Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông MỤC LỤC MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1. Bảng điều kiện địa chất công trình TP Ninh Bình……………….……..13 Bảng 2.1. Bảng số liệu tính toán……………………………..………………….....28 Bảng 2.2. Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải từ các khu nhà ở ……………….…32 Bảng 2.3. Bảng lưu lượng tập trung từ các công trình công cộng ………….......…35 Bảng 2.4. Bảng quy mô và chế độ làm việc của các khu công nghiệp………….…36 Bảng 2.5. Bảng lưu lượng nước thải sản xuất thải ra từ các khu công nghiệp….…39 Bảng 2.6.Bảng biên chế công nhân trong các khu công nghiệp……………….….40 Bảng 2.7.Bảng thống kê lưu lượng nước thải và nước tắm của công nhân…….....41 Bảng 2.8.Phân bố nước thải sinh hoạt của công nhân theo từng giờ trong ca.……41 Bảng 2.9.Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải của TP Ninh Bình………………....43 Bảng 2.10. Bảng giá trị ∆i của 1 số điểm bất lợi về thoát nước PA1………….…...51 Bảng 2.11 Bảng giá trị ∆i của 1 số điểm bất lợi về thoát nước PA2………...……..56 Bảng 2.12.Bảng thống kê giá thành đường ống phương án 1..................................61 Bảng 2.13.Bảng thống kê giá thành đường ốngphương án 2……………....……..61 Bảng 2.14.Thống kê số lượng- giá thành xây dựng giếng thăm phương án 1….…63 Bảng 2.15.Thống kê số lượng- giá thành xây dựng giếng thăm phương án 2….....63 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 1 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Bảng 2.16. Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa 2 phương án……………..…….68 Bảng 3.1.Bảng điều kiện mặt phủ của Thành phố Ninh Bình……………….…....69 Bảng 3.2 Bảng thành phần mặt phủ và hệ số mặt phủ……………………..….…...72 Bảng 4.1. Bảng tổng hợp lưu lượng tính toán đặc trưng của nước thải....................76 Bảng 4.2. Bảng nồng độ chất bẩn có trong hỗn hợp nước thải…………….…....…79 Bảng 4.3.Bảng tổng hợp dân số tính toán………………………………….…..….80 Bảng 4.4.Bảng tổng hợp các thông số tính toán thiết kế……………………….…81 Bảng 4.5. Bảng đặc điểm về nguồn tiếp nhận sông Đáy…………………………..82 Bảng 4.6. Bảng tổng hợp các thông số tính toán thiết kế……………….…...…….88 Bảng 4.7.Bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận…………………………….97 Bảng 4.8. Bảng kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn nước thải…….……….99 Bảng 4.9. Bảngkích thước máng đo lưu lượng Parsan……………………...……109 Bảng 4.10.Bảng kích thước bể Mêtan……………………………………………129 Bảng 4.11.Bảng lượng nước thải và và ra khỏi bể điều hòa lưu lượng theo các giờ trong ngày………………………………………………………………..……….154 Bảng 4.12. Bảng khái toán kinh tế phương án 1………………………………….158 Bảng 4.13. Bảng khái kinh tế các công trình theo phương án 2………………….162 Bảng 4.14. Bảng thống kê giá thành hai phương án……………………………...165 Bảng 5.1. Bảng tính toán áp lực tổn thất trên đường ống………………………...176 Bảng 6.1. Bảng các thông số thiết kế và tiêu chuẩn thải…………………………187 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 2 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Bản đồ vị trí của thành phố Ninh Bình……………..…………..……….12 Hình 2.1. Biểu đồ dao động nước thải của Thành phố Ninh Bình…….……...……45 Hình 2.2. Sơ đồ tính toán độ sâu chôn cống đầu tiên………………….…………..52 Hình 4.1. Ngăn tiếp nhận………………………………………………………..…98 Hình 4.2. Song chắn rác…………………………………………………….……100 Hình 4.3. Cấu tạo bể lắng cát ngang……………………………………………108 Hình 4.4. Sân phơi cát…………………………………………………………….107 Hình 4.5. Sơ đồ máng Parsan……………………………………………………..108 Hình 4.6. Sơ đồ cấu tạo của bể AO……………………………………………….112 Hình 4.7. Sơ đồ bể nén bùn đứng………………………...……………………….124 Hình 4.8. Sơ đồ bể Mêtan………………………………………………………...127 Hình 4.9. Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ………………………………………134 Hình 4.10. Sơ đồ bể tiếp xúc ngang………………………………………………136 Hình 4.11. Sơ đồ cấu tạo của sân phơi bùn……………………………………….143 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 3 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 4.12. Sơ đồ hoạt động của hệ 4 bể SBR……………………………………147 Hình 4.13. Hệ thống thu nước Decanter của bể SBR…………………………….153 Hình 5.1:Biểu đồ tích lũy nước thải…………………………………………..…169 Hình 5.2.Sơ đồ bố trí van khóa trên đường ống hút và ống đẩy…………………172 Hình 5.3. Sơ đồ xác định cột áp của máy bơm………………………………..…174 Hình 5.4. Đường đặc tính bơm và điểm làm việc của trạm………………………177 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Nghĩa Dịch QL1AQuốc lộ 1A TPThành phố CNH – HĐH Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá KHKT Khoa học kỹ thuật THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông ĐH – CĐ Đại học – Cao đẳng HSSV Học sinh sinh viên TDTT Thể dục thể thao PA Phương án SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 4 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông MLTN BTCT Mạng lưới thoát nước Bê tông cốt thép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD Tiêu chuẩn xây dựng XLNT Xử lý nước thải BOD Nhu cầu ôxy Sinh hoá COD Nhu cầu ôxy hoá học DO Ôxy hoà tan HTTN Hệ thống thoát nước MNCN Mực nước cao nhất LỜI MỞ ĐẦU Quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hoa đất nước tạo nên một sức ép lớn với môi trường, sự phát triển kinh tế - xá hội làm cho đời sống con người ngày càng được cải thiện và tiện nghi. Các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người thải ra môi trường rất nhiều chất độc hại gây ảnh hưởng tới môi trường trong đó nước thải là một trong những nguyên nhân chính. Hiện nay ở nước ta, vấn đề xử lý nước thải cũng đang dần được quan tâm, nghiên cứu một cách nghiêm túc. Với mục đích có thể xây dựng được một hệ thống thu gom và xử lý nước thải hoàn chỉnh qua các kiến thức chuyên ngành đã học, cùng với sự gợi ý và hướng dẫn của thày giáo Th.S. Phạm Duy Đông em đã nhận đề tài tốt nghiệp:“ Thiết kế hệ thống thoát nước cho Thành phố Ninh Bình đến năm 2030”. Nội dung đồ án gồm 2 phần chính: 1. Thiết kế mạng lưới thoát nước thải và nước mưa cho TP Ninh Bình đến năm 2030 2. Thiết kế các công trình xử lý nước thải SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 5 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong quá trình thực hiện đồ án em đã được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Cấp thoát nước – Khoa Kỹ thuật Môi trường, đặc biệt làthầy giáo hướng dẫn Th.S Phạm Duy Đông. Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Do 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 giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Thu Hương CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ Xà HỘI, LỰA CHỌN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1.1 Mở đầu Thành Phố Ninh Bình là một thành phố trẻ mang trong mình không khí sôi động, nhộn nhip của một thành phố đang phát triển. Là Thành Phố vùng trung du bắc bộ với diện tích 1145,31 ha. Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Hoa Lư, phía Nam và Đông giáp huyện Yên Khánh, phía Đông Bắc giáp huyện Ý Yên (Nam Định). Ninh Bình là nơi trung chuyển, kết nối giao thoa giữa các vùng miền kinh tế khu vực. Vị trí của thành phố Ninh Bình thuận lợi về giao thông, có tuyến đường quốc lộ 1A xuyên Việt và quốc lộ 10 đi các tỉnh duyên hải Bắc Bộ tới Quảng Ninh. Ga Bình Minh và bến xe SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 6 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông khách Bình Minh đều nằm ở trung tâm thành phố, các điều kiện tạo cho thành phố có khả năng phát triển công nghiệp, thương mại, giao lưu hàng hoá và tiếp cận nhanh các thành tựu khoa học kỹ thuật, văn hoá thông tin trong công cuộc CNH - HĐH đất nước. Bên cạnh đó thành phố Ninh Bình nằm trong khu vực sông Đáy và sông Vạc, có hai cảng sông là cảng Bình Minh và cảng Ninh Phúc. Khí hậu ở đây thật ôn hoà, nhiệt độ trung bình hàng năm là 23 oC; độ ẩm 81% thuận lợi cho thảm thực vật phát triển. Độ ẩm tương đối trung bình năm là 81%, lượng mưa trung bình trong năm là 1800 mm. Điều kiện khí hậu như vậy thật thuận tiện cho việc phát triển nông nghiệp, thâm canh, gieo cấy nhiều vụ trong năm, đa dạng hoá sản xuất nông nghiệp. Thành phố Ninh Bình có môi trường sinh thái tốt, có nhiều đồi, núi, ao hồ và cây xanh, cộng với vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên như vậy tạo nên thành phốcó nhiều tiềm năng đa dạng và phong phú để phát triển ngành du lịch dịch vụ. Ở thành phố Ninh Bình dân cư sống tập trung. Hiện nay dân số Thành phố là75142 người, đây là nguồn lao động dồi dào. Đội ngũ kỹ sư, công nhân có trình độ tay nghề cao có thể đáp ứng, tiếp nhận nền khoa học kỹ thuật tiên tiến nhất. Bên cạnh đó Đảng bộ, chính quyền và nhân dân thành phố luôn chú trọng việc xây dựng, tôn tạo hoàn thiện cơ sở kết cấu hạ tầng như đường điện, nước, đặc biết phát triển giao thông, xây dựng cơ bản, thông tin liên lạc... và bảo về và giữ gìn an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội. Đây là điều kiện tốt đề phát triển kinh tế xã hội của thành phố. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 7 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hiện nay, thành phố có 2 cụm công nghiệp lớn đó là KCN Ninh Khánh và KCN Phúc Thành. Đây là những KCN có điều kiện thuận lợi về giao thông và nguồn lao động, cơ sở kết cấu hạ tầng tương đối hoàn thiện và đặc biệt chính sách khuyến khích thu hút đầu tư của tỉnh Ninh Bình đã tạo điều kiện để thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước phát triển công nghiệp. Là trung tâm kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thụât, văn hoá xã hội của tỉnh với tiềm năng tự nhiên dồi dào, phong phù đa dạng để phát triển kinh tế xã hội như vậy cùng nhiều chính sách ưu đãi thông thoáng trong việc phát triển thành phố, thành phố Ninh Bình có đủ điều kiện để hội nhập kinh tế khu vực và quốc tế. 1.1.2 Vị trí địa lý Thành Phố Ninh Bình thuộc tỉnh Ninh Bình. Cách thủ đô Hà Nội 93km theo QL1A; phía Bắc và phía Tây giáp huyện Hoa Lư, phía Nam và Đông Nam giáp huyện Yên khánh, phía Đông Băc giáp huyện Ý Yên (Nam Định). Thành phố nằm ở hữu ngạn sông Đáy, chính giữa 2 cây cầu nối với Nam Định là ngã ba sông Vạc đổ vào sông Đáy. Khoảng cách từ trung tâm thành phố tới 7 huyện lỵ khác đều dưới 30km. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 8 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 1.1. Bản đồ vị trí của thành phố Ninh Bình Nằm ở vị trí trung tâm cửa ngõ miền Bắc, thành phố Ninh Bình có QL1A xuyên Việt và quốc lộ 10 đi các tỉnh duyên hải Bắc Bộ tới Quảng Ninh. Ga Bình Minh và bến xe khách Bình Minh đều nằm ở trung tâm thành phố. Dự án đường cao tốc Ninh Bình - Cầu Giẽ, Ninh Bình - Vinh và đường sắt cao tốc Bắc Nam đang triển khai sẽ mở ra tiềm năng lớn cho việc mở rộng và phát triển thành phố Về giao thông thủy, thành phố nằm bên hai sông lớn là sông Đáy và sông Vạc, có hai cảng sông là cảng Bình Minh và cảng Ninh Phúc, trong đó cảng Ninh Phúc là cảng sông cấp một, cảng Bình Minh là cảng sông cấp hai. Cả hai cảng đều nằm trong danh sách cảng sông được ưu tiên đầu tư xây dựng. 1.1.3 Khí hậu TP Ninh Bình có những đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh nhưng còn nhiều ảnh hưởng của khí hậu ven biển, rừng núi so với điều kiện SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 9 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông trung bình của vĩ tuyến; thời kỳ đầu mùa đông tương đối khô, nửa cuối ẩm ướt, mùa hạ nóng ẩm, nhiều mưa, bão. Thời tiết hàng năm chia thành bốn mùa khá rõ: Xuân, Hạ, Thu, Đông. Mùa hè: Nóng ẩm và mưa nhiều, thường kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9 được phân làm hai thời kỳ: +Thời kỳ thứ nhất diễn ra từ tháng 5 đến tháng 7: trời nóng bức, nhiệt độ ngoài trời lên cao, nắng mưa thất thường kèm theo giông bão, đôi khi có những trận gió Lào làm cho cây cối, lúa màu khô héo, thời kỳ này mưa tập trung có thể gây ngập úng. + Thời kỳ thứ hai từ tháng 7 đến tháng 9: nhiệt độ giảm chút ít nhưng thường có mưa kéo dài gây ngập úng cục bộ. Mùa đông: kéo dài từ tháng 10 năm trước đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ: nhiệt độ trung bình năm khoảng 23 0C, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất (thường là tháng 1) khoảng 13-15 0C và cao nhất (tháng 7) khoảng 28,5 0C. Lượng mưa trung bình năm 1800 mm. Tổng số giờ nắng trung bình năm khoảng 1100 giờ. Lượng Mưa: lượng mưa trong năm khoảng 1700 - 1800ml, tập trung vào tháng 6, 7, 8, trong thời gian này lượng mưa chiếm 70-80% lượng mưa trong năm, có những trận mưa to gây ngập úng cục bộ cùng với việc nước đầu nguồn tràn về các sông, suối gây nên lũ lụt. Mưa ít vào tháng 12, 1, 2. Lượng mưa giữa vùng đồi núi và đồng bằng trung du chênh lệch nhau khá lớn. Riêng vùng núi Cánh Diều là tâm mưa của toàn tỉnh, có năm lượng mưa trung bình lên tới 2630mm. Độ ẩm: độ ẩm bình quân hàng năm là 84 - 85%. Nắng: số giờ nắng bình quân 1600 -1700 giờ/năm, mặc dù bình quân theo năm cao nhưng giữa các tháng lại chênh lệch nhau rất nhiều, thường các tháng có số giờ nắng cao là tháng mùa hè, thấp nhất là các tháng giữa đông. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 10 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Chế độ gió: hướng gió thịnh hành là gió Đông Nam thổi từ tháng 4 đến tháng 9. Gió Đông Bắc thổi từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau có kèm theo sương muối. 1.1.4 Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn a. Điều kiện địa chất thủy văn TP Ninh Bình có những đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh nhưng còn nhiều ảnh hưởng của khí hậu ven biển, rừng núi so với điều kiện trung bình của vĩ tuyến; thời kỳ đầu mùa đông tương đối khô, nửa cuối ẩm ướt, mùa hạ nóng ẩm, nhiều mưa, bão. Thời tiết hàng năm chia thành bốn mựa khá rõ: Xuân, Hạ, Thu, Đông. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23 0C, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất (thường là tháng 1) khoảng 13-15 0C và cao nhất (tháng 7) khoảng 28,5 0C. Lượng mưa trung bình năm 1800 mm. Tổng số giờ nắng trung bình năm khoảng 1100 giờ. b. Điều kiện địa chất công trình Bảng 1.1. Điều kiện địa chất công trình thành phố Ninh Bình Đất 1.2 Đất trồng trọt 0,0m-2,5m Đất á cát 2,5m-6,0m Cát 6,0m-9,0m Đất sét 9,0m-12,0m ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - Xà HỘI 1.2.1. Hiện trạng dân số và sự phân bố dân cư a. Hiện trạng Toàn Thành Phố bao gồm 9 phường 3 xã: + Dân số toàn thành phố: 75142 người tính đến năm 2014, trong đó dân số thành thị chiếm 86,09%, dân số nông thôn là 13,91% - Dân số nội thị: 64690 người - Dân số ngoại thị: 10452 người SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 11 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Tỷ lệ tăng dân số: 1,13% b. Dự báo quy mô dân số đến năm 2030 Dân số 2030 = 75142×(1+0,013)16= 92392 người 1.2.2 Hiện trạng sử dụng đất Tổng diện tích đất tự nhiên toàn thành phố 1145,3 ha. Trong đó nội thị: 972,1 ha; ngoại thị: 373,2 ha. Đất xây dựng đô thị 890,47 ha, bình quân 118,5 m2/người. 