát trong bể lắng cát:
hc = = = 0,3 (m)
Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang:

Hxd = hn + hc + hbv = 0,9 + 0,3 + 0,5= 1,7 m
-

Kiểm tra lại tính toán với điều kiện 0,15 m/s
= = = 0,16 m/s 0,15 m/s (thoả mãn yêu cầu)
Trong đó: hmin: Độ sâu lớp nước trong mương ứng với Qmin

-

-

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 . 20 = 9,8 . 20 = 196 m3
Qua bể lắng cát ngang hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD5 giảm 10%
Hàm lượng chất rắn lơ lửng sau khi qua bể lắng cát :
(mg/l)
Hàm lượng BOD sau khi qua bể lắng cát :
= 210,82 (mg/l)
Bảng thông số thiết kế bể lắng cát ngang
STT
1
2
3
4

4. Sân phơi cát.

13

Thông số
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao xây dựng
Số lượng

Đơn vị
m
m
m
Đơn nguyên

Số lượng
14,5
1
1,7
3


Sân phơi cát có nhiệm vụ làm khô nước trong hỗn hợp nước cát. Thường sân
phơi cát được xây dựng gần bể lắng cát, xung quanh được đắp đất cao. Nước thu từ
sân phơi cát được dẫn trở về trước bể lắng cát.
- Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:
Trong đó: h là chiều cao lớp cát trong một năm, h = 4 ÷ 5 m/năm (sách Xử lý
nước thải công nghiệp và khu dân cư, Lâm Minh Triết). Chọn h = 5 m/năm
 Chọn sân phơi cát gồm 2 ngăn với kích thước mỗi ngăn là 8m x 25m
Bảng thông số thiết kế sân phơi cát
STT

1
2
3

14

Thông số
Chiều rộng
Chiều dài
Số ngăn

Đơn vị
m
m
Ngăn

Số lượng
8
25
2


5. Bể làm thoáng đơn giản
-

Thể tích bể làm thoáng sơ bộ:
W = = = 497,25 (m3)
Trong đó: t là thời gian thổi khí chọn t = 15 phút
Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được xác định theo lưu
lượng riêng của không khí D = 0,5 m3 không khí/m3 nước thải.h

V = D. = 0,5 . 1989 = 994,5 (m3/h)

-

Diện tích bể làm thoáng sơ bộ xác định trên mặt bằng:
F = V/I = 994,5/6 = 165,75 (m2)
Trong đó:
I là cường độ thổi khí trong khoảng từ 4-7 m 3 kk/m2h (Trang 89, giáo trình Xử
lý nước thải đô thị - PGS.TS. Trần Đức Hạ). Chọn I = 6 m3 kk/m2h

-

Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ:
H = W/F = 497,25 /165,75= 3 (m)
Chọn bể làm thoáng gồm 2 ngăn, hình chữ nhật trên mặt bằng. Kích thước bể:
B x L = 9m x 18,5m
Bảng thông số thiết bể làm thoáng đơn giản
STT
1
2
3
4

Thông số
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao xây dựng
Số lượng

Đơn vị

m
m
m
Đơn nguyên

6. Bể lắng ngang đợt 1
Tính toán bể lắng ngang theo 8.5.4 TCVN 7957:2008
Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức:
15

Số lượng
18,5
9
3,5
1


L=

•
•
•
•

v.H
K .U 0

Trong đó:
v : Tốc độ dòng chảy trong vùng lắng. chọn v = 6mm/s (5÷10mm/s)
H là chiều cao công tác của bể lắng, Chọn H = 3m (1,5÷3m, mục 8.5.11)

K: 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

Với:
• 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, bảng 31, TCVN
7958:2008, t = 20, α = 1
• t là thời gian lắng của nước thải lấy theo bảng 33 TCVN 7957:2008
Với CSS= 421,46 mg/l, n = 0,25, Hiệu suất lắng E = 60%, ta có t = 798s
Trị số tra Bảng 34 TCVN 7957:2008, với H = 3m = 1,32
• ω thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải, lấy theo Bảng 32. Với v = 6mm/s, ta
có ω = 0,01mm/s
Chiều dài bể là:
- Thời gian lưu nước lại trong bể
-

