Thiết kế hệ thống xử lý nước thải quận Kiến An

ệ nguồn nước thiên nhiên được trong sạch chính chúng ta có nhiều biện pháp khác nhau. Biện pháp xử lý nguồn nước thảI trước khi thải ra môi trường tự nhiên cũng là một biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường. Với mục đích như vậy và với sự gợi ý của thầy giáo GS. TS. Trần Đức Hạ, em đã nhận đè tài tốt nghiệp: “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải quận Kiến An” Thành phố HảI Phòng. Trong quá trình thực hiện đồ án em đã được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn GS. TS. Trần Đức Hạ và cùng các thầy cô giáo trong chuyên ngành. Em xin trân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Với trình độ, kinh nghiệm và thời gian còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn. Hà Nội ngày 20 tháng 6 năm 2003 Sinh viên Nguyễn Hoàng Hà Chương I: Hiện trạng hệ thống thoát nước khu vực Quận Kiến An Hải Phòng 1.1.Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực Kiến An - Hải Phòng 1.1.1 Vị trí địa lí và khu vực. Hải Phòng nằm phía Nam Đồng Bằng Bắc Bộ thuộc vùng châu thổ Sông Hồng, phía Đông Nam giáp với vịnh Bắc Bộ, phía Bắc giáp với Quảng Ninh, phía Tây giáp với Hải Dương, phía Tây Nam giáp với Thái Bình và cách Hà Nội 104 km. Trung tâm thành phố nằm ở 106,400 kinh đông và 20,500 vĩ Bắc. Quận Kiến An nằm trong nội thành Hải Phòng ở phía Tây Nam tiếp giáp với Quận Lê Chân, huyện Kiến Thuỵ Vĩnh Bảo. 1.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo. Hải Phòng mang đặc điểm chung của địa hình Đồng Bằng thấp và phẳng, ở độ cao 0á3m có độ chia cắt lớn 4km/km2 dốc nghiêng về biển rất nhỏ 1/10000. Nổi bật là địa hình Hải Phòng có mật độ sông ngòi lớn nhất Bồng Bằng Sông Hồng. Quận Kiến An nằm trong nội thành Hải Phòng nhưng lại là vùng đồi núi có cao độ +145m với độ dốc 20-500. Điểm cao nhất của khu vực đạt 55m với độ dốc phần trung chuyển 5-100 và phần cao 30-50, xung quanh là các lưu vực sông Lạch Tray và sông Đa Độ. 1.1.3 Đặc điểm khí hậu thuỷ văn . Khí hậu Hải Phòng có mùa đông lạnh và mùa hè nóng nhiều mưa, cuối đông ẩm ướt tiện lợi cho việc lên men phát triển các Vi Sinh Vật. Nhiệt độ lên xuống từ 80oC trong mùa đông và 400oC trong mùa hè. Biên độ trung bình giữa tháng có nhiệt độ cao nhất và thấp nhất với tháng có nhiệt độ trung bình là 120oC. Mùa hè thỉnh thoảng có gió Tây Nam khô nóng (5-10 ngày). Thời gian chuyển tiếp kéo dài thường sảy ra vào tháng 2 và tháng –5, gió mùa phía Nam mạnh thì mưa nhiều và mùa mưa thường kéo dài đến tháng 10 và lớn nhất 7 – 8 và thường có bão . Độ ẩm trung bình năm là 82% Nhiệt độ trung bình là 23,60oC Lưu lượng cực đại 1h đạt 103,6 mm Bảng 1: Lượng mưa tháng tại đài quan sát Phù Liễn giai đoạn 1971 1990 (mm) Tháng Lưu lượng mưa trung bình tháng Tổng lượng mưa nhỏ nhất Tổng lượng mưa lớn nhất Lượng mưa ngày cao nhất 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 24 26 51 79 214 240 279 321 303 145 0 1 8 3 38 78 96 115 30 5 126 136 134 282 660 594 567 903 1193 610 59 33 43 78 224 133 173 362 264 177 11 12 52 24 0 0 150 109 58 52 Bảng 2: Lượng mưa từ năm 1991 đến 1994 (mm) Tháng Năm 1991 Năm 1992 Năm 1993 Năm 1994 1 7,3 11,4 15,6 25,6 2 5,4 40,4 20,2 34,9 3 66,4 47,5 22,9 49,6 4 11,2 34,4 29,3 86,9 5 108,8 137,2 222,9 198,2 6 161,7 447,6 116,7 242,8 7 154,9 514,9 61,7 264,5 8 151,8 180,6 488,7 341,5 9 64,1 293,1 278,5 280,8 10 18,9 72,6 6,0 158,5 11 13,9 11,7 113,3 50,5 12 42,1 32,8 36,0 264,0 Tổng 806,5 1859,2 1385,4 1997,2 Điều kiện thủy văn Kiến An được giới hạn bởi 2 con sông chính là sông Đa Độ và sông Lạch Tray bao quanh quận Kiến An còn Hải Phòng nằm trong mạng lưới có mật độ sông ngòi lớn nhất trong vùng Đồng Bằng. Dòng sông uốn khúc, phù xa tương đối lớn