1.2.3 Hiện trạng kinh tế a. Công nghiệp TP Ninh Bình hình thành 2 khu công nghiệp tập trung là KCNNinh Khánh quy mô 74 ha bao gồm các xí nghiệp sản xuất dệt may, đồ hộp công nghiệp nhẹ và KCN Phúc Thành xây dựng được một số nhà máy quy mô 67ha. Ngoài ra thành phố còn có một số xí nghiệp, nhà máy công nghiệp quy mô nhỏ phân bố dải rác trong thành phố. b. Thương mại, dịch vụ Trong quy hoạch phát triển kinh tế vùng duyên hải Bắc Bộ, thành phố Ninh Bình là một đầu mối thương mại, dịch vụ ở phía nam của vùng. Thành phố phát triển mạnh các dịch vụ lưu trú, điều hành, phân phối khách tham quan đi các khu du lịch lớn ở khu vực. Ninh Bình cũng là đô thị giàu tiềm năng du lịch văn hoá, giải trí, ẩm thực, hội nghị và thể thao… Nhà thi đấu thể thao tỉnh và sân vận động Ninh Bình thường diễn ra những sự kiện của tỉnh và khu vực. c. Nông nghiệp Đất nông nghiệp Ninh Bình chủ yếu phục vụ cho quá trình đô thị hoá thành phố. Ngoài ra, các vùng sản xuất chuyên canh hàng hoá được quy hoạch như vùng rau sạch Ninh Sơn, làng hoa Ninh Phúc. Thành phố cũng phát triển mạnh nghề thủ công truyền SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 12 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông thống ở các xã ven đô như: nghề mộc Phúc Lộc, trồng cây cảnh và đá mỹ nghệ... 1.2.4 Giáo dục Một sô trường có trên địa bàn thành phố như: trường Công Nghệ quy mô 4ha; trường Quản trị Kinh doanh quy mô 2,5ha; CĐ kĩ thuật Cơ khí 1 quy mô 1,2ha; trường THPT chuyên Toán-Tin quy mô 0,88ha; trường THPT Lê Lợi quy mô 0,96ha; HV kĩ thuật Thông tin quy mô 3,5ha và các trường mầm non, tiểu học, THCS khác. Học sinh, sinh viên theo học các trường đang tăng lên theo từng năm. 1.2.5 Y tế Thành phố có 3 trung tâm y tế lớn: BV Đa khoa tỉnh dự kiến đến năm 2030 sẽ có 400 giường bệnh BV Quân Y dự kiến năm 2030 có 300 giường bệnh BV Đông y Vân Giang dự kiến năm 2030 có 250 giường bệnh. Bên cạnh đó là các trung tâm tư vấn sức khỏe, khám bệnh tại các cơ sở, địa phương rải rác trong thành phố. 1.2.6 Hiện trạng về cơ sở hạ tầng kỹ thuật a. Giao thông - Tuyến đường + Quốc lộ 1A: Chạy dọc qua tỉnh và trung tâm Thành Phố, đoạn tuyến qua Thành Phố dài 12,0 km, quy mô mặt cắt ngang từ 12m-37m, gồm đoạn đường đô thị và ngoài đô thị, chất lượng mặt đường tốt. + Các tuyến đường trong thành phố có chất lượng đảm bảo phục vụ cho lưu thông nội thành. Khu vực ngoại thành, hệ thống hạ tầng giao thông còn kém phát triển. - Hệ thống bến xe đối ngoại hiện có 1 bến xe đối ngoại tổng hợp (hàng hóa và hành khách) tại khu vực cửa ngõ phía Đông Nam thành phố có quy mô 1,2 ha (Toàn khu khu vực). SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 13 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Tuyến đường sắt: đoạn tuyến đi qua khu vực Thành Phố nằm trên tuyến đường sắt quốc gia TP.Hồ Chí Minh - Huế - Hà Nội. Chiều dài đoạn tuyến qua thành phố11,89 km, khổ đường 1,0 m. - Ga đường sắt ga đường sắt hiện nay nằm trong trung tâm thành phố, quy mô ga 6,5ha. Trong tương lai sẽ chuyển dịch về phía Nam xây dựng ga mới, đảm bảo vị trí và vai trò mới. - Đường không: hiện Thành Phố và tỉnh không có sân bay dân dụng riêng. b. Cấp điện Được cấp điện từ mạng lưới điện quốc gia qua đường dây 110KV-35KV (Hà NộiNinh Bình). Nguồn điện: Trạm 110KV Ninh Bình có công suất 40.000+25.000KVA Đường dây: Đường dây 110KV có chiều dài 64,3km Đường dây 35KV có chiều dài 305,5km Đường dây 10KV có chiều dài 663,9km Đường dây 6KV có chiều dài 37,3km. Trạm biến áp trung gian 35/6 (10KV) có 10 trạm với tổng công suất đặt 65.900KVA. Trạm biến áp phân phối 35,10,6/0,4KV có 720 trạm với tổng công suất đặt là 395.099 KVA Hiện nay 99% các xã, phường trên địa bàn thành phố được phủ lưới điện quốc gia và 99% số dân được dùng điện lưới. Hàng năm, Tổng công ty điện lực Việt Nam đã đầu tư vốn sửa chữa lớn 3-3,5tỷ VNĐ để cải tạo nâng cấp lưới điện như: thay sứ tăng độ an toàn, tăng tiết diện dây mở rộng khả năng tải, xây dựng mạng vòng khép tăng độ an toàn cấp điện, giảm tổn thất điện năng xuống mức thấp nhất. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất và đời sống, tăng khả năng cấp điện, một số các công trình điện ở thành phố Ninh Bình đang được xây dựng và đầu tư như: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 14 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Xây dựng đường dây 22KV mạch kép đi Ninh Khánh và Phúc Thành cấp cho các khu công nghiệp, cụm công nghiệp mới với lưới điện 22KV. - Xây dựng các trục 35KV, 22KV khép kín giứa các trạm 110KV đảm bảo ổn định cấp điện trên địa bàn TP Ninh Bình ngày càng cao hơn. c. Cấp nước Thành phố hiện có 3 nhà máy cấp nước với công suất khoảng 6 vạn m3/ngày đêm, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng của người dân. Nguyên nhân chính là do tổn thất trên hệ thống mạng lưới quá lớn, khoảng 40% cao hơn mức cho phép nhiều lần. Hiện nay thành phố đang triển khai khắc phục tình trạnh tổn thất trên mạng lưới cũng như các dự án xây dựng các nhà máy cấp nước sạch hiện đại để có thể phục vụ tốt nhu cầu của người dân. Nguồn nước cấp cho các nhà máy có thể là nước từ các hệ thống sông hoặc từ nguồn nước ngầm. * Nguồn nước mặt: Ninh Bình là tỉnh có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc cũng là nguồn nước chủ yếu cấp cho dân sinh và phát triển kinh tế của toàn tỉnh. Các sông lớn đáng chú ý của tỉnh là: Sông Đáy: dài 240km, diện tích lưu vực là 5.800km 2 trong đó có 45% lưu vực thuộc về núi đồi, 55% thuộc về đồng bằng, có 680km 2 núi đá vôi. Lưu lượng kiệt 230m3/s. Các sông khác: Ngoài sông Đáy Ninh Bình còn có sông Vạc, sông Hoàng Long và một số hệ thống sông ngòi vừa và nhỏ và nhiều ao hồ khác. * Nguồn nước ngầm: Bao gồm nước ngầm tầng nông và nước ngầm tầng sâu (nước có áp) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 15 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Nước ngầm tầng nông được xây dựng và khai thác khắp địa - bàn trong tỉnh nhưng chỉ dùng dưới hình thức hộ gia đình. Không được tận dụng khai thác . Nước ngầm tầng sâu được phân bố khá rộng trong tỉnh, loại - nước chứa trong các khe nứt đá vôi trong hang Castơ được phân bố chủ yếu ở phía Nam của tỉnh, chỉ khai thác để cấp nước cục bộ. * Đánh giá nguồn nước: - Lưu lượng nước mặt khá phong phú có khả năng cấp nước cho đô thị trong giai đoạn trước mắt cũng như dài hạn (sông Đáy). - Theo bảng xét nghiệm nước sông Đáy cho ta kết quả: chất lượng nước đảm bảo có thể xử lý trước khi đưa vào sử dụng. * Chọn nguồn: Chọn nguồn nước sông Đáy để cấp cho nhu cầu sinh hoạt của thành phố Ninh Bình. Ngoài nhà máy nước Ninh Bình hiện có công suất 20.000m3/ngđ. Xây dựng mới nhà máy nước Đông Thành, công suất 34.000m3/ngđ lấy nguồn nước sông Đáy. Vị trí trạm bơm 1 và nhà máy nước nằm phía trên trạm bơm Bạch Cừ 1km. - Dây chuyền công nghệ xử lý nước : TB1 - Bể lắng tiếp xúc - Bể lọc nhanh - Khử trùng - Bể chứa nước sạch - TB2 - Mạng tiêu thụ. * Mạng lưới đường ống: Tận dụng mạng đường ống đã có và đã cải tạo. Mạng lưới cấp nước thiết kế mạng vòng khép kín (tổng số vòng: 22) và các ống nhánh. Tổng chiều dài ống 65.800m ứng với đường kính từ 100mm - 400mm. Trong đó có 7.000m ống hiện trạng. - Vật liệu ống: ống gang. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 16 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Điện năng: sử dụng mạng lưới điện thành phố để cấp cho nhà máy nước. - Chữa cháy: dự kiến 2 đám cháy cho toàn Thành phố, mỗi đám tính lưu lượng 201/s, thời gian kéo dài của một đám cháy là 3 giờ - Áp lực: áp lực tự do tại điểm xa nhất là 12,6m đủ cấp cho nhà 2 tầng. - Đài điều hoà: không xây dựng đài điều hoà. Lượng nước cần điều hoà trữ trong bể chứa, vào giờ dùng nước cao nhất tăng cường bơm để đáp ứng nhu cầu cần thiết. Máy bơm cấp 2 dùng loại biến tần d. Thoát nước Hệ thống thoát nước trên địa bàn thành phố đã được xây dựng từ khá lâu cùng với hệ thống đường giao thông, tỷ lệ các hộ đấu nối vào mạng lưới thoát nước đô thị nhiều nơi còn rất thấp. Các tuyến cống được xây dựng và bổ sung chắp vá, có tổng chiều dài ngắn hơn nhiều so với chiều dài đường phố, ngõ xóm. Nhiều tuyến cống có độ dốc kém, bùn cặn lắng nhiều, không ngăn được mùi hôi thối. Nhiều tuyến cống lại không đủ tiết diện thoát nước hay bị phá hỏng, xây dựng lấn chiếm, gây úng ngập cục bộ. Úng ngập thường xuyên xảy ra nhiều nơi về mùa mưa. Nước thải nhà vệ sinh phần lớn chảy qua bể tự hoại rồi xả ra hệ thống thoát nước chung tới kênh, mương, ao hồ tự nhiên hay thấm vào đất. Hiện nay cơ sở hạ tầng liên quan đến vấn đề thoát nước thải đã được chú ý và đang có những dự án đầu tư để xây dựng hệ thống mạng lưới thoát nước thành phố và nhà máy xử lí nước thải. Trước đây, hệ thống các cống thoát nước trên địa bàn thành phố được xây dựng cùng lúc với quá trình xây dựng đường giao thông, cũng đã khá đầy đủ nhưng do chưa có kế hoạch phát triển lâu dài SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 17 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông nên hệ thống thoát nước này chủ yếu là hệ thống mương máng hở, tập trung nước để xả ra sông Đáy và hiện nay thì nước sông đã bắt đầu bị ô nhiễm và cần có biện pháp để xử lí trường hợp này, tránh để xảy ra tình trạng ô nhiễm nặng. Hệ thống thoát nước lạc hậu, chưa hoàn chỉnh và ngày một xuống cấp. Thành phố ngày một thường xuyên hơn phải đối mặt với tình trạng ngập lụt cục bộ vào mùa mưa. Hiện nay Ninh Bình vẫn chưa có nhà máy xử lí nước thải công suất lớn. e. Hệ thống thu gom và xử lý chất thải rắn Khu xử lý chất thải rắn hiện tại ở chân núi Cánh Diều xã Ninh Khánh. Diện tích 5,5 ha đã được xây dựng từ năm 2006. Phương pháp xử lý chủ yếu là đổ, san lấp tự nhiên, chưa hợp vệ sinh. + Phương tiện thu gom: Thành phố có 3 xe ép chất thải rắn (CTR), tải trọng 2,5 tấn /xe, 1 xe đầm CTR, 21 xe đẩy tay và 2 xe phun nước rửa đường. + Khối lượng thu gom CTR: Lượng CTR thải ra hàng ngày của thành phố khoảng 100 m3/ngày. Công ty quản lý và dịch vụ thành phố mới chỉ thu gom được khoảng 60 m3/ngày ( chiếm 60%), phần còn lại tồn đọng trong các ngõ, phố ao, hồ. Chất thải rắn y tế tại các bệnh viện do bệnh viện tự xử lý bằng cách đốt hoặc chôn lấp. 1.2.7 Nhận xét, đánh giá hiện trạng a. Ưu điểm Kiến trúc: TP Ninh Bình đã hình thành được mạng kinh doanh thương nghiệp, đã xây dựng được trung tâm chính trị khang trang hoàn chỉnh, hệ thống giáo dục, y tế, văn hóa đã được từng bước được xây dựng. Về công nghiệp đã xây dựng được khu SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 18 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông công nghiệp tập trung Ninh Khánh và Phúc Thành, ban đầu có diện tích nhỏ nhưng quy mô sẽ tăng dần lên trong tương lai. Về cây xanh thành phố đang hình thành các vườn hoa công viên phía Tây Bắc, Đông Nam và trung tâm của thành phố. Du lịch dịch vụ thương mại hình thành khu du lịch sông Đáy và sông Vạc, du khách đi thuyền dọc theo con sông thưởng ngoạn cảnh đẹp và cuộc sống tấp nập ven sông. Hạ tầng kỹ thuật: + Giao thông thuận tiện về giao thông đối ngoại có QL1A: Chạy dọc qua tỉnh và trung tâm Thành phố, đoạn tuyến qua Thành Phố dài 12,0 km, quy mô mặt cắt ngang từ 12m-37m, gồm đoạn đường đô thị và ngoài đô thị, chất lượng mặt đường tốt.. Mặt đuờng trong khu vực thị xã cũ đã trải nhựa hầu hết thực hiện tốt việc nâng cấp và hoàn thiện giao thông nội thị. + Chuẩn bị kỹ thuật Thành phố Ninh Bình có địa hình là vùng đồng bằng, cao độ ít thay đổi thuận lợi cho xây dựng, có sông Đáy và sông Vạc là nguồn nước phục vụ tưới tiêu và cũng là nơi du lịch tốt. + Cấp nước: dự án xây dựng hệ thống cấp nước và xử lý nước cấp nhằm mục đích nâng cao chất lượng vệ sinh sinh hoạt cho dân cư thành phố. + Cấp điện: Nguồn điện cấp cho thành phố Ninh Bình là lưới điện quốc gia 110KV đáp ứng được nhu cầu phát triển thị xã, đã hình thành hệ thống lưới điện trung áp và hạ áp. + Thoát nước bẩn VSMT: đã hình thành hệ thống thoát nước của thị xã nhưng chưa hòan chỉnh, đã có khu xử lý chất thải rắn tại khu vực xã Ninh Phong. b.Nhược điểm Kiến trúc: Diện tích sàn bình quân 123 m 2/người. Hệ thống dịch vụ công cộng chưa hoàn chỉnh. Các công trình giáo dục, y tế, văn hóa còn chưa đồng bộ, bộ mặt kiến trúc chưa được chỉnh trang đồng bộ với khu vực. Diện tích cây xanh còn ít, dịch vụ du lịch còn chưa được đầu tư thỏa đáng để có thể đem lại nguồn thu lớn từ du lịch SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 19 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông cho thành phố. KCN Ninh Khánh, Phúc Thành đang tiếp tục triển khai xây dụng khu trung tâm và khu đầu mối hạ tầng kỹ thuật. Hạ tầng kỹ thuật: + Giao thông: hoàn thiện mạng lưới đường nội thị, hoàn thiện các đầu mối cửa ngõ gắn kết với hệ thống đường đối ngoại mật độ đường giao thông chính chỉ đạt 32,5 so với nhu cầu cần thiết. Hệ thống các công trình phục vụ như điểm đỗ xe, hệ thống cung cấp nhiên liệu, sửa chữa bảo dưỡng chưa hoàn chỉnh, nhưng đang trong giai đoạn hoàn thiện dần theo quy hoạch thành phố. + Chuẩn bị kỹ thuật: Mấy năm gần đây việc xây dựng không được kiểm soát, do vậy san lấp mặt bằng xây dựng không tuân theo 1 nguyên tắc thống nhất nên ảnh hưởng đến việc thoát nước đô thị. Hệ thống cống đô thị không đồng bộ chắp và nên việc thoát nước chưa đảm bảo. Nước xả tự nhiên gây ô nhiễm môi trường chưa có hệ thống cống bao nước bẩn nước bẩn xả mất vệ sinh, cần có biện pháp bảo vệ nguồn nước hai con sông Đáy và Vạc tránh để ô nhiễm sông trong tương lai. + Cấp nước: chưa có hệ thống chính thức cấp nước sạch trong thành phố, chính vì vậy, dự án nhằm mục đích nâng cao chất lượng vệ sinh sinh hoạt, cấp nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn đến người sử dụng. + Cấp điện: mạng điện thành phố đang trong giai đoạn hoàn thiện. Lưới điện trung áp cũng như hạ áp có tiết diện dây phù hợp, truyền tải ổn định. Lưới 6KV và 35KV phát triển tùy tiện theo nhu cầu phụ tải không theo quy hoạch. + Thoát nước bẩn VSMT: thành phố chưa có hệ thống thoát nước hoàn chỉnh, khu vực trung tâm thị xã có một số tuyến thoát nước chung, ngoài khu vực trung tâm chưa có hệ thống thoát nước nước mưa và nước bẩn tự thấm. Nước bẩn chưa được xử lý xả ra sông Đáy và sông Vạc là nguyên nhân gây ô nhiễm mặt nước hồ khu xử lý chất thải rắn hiện gần khu dân cư chưa đật tiêu chuẩn vệ sinh gây ô nhiễm khu vực xung quanh. CTR chỉ thu gom được 60%, CTR y tế tự xử lý bằng cách đốt hoặc chôn lấp. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 20 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông TP Ninh Bình còn nhiều nơi chưa được đầu tư mạng lưới kỹ thuật hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội còn ảnh hưởng nhiều đến môi trường đô thị. Khu đô thị mới, các công trình công cộng chưa tạo được bộ mặt đô thị. 1.3QUY HOẠCH XÂY DỰNG ĐÔ THỊ 1.3.1 Phát triển không gian đô thị - Căn cứ vào quy mô dân số, diện tích, tốc độ phát triển của TP Ninh Bình cho các giai đoạn 2010 - 2020 và 2020 - 2030 đô thị phát triển về phía Bắc và phía Nam thành phố. - Căn cứ vào hiện trạng sử dụng đất đô thị quy chuẩn xây dựng Việt Nam, vận dụng theo tiêu chuẩn đô thị lọai II, nhu cầu phát triển đô thị trong thời gian tới và quỹ đất xây dựng, dự báo nhu cầu sử dụng đất như sau: - Tổng diện tích xây dựng đô thị: + Hiện trạng: 1145,3 ha, bình quân 118,5 m2/người. + Dài hạn (2030): 1235,8 ha, bình quân 133,8 m2/người. 