Tổng điện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang

ω = = = 92,3 (m2)
Chiều rộng tổng cộng của bể lắng
B = = = 30,8 (m)
Chọn số đơn nguyên của bể lắng: n = 4 đơn nguyên
 Chiều rộng mỗi đơn nguyên: b =30,8/4 = 7,7 (m), Chọn b = 8m B = 32m
Kiểm tra thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn:
ttt = = = = 1,25 (h)
Kiểm tra vận tốc thực tế ứng với kích thước đã chọn
vtt = = = 5,8 (mm/s)
Dung tích cặn lắng trong 1 bể
16


Wc = (m3)
Trong đó:
CSS là hàm lượng chất lơ lửng trước bể lắng 1, CSS = 421,46 (mg/l)
p là độ ẩm của cặn, do xả cặn bằng tự chảy nên lấy p = 95% (Mục 8.5.5)
T là chu kì xả cặn, T = 4h (xả cơ giới), (Trang 87, giáo trình Xử lý nước thải
đô thị - PGS.TS. Trần Đức Hạ)
là trọng lượng riêng của cặn, = 1 tấn/m3 = 106 g/m3
 Wc = = 26,3 (m3/ngđ)
Lượng cặn chứa trong một ngăn lắng là: = = = 6,6 (m3)
Chiều cao hố thu cặn:
hc = = = 0,03 (m)
Đáy bể lắng dùng thiết bị gạt cặn được xây dựng có độ dốc 0,01(Mục 8.5.11,
độ dốc )về phía hố thu cặn. Chiều cao từ mép trên hố thu cặn đến lớp nước trung hòa
là:
h1 = ( L – b ) 0,01 = (26 – 8) 0,01 = 0,18 (m), lấy h1 = 0,2m
Chiều cao xây dựng bể:
Hxd = hct + hth + h1 + hbv + hc

Trong đó:
• hct là chiều cao công tác của bể, hct = 3m
• 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 + 0,2 + 0,5 + 0,03= 4,03m, chọn Hxd = 4,1m.
-

Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng sơ bộ và bể lắng ngang đợt 1 là:
= = = 135 (mg/l) < 150 mg/l (thoả mãn)
Hàm lượng BOD5 còn lại trong nước thải sau làm thoáng đơn giản và lắng đợt 1
giảm được 5÷8% (Trang 89 giáo trình Xử lý nước thải đô thị Pgs.Ts Trần Đức Hạ),
chọn hiệu suất là 8%
= = = 194 (mg/l)

17


Bảng thông số thiết kế bể lắng ngang đợt I
STT
1
2
3
4
7.
-

-

-

•
•
•
•
•
-

-

Thông số
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao xây dựng
Số lượng

Đơn vị
m
m
m
Đơn nguyên

Số lượng
26
8
4,1
4

Tính toán bể Biophin cao tải
Hàm lượng BOD5 sau khi qua các công trình xử lý trước đó: = 194 (mg/l)
Chọn hàm lượng BOD5 đầu ra là: 50mg/l (Cột B, QCVN 14 : 2008/BTNMT).

Vì hàm lượng BOD5 đầu vào là 194 mg/l < 250mg/l nên không cần tuần hoàn nước.
Hệ số hoạt động của bể: (Mục 8.15.3, TCVN 7957:2008)
K = = = 3,88
Dựa vào hệ số K = 3,6 tra Bảng 44, TCVN 7957:2008
Tải trọng thủy lực q = 20 (m3/m2/d)
Lượng khí cấp B: 8 m3/m3
Chiều cao lớp vật liệu lọc: H = 2m
Nhiệt độ trung bình về mùa đông: 20oC
Diện tích bề mặt bể lọc sinh học
F = = = 1550 (m2)
Chia làm 4 bể sinh học cao tải mỗi bể có diện tích là 1550/4 = 387,5 (m2)
Đường kính mỗi bể
D1bể = = = 22 (m)
Chiều cao bể lọc:
Hbể = Hlv + Hbv + 0,5 + 0,2 + 0,1 (m)
Trong đó:
Hlv : Chiều cao lớp vật liệu lọc, Hlv = 2m
Hbv : Chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,5m
0,5 là chiều cao không gian giữa dầm đỡ sàn thu và sàn bể (<0,6m)
0,2 là chiều cao dầm đỡ sàn thu nước
0,1 khoảng cách từ đáy lớp vật liệu tới dầm đỡ sàn thu.
 Hbể = 2 + 0,5 + 0,5 + 0,2 + 0,1 = 3,3 (m)
Thể tích một bể:
Wbể = F1bể. H = 387,5 . 3,3 = 1278,75 (m3)
Tính toán hệ thống phân phối nước bằng phản lực.
Hệ thống tưới gồm 4 ống nhánh khoan lỗ.
Lưu lượng tính toán vào 1 bể là: q1b = 31000 : 4 = 7750 (m3/ngđ) = 90 (l/s)
Đường kính mỗi ống phản lực:
do = = = 0,2 (m)
18

