ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI “ Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu đô thị” CHUẨN HUNRE

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGHÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
“ Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu đô thị”

Sinh viên thực hiện
Lớp
Mã sinh viên
Chuyên ngành
Giảng viên hướng dẫn

:
:
:
:
:

Nguyễn Tuấn Linh
ĐH5M5
1511070123
Công nghệ môi trường
ThS. Đoàn Thị Oanh

Hà Nội, tháng 10 năm 2018.

1

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Họ và tên sinh viên:

Nguyễn Tuấn Linh

Lớp : ĐH5M5
Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Đoàn Thị Oanh

1. Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước
thải theo các số liệu dưới đây:

- Mặt Bằng số 11
- Diện tích: 43 km2 (Tính toán diện tích mặt bằng 11)
- Mật độ dân số: 3142 người/km2
2. Thể hiện các nội dung trên vào
- Thuyết minh công nghệ
- Mặt cắt dọc theo nước+bùn (phương án chọn)
- Mặt bằng trạm xử lý (phương án chọn)
- Bản vẽ chi tiết 03 công trình (theo chỉ định của GVHD)

Tổng là 05 bản vẽ
Sinh viên thực hiện

Giáo viên hướng dẫn

2


LỜI NÓI ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên quý giá của con người và toàn bộ sự sống trên Trái Đất.
Nước tham gia vào hầu hết các quá trình sinh hoạt và sản xuất của con người, do vậy
lượng nước cần sử dụng cho các nhu cầu trên là rất lớn.
Cùng với nhu cầu cấp nước, lưu lượng nước thải hằng ngày từ tất cả các hoạt động
thải ra ngoài môi trường cũng rất cao. Tuy nhiên, mỗi lĩnh vực, mỗi nhu cầu sử dụng thì
nước thải lại có những thành phần và tính chất khác nhau. Do đó, đặc điểm yêu cầu xử lý
trước khi xả ra ngoài môi trường cũng là khác nhau.
Trong đồ án môn học “Kỹ thuật xử lý nước thải” lần này, em xin được đưa ra đề
xuất phương án, tính toán và kèm theo đó là bản vẽ của hệ thống xử lý nước thải sinh
hoạt cho khu đô thị với dân số 135106 người theo phương án đã được lựa chọn.
Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thạc sĩ Đoàn Thị Oanh – Trưởng
bộ môn Công Nghệ Môi Trường, khoa Môi Trường, Trường Đại học Tài Nguyên và Môi
Trường Hà Nội. Cô là người đã trực tiếp hướng dẫn, góp ý và chỉ bảo em trong suốt quá
trình thực hiện đồ án này.
Đây là lần đầu tiên được thực hiện đồ án về xử lý nước thải, do vậy báo cáo cũng
như bản vẽ kèm theo không tránh hỏi nhiều sai sót. Qua đợt bảo vệ lần này, mong hội
đồng đưa ra những nhận xét, góp ý bổ sung để em có thể đúc kết được những bài học,
kinh nghiệm quý báu cho học tập và công việc sau này.
Em xin trân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Linh
Nguyễn Tuấn Linh

3


CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
Chọn khu vực tính toán lưu lượng nước thuộc đô thị loại III.
1) I. Xác định lưu lượng nước của đô thị loại III

1.1.Lưu lượng nước sinh hoạt trong đô thị
Theo dữ liệu bài ra ta có:

- Mật độ dân số P = 3142 người/km2.
- Diện tích F = 43 km2
Vậy, số dân N = P x F = 3142 x 43 = 135106 (người).
Với đô thị loại III, có 90% dân số đô thị được cấp nước với tiêu chuẩn q = 100
(l/người.ngày đêm). Chọn Kngày max = 1,2 [Kngày max = 1,1 ÷ 1,2 - Mục 3.3 -TCXD33:2006].
= x90% = 14592 (m3/ngày đêm)

1.2.Xác định lưu lượng nước cho các công trình công cộng
QTH, BV = (m3/ngđ)
Trong đó:
+ qth, bv: tiêu chuẩn dùng nước cho bệnh viện và trường học
qBV = 250 (l/giường.ngđ) – Thuộc qtc = 250 - 300 (l/ng.ngày)
4513/1988
•

theo TCVN

qTH = 20 (l/học sinh/ngđ) – Theo mục 5.3.2 QCVN 01: 2008 BXD

+ N: số giường bệnh hay số học sinh
Giả thiết có: NBV = 395 (giường)
NTH = 1300 (học sinh)


Q BV = Abv = = 98,75 (m3/ngđ)
Q TH = Ath = = 16,72 (m3/ngđ)

 Tổng lưu lượng: Q = 14592 + 98,75+16,72 =14707,47 m3/ngày đêm
4


Tính toán lưu lượng nước thải:

- Lưu lượng nước thải được lấy bằng 80% lưu lượng nước cấp nên ta có lưu lượng nước
thải sinh hoạt của toàn thành phố:
Qng.đêm = 14707,47 *0,8=11762 (m3/ngày đêm). Chọn Qng.đêm = 12000 (m3/ngày đêm).