nhưng vận tốc dòng chảy không lớn lắm nó phụ thuộc vào độ dày đặc và chu kỳ thuỷ chiều. Do vậy lưu lượng biến đổi theo mùa. Biên độ triều trung bình là 2,7m và mùa khô vào sâu trong đất liền đến 40m gây nhiễm mặn các sông và nước ngầm. - Sông Lạch Tray có chiều rộng từ 100 á 200, sâu 4 á 7m đã được nối nhân tạo với sông Cấm bằng sông đào Tam Bạc. Tại Kiến An đo được: Qmax = 252 m3/s Hmax = 340 cm Hmin = 8 cm Hàm lượng phù xa về mùa khô: 0,25 á 0,11 kg/m3 Hàm lượng phù xa về mùa mưa: 0,25 á 1,52 kg/m3 Độ mặn là: 2,85% - Sông Cấm có chiều rộng 500 á 600 m, sâu 6 á 8 m Qmax = 200 m3/s Triều lên: Qmax = 2240 m3/s Vmax = 2,58 m/s Vmax = 1,05 m/s Hàm lượng phù xa trung bình: 3,9 kg/m3 Khi triều lên là: 2,49 kg/m3 Độ mặn lớn nhất: 2,88% Mực nước lớn nhất : Hmax = 452 cm (1986) Mực nước nhỏ nhất: Hmin = 20 cm (1969) - Sông Đa Độ là sông nội đồng nhìn chung hiện nay đã được cải tạo bằng các công trình ngăn lũ, ngăn triều lấy nước ngọt cung cấp cho nông nghiệp và dân sinh. 1.1.4. Đặc điểm thuỷ t iều. Do Hải Phòng nằm trong vùng ven biển nên chế độ thuỷ triều ảnh hưởng tới các lưu vực sông, đến điều kiện thuỷ văn và chất lượng nước ở các sông. Chu kỳ triều ổn định thời gian trung bình 24h50’ nước dòng xuất hiện trong tháng 7 á 8, nước cường xuất hiện tháng 12 á 1. Nước triều dâng cao vào mùa khô, nước mặn xâm nhập vào trong lục địa, trong mùa lũ gặp triều rút vận tốc dòng chảy tăng tạo thành vịnh cửa sông. Chu kỳ dao động một ngày đêm trong khoảng 25 ngày trong tháng có triều cường và triều dòng. Thời gian triều cường và triều dòng là như nhau 12h24’. Chu kỳ nửa tháng triều cường thường xẩy ra 2 á 3 ngày sau khi mặt trăng ở xích vĩ lớn nhất. Mực nước dao động mạnh và nhanh (0,5 á 0,6m/h). Triều dòng thường xảy ra 2 á 3 ngày sau khi mặt trăng đi qua mặt phẳng xích đạo, mức nước dòng dao động không nhiều đôi khi đứng yên. Trong những ngày này thường có hai lần triều cường và triều dòng trong ngày. Chu kỳ theo mùa thuỷ triều có chu kỳ nửa năm. Triều cường lớn nhất vào hạ chí ( 26/6 ), đông chí ( 23/12 ). Trong khi chiều dòng thấp nhất vào xuân phân và thu phân ( 21/3 và 21/9 ) 1.1.5 Tình hình kinh tế xã hội Hải Phòng là thành phố trực thuộc trung ương là một trong vùng tam giác kinh tế trọng điểm của Miền Bắc Hải Phong - Hà Nội - Quảng Ninh với hiện trạng xử dụng đất của toàn thành phố (theo báo cáo số liệu kiểm kê năm 2000 xử lý tập hợp tháng 5/2000 của Sở Địa Chính ) tổng diện tích đất tự nhiên là 151.919,34 ha được mở rộng và phát triển trong đó Quận Kiến An có diện tích là 1524 ha. Khu dân cư hiện nay là 58.700 người dự kiến phát triển đến năm 2010 là 87.040 người. Mật độ dân số là 2609 người/km2. Kiến An là một thị trấn mới đối thành quận nội thành trong những năm gần đây do vậy việc phát triển kinh tế xã hội cũng bước đầu phát triển. Các khu công nghiệp và các nhà máy xí nghiệp được phát triển tại đây đã giúp cho đời sống người dân có mức thu nhập khá cao. 1.2. Đặc điểm hệ thống thoát nước hiện nay của khu vực quận Kiến An. Hệ thống thoát nước của khu vực nằm trong hệ thống thoát nước của thành phố nhưng phần lớn là độc lập hệ thống thoát nước riêng đã được xây dựng từ nhiều thập kỷ nay chủ yếu là thoát nước mưa và nước thải. Trong đồ án này khu vực nghiên cứu là quận Kiến An. Quận Kiến An xưa là tỉnh lị của tỉnh Kiến An trước đây được xây dựng từ lâu. Tuy vậy do không có điều kiện để phát triển kinh tế nên cơ sở hạ tầng rất yếu kém. Về địa lý và địa hình thì toàn bộ khu vực quận Kiến An được bao quanh là sông Lạch Tray và sông Đa Độ và trung tâm là núi Kiến An. Những khu đô thị phần lớn được xây dựng bám theo các sườn đồi và các khu vực có địa hình cao, số còn lại được xây dựng nơi địa hình thấp và bằng phẳng như khu Tây