Trong đó:
• q: lưu lượng nước thải cấp cho một bể sinh học, q = 90.10-3 (m3/s)
• v: Vận tốc nước thải trong ống, v = 0,8 m/s < 1 m/s
• n: số nhánh của hệ thống tưới, n = 4.
- Đường kính hệ thống tưới
DT = D1bể - 0,2 = 22 – 0,2 = 21,8m
- Số lỗ trên 1 ống
m = = = 137 lỗ (DT = 21,8m =21800 mm)
- Số vòng quay trong 1 phút:
n = . q0 = . 22,5 = 26 v/p
•
•
•
•
-

Trong đó:
m: số lỗ trên một ống nhánh, m = 137 lỗ
dt: đường kính một lỗ, dt = 10mm
DT: đường kính hệ thống tưới, DT = 21800mm
q0: lưu lượng trong một ống nhánh; q0 = 22,5 l/s.
Áp lực cần thiết qua hệ thống tưới:
h = qo2 x ( – + )
= 22,52 x ( - + ) = 700 mm

•
•
•

•
•

Trong đó:
m: số lỗ trên một ống nhánh; m = 137 lỗ
dt: đường kính một lỗ; dt = 10mm
DT: đường kính hệ thống tưới; DT = 21800mm
q0: lưu lượng trong một ống nhánh; q0 = 22,5 l/s.
K: modun lưu lượng xác định theo Bảng 6.7, giáo trình Xử lý nước thải đô thị -

-

PGS.TS. Trần Đức Hạ, K = 300 l/s.
Như vậy h = 0,7m > 0,5m, hệ thống tưới có thể tự quay.
Khoảng cách từ một lỗ bất kì thứ i đến trục ống đứng:
ri = . = . = (mm)
Bảng thông số thiết kế bể biophin cao tải :
STT
1
2
3
4

8. Bể lắng ly tâm đợt II
19

Thông số
Chiều cao xây dựng
Đường kính bể
Số ống nhánh

Đường kính ống nhánh

Đơn vị
m
m
ống
mm

Số lượng
3,3
22
4
200


Thời gian lắng ứng với và sau bể lọc sinh học cao tải: t = 1,5h (Bảng 35,
TCVN 7957:2008)
Thể tích của bể:
W = t = 1989 1,5 = 2983,5 (m3)
Chọn 2 bể làm việc song song. Khi đó, thể tích mỗi bể là:
W1 = W / 2 = 1491,75 (m3)
Bể lắng đợt 2 được tính toán theo tải trọng thuỷ lực bề mặt q0 (m3/m2h) như
sau:
q0 = 3,6 . KS . u0 = 3,6 . 0,4 . 1,4 = 2,016 (m3/m2h)

20


Với
• u0: Độ lớn thuỷ lực của màng sinh học, khi xử lý sinh học hoàn toàn u 0 = 1,4mm/s.

• KS: Hệ số sử dụng dung tích, chọn bằng 0,4 đối với bể lắng ly tâm (Mục 8.5.6,
TCVN 7957:2008)
Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng đợt II:
F = = = 986,6 (m2)
Diện tích mặt bằng của 1 bể:
F1 = F/2 = 986,6/2 = 493,3 (m2)
Đường kính 1 bể:
D = = = 25 m
Chiều sâu vùng lắng của bể
Hl = = = 3 (m)
Chiều cao xây dựng của bể:
HXD = Hl + Hth + Hb + Hbv
Trong đó:
• Hth là chiều cao lớp nước trung hoà. Lấy Hth = 0,3m
• Hb là chiều cao lớp bùn, Hb = 0,5m
• Hbv là chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,5m
(chọn theo mục 8.5.11, TCVN 7957:2008)
 HXD = 3 + 0,3 + 0,5 + 0,5 = 4,3 m, chọn HXD = 4,5m
Việc xả bùn của bể lắng II được thực hiện bằng áp lực thuỷ tĩnh 0,9 ÷1,2m.
Đường kính ống dẫn bùn: D = 200mm.
Bảng thông số thiết kế bể lắng ly tâm đợt II
STT
1
2
3
4
9. Trạm khử trùng