1.3.2 Phân bố công nghiệp - Năm 2014 mở rộng hai khu công nghiệp: KCN Ninh Khánh 74 ha, KCNPhúc Thành 67 ha. Dự kiến xây dựng các loại công nghiệp như nhà máy lắp ráp điện tử, nhà máy sứ, may xuất khẩu, sản xúât phụ kiện cho nhà máy Honda, Toyota, dây cáp điện, má phanh, nhà máy sản xuất hàng tiêu dùng, chế biến nông sản thực phẩm, xí nghiệp dệt quần áo TDTT, xí nghiệp sản xuất giầy thể thao, nhà máy chế biến hoa quả, nước ngọt, rượu nho... Quỹ đất công nghiệp nằm phía đầu hướng gió Đông thành phố, nên ngoài những yêu cầu quản lý chặt chẽ về khử khói bụi triệt để và không bố trí những công nghiệp thải độc hại, bên cạnh đó cần chú ý xử lý triệt để nước thải. 1.3.3 Phân bố dân cư và đất đai Quy mô dân số: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 21 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Dân cư của Thành phố quy hoạch đến 2030 phân bố ở 2 khu vực Khu vực 1: 44503 người Khu vực 2: 47888 người Tổng dân số: 92392 người 1.3.4 Định hướng thoát nước trong xây dựng Đô thị Quy hoạch hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cho các khu dân cư và các KCN bảo đảm phát triển hệ thống thoát nước ổn định, bền vững trên cơ sở xây dựng đồng bộ hệ thống thoát nước mưa, nước thải từ thu gom, chuyển tải đến xử lý theo từng lưu vực phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế xã hội và giảm thiểu các tác động của biến đổi khí hậu Thiết kế hệ thống thoát nước riêng, nước mưa và nước thải được thiết kế thành hai hệ thống thoát nước riêng biệt. Nước thải các hộ dân được xử lý cục bộ và thu gom về trạm xử lý nước thải, nước thải xử lý đạt loại A theo QCVN 40:2011/BYT mới được thải ra môi trường. Phân vùng, lưu vực tiêu thoát nước; dự báo yêu cầu thoát nước và tổng lượng nước thải; xác định phương án thoát nước, xử lý nước thải theo từng lưu vực tự nhiên và mạng lưới đường xá theo quy hoạch 1.4 LỰA CHỌN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC 1.4.1 Lựa chọn hệ thống thoát nước a. Cơ sở lựa chọn hệ thống thoát nước - Mặt bằng quy hoạch không gian TP Ninh Bình đến năm 2030, tỷ lệ 1/10000 - Hiện trạng mạng lưới thoát nước: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 22 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Hệ thống thoát nước của toàn thành phố chưa hoàn chỉnh, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thoát, một số đường phố chưa có hoặc có cũng rất đơn giản, tạm thời. + Mạng lưới đường ống thoát nước chung đã quá cũ nên lạc hậu, hư hỏng và xuống cấp, kích thước đường kính ống nhỏ, chất lượng kém, không đáp ứng đủ nhu cầu thoát nước mưa và nước thải của Thành phố gây ra hiện tượng ngập úng cục bộ, môi trường bị ô nhiễm. + Mạng lưới cống thoát nước phân bố không đều trên toàn Thành phố, dẫn đến tình trạng một số khu vực nước thải chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn đã xả ra môi trường, ảnh hưởng tới chất lượng nguồn nước ở đây. + Thoát nước mưa: Xây dựng hệ thống thoát nước mưa riêng biệt với nước thải sinh hoạt. Trừ một số vị trí khu mật độ trung bình thấp ở phía Tây Bắc nhu cầu thoát nước thải tương đối thấp, xây dựng hệ thống thoát nước chung về lâu dài phải xây dựng hệ thống thoát nước riêng. + Thoát nước thải: Thiết kế hệ thống thoát nước riêng, nước mưa và nước thải được thiết kế thành hai hệ thống thoát nước riêng biệt. Nước thải các hộ dân được xử lý cục bộ và thu gom về trạm xử lý nước thải, nước thải xử lý đạt loại A theo QCVN 14:2008 mới được thải ra môi trường. Dựa trên các điều kiện như địa hình,khí hậu,các điều kiện địa chất thủy văn và hiện trạng thoát nước của thành phố tiến hành phân tích các hệ thống thoát nước với nhau ta lựa chọn xây dựng Hệ thống thoát nước cho Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 là hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 23 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 1.4.2 Tổ chức thoát nước thải Khu vực thiết kế gồm 12 xã, phường. Khu vực có 2 khu công nghiệp (KCN Phúc Thành và KCN Ninh Khánh) nằm sát khu dân cư. Khu vực 2 có diện tích nhỏ, mật độ dân cư không lớn. Hai con sông: sông Vạc và sông Đáy bao quanh Thành phố. Hai vùng nằm liền kề nhau. Dựa vào điều kiện tự nhiên, đặc điểm địa hình đô thị và khu dân cư, ta đề xuất phương án tổ chức thoát nước cho khu vực thiết kế là tổ chức thoát nước tập trung. - Toàn bộ nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất (đã qua xử lý sơ bộ) các khu vực trong thành phố đều được thu gom tập trung về 1 Trạm xử lý tập trung của Thành phố. - Đặt trạm xử lý ở phía Đông của Thành phố, cạnh sông Đáy, nơi thấp nhất của Thành Phố; nước thải sau xử lý đạt chuẩn loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT sẽ đổ ra sông Đáy - Trạm xử lý được đặt ở đây do: + Nằm ở cuối nguồn nước. Đây lại là khu vực có cốt địa hình thấp nhất của thành phố. + Vùng ngoại thành nên chi phí giải phóng mặt bằng không cao. Phương án tổ chức thoát nước tập trung: Ưu điểm: Thoát nước tập trung hạn chế được việc xây dựng nhiều trạm xử lý, giảm được giá thành xây dựng và chi phí quản lý trạm xử lý. Vị trí đặt trạm xử lý nằm ở khu đất trống cuối nguồn nước, cách xa khu dân cư bảo đảm vệ sinh cho khu vực dân cư. Nước sau xử lý xả ở cuối dòng chảy đảm bảo ổn định sinh thái các khu vực phía trên có thể khai thác sử dụng nguồn nước hợp lý. Ngoài ra, thực tế đã cho thấy, hiệu suất xử lý chung hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất trên một trạm công suất lớn cho hiệu quả cao hơn so với trên những trạm công suất nhỏ riêng lẻ. Nhược điểm:Các tuyến cống thoát nước tập trung dài hơn. Với địa hình không quá dốc, việc xây dựng tổ chức thoát nước tập trung lại gặp vấn đề về thi công nhiều trạm chuyển bậc. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 24 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 1.4.3. Tổ chức thoát nước mưa Nước mưa là nước chảy bề mặt, nên nước sẽ chảy theo địa hình mặt đất, trong những trường hợp cần thiết mới xây dựng cống có áp và trạm bơm. Vì vậy cần thoát nước mưa cho mỗi lưu vực sao cho nước chảy vào nguồn tiếp nhận được nhanh nhất với chiều dài cống thoát nước ngắn nhất. Phân chia thành phố thành nhiều lưu vực nhỏ phù hợp với địa hình tự nhiên và mạng lưới đường theo quy hoạch và lựa chọn tổ chức thoát nước phân tán cho thoát nước mưa. Chia thành phố thành 8 lưu vực thoát nước mưa, nước mưa của mỗi lưu vực được thu gom bởi cống thoát nước mưa đặt ở triền thấp nhất của lưu vực để đảm bảo nước mưa có thể tự chảy được ra điểm xả ở sông gần nhất. Kết luận: + Lựa chọn hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn cho nước mưa và nước thải. + Nước mưa được thoát với nhiều lưu vực phân tán sao cho chảy nhanh nhất ra sông + Nước thải chảy từ các ống đường phố ra ống lưu vực vuông góc với đường đồng mức, được ống chính đặt ở triền thấp nhất của thành phố thu gom đưa đến trạm bơm, bơm về trạm xử lý nước thải tập trung duy nhất của thành phố để xử lý rồi xả ra nguồn tiếp nhận. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 25 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THOÁT NƯỚC 2.1 CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TOÁN 2.1.1 Nước thải sinh hoạt a. Số liệu tính toán Dựa vào số liệu được giao và quy hoạch của Khu vực đến năm 2030 Bảng 2.1.Bảng số liệu tính toán Khu vực Diện tích (ha) Mật độ dân số (ng/ha) Tiêu chuẩn thải nước (l/ng.ngđ) 1 397.35 140 140 2 352.12 160 160 b. Dân số tính toán Dân số tính toán là số người sử dụng hệ thống thoát nước tính đến cuối thời gian quy hoạch xây dựng (năm 2030), được xác định như sau: N = n×F×β Trong đó: + N : Dân số tính toán, người + n : Mật độ dân số, người/ha + F : Diện tích của khu nhà ở, ha + β : Hệ số kể đến sự xây dựng xen kẽ của các công trình công cộng trong khu dân cư. Dân số tính toán của từng khu vực là: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 26 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Khu vực 1 - F1 = 397,35ha; n1 = 140 người/ha ; β = 0,8 Ta có: N1 = 397,35×140×0,8 = 44 503người Khu vực 2 -F2 = 352,12ha ; n2 = 160 người/ha ; β = 0,85 Ta có: N2 = 352,12×160×0,85= 47 888người Vậy dân số tính toán của Thành phố là: N = N1+N2 = 