Sơn, khu dân cư dọc theo đường 10. Mạng lưới thoát nước trong khu vực còn rất yếu kém có xây dựng được vài tuyến cống ngăn, một số tuyến cống được xây dựng phần lớn là cống xây có tiết diện hình chữ nhật nằm trên vỉa hè. Do nhiều yếu tố khác nhau mà việc quản lý và bảo dưỡng kém nên các tuyến cống này làm việc không có hiệu quả, nhiều đoạn cống bị hư hỏng, tiết diện cống bị thu nhỏ lại do đất đá và vật liệu xây dựng. Nước mưa từ trên sườn núi tràn xuống không có mương dẫn đón, do đó dù địa hình có khá cao nhưng vẫn thường xảy ra úng ngập nhiều nơi trong quận và điển hình là khu dân cư dọc đường 10 và khu Tây Sơn. Hiện nay vẫn chưa có hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng biệt cũng như công trình xử lý nước thải chung. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp không được xử lý mà thải trực tiếp ra mương, kênh, bờ sông cùng với nước mưa. Bởi vậy nước thải ở khu vực có độ nhiễm bẩn cao vượt quá nhiều so với tiêu chuẩn về vệ sinh môi trường. chương II: tính toán mạng lưới thoát nước thải khu vực kiến an 2.1. Các định hướng và giải pháp thoát nước của khu vực. 2.1.1. Các định hướng thoát nước. Khu vực dự án đề xuất là một quận mới phát triển của Hải Phòng do vậy việc quy hoạch tổng thể mạng lưới thoát nước của khu vực là cần thiết. Xây dựng hệ thống cống riêng hoàn toàn và trong khu vực có vài hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước mưa được xây dựng một số tuyến mương hở đón nước từ trên sườn núi xuống để bảo vệ đường phố và khu đô thị. Hệ thống thoát nước thải được thu gom đưa tới trạm xử lý nhờ hệ thống cống và các trạm bơm chuyển bậc. 2.1.2. Các giải pháp thoát nước. Khu vực nghiên cứu nằm cạnh 2 con sông Lạch Tray và sông Đa Độ và chia làm hai khu vực thoát nức - Khu vực 1: khu vực này chủ yếu là thị xã cũ và sân bay, toàn bộ khu vực này nước thải được tập trung về trạm xử lý đặt ở phía bắc khu vực Kiến An gần sông Lạch Tray và nước thải sau khi xử lý được thải ra sông Lạch Tray với lưu lượng 5253 m3/ng. - Khu vực 2: bao gồm khu vực phía Đông và Nam thị xã. Trục cống chính chạy từ lưu vực phía Nam sang phía Đông qua các trạm bơm và được truyền tới trạm xử lý nước thải số 2 đặt phía Đông thị xã với công suất 17.884 (Sơ đồ bố trí mạng lưới thoát nước thải và xử lý nước thải). 2.2. Các phương án thoát nước. 2.2.1. Nội dung phương án. 2.2.1.1. Phương án 1: phương án tập trung. Tập trung nước thải toàn bộ khu vực theo các cống có đường kính lớn, đặt sâu, nằm vào giữa khu vực nghiên cứu để có khả năng thu nước của 2 khu vực nằm hai phía đồi thiên văn Kiến An với mỗi chiều 1 á 1,5 km. Xây dựng tuyến cống bao tập trung toàn bộ nước thải sinh hoạt từ lưu vực phía thị xã cũ và sân bay tập trung vào một trạm bơm vào đường cống chính ra trạm xử lý. Phía Đông và Nam cũng như vậy, ngoài ra còn phải xây dựng các tuyến mương dẫn nước mưa đưa ra hồ. Mô hình phương án xử lý nước thải tập trung Trạm bơm Nước thải thị xã XLCH-XLSH-KT và sân bay Trạm bơm Nước thải phía Sông Lạch Tray Đông và Nam thị xã XLCH: xử lý cơ học. XLSH: xử lý sinh học. KT: khử trùng. 2.2.1.2. Phương án phân tán. Nước thải ở phương án này được phân theo các tuyến sống bao tập trung ở các trạm xử lý riêng đặt tại từng khu vực khi phân chia xử lý. - Khu vực thị xã cũ và sân bay: Nước thải từ khu vực sân bay được tập trung về trạm bơm số 3 với Q = 3024 m3/ngày đưa ra trạm xử lý 1 đặt tại đầu sông Lạch Tray. Nước thải từ khu vực thị xã cũ được tập trung về trạm bơm 2 với Q = 2229 m3/ngày và đưa ra trạm xử lý 1 với Q= 5253 m3/ngày. Nước thải được xử lý sinh học hoàn toàn đến BOD5 = 20 mg/l sau đó khử trùng và xả ra sông Lạch Tray. - Khu vực toàn bộ lưu vực phía Đông và Nam thị xã: trục sống chính của lưu vực này chạy từ Nam sang Đông. Lưu vực phía Nam tập trung về trạm bơm 1 với Q = 15422 m3/ngày. Toàn bộ lưu vực này được đưa vào trạm bơm 5 với Q = 17884 m3/ngày và ra trạm xử lý 2. Nước thải được xử lý sinh học hoàn toàn đến BOD5 = 20 mg/l sau đó khử trùng và xả ra sông Lạch Tray. 2.2.2. Nồng độ chất bẩn nước thải sinh hoạt. Xác định sơ bộ theo chất bẩn tính cho 1 người dân và tiêu chuẩn thải nước (theo 20TCN51- 84) đến năm 2010 tiêu chuẩn thải sinh hoạt 180 l/ng.ngđ, hàm lượng chất gây ô nhiễm là 30 g/ng.ngđ. Hàm lượng chất lơ lửng: (ng/l) (ng/l) Nước thải sau khi đi qua bể tự hoại của mỗi gia đình thì lượng chất hữu cơ BOD và lượng cặn đã giảm đáng kể. Với thời gian lưu nước lại trong bể tự hoại 2 á 3 ngđ, BOD giảm xuống còn 10 á 20%, chất lơ lửng giảm xuống 60 á 63%. Như vậy nước thải sau khi đi ra khỏi bể tự hoại có: CNT = 122 (mg/l) BOD5 = 267 (mg/l) 2.2.3. Tính toán lưu lượng nước thải. a, Khu vực 1: Thị xã cũ và sân bay. - Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày. qo: tiêu chuẩn cấp nước (qo = 180 l/ng.ngđ) N: Số dân. - Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ. - Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giây b, Khu vực 2: Toàn bộ lưu vực phía Đông và Nam thị xã. - Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày qo: tiêu chuẩn cấp nước (qo = 180l/ng.ngđ) N: số dân - Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ. - Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giây. Bảng tổng hợp dân số và lưu lượng nước thải đầu năm 2010 Khu vực Dân Số (Người) Qnt(m3/ng.đ) 1 32450 5841 2 54590 9826,2 2.3. Lựa chọn phương án xử lý. a, Phương án tập trung: Ưu nhược điểm của phương án tập trung: + Ưu điểm: Xây dựng trạm xử lý tập trung chi phí cho công tác san lấp mặt bằng thi công xây dựng nhỏ, vận hành trạm xử lý thuận tiện hơn. + Nhược điểm: - Tốn kém đường ống, cấu tạo mạng lưới phức tạp cho hệ thống thu gom nước thải, các trạm bơm phải có công suất lớn, chi phí cho đầu tư lớn. - Chiều dài các hệ thống mương dẫn ống thu gom và các đường ống áp lực lớn. b, Phương án phân tán: Ưu và nhược điểm của phương án phân tán. + Ưu điểm: Gồm 2 trạm xử lý có ưu điểm tiết kiệm được chiều dài tuyến ống. - Dễ tổ chức và kiểm soát nước thải do cự ly từ các trạm bơm thu gom đến trạm xử lý gần. - Chiều dài của đường ống ngắn, đường kính ống nhỏ, chi phí cho xây lắp hệ thống thoát nước ít. - Công suất của các trạm bơm nhỏ, ít tiêu tốn năng lượng. + Nhược điểm: - Phải san lấp mặt bằng thi công các trạm xử lý tốn kém và chi phí nhiều trong thi công. - Sau khi đưa vào xử dụng chi phí cho vận hành trạm xử lý tốn kém hơn. Vậy với địa điểm nghiên cứu của khu vực với địa hình khá phức tạp ở giữa là núi và 2 bên là các khu đô thị như vậy việc xử lý tập trung khá phức tạp do phải xây dựng nhiều tuyến cống để dẫn đến trạm xử lý tập trung. Vậy lựa chọn phương án xử lý phân tán làm phương án chọn để thiết kế kỹ thuật. Trong phương án phân tán có 2 trạm xử lý vì vậy ta chọn 1 trạm xử lý điển hình để thiết kế. Chương III: Thiết kế trạm xử lý nước thảI 3.1. Các thông số tính toán 3.1.1. Lưu lượng đặc trưng của nước thải tính toán Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình: QngdTB = 17884m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ nước thải QhTB = m3/h Lưu lượng trung bình giây QSTB = (l/s) Theo 20 TCV 51- 84 Tiêu chuẩn thải nước và tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước ta có: Kchung = 1,4 ị Qhmax = 1,4 . 745,16 = 1043,224 (m3/h) Q3max = 1,4 . 206,98 = 289,772 (l/s) 3.1.2. Mức độ làm sạch cần thiết 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 để làm sạch. Nước thải của Quận Kiến An sau khi xử lý được xả ra sông với yêu cầu chất lượng đạt loại A (theo TCVN 5945-1995). Do đó cần xét mức độ làm sạch cần thiết của nước thải theo hàm lượng cặn lơ lửng và hàm lượng BOD5. 