THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
4.1.Các số liệu tính toán
4.1.1. Lưu lượng nước thải
Lưu lượng nước thải sinh hoạt của toàn khu đô thị Bắc Cổ Nhuế Chèm là: Q = 4635
(m
3
/ngđ).
a. Lưu lượng nước thải sinh hoạt.
Trong đó : Q
sh
= 4550.98 (m
3
/ngđ)
Nước thải từ các công trình công cộng: Q
cc
= 84.02 (m
3
/ngđ)
b. Tổng lưu lượng nước thải toàn thành phố.
Q = 4635 ( m
3
/ngđ)
4.1.2.Số liệu của nhánh sông Nhuệ (nguồn tiếp nhận):
+ Số liệu địa chất thuỷ văn nhánh sông Nhuệ(nguồn loại B):
- Lưu lượng trung bình nhỏ nhất của nước sông : Q = 14 (m
3
/s)
- Vận tốc trung bình của dòng chảy : V = 0,8 (m/s)

- Độ sâu trung bình của sông : H
TB
= 2,5 (m)
- Chiều rộng trung bình của sông : B
TB
= 30 (m)
- Hàm lượng chất lơ lửng : C
S
= 10 (mg/l)
- Nhu cầu ô xy hoá sinh : L
S
= BOD
5
= 8 (mg/l)
- Hàm lượng o xy hoà tan trong nước : DO = 0
s
= 6,5 (mg/l)
4.2. Các tham số tính toán trạm xử lý nước thải.
4.2.1. Lưu luợng tính toán đặc trưng của nước thải.
- Lưu lượng thiết kế trạm xử lý là: Q = 4635 (m
3
/ngđ)
- Lưu lượng trung bình giờ:
)/(125.193
24
4635
24
3
hm
Q

Q
ngd
TB
h
===

1
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
1
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Lưu lượng trung bình giây :
)/(65,53
6,3
125,193
6,3
sl
Q
q
tb
h
tb
s
===

- Lưu lượng giờ lớn nhất:
Q
h
max
= 327,5 (m

3
/h)
- Lưu lượng giây lớn nhất:

)/(91
6,3
5,327
6,3
max
max
sl
Q
q
h
s
===
- Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
Q
h
min
= 120.51 (m
3
/h)
- Lưu lượng giây nhỏ nhất:

)/(475,33
6,3
51.120
6,3
min

min
sl
Q
q
h
s
===
4.2.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải:
a. Hàm lượng chất lơ lửng:
- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính:
C
SH
=
0
1000
q
a ×
(mg/l)
Trong đó: a: Lượng chất lơ lửng của người dân thải ra trong một ngày đêm. Theo bảng 23
TCN51-84 ta có a = 55g/ng - ngđ
q
0
: Tiêu chuẩn thải nước của khu vực:
+ Khu vực các trường đại học có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 90 (l/ng.ngđ) do đó hàm lượng chất
lơ lửng trong nước thải là:
C
ĐH
=

=
×
=
×
90
1000551000
0
q
a
611,11 (mg/l)
+ Khu vực các trường học có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 20 (l/ng.ngđ) do đó hàm lượng chất lơ
lửng trong nước thải là:
C
TH
=
=
×
=
×
20
1000551000
0
q
a
2750 (mg/l)
2
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
2

Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
+ Khu vực công cộng có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 200 (l/ng.ngđ) do đó có:
C
CC
=
=
×
=
×
200
1000551000
0
q
a
275 (mg/l)
+ Khu vực dân cư có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 200 (l/ng.ngđ) do đó có:
C
DC
=
=
×
=
×
200
1000551000

0
q
a
275 (mg/l)
+ Khu vực bệnh viện có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 300 (l/ng.ngđ) do đó có:
C
BV
=
=
×
=
×
300
1000551000
0
q
a
183 (mg/l)
Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải được tính:
)./( lmg
QQQQQ
QCQCQCQCQC
C
BVCCDCTHDH
BVBVDCDCCCCCTHTHDHDH
hh
++++
×+×+×+×+×

