Bài tập Kỹ thuật xử lý nước thải

Thành viên nhóm 4: Nguyễn Thị Hương (DC00202833) Nguyễn Thị Hương (DC00202830) Hoàng Thị Khuyên Phạm Thị Lý Nguyễn Thị Hậu Lưu Thị Hồng Phượng Mai Khánh Hà Nguyễn Thu Hường Lương Thị Lan Tính toán số liệu đầu vào Dân số: N = 400000 người. Tiêu chuẩn thải: q = 80 l/ng.ngđ. Tổng lưu lượng nước thải của khu dân cư: Q=N×q1000=400000×801000=32000 (m3ngđ) Xử nước thải đầu ra đạt nguồn loại A. Xác định nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt (Theo 8.1.7-Tr36-TCVN 7957:2008) Chất rắn lơ lửng (SS) : 65g/người.ngày BOD của nước thải đã lắng: 35g/người.ngày Lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải khu dân cư là: C0SS=aSSq0.1000=6580.1000=812,5 (mgl) Nước thải ra từ các họ gia đình đã qua bể tự hoại nên nồng độ SS giảm khoảng 55-65%. Chọn 60% C0SS=812,5×40%=325 (mgl) Lượng BOD5 trong nước thải: L0BOD=aBODq0.1000=3580.1000=437,5(mgl) Đề xuất dây chuyền công nghệ Phương án 1: Bón ruộng Trạm Clo Trạm thổi khí Máy ngiền rác Sân phơi cát Xả ra nguồn Nước thải Bể Biofin cao tải Song chắn rác Bể lắng cát ngang Sân phơi bùn Bể Mêtan Bể tiếp xúc Máng trộn Bể lắng ngang đợt II Bể lắng ngang đợt I Phương án Bùn hoạt tính tuần hoàn Bón ruộng Sân phơi bùn Bể nén bùn đứng Bể Mêtan Trạm Clo Trạm khí nén Máy ngiền rác Sân phơi cát Xả ra nguồn Nước thải Bể Aeroten Song chắn rác Bể lắng cát ngang Bể tiếp xúc Máng trộn Bể lắng ngang đợt II Bể lắng ngang đợt I 2: Thuyết minh: Phương án 1: Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đứng được đưa đến sân phơi cát. Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các chất thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Biofin Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành phần không tan được giữ ở bể lắng I. Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong. Trong nước thải ra ngoài 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. Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mê tan được đưa ra sân phơi bùn (hoặc thiết bị làm khô bùn cặn). Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp. Phương án 2: Nước thải vào qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền được đưa đến sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tách loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể lắng cát. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đến sân phơi cát. Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các chất thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể Aerôten Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerôten giúp tăng hiệu quả xử lý, tuần hoàn lại một phần bùn hoạt tính về trước bể, lượng bùn hoạt tính dư được đưa lên bể nén giảm dung tích, sau đó đến bể metan Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành phần không tan được giữ ở bể lắng I. Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong. Trong nước thải ra ngoài 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. Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mêtan được đưa ra sân phơi bùn. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp. Lựa chọn dây chuyền công nghệ: Phương án 1: Bể lọc sinh học Biofin cao tải chịu được thay đổi lưu lượng đột ngột nhưng chi phí đầu tư cao vì phải mua vật liệu lọc. Phương án 2: Bể sinh học Aerotank đẩy dùng khi trạm xử lý nước thải có công suất lớn hơn 10000 m3/ngđ. Ở đây, bùn hoạt tính được tiếp xúc dần với nước thải theo chiều dài công trình. Bùn hoạt tính được phục hồi tại ngăn tái sinh. Kết luận: Tính toán theo phương án 2 dùng bể sinh học Aerotank vì có mức độ làm sạch cao hơn và chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn. Tính toán các công trình trong hệ thống Tính toán song chắn rác. Tra bảng 2, tr8, TCVN 7957:2008, ta có hệ số không điều hòa chung K0 K0 max = 1,53 K0 min = 0,634 Thông số tính toán Lưu lượng tính toán, l/s qsTB = 370,4 qsmax = 566,7 qsmin = 234,8 Độ dốc i, 0/00 1,0 1,0 1,0 Chiều ngang B, m 1 1 1 Tốc độ v, m/s 0,9 0,99 0,81 Độ đầy, h/D 0,51 0,63 0,4 Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn: h1 = hmax = 0,63 (m) Số khe hở giữa các thanh song chắn rác: n=qmax.Kzb.h1.vtt=0,567.1,050,016.0,63.0,99= 47,7 khe hở Chọn 48 khe hở. Trong đó: q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải, qmax= 0,567 m3/s b: Khoảng cách giữa các khe hở, b = 0,02m. (Theo TCVN 7957:2008) vtt: Tốc độ nước chảy qua song chắn. vtt = 0,99 m/s. h1: Chiều sâu lớp nước qua song chắn. Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác của song chắn cơ giới, Kz = 1,05. n1= 602=30 khe Chiều rộng song chắn rác: Bs = d (n-1) +b.n = 0,008. (48-1)+0,02.48 = 1,336 m. Trong đó: d: Chiều dày của mỗi song chắn, chọn d=0,008m. Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương. vm=qsminBs×hmin= 0,2351,336×0,4=0,44ms>0,4 (ms) Kết quả thu được thỏa mãn yêu cầu. Tổn thất áp lực trong song chắn: hs= ξ×vmax22g×K Trong đó: vmax: Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất, vmax= 0,99 m/s. K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K=2÷3. Chọn K=3. ξ: Hệ số sức kháng cục bộ của song chắn, tính theo công thức: ξ= β.Sb43.sinα=2,42.