Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị 1200000 dân Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị 1200000 dân Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị 1200000 dân Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị 1200000 dân Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị 1200000 dân
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 1200000 DÂN. I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ. • Tiêu chuẩn thoát nước q: - Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: q tb = 220 L/người.ngđ - Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất trong 1 ngày đêm: q max = K ngđ × q tb = 1,2 × 220 = 264 L/ng.ngđ (K ngđ = 1,2 – 1,4) • Các số liệu thủy văn và chất lượng nước của nguồn tiếp nhận nước thải – sông Đồng Nai (nguồn loại A) với các số liệu sau: - Lưu lượng trung bình của nước sông: Q s = 40 m 3 /s - Vận tốc dòng chảy trung bình: V tb = 0,5 m/s - Độ sâu trung bình: H tb = 32 m - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông: b s = 12 mg/L - Hàm lượng oxy hòa tan: O s = 4,8 mg/L - Nhu cầu oxy sinh hóa : L s = 4,3 mg/L - Nhiệt độ trung bình của nước sông: T = 27 0 C • Các số liệu về thời tiết, đòa chất thủy văn và đòa chất công trình: - Nhiệt độ trung bình năm của không khí: 25 0 C - Hướng gió chủ đạo trong năm: Đông – Nam - Mực nước ngầm cao nhất ở khu vực đang xét: 7m - Cấu tạo đòa chất ở vùng xây dựng trạm xử lý: • Yêu cầu cơ bản về chất lượng nước thải sau khi xử lý xả vào sông Đồng Nai như sau: - pH: 6-9 - Chất lơ lửng: không vượt quá 22 mg/L. - NOS 20 : không vượt quá 15 ÷ 20 mg/L - Các chất nguy hại: không vượt quá các giới hạn cho phép. TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO II. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: 1. Xác đònh lưu lượng nước thải: • Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt (Q tb-ngđ ): 264000 1000 1200000220 1000 = × = × = − Nq Q tb ngdtb m 3 /ngđ Trong đó: q tb : Tiêu chuẩn thoát nước trung bình, q tb = 220 L/người.ngđ N: Dân số của Thành phố, N = 1200000 người. • Lưu lượng trung bình giờ (Q tb-giờ ): 11000 24 1000 1200000220 24 1000 = × × = × × = − Nq Q tb htb m 3 /h • Lưu lượng trung bình giây (Q tb-s ): 3056 3600 24 1200000220 3600 24 = × × = × × = − Nq Q tb stb L/s • Lưu lượng lớn nhất ngày đêm (Q max-ngđ ) 316800 1000 1200000264 1000 max max = × = × = − Nq Q ngd m 3 /ngđ Trong đó: q max = Tiêu chuẩn thoát nước lớn nhất, q max = 264 L/người.ngđ • Lưu lượng lớn nhất giờ (Q max-h ): Q max-h = Q tb-h × K ch = 11000 × 1,15 = 12650 m 3 /h Trong đó: K ch : Hệ số không điều hòa chung của nước thải lấy theo quy đònh ở điều 2.1.2 – TCXD 51-84 • Lưu lượng lớn nhất giây: (Q max-h ) Q max-s = Q tb-s × K ch = 3056 × 1,15 = 3514,4 L/s TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO BẢNG 1: PHÂN BỐ LƯU LƯNG TỔNG CỘNG CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT THEO TỪNG GIỜ TRONG NGÀY ĐÊM Nước thải sinh hoạt Các giờ % Q SH m 3 0-1 1,85 4884 1-2 1,85 4884 2-3 1,85 4884 3-4 1,85 4884 4-5 1,85 4884 5-6 4,80 12672 6-7 5,00 13200 7-8 5,00 13200 8-9 5,65 14916 9-10 5,65 14916 10-11 5,65 14916 11-12 5,25 13860 12-13 5,00 13200 13-14 5,25 13200 14-15 5,65 14916 15-16 5,65 14916 16-17 5,65 14916 17-18 4,85 12804 18-19 4,85 12804 19-20 4,85 12904 20-21 4,85 12804 21-22 3,45 9108 22-23 1,85 4884 23-24 1,85 4884 Tổng cộng 100 264000 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO Theo bảng 1 (Phân bố lưu lượng nước thải sinh hoạt), ta có: • Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: Q max-h = 14916 m 3 /h • Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây: 3,4243 6,3 14916 6,3 max max === − − h s Q Q L/s • Lưu lượng nước thải nhỏ nhất theo giờ: Q min-h = 4884 m 3 /h • Lưu lượng nước thải nhỏ nhất theo giây: 1357 6,3 4884 6,3 min min === − − h s Q Q L/s 2. Xác đònh nồng độ bẩn của nước thải: • Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt: 250 220 100055 1000 = × = × = tb ss SH q n C mg/L Trong đó: n ss = Tải lượng chất lơ lửng của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo TCXD 51-84, n ss = 55g/ng.ngđ q tb : tiêu chuẩn thoát nước, q