- Lưu lượng nước thải trung bình:
= = = 500 (m3/h) = 139 (l/s)

- Chọn hệ số không điều hòa KMax = 1,5935 (Bảng 2-TC7957:2008), ta có lưu lượng nước
thải giờ lớn nhất:
= x KMax = 500 x 1,5935 = 796,75 (m3/h) = 221 (l/s)

- Chọn hệ số không điều hòa Kmin = 0,596 (bảng 2-TC7957:2008), ta có lưu lượng nước
thải giờ nhỏ nhất:
Qh.min = x Kmin =500 x 0,596 = 298 (m3/h) = 82,8 (l/s)

1. Nồng độ chất ô nhiễm
a. Hàm lượng chất lơ lửng
CSSSH = (mg/l)
Trong đó:

- CSSSH: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt,mg/l.
- aSS: tiêu chuẩn thải chất lơ lửng theo đầu người, g/ng.ngđ.
aSS = 60 g/ng.ngđ (bảng 25 TCVN 7957-2008)

- q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của khu vực: q0 =100 l/ng.ngđ
Thay số, ta có:
CSSSH = = 600 mg/l,
b. Hàm lượng BOD của nước thải đã lắng
CBOD5SH= mg/l
Trong đó:

5


- aBOD5: tiêu chuẩn thải BOD5 theo đầu người, g/ng.ngđ.
aBOD5 = 30 g/ng.ngđ (bảng 25 TCVN 7957-2008)
Thay số, ta có:
CBOD5SH = = 300 mg/l
c. Hàm lượng N-NH4+
CN-NH4 = mg/l
Trong đó:

- aN : Tiêu chuẩn thải N theo đầu người, g/ng.ngđ, aN = 8 g/ng.ngđ
Thay số, ta có:
CN-NH4 = = 80 mg/l

d. hàm lượng Photphat:
C = mg/l
Trong đó:

- aN : Tiêu chuẩn thải P theo đầu người, g/ng.ngđ, aN = 3,3 g/ng.ngđ
Thay số, ta có:
CN-NH4 = = 33 mg/l
2. . Xác định mức độ xử lí cần thiết
a. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo hàm lượng cặn lơ lửng
Mức độ cần thiết làm sạch theo hàm lượng chất lơ lửng :
ESS = =
Trong đó:

- ESS :hiệu quả xử lí nước thải theo hàm lượng cặn lơ lửng, %.
- Cn.thải =100 (mg/l) - Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi xử lý, (cột B QCVN
-

14:2008/BTNMT )
C0 : Hàm lượng cặn của nước nguồn trước khi xả thải

b. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD
Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD :
6


EBOD = =
Trong đó:

- ESS :hiệu quả xử lí nước thải theo hàm lượng cặn lơ lửng, %.
- Ln.thải =50 (mg/l) - Hàm lượng BOD sau khi xử lý, (cột B QCVN 14:2008/BTNMT)

- L0 : Hàm BOD của nước nguồn trước khi xả thải
3. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải
Bảng tính chất nước thải đầu vào và đầu ra
Các chỉ tiêu phân tích
Tổng các chất rắn lơ lửng
BOD5
Tổng N
Tổng P

Đơn vị
tính

Đầu
vào

mg/l
mg/lO2
mg/l
mg/l

600
300
80
33

Đầu ra: QCVN
14:2008/BTNM
T (Cột B)
100
50

10
10

Ghi chú
Xử lý
Xử lý
Xử lý
Xử lý

Nguồn tiếp nhận : dòng sông

7


CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
2.1. Phương án 1
Ngăn tiếp nhận
Song chắn rác

Máy nghiền rác

Bể lắng cát đứng

Sân phơi cát

Bể điều hòa

Bể lắng đứng I
Trạm
thổi

khí

Bể Thiếu Khí

Bùn tuần
hoàn

Bể Hiếu khí có
giá thể MBBR

Bể mê tan

Bể lắng đứng II
Trạm Clo
Bể khử trùng

Nguồn tiếp nhận

Sân phơi bùn

Xử lý

8


Thuyết minh:
Nước thải của khu đô thị được dẫn vào ngăn tiếp nhận của trạm xử lý băn đường
ống hoặc cống/máng dẫn.
Từ ngăn tiếp nhận, nước thải được đưa qua song chắn rác để giữ lại rác thô kích
thước lớn. Rác được giữ lại, qua máy nghiền rác để đưa về bể metan

