Đồ án Xử lí nước thải

LỜI MỞ ĐẦU
Nhận thấy được sự cần thiết và quan trọng trong việc đào tạo ra các kĩ sư trong
tương lai, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng luôn cố gắng tìm ra phương pháp dạy và
học mới có hiệu quả, các bộ môn chuyên ngành luôn được bổ sung các kiến thức và kĩ
năng thực tế. Chính vì vậy mà sau khi hoàn thành cơ bản lý thuyết môn học Xử lí nước
thải, sinh viên lớp 13MT chúng em được nhận đồ án môn học này. Đây là dịp để chúng
em có thể tổng hợp được về cơ bản những kiến thức đã học, áp dụng vào trường hợp cụ
thể, qua đó nâng cao khả năng thể hiện bản vẽ. Đây cũng là dịp để sinh viên tiếp cận với
các công việc liên quan đến ngành nghề trong tương lai.
Sau một thời gian nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo bộ môn cùng với sự cố
gắng của bản thân nên em đã hoàn thành xong đồ án môn học Xử lí nước thải . Trong quá
trình thực hiện đồ án do sự chưa hoàn thiện về kiến thức và thiếu các kinh nghiệm
thực tế, nên đồ án cũng không thể tránh khỏi sai sót. Em kính xin thầy thông cảm và
giúp em chỉ ra những thiếu sót để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện


PHẦN 1: TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Quy hoạch xử lý nước thải cho khu đô thị số 47:
1. Quy hoạch phương án thu gom và quản lý nước thải trong khu đô thị
2. Đề xuất phương án công nghệ cho trạm xử lý nước thải tập trung và các cơ sở sản
xuất và dịch vụ.
3. Tính toán kích thước công trình của phương án công nghệ đề xuất cho trạm xử lý
nước thải tập trung.
 Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế trạm xử lý nước thải cho một thành phố với các số liệu cơ sở sau:

Nước thải sinh hoạt:
Dân số: 164700 người
Tiêu chuẩn cấp nước trung bình: 145 l/ng.ngđ

Số hộ sử dụng bể tự hoại: 85%

Nước thải sản xuất:
Thành phố có một số nhà máy, công trình công cộng và dịch vụ.
Số liệu về nước thải
Thời gian hoạt động, giờ /ngđ
Lưu lượng, m3/ngđ
Hàm lượng chất lơ lửng, mg/l
BOD5, mg/l
COD, mg/l

Thủy sản

Bia

Dệt

16/24
660
450

10/24
300
250

16/24
430
180

450

800

200
350

200
550

 Bệnh viện:
Số giường: 400 giường .
 Các số liệu về thời tiết, địa chất thuỷ văn:
- Nhiệt độ trung bình năm của không khí: 200C
- Hướng gió chủ đạo trong năm: Đông – Đông Bắc
- Mực nước ngầm:
+ Mùa khô sâu dưới mặt đất: 7m
+ Mùa mưa sâu dưới mặt đất: 5m
 Khu vực dự kiến quy hoạch mặt bằng trạm xử lý: Ngoại thành.
 Nước thải sau khi xử lý xả vào nguồn tiếp nhận là sông, mục đích là tưới
tiêu thủy lợi; yêu cầu đạt cột B, theo QCVN 40:2011/BTNMT.


PHẦN 2: NỘI DUNG TÍNH TOÁN
CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI VÀ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN THU GOM, QUẢN LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU ĐÔ THỊ SỐ 47
I. XÁC ĐỊNH NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI
1. Sinh hoạt:
2. Bệnh viện:
II. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG THẢI CỦA TỪNG NGUỒN
1. Sinh hoạt
- Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt thành phố:

sh

Q TB.ngd =

0,8.145.164700
0,8.q c .N
=
= 19105,2 (m3/ngđ)
1000
1000

qc : tiêu chuẩn cấp nước, qc=145 (l/ng.ngđ)
N: dân số của thành phố, N = 164700(người)
- Lưu lượng trung bình giờ của nước thải sinh hoạt:
QTBhsh= QTBngđsh / 24 =19105,2/24= 796,05 (m3/h)
- Lưu lượng trung bình giây của nước thải sinh hoạt
QTBssh= QTBhsh / 3,6 =796,05/ 3,6=221,13 (l/s)
Từ kết quả trung bình giây của khu đô thị. Tra bảng 3.2 Sách tính toán thiết kế công trình
– Lâm Minh Triết. Kch = 1,57.
2. Bệnh viện
Tiểu chuẩn thải trung bình cho mỗi giường
Qgi=0,8x 300=240(l/giường)
+ qgi = 300 (l/gi) :lấy theo TCVN 4513:1998(Cấp nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế).
Lưu lượng thải TB ngày đêm của BV:
QTBngđBV=N.qgi/1000=400.240/1000=96(m3/ngđ)
Lưu lượng thải TB theo giờ của bệnh viện
QTB.hbv= 96/24=4 (m3/h)
Lưu lượng thải TB theo giây của bệnh viện
QTB.sbv= 4/3,6=1,11 (l/s)
III. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT THÀNH PHẦN

1.
Xác định hàm lượng SS
a. Sinh hoạt
- Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho cả thành phố:
C sh 

nll .N .1000
( mg/l)
qt . N

Trong đó:+ qt: tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qt =0,8.145= 116 l/ng.ngđ
+ nll: lượng chất rắn lơ lửng tiêu chuẩn của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người
trong 1 ngày đêm (theo bảng 25/[1]) (g/ng.ngđ )
Đối với nước thải chưa lắng thì n= 65 (g/ng.ngđ )
Đối với nước thải có qua bể tự hoại trước khi vào hệ thống thoát chung thì nồng độ
SS giảm 55%, còn lại 45%. Đô thị có 85% sử dụng bể tự hoại và 15% không qua bể tự
hoại trước khi vào hệ thống thoát nước chung, vậy hàm lượng chất lơ lửng tính cho cả
thành phố là :
C sh =