tb = 220 L/ng.ngđ • Hàm lượng NOS 5 trong nước thải sinh hoạt: 36,136 220 100030 1000 = × = × = tb NOS SH q n L mg/L Trong đó: n NOS = Tải lượng chất bẩn theo NOS 5 của NTSH tính cho một người trong ngày đêm theo TCXD 51-84, n NOS = 30 g/ng.ngđ 3. Mức độ cần thiết để xử lý nước thải sinh hoạt: - Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sông Đồng Nai (nguồn loại A) với các yêu cầu cơ bản: • Hàm lượng chất lơ lửng: không vượt quá 22 mg/L TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO • NOS 5 : không vượt quá 15 ÷ 20 mg/L - Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác đònh theo: • Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ tính toán công nghệ xử lý cơ học) • Hàm lượng NOS (phục vụ cho tính toán công trình và công nghệ sinh học). - Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng: %2,91%100 250 22250 %100 =× − =× − = SH SH C mC D Trong đó: m: Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m = 22mg/L C SH : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, C SH = 250mg/L - Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo NOS 5 : %90%100 36,136 1536,136 %100 1 =× − =× − = SH SH L LL D Trong đó: L 1 : Hàm lượng NOS 5 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, L 1 = 15mg/L L SH : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, L SH = 250mg/L III. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Tính toán công nghệ xử lý nước thải bao gồm các nội dung sau: Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý; Tính toán các công trình đơn vò; Tính toán chi phí xử lý. 3.1. Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý: Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Công suất của trạm xử lý; Thành phần và đặc tính của nước thải TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO Mức độ cần thiết xử lý nước thải Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng Phương pháp sử dụng cặn Điều kiện mặt bằng và đặc điểm đòa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. ⇒ Phương án xử lý: gồm các giai đoạn xử lý và các công trình xử lý đơn vò như sau: Xử lý cơ học: - Ngăn tiếp nhận. - Song chắn rác + máy nghiền rác. - Bể lắng cát + sân phơi cát - Bể lắng ly tâm (đợt I) Xử lý sinh học: - Aerotank (vi sinh vật lơ lửng – bùn hoạt tính) - Bể lắng ly tâm (đợt II) Xử lý cặn: - Bể nén bùn - Bể mêtan - Làm ráo nước ở sân phơi bùn Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra sông: - Khử trùng nước thải - Bể trộn vách ngăn có lỗ - Bể tiếp xúc - Công trình xả nước thải sau xử lý ra sông. TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO HU ĐÔ THỊ 1200000 DÂN. Chú thích: 1. Ngăn tiếp nhận 2. Song chắn rác 2’. Máy nghiền rác 3. Bể lắng cát 3’. Sân phơi cát 4. Bể làm thoáng sơ bộ 5. Bể lắng ly tâm (đợt I) 6. Bể Aeroten 7. Bể lắng ly tâm (đợt II) 8. Mương trộn clo với nước thải 9. Bể tiếp xúc 10. Nguồn tiếp nhận 11. Bể mêtan 12. Bể chứa khí sinh vật 13. Nồi hơi 14. Bể nén bùn 15. Sân phơi bùn 16. Trạm khí nén. (a). Rác dẫn vào máy nghiền rác (b),(c) rác đã nghiền dẫn đến trước SCR hoặc bể mêtan (d)hỗn hợp cát - nước (e) cặn tươi (f)khí sinh vật (g) khí đốt (h) hơi nóng (i) Bùn hoạt tính tuần hoàn (k) Bùn hoạt tính dư (l) Cặn đã được lên men (m) Nước tách từ sân phơi bùn 1 2 1 2 3 3 5 7 A (6) 8 9 1 0 11 1 1 15 16 4 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO 3.2. Tính toán công nghệ và tính toán thủy các công trình đơn vò: 3.2.1 Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải: Bảng 2: KÍCH THƯỚC CỦA NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI Đường kính ống áp lực, d(mm) Kích thước của ngăn tiếp nhận Lưu lượng nước thải Q (m 3 /h) 1 ống 2ống A B H H 1 h h 1 b 100÷200 250 150 1500 1000 1300 1000 400 400 250 250 300 200 1500 1000 1300 1000 400 500 354 400÷650 400 250 1500 1000 1300 1000 400 650 500 1000÷1400 600 300 2000 2300 2000 1600 750 750 600 1600÷2000 700 400 2000 2300 2000 1600 750 900 800 2300÷2800 800 500 2400 2300 2000 1600 750 900 800 3000÷3600 900 600 2800 2500 2000 1600 750 900 800 3600÷4200 1000 800 3000 2500 2300 1800 800 1000 900 Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Ngăn