3.1.2.1. Mức độ làm sạch cần thiết theo chất lơ lửng. Nước thải xả ra sông yêu cầu đạt chất lượng loại A . Ta lấy giá trị cặn sau khi xử lý Css = 50 mg/l Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được tính theo công thức: D = 3.1.2.2. Mức độ cần thiết làm sạch BOD5 của hỗn hợp nước thải và nước ngầm BOD của nước thải sau khi xử lý vào nguồn không vượt quá giá trị nêu ra trong “Nguyên tắc vệ sinh khi xả nước thải ra sông 20 TCN 51- 84” theo phụ lục 1 20TCN 51- 84 thì nước thải sau khi hoà trộn với nước BOD5 < 4 Ta lấy lượng BOD5 sau khi xử lý Lt = 20mg/l. Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD5 được tính theo công thức: D = 3.2. Chọn phương án xử lý và sơ đồ dây chuyền công nghệ 3.2.1. Chọn phương án xử lý Các thông số cần thiết: + Theo BOD5: D = 88% + Theo cặn lơ lửng: D = 83,6% + Công suất trạm: Q = 17884 m3/ngđ + Yêu cầu nước xả ra nguồn đạt chất lượng loại A theo (TCVN 5945-1995). Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải bằng các công trình sinh hoạt trong điều kiện nhân tạo. 3.2.2. Dây chuyền công nghệ Sơ đồ và các công trình xử lý thành phần trong trạm xử lý nước thải phụ thuộc vào các yếu tố: 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. Ta chọn 2 phương án công nghệ với sơ đồ dây truyền xử lý nước thải như sau: Sơ đồ trạm xử lý nước thải phương án 1 Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cắt ngang Bể lắng đứng đợt 1 Bể Aero ten trộn Bể lắng đứng đợt 2 Máng trộn Bể tiếp xúc ngang Ra sông nguồn loại A Máy nghiền rác Sân phơi cát Bể mêtan Khu xử lý bùn cơ học Bể nén bùn đứng Bãi thải hoặc chế biến phân Compost Cl2 Bùn HT TH Bùn HT TH Bùn VSV chết KK Sơ đồ trạm xử lý nước thải phương án 2 Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cắt ngang Bể lắng ngang đợt 1 Bể Biophin cao tải Bể lắng ngang đợt 2 Máng trộn Bể tiếp xúc ngang Ra sông nguồn loại A Máy nghiền rác Sân phơi cát Bể Metan Sân phơi bùn Compost Cl2 Bùn vi sinh vật chết 3.3. Tính toán công trình xử lý phương án II 3.3.1. Ngăn tiếp nhận nước thải Từ lưu lượng tính toán của nước thải QsTB = 206,98 (l/s) được dẫn đến trạm xử lý theo 2 đường ống áp lực D = 200 mm. Kích thước ngăn tiếp nhận nước thải phụ thuộc vào công suất và xác định theo bảng 3-1 (giáo trình tính toán các công trình). Chọn kích thước ngăn tiếp nhận A B H H1 h h1 b l l1 1500 1000 1500 1000 400 500 350 600 800 A: Chiều rộng ngăn tiếp nhận B: Chiều dài ngăn tiếp nhận H: Chiều cao ngăn tiếp nhận tính từ đáy ngăn tiếp nhận h: Khoảng cách từ đáy ngăn tiếp nhận đến máng dẫn h1: Chiều cao máng dẫn b1: Chiều rộng máng H1: Chiều cao lớp nước l: Khoảng cách giữa 2 mương dẫn l1: Chiều dài của độ thô vào của mương dẫn 450 600 450 1500 13000 D200 800 1000 Mặt cắt I-I Mặt cắt II-II 350 450 600 450 800 Cấu tạo ngăn tiếp nhận 3.3.2. 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. Chiều cao xây dựng mương: H = hmax + hbv (m) Trong đó: Hmax : Chiều cao lớp nước lớn nhất trong mương hmax = 0,2m hbv: Chiều cao bảo vệ mương hbv = 0m2m ị H = 0,2 + 0,2 = 0,4m 3.3.3. Song chắn rác Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng chiều cao lớp nước của cống dẫn nước thải h = 0,2 m + Số khe hở của song chắn rác được tính: n = Trong đó: n: Số khe hở qmax: Lưu lượng lớn nhất của nước thải ị qmax = 0,289772 m3/l v: Vận tốc nước chảy qua song chắn rác (m/s) v = 0,8 l/s b = 0,016 m khoảng cách các khe hở K: hệ số kể đến sự tích luỹ trong quá trình hoạt động K = 1,05 n = khe + Chiều rộng song chắn rác BS = S (n-1) + b.n Trong đó: S: Chiều dày của mỗi song chắn rác = 0,008m BS = S (n-1) + 0,016 . 