=
C
HH
= 337,6 (mg/l)
Vậy C
HH
= 337,6 (mg/l).
b. Hàm lượng BOD
5
của nước thải:
* Hàm lượng BOD
5
của nước thải sinh hoạt được tính:
L
SH
=
0
0
1000
q
L ×
(mg/l)
Trong đó:
L
0
: Lượng BOD
5
một người thải ra trong một ngày đêm.
Theo bảng 23-20 TCN 51-84 ta có L
0

= 35 g/ng.ngđ (Tính theo nước thải đã lắng sơ
bộ).
q
0
: tiêu chuẩn thải nước (l/ng.ngđ)
+ Khu vực các trường đại học có q
0
= 90(l/ng.ngđ) nên:
L
DH
=
)/(89,388
90
100035
1000
0
0
lmg
q
L
=
×
=
×
+Khu vực trường học có q
0
= 20 (l/ng.ngđ) nên:
3
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
3

Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
L
TH
=
)/(1750
20
100035
1000
0
0
lmg
q
L
=
×
=
×
+Khu vực dân cư có q
0
= 200 (l/ng.ngđ) nên:
L
DC
=
)/(175
200
100035
1000
0
0

lmg
q
L
=
×
=
×
+Khu vực công cộng có q
0
= 200 (l/ng.ngđ) nên:
L
DC
=
)/(175
200
100035
1000
0
0
lmg
q
L
=
×
=
×
+Khu vực bệnh viện có q
0
= 300 (l/ng.ngđ) nên:
L

DC
=
)/(67,116
300
100035
1000
0
0
lmg
q
L
=
×
=
×
* Hàm lượng BOD
5
trong hỗn hợp nước thải được tính:
L
HH
=
( )
sh
shsh
Q
QL
∑
∑
×
Vậy L

HH
= 222,1 (mg/l).
4.2.3. Dân số tính toán:
Do đô thị Bắc Cổ Nhuế-Chèm không có khu công nghiệp nên ta có:
Dân số toàn thành phố: N =
∑
i
N
= 25614 (người)
Dân số tính toán theo chất lơ lửng: N
TT
= N + N
tđ
= 25614 (người)
Dân số tính toán theo BOD
5
: N
TT
= N + N
tđ
= 25614 (người)
4.2.4. Mức độ cần thiết làm sạch của nước thải:
Để lựa chọn phương án xử lý thích hợp và đảm bảo nước thải khi xả ra nguồn đạt các yêu
cầu vệ sinh ta cần tiến hành xác định mức độ cần thiết làm sạch.Nước thải sau khi xử lý được xả
vào nhánh sông Nhuệ nên ta cần xét tới khả năng tự làm sạch của sông.
a. Mức độ xáo trộn và pha loãng:
Để tính toán lưu lượng nước sông tham gia vào quá trình pha loãng ta xác định hệ số xáo
trộn a.
4
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT

4
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Theo V.A.Frôlốp và I.D.Rodzille thì hệ số xáo trộn a được tính theo công thức:
a =
3
3
1
1
L
L
e
q
Q
e
α
α
−
−
+
−
Trong đó:
-a : Hệ số tính toán đến các yếu tố thuỷ lực trong quá trình xáo trộn được tính toán
theo công thức:
3
q
E
..ξϕ=α

ϕ

: Hệ số tính toán đến độ khúc khuỷu của sông:
o
L
L
=ϕ
L: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo lạch sông.
L = 700 ( m)
L
0
: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo đường thẳng.
L
0
= 400 (m).
Từ đó ta tính được: ϕ =
75,1
400
700
=

ξ
: Hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả.
ξ
=1,5 (với vị trí cống xả đặt ở xa bờ).
+E: Hệ số dòng chảy rối. Ta coi như suốt dọc đường từ cống xả đến điểm tính toán, sông
có chiều sâu và vận tốc thay đổi không đáng kể.
Do vậy E được tính theo công thức:
E =
200
.
TBTB

Hv
=
01,0
200
5,28,0
=
×
q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải q = 0,05365(m
3
/s).
Từ đó ta có:
5
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
5
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
α =
3
05365.0
01,0
5,175,1 ××
= 1,5
Vậy: a =
3
3
7005,1
7005,1
05365,0
28
1