Thông số
Chiều cao xây dựng

Chiều cao vùng lắng
Đường kính
Đường kính ống xả cặn

Đơn vị
m
m
m
m

Số lượng
4,5
3
25
200

Sau các giai đoạn xử lý cơ học, xử lý sinh học, 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
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 OCl21


HOCl, H+ và OCl- là các chất oxi hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng.
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 (Theo 8.28.3 TCVN
7957:2008)
Ứng với từng lưu lượng nước thải, lượng Clo cần cung cấp tương ứng như sau
ymax = = = 6 (kg/h)
ytb = = = 4 (kg/h)
ymin = = = 2,5 (kg/h)
Để định lượng Clo, xáo trộn Clo hơi với nước công tác, điều chế và vận
chuyển đến nơi sử dụng, ta dùng 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 1m2 bề mặt bên thùng chứa là 3kg/h.
Diện tích bề mặt thùng chứa là 3,6m2. Như vậy, lượng Clo lấy ra từ 1 thùng chứa qc =
3,6 x 3 = 10,8 kg/h.
Số thùng Clo cần thiết trong 1 giờ là

-

n = = = 0,56 (thùng)
Chọn 1 thùng Clo công tác và 1 thùng Clo dự phòng.
Số thùng Clo dung cho 1 tháng là

N = = = 5,76 (thùng)

-

Chọn N = 6 thùng
Lưu lượng nước Clo lớn nhất được tính như sau
qmax = = = 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:
Q = = = 7,8 (m3/h)
Trong đó: v1 là độ hoà tan Clo trong nước, v1 = 1 /g
v2 là lượng nước cần thiết để hoà hơi Clo thành dung dịch, v2 = 300/kg
Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính
ống 70mm, tốc độ 1,5m/s.
22


10. Máng xáo trộn kiểu vách ngăn có lỗ
- Thời gian xáo trộn cần được thực hiện trong vòng 1 đến 2 phút. Chọn bằng 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 d = 100mm. Số lỗ trên một vách
ngăn:
n = = = 70 (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 nn = 10, số hàng lỗ đứng là nd = 7

-

Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 0,2m

-

-

-

Chiều rộng máng trộn là
B = 2d (nn - 1) + 2d = 0,2 . (10 - 1) + 0,2 = 2 (m)
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất
h1 = 2d (nd - 1) + d = 0,2.(7 - 1) + 0,1 = 1,3 (m)
Chiều cao lớp nước ở trước vách ngăn thứ 2
h2 = h1 + h
Với h là tổn thất áp lực qua vách ngăn.
h = = = 0,1 (m)
( µ là hệ số lưu lượng, thường lấy bằng 0,62)
 h2 = 1,3 + 0,1 = 1,4 m
Chiều cao lớp nước sau vách ngăn thứ 2:
h3 = h2 + h = 1,4+ 0,1 = 1,5m
 HXD = h3 + hbv = 1,5 + 0,5 = 2 m
Khoảng cách giữa 2 vách ngăn:
l = 1,5 x B = 1,5 x 2 = 3 (m)

-

Chiều dài tổng của máng trộn:
L = 3 x l = 3 x 3 = 9 (m)
Bảng thông số thiết kế máng trộn

STT
1
2
3

Thông số
Chiều cao xây dựng
Chiều dài
Chiều rộng

Đơn vị
m
m
m

Số lượng
2
9
2

11. Bể tiếp xúc ngang
(Giáo trình Xử lý nước thải đô thị - Trần Đức Hạ)
Bể tiếp xúc được thiết kế giống như bể lắng nhưng không có thiết bị thu gom
bùn. Trong bể diễn ra quá trình tiếp xúc clo và nước thải.