Nước thải sau khi qua song chắn, được dẫn vào bể lắng cát đứng, ở đây cặn/cát có
kích thước lớn bị giữ lại, lắng xuống đáy. Cát đượcc xả định kì và dẫn ra sân phơi cát,
nước thải đi ra được dẫn vào bể điều hòa.
Tại bể điều hòa, nước thải được phân phối đều theo lưu lượng thải hằng ngày tới bể
lắng đứng đợt I.
Tại bể lắng đứng đợt I, các chất bẩn không tan sẽ lắng và bị giữ lại. Sau đó, cặn
được xả định kì bằng ống xả ở đáy và dẫn sang bể metan.
Tiếp theo, nước thải được dẫn sang bể lắng đứng sơ cấp sẽ lắng cặn xuống một
phần.
Nước trong thu được ở trên cho qua bể Anoxic 2 ngăn. Tại bể này, xảy ra quá trình
khử nitrate chuyển hóa NOx thành N2 tự do thoát ra ngoài không khí, nhờ hoạt động của
vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas, Nitrobacter trong điều kiện thiếu oxy.
Cụ thể, quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ trong nước thải dưới dạng amoni thành
nitơ tự do như sau:
+
Quá trình nitrat hóa: NH 4 + 1,5O2 => NO2- + 2H+

+ H 2O

NO −2 + 0,5O => NO3−
2
Quá trình khử nitrat: NH4+ => NO2- => NO3- => N2
Tại bể Anoxic có gắn máy khuấy dạng chìm nhằm tạo điều kiện thiếu khí cho sự
hoạt động của vi sinh vật khử nitrate.
Tiếp đó, nước thải được dẫn sang bể Oxic kết hợp giá thể vi sinh MBBR, ở đây hỗn
hợp bùn và nước được xáo trộn đều bằng hệ thống phân phối khí từ máy thổi khí. Máy
thổi khí hoạt động liên tục nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động.
Ở bể Oxic, lượng BOD giảm do vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong
nước thải để tạo sinh khối theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + VSV hiếu khí => H2O + CO2 + sinh khối mới +...

Giá thể vi sinh di dộng MBBR (vật liệu đệm hạt) được bổ sung vào trong bể và
chuyển động tự do trong nước thải có chức năng nâng cao hiệu quả xử lý của bể Oxic.

9


Đồng thời, giá thể tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật tiếp tục xử lý các hợp chất
Nitơ còn lại trong nước thải.
Nước thải sau khi qua hệ bể xử lý sinh học vẫn còn một lượng bông bùn lơ lửng trôi
theo dòng nước nên để đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt yêu cầu, ta dẫn nước thải đến
bể lắng đứng thứ cấp để tách bùn hoạt tính, bùn được tuần hoàn quay lại bể Anoxic và
Oxic.
Bể được thiết kế hình vuông, có vát đáy hình chóp cụt, dưới đáy bể có lắp bơm
chìm để thu hồi bùn hoạt tính. Nước trong sau khi đã xử lý đảm bảo SS và BOD, NH 4 - N
cho phép sẽ được dẫn đến bể khử trùng để diệt khuẩn đảm bảo quy chuẩn trước khi xả
thải theo QCVN 14: 20008/BTNMT

10


2.2. Phương án 2
Ngăn tiếp nhận
Song chắn rác

Máy nghiền rác

Bể lắng cát đứng

Sân phơi cát

Bể điều hòa

Bể lắng 2 vỏ I
Trạm
thổi
khí
Bể SBR

Bể mê tan

Trạm Clo
Bể khử trùng

Nguồn tiếp nhận

Sân phơi bùn

Xử lý

11


Thuyết minh:
Nước thải của khu đô thị được dẫn vào ngăn tiếp nhận của trạm xử lý băn đường
ống hoặc cống/máng dẫn.
Từ ngăn tiếp nhận, nước thải được đưa qua song chắn rác để giữ lại rác thô kích
thước lớn. Rác được giữ lại, qua máy nghiền rác để đưa về bể metan
Nước thải sau khi qua song chắn, được dẫn vào bể lắng cát đứng, ở đây cặn/cát có
kích thước lớn bị giữ lại, lắng xuống đáy. Cát đượcc xả định kì và dẫn ra sân phơi cát,
nước thải đi ra được dẫn vào bể điều hòa.

Tại bể điều hòa, nước thải được phân phối đều theo lưu lượng thải hằng ngày tới bể
lắng đứng đợt I.
Tại bể lắng đứng đợt I, các chất bẩn không tan sẽ lắng và bị giữ lại. Sau đó, cặn
được xả định kì bằng ống xả ở đáy và dẫn sang bể metan.
Tiếp theo, nước thải được dẫn sang bể lắng đứng sơ cấp sẽ lắng cặn xuống một
phần.
Nước trong thu được ở trên cho qua bể SBR.
. Nước trong sau khi đã xử lý đảm bảo SS và BOD, NH 4 - N cho phép sẽ được dẫn
đến bể khử trùng để diệt khuẩn đảm bảo quy chuẩn trước khi xả thải theo QCVN 14:
20008/BTNMT
b.So sánh phương án-lựa chọn công nghệ :

So sánh
Ưu điểm

Phương án 1
Chi phí vận hành tương đối
thấp
- Có thể vận chuyển di dời hệ
thống xử lý nước thải sinh hoạt
khi bệnh viện, nhà máy hoặc
khu công nghiệp chuyển địa
điểm.
- Khi mở rộng quy mô của
doanh nghiệp lên thì có thể
tăng công suất hoạt động của
máy bằng cách nối lắp thêm
các module hợp khối, mà
không cần phải dỡ bỏ để thay
thế lại cái khác.