84 = 2,008m + Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hS = x.K. Trong đó: Vmax: Tốc độ chuyển động của nước thải qua song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất (Vmax = 0,7 á1 m/s) K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn rác K = 3 theo 6.2.6-20TCN.51- 84). x: hệ số kể đến sức kháng cục bộ x = b x = 0,83 b: ứng với song chắn rác hình chữ nhật a: 600 góc nghiêng của song chắn rác nằm ngang g: Gia tốc trọng trường g = 9,8m/s2 Vậy hS = m + Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác. l1 = BS: Chiều rộng song chắn rác b: Chiều rộng mương dẫn + Chiều dài mở rộng sau song chắn rác l2 = (m) + Chiều dài đặt trước song chắn rác: l3 = 1m + Chiều dài song chắn rác trên mặt bằng l4 = (m) + Chiều dài đặt sau song chắn rác l5 = 0,5 . l = 0,5 . 1 = 0,5 (m) + Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác L = l1 + l2 + l3 + l4 + l5 = 2,28 + 1,14 + 1 + 0,15 + 0,5 = 5,035 m + Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác H = hs + hmax = 0,5 = 0,10 + 0,2 + 0,5 = 0,80 m 0,5: Cốt sàn nhà đặt song chắn rác cao hơn mốc nước ngầm trong mương lấn. + Lượng nước lấy ra từ song chắn rác WR = Trong đó: a: Hàm lượng rác giữ lại tại song chắn 6 l/ng/năm theo bảng 17-20TCN 51- 84 NTT: Dân số tính toán theo chất lơ lửng Độ ẩm j = 80% dùng trong rác là 750 kg/m3 Theo 4.1.11 20 TCN 51- 84 P = 750 . 1,43 = 10,725 kg/ngđ = 1,0725 tấn/ngđ Lượng nước cung cấp cho máy nghiền rác theo 6.2.4-20 TCN 51-84 q = 40 m3/tấn Q = 40.P = 40.1,0725 = 42,9 m3/ngđ 3.3.4. Bể lắng cát ngang Tính toán bể lắng cát ngang theo công thức sau theo (20TCN 51- 84) Tính toán bể cát ngang đảm bảo yêu cầu vận tốc nước chuyển động trong bể 0,15 < v < 0,3 m/s + Diện tích ướt của bể W(m2) W = Trong đó: Qmax : Là lưu lượng lớn nhất của nước thải Q = 0,209772 m3/s v: vận tốc ứng với lưu lượng Qmax v = 0,3 m/s n: Số đơn nguyên bể n = 2 W = (m2) + Chiều dài bể tính theo công thức: L = (m) Trong đó: Htt : Chiều sâu tính toán của bể lắng cát Htt = 0,4 m Uo: Độ thô thuỷ lực hạt cát Uo = 18,7 (mm/s) Theo bảng 24-20TCN 51- 84 K: Hệ số lấy theo bảng ị L = m Chọn 2 ngăn chiều dài mỗi ngăn là: l = (m) + Diện tích mặt thoáng của bề mặt tính theo công thức: F = Trong đó: U: Tốc độ lắng trung bình hạt cát U = (Uo - W)1/2 = [(18,7)2- (15)2] = 11,167 mm/s Uo: Độ thô thuỷ lực của hạt cát Uo = 18,7 mm/s W: Tốc độ thành phần đứng của hạt cát W = 0,05 x Vmax = 0,05 . 0,3 = 15 mm/s F = m2 Chiều ngang ngăn cản của bể tính theo công thức b = m + Thể tích phần cặn lắng của bể tính theo công thức WC = Trong đó: P: Lượng cát giữ lại (đối với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn P = 0,02 l/ngđ 6.3.5-20TCN 51- 84) Ntt: Số dân tính toán theo chất lơ lửng t: Là chu kỳ thải cát t < 2 ngày đêm để tranh thối của cặn t = 1 ngày. WC = m2 + Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát hc = (m) Trong đó: n: là số ngăn công tắc của bể n = 2 + Chiều cao xây dựng Hxd = Htt + hc + hBV = 0,4 + 0,098 + 0,4 = 0,898m Cát được đưa ra khỏi bể lắng dùng thiết bị cào rác bằng cơ giới gom cát về hố tập trung và dùng thiết bị nâng thuỷ lực để dẫn hỗn hợp cát nước về sân phơi cát. 3.3.5. Sân phơi cát F = Trong đó: P: Tiêu chuẩn giữ cát 0,02 l/ng/ngđ h: Chiều cao lớp cát trong năm h = 5 m/năm Ntt: Số lần tính toán F = m2 Sân phơi cát được chia làm 2 ô và có kích thước: F1 = (m2) B.L = (9.7)m2 3.3.6. Tính toán bể lắng ngang đợt 1 - Tính bể lắng ngang đợt I theo 20 TCN 51- 84 L = V.t = 0,006 . 1,5 . 