1
−
−
×+
−
e
e
= 0,99
Số lần pha loãng nước thải với nước sông được tính:
n =
q
qaQ +
=
11863,0
11863,02899,0 +×
= 234,67(lần)
b. Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng:
Hàm lượng chất lơ lửng cho phép của nước thải khi xả vào nguồn được tính:
m =
s
b
q
Q
ap ++ )1(
Trong đó:
a = 0,99 q = 0,05365 (m
3
/s)
Q = 14 (m
3

/s)
p = 1 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn - đối với nguồn loại B
(Bảng 47-20 TCN 51-84).
b
s
= 10 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông trước khi xả nước thải vào.
Từ đó ta có lượng chất lơ lửng cho phép sau khi xả nước thêm vào nguồn:
m = 1×
101
05365,0
1499,0
+






+
×
= 269,34 (mg/l)
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
D =
HH
HH
C
mC −
×100% =
6,337
34,2696,337 −

×100% = 20,22(%)
c. Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD
5
của hỗn hợp nước thải và nước nguồn:
- BOD của nước thải sau khi xử lý vào nguồn không được vượt quá giá trị nêu ra trong
″Nguyên tắc vệ sinh khi xả nước thải ra sông -20TCN-51-84” Theo phụ lục 1-20TCN 51-84 thì
nước thải sau khi hoà trộn với nước sông BOD
5
của nhánh sông Nhuệ(nguồn loại B) không được
vượt quá 8 – 10 mg/l.Ta lấy BOD
5
không vượt quá 8 mg/l.
6
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
6
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- BOD
5
của nước thải cần đạt sau khi xử lý (L
T
) được tính theo:
L
T
=
tk
s
tk
L
q

Qa
11
10
8
10
8
−−
+






−
×

Trong đó: + a = 0,99 q =0,05365 (m
3
/s)
+ Q =14 (m
3
/s). L
s
= 8 (mg/l)
K
1
: hằng số tốc độ nhu cầu ôxy của hỗn hợp nước thải và nước nguồn ở 20
0
C thì K

1
(20
0
C) =
0,1.
Với nước sông ở 22
0
C thì K
1
(22
0
C)= K
1
(20
0
C)×1,047
T-20
Þ K
1
(22
0
C) = 0,1×1,047
22-20
= 0,11
t: thời gian dòng chảy từ vị trí xả đến điểm tính toán tính theo ngày đêm.
t =
86400×
tb
V
L

=
864008,0
700
×
= 0,01 (ngđ)
Từ đó ta có: L
T
=
01,011,001,011,0
10
8
8
10
8
05365,0
1499,0
×−×−
+






−
×
= 14,22 (mg/l)
Trong tính toán thiết kế công trình làm sạch, ta lấy giá trị L
T
=15mg/l.

Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD
5
được tính theo công thức:
D =
HH
THH
L
LL −
×100% =
1,222
151,222 −
×100% = 93,25%
d. Mức độ cần thiết làm sạch theo lượng ôxy hoà tan trong nước nguồn:
- Việc xác định mức độ cần thiết làm sạch theo lượng oxy hoà tan dựa vào sự hấp thụ oxy
hoà tan trong nước nguồn bởi vị trí cống xả. Với điều kiện nếu lượng oxy trong nước sông giảm
không nhỏ hơn 4mg/l trong vòng 2 ngày đêm đầu thì không giảm trong những ngày tiếp theo.
- Khi đó hàm lượng cho phép của nước thải theo BOD
5
(L
T
) được tính:
L
T
=
4,0
4
)4.4,0(
4,0
.
−−−

×
SS
LO
q
Qa
Ta có:
+ a = 0,99 O
s
=7,5 mg/l
+Q = 14 m
3
/s L
s
= 8 mg/l
7
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
7
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
+q = 0,05365 m
3
/s
L
T
=
( )
4,0
4
484,05,7
05365,04,0

1499,0
−−×−
×
×
= 183,75 (mg/l)
Mức độ cần thiết làm sạch theo lượng ôxy hòa tan được tính:
D =
HH
THH
L
LL −