Phương án 2
– Xử lý các chất hữu cơ triệt để
– Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao
– Khả năng khử N và P cao
– Phù hợp với mọi hệ thống, mọi
công suất.
– Tiết kiệm được diện tích
– Linh hoạt trong quá trình hoạt
động
– Không cần sử dụng bể lắng riêng
biệt
– Dễ dàng kiểm soát các sự cố.

12


- Bảo vệ môi trường tránh khỏi
nguồn ô nhiễm nước và cung
cấp nguồn nước sạch.
Nhược điểm

AO
Yêu cầu phải có diện tích xây
dựng
- Sử dụng công nghệ kết hợp
với nhiều hệ vi sinh, và những
hệ vi sinh này rất nhạy cảm, dễ
ảnh hưởng lẫn nhau chính vì
thế nó đòi hỏi khả năng vận

hành của công nhân vận hành
có kinh nghiệm và rõ chuyên
môn trong lĩnh vực.

SBR
- Vận hành phúc tạp.
- Yêu cầu người vận hành phải có
trình độ.
– Lập trình hệ thống điều khiển tự
động khó khăn.
– Hệ thống thổi khí dễ bị tắc do bùn.

- Quá trình khởi động của hệ
thống rất lâu do bể sinh học kỵ
khí cần thời gian để khởi động

-Kết luận : Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể hiếu khí aerotank và
bể Lắng Đứng để đơn giản trong quá trình vận hành nhưng hiệu quả xử lý của 2 công
nghệ tương đương nhau

13


CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH
THEO PHƯƠNG ÁN I
3.1. Ngăn tiếp nhận và song chắn rác
a. Ngăn tiếp nhận
Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất Qmaxh = 796,75 (m3/h) ta chọn 2
bơm hoạt động. Chọn 1 ngăn tiếp nhận với các thông số sau: (Tham khảo bảng P3.1
trang 319 sách “Xử lý nước thải đô thị” do PGS.TS Trần Đức Hạ chủ biên)

Bảng 3.1. Kích thước ngăn tiếp nhận bằng bê tông cốt thép
Kích thước cơ bản, mm

Dống , mm

Q (m3/h)
A

B

H

1000-

200

230

200

1400

0

0

0

H1

h

h1

b

L

1600

750

750

600

1000

L1
120
0

2 ống
250

b. Mương dẫn nước thải
Nước thải được dẫn đến từ ngăn tiếp nhận đến các công trình tiếp theo bằng mương
có tiết diện hình chữ nhật.
Tra bảng 36- bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước- Trần Hữu Uyển và
bằng cách nội suy ta có:

Bảng 3.2. Kích thước và thông số thủy lực mương dẫn nước thải
Thông số tính toán
Độ dốc i
Chiều ngang B, m
Tốc độ v, m/s
Độ đầy h, m

s

QTB = 139 l/s
0,001
0,6
0,66
0,6

Lưu lượng tính toán, l/s
Qmaxs = 221 l/s
0,001
0,6
0,75
0,85

Qmins = 83 l/s
0,001
0,6
0,6
0,39

- Chiều cao xây dựng mương: H = hmax + hbv
hmax = = = 0,491 m. Chọn hmax = 0,5 m

hbv = 0,5 m

14


Thay số, ta có:
H = 0,5 + 0,5 = 1 m
Chọn chiều dài mương dẫn 10 m để thuận tiện đặt SCR và theo dõi chất lượng
nước đầu vào
c. Song chắn rác
Theo mục 7.2.9, chọn SCR kết hợp nghiền rác đặt tại kênh/mương nên thiết kế gồm
2 song chắn rác, 1 song làm việc và 1 song dự phòng.

- Số lượng khe hở của 1 song chắn rác (khe):
n = = = 13,65 (khe)
Lấy tròn n = 14 khe
Trong đó:
q: lưu lượng nước thải tính toán (m3/s); 0,221 m3/s
b: chiều rộng khe hở giữa các thanh đan (m); chọn 0,02 m
(theo TCVN 7957:2008; mục 8.2.1 quy định b = 15-20 mm
h1: chiều sâu lớp nước trong song chắn rác, lấy bằng độ đầy tính toán ở mương dẫn
0,85 m
vtt : vận tốc trung bình qua các khe hở, theo tiêu chuẩn 7957-2008
vtt = 0,8 – 1 m/s , vtt = 1m/s
kz :hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, lấy bằng 1,05
N: Số song chắn rác
- Chiều rộng toàn bộ thiết bị chắn rác :
Bs = d.(n - 1) + b.n ( m )
Trong đó :Chọn thanh chắn hình tròn có:
d: chiều dày của mỗi song chắn, chọn d = 0,01 m