(0,0080,02)43.sin600=0,62 Trong đó: β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, với tiết diện hình chữ nhật, chọn β=2,42. S: Chiều dày mỗi thanh, S=0,008m. b: Chiều rộng mỗi khe hở, b=0,02m. α: Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang, lấy α=600 Như vậy: hs=0,62×0,9922×9,81×3=0,093 Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn: l1=Bs-Bm2tg φ=1,336-12tg200=0,5m Trong đó: φ: Góc mở của mương trước song chắn rác, φ=200 Bs , Bm :Chiều rộng của song chắn và của mương dẫn. Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác: l2= l12=0,52=0,25 m Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác: L=l1+l2+ls=0,5+0,25+1,5=2,25m Trong đó: ls: Chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác, chọn ls=1,5m. Chiều sâu xây dựng của song chắn rác: H=hmax + hs+0,5=0,63+0,093+0,5=1,223 m Lượng rác lấy ra từ song chắn : Wr=a.Ntt365.1000=8.400000365.1000=8,77 (m3/ngđ) Trong đó: a: Lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người. Theo bảng 20 TCVN 7957:2008 với chiều rộng khe hở của song chắn rác là 20mm thì a=8 l/ng.năm. Ntt: Dân số tính toán theo chất rắ lơ lửng, Ntt=400000 người. Với khối lượng riêng của rác khoảng 750 kg/m3, trọng lượng riêng của rác: P=750×8,77=6577,5kgngđ≈6,6 (tấnngđ) Lượng rác trong từng giờ: P1=P24.Kh=6,624.2=0,55 tấn/giờ Trong đó: Kh: Hệ số không điều hòa giờ, Kh=2(Theo TCVN 7957:2008) Lượng nước dùng để nghiền rác là 40m3/h. Qn=40P=40.6,6=264 (m3/ngđ) Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan. Độ ẩm của rác khoảng 80% Hiệu suất xử lý BOD qua song chắn rác là 4-5%. Chọn H=4% Hàm lượng BOD còn lại: LBOD=437,5.(100-4)100=420 (mgl) Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là: Css=325.(100-4)100=312 (mgl) Tổng song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác, 1dự phòng. Quanh song chắn rác cơ giới có bố trí lối đi lại rộng 1,2 m; phía trước song chắn rác 1,5m. Tính toán bể lắng cát ngang và sân phơi cát. Các thông số tính toán qmax =566.7 (l/s) Qmin=233.3 (l/s) Độ dốc i/1000 1 1 Chiều ngang B (m) 1 1 Vận tốc, m/s 0.99 0.81 Độ đầy, h/D 0.63 0.4 Tính toán bể lắng cát ngang. Chiều dài bể lắng cát ngang được tính theo công thức sau : L = 1000.K.Vmax.Hmaxu0 = 1000.1,3.0,3.0,6324,2 = 10,15 (m) Trong đó: Vmax : tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn bằng 0,3 (m/s) Hmax : độ cao lớp nước trong bể lắng ngang có thể lấy bằng độ đầy là 0,6 U0 : kích thước thủy lực của hạt cát 0,25 suy ra bằng 24,2 (TCVN 7957:2008 bảng 26 mục 8.3.3) Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắn cát ngang được tính theo công thức : F = QmaxU0 = 566,724,2 = 23,4 m2 Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát : B = FL = 23,410,15 = 2,3m Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên , trong đó 2 đơn nguyên công tác, 1 đơn nguyên dự phòng . Chiều ngang mỗi đơn nguyên sẽ là : b=B2= 2,32=1,15m Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức : W =N.P.t1000 = 400000.0,02.11000 = 8m3 Trong đó : N : dân số P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm lấy theo TCVN 7957-2008 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: hc=WcL.b.n = 810,15.1,15.1 = 0,7 (m) Trong đó: n : số đơn nguyên công tác Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang : Hxd = Hmax+ hc + hbv = 0,6 + 0,7 + 0,5 = 1,8 (m) Trong đó: hbv: chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5m. Kiểm tra lại tính toán với điều kiện Vmin≥ 0,15 m/s vmin = Qmin2.b.Hmin =233,332.1,15.0,4.1000 = 0,25 m/s ≥ 0,15 m/s Trong đó: Hmin : độ sâu lớp nước ứng với Qmin ( bằng độ đầy h ứng với Qmin ) bằng 0,4 Tính toán sân phơi cát : Diện tích hữu ích của sân phơi cát : F = P. Ntt.3651000hc = 0,02.400000.3651000.5 = 584 m2 Trong đó: hc: chiều cao lớp bùn cát trong năm chọn từ 4-5m Chọn sân phơi cát gồm 4 ô , kích thước mỗi ô trong mặt bằng 10 x 14,6m Tổng diện tích của sân phơi cát là 20 x 29,2 m = 584 m2 Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau bể lắng cát: SS= Cbđ.(100-5)% = 312.(100-5)= 296,4 mg/l Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng cát: BODsau= CBOD.(100-5) %= 420(100-5) = 399 mg/l Tính toán bể lắng ngang đợt I - Chọn 2 bể lắng để thiết kế - Công suất của trạm xử lý là: 32000 m3/ngđ:2 =16000 m3/ngđ. - Tính toán bể lắng ngang theo TCVN 7957:2008, mục 8.5. - Hàm lượng chất rắn lơ lửng: Co = 325 mg/l, hiệu suất lắng cần thiết để đảm bảo hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải khi đưa về công trình xử lý sinh học là C ≤ 150mg/l là: E= (325- 150) /325 = 53,84 % a. Chiều dài bể lắng ngang (m) Trong đó: v – Tốc độ dòng chảy trong vùng lắng, v = 5 ¸10 (mm/s). Chọn v = 8 (mm/s). H – Chiều cao công tác của bể lắng chọn H = 1,5 – 3m, chọn bằng 3m. K – Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang K = 0,5. Uo – Độ lớn thủy lực của hạt cặn: Uo = 1000.K.Hα.t.KHhn-ω=1000. 