×100% =
1,222
75,1831,222 −
×100% = 17,27(%)
4.3. Chọn phương án xử lý và sơ đồ dây chuyền công nghệ.
4.3.1. Chọn phương pháp xử lý.
- Các thông số cần thiết:
+ Theo BOD
5
: D = 93,25%
+ Theo DO : D = 20,22%
+ Theo C : D = 17,27 %
- Công suất trạm : Q =4635 m
3
/ngđ
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 D = 93,9%.
4.3.2. Chọn dây chuyền xử lý.
Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ trong trạm xử lý nước thải phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
- Mức độ cần thiết làm sạch nước thải.
- Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn
- Các yếu tố địa phương và các tính toán kinh tế kỹ thuật của khu vực.
- Công suất trạm xử lý
- Khả năng tự làm sạch
Trên cơ sở đó ta đưa ra hai sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải như sau:

8
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
8
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm


Nước thải




X


9
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
Bơm nước thải
Ngăn tiếp nhận

Máy nghiền rác
Song chắn rác
Chôn lấp
Sân phơi cát
Bể lắng cát ngang
Bể mêtan
Bể lắng đứng đợt I
9
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm




Ra
sông

Hình 4.1 Sơ đồ trạm xử lý nước thải khu đô thị Bắc Cổ Nhuế- Chèm phương án 1
Nước thải





10
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
Thiết bị xử
lý bùn cơ
Bón ruộng
Bể Biôphin cao tải

Bể tiếp xúc Máng trộnBể lắng đứng đợt II
Bơm nước thải
Ngăn tiếp nhận
Máy nghiền rácSong chắn rác
Chôn lấp dựngSân phơi cátBể lắng cát ngang
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm








Ra
sông
Hình 4.2 Sơ đồ trạm xử lý nước thải khu đô thị Bắc Cổ Nhuế- Chèm phương án 2
11
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
Bể lắng hai vỏ
Bể Biôphin cao tải
Thiết bị xử lý
bùn cơ học
Đi bón ruộng
Bể tiếp xúc Máng trộnBể lắng đứng đợt II
11
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm

Với phương án một:
ở phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm
bơm nước thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song chắn rác có
đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến bể Mêtan để lên men còn nước thải đã được tác loại
các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát. ở đây ta thiết kế bể lắng cát ngang. Sau một thời
gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát.
Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng đứng đợt I, tại đây các chất thô không
hoà tan trong nước thải như chất hữu cơ,.. được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn
nước sau lắng được đưa tiếp đến bể biophin cao tải.
Nước thải sau khi qua bể biophin được đưa đến bể lắng đứng đợt II.Sau bể lắng đứng II
hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lượng
nhất định các vi khuẩn,… gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống
thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước
thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
Lượng bùn cặn từ bể lắng đứng đợt II được đưa đến bể Mê tan để lên men.Toàn bộ lượng
bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mê tan được đưa đến công trình xử lý bùn cơ
học để làm khô đến một độ ẩm nhất định.Bùn cặn sau đó đem đi phục vụ nông nghiệp
Với phương án hai:
Ta không dùng bể lắng đứng đợt I mà thay vào đó là bể lắng hai vỏ.Nước thải từ hệ thống
thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải bơm đến trạm xử lý bằng ống dẫn có
áp đến ngăn tiếp nhận. Qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa trở lại song
chắn còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát. ở đây ta thiết kế
bể lắng cát ngang. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát được đưa đến sân phơi cát.
Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng hai vỏ, tại đây nước thải sẽ được làm
trong bằng cách lắng cặn đồng thời cặn lắng được chế biến bằng cách lên men yếm khí.Chính vì
vậy so với phương án hai ta không cần thiết kế bể Mê tan để lên men bùn cặn.Bùn cặn đã được
lên men từ bể lắng hai vỏ sẽ được đưa thẳng đến công trình xử lý bùn cơ học.
Nước thải sau khi qua bể lắng hai vỏ được đưa đến bể biophin cao tải và tiếp tục được xử
lý để đưa đến bể lắng đứng đợt II.Sau bể lắng đứng II hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã
đảm bảo yêu cầu xử lý xong vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn,… gây hại nên ta

phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử
trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
Lượng bùn cặn của trạm xử lý được đưa đến công trình xử lý bùn cơ học để làm khô đến một độ
ẩm nhất định.Bùn cặn sau đó đem đi phục vụ nông nghiệp.
Cả hai phương án đều đảm bảo yêu cầu xử lý.
12
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
12
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
IV.4. Tính toán dây chuyền công nghệ và thuỷ lực phương án I.
IV.4.1.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 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.
- Từ lưu lượng tính toán của nước thải q = 53.65 l/s được dẫn đến trạm xử lý theo hai đường
ống áp lực D = 250( mm). Kích thước ngăn tiếp nhận được lấy như sau:
+ q
1ống
= 25.825 l/s v = 1,05 l/s
+ d = 250mm i = 0,002
Theo bảng 9.3-Bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước -ĐHXD
Với Q
h
max
= 327.5( m
3
/h )
+ Ta chọn kích thước ngăn tiếp nhận như sau:
A=1500 H