65 164700 0,15 1000 65 0,45 164700 0,85 1000
+
= 298,4 mg/l
116 164700
116 164700

b. Bệnh viện
C bv = 250 mg/l

2. Xác định hàm lượng BOD
a) Sinh hoạt
- Hàm lượng BOD5 của nước thải sinh hoạt tính cho cả thành phố:
Lsh 

nBOD .N .1000
(mg/l)
qt .N

Trong đó:
qt = 116 l/ng.ngđ : tiêu chuẩn thoát nước trung bình .
n BOD : Tải lượng chất bẩn theo BOD5 của nước thải sinh hoạt tính cho một người
5

trong ngày đêm.
Đối với nước thải có qua bể tự hoại trước khi vào hệ thống thoát chung thì n BOD5 =
35 g/người.ngày (theo bảng 25/[2]), đối với nước thải chưa lắng thì n BOD5 = 65
g/người.ngày (theo bảng 25/[1]). Đô thị có 85% sử dụng bể tự hoại và 15 % không qua bể
tự hoại trước khi vào hệ thống thoát chung, vậy hàm lượng chất lơ lửng tính cho cả thành
phố là :
65 0,15 164700 1000 35 0,85 164700 1000
sh
L BOD =
+
= 340,5 mg/l
116 164700
116 164700
5

b. Bệnh viện

bv

Nồng độ các chất ô nhiễm là: L BOD = 200 mg/l
5

IV. CHẾ ĐỘ THẢI
Bảng phân bố lưu lượng theo giờ

Nước thải sinh hoạt
Giờ
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18

18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
23 - 24
Tổng
ngày

Nước thải bệnh viện

Lưu lượng tổng cộng

%

QSH
(m3/h)

QBV (m3/h)

QTC (m3/h)
= QSH + QBV

%

1,55
1,55
1,55
1,55
1,55

4,35
5,95
5,80
6,70
6,70
6,70
4,80
3,95
5,55
6,05
6,05
5,60
5,60
4,30
4,35
4,35
2,35
1,55
1,55

296,13
296,13
296,13
296,13
296,13
831,08
1136,76
1108,10
1280,05
1280,05

1280,05
917,05
754,66
1060,34
1155,86
1155,86
1069,89
1069,89
821,52
831,08
831,08
448,97
296,13
296,13

4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00

4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00

300,13
300,13
300,13
300,13
300,13
835,08
1140,76
1112,10
1284,05
1284,05
1284,05
921,05
758,66
1064,34
1159,86
1159,86
1073,89
1073,89
825,52
835,08

835,08
452,97
300,13
300,13

1,56
1,56
1,56
1,56
1,56
4,35
5,94
5,79
6,69
6,69
6,69
4,80
3,95
5,54
6,04
6,04
5,59
5,59
4,30
4,35
4,35
2,36
1,56
1,56

100,0

19105,2

96,0

19201,2

100,0

Dựa vào các số liệu thống kê trong bảng, ta có:
- Lưu lượng hỗn hợp tổng cộng của mạng lưới thoát nước thành phố trung bình trong
ngày đêm:
tc
Q tb.ngd = 19201,2 (m3/ngđ)
- Lưu lượng trung bình theo giờ của mạng thoát nước là:


Qtbtc.ngd

19201,2

 800,1 (m3/h)
24
24
- Lưu lượng trung bình giây của mạng lưới thoát nước:
Qtbtc.h 800,5
tc



 222,24 (l/s)
q tb.s
3,6
3,6
tc
- Lưu lượng lớn nhất theo giờ của mạng thoát nước là: Qmax .h =1284,05 (m3/h)
- Lưu lượng lớn nhất theo giây của mạng thoát nước là:
Q tc
1284,05
tc
 356,68 (l/s)
q max .s  max .h 
3,6
3,6
tc
3
- Lưu lượng nhỏ nhất theo giờ của mạng thoát nước là: Qmin
. h =300,13 (m /h)
- Lưu lượng nhỏ nhất theo giây của mạng thoát nước là:
tc
Qmin
300,13
tc
.h

 83,37 (l/s)
q min .s 
3,6
3,6

q

Ta có

K

tc
tb. h



tc
q max
356,7
.s

= 1,6 > 1,5
tc
222,2
qtb.s

Do đó, ta sử dụng bể điều hòa lưu lượng đặt sau bể lắng cát ngang.
V. XÁC ĐỊNH ĐẦU VÀO TRẠM XỬ LÝ
1) Lưu lượng thải
Q= QSH + QBV = 19105,2 + 96 = 19201,2 (m3/ngđ).
Vậy thiết kế TXL với công suất Q = 191202 (m3ngđ)
2. Xác định tính chất, thành phần
Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải:
C SS 

C sh .Qsh  QBV .C BV
19105,2. 298,4  96.250
Qi .C i
=
=
= 298,1 (mg/l)
Qsh  QBV
191201,2
Q

Nồng độ BOD trong nước thải :
L BOD 

Lsh .Qsh  QBV .LBV
19105,2. 340,5  96.200
Qi .C i
=
=
= 339,8 (mg/l)
Qsh  QBV
191201,2
Q

VI. XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT LÀM SẠCH Ess, EBOD
Nguồn tiếp nhận là sông dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi


Nồng độ chất ô nhiễm cho phép đổ vào biển và cột B, QCVN 40:2011/BTNMT
- Kq: là hệ số nguồn tiếp nhận nước thải, Kq = 1
- Kf: là hệ số lưu lượng nguồn thải, Qthai = 191201,2 m3/ngđ è Kf = 0,9

Vậy nồng độ các chất ô nhiễm cho phép đổ vào biển:
Css = 100*1*0,9=90 (mg/l)
CBOD5 = 50*1*0,9=45 (mg/l)
 Mức độ cần xử lý
 Theo hàm lượng chất lơ lững
V
TN
298,1  90
C SS
 C SS
.100% = 69,81 % ~ 70%
.100% =
ESS =
V
298,1
C SS

 Theo hàm lượng chất hữu cơ
EBOD5 =

Lv  LTN
339,8  45
.100% =
.100% = 86,76% ~ 87%
Lv
339,8


CHƯƠNG II
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

I. Lựa chọn sơ đồ công nghệ cho trạm xử lý
1. Cở sở lựa chọn : Để lựa chọn cho trạm xử lý một sơ đồ công nghệ với các biện pháp xử
lý nước thải qua các giai đoạn có hiệu quả, ta căn cứ vào các đặc điểm như sau :
+ Công suất của trạm xử lý
+ Thành phần và đặc tính của nước thải
+ Mức độ làm sạch cần thiết của nước thải khi thải ra
nguồn tiếp nhận.
+ Tiêu chuẩn xả thải vào nguồn: sông, mục đích: tưới tiêu thủy lợi
+ Các điều kiện về mặt bằng, địa hình của nơi đặt trạm xử lý: ngoại thành.
+ Các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật khác.
2. Phương pháp xử lý
- Phương pháp cơ học: tách các chất không tan kích thước lớn và lơ lửng lắng được ra
khỏi nước thải.
- Phương pháp sinh học: xử lí các chất hữu cơ dạng hòa tan dễ phân hủy, chất dạng keo và
chất dinh dưỡng dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật.
3. Phương án lựa chọn dây chuyền công nghệ
- Phương pháp cơ học:
 Dùng song chắn rác cơ giới để giữ những tạp chất thô kích thước lớn.
Xác định lượng rác cần tách:
+ Chiều rộng khe hở của song chắn rác 16-20 mm
+ Số lượng rác lấy từ song chắn rác 8 l/ng.năm ( bảng 20 TCVN 7957:2008)
Khu đô thị có 164700 người thì:
M=

164700.8
= 1317,6 m3/năm = 3,61 m3/ngđ > 0,1 m3/ngđ
1000

Như vậy phải cơ giới hóa khâu lấy rác.
 Q = 19202 m3/ngđ > 100 m3/ngđ nên sử dụng bể lắng cát để lắng cát và làm sạch

cát. Vì cát gây khó khăn cho công tác lấy cặn nếu ở công trình sau dùng bể lắng
cặn, máy bơm nhanh hỏng, ống dẫn bùn không hoạt động được.
 Cát lấy ra cần được phơi khô: dùng sân phơi cát.
 Vì chế độ nước điều hòa về lưu lượng K=1,6 nên sử dụng bể điều hòa lưu lượng.
 Để tách các chất hữu cơ lơ lững lắng được ta dùng bể lắng I:


Với Q = 19202 m3/ngđ, ta chọn bể lắng ly tâm.
 Cặn lắng có mùi hôi thối khó chịu, nguy hiểm về mặt vệ sinh nên cần được lên
men xử lý è bể Metan.
- Phương pháp sinh học: dùng để xử lí các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo.
 Dùng bể lọc sinh học cao tải:
 Vì công suất trạm xử lý nước thải Q = 19202 m3/ngđ
 Hiệu suất bể đạt từ 60 – 85%
 LBOD5 = 339,8 mg/lít > 250 mg/lít (Điều 8.15.1 TCVN 7957:2008), cần tuần
hoàn nước
 Tiết kiệm chi phí hơn việc dùng aeroten
 Quá trình xử lý sinh ra màng sinh vật: phải tách chúng ra nên ta dùng công trình
lắng II. Chọn bể lắng ly tâm. Sau đó, 1 phần nước được hồi lưu đưa về bể lọc sinh
học cao tải và bùn màng vi sinh vật đưa sang bể metan.
 Bùn màng vi sinh vật đưa tới bể metan để lên men.
 Cặn sau bể metan cần được giảm thể tích, làm khô do đó phải có sân phơi bùn.
II. Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải
Căn cứ vào các cơ sở trên, ta có sơ đồ công nghệ như sau :


thêm máng trộn, bể ly tâm

3

Q=1884 m / h
SS= 293,9
mg/l
BOD5=319,13
mg/l

3

Q=191202 m /
ngđ
SS=298,1 mg/l
BOD5= 339,8
mg/l

Ngăn
tiếp
nhận

Song
chắn
rác

Bể lắng
cát
ngang

Cát
Rác

Điều

hòa

Q=1884 m3/ h
SS= 73,48 mg/l
BOD5 = 271,26
mg/l
SShl= 92, 32mg/l
BOD5 = 250 mg/l

Bể
lắng
ly
tâm
đợt
1

Cấp khí

Nước hồi lưu

Bể
lọc
sinh
học
cao
tải

Bể
lắng
ly

tâm
đợt
2

Cặn
tươi

Nguồn tiếp nhận (Biển,
MĐ bảo vệ thủy sinh)
CSS =< 90 mg/l
LBOD5= < 45 mg/l

Màng VSV
Bể mêtan

Sân phơi cát

Q=1884 m3/ h
SS= 39,83mg/l
BOD5=45 mg/l

Khí
đốt

Vận chuyển

Vận chuyển

Sân phơi bùn
Nước hồi lưu

Vận chuyển


Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
Nuớc thải với hàm lượng lơ lửng SS = 298,1 mg/l và hàm lượng BOD 5= 339,8
mg/l được dẫn đến lên ngăn tiếp nhận, qua song chắn rác, phần rác được tách ra sẽ được
tập trung lại và được vận chuyển đến bãi rác. Nước thải tiếp tục qua bể lắng cát ly tâm, tại
đây cát và các tạp chất vô cơ không tan sẽ được giữ lại,còn nước thải chảy qua bể làm
thoáng sơ bộ. Hiệu quả tách được các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon,….. nồng độ
chất bẩn còn lại SS=298,1 mg/l; BOD5=339,8 mg/l. Nước thải tiếp tục cho vào bể lắng ly
tâm đợt I. Tại đây các chất lơ lửng được loại bỏ dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc
nổi lên trên mặt nước. Hiệu suất qua bể lắng ly tâm I đạt 60%.
Nước thải sau khi qua xử lý ở bể lắng tiếp tục được đưa đến bể lọc sinh học cao tải
bằng máy bơm với hàm lượng SS = 119,3 mg/l và BOD5= 339,8 mg/l. Vì nồng độ
BOD5> 250 mg/l, nên trước khi vào bể lọc sinh học cao tải ta cần phải bố trí thêm dòng
hồi lưu khi đó hàm lượng SS và BOD vào bể lọc là SS = 119,3 mg/l và BOD5= 250 mg/l.
Bể lọc sinh học cao tải có nhiệm vụ phân hủy các hợp chất hữu cơ nhờ vào các màng vi
sinh vật với hiệu suất 82%. Phần màng vi sinh vật đã “chết” sẽ cùng với nước thải ra khỏi
bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II. Nhiệm vụ của lắng ly tâm đợt II là giữ các màng vi
sinh vật lại bể dưới dạng cặn lắng. Và cuối cùng, nước thải được đưa vào bể tiếp xúc qua
giai đoạn khử trùng và được thải ra nguồn tiếp nhận. Nước sau xử lý đạt loại cột B
QCVN 40-2011/BTNMT.
Màng vi sinh vật ở bể lắng đợt II đưa đến bể mêtan để xử lý. Tại bể mêtan tập
trung cặn tươi, màng vi sinh vật sẽ được lên men yếm khí, khí được thu lại ở trạm thu khí
đốt, cặn đã lên men được làm khô ở sân phơi bùn. Sau đó sẽ được vận chuyển đi nơi khác.
Lượng cát ở bể lắng cát ly tâm được lấy đi làm ráo nước ở sân phơi cát để sử dụng
vào mục đích khác.


Chương III

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
I. Ngăn tiếp nhận nước thải
Ngăn tiếp nhận được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua các
công trình phía sau.

h

H1

h1

H

Nước thải vào

Ngăn tiếp nhận
b

A

B

Ngăn tiếp nhận

tc

Lưu lượng tính toán của trạm xử lý Q max .h 1284,05 (m3/h), chọn 1 ngăn tiếp nhận.
Ta có kích thước của ngăn tiếp nhận theo các cơ sở thực nghiệm:
Lưu lượng Đường kính ống
nước thải

áp lực,

Q ( m3/h)

d (mm)
2 ống

A

B

H

H1

h

h1

b

300

2000

2300

2000

1600

750

750

600

1284,05

Kích thước của ngăn tiếp nhận

(Theo bảng 3-4 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình
– Lâm Minh Triết)
- Mương dẫn nước thải có tiết diện hình chữ nhật, theo bảng tra thoát nước ta có các
thông số thuỷ lực của mương:


Thông số
thuỷ lực
Chiều rộng của
mương B (mm )
Độ dốc i
Vận tốc v(m/s)
Độ đầy h/B(m)
Độ sâu nước
h = Độ đầy.B(m)

Lưu lượng nhỏ nhất Lưu lượng trung bình
tc

tc

Lưu lượng lớn nhất
tc

Q min . s  83,37

Q tb. s 222,24 (l/s)

Q max . s = 356,68 (l/s)

800

800

800

0,002
0,71
0,18

0,002
0,97
0,35

0,002
1,1
0,5

0,14

0,28

0,4

Chọn chiều cao xây dựng mương: H = hmax + hbv (m)
Trong đó hmax : chiều cao lớp nước lớn nhất trong mương, hmax = 0,4m
hbv : chiều cao bảo vệ mương, hbv = 0,4m
=> Chiều cao xây dựng mương: H= 0,4 + 0,4 = 0,8 m.
II. Song chắn rác
Vị trí: Nằm sau ngăn tiếp nhận nước thải
Mục đích: Loại bỏ rác ra khỏi nước thải nhằm tránh khỏi các sự cố cho các máy bơm
và tránh ảnh hưởng tới các công trình xử lý phía sau.
Nguyên lí hoạt động: Nước thải cùng rác chảy vào ngăn tiếp nhận rồi qua song chắn
rác. Song chắc rác gồm những thanh đan sắp xếp cạnh nhau. Khoảng cách giữa các thanh
đan là mắt lưới. Rác sẽ được giữ lại ở trước song chắn rác nhờ vào các mắt lưới . Người ta
dùng hệ thống gạt rác tự động hoặc thủ công để lấy rác ra khỏi song chắn để đảm bảo
không bị tắc nghẽn trong quá trình hoạt động.
Các lưu ý khi thiết kế song chắn

Song chắn rác thường đặt nghiêng so với mặt nằm ly tâm một góc 45-60º để giảm
tổn thất thủy lực và dễ dàng lấy rác.