0,5. 31. 933,75 . 1,32 - 0,03 = 1,187 (mm/s) Trong đó: n – Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh hoạt, n = 0,25. ( Bảng 31 – TCXDVN 7957:2008). α - Hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt lấy theo Bảng 31, với nhiệt độ trung bình tính theo tháng thấp nhất là 200C, thì α = 1. ω - Thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải trong bể lấy theo Bảng 32, với V = 8 (mm/s) thì ω = 0,03 t - chọn theo bảng 33. TCVN 7957:2008. n= 2,5, chọn hiệu suất của bể lắng là 60% => t = 933,75 s Trị số KHhn- lấy theo Bảng 34, ở chiều cao công tác H = 3 m thì lấy bằng 1,32. Vậy chiều dài bể là: L = 8 .30,5. 1,187 = 40,438 (m) => chọn L= 40m Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang: W = qmaxsv = 0,28330,008 = 35,4 (m2) Chiều rộng của bể lắng ngang: B = WH= 35,43=11,8 (m)» 12 m Trong đó: H – Chiều cao công tác của bể lắng, H = 3m. Chọn số ngăn lắng của bể lắng n = 2. - Khi đó chiều rộng mỗi ngăn lắng: b = Bn=122=6 (m). (Chọn chiều rộng của mỗi ngăn lắng từ 6÷9m theo Lâm Minh Triết) - Kiểm tra vận tốc thực tế ứng với kích thước đã chọn: vtt = Qmaxh3,6.H.B = 10203,6.3. 12 = 7,87 (m/s) Nhận thấy, vận tốc chọn trong bể lắng và vận tốc thực trong bể là gần bằng nhau, chênh lệch nhau không đáng kể. Như vậy, kích thước của bể lắng đã chọn là hợp lý. b. Dung tích cặn lắng - Dung tích phần chứa cặn của bể: Wc = Q.CoE.T100-pγ.1000.1000. (Công thức 3.31, Trang 87, Trần Đức Hạ, Kỹ thuật xử lý khí thải, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 2006). Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải, m3/ngđ. T – Thời gian lưu cặn, chọn t =8h=0,33 ngày. p – Độ ẩm bùn cặn lắng bằng 93,5 ÷ 95%, chọn p = 95%. γ – Khối lượng thể tích của cặn thường lấy bằng 1 tấn/m3 Co – Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt trước khi qua bể lắng ngang đợt 1, mg/l. Wc = 296,4. 16000 . 60 .0,33100-95.106.1 = 18,79(m3) Thể tích cặn trong 1 ngăn lắng là: w1 ngănc= Wc n = 18,792= 9,4 m3 - Chiều cao lớp cặn Hc = w1 ngăncL.b = 9,440.6=0,04(m). Lấy Hc= 0,04 - Hố thu cặn Chọn hố thu cặn có diện tích: F1 – Diện tích đáy hố thu cặn, F1=0,8´0,8= 0,64 m2. F2 – Diện tích miệng hố thu cặn, F2= 1,2 x 1,2 = 1,44 m2. Chiều cao hố thu cặn Hxả= 1,5 ( theo Xử lý nước thải _ PGS –TS Hoàng Huệ) Góc nghiêng của thành hố thu cặn lấy bằng 50 o(theo 8.5.11 TCXDVN 7957-2008). Tổng chiều sâu bể lắng ΣH = H + Hc + Hbv + Hth = 3+0,04 + 0,46 + 0,3 = 3,8 (m). Trong đó: H – chiều cao vùng lắng, (m). Hc – Chiều cao lớp cặn, (m). Hbv – Chiều cao phần bảo vệ phía trên mặt nước, (m), chọn Hbv = 0,46m. Hth – Bề dày lớp trung hòa giữa lớp nước công tác và lớp bùn trong bể lắng, chọn Hth = 0,3m. Kiểm tra tỷ lệ chiều dài và chiều sâu của bể lắng: L : ΣH = 40 : 3,8 = 10,5 (thỏa mãn). Hàm lượng cặn sau lắng là: C = C0 (100% - 60%) = 296,4.(100-60)100= 118,56 mg/l. Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng ngang: BODsau= CBOD.(100-5) %= 399(100-20)% = 319 mg/l Vùng phân phối nước vào. Đặt tấm chắn cách thành tràn (cửa vào ) là 1 m và hàng lỗ cuối cùng của máng phân phối cao hơn mức cặn là 1 m. Diện tích công tác của vách phân phối: Fn = b.(Hct-1) = 6.(3-1) =12 m2 Lưu lượng qua 1 ngăn: qn = Q2 = 0.56672 = 0,1417 (m3) Tổng diện tích lỗ ở vách ngăn phân phối nước: åflỗ = qnvlõ = 0,14170,3 = 0,4723 m2 (vlỗ =0,3m/s. Quy phạm 0,2-0,3 m/s . Dung 2005) Đường kính lỗ: dlỗ= 0,05 m (quy phạm 0.05- 0.15) flỗ= pd24=p0,0524 = 1,9625.10-3 (m2) Số lỗ trên vách ngăn phân phối nước: n= åFlỗflỗ = 0,472/1,9625.10-3 = 240 lỗ Ở vách phân phối bố trí : 10 hàng dọc 24 hàng ngang Khoảng cách giữa rục lỗ theo hàng dọc là: (3-1):10 = 0,2m Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang là 6:24 = 0,25 m. Đáy bể lắng dùng thiết bị gạt bùn cặn được xây dựng có độ dốc bằng 0.02 . Và dốc về phía hố thu cặn. Tính toán bể Aeroten Do công suất Qtb= 32000 m3/ngđ > 10000 m3/ngđ => Chọn aeroten đẩy (theo TCXD 7957:2008) Aeroten được tính toán thiết kế có giá trị BOD5 dẫn vào aeroten là: La = 319,2 mg/l > 150 mg/l => cần tái sinh bùn hoạt tính Qtb1 bể = 1333,33 m3/h Xác định thời gian làm việc của các ngăn aeroten t_Thời gian oxy hóa các chất hữu cơ (h) t=La-LtRar(1-Tr)ρ (2) (CT 66 – TCXD 7957/2008 – Trang 64) Trong đó: - La _lượng BOD5 đầu vào, La = 319,2 mg/l - Lt _ lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 30 mg/l - R _ Tỷ lệ tuần hoàn bùn (CT 61 – TCXD 7957/2008 – Trang 64) R=a1000l-a=21000100-2= 0,25 - ar _ liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l ar= a(12R+1)=2(12×0,25+1)=6(g/l) (CT 67 – TCXD 7957/2008 – Trang 66) + a =2 – 3 g/l, liều lượng bùn hoạt tính chất khô cho aeroten có tải trọng bùn cao, chọn a = 2 g/l ,(Trang 64 – TCXD 7957/2008) + l_Chỉ số bùn, từ 100 – 200 ml/g, chọn l = 100 ml/g Theo bảng 46 – TCXD 7957/2008 – Trang 65, với nước thải đô thị, ta có: +ρmax=85mg BOD5/g chất khô không