Thay số, ta có:
Bs = 0,01.(14 - 1 ) + 0,02.14 = 0,41 (m);
Ta thấy Bs < chiều rộng mạng dẫn nước nên ta lấy B s = chiều rộng máng dẫn
nước Bs = 0,6m  số lượng khe hở n= 21 khe
Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy tại phần mở rộng của mương trước SCR ứng với
lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương, vận tốc 0,4 m/s
15


vm = = = 0,404 (m/s)
Kết quả thu được thỏa mãn yêu cầu

- Tổn thất áp lực qua mỗi song chắn rác:
H ξ = ξ.
Trong đó :
vmax – tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn
nhất, vmax = 0,75 m/s
N: Số song chắn rác, N = 1
K – hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn , lấy K = 3,36 v1.32 = 1,2
ξ – hệ số sức cản cục bộ của song chắn và được tính theo công thức :
ξ= β.( sin α = 1,79.( sin 600 = 0,62
Trong đó:
β – hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn rác, với tiết diện hình tròn
tra bảng β = 1,79
d – chiều dày mỗi thanh, d= 0,01 m
b- chiều rộng mỗi khe hở , b= 0,02 m
α – góc nghiêng so với mặt phẳng ngang, α = 600
Vậy:
H ξ = 0,62. . 1,2 = 0,022 ( m)

- Chiều sâu đặt mương chắn rác là :
H = hmax + hs + 0.5 = 0,6 + 0,022 + 0,578 = 1,2 (m)
Theo điều 8.2.5 cốt nhà cao hơn ít nhất 0,5 m so với mực nước cao nhất trong
mương dẫn nên ta chọn là 0,578 m.

- Lượng rác lấy từ song chắn :
Wr = = = 2,3 (m3/ ngđ)
Trong đó:
a : lượng rác tính cho đầu người trong năm, theo bảng 20 trong TCVN 7957:2008,
khi lấy rác bằng cơ giới và với khoảng cách giữa các khe hở b= 20 cm lấy a= 8 l/ng năm;
Ntt : Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Ntt =105136 người.

- Với dung trọng của rác 750kg/m3, trọng lượng của rác là:
- P= 750.2,3 = 1725 ( kg/ngđ ) = 1,725( tấn/ngđ )
-

Lượng rác trong từng giờ của ngày đêm:
16


- P1 = = .2 = 0,14375 ( tấn/ h)
Trong đó : Kh – hệ số không điều hòa giờ, lấy Kh = 2
- Lượng nước dùng để nghiền rác là 40m3/tấn.
Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan.
Độ ẩm của rác trước khi nghiền khoảng 80%.
=> Hàm lượng SS, TS, BOD5, N-NH4 của nước thải khi qua song chắn rác đều giảm 45% (Trang 104_Giáo trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của Lâm Minh Triết)
Chọn H= 5%

- Hàm lượng BOD còn lại:
- Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là:

Đối với vớt rác cơ giới có máy nghiền ta tra bảng 19 TCXD 7957-2008 có tổng song
chắn rác là 2, trong đó 1 công tác, 1dự phòng.
Bảng 3.3. Thông số thiết kế song chắn rác
Tên công trình
song chắn rác

Số
lượng
2

Hmương
(m)
1,2

Bs
(m)
0,6

L
(m)
--

3.2. Bể lắng cát ngang
-

chọn 2 đơn nguyên làm việc 1 đơn nguyên dự phòng (8.3.2 TCVN 7958 2008)
Chiều dài bể lắng cát ngang
L = (m)
(Theo CT 18 TCXD 7957-2008)

Trong đó:
K: hệ số tỷ lệ Uo:U chọn theo bảng 27 mục 8.3.3 TCVN 7957:2008; tra được
K=1,3
V: tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn
bằng 0,3 (m/s); (TCVN 7957:2008 bảng 28 mục 8.3.3)
: Chiều cao tính toán của bể lắng cát, có thể lấy bằng độ đầy là 1m (theo 8.3.4
TCVN7957-2008 thì từ 0,25-1m)
17


: Độ lớn thủy lực của hạt cát bằng 24,2 mm/s (TCVN 7957:2008 bảng 26 mục
8.3.3)
Thay số, ta có: L = = 16 (m)
-

Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát ngang

Trong đó:
v = 0,3m/s
Qmax: lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0,221 (m3/s)
chọn 2 đơn nguyên làm việc 1 đơn nguyên dự phòng
Thay số, ta có:
-

Chiều ngang của 1 bể lắng cát :

B = = = 0,37( m)
Chiều ngang quá nhỏ so với chiều dài theo tính toán, nên ta lấy chiều ngang mỗi bể
là 1m.
- Thời gian lưu nước trong bể: t = = = 53,33 s. Thỏa mãn t 30 s.