1
= 1000 l
1
=800
B =1000 h =400 l =600
H=1300 h
1
= 650 b =500
13
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
13
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
i
i
i
mÆt b»ng
i
i
mÆt c¾t i - i mÆt c¾t ii - ii
i

Hình 4.3 Ngăn tiếp nhận nước thải
IV.4.2. Mương dẫn nước thải.
Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn đến song chắn rác theo hai mương tiết diện
hình chữ nhật. Tính toán thuỷ lực cho 2 mương dẫn với lưu lượng mỗi mương bằng 1/2 Q
tt
.
Kết quả tính toán thủy lực của mương được ghi trong bảng 4.1

Bảng 4.1 - Kết quả tính toán thủy lực của mương.
Thông số
tính toán
Lưu lượng tính toán (l/s)
q
tb
= 53.65 q
max
= 91 q
min
= 33.475
Độ dốc i (%o) 1,25 1,25 1,25
Chiều ngang B (mm) 600 600 600
Tốc độ v(m/s) 0,84 0,91 0,52
Độ đầy h(m) 0,61 0,82 0,25
14
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
14
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Chiều cao xây dựng mương:
H = h
max
+h
bv
(m).
Trong đó:
h
max
- Chiều cao xây lớp nước lớn nhất trong mương,lấy bằng độ đầy tính toán ở

mương dẫn h
max
= 0,82 m
h
bv
- Chiều cao bảo vệ mương, h
bv
= 0,3 m(lấy theo quy phạm)
⇒ Chiều cao xây dựng mương: H = 0,82 + 0,3 = 1,12 m
4.4.3. Tính toán song chắn rác.
Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn tới song chắn rác theo mương hở. Ta sử
dụng song chắn rác cơ giới.
+ Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều cao lớp nước cửa cống dẫn nước thải
h
1
= h
m
= 0,82 m.
- Số khe hở ở song chắn rác được tính:
k
hbv
q
n
s
×
××
=
1
max

Trong đó: n: Số khe hở
q
max
=91(l/s) = 0,091 m
3
/s (lưu lượng giây lớn nhất của nước thải).
v
s
= 0,9m/s - tốc độ nước chảy qua song chắn rác.
b = 0,016 m - khoảng cách giữa các khe hở của song chắn.
k = 1,05 - hệ số kể đến sự tích luỹ rác trong quá trình hoạt động.
N =
05,1
82,0016,09,0
091.0
×
××
= 9(khe)
Chọn một song chắn công tác, và một song dự phòng
15
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
15
ỏn tt nghip GVHD:TS NGUYN C TON
ti: Thit k h thng thoỏt nc khu ụ th Bc C Nhu -Chốm
hp

h

hp

1

2

6
0
0

h
Bs
Bk
l1
lp
l2
II
Mặt cắt I -I
Mặt bằng
1
Sơ đồ đặt song chắn rác
1 - Song chắn rác
2 - Sàn công tác
Hỡnh 4.4 Cu to song chn rỏc
- Chiu rng mi song chn c tớnh theo cụng thc:
11s
n.b)1n(sB +=
Trong ú:
s - Chiu dy song chn s = 0,01 (m)
Vy B
s
= 0,01

ì
(9 - 1) + 0,016
ì
9 = 0,176 (m).
Kim tra li vn tc dũng chy ti v trớ m rng ca mng trc song chn ng vi lu
lng nc thi nh nht nhm trỏnh s lng cn ti ú. Vn tc ny phi > 0,4 m/s. Vi q
min
=
33.475 l/s = 0,033475 m
3
/s.
mins
min
min
h.B
q
v =