44503 + 47888 = 92 392người c. Xác định lưu lượng tính toán Lưu lượng nước thải trung bình ngày – Q (m3/ngđ) Q= Trong đó: + N: Dân số tính toán của khu vực I, người + q0 : Tiêu chuẩn thải nước của khu vực, l/người.ngđ Khu vực 1 Với N1= 44503 người, q0 = 140 l/người.ngđ Qsh1 = = =6230m3/ng Khu vực 2 Với: N2 = 47888người; q0 = 160 l/người.ngđ Q2sh = = = 7183m3/ngđ Vậy: Tổng lưu lượng nước thải toàn thành phố: Qsh = Q1+ Q2 = 6230 + 7183 = 13 414m3/ngđ Lưu lượng nước thải trungbình giây - qtbs (l/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 27 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông qtbs = Qi 24 × 3,6 Trong đó: + Qi : Lưu lượng ngày đêm của khu vực i ,m3/ngđ + 24 : Số giờ trong ngày. + 3,6: Hệ số quy đổi. Khu vực 1 Với Q1 = 6230m3/ngđ qtbs,1 = = 72l/s Khu vực 2 Với Q2 = 7183m3/ngđ qtbs,2 = = 83l/s Lưu lượng nước thải trung bình giây toàn khu vực thiết kế Với Q = 13414m3/ngđ qtbs,2 = = 155l/s Từ lưu lượng trung bình giây nội suy theo bảng 2 – TCVN 7957-2008 ta có hệ số không điều hòa Kch. ⇒  Khu vực 1: qtbs = 72l/s  Khu vực 2: qtbs = 83l/s  Toàn thành phố: qtbs = 155l/s ⇒ Kch1 = 1,654 Kch2 = 1,634 ⇒ Kch = 1,492 Lưu lượng nước thải giây lớn nhất - qsmax (l/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 28 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông qsmax = qstb × Kch Trong đó : + qsmax : Lưu lượng nước thải giây lớn nhất (l/s) + qstb : Lưu lượng nước thải giây trung bình (l/s) + Kch : Hệ số không điều hoà chung. Ta có: Khu vực 1 qs1max = qs-1tb × Kch1 = 72×1,654= 119l/s Khu vực 2 qs2max = qs-2tb × Kch2 =83×1,634= 136l/s Toàn thành phố: × × qsmax = qstb Kch = 155 1,492 = 232l/s Ta có kết quả tổng hợp lưu lượng nước thải từ các khu nhà ở trong bảng 2.2. Bảng 2.2. Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải từ các khu nhà ở SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 29 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Từ hệ số không điều hoà chung toàn thành phố là K ch = 1,492 (chọn Kch=1,4)ta xác định được lưu lượng nước thải theo các giờ trong ngày (Bảng 2.9 - Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải toàn thành phố) 2.1.2 Nước thải các công trình công cộng a.Nước thải bệnh viện Trong khu vực thiết kế có: - Bệnh viện đa khoa Thành Phố Quy hoạch đến năm 2030 sẽ tăng lên 500 giường bệnh: Lưu lượng nước thải trung bình ngày là: Qtbngày == = 175(m3/ngày) Trong đó: + Quy mô giường bệnh: Bt = 500 (giường bệnh) + Tiêu chuẩn thải nước q0 = 350 (l/người.ngđ) Lưu lượng thải trung bình giờ là: Qtbgiờ= = = 7,3(m3/h) Lưu lượng Max giờ là: Qhmax= kh. Qtbgiờ = 2,5×7,3 = 18,25(m3/h) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 30 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: - Kh = 2,5 Hệ số không điều hòa giờ đối với bệnh viện. Lưu lượng Max giây là: Qh ma x qsmax = 3,6 == 5,1(l/s) - Bệnh viện Quân Y Quy hoạch đến năm 2030 sẽ tăng lên 300 giường bệnh: Lưu lượng nước thải trung bình ngày là: Qtbngày == = 105 (m3/ngày) Trong đó: + Quy mô giường bệnh: Bt = 300 (giường bệnh) + Tiêu chuẩn thải nước q0 = 350 (l/người.ngđ) Lưu lượng thải trung bình giờ là: Qtbgiờ= = = 4,4(m3/h) Lưu lượng Max giờ là: Qhmax= kh. Qtbgiờ = 2,5×4,4 = 10,9(m3/h) Trong đó: - Kh = 2,5 Hệ số không điều hòa giờ đối với bệnh viện. Lưu lượng Max giây là: Qh ma x qsmax = 3,6 == 3(l/s) - Bệnh viện Đông y Vân Giang Quy hoạch đến năm 2030 sẽ tăng lên 350 giường bệnh: Lưu lượng nước thải trung bình ngày là: Qtbngày == = 122,5(m3/ngày) Trong đó: + Quy mô giường bệnh: Bt = 350 (giường bệnh) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 31 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Tiêu chuẩn thải nước q0 = 350 (l/người.ngđ) Lưu lượng thải trung bình giờ là: Qtbgiờ= = = 5,1(m3/h) Lưu lượng Max giờ là: Qhmax= kh. Qtbgiờ = 2,5×5,1 = 12,8(m3/h) Trong đó: - Kh = 2,5 Hệ số không điều hòa giờ đối với bệnh viện. Lưu lượng Max giây là: Qh ma x qsmax = 3,6 == 3,5(l/s) b. Nước thải trường học Trong khu vực có nhiều trường mầm non, tiểu học, THCS,THPT,Cao đẳng, Đại học theo nhiệm vụ thiết kế lấy số học sinh là 12%N H = ×N=×92392= 9196(người) Lấy số học sinh là 9200 học sinh . Thiết kế 12 trường học • Tiêu chuẩn thải nước: qth0 = 20 (l/ng.ngđ) • Hệ số không điều hòa giờ kh = 1,8 • Trường học làm việc 12 giờ trong ngày • Số học sinh, sinh viên của mỗi trường được thể hiện trong bảng 2.3 Bảng 2.3. Bảng lưu lượng tập trung từ các công trình công cộng SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 32 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 2.1.3 Lưu lượng nước thải từ các nhà máy xí nghiệp Thành phố Ninh Bình bao gồm 2 khu công nghiệp chính thuộc 2 khu vực: - KCN Phúc Thành thuộc khu vực 1 có diện tích : 54,3 ha - KCN Ninh Khánh thuộc khu vực 2 có diện tích : 55,8 ha Quy mô và chế độ làm việc của các khu công nghiệp phân bố như sau: Bảng 2.4. Quy mô và chế độ làm việc của các khu công nghiệp SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 33 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Biên chế công nhân trong các nhà máy, Phân bố lượng nước thải xí nghiệp công nghiệp trong XN Phân Tên XN Nước bố trong thải sản CN từng nhà xuất bị máy xí nhiễm nghiệp bẩn (%Qsx) (%) XN Tắm Nóng Lạnh Nóng Lạnh (%) (%) (%) (%) (%) lượng nước thải theo ca Nước thải trong Phân xưởng Công nhân và Nước thải sản xuất Ca Ca Ca quy ước I II III (%) (%) (%) sạch (%) XN I 40 40 60 60 50 40 80 20 40 30 30 XN II 60 45 55 70 30 60 75 25 35 35 30 a. Nước thải sản xuất Tổng lưu lượng nước thải sản xuất của các khu công nghiệp chiếm 30% lưu lượng nước thải của khu dân cư: Qsx = × 13414 = 4024m3/ngđ Lưu lượng nước thải mỗi khu công nghiệp : - KCN Phúc Thành • Lưu lượng nước thải khu công nghiệp Phúc Thành chiếm 40% lưu lượng nước thải sản suất: Qsx1 = × Qsx = × 4024 = 1610(m3/ngđ) • Nước thải sản xuất bị nhiễm bẩn cần xử lý chiếm 80% Qsx1= 80%. Qsx1 = × 1610 = 1288(m3/ngđ) và 20% nước thải quy ước sạch không cần xử lý. Qsx1= 20%. Qsx1 = × 1610 = 322 (m3/ngđ)=3,73 l/s • Các nhà máy làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ, với lưu lượng nước thải mỗi ngày là + + + • 1288 m3/ngđ và được phân phối theo các ca như sau: Ca 1: 40% tức 515,2(m3/ca) Ca 2: 30% tức 386,4(m3/ca) Ca 3: 30% tức 386,4(m3/ca) Hệ số không điều hòa trong mỗi ca là k h = 1, như vậy lưu lượng nước thải mỗi giờ là: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 34 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Ca I: QIgiờ = = 64,4 m3/h Ca II: QIIgiờ == 48,3 m3/h Ca III: QIIgiờ == 48,3 m3/h • Do đó lưu lượng giây lớn nhất là: qsmax-PT == 17,9(l/s) - KCN Ninh Khánh • Lưu lượng nước thải của KCN Ninh Khánh chiếm 60% lưu lượng nước thải sản suấtQsx: Qsx1 = × Qsx = × 4024 = 2414(m3/ngđ) • Nước thải sản xuất bị nhiễm bẩn cần xử lý chiếm 75% Qsx1= 75%. Qsx1 = × 2414 = 1810(m3/ngđ) và 25% nước thải quy ước sạch không cần xử lý. Qsx1= 25%. Qsx1 = × 2414 = 603.5 (m3/ngđ)= 6,98 l/s • Các nhà máy làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ, với lưu lượng nước thải mỗi ngày là 1879 m3/ngđ và được phân phối theo các ca như sau: + Ca 1: 35% tức 633,5(m3/ca) + Ca 2: 35% tức 633,5(m3/ca) + Ca 3: 30% tức 543(m3/ca) • Hệ số không điều hòa trong mỗi ca là k h = 1, như vậy lưu lượng nước thải mỗi giờ là: Ca I: QIgiờ = = 79,2 (m3/h) Ca II: QIIgiờ == 79,2(m3/h) Ca III: QIIgiờ == 67,9(m3/h) • Do đó lưu lượng giây lớn nhất là: qsmax-PT = = 22(l/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 35 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Từ các số liệu trên đây ta có bảng thống kê lưu lượng nước thải sản xuất cho các khu công nghiệp như sau: Bảng 2.5. Bảng lưu lượng nước thải sản xuất thải ra từ các khu công nghiệp b. Nước thải sinh hoạt và nước tắm của công nhân Tổng số công nhân làm việc là 18%N = ×92392 = 16630công nhân Số công nhân trong KCN Phúc Thành chiếm 40% tổng số công nhân toàn Thành phố: CN1 = ×16630 = 6652(người) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 36 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Số công nhân trong KCN Ninh Khánh chiếm 60% tổng số công nhân toàn Thành phố: CN2 = ×16630 = 9978(người) Bảng 2.6. Bảng biên chế công nhân trong các khu công nghiệp Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt của công nhân: - Phân xưởng nóng: q0 = 45 (l/người- ca).Hệ số không điều hòa giờ Kh=2,5 - Phân xưởng nguội: q0 = 25 (l/người- ca).Hệ số không điều hòa giờ Kh=3 Tiêu chuẩn thải nước tắm của công nhân: - Phân xưởng nóng: q0 = 60 (l/người- 1 lần tắm). - Phân xưởng nguội: q0 = 40 (l/người- 1 lần tắm). Lưu lượng nước thải của công nhân được xác định theo công thức: Qcnsh 25 N1 + 45N 2 1000 = (m3/ca). Trong đó: + N1 và N2 là số công nhân làm việc trong phân xưởng nguội và phân xưởng nóng. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 37 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + 25; 45 tiêu chuẩn thải nước của công nhân trong phân xưởng nguội và phân xưởng nóng. Lưu lượng nước thải tắm của công nhân: 40N 3 + 60 N 4 1000 Q = (m3/ca). cn t Trong đó: + N3 và N4 là số công nhân được tắm trong phân xưởng nguội và phân xưởng nóng trong một ca. + 40; 60 tiêu chuẩn thải nước của công nhân trong phân xưởng nguội và phân xưởng nóng. Bảng 2.7. Bảng thống kê lưu lượng nước thải và nước tắm của công nhân SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 38 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Bảng 2.8. Phân bố nước thải sinh hoạt của công nhân theo từng giờ trong ca SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 39 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 40 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 2.1.4Tổng hợp lưu lượng nước thải của Thành phố Ninh Bình Bảng 2.9. Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải của Thành phố Ninh Bình SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 41 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông a. Nước thải sinh hoạt khu dân cư Căn cứ vào hệ số không điều hoà chung K ch = 1,4 ta xác định được sự phân bố nước thải theo các giờ trong ngày (Xem Bảng 2.9. Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải của Thành phố Ninh Bình) b. Nước thải từ bệnh viện Từ hệ số không điều hoà giờ Kh = 2,5 ta được sự phân bố lưu lượng nước thải của bệnh viện theo các giờ trong ngày (cột 5 - Bảng 2.9). c. Nước thải từ trường học Từ hệ số không điều hoà giờ Kh = 1,8 ta được sự phân bố lưu lượng nước thải của từng trường học theo các giờ trong ngày (cột 7 - Bảng 2.9). d. Nước thải từ khu công nghiệp Nước thải sản xuất từ các khu công nghiệp được xử lý sơ bộ từ các khu công nghiệp đạt tiêu chuẩn cho phép xả vào mạng lưới thoát nước bẩn Thành phố. Nước thải sản xuất coi như xả điều hoà theo các giờ cùng ca sản xuất (cột 8 - Bảng 2.9). e. Nước thải sinh hoạt của công nhân trong ca sản xuất của khu công nghiệp Từ bảng II.6, ta được sự phân bố lưu lượng nước thải sinh hoạt của công nhân trong ca sản xuất của các khu công nghiệp theo các giờ trong ngày (cột 9 - bảng 2.9). f. Nước tắm của công nhân theo ca Nước tắm của công nhân ca trước được đổ vào mạng lưới thoát nước vào giờ đầu của ca tiếp sau đó (cột 10 – Bảng 2.9). Từ bảng tổng hợp lưu lượng nước thải của TP Ninh Bình ( cột 15 bảng 2.9) ta có biểu đồ dao động nước thải của Thành phố như sau SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 42 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 2.1. Biểu đồ dao động nước thải của Thành phố Ninh Bình SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 43 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THOÁT NƯỚC 2.2.1 Nguyên tắc vạch tuyến và lựa chọn phương án thoát nước a. Nguyên tắc vạch tuyến Hệ thống thoát nước được lựa chọn là hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn. Do vậy công tác vạch tuyến hoàn toàn độc lập với hệ thống thoát nước mưa. Tuy nhiên về cơ bản, các tuyến cống thu gom nước thải cũng được đặt theo các tuyến đường, các ngõ, ngách nhằm thu gom được toàn bộ lượng nước thải trong đô thị. Các tuyến thu gom nước thải phải đảm bảo đặt gần nhà dân nhất, có chiều dài tới trạm bơm ngắn nhất. Một cách tổng quát, tuyến cống thu gom nước thải sẽ được đặt phía bên trong và song song với tuyến cống thu nước mưa. Các tuyến cống thu gom sẽ tập trung về các tuyến cống chính sau đó được đưa về trạm xử lý. Đây là bước quan trọng để đánh giá một phương án có tính hiệu quả, khả thi hay không. Vạch tuyến mạng lưới quyết định đến khả năng thoát nước, công nghệ thực hiện, hiệu quả kinh tế hay giá thành của mạng lưới thoát nước. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới thoát nước: - Triệt để lợi dụng địa hình, đảm bảo lượng nước thải lớn nhất tự chảy theo cống, tránh đào đắp, tránh đặt nhiều trạm bơm lãng phí - Đặt cống đường phố thật hợp lý để tổng chiều dài là ngắn nhất, tránh trường hợp nước chảy vòng vo, tránh đặt cống sâu - Các cống góp chính vạch theo hướng về trạm xử lý và cửa xả nguồn tiếp nhận, trạm xử lý đặt ở phái thấp so vói địa hình thành phố, nhưng không bị ngập lụt, cuối hướng gió chính vào mùa hè, cuối nguồn nước, đảm bảo khoảng cách vệ sinh, xa khu dân cư và xí nghiệp là 500m - Giảm tới mức tối thiểu cống chui qua sông hồ, cầu phà, đê đập, đường sắt, đường ôtô và các công trình ngầm khác. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 44 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Việc bố trí cống thoát nước phải kết hợp với các công trình ngầm khác để đảm bảo cho việc xây dựng, khai thác sử dụng được thuận lợi. Thực tế, thường không đồng thời thỏa mãn các yêu cầu đặt ra ở trên. Tuy nhiên, cần đảm bảo các nguyên tắc chủ yếu khi vạch sơ đồ và đảm bảo hợp lý nhất có thể. b. Lựa chọn các phương án vạch tuyến Dựa vào các nguyên tắc trên, ta đề xuất 2 phương án vạch tuyến như sau: Phương án I: Xây dựng tổ chức thoát nước tập trung. Mỗi khu vực được chia làm hai lưu vực thoát nước và đổ ra một tuyến cống chính duy nhất. Khu vực 1 có 1 tuyến cống chính nằm dọc theo sông Đáy gom nước thải của một nửa khu vực 1. Một tuyến ống nằm dọc theo ranh giới 2 khu vực, thu gom nước thải của nửa còn lại. Nửa phía Đông của khu vực 2 được gom xuống đường ống chung nằm dọc theo cụm công nghiệp Ninh Khánh, nửa phía Tây gom nước thải xuống vùng thấp nhất của địa hình, nằm dọc theo ranh giới Thành phố. Toàn bộ nước thải của thành phố được gom ra ống chính nằm dọc theo sông Đáy và thu gom về một trạm xử lý duy nhất ở phía thấp nhất của địa hình và thải vào sông Đáy. Phương án II: Về cơ bản phương án II cũng tương tự phương án I chỉ có một số điểm khác như sau: Một số tuyến ống góp đổ vào ống chính sẽ thay đổi theo hướng khác, tuy nhiên ống chính vẫn giữ nguyên 2.2.2Lập bảng tính toán diện tích các ô thoát nước Diện tích các ô đất xây dựng và các lưu vực thoát nước được tính toán dựa trên đo đạc trực tiếp trên bản đồ quy hoạch thành phố.Kết quả tính toán được thể hiện ở Phụ lục 1 2.2.3 Xác định lưu lượng riêng a. Tiêu chuẩn thải nước công cộng Lưu lượng riêng được tính theo công thức: qr = (Qsh − Qcc ) × 1000 86400 × F SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 45 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Khu vực 1 Qsh1 = 6230m3/ngđ Trong khu vực này có 5 trường học, 2 bệnh viện bao gồm: - Trường Công nghệ (TH1) - Trường Quản trị kinh doanh (TH2) - THPT chuyên Toán Tin (TH4) - 2 trường học khác (TH7,8) QTH = Q4TH/4 = 44/4 = 11 m3/ngđ - Bệnh