3600 = 3,34m V: Tốc độ dòng chảy V = 6 mm/s t: Thời gian lắng t = 1,5h - Diện tích ướt của bể lắng ngang W = m2 - Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang B = m h: Chiều cao công tắc của bể h = 2á 4m - Số ngăn trong bể lắng ngang được tính N = m b: Chiều ngang mỗi ngăn b = 6-9m Chọn 3 ngăn như vậy chiều ngang tổng cộng là B = 6,2 x 1 = 24,8m - Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn t = = 1,52h W: Thể tích của bể với kích thước đã chọn (m3) Q: Lưu lượng nước thải - Chiều cao xây dựng bể lắng ngang h1: Chiều cao lớp nước trung hoà h1 = 0,4 h2: Khoảng cách từ mực nước đến thành bể h2 = 0,4m h x b = h + h1 + h2 = 2 + 0,4 + 0,4 = 2,8m - Hàm lượng cặn lơ lửng trên theo nước ra khỏi bể lắng ngang đợt 1 tính theo công thức: C = = 152,78mg/l Trong đó: CHH: Hàm lượng cặn lơ lửng khi vào bể lắng đợt I. CHH = 305,56 mg/l E: Hiệu suất lắng đợt I với CHH = 305,56 mg/l V = 0,6 mm/s đ tra bảng 4.36. Biểu đồ lắng các chất lơ lửng trong nước thải (Sách xử lý nước thải Trần Hiếu Nhuệ và Lâm Minh Triết) đ E = 50% 3.3.7. Tính toán bể Aeroten Tính toán bể Aeroten trộn dựa theo mục 6-15 và phụ lục VII 20.TCN 51- 84. + Dùng bể Aeroten trộn để xử lý nước thải + Trước khi vào bể Aeroten hàm lượng cặn lơ lửng và hàm lượng BOD5 như sau Css = 152,78 mg/l ha = 149,94mg/l + Thời gian làm thoáng của Aeroten trộn ttr = Trong đó: La: Hàm lượng BOD5 của nước thải trước khi vào bể Aeroten La = 149,94 mg/l Lt: Hàm lượng BOD5 của nước thải sau khi ra khỏi Aeroten Lt = 20mg/l a: Liều lượng bùn hoạt tính khô a = 3g/l (theo bảng 37 TCN 51- 84) tr: Độ tro trung bình bùn hoạt tính = 0,3 r: Tốc độ ô xi hoá mg BOD5/g chất không tro r = 28gm BOD5/g Cr phụ thuộc vào hàm lượng BOD5 của nước thải trước và sau khi làm sạch theo bảng 38.20 TCN 51- 84. ị tac =h + Dung tích hữu ích của bể Aeroten trộn W = Q. tac Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải trong giờ thải nước lớn nhất Q = 1043,224 m3/h W = 1043,224.2,2 = 2295 m3 Chọn chiều cao lớp nước trong bể Aeroten trộn H = 4m. Diện tích bể Aeroten là: Fac = m2 + Xây dựng 2 bể Aeroten hình chữ nhật diện tích mỗi bể là: F1bể = m2 + Chọn kích thước của bể Aeroten trộn B.h = (13.23) + Chiều cao của bể H = h + hbv = 4 + 0,4 = 4,4m h: Chiều cao lớp nước trong bể h = 4m hbv: Chiều cao bảo vệ hbv = 0,4m + Kích thước của 1 bể : B . L. H =23.4,4 * Tính toán hệ thống phân phối nước vào bể Aeroten. Nước từ mương dẫn tới ngăn phân phối nước của Aeroten. Diện tích ngăn phân phối được tính: Q = v. B. H (1) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải q = 0,298772 m3/s V = 0,1m V: vận tốc nước chảy vào ngăn phân phối B,H: Chiều rộng và chiều sâu của ngăn phân phối Từ (1) ị B. H = m2 Chọn B = 3 m ị H = 0,98 m * Độ tăng sinh khối bùn P1 = 0,8 Css +0,3 La Trong đó: Css: Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải trước khi vào bể Aeroten Css = 152,78 mg/l Pr =0,8 . 152,78 + 0,3 . 149,94 = 167,24 (mg/l) * Tính toán cấp khí cho Aeroten trộn + Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải D = (m3/m3) Trong đó: Z: Lượng ôxy đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD5 Z = 1,1 với bể Aeroten làm sạch hoàn toàn K1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí lấy theo bảng 39-20TCN 51-84. Với thiết bị nạp khí tạo bọt khí cỡ nhỏ lấy theo tỉ số giữa vùng nạp khí và diện tích Aeroten K1 =2,3 (với f/6 = 1,9 và Imax = 100m3/m2.h) K2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị K2 =2,25 và Imin = 3,5 m3/m2h n1: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải n1 = 1+0,02 (ttb - 20) = 1 + 0,02 (29 - 20) = 1,18 Với ttb = 290 là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ô xy trong nước thải so với trong nước sạch n2 = 0,99 CP: Độ hoà tan ô xy của không khí vào trong nước tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nước trong bể. Được xác định theo công thức: CP = Trong đó: G: Độ hoà tan của ôxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Theo bảng 2-1 : Xử lý nước thải ta có: Với T = 190 C ị G = 9,35 (mg/l) CP = (mg/l) C: Nồng độ trung bình của ôxy trong Aeroten C = 8mg/l ị D = (m3K/m3NT) + Cường độ nạp khí yêu cầu I = (m3/m2) Ta có Imin - 2,5m3/m2h < I = 7,64 m3/m2h < Imax = 20 m3/m2h. ị Đảm bảo thiết kế. 3.3.8. Tính toán bể lắng ngang đợt 2 - Chiều dài bể lắng ngang L = V. t = 0,005 . 