=
25,0176,0
033475,0
ì
= 0,76 (m/s) > 0,4(m/s)
Vi h
min
= 0,25 m.
16
SVTH:TRN TRUNG THNH MSSV 5720.46-46T
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN

Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
Kết quả trên thoả mãn yêu cầu tránh lắng cặn.
- Độ dài phần mở rộng l
1
được tính: chọn góc mở rộng của mương j=20
0
.
)(37,1
1 ms
BBl −=
= 1,37× (0,6 – 0,176) = 0,58( m).
Với B
m
- Chiều rộng mương dẫn, B
m
= 0,6 m.
- Độ dài phần thu hẹp l
2
được tính theo cấu tạo:
l
2
= 0,5×l
1
= 0,5 × 0,58 = 0,29( m)
- Chiều dài đoạn mương mở rộng chọn theo cấu tạo l = 2m.Vậy chiều dài mương chắn rác
là:
l
XD
= l
1

+ l + l
2
= 0,58 + 2 + 0,29 =2,87(m)
- Tổn thất áp lực qua mỗi song chắn:
k
g
v
h
k
s
×=
2
2
ξ
Trong đó:
v
k
= 0,91 m/s, vận tốc nước ở kênh trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất.
k = 2- hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do rác mắc vào song chắn.
ξ
- hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn.
αβξ
sin)(
3
4
×=
b
S
Với:
β

= 1,79 - Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn theo bảng 3.4″ Xử
lý nước thải- tính toán thiết kế công trình -Trường đại học xây dựng 1974” với tiết diện tròn d =
0,01m.
α
= 60
0
- góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang.
Þ ζ=
1 79
0 01
0 016
4
3
,
,
,






sin60
0
= 0,83
Tổn thất qua mỗi song chắn rác:
2
81,92
91,0
83,0

2
×
×
×=
s
h

= 0,07 (m) = 7 (cm)
17
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
17
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Chiều cao xây dựng đặt song chắn rác:
H
XD
= h
max
+ h
s
+ h
bv
= 0,82 + 0,07 + 0,3 = 1,19 (m)
Với h
bv
= 0,3 m - Chiều cao bảo vệ.
- Lượng rác lấy ra từ song chắn được tính:
1000365
.
×

=
TT
r
Na
W
Trong đó: a - Lượng rác tính theo đầu người trong 1 năm, theo bảng 17-20TCN 51-84 với b
= 0,016 (m) có a = 8 l/người/năm.
N
tt
- Dân số tính toán theo chất lơ lửng N
tt
= 25614 (người).
56,0
1000365
256148
=
×
×
=
r
W
(m
3
/ngđ).
Với dung trọng rác là 750 kg/m
3
thì trọng lượng rác trong ngày sẽ là:
P = 750 × 0,56 = 420 (kg/ngđ) = 0,42 (T/ngđ)
Lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:
P

1
=
h
K
24
P
=

2
24
42,0
×

= 0,035 (T/h)
- K
h
= 2 : Hệ số không điều hoà giờ
- Rác vớt lên theo phương pháp cơ giới rồi được nghiền nhỏ trước khi đổ trước song chắn
rác.
- Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 10 m
3
/1T rác
Q = 10. P = 10×0,56 = 5,6 (m
3
/ngđ)
4.4.4.Tính toán bể lắng cát.
Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra
khỏi nước thải.
Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s ≤ v ≤ 0,3 m/s và
thời gian lưu nước trong bể là 30” ≤ t ≤ 60” (Điều 6.3 20 TCN51-84).

Việc tính toán bể lắng cát ngang khí được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 6.3-20TCN 51-84.
18
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
18
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
5 - m­¬ng thu n­íc
4 - m­¬ng ph©n phèi
2 - m­¬ng dÉn n­íc ra
1 - m­¬ng dÉn n­íc vµo
3 - hè thu cÆn
4
1
3
1
5
2
2

Hình 4.5 Bể lắng cát ngang
- Chiều dài phần lắng của bể lắng cát :