Tốc độ qua song chắn lấy từ 0,8 – 1,0 m/s (Điều 7.2.10 TCVN 7957:2008)
 Để khắc phục hiện tượng dồn nước trước song chắn và lắng cặn sau song chắn thì
phía sau song chắc phần mương đặt song chắn làm thấp xuống một đoạn bằng tổn thất
thủy lực đã tính.
Tính toán song chắn rác: gồm tính toán kích thước buồng đặt song chắn, song chắn và tổn
thất áp lực

Chọn 2 song chắn rác (1 làm việc và 1 dự phòng).


- Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng
với Qmax:

h1 = hmax = 0,4m

- Số khe hở của song chắn rác :
n=

Qmax
356,68 .1,05
.K 
59 khe
1000.v.l.h1
1000.1.0,016.0,4

n : số khe hở của song chắn rác. (CT sách đồ án tr113)
Qmax = 356,68 (l/s): lưu lượng tổng cộng lớn nhất của trạm xử lý nước thải.
K = 1,05: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác.
v=0,8-1m/s: tốc độ nước chảy qua song chắn. Chọn v=1m/s
l = 0,016 m : khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác. (theo điều 8.2.1 TCVN
7957-2008).
- Chiều rộng của song chắn rác là:
Bs = s( n+1) + l.n = 0,008 ( 59 + 1) + 0,016.59 =1,42 m (CT sách đồ án tr114)
s = 0,008 m: bề dày của thanh song chắn.
- Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với Q min
để tránh tình trạng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4m/s.
Vmin =

Qmin
83,37

 0,43 m/s > 0,40 m/s => đảm bảo
1000.Bs .hmin 1000.1,4.0,14

Qmin = 83,37 l/s : lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất chảy vào song chắn rác.
Bs = 1,42m : bề rộng của song chắn.
hmin = 0,14 m: chiều sâu lớp nước trong song chắn ứng với lưu lượng nhỏ nhất.
- Tổn thất áp lực ở song chắn rác:
hs =  .

2
v max
12
.K 1 0,629.
.3  0,1 m
2. g
2.9,81

vmax = 1: tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất.
K1 = 2- 3, chọn K1=3 :hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn.
Hệ số sức cản cục bộ của song chắn và được xác định theo công thức:
4

4

 0,008  3
 s 3

  .  . sin  1,83.
 . sin 60 o = 0,629
l
0
,
016
 




 = 1,83 : hệ số phụ thuộc vào tiết diện ly tâm của thanh song chắn. (bảng 3.7 sách đồ

án tr115)
 = 60o : góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy.

- Chiều dài phần mở rộng của ngăn trước song chắn rác là:
L1 =

Bs  Bm 1,42  0,8

= 0,82 m
2.tg 20 0
2.tg

Với, Bm = 0,8m: chiều rộng của mương dẫn nước.
 = 200 : góc nghiêng chỗ mở rộng
- Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:
L2 =

L1 0,82

0,41m
2
2

- Chiều dài xây dựng của mương để lắp đặt song chắn là:
L = L1 + L2 + Ls = 0,82 + 0,41 + 1,42 = 2,65 m
Ls = 1,42 m : chiều dài phần mương đặt song chắn rác.
- Chiều sâu xây dựng phần mương đặt song chắn rác:
H = hmax + hs + hbv = 0,4 + 0,1 + 0,5 = 1 (m) .
hmax = 0,4 m :chiều sâu lớp nước trong mương dẫn ứng với trường hợp lưu lượng lớn
nhất.
hs = 0,1m: chiều cao trở lực của song chắn.
hbv = 0,3-0,5m chiều cao bảo vệ. Chọn 0,5m
Các thông số của song chắn rác:
Hình vẽ

Bs = 1,42 m
L = 2,65 m
H=1m
n = 2 song chắn rác (1 công tác + 1 dự phòng )


Mặt cắt I-I
2

1
hs

°
60

h

I

2 – Sàn công tác

Mặt bằng

Bs

1

I

Bm

1 – Song chắn rác

h

°
20

L1

Ls

L2

- Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác là :
W=

a.N tt
8.164700

= 3,61(m3/ngđ)
365.1000 365.1000

a = 8 (l/năm): số lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người (theo bảng 20 điều
7.2.12 TCVN 7957:2008)
Ntt = 164700 (người) : dân số tính toán theo nồng độ chất lơ lửng
- Trọng lượng rác tính theo 1 ngày đêm là :
P = W . G = 3,61. 750 = 2707,5 (kg/ngđ) = 2,7075 (tấn/ngđ)
G = 750 kg/m3 : trọng lượng riêng của rác. Theo điều 7.2.12 TCVN 7957-2008
- Trọng lượng rác tính theo từng giờ trong 1 ngày đêm:
Ph =

P.K h 2,7075.2

= 0,23 tấn/h.
24
24

Kh = 2 :hệ số không điều hoà giờ của rác. Theo điều 7.2.12 TCVN 7957-2008
* Rác được phơi ráo nước rồi vận chuyển đi nơi khác.
III. Bể lắng cát ngang
1. Tính toán mương dẫn nước thải từ song chắn rác đến bể lắng cát

Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thuỷ lực u 18mm/s. Đây
là các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn. Mặc dù không độc hại, nhưng chúng
cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải (XLNT) như tích tụ trong bể lắng, bể
mêtan,…làm giảm dung tích công tác của các công trình, gây khó khăn cho việc xã bùn
cặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm XLNT,… Để đảm bảo cho các công trình xử lý
sinh học hoạt động ổn định cần phải có công trình và thiết bị lắng cặn phía trước.
Như vậy, nước thải sau khi đi qua song chắn rác được mương dẫn nước trong song
chắn rác đưa đến bể lắng cát ngang. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ các khoáng chất
vô cơ, chủ yếu là cát.
Bể lắng cát ngang được xây dựng dọc theo mương dẫn nước thải của song chắn rác. Do
vậy, bể lắng cát ngang được chọn giống như mương dẫn phía trước, với các thông số thuỷ lực
như sau :