-

Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức :
Wc = = = 2,11 m3

Trong đó :
N : dân số tính toán chất lơ lửng. N= 105136người
P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm lấy theo TCVN
7957-2008; theo bảng 28 mục 8.3.3; P = 0,02 l/ng.ngđ
t : chu kì xả cát t 2 ngày đêm ( để tránh sự phân hủy cặn cát )
Chọn t = 1 ngày đêm.
-

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngag trong 1 ngày đêm:
= = = 0,05 (m), chọn hc = 0,8m để tránh việc cát bị xáo trộn khi dọn cát
Trong đó: n : số đơn nguyên công tác
Theo 8.3.5 TCVN 7957, với lượng cát 1 ngày là 2,11 m 3>0,1m3 ta xả cát ra khỏi bể
bằng phương pháp cơ giới

18


Lượng cát 1 ngày 2,11 m3 , độ ẩm của cát 60% (bảng 28)  tổng lượng cát có
nước cần xả là 2,11/0,6=3,52 m3, chon thời gian xả cát là 5 phút suy ra lưu lượng
cần xả là =0,0117 m3/s
Chọn vận tốc trong đường ống xả cát là 1,25 m/s  Đường kính ống xả cặn
D== 0,109 m
Chọn ống có đường kính D = 110mm
Thu nước cuối bể và được đưa qua bể điều hòa bằng Mương dẫn, kích thước
mương dẫn BxH = 0,6m x 1m

-

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :
= + + = 1 + 0,5 + 0,5 = 2 (m)
Trong đó: : chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5m.
Bảng Thông số thiết bể lắng cát ngang
Tên công
trình
thiết bể
lắng cát
ngang

Số
bể

Hn
(m)

Hc
(m)

Hbv
(m)

Hxd
(m)

L
(m)

B
(m)

2

1

0,5

0,5

2

6

1

• Sân phơi cát
Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát, được xây dựng ở
gần vị trí bể lắng cát.
- Diện tích hữu ích của sân phơi cát:
F = = = 154 (m2)
Trong đó:
hc là chiều cao lớp bùn cát trong năm, lấy h c = 5 m/năm.mục 8.3.8 TCVN
7957:2008
N: dân số tính toán bằng 105136người.
P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm lấy theo
TCVN 7957-2008; theo bảng 28 mục 8.3.3; P = 0,02 l/ng.ngđ
Chọn sân phơi cát gồm 2 ô, kích thước mỗi ô trong mặt bằng: 11 m x 7 m.

- Sau khi đi qua bể lắng cát thì SS và BOD giảm 5%
- Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau bể lắng cát:
- Css= CSS.(100-5)% = 570.(100-5)%= 541,5 mg/l
19


- Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng cát:
- L= CBOD.(100-5) % = 285.(100-5)% = 270,75 mg/l
3.3. Bể điều hòa
Bể điều hoà được xây dựng nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm của nước
thải từ nhà máy, tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật hoạt động tốt trong các giai đoạn xử lý
sinh học.
Thể tích bể điều hoà: Wdh(lt)= Qh× t =796,75× 1,5 =1195,125(m3)
Trong đó:
Qh là lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qh = 796,75 m3/ h
t : thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 1,5 h.
Dung tích bể là : W = 1200 m3
Chọn chiều cao Hdh của bể là 5 m

• Diện tích bể điều hoà:
F = = = 240 m2
Chọn bể điều hòa có L × B =20 m × 12 m.
Hxd = Hdh + Hbv = 5+ 0,5 = 5,5 m

• Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà:
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp một
lượng khí thường xuyên
Qkk = qkk × V × 60 = 0,015 × 1200 × 60 = 1080 (m3/h)
qkk là lượng không khí cần thiết để xáo trộn 0,01-0,015m 3/m3phút (trang 42 Tính toán
thiết kế công trình xử lí nước thải - Trịnh Xuân Lai)

• Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh.
Q(ống) = = = 77,2 (m3/h)
n: số ống nhánh
• Đường kính ống chính dẫn khí vào bể điều hoà
Dc = = = 0,138(m)
20


Chọn Dc =140mm ống thép.
V =10 m/s vận tốc khí trong ống (10-15 m/s) : [sách XLNTĐT-Trần Đức Hạ –trang 267]
N: dùng 2 ống dẫn khí
Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hoà
Dn = = = 0,053 (m)
Chọn Dn = 60 mm (Bảng thông số kỹ thuật ống nhựa PVC Tiền Phong />• Không khí được phân phối qua hệ thống đĩa thổi khí thô SSI, AFD 350 (12”), lưu lượng
thiết kế: qmax= 10 (m3/h) Khi đó, số đĩa thổi khí là:
N = Qkk/q=1080/10=108cái.
Có 14 ống nhánh, suy ra mỗi ống nhánh có 8 đĩa
Ống chính đặt trên mặt bể chạy dọc theo thành bể theo chiều dài.
Khoảng cách giữa các ống nhánh là m, các ống cách tường là 1,55m

• 0,2: đuôi của ống nhánh cách mép tường 0,2m  chiều dài mỗi ống nhánh: 11,8 (m)
Trên mỗi ống nhanh có 8 đĩa. Mỗi đĩa cách nhau cách nhau một khoảng 1,3m
Bảng 5: Thông số thiết kể bể điều hòa
STT
Thông số
Đơn vị
1
Thời gian lưu (t)
h