).(
..1000
.
0
m
U
VH
kL

tt
=
Trong đó:
H
tt
- Chiều sâu phần lắng của bể lắng cát,H
tt
=0,25-1,0m ta lấy H
tt
= 0,57 (m).
U
0
- Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s).
Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt cát có đường kính lớn hơn 0,25 mm. Theo
bảng 24- 20TCN51-84, ta có U
0
= 24,2 mm/s.
K - Hệ số lấy theo bảng 24- 20TCN51-84, với bể lắng cát ngang và U
0
=24,2 mm/s thì K =
1,3.
V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với q
s
max
: V = 0,3 m/s.
).(2,9
2,24
3,0.57,0.1000
.3,1 mL ==
- Diện tích tiết diện ướt của bể , ω (m

2
) được tính:
Vn
q
.
max
=
ω
q
s
max
- Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải q
s
max
= 91 l/s = 0,091 m
3
/s.
V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất V
r
= 0,3 m/s.
19
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
19
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
n - Số đơn nguyên công tác, n = 1.
Vậy
).(6262,0
3,0
091,0

2
m
==
ω
+ Diện tích mặt thoáng của bể:
)(
2
max
m
U
q
F
=
Trong đó:
U - Tốc độ lắng trung bình của hạt cát và được tính theo công thức:
2
2
0
WUU −=
Với W là thành phần vận tốc chảy rối theo phương thẳng đứng.
W = 0,05. V
max
= 0,015 (m/s).
U
0
- Vận tốc lắng tĩnh, U
0
= 24,2 (mm/s).
)./(019,0015,0)10.2,24(
223

smU =−=
−
Vậy
)(79,4
019,0
091,0
2
mF
==
Chiều ngang của bể lắng cát là:
)(52,0
2,9
79,4
.
' m
Ln
F
F
===
Xây bể lắng cát gồm 1 ngăn công tác và một ngăn dự phòng, kích thước mỗi ngăn là: L = 9,2 (m)
và B = 0,52 (m).
Kiểm tra chế độ làm việc của bể tương ứng với lưu lượng nhỏ nhất.
q
s
min
= 33,475 (l/s) = 0,033475m
3
/s).
V
min

=
nBL
q
..
min
(m/s).
Với H
min
là chiều sâu lớp nước trong bể ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất. (Lấy bằng chiều
sâu lớp nước nhỏ nhất trong mương dẫn). H
min
= 0,25 m.
20
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
V
min
=
258,0
25,052,0
033475,0
=
×
(m/s) > 0,15 (m/s).
Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn.
- Thời gian nước lưu lại trong bể:
).(30)(67,30
3,0

2,9
ss
V
L
t >===
Đảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể.
- Thể tích phần lắng cặn của bể:
512,0
1000
2561402,0
1000
..
=
×
==
tNp
W
tt
c
(m
3
).
Trong đó:
N
tt
= 25614 (người): Dân số tính toán theo chất lơ lửng.
p = 0,02 l/ng.ngđ : Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày
đêm.
t = 1 ngày : Thời gian giữa hai lần xả cặn.
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:

1,0
54,02,9
512,0
..
=
×
==
nBL
W
h
c
c
(m).
- Cát được đưa ra khỏi bể bằng cách dùng thiết bị cào cát cơ giới về hố tập trung và dùng
thiết bị nâng thuỷ lực đưa cát về sân phơi cát một lần một ngày.
- Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m
3
cặn cát ra khỏi bể phải cần tới 20 m
3
nước.
Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày là:
Q = W
c
. 20 = 0,512 × 20 = 10,24 (m
3
/ngđ).
- Chiều cao xây dựng của bể:
H
XD
= H

tt
+ h
c
+ h
bv
(m).
Trong đó:
H
tt
- Chiều cao phần lắng của bể lắng cát H
tt
= 0,57 (m).
h
bv
- Chiều cao bảo vệ h
bv
= 0,4 (m).
h
c
- Chiều cao lớp cặn trong bể h
c
= 0,1(m).
21
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
21
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
Vậy H
XD
= 0,57 + 0,4 + 0,1 = 1,07 (m).