tiếp nhận được đặt ở vò trí cao để nước thải từ đó có thể tự chảy qua từng công trình đơn vò của trạm xử lý. Dựa vào lưu lượng tính toán đã được xác đònh: Q max-h = 14916 m 3 /h và các số liệu lưu lượng nước thải ghi ở bảng 1, chọn 4 ngăn tiếp nhận với các thông số ở mỗi ngăn như sau: • Đường ống áp lực từ trạm bơm đến mỗi ngăn tiếp nhận: 2 ống với đường kính mỗi ống d = 800 mm • Kích thước của ngăn tiếp nhận như sau: - A = 3000mm - B = 2500mm - H = 2300mm - H 1 = 1800mm - h = 800mm - h 1 = 1000mm - b = 900 mm TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO 3.2.2. Tính toán song chắn rác: Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác). Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước thải. Nội dung tính toán song chắn rác gồm các phần sau: - Tính toán mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác và mương dẫn ở mỗi song chắn rác. - Tính toán song chắn rác. a) Tính toán mương dẫn: Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật có B=1600mm, độ dốc i = 0,0008 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỦY LỰC MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI SAU NGĂN TIẾP NHẬN Lưu lượng tính toán, L/s Thông số thủy lực Q tb = 3056 Q max = 4143,3 Q min = 1357 Độ dốc i Vận tốc v (m/s) Độ đầy h (m) Chiều ngang B (m) 0,0008 1,3 1,47 1,6 0,0008 1,38 1,88 1,6 0,0008 1,09 0,78 1,6 Chọn 5 song chắn rác (4 công tác và 1 dự phòng) với lưu lượng tính toán của mỗi song chắn rác: Q tb = 3056 : 4 = 764 L/s Q max = 4143,3 : 4 = 1035,8 L/s Q min = 1357 :4 = 339,3 L/s Mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác có tiết diện vuông mỗi cạnh B = 1400mm CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC CỦA MƯƠNG DẪN Ở MỖI SONG CHẮN RÁC Lưu lượng tính toán, L/s Thông số thủy lực Q tb = 764 Q max = 1035,8 Q min = 339,3 Độ dốc i Vận tốc v (m/s) Độ đầy h (m) Chiều ngang B (m) 0,0008 0,92 0,59 1,4 0,0008 1,0 0,74 1,4 0,0008 0,73 0,33 1,4 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO b) Tính toán song chắn rác: Song chắn rác được bố trí nghiêng 1 góc 60 0 so với phương nằm ngang để tiện khi cọ rửa. Song chắn rác làm bằng thép không rỉ, các thanh trong song chắn rác có tiết diện hình tròn với bề dày 8mm, khoảng cách giữa các khe hở là l = 16mm = 0,016m Chiều sâu của lớp nước ở SCR lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với Q max, : h 1 = h max = 0,74 m. • Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức: 36805,1 74,0016,01 103,4143 3 1 max =× ×× × =× ×× = − K hlv Q n khe Trong đó: n: Số khe hở Q max : lưu lượng lớn nhất của nước thải, Q max = 4,14 m 3 /s v: tốc độ nước chảy lớn nhất qua song chắn rác, v = 1,0 m/s l: Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16mm = 0,016 m K: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào của rác, K = 1,05 Có 4 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là: 92 4 368 1 ==n khe • Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức: B S = s(n-1)+(l×n) = 0,008(92-1)+(0,016×92) = 2,2 m Trong đó: s: bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008 m • Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với Q min để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhở hơn 0,4 m/s sm hB Q v S /47,0 33,02,2 4,3 min min min = × = × = Trong đó: Q min : lưu lượng nhỏ nhất chảy vào mỗi SCR, Q min =339,3/s=3,4m/s TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO [...]... 123849 = 2752,2 h 45 Nước bùn ở sân phơi bùn theo hệ thống rút nước và được dẫn trở lại trạm xử lý nước thải 3.2.10 Tính toán khử trùng nước thải – Tính toán bể tiếp xúc: M a) Khử trùng nước thải bằng Clo: 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 qui đònh thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90-95% Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn... dưới đáy của aeroten Trong các aeroten có thiết kế ống xả cạn bể và có bộ phận xả nước thải khỏi thiết bò khuếch tán không khí d) Tính toán lượng bùn hoạt tính tuần hoàn: TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO Từ thực nghiệm và kinh nghiệm quản lý ở các trạm xử lý nước thải cho thấy lượng bùn hoạt tính tuần hoàn chiếm 40-70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra có thể tính theo công thức: P= (C hh − C ll )... trong thành phần của nước thải không có các chất độc hại vượt tiêu chuẩn qui đònh (điều 6.15.3 – TCXD 51-84) I H N A X G N O F N Tính toán thiết kế Aeroten căn cứ vào các yếu tố sau: - Thành phần và tính chất nước thải - Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hóa sinh học (NOS5) - Mức độ xử lý nước thải; - Hiệu quả sử dụng không khí O U R IT O (điều 6.15.2 – TCXD 51-84) Nội dung tính toán Aeroten gồm các... Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Trong đó: Q 1000 I H N A X G N Ya = O F N Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h; Q: Lưu lượng tính toán của nước thải: Q max-h = 14916 m3/h Q tb-h =11000 m3/h O U R IT O Q min-h = 4884 m3/h a: Liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD 51-84, lấy a=3g/m3 Ứng với từng lưu lượng tính toán, xác đònh được... khí cần thiết cung cấp cho Aeroten - Chọn kiểu bể và xác đònh kích thước bể M - Chọn kiểu và tính toán thiết bò khuếch tán không khí; a) Xác đònh lưu lượng không khí cung cấp cho Aeroten: • Lưu lượng không khí đi qua 1 m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí) khi xử lý sinh học hiếu khí ở Aeroten: D= 2 La 2 × 80,89 3 3 = 2.90 m /m nước thải = K×H 14 × 4 Trong đó: La: NOS5 của nước thải dẫn... (E = 43%) TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO t: thời gian tích lũy cặn, t = 8h P: độ ẩm của cặn tươi P=95% nếu xả cặn bằng tự chảy P=93% nếu xả cặn bằng máy bơm n: số bể lắng công tác, n=6 3.2.5 Tính toán AEROTEN: Nước thải sau xử lý ở bể lắng đợt I được dẫn đến công trình xử lý sinh học: Aeroten – Quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng Aeroten được tính toán thiết kế không có bể tái sinh vì... tương đối cao để cho nước sau khi tách bùn có thể dẫn tự chảy trở lại aeroten để tiếp tục xử lý một lần nữa O U RBể mêtan: 3.2.8 Tính T n I toá O M Bể mêtan được thiết kế để xử lý sinh học kò khí các loại cặn sau đây: - Cặn tươi từ bể lắng đợt I; - Bùn hoạt tính dư sau khi đã nén; - Rác đã nghiền nhỏ Nội dung tính toán bể mêtan gồm: - Xác đònh lượng cặn dẫn đến bể mêtan - Tính toán bể mêtan - Xác đònh... α: hệ số tính toán lấy bằng 1,3 (khi aeroten xử lý ở mức độ hoàn toàn) và bằng 1,1 (khi aeroten xử lý không hoàn toàn); M Cll: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I; Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr = 12mg/L • Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất (Bd-max) được tính theo công thức: Bd-max = K × Bd = 1,2 × 91,74 = 110,1 mg/L Trong đó: K = hệ. .. đònh kích thước của mương dẫn .I H N A X G N KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỦY LỰC MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI ĐẾN BỂ LẮNG CÁT Thông số thủy lực Lưu lượng tính toán, L/s Qtb = 3056 Qmax = 4143,3 Qmin = 1357 Độ dốc i 0,0008 0,0008 0,0008 Vận tốc v (m/s) 1,3 1,38 1,09 Độ đầy h (m) 1,47 1,88 0,78 Chiều ngang B (m) 1,6 1,6 1,6 O U R IT O b) Tính toán bể lắng cát ngang: M Bảng 3: QUAN HỆ GIỮA KÍCH THƯỚC THỦY LỰC U0 VÀ ĐƯỜNG KÍNH... 3.2.6 Tính toán bể lắng ly tâm đợt II: O U R IT O Bể lắng đợt I làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước- bùn từ bể aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính Số liệu tính toán bể lắng đợt II lấy theo điều 6.5.6 và 6.5.7 – TCXD 51-84: M - Thời gian lắng ứng với Qmax và với xử lý sinh học hoàn toàn, t=2h - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II ứng với NOS5 sau xử lý (15mg/L) . 13-14 5 ,25 1 320 0 14-15 5,65 14916 15-16 5,65 14916 16-17 5,65 14916 17-18 4,85 128 04 18-19 4,85 128 04 19 -20 4,85 129 04 20 -21 4,85 128 04 21 -22 3,45 9108 22 -23 1,85 4884 23 -24 1,85 4884. 23 00 20 00 1600 750 750 600 1600 20 00 700 400 20 00 23 00 20 00 1600 750 900 800 23 00 28 00 800 500 24 00 23 00 20 00 1600 750 900 800 3000÷3600 900 600 28 00 25 00 20 00 1600 750 900 800 3600÷ 420 0. bình giờ (Q tb-giờ ): 11000 24 1000 120 000 022 0 24 1000 = × × = × × = − Nq Q tb htb m 3 /h • Lưu lượng trung bình giây (Q tb-s ): 3056 3600 24 120 000 022 0 3600 24 = × × = × × = − Nq Q tb stb