Thông số
thuỷ lực
Chiều rộng của
mương B (mm )
Độ dốc i
Vận tốc v(m/s)
Độ đầy h/B(m)
Độ sâu nước
h = Độ đầy.B(m)

Lưu lượng nhỏ nhất Lưu lượng trung bình

Lưu lượng lớn nhất

Q tcmin . s  83,37

Q tctb. s 222,24 (l/s)

Q tcmax . s = 356,68 (l/s)

800

800

800

0,002
0,71
0,18

0,002
0,97
0,35

0,002
1,1
0,5

0,14

0,28

0,4

2. Tính toán bể lắng cát ngang

Vị trí: Nằm phía sau song chắn rác, đặt trước bể điều hòa
Mục đích : Bể lắng cát dùng để loại bỏ tạp chất vô cơ không tan trong nước chủ yếu
là cát. Ngoài ra còn loại bỏ sỏi, xỉ và các vật liệu rắn có trọng lượng riêng lớn. Việc
tách cát để tránh lắng cát cho các công trình phía sau hoạt động bình thường.
Nguyên lí hoạt động: Các hạt cát, xỉ, sỏi có tỉ trọng lớn khi chảy trong bể lắng ngang
sẽ chìm xuống, xuống hố lắng cát. Nước sau khi qua bể lắng cát đã được loại bỏ cát.
Các lưu ý khi thiết kế:
 Vận tốc dòng chảy khi lớn nhất là 0,3 m/s, khi lưu lượng nhỏ nhất là 0,15 m/s.
 Thời gian lưu nước trong bể là 30s  t  60s


Tính toán thiết kế: Việc tính toán, thiết kế dựa theo TCVN 7957-2008 điều 8.3.3
- Chọn bể lắng cát ly tâm gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn
nguyên dự phòng.
- Diện tích tiết diện ướt F:
F=

q max
0,357

0,6 m2
Vmax .n 0,3.2

qmax= 356,68 l/s = 0,357 m3/s : lưu lượng lớn nhất của nước thải.
n = 2: số bể lắng cát làm việc có trong trạm xử lí nước thải
- Chiều dài của bể lắng cát ly tâm được tính theo công thức :
Llgc =

1000.K .H .Vmax 1000.1,3.0,5.0,3


8,06(m)
U0
24,2

K = 1,3 : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và độ lớn thuỷ lực của hạt cát Uo . Ở đây
chọn loại bể là bể lắng cát ly tâm và hạt cát có độ lớn thuỷ lực là 24,2 mm/s.(theo
bảng 27-[1])
H = 0,5m: độ sâu tính toán trong bể lắng cát. Theo điều 8.3.4.a –[1] thì H = 0,25-1m.
Lấy bằng độ sâu h trong mương dẫn ứng với Qmax.
Vtb = 0,3m/s: tốc độ nước thải trong bể lắng cát ly tâm ứng với lưu lượng lớn nhất, (theo
bảng 28-[1] Điều 8.3.4 TCVN 7957:2008).)
Uo = 24,2 mm/s : độ lớn thuỷ lực của hạt cát (theo bảng 28-[1])
- Chiều rộng của mỗi bể lắng cát ly tâm được tính theo công thức :
b=

F
H



0,6
 1,2m
0,5

Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin  0,15 (m/s) ) theo điều 8.3.4 TCVN 7957:2008
vmin =

Qmin
0,083
=

= 0,25  0,15 (m/s)  đảm bảo.
n.b.hmin 2 1,2 0,14

- Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:
Wc =

P.N .t 0,02.164700.1

 3,3 (m3/ngđ)
1000
1000


P = 0,02 l/ng.ngđ : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát ly tâm cho một người trong ngày
đêm (theo bảng 28 –[1])
N = 164700 người: dân số
t = 1 ngày: chu kì xả cát, tránh được sự phân huỷ của cặn.
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm:
hc =

Wc
3,3

 0,17 m
L.B.n 8,06.1,2.2

n = 2: số bể lắng cát làm việc có trong trạm xử lí nước thải
- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ly tâm:
Hlg.c = hmax + hc + hbv = 0,4 + 0,17+ 0,3 = 0,87 m
hmax= 0,4m: chiều cao lớp nước trong bể lắng cát ly tâm ứng với lưu lượng lớn nhất.

hbv= 0,3 m : khoảng cách từ mực nước đến thành bể.
Cát lắng ở bể được gom về hố tập trung ở đầu bể bằng thiết bị cào cát cơ giới, từ đó thiết
bị nâng thuỷ lực sẽ đưa hỗn hợp cát và nước đến sân phơi cát.
* Sơ đồ hoạt động của thiết bị nâng thuỷ lực:
1-Nước công tác
2-Ống dẫn nước phun
(=100÷150mm)
3-Vòi phun(d=40 mm)
4-Ống hút cát(d=150 mm)
5-Buồng trộn
6-Cổ khuyếch tán
7-Ống đẩy.
Hình 4:Sơ đồ hoạt động của thiết bị nâng thủy lực

Để dẫn cát đến sân phơi cát bằng thiết bị nâng thủy lực,cần pha loãng cát với nước thải
sau xử lý với tỉ lệ 1:20 theo trọng lượng cát.
-

Nước công tác do máy bơm với áp lực 23 at.


-

Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút.

-

Độ ẩm của cát: 60%

-

Trọng lượng thể tích của cát: 1,5 [T/m3].