tro của bùn_tốc độ oxy hóa riêng lớn nhất trong 1h + Kl =33 mg BOD/l_hằng số đặc trưng cho tính chất của CHC trong nước thải + K0 =0,625 mgO2/l_hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan + j = 0,07 l/h _hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính + Tr = 0,3_độ tro của bùn hoạt tính - r_tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ (mgBOD5/g chất khô không tro của bùn trong 1h) ρ=ρmaxLtC0LtC0+KlC0+K0Lt×11+φa=8530×430×4+33×4+0,625×30×11+0,07×3=31,13 +C0 = 4mg/l_nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong aeroten (Lấy theo TCVN38/2011) Thay số vào (2) t = 8,85 (h) Thời gian cấp khí trong ngăn aeroten ta ta=2,5a0,5lgLaLt=2,520,5lg319,230=1,82 (h) Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính tts=t-ta=8,85-1,82=7,03 (h) Thể tích aeroten Thể tích của ngăn aeroten Wa Wa = ta(1+R)Qtb = 1,82×(1+0,25)×1333,33 =3033m3 Thể tích của ngăn tái sinh Wts = tts R Qtb = 7,03×0,25×1333,33 = 2343 m3 Tổng thể tích aeroten W = Wa + Wts =3033 +2343 =5376 m3 Chọn H = 3m => ∑F = 1792 m2 Có Q = 32000 m3/ngđ < 50000 m3/ngđ Chọn 5 bể (theo mục 8.16.15 – TCXD33/2006) F1 bể = 1792/5 = 358,4 m2 Do tỉ số Wts/W = 2343/5476 = 43 % => Chọn 50% => có 2 hành lang Diện tích 1 hành lang: F1hành lang = 358,4/2 =180 m2 = 20 × 9 Lưu lượng không khí đơn vị D D=z(La-Lt)K1K2n1n2(Cp-C) Trong đó: - z_lưu lượng oxy đơn vị tính bằng mg để xử lý 1mg BOD5, khi xử lý sinh học hoàn toàn => z = 1,1 mg oxy/mg BOD5 - K1_hệ số kể đến thiết bị nạp khí, chọn thiết bị nạp khí tạo bọt khí cỡ nhỏ lấy theo tỉ số giữa diện tích vùng nạp khí và diện tích aeroten f/F = 3033/5376=0,56 => K1 = 2,03 - K2_hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị phân phối khí H = 3m => K2 =2,08 (Mục 8.16.13 – TCXD 7957/2008) - n1_hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải n1 = 1+ 0,02(Ttb – 20) = 1,1 + Ttb_nhiệt độ trung bình của nước thải trong tháng mùa hè, Ttb = 25℃ n2_hệ số xét tới quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy vào hỗn hợp nước và bùn với tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch, nước sinh hoạt không có các chất hoạt động bề mặt, n2=0,85 Cp_Độ hòa tan của oxy không khí trong nước Cp=CT×(10,3+h/2)10,3 +CT_độ hòa tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, CT =8,02mg/l (Bảng P2.2 – Giáo trình XLNT Đô thị - Trang 317) + H = 3m Cp= 9,19 mg/l C_Nồng độ trung bình của oxy trong aeroten, lấy C = 2mg/l Thay số: D = 11,21 m3 kk/m3 nước thải Lưu lượng nước thải theo giờ Qh = 1333,33 m3/h Lượng oxi cần thiết cho 1h = Qh×D = 14946,6 (m3 oxi/giờ) Lượng khí cần cấp cho bể trong 1 giờ Vkhí = 14946,6 /21% = 71174 m3 kk/h Giả thiết hiệu quả chuyển hóa oxy vào nước đạt 8% Wkhí = 71174/0,08 = 889675 m3 Chọn đĩa phân phối khí EDI bọt khô => lưu lượng khí: 26 m3/h Số đĩa trong bể = Wkhí/26 = 34219 đĩa Diện tích 1 bể F1hành lang= 180 m2 = 20 × 9 Số đĩa theo chiều ngang bể: chọn 22đĩa => khoảng các giữa các đĩa Kích thước theo chiều dài bể = 20/0,127 = 158 khoảng hay 157 đĩa (0,127m là đường kính đĩa) Số đĩa 1 hành lang: 157×22 = 3454 đĩa Số đĩa trong bể: 3454 × 5 ×2= 34540 (thỏa mãn) Tính toán bể lắng ngang đợt II - Hỗn hợp nước thải sau khi ra khỏi bể Aeroten làm sạch hoàn toàn sẽ được dẫn sang bể lắng ngang đợt II.g - Bể lắng 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước và bùn (bùn hoạt tính và màng vi sinh vật) từ bể aeroten đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính, đồng thời tuần hoàn bùn hoạt tính cần thiết đã lắng quay trở về bể aerotank để tiếp tục quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ. Đối với bể lắng đợt II, ta tính toán kích thước bể theo phương pháp tải trọng thuỷ lực bề mặt. - Tải trọng thủy lực qo được tính theo mục 8.5.7 TCXDVN 7957-2008 Tải trọng thủy lực bề mặt được tính theo công thức: (m3/m2.h) Trong đó: Ks - Hệ số sử dụng dung tích bể, Ks = 0,4 (đối với bể lắng ngang). at - Nồng độ bùn hoạt tính sau khi ra khỏi bể lắng1 không dưới 10, at = 15 mg/l. a- Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerôten không quá 15g/l, ta chọn a= 5 g/l. Ia - Chỉ số bùn(thường từ 100-200ml/g), lấy I = 100 cm3/g. H - Chiều cao lớp nước trong bể lắng H =3m. q = (4,5×0,4×30.8)/(0,1×100×5)0.5-0.01×15 = 1,1 m3/m2.h Diện tích mặt thoáng của bể lắng F = Qtbhq = 1333,331,1 = 1212 (m2) Diện tích mặt cắt ướt của bể: W = Q3600v =1333,333600. 0,005 = 74 (m2) Trong đó: Q – Lưu lượng nước, m3/h. v – Vận tốc nước chảy trong bể, v = 5÷10mm/s, chọn bằng 5mm/s hay 0,005m/s Chiều rộng bể: B = W : H = 74 : 3 = 24,67 (m) - Chọn số ngăn lắng n = 8. - Chiều rộng một ngăn lắng: b = B : n = 24,67 : 8 = 3,08 (m). Chọn b = 3m. - Tổng chiều rộng bể là:B= 3 . 8 = 24 (m) Chiều dài bể lắng ngang đợt II là: L = F : B = 1212: 24 = 50,5 (m) Thời gian nước lưu lại trong bể lắng ngang đợt II là: t = L3600v = 50,50,005 . 