2
Thể tích (v)
m3
3
Chiều cao (htt)
m
4
Chiều dài (L)
m
6
Chiều rộng (B)
m
7
Chiều cao (Hxd)
m
8
Đường kính ống chính (Dống)
mm
9
Đường kính ống nhánh (Dn)
mm
10
Số ống nhánh
ống
11
Số đĩa trên mỗi ống nhánh
Lỗ
12
Chiều dài mỗi ống nhánh
m

13
Số bể
Bể
 Hiệu quả xử lý qua bể điều hòa.
Hàm lượng chất BOD, N sau bể điều hòa giảm 10 %

Giá trị
1,5
1200
5
20
12
5,5
140
60
14
8
11,8
1

BOD5 = 270,75× 90% = 243,675 (mg/l)

21


N-NH4 = 80 × 90% = 72 (mg/l)
P= 33 x 90% = 29,7 (mg/l)
Sau bể điều hòa ta chia thành 4 đơn nguyên hoạt động song song và 1 đơn nguyên dự
phòng; lưu lượng đi vào mỗi đơn nguyên Q=3000 m3/ngày.đêm
Tính toán thiết kế cho 1 đơn nguyên:

3.4. Bể lắng đứng I
Chọn 2 bể hoạt động đồng thời (theo 8.5.2 TCVN 7957:2008)
Lựa chọn bể lắng đứng hình vuông, dẫn nước thải vào bể theo ống trung tâm, thu
nước dòng ra bằng máng răng cưa (có chắn dòng) theo chu vi bể. Bể có vát đáy hình chóp
cụt để lắng cặn, thu bùn cặn bằng bơm và dẫn sang bể chứa bùn.
Ống dẫn nước thải của bơm từ bể điều hòa sang bể lắng đứng sơ cấp
Chọn 1 ống dẫn nước thải là ống nhựa PVC có đường kính 300 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước:v = = =0,246 m/s
Bảng : Thông số tính toán bể lắng đứng sơ cấp
Thông số

Giá trị
Khoảng
Đặc trưng

Bể lắng 1 đặt trước công trình xử lý bậc 2
-HRT (h)
1,5 – 2,5
2,0
3
2
-Tải trọng bề mặt (m /m .ngày)
+Lưu lượng trung bình
31 – 50
40
+Lưu lượng cực đại
81 - 122
89
3

Tải trọng máng thu (m /m.ngày)
124 - 490
248
Bể lắng đứng
Độ sâu (m)
3,0 – 4,8
4,2
Đường kính (m)
3,0 – 60
12 – 45
Độ dốc đáy (m/m dài)
1:10 – 1:13
1:12
Tốc độ máy gạt cặn (vòng/phút)
0,02 – 0,05
0,03
Nguồn : trang 45 - Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải.
Bể lắng đứng sơ cấp là bể lắng đợt 1 được đặt trước công trình xử lý bậc 2, với lưu
lượng trung bình, chọn tải trọng bề mặt qbm = 42 (m3/m2.ngày)

• Tổng diện tích bề mặt của bể lắng (tính cả ống trung tâm) là:
F = = = 70 m2
Trong đó:
22


+ Qtr: Lưu lượng trung bình ngày của nước thải vào bể, Qtr = 3000 m3/ngđ.
+ qbm: Tải trọng bề mặt, qbm = 42 m3/m2.ngày
Chọn 2 bể hoạt động đồng thời (theo 8.5.2 TCVN 7957:2008)
Tải trọng 1 bể là:

F1 = = 35 m2
n: số bể hoạt động
Với bể lắng đứng hình vuông, kích thước mặt bằng bể là
D × D = 6 × 6 m = 36 m2
• Đường kính ống trung tâm của bể là:
d = 20% ×D = 20% × 6 = 1,2 m
Chọn vật liệu làm ống trung tâm là inox và đường kính ống d = 1,2m.
Chiều cao ống trung tâm lấy bằng chiều cao vùng lắng, ống bị đầu dưới và được cắt
khe để hãm lực của nước và phân phối, hướng dòng cho nước thải
• Diện tích tiết diện ngang của ống trung tâm:
f= = = 1,13 (m2)
Kiểm tra lại tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm:
vtt = = 0,015=15 mm/s
Thỏa mãn v < 30 mm/s theo mục 8.5.11-TCVN 7959.
• Thể tích công tác vùng lắng của bể lắng là:
Theo bảng ở trên, chọn chiều sâu vùng lắng của bể: Hlắng = 3,0 m
Vct = (F – f) × Hlắng = (36 − 1,13)× 3,0 = 104,61 m3
• Thời gian lưu nước trong mỗi bể là:
t = = x24=1,67 (giờ)
• Thời gian lưu nước trong bể là t = 1,5 ÷ 2,5 giờ => thỏa mãn bảng 4-3 - trang 45 - Trịnh
Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải.
• Vận tốc giới hạn trong vùng lắng – Công thức 4-7 trang 48 - Trịnh Xuân Lai, Tính toán
thiết kế các công trình xử lý nước thải.
VH = (m/s)