4.4.5. Tính toán sân phơi cát.
Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát. Thường sân phơi cát được
xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh được đắp đất cao. Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở
về trước bể lắng cát.
Mặt cắt I-I
.I
I
1
2
3
4

1 ống dẫn cát từ bể lắng
2 Mương phân phối
3 ống dẫn để tiêu nước
4 Hai lớp nhựa lót sân
Hình 4.6 Mặt bằng sân phơi cát
- Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:

1,56
51000
3652561403,0
1000
365
=
×
××
=
×
××

=
h
NP
F
tt
(m
2
).
Trong đó:
p = 0,03 (l/ng - ngđ): lượng cát tính theo đầu người trong một ngày đêm.
22
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
22
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
h = 5 (m/năm) : chiều cao lớp cát trong một năm.
N
TT
= 25614 (người) : dân số tính toán theo chất lơ lửng.
Chọn sân phơi cát gồm một ô với kích thước một ô là 8m x 8m.
Do vậy diện tích sân phơi cát là 8 x 8= 64(m
2
)
4.4.6. Tính toán bể lắng đứng đợt I.
Nước thải sau khi qua bể lắng cát ngang được dẫn đến bể lắng đứng đợt I để lắng các tạp chất
phân tán nhỏ dưới dạng cặn lắng xuống đáy hoặc nổi trên mặt nước.
Hình 4.7 Cấu tạo bể lắng đứng
Nước thải theo máng chảy vào ống trung tâm.Sau khi ra khỏi ống trung tâm nước thải va vào tấm
chắn và thay đổi hướng đứng sang hướng ngang rồi dâng lên theo thân bể.Nước đã lắng trong tràn
qua máng thu đặt xung quanh thành bể và đi ra ngoài.

Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm được tính theo công thức:

03,3
03,0
091,0
1
max·
===
v
q
f
(m
2
)
Trong đó: q
mã
:lưu lượng tính toán giây lớn nhất (m
3
/s)
V
1
:tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm (lấy không quá
30mm/s) theo 6.5.9-20 TCN 51-84.
23
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
23
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng trong mặt bằng:

130
0007,0
091,0
2
·
===
v
q
F
m
(m
2
)
Trong đó: v
2
: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng.
Ta chọn n = 2 bể như vậy diện tích mặt bằng mỗi bể sẽ là:

7,66
4
03,3130
1
=
+
=
+
=
n
fF
F

(m
2
)
Đường kính của mỗi bể lắng sẽ là:

5,8
14,3
7,664
14,3
4
1
=
×
=
×
=
F
D
(m) ta lấy D= 8,5(m)
Đường kính ống trung tâm:

4,1
14,3
2/03,34
14,3
4
1
=
×
=

×
=
f
D
(m)
Chiều cao lớp nước trong bể lắng được tính theo công thức:

8,336005,10007,0
21
=××=×=
tvh
(m)
Với t =1,5h là thời gian lắng lấy theo quy phạm
Chiều cao phần hình nón của bể lắng:

=+
32
hh
B =
2
D
tg
α
=
2
4,9
tg45= 4,7 (m)
Trong đó:
α
-

góc nghiêng ở đáy thường thiết kế 45
0

Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là:
H=
9,84,07,48,3
4321
=++=+++ hhhh
(m)
4
h
:khoảng cách từ mực nước đến thành bể = 0,3-0,5 m(ở đây ta lấy 0,4m)
Hàm lượng chất lơ lửng sau song chắn rác và bể lắng cát giảm 8%:
C’= 337,6- 8% x 337,6= 310,59(mg/l)
Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng đợt I được tính theo công thức
24
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
24
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm

)(
5,161
100
)48100(59,310
100
100
1
'
1

=
−
=
−
=
EC
C
(mg/l)
Trong đó: C
’
:hàm lượng chất lơ lửng đi vào bể lắng đứng đợt I,mg/l

1
E
:hiệu suất lắng tính bằng phần trăm phụ thuộc vào
hh
C
và tốc độ lắng của hạt cặn
u=0,7mm/s tra theo quy phạm
Ta thấy C
1
>150mg/l không thoả mãn tiêu chuẩn 6.5.3 TCN 51-84 để đưa nước thải vào bể
biophin.Do đó cần tiến hành giai đoạn làm thoáng sơ bộ ở bể đông tụ sinh học để tăng cường hiệu
suất lắng cho bể lắng đợt I.
Sơ đồ bể đông tụ sinh học được thể hiện ở hình vẽ dưới:

D
H
h
D

a
Bïn
Nuíc th¶i
Kh«ng khÝ
1
2
3
Hình 4.8 Bể đông tụ sinh học
1-Ngăn đông tụ sinh học
2-Thiết bị phân phối không khí
25
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
25