23


Chú ý rằng trong quá trình khử trùng bằng clo ở bể tiếp xúc sẽ xảy ra cả quá
trình keo tụ và lắng một phần các hạt lơ lửng, do vậy tốc độ của nước trong bể tiếp

xúc phải được tính toán sao cho khả năng trôi theo nước của chất lơ lửng là nhỏ nhất.
Thường thì tốc độ này không lớn hơn tốc độ của nước trong bể lắng đợt II.
- 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 - = 26 (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, chọn v = 0,8
m/s
- Thể tích hữu ích của bể (CT 7.19 - Xử lí nước thải đô thị - Trần Đức Hạ)
Wbể tx = = = 862 (m3)
 Chọn 2 bể tiếp xúc
- Thể tích 1 bể tiếp xúc:
W1 = Wbể tx : 2 = 862 : 2 = 431 (m3)
- Diện tích 1 bể tiếp xúc:
F1 = = = 86,2 (m2)
Trong đó: H1: Chiều cao công tác của bể, H1 = 2,5÷5,5m. Chọn H1 = 5m
- Mỗi bể tiếp xúc ngang sẽ có các thông số như sau:
H = 5 4 22 (m3)
- Thể tích ngăn bùn từ bể tiếp xúc
(CT 7.19 - Xử lí nước thải đô thị - Trần Đức Hạ)
Wb = = = 12,26 (m3)
Trong đó:
a: Tiêu chuẩn cặn lắng trong bể tiếp xúc, l/ng.ngđ. Tra Bảng 7.4 - Xử lý
nước thải đô thị - Trần Đức Hạ.
N: Dân số của khu đô thị, N = 245180 người.
T: Thời gian lưu bùn cặn tại bể tiếp xúc, từ 1 đến 2 ngày. Chọn T = 1 ngày
Bảng thông số thiết kế bể tiếp xúc ngang:

STT
1
2
3

Thông số
Chiều dài xây dựng
Chiều rộng
Chiều cao xây dựng

Đơn vị
m
m
m

12. Tính toán bể mê tan
Các loại cặn được dẫn tới xử lý tại bể metan bao gồm:
+ Cặn tươi từ bể lắng đợt I
+ Bùn hoạt tính dư sau lắng đợt II
+ Rác đã nghiền
24

Số lượng
4
22
5


-

Cặn tươi từ bể lắng đứng đợt 1
Wc = = = 195,46 (m3)
Trong đó: Q: lưu lượng nước thải trong một ngày đêm, Q = 31.000 m3/ngđ
E: hiệu suất của bể lắng đợt I có làm thoáng : E = 68%
K: hệ số tính đến sự tăng trưởng do cặn do cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1
p: độ ẩm của cặn tươi, p = 95%
CSS: hàm lượng SS trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt 1, C = 421,46mg/l
γ :trọng lượng thể tích cặn γ=1(tấn/m3).
- Lượng bùn hoạt tính dư sau bể lắng đợt II được tính theo công thức:
Wb = = = 208,4 (m3)
Trong đó:
• Q: Lưu lượng nước thải trong một ngày đêm, Q = 31000 m3/ngđ
• E: Hiệu suất lắng của bể lắng ly tâm: E = 60%
• : Hệ số tính đến sự tăng trưởng không điều hòa của bùn hoạt tính trong quá trình xử
lý sinh học, 1,1 ÷ 1,2, lấy α = 1,1
• Pb: Độ ẩm của bùn hoạt tính, Pb = 98%
• CSS: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt I, C = 421,46 mg/l
• Ctr: Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, C tr= 51 mg/l (Tra
Bảng 36, mục 8.5.9 TCVN 7957:2008, ứng với BOD = 50 mg/l)
- Lượng rác giữ lại ở song chắn rác
Rác giữ lại ở song chắn rác được nghiền nhỏ qua máy nghiền rác với độ ẩm
ban đầu của rác p1 = 80% đến độ ẩm của rác sau khi nghiền p 2 = 94 – 95%. Lượng
rác sau khi nghiền nhỏ được xác định bằng công thức:
Wr = W1 . = 4 = 16 m3/ngđ
Trong đó:
• W1 : thể tích rác giữ lại trong 1 ngày đêm, W 1 = 4 m3/ngđ (đã tính ở phần song chắn
rác)
• p1: độ ẩm ban đầu của rác p1=80%
• p2:độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ, p2 = 94÷95%,chọn p2 = 95%

-

Lượng cặn tổng dẫn đến bể metan
W =Wc + Wb +Wr = 195,46 + 208,4 + 16 = 419,86 m3/ ngđ
Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn được tính theo công thức
Phh = 100.
Trong đó:
Ck : Lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm p = 95%
Ck = = = 9,8 tấn/ngđ
Bk: Lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm, p = 98%
Bk = = = 4,2 tấn/ngđ
25