−
−
−
−
−

Trong đó:
- VH: vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m.s)
k: Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, k = 0,06 đối với cặn dính kết.
ρ: Khối lượng riêng của hạt cặn, ρ = 1,2 ÷ 1,6 kg/l.
Chọn ρ = 1,25 kg/l
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
d: Đường kính tương đương của hạt cặn, d = 10-4 m
f: Hệ số ma sát Darcy – Weisbach, f = 0,02 ÷ 0,03.
Chọn f = 0,025
VH = = 0,068 (m/s)
23


• Vận tốc nước chảy trong vùng lắng ứng với Qmax:
•

−
−
−

-

-

V = = 4,98 x 10-4 m/s = 0,498 mm/s
Ta có V < VH thỏa mãn điều kiện.
Lượng bùn cặn sinh ra mỗi ngày
Ta có hàm lượng cặn vào bể lắng: CSS = 541,75 mg/l
Để đưa nước thải vào công trình sinh học, hàm lượng cặn cần ≤ 150 mg/l

Hiệu suất lắng cần thiết của bể lắng là:
E = (541,75 – 150)/541,75 = 72,3 %
chọn hiệu suất của bể lắng đứng sơ cấp đạt E = 73%.
Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày là:
G = H × Css× Qtr = 0,73 × 541,75. 10-3 × 3000 = 1186,5325 (kg/ngày)
Trong đó:
H: Hiệu suất lắng, H = E = 73% = 0,73
Css: Hàm lượng SS đầu vào bể lắng, Css = 541,75 mg/l = 541,75.10-3 kg/m3
Qtr: Lưu lượng nước thải vào bể lắng, Qtr = 3000 m3/ngày
Thể tích cặn tươi cần xử lý xác định theo công thức:
Vbùn = = = 22,6 m3/ngày
Trong đó:
ρ: Tỉ trọng cặn tươi ρ = 1,05 t/m3.
P: Nồng độ cặn P = 5% = 0,05 (Độ ẩm của bùn là 95%)
Vậy thể tích bùn cặn sinh ra mỗi ngày V bùn = 90,4 m3 thì thể tích phần chứa cặn cần
thiết (tối thiểu cần có) là W1c = 90,4/6 = 15,1 m3.
Sử dụng 2 bơm bùn đặt đáy bể để bơm bùn qua bể metan, sử dụng ống d=110mm để
dẫn.
Chiều cao phần chứa cặn của chóp cụt
hn=tan=tan50=3 (m)
Trong đó:
D: là độ dài đáy lớn phần chứa cặn, D = 6 m.
Dn: là độ dài của đáy nhỏ phần chóp cụt, chọn Dn = 1 (m)
α: góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, góc nghiêng không nhỏ hơn 50o

( phần c, 8.5.11-TCVN 7957) => Chọn α = 50o
• Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sơ cấp
Hb = Hlắng+ + hbv + hth= 3,0 + 3 + 0,5 = 6,5 (m)
Trong đó
+ Hlắng: Chiều cao vùng lắng, Hlắng = 3,0 m

+ hn: Chiều cao vùng chứa cặn, hn= 3 m
+ hbv: chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,5 m.
Máng thu nước trong của bể lắng đứng sơ cấp

- Diện tích mặt cắt ướt của máng thu:
24


Fmt = = = 0,035m2
Trong đó:
+ Qtr: Lưu lượng nước ra khỏi bể, Qtr = 1500 m3/ngày = 0,0174 m3/s
+ v: Vận tốc nước chảy trong máng, v = 0,5 m/s (Quy phạm 0,5 ÷ 0,6 m/s).

- Chọn kích thước máng:
Chiều rộng máng thu: Bmt = 0,25 m = 250mm
Chiều cao máng thu: hmt = 0,15 m = 150 mm
Chiều dài một máng thu nước bằng 6 – (0,25+0,1)x2=5,3m với chiều dày của máng là
0,1m
Máng răng cưa thu nước.
Thiết kế 4 máng răng cưa hình chữ V đặt xung quanh bể lắng trên máng thu nước
Lưu lượng nước trên mỗi máng răng cưa:
m3/s
Tấm xẻ khe hình chữ V có góc đáy 900 để thu nước:
 chọn chữ V có kích thước 10cm x 5cm

Chọn chiều cao mực nước trong khe chữ V là
Khi đó lưu lượng nước qua một khe chữ V là:
Chọn tốc độ chảy qua khe là 1m/s
Số khe cần thiết trên mỗi máng răng cưa chữa V là:
Chiều dài máng răng cửa là 5,3m bố trí 21 khe, suy ra khoảng cách giữa các khe là:

0,15 m
Ta có thông số các khe chữ V thu nước: Khoảng cách các chữ V là 15 cm, đáy chữ V là 5
cm, chiều cao chữ V là 10cm
Máng thu nước trong xây bằng bê tông cốt thép và dày 100 mm, có lắp tấm răng
cưa hình chữ V bằng inox 304 dày 3mm ở thành ngoài máng thu. Lắp tấm răng cưa theo
chu vi thành ngoài máng thu với cạnh là [6 – (0,25 + 0,1)×2] = 5,3m.
Kích thước tấm răng cưa được thiết kế hình chữ V theo bảng
25