2 . 3600 = 36m V; Tốc độ dòng chảy sau biofin cao tải V = 5mm/s t: Thời gian lắng t =2h - Diện tích ướt của bể lắng ngang W = m2 - Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang B = (m) - Số ngăn trong bể lắng ngang N = ngăn Chọn 3 ngăn như vậy chiều ngang tổng cộng là: B = 6.3 = 18m - Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã chọn t = (h) - Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang Htd = h + h1 + h2 = m h1: Chiều cao lớp nước h1 = 0,4m h2: Khoảng cách từ mực nước đến thành bể h2 = 0,4m Xxd = 2,5 + 0,4 + 0,4 = 3,3m - Tốc độ lắng của hạt cặn U = mm/s Lượng cặn tích luỹ qua 2 ngày WC = = 487,4 m3/ngđ Trong đó: a: Khối lượng màng sinh học trong bể lắng đợt II tính cho 1 người trong 1 ngày a = 28g/ng/ngày NTT: Số dân tính toán P: Độ ẩm màng vi sinh vật P = 99% 3.3.9. Tính toán bể tiếp xúc ngang Bể tiếp xúc ngang có nhiệm vụ thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nước thải và giữ lại cặn lơ lửng sinh ra trong quá trình khử trùng của Clo. * Thời gian tiếp xúc trong bể tiếp xúc ngang được tính theo công thức: t = 30 - Trong đó: L: Chiều dài từ đường ống dẫn từ bể tiếp xúc đến sông L = 200m V: Vận tốc nước trong bể tiếp xúc v = 0,8m/s t = 30 - phút - Thể tích công tác của bể tiếp xúc W = m3 Trong đó: Qh = 745,16 m3/h lưu lượng giờ trung bình của nước thải t: Thời gian tiếp xúc giữa Clo và nước thải t = 25,8 phút + Chọn số bể công tắc h = 2 diện tích mỗi bể: F = Trong đó: H: Chiều sâu của bể tiếp xúc H = 2 ị5m n: Số bể công tắc n = 2 + Với diện tích bể đã được tính ta chọn chiều rộng bể B = 4m ị chiều dài của bể tiếp xúc L = 8m + Kích thước bể tiếp xúc ngang B.L .H = 4.8.5 + Độ ẩm của bể tiếp xúc P = 97% cặn được dẫn tới khu xử lý bùn + Thể tích của cặn ở bể tiếp xúc được tính WC = Trong đó: a: Lượng cặn trong bể tiếp xúc theo điều 6.20.7 Do TCN 51- 84 ta có a = 0,05l WC = m3/ngđ + Chọn chu kỳ xả vặn T = 30 ngày. Diện tích ngăn chứa cặn là: W = WC . T = 4,352 . 30 = 130,56m3 + Chiều cao lớp cặn là hc = + Chiều cao xây dựng bể: H = hct + hbv + hc Trong đó: hct: Chiều cao công tắc của bể h = 5m hbv: Chiều cao bảo vệ h = 0,4m hc: Chiều cao lớp cặn trong bể hc = 0,816 m ị H = 5 + 6,4 + 0,816 = 6,216m 3.3.10: Bể nén bùn đứng Bùn hoạt tính dư với độ ẩm P = 99,7% từ bể lắng đợt II dẫn vào bể nén bùn và độ ẩm của bùn sau khi nén phải đạt P = 97% trước khi dẫn tới thiết bị cô đặc bùn cặn thời gian nén bùn t = 10 á 12h + Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất Pmax = K.P1 (ng/l) Trong đó: P1: Độ tăng sinh thái của bùn từ bể Aeroten Pr =213,134 (mg/l). K : Hệ số không điều hoà tháng của bùn hoạt tính dư lấy k= 1,3(theo điều 6.15.9-20TCN 51-84). Pmax = 1,3x212,134 = 275,77 (mg/l). + Lưu lượng bùn dư lớn nhất được dẫn về bể dẫn bùn qbmax = Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải tính bằng m3/ngđ C: Nồng độ bùn hoạt tính dư trước khi nén lấy C = 6000 (g/m3) qbmax = (m3/h) * Lượng bùn trong quá trình lắng qn = qbmax (m3) Trong đó: P1,P2: Độ ẩm của bùn hoạt tính dư trước và sau khi nén qn = 34,24 . m3 + Diện tích bể nén bùn đứng được tính: F1 = (m2) Trong đó: V1: Tốc độ chuyển động của bùn từ dưới lên V1= 0,1mm/s = 0,0001 (m/s) F1 = m2 + Diện tích của ống trung tâm F2 = (m2) Trong đó: V2: Tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm V2 = 28 mm/s = 0,0028 (m/s) F2 = m2 + Diện tích tổng cộng của bể nén bùn F = F1 + F2 = 95 + 6,34 = 95,34 m2 + Xây dựng 2 bể nén bùn đứng ._.