Lượng nước cần pha loãng cát với nước thải sau xử lý với tỉ lệ 1 : 20 theo trọng
lượng cát: Qct = WC . 1,5 . 20 = 3,3.1,5 .20 = 99 m3/ngđ =4,13 m3 /h=1,146
l/s=0,00146m3 /s
* Cấu tạo bể lắng cát ly tâm:
- Các thông số của bể lắng cát ly tâm:

B = 1,2 m
L = 8,06 m
H = 0,87 m
n = 2 làm việc

IV. Sân phơi cát
Cát sau khi đã ra khỏi bể lắng cát ly tâm có chứa một lượng nước đáng kể, do đó cần
làm ráo cát (tách nước ra khỏi cát ) để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác. Quá trình này
được diễn ra tại sân phơi cát.
- Diện tích hữu ích của sân phơi cát được tính theo công thức :
F=

N .P.365 164700.0,02.365

 240,5 m2
1000.h
1000.5

Nll = 164700 người : dân số tính toán.
P = 0,02 l/ng.ngđ : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát ly tâm cho một người trong ngày
đêm (theo bảng 28 –[1])

h = 5m/năm : chiều cao lớp cát trong năm ( khi lấy cát đã phơi khô theo chu kì ). h = 3 –
5 m3/m2.năm (Điều 8.3.8 TCVN 7957:2008)
Chọn sân phơi cát gồm 2 ô, diện tích mỗi ô là 121 m2, kích thước mỗi ô trong mặt
bằng là 8m 16m.
B =8 m
* Sơ đồ cấu tạo sân phơi cát:
L = 16 m
- Các
H thông
= 5 m số của sân phơi cát:
n=2ô
Ống dẫn cát + nước từ BLC vào
Mương phân phối bùn cát vào các ô
Ống dẫn nước đã tách khỏi cát

Hình 6:Cấu tạo sân phơi cát


2

1

2

3

Vì độ ẩm của cát: 60% nên ta có:
Lượng nước có trong cát là:
Qnc=60%.Wc =0,6 . 3,3= 2(m3/ngđ)
Tổng lượng nước hồi lưu về đầu trạm xử lí bằng tổng lượng nước sạch dùng khi cần pha

loãng cát với nước thải để xả cát bằng thiết bị nâng thủy lực và lượng nước có trong cát:
QHL= Qnc+ Qct =2 + 99 = 101 (m3/ngđ)=4,2 m3/h

V. Bể điều hòa
Giơ
Q
Thể tích tích lũy Thể tích tích
trong
(m3/h)
vào bể (m3)
lũy ra bể (m3)
ngày
1
300,13
300,13
800,05
2
300,13
600,26
1600,1
3
300,13
900,39
2400,15
4
300,13
1200,52
3200,2
5
300,13

1500,65
4000,25
6
835,08
2335,73
4800,3
7
1140,76
3476,49
5600,35
8
1112,10
4588,59
6400,4

Hiệu số thể
tích (m3)
-499,92
-999,84
-1499,76
-1999,68
-2499,60
-2464,57
-2123,86
-1811,81


9
10
11

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

1284,05
1284,05
1284,05
921,05
758,66
1064,34
1159,86
1159,86
1073,89
1073,89
825,52
835,08
835,08
452,97
300,13
300,13

5872,64
7156,69
8440,74
9361,79
10120,44
11184,78
12344,64
13504,51
14578,40
15652,29
16477,81
17312,89
18147,97
18600,94
18901,07
19201,20

7200,45
8000,5
8800,55
9600,6
10400,65
11200,7
12000,75
12800,8
13600,85
14400,9
15200,95
16001

16801,05
17601,1
18401,15
19201,2

-1327,81
-843,81
-359,81
-238,82
-280,21
-15,92
343,89
703,71
977,55
1251,39
1276,86
1311,89
1346,92
999,84
499,92
0,00

Thể tích bể điều hòa:
Wđh= 1346,92 - (-2499,60) = 3846,52 m3
Trong đó :
Chọn chiều cao bể điều hòa H = 4m, chiều cao bảo vệ 0,5m
Diện tích bể điều hòa: F = Wt/H = 3846,52 /4 = 962 m2
Vậy bể có B= 30m, L=33m
Lưu lượng không khí cần cung cấp:
V=Qmax x D = 3846,52 .0,5= 1923,3 m3

Trong đó: D =0,5m3/ m3 nước thải, theo 8.12.3 TCVN 7957-2008
VI. Bể lắng ly tâm đợt I
Vị trí Nằm trước công trình xử lí sinh học và phía sau bể lắng cát.
Mục đích :
Nhằm loại bỏ các tạp chất lơ lửng có trong nước thải trước khi xử lý sinh học. Ở đây,
các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ
trọng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên mặt nước và được thiết bị gạt cặn tập trung về máng thu chất
nổi sau đó dẫn đến hố tập trung.
Nguyên lí hoạt động:
Nước thải chảy theo ống trung tâm theo chiều từ dưới lên qua múi phân phối và vào bể.
Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn hướng dòng và thay đổi hướng
đi xuống. Sau đó sang ly tâm và dâng lên thân bể. Nước đã lắng trong tràn qua máng thu


đặt xung quanh thành bể và được dẫn ra ngoài. Cặn lắng được dồn về hố thu cặn nhờ hệ
thống cần gạt cặn và được xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh.
Các lưu ý khi thiết kế bể lắng ly tâm I
 Thời gian lắng phụ thuộc vào nồng độ chất lơ lửng
 Chiều sâu vùng lắng H lấy từ 1,5- 5,0 m. Tỉ lệ giữa đường kính và chiều sâu vùng
lắng lấy từ 6-12.
 Đường kính ống trung tâm không nhỏ hơn 1 m.
 Lớp nước trung hòa 0,3 m
Tính toán thiết kế bể lắng ly tâm I
- Việc tính toán thiết kế dựa theo hướng dẫn điều 8.5.4 (TCVN7957:2008)
- Bán kính bể lắng ly tâm
R