3600 = 2,8 (h) Trong đó: L – Chiều dài bể lắng, m. v – Vận tốc dòng nước trong bể lắng, m/s Vượt thời gian lắng của bể lắng ngang đợt II sau aeroten làm sạch hoàn toàn (t =2 h). Để đảm bảo thời gian lưu nước trong bể lắng,ta có chiều dài bể lắng ngang đợt 2 là: L = v. T = 0,005 . 2 . 3600 = 36 (m). Tốc độ thực tế Vth = Q3600.H.B = 1333,333600. 3. 24 = 5 mm/s. Nhận thấy vth = 0,005 trùng khớp với v đã chọn, vậy kích thước đã chọn là hợp lý. Thể tích vùng chứa nén cặn: (m3) Trong đó: B – Lượng bùn hoạt tính dư g/m3; Là lượng bùn hoạt tính dư trước khi lắng, phụ thuộc vào hàm lượng các chất lơ lửng và hữu cơ có trong nước thải, hiệu suất của bể lắng đợt I và bể aeroten: Độ tăng sinh khối bùn trong các ngăn aeroten: Pr = 0,8C1 + 0,3La (CT73-7957) = 0,8×118,56 + 0,3×319 = 190,5 mg/l B = 118,56 + 190,5(mg/l) = 309,06(g/m3) b – Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau bể lắng hai. Theo bảng 36 với Lt = 15 mg/l, thời gian lắng t = 2 h, ta có b = 12 (mg/l) = 12 (g/m3) Q – Lưu lượng nước thải trung bình giờ, Q = 1333,33 (m3/h). T – Thời gian giữa hai lần xả cặn, t = 2 (h) P – Độ ẩm của cặn, p = 99,4%. n – Số đơn nguyên, n = 8. Wc1 = (309,06– 12) . 1333.33 . 100. 2(100 – 99,4) . 106. 8 = 16 (m3) Chiều cao hố thu cặn: Hc = Wc / L.b = 16/36.3 = 0,15 (m) Hố thu cặn - Chọn hố thu cặn có diện tích: F1 – Diện tích đáy hố thu cặn, F1 = 0,5´0,5 = 0,25 m2. F2 – Diện tích miệng hố thu cặn, F2= 0,75 x 0,75 = 0,562 m2. Đáy bể lắng dùng thiết bị gạt cặn được xây dựng có độ dốc 0,01 (theo 8.5.11 TCXDVN 7957-2008) về phía hố thu cặn. Chiều cao xây dựng bể: HXD= hbv + H + hth + Hc (m) Trong đó: hbv – Chiều cao bảo vệ hbv = 0,4 (m). H – Chiều cao công tác của bể, H = 3,0 m. hth – Chiều cao lớp nước trung hoà của bể hth = 0,3 m. Hxd = 0,4 + 3,0 + 0,3 + 0,15=3,85 (m), chọn Hxd = 3,9m. - Kiểm tra tỷ lệ chiều dài và chiểu sâu bể: L : b = 36 : 3,9 = 9,2 (thỏa mãn trong khoảng từ 8÷12) KL: Bể lắng đợt 2 gồm 8 đơn nguyên. Các thông số thiết kế của một đơn nguyên là: Hxd H hbv hth Hc L b 3,9 3 0,4 0,3 0,15 36 3 Đơn vị : m Áp lực thủy tĩnh của bể là 0,9-1,2m , chọn bằng 1m Đường kính ống dẫn bùn ra chọn = 200mm Chiều cao thành bể lắng tính từ mực nước trở lên là 0,3m Máng tràn thu nước đã lắng làm theo dạng răng cưa với tải trọng thủy lực không nhỏ hơn 10 l/s.m Khử trùng nước thải: Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90-95%. Tuy nhiên lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để khử trùng nước thải có thể sử dụng các biện pháp Clo hóa, ozon hóa, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV Thì khử trùng nước thải bằng clo vì là phương pháp đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả cao. Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước thải xảy 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 OCl- HOCl H+ và OCl- HOCl , H+ và OCl-là các chất oxi hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải Ya = a×Q1000 Trong đó: Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h. Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, m3/h a: Liều lượng hoạt tính lấy theo mục 8.28.3 của TCVN 7957:2008 (a=3g/m3) + Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với Qh,max = 2040,12(m3/h) Ya,max,h = 3×2040,121000 = 6,12 (kg/h) + Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với Qh,TB = 1333,33(m3/h) Ya,TB,h = 3×1333,331000 = 4 (kg/h) + Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ứng với Qh,min = 840(m3/h) Ya,min,h = 3×8401000 = 2,52 (kg/h) Chọn 2 clorator (1 làm việc, 1 dự phòng) với các đặc tính như sau: Công suất theo clo hơi: 1,288,1 kg/h Áp lực nước trước Ejector: 33,5 kg/cm3 Trọng lượng: 37,5 kg Lưu lượng nước: 7,2 m3/h. Để phục vụ cho 2 Clorator chọn 3 Balon chứa Clo bằng thép. Số balon cần thiết cho trạm: n = Ya,TB,h S = 4 0,5 = 8 (chiếc) Trong đó: S: Lượng clo lấy ra từ một balon trong điều kiện bình thường. Chọn S = 0,5kg/h. Trong trạm khử trùng ta dùng các Balon có W = 40lit và chứa 50kg Clo, chiều dài thùng L là 1390mm. Số Balon cần thiết dự trữ cho nhu cầu Clo trong một tháng sẽ là: N = Ytb×24×3050 = 4×24×3050 = 57,6 58 balon Tính toán máng trộn (máng trộn vách ngăn có lỗ) Chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiết kế. Máng này thướng gồm 2 hoặc 3 ngăn với các lỗ có d=20-100mm. Số lỗ trong mỗi ngăn được xác định theo công thức: n = 4Qmaxπd2v = 4×0,5667π×0.082×1,2 = 94 (lỗ) Trong đó: Qmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất (m3/s) d: Đường kính lỗ (m) v: Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ (m/s) Chọn máng trộn có số hàng lỗ theo chiều đứng là nđ = 7 hàng lỗ, và hàng lỗ theo chiều ngang là nn = 14 hàng lỗ. Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 2×0,09 = 0,18(m) Khoảng cách giữa 2 lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng theo chiều ngang lấy bằng 1,5d = 0,135 (m) Chiều ngang máng trộn là: B = 2d (nn – 1) + 3d = 20,09( 14 - 1) + 30,09 = 2,61 (m) Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất( tính từ cuối máng trộn) cũng lấy bằng 2d. Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng đến đáy máng trộn lấy bằng 1,5d = 0,135 m. Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất: H1 = 2d (nd – 1) + 1,5d = 20,09(7 – 1) + 0,135 = 1,215 (m) Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 2: H2 = H1 + h Trong đó: h là tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2, được tính theo công thức: h = v2μ×2g = 1,220,62×2×9,81 = 0,12 (m) Trong đó: μ_ hệ số lưu lượng μ = 0,62 (CT 7.14_Xử lí nước thải đô thị-Trần Đức Hạ) H2 = 1,215 + 0,12 = 1,335 (m) Khoảng cách a giữa các tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ 2: H2 = a(nd – 1) + b a = H2-b(nd – 1) Trong đó: b_Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn thứ 2 đến đáy máng trộn, chọn b = 2d = 20,09 = 0,18 (m) Khoảng cách giữa các vách ngăn: l = 1,5 B = 1,52,61 = 3,915 (m) (CT 7.15_Xử lí nước thải đô thị-Trần Đức Hạ) Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn có lỗ: L = 3l + 2δ = 33,915 + 20,2 = 12,145 (m) Chiều cao xây dựng của máng trộn: H = H2 + Hdp = 1,335 + 0,35 = 1,685 (m) Trong đó: Hdp: chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngang trên cùng của vách ngăn thứ 2 đến mép trên cùng của máng trộn, Hdp = 0,35m Thời gian nước lưu lại trong máng trộn: t = H1×B×LQmax = 1,215×2,61×12,1450,5667 = 67,96 (s) = 1,13 (phút) Tính toán bể tiếp xúc: Bể tiếp xúc được thiết kế giống như bể lắng nhưng không có thiết bị thu gom bùn nhằm để thực hiện quá trình tiếp xúc clo và nước thải sau khi xử lý ở bể lắng đợt II. Chú ý rằng trong quá trình khử trùng bằng clo ở bể tiếp xúc sẽ xảy ra cả quá trình keo tụ 1 phần các hạt lơ lửng nhỏ bé và lắng ở bể, 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 - lmv×60 = 30 - 2000,6×60 = 24,44 (phút) Trong đó: lm: 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. v : Vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, không nhỏ hơn 0,5 m/s. Thể tích hữu ích của bể (CT 7.19_Xử lí nước thải đô thị_Trần Đức Hạ) Wbể tx = Qmax t = 0,5667 24,4460 = 831 (m3) Chọn 3 bể tiếp xúc Thể tích 1 bể tiếp xúc: W1 = Wbể tx : 3 = 831 : 3 = 277 (m3) Diện tích 1 bể tiếp xúc: F1 = W1H1 = 2774 = 69,25 (m2) Trong đó: H1: Chiều cao công tác của bể, H1 = 2,5-5,5m => Chọn H1 = 4m Mỗi bể tiếp xúc ngang sẽ có các thông số như sau: H × B ×L = 4 × 5 × 13,85 (m3) Thể tích ngăn bùn từ bể tiếp xúc (CT 7.19_Xử lí nước thải đô thị_Trần Đức Hạ) Wb = a×Ntt×t1000 = 0,03×400000×11000 = 12 (m3) Trong đó: a: Tiêu chuẩn cặn lắng trong bể tiếp xúc, (l/ng.ngđ). Tra bảng 7.4_Sách xử lý nước thải đô thị_Trần Đức Hạ. N: Dân số tính toán theo BOD; T: Thời gian lưu bùn cặ tại bể tiếp xúc, chọn từ 1 đến 2 ngày. Lượng cặn tổng cộng dẫn đến sân phơi bùn bao gồm cặn từ bể Metan và cặn từ bể tiếp xúc (khử trùng sau khi lắng ở bể lắng đợt II): Wtc = Wbể tx + Wbể Metan Trong đó: Wbể Metan: Lượng cặn từ bể Metan (m3/ngđ) Wbể tx: Lượng bùn ở bể tiếp xúc (m3/ngđ) Wbể tx = a×Ntt1000 = 0,03×4000001000 = 12 (m3/ngđ) (CT phần a) Tính toán sân phơi bùn_Trang 164_Sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: Tiêu chuẩn bùn lắng ở bể tiếp xúc (khi dùng clo để khử trùng) tính cho 1 người trong ngày đêm có thể lấy như sau: Khi xử lý cơ học: a = 0,080,16 l/ng.ngđ Xử lý sinh học ở Aeroten: a = 0,030,06 l/ng.ngđ Xử lý sinh học ở Biofil: a = 0,050,10 l/ng.ngđ Wtc = 12+ Wbể Metan = 12 + 303,53= 315,53 (m3/ngđ) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn: F1 = Wtc×365qo×n = 315,53×3652×2,8 = 20566 (m2) (CT phần a) Tính toán sân phơi bùn_Trang 164_Sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: qo: Tải trọng cặn trên sân phơi bùn, Theo bảng 3-17_ Sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết => a=2 m3/m2.năm. n: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu Đối với các tỉnh phía Bắc: n = 2,22,8 Đối với các tỉnh miền Trung: n = 2,83,4 Đối với các tỉnh phía Nam: n = 34,2 (cần lưu ý đến 6 tháng mùa mưa, khi đó cần có biện pháp rút nước nhanh) Chọn n = 2,8 Sân phơi bùn được chia làm nhiều ô. Mỗi ô có kích thước 30m x 38m Số ô sẽ là: 20566/1140 = 18 ô Chọn n = 18 ô Diện tích phụ của sân phơi bùn: đường xá, mương máng: F2 = k × F1 = 0,4 x 20566 = 8226,4 (m2) (CT phần a) Tính toán sân phơi bùn_Trang 165_Sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: k là hệ số tính đến diện tích phụ, k = 0,20,4 Diện tích tổng cộng của sân phơi bùn: F = F1 + F2 = 20566 + 8226,4 = 28792,4(m2) Lượng bùn phơi đến độ ẩm 80% trong 1 năm: Wp = Wtc 365 100- P1100- P2 = 315,53 365 100- 96100- 80 = 23033,69 (m3) (CT phần a) Tính toán sân phơi bùn_Trang 165_Sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Trong đó: P1: Độ ẩm trung bình của cặn khi lên men ở bể Metan, P1 = 96%97% P2: Độ ẩm sau khi phơi, P2 = 80% Chu kì xả bùn vào sân phơi bùn dao động từ 20 đến 30 ngày. Chu kì này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Tính chất của bùn dẫn vào sân phơi bùn. Khả năng thấm của đất. Mùa nắng hay mùa mưa trong năm. Bể nén bùn đứng Bùn hoạt tính dư với độ ẩm p = 99.4% tử bể lắng đợt hai dẫn về bể nén bùn và độ ẩm của bùn sau khí nén phải đạt p= 98% trước khi dẫn vào bể metan. Thời gian nén bùn t = 10÷12h. Để thích hợp cho quá trình chế biến cặn ở bể metan. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư 25% lượng bùn hoạt tính từ ngăn lắng được tuần hoàn trở lại bể làm thoáng sơ bộ. 75% còn lại sẽ đc dẫn đến bể nén bùn. Hàm lượng bùn hoạt tính dư dẫn đến bể nén bùn: q = 0.75 × wb = 0.75 × 16 × 8 = 96 (m3/h) Diện tích hữu ích của bể nén bùn đc xác định theo công thức: F1 = qv1 = 96 ×10000.1 × 3600 = 266,67 (m2) Trong đó: + q là lưu lượng bùn hoạt tính dư dẫn vào bể nén bùn + v1 là tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, (lấy theo bảng 50-mục 8.19.3) Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn F2 = qv2 = 96 ×1000 3600. 28 = 1 (m2) Trong đó: + v2 – Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28mm/s ( chọn từ 28÷30mm/s) Diện tích tổng cộng của bể nén bùn F = F1 + F2 = 226,67 + 1 = 227,67 (m2). Chọn F = 228 (m2) Chọn 4 bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là: F’ = F/4 = 228/4 = 57 (m2) Đường kính bể nén bùn: D = 4 × F'π = 4 × 573,14 = 8,5 (m) Do = 4 × F24 × π = 4 × 14 × 3,14 = 0,56 (m) => chon Do = 0,6m Đường kính phần loe của ống trung tâm: d1 = 1,35Do = 1,35 . 0,6 = 0,81 (m) Đường kính tấm chắn: dc = 1,3 d1 = 1,3 . 0,81= 1,053 (m) Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: h1 = v1 . t . 3600 = 0,0001 .10 .3600 = 3,6 (m) Trong đó: t – Thời gian lắng bùn, chọn t= 10h. Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng là 45o với đường kính bể là D = 9,8m, đường kính của đáy bể là d = 1m h2 = D-d2 tan 45o = 8,5 - 12 tan 45o = 3,75 (m) Chiều cao bùn hoạt tính đã nén của bể: hb = h2 – h3 – hth (m) Trong đó: h3 – Khoảng cách từ đáy ống loe tới tấm chắn, h3 = 0,5m.( chọn 0.25÷0.5) hth – Chiều cao lớp nước trung hòa, hth = 0,3m. hb = 3,75 – 0,5 – 0,3 = 2,95 (m) Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn H = h1 + h2 + hbv + hb = 3,6 + 3,75 + 0,5 = 7,85 (m) Trong đó: hbv – Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m. Kết luận: Kích thước của bể nén bùn D Do d1 dc h1 h2 hbv hb H 8,5 0,6 0,81 1,053 3,6 3,75 0,5 2,95 7,85 Tính toán bể metan Xác định lượng cặn dẫn đến bể metan: Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I: Wc = ClcxQxExK100-Px 1000 x 1000= 296,4 x 32000 x 60 x 1,1100-95x 1000 x 1000 = 125,2(m3/ngđ) Trong đó: Clc : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dấn đến bể lắng đợtI; 296,4mg/l Q: Lưu lượng ngày đêm của hỗn hợp nước thải, 32000 m3/ng.đ E: Hiệu suất lắng, 60% K: Hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 – 1,2; chọn K = 1,1 P: Độ ẩm của cặn tươi, P = 95% + Lượng bùn hoạt tính dư: Lượng bùn hoạt tính dư (75% dẫn đến bể nén bùn) sau khi nén ở bể nén bùn li tâm được tính toán theo công thức: Wb= (Clc100-Eα-100xCtr) xQx 75100-Px 1000 x 1000 x 100 = (296,4100-601,2-100 x 12) x 32000 x 75100-98x 1000 x 1000 x 100 = 156,33 ( m3/ngđ) Trong đó: α: hệ số tính đến khả năng tăng trưởng không điều hòa của bùn hoạt tính trong quá trình xử lý sinh học α = 1,1 – 1,2 ( lấy α =1,2) P: Độ ẩm của bùn hoạt tính sua khi nén, P = 98% ( theo SGK/125) Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt 2, 12mg/l Cll:hàm lượng chất lơ lửng vào aeroten; 118,56 mg/l Lượng rác ở song chắn rác được nghiền nhỏ qua máy nghiền rác với độ ẩm ban đầu của rác P1 = 80% đến độ ẩm sau khi nghiền P2 = 94 – 95%. Lượng rác sau khi nghiền nhỏ được xác định theo công thức: Wr = W1100-P1100-P2 = 6,6 x100- 80100- 94 = 22 T/ngđ = 22(m3/ngđ) Trong đó: W1: Lượng rác trong ngày đêm, 6,6 T/ngđ P1: Độ ẩm ban đầu của rác, 80% P2: Độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ, 94 – 95% Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể metan sẽ là; W = Wc + Wb + Wr= 303,53 m3/ngđ Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn có thể tính theo công thức: Phh = 100 x (1 - Ck+ Bk+ RkW ) = 100 x (1 - 6,26 + 3,13 + 1,32303,53 ) = 96,47% Trong đó: Ck: Lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm P = 95% Ck = Wc(100-P)100 = 125,2(100- 95)100 = 6,26(m3/ngđ) Bk: Lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm P = 98% Bk = Wb(100-P)100 = 156,33 x(100- 98)100 = 3,13(m3/ngđ) Rk: Lượng chất khô trong rác sau khi đã nghiền với độ ẩm P = 94% Rk = Wr(100-P)100 = 22(100- 94)100 = 1,32(m3/ngđ) Tính toán bể mêtan Khi độ ẩm của hỗn hợp cặn Phh> 94% chọn chế độ lên men ấm với t = 30 – 35oC. Chọn t = 33 oC Dung tích bể metan được tính theo công thức sau đây: Wm = W x 100d = 303,53 x 10010 = 3035,3(m3) Trong đó: W: là lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể metan, W = 303,53 m3/ngđ d : liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể metan 10 (%);, phụ thuộc vào chế độ lên men và độ ẩm của cặn, lấy theo bảng 53 TCVN 7957 (chọn chế độ lên men ấm) Kích thước của bể metan chọn theo bảng P3.7/322 SGK Chọn 2 bể, mỗi bể có đường