Q
( m)
3.6KU 0 N

Trong đó:
+ Q=800,05: lưu lượng tính toán (m3/h)
+ N: Số bể lắng ly tâm công tác, chọn N=2 bể và 1 bể dự phòng
+ K: hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, với bể lắng ly tâm K=0.45
+ U0: độ lớn thủy lực của hạt cặn
U0 

1000 KH


n
 KH 
t 

 h 
1000.0,45.2
 0,02  0,71 (mm/s)
=
1,09.974,4.1,16

+ α: hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt, với nhiệt độ
trung bình tính theo tháng thấp nhất t=190C tương ứng với α=1,09 (bảng 31 TCVN
7957:2008)
+ Giá trị (K.H/h)n =1,16 ứng với chiều cao công tác của bể lấy H ct=2m (bảng 34
TCVN 7957:2008)
+ Với Chh= 298,1 mg/l và hiệu suất lắng của bể lắng ly tâm đợt I là E=60%. Nội
suy ta được t= 974,4s = 16,24 phút.
+ V: tốc độ tính toán trung bình vùng lắng (tốc độ ở giữa bán kính) V = 5-10 mm/s
=> chọn V = 7 mm/s

+  : thành phần thẳng đứng của tốc độ của nước thải xác định (bảng 32 TCVN
7957:2008). Ứng với V=7mm/s ta được  =0,02 mm/s


R

800,05
10,52 (m)
3.6 3.14 0.45 0,71 2

- Chọn R = 11 m . Đường kính của 1 bể lắng ly tâm : D=2R= 22(m)
Kiểm tra:

22
D
= = 11 (thỏa mãn 6 12 điều 8.5.11 TCVN 7957:2008).
2
H

- Diện tích của 1 bể lắng ly tâm : F = R2= 3,14.112= 380(m2)
- Thể tích ngăn công tác của bể: Wb= F×H = 380×2 = 760 (m3)
- Kiểm tra lại thời gian lưu nước:
t

Wb N 760 2

1,9 h (nằm trong khoảng từ 1,5  2h)  Thỏa mãn
800,05
Q

- Đường kính ống dẫn nước từ bể điều hòa sang bể lắng ly tâm là 400 mm.
- Đường kính ống hướng dòng bên trong của bể lắng ly tâm, chọn Dhd = 3m
- Chiều cao tấm chắn hướng dòng, chọn Hhd =1/3H=(1/3). 3=1(m)
- Đường kính ống xả cặn Dc =200mm.
- Tốc độ thanh gạt bùn (2- 3) vòng/h, chọn 3 vòng/h.
- Tính toán máng tràn thu nước xung quanh bể
Ta có lưu lượng nước thải qua 1 bể:
Qb =

Q
2



800,05
= 400,03 (m3/h) = 111,12 (l/s)
2

Chọn vận tốc nước tràn qua máng: V=0,8(m/s)
Qb
400,03

= 0,14 (m2)
v
3600.0,8
Fm 0,14

Chọn Bm = 0,5m Hm =
= 0,28(m)
Bm

0,5

Diện tích mặt cắt ly tâm: Fm =

Tải trọng của máng tràn :
q=

Qb
400,03

= 5,79 (m3/m.h) = 1,61 (l/m.s) < 10 (l/m.s) (theo mục 8.5.10D
3.14 22

TCVN7957:2008)
- Dung tích cặn lắng trong bể lắng đợt I
Q C ET
400,03 268,3 60 8
W C  b ss

10,3 (m3)
(100  P) 
(100  95) 10 6
Trong đó
+ E=60%: hiệu suất làm việc của bể lắng
+ T: chu kỳ xả cặn, chọn T=8h (theo mục 8.5.10-TCVN 7957:2008)
+ P=95% (theo mục 8.5.5-TCVN 7957:2008).
+  : trọng lượng thể tích cặn  =1(T/m3)=106(g/m3)
- Chiều cao vùng chứa cặn

hc 

D d
22  1 0
tg 
tg 5 0,92(m)
2
2

Trong đó: α = 50: là góc nghiêng đáy bể; d=1m: đường kính đáy bể
Chiều cao xây dựng bể
Hxd = H+h1+hc+hbv = 2+0,3+0,92+0,3=3,52(m)
Trong đó:hth=0,3m (theo mục 8.5.11-TCVN 7957 :2008); hbv=0,3m
Sau bể lắng ly tâm 1 thì:
Css =

C1 .(100  E1 ) 298,1.(100  60)

=119,3 (mg/l)
100
100

D = 22m
H = 3,52 m
n = 2 bể công tác
Wc = 10,3 m3

-Các thông số của bể lắng ly tâm đợt I:
MẶT CẮT A-A

MẶT BẰNG

1.Sàn công tác
2.Vách hướng dòng
3.Ống dẫn chất nổi.
4.Máng thu nước
5.Tấm chắn chất nổi
6. Động cơ
7.Hố thu cặn
8.Cầu thang
9. Ống xả cặn
10.Thanh gạt cặn
11.Thanh gạt chất nổi
12.Ống dẫn nước vào bể
13. Ống dẫn nước ra bể
14. Hệ thống phân phối
trung tâm

Hình 5.5-Bể lắng ly tâm

VII. Bể lọc sinh học cao tải
Vị trí : Nằm sau bể lắng ly tâm I và nằm trước bể lắng ly tâm II.