kính 15 m; h1 = 2,6 m; hct = 7,5 m; h2 = 2,35 m Tính toán lượng khí đốt Trong quá trình xử lý sinh học kị khí ở bể metan có sản sinh một lượng khí đốt chủ yếu là khí CH4 và một ít CO2. Lượng khí đốt này được xác định theo mục 8.26.4/TCVN 7957 y = a-nd100 = 50,45-0,56 x 10100 = 0,45(m3/kg) Trong đó: y: là lượng khí đốt thu được, m3/kg chất không tro; a: là khả năng lên men lớn nhất của chất không tro trong hỗn hợp cặn dẫn vào bể metan, %. Giá trị a phụ thuộc vào thành phần hóa học của cặn: chất béo, protein và được tính theo công thức: a = (0,92m + 0,62 C + 0,34 A ).100% Ở đây: m là hàm lượng chất béo C hàm lượng đường A là hàm lượng đạm n là hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của cặn và chế độ lên men lấy theo bảng 54/TCVN 7957; tra được n = 0,56 d là liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể metan, d = 10 % Trong tính toán ở trên, do không có điều kiện xét nghiệm hàm lượng các chất trong thành phần của hỗn hợp cặn – bùn, vì vậy trị số a của hỗn hợp cặn –bùn dẫn vào bể metan được tính theo công thức: a = 53(C0+ Ro)+ 44 BoC0+ Ro+ Bo = 534,46+ 0,97+ 44 x 2,154,46+ 2,15+ 0,97 = 50,45 % Trong đó: C0, Ro , Bo: tương ứng là lượng chất không tro của cặn tươi, rác và bùn hoạt tính dư, được xác định như sau; 53 là giá trị thực nghiệm a ứng với cặn tươi và rác nghiền; 44 là giá trị thực nghiệm a ứng với bùn hoạt tính dư Lượng chất không tro trong cặn tươi, Co Co = Ck x 100-Ac100 x 100-Tc100 =6,26 x 100-5100 x 100-25100 = 4,46 (T/ngđ) Trong đó: Ck: là lượng chất khô trong cặn tươi, Ck= 4,46 T/ngđ; Ac: là độ ẩm háo nước của cặn tươi, 5%; Tc: là tỷ lệ tro trong cặn tươi, 25% Lượng chất không tro trong rác đã nghiền: Ro = Rk x 100-Ar100 x 100-Tr100 =1,32 x 100-5100 x 100-25100 = 0,97 (T/ngđ) Trong đó: Rk : là lượng chất khô trong rác đã nghiền, Rk= 1,32 T/ngđ; Ar: là độ ẩm háo nước của rác nghiền, 5%; Tr: là tỷ lệ tro trong rác nghiền, 25% Lượng chất không tro trong bùn hoạt tính dư: Bo = Bk x 100-Ab100 x 100-Tb100 = 3,13 x 100-6100 x 100-27100 = 2,15(T/ngđ) Trong đó: Bk: là lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư, Bk= 3,13 T/ngđ; Ab: là độ ẩm háo nước của bùn hoạt tính dư, 6%; Tb: là tỷ lệ tro trong bùn hoạt tính dư, 27% Lượng khí đốt tổng cộng được xác định theo công thức: K = y(Co + Ro + Bo) x 1000 = 0,45 (4,46 + 0,97 + 2,15) x 1000 = 3411(m3/ngđ) Tính toán trắc dọc theo nước Chọn tổn thất : Song chắn rác chọn 9,3 cm ( tiêu chuẩn 5- 20 cm) Bể lắng cát chọn 10 cm ( tiêu chuẩn 10- 20 cm) Bể lắng đợt 1 chọn 30 cm ( tiêu chuẩn 20 – 40 cm) Aeroten chọn 30 cm ( tiêu chuẩn 25- 40 cm) Bể lắng đợt 2 chọn 30 cm ( tiêu chuẩn 20 – 40 cm) Máng trộn chọn 12 cm. Bể tiếp xúc chọn 50 cm ( tiêu chuẩn 40 – 60 cm) * Bể lắng tiếp xúc. Đoạn ống từ bể tiếp xúc tới sông D= 700 mmm, i= 1,8.10-3 h/d = 0,825 , l= 50 (m.) Cao trình mực nước trong ống nối bể tiếp xúc đến sông : 2+ li= 2+ 50.1,8.10-3- =2,09 (m) Cao trình mực nước trong bể tiếp xúc: 2,09 + 0,5 = 2,59 (m) Cao trình đỉnh bể : 2,59 + Hbv = 2,59 +0,5 = 3,09 (m) Cao trình đáy bể tiếp xúc: 3,09 – 4,5 = - 1,41 (m) * Máng trộn. Đoạn ống từ máng trộn tới bể tiếp xúc:D = 600mm, i= 1,8.10-3 , l = 10,5 m Cao trình mực nước trong ống nối từ máng trộn đến bể tiếp xúc: 2,59 + 1,8.10-3 . 10,5 = 2,61 (m) Cao trình mực nước ở cuối máng trộn: 2,61 + 0,12 = 2,73 (m) Cao trình mặt nước ở ngăn thứ 2: 2,73 + 0,12 = 2, 85 (m) Cao trình mặt nước ở ngăn thứ 1: 2,85 + 0,12 = 2,97 (m) Cao trình đỉnh máng: 2,97 + 0,35 = 3,32 (m) Cao trình đáy máng: 3,32 – ( 1,335 + 0,35)= 1,64 (m) * Lắng 2 . Đoạn ống nối từ lắng 2 tới máng trộn. D = 600 mm, i= 1,8.10-3 , l = 9,8 m Cao trình mặt nước trong ống nối: 2,97 + 9,8 . 1,8.10-3 = 2,99 (m) Cao trình mặt nước trong bể lắng 2: 2,99 + 0,3 = 3,29 (m) Cao trình đỉnh bể: 3,29 + 0,4 = 3,69 (m) Cao trình đáy bể: 3,69 – 4,85 = - 1,46 (m) * Aeroten. Đoạn ống từ aeroten đến bể lắng ngang: D = 600mm, i= 1,8.10-3, l = 16,1 m Cao trình mặt nước trong đoạn ống nối: 3,29 + 1,8.10-3 . 16,1 = 3,32 (m) Cao trình mặt nước trong aeroten : 3,32 + 0,3= 3,62 (m) Cao trình đỉnh bể : 3,32 + 0,5 = 4,12 (m) Cao trình đáy bể: 4,12 - 3,5 = 0,622 (m) * Bể lắng 1. Đoạn ống D = 400 mm, , i= 1,8.10-3, l = 25,55 m Cao trình mực nước trong đoạn ống nối: 3,62 + 25,55. 1,8.10-3 = 3,67 (m) Cao trình mực nước trong bể lắng 1: 3,67 +0,3 = 3,97 (m) Cao trình đỉnh bể: 3,97 + 0,46 = 4,43 (m) Cao trình đáy bể : 4,43 – 4,85 = - 0,42 (m) * Bể lắng cát. Đoạn ống D = 600mm , i= 1,8.10-3, l = 28,35 m Cao trình mặt nước trong ống nối: 3,97 +1,8.10-3.28,35 = 4,02 (m) Cao trình mực nước trong bể lắng cát: 4,02 + 0,5= 4,62 (m) Cao trình đáy bể lắng cát: 4,62 – 1,8 = 2,82 (m) * Song chắn rác. D = 600mm, i= 1,8.10-3, l = 12,6 m Cao trình mực nước trong ống nối. 4,12 + 12,6. 1,8.10-3= 4,14 (m) Cao trình mực nước trong song chắn rác: 4,14 + 0,093 = 4,233(m) Cao trình đỉnh song chắn rác: 4,233+ 0,5 = 4,733 (m) Cao trình đáy song chắn rác: 4,733 – 1,223 = 3,51 (m)