viện đa khoa Thành phố (BV1) - BV Đông y Vân Giang (BV3) Q1CC = QTH1+ QTH2 + QTH4+2QTH+QBV1+QBV3 = 32 + 24 + 14 + 2×11 + 175 + 122,5 = 389.5 m 3/ngđ Tiêu chuẩn thoát nước công cộng của khu vực 1 là: qr = (Q 1 sh − Q 1 cc ) × 1000 (6230 − 389 ,5) × 1000 = = 0,17(l / s.ha) 86400 × F 86400 × 320,26 Khu vực 2 QIIsh = 7183 (m3/ngđ) Trong khu vực này có 5 trường học và 1 bệnh viện bao gồm: - CĐ kỹ thuật cơ khí 1(TH3) THPT Lê Lợi (TH5) Học viện Kỹ thuật thông tin (TH6) 2 trường học khác (TH9,10) Bệnh viện Quân Y (BV2) Q2CC = QTH3 + QTH5 + QTH6 + 2QTH+ QBV2 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 46 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông = 16 + 26 + 28 + 2×11 + 105 = 197(m 3/ngđ) Tiêu chuẩn thoát nước công cộng của khu vực 2 là: (Q 2 sh − Q 2 cc ) × 1000 (7183 − 197) × 1000 qr = = = 0,23(l / s.ha ) 86400 × F 86400 × 352.15 b. Lưu lượng nước thải tính toán của các khu công nghiệp Khu công nghiệp Phúc Thành Từ bảng tổng hợp lưu lượng, ta thấy, tại khu công nghiệp Phúc Thành vào 6-7 giờ, lưu lượng nước thải (gồm cả nước thải sản xuất, tắm và sinh hoạt) là lớn nhất và bằng: QCN1 = 64,4 + 11 + 52,7 =128,08m3/h Hay: q0CNI-max = = 35,58l/s Do vậy, lưu lượng tập trung tính toán của khu công nghiệp Phúc Thành là: qCN-Itt = 35,58l/s Khu công nghiệp Ninh Khánh Từ bảng tổng hợp lưu lượng, ta thấy, tại KCN Ninh Khánh vào 14-15 giờ, lưu lượng nước thải (gồm cả nước thải sản xuất, tắm và sinh hoạt) là lớn nhất và bằng: QCN2 = 79,2 + 14,8 + 89 = 183m3/h Hay: q0CN2max= = 50,83l/s Do vậy, lưu lượng tập trung tính toán của khu công nghiệp 1 là: qCN-2tt = 50,83(l/s) 2.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 1 2.3.1 Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống Đoạn cống tính toán là khoảng cách giữa hai điểm (giếng thăm) mà lưu lượng dòng chảy quy ước là không đổi. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 47 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Lưu lượng tính toán của từng đoạn cống được coi như là chảy ở đầu đoạn cống và được xác định theo công thức: qntt = (qndđ + qnnhb + qnvc) × Kch + ∑Qttr Trong đó: + qntt: Lưu lượng tính toán của đoạn cống thứ n + qndđ: Lưu lượng dọc đường của đoạn cống thứ n qndđ = ∑mi=1 = Fi × qr + ∑mi=1: Tổng diện tích tất cả các tiều khu (m) đổ nước thải vào dọc theo tuyến cống đang xét. + qr: Lưu lượng riêng của khu vực chứa tiểu khu nhánh bên. + qnnhb: Lưu lượng của các nhánh bên đổ vào đầu đoạn cống thứ n. qnnhb = ∑Fi × qr + ∑ki=1 Fi : Diện tích tất cả các tiểu khu đổ nước thải vào các nhánh bên. + qnvc: Lưu lượng vận chuyển qua đoạn cống thứ n, là tổng lưu lượng dọc đường, nhánh bên, vận chuyển của đoạn tính toán phía trước (Đoạn n - 1). qnvc = qn-1dđ + qn-1nhb + qn-1vc + Kch: Hệ số không điều hòa chung được xác định dựa vào tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt của đoạn cống đó (qndđ + qnnhb + qnvc) + ∑Qttr: Lưu lượng tính toán của các công trình công cộng, nhà máy, xí nghiệp đổ vào đầu đoạn cống tính toán. Dựa vào các công thức trên ta tiến hành tính toán lưu lượng cho các đoạn cống của các tuyến tính toán. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 48 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 2.3.1 Xác định tuyến cống tính toán, tuyến cống kiểm tra a. Xác định điểm bất lợi nhất Điểm bất lợi nhất về thoát nước là điểm có ∆i = đạt giá trị nhỏ nhất Trong đó: + : độ chênh cốt mặt đất giữa điểm đang xét với điểm cuối cùng của MLTN : tổng chiều dài cống thoát nước từ điểm đang xét đến điểm cuối cùng của MLTN - Ta có bảng giá trị ∆i của một số điểm bất lợi : Bảng 2.10.Giá trị ∆i của 1 số điểm bất lợi về thoát nước Như vậy : Điểm A1 là điểm bất lợi nhất b.Xác định tuyến cống tính toán, tuyến cổng kiểm tra - Tuyến cống tính toán là tuyến cống có điểm đầu tiên là điểm bất lợi nhất về thoát nước, điểm cuối là trạm bơm nước thải lên trạm xử lý - Tuyến cống kiểm tra là tuyến cống có điểm đầu là điểm bất lợi thứ 2 về thoát nước + Tuyến cống tính toán: A1-B1-C1-D1-E1-F1-G1-H1-I1-J1-K1-L1-M1-N1-O1-P1Q1-R1-S1-T1-U1-TB + Tuyến cống kiểm tra A5-B5-C5-D5-D5-E5-F5-G5-H5-I5-I1 2.3.2Độ sâu chôn cống đầu tiên Độ sâu chôn cống đầu tiên được xác định theo công thức: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 49 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó : H = h + Σ (iL1 + iL2) + Zđ – Z0 + ∆ m + + H : Độ sâu chôn cống đầu tiên của cống thoát nước đường phố. h : Độ sâu chôn cống đầu tiên của cống trong sân nhà hay trong tiểu khu, lấy + + + + + bằng (0,3¸0,5) m. Lấy h = 0,4 (m). i : Độ dốc của cống trong sân nhà hay tiểu khu và đoạn cống nối. L1: Chiều dài của cống trong sân nhà hay tiểu khu (m). L2: Chiều dài đoạn nối từ giếng kiểm tra tới cống ngoài phố (m). Z0: Cốt mặt đất đầu tiên của giếng thăm trong nhà hay trong tiểu khu (m) Zd: Cốt mặt đất ứng với giếng thăm đầu tiên của mạng lưới thoát nước của thành phố (m) + ∆: Độ chênh do kích thước của cống ngoài phố và cống trong sân nhà (tiểu khu) (m). Sơ bộ lấy  = Dđường phố – Dtiểu khu = 200 – 150 = 50 mm = 0,05 m. Hình 2.2. Sơ đồ tính toán độ sâu chôn cống đầu tiên a. Độ sâu chôn cống đầu tiên tuyến cống tính toán A1-TB Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×94+(11,782 – 11,744) + 0,05 = 0,988m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,958 – 0,2 = 1,1m> 0,758m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 50 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông b. Độ sâu chôn cống đầu tiên tuyến cống kiểm tra A2-N1 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×78 + (11,366 – 11,231) + 0,05 = 0,975m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,975 – 0,2 = 0,775m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) c. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến cống A4-U1 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×163+ (10,944 – 10,748) + 0,05 = 1,461m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 1,461 – 0,2 = 1,261m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) d. Độ sâu chôn cống đầu tiên của các tuyến cống A3-T1 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×86+ (10,881-10,814) + 0,05 = 0,947m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,947 – 0,2 = 0,747m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) e. Độ sâu chôn cống đầu tiên của các tuyến cống A5-I1 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×98+ (11,788-11,772) + 0,05 = 0,956 m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,956 – 0,2 = 0,756m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) f. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến cống A6-I1 Ta có: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 51 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Vậy: H = 0,4 + 0,005×172+ (11,581-11,579) + 0,05 = 1,312m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 1,312 – 0,2 = 1,112m > 0,7 m (thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) 2.3.3 Tính toán thủy lực mạng lưới Các bảng tổng hợp lưu lượng và các bảng tính toán thủy lựccác tuyến cống phương án 1 được thể hiện ở phụ lục 2 2.4. TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 2 2.4.1 Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống Đoạn cống tính toán là khoảng cách giữa hai điểm (giếng thăm) mà lưu lượng dòng chảy quy ước là không đổi. Lưu lượng tính toán của từng đoạn cống được coi như là chảy ở đầu đoạn cống và được xác định theo công thức: qntt = (qndđ + qnnhb + qnvc) x Kch + ∑Qttr Trong đó: + qntt: Lưu lượng tính toán của đoạn cống thứ n + qndđ: Lưu lượng dọc đường của đoạn cống thứ n qndđ = ∑mi=1 = Fi x qr + ∑mi=1: Tổng diện tích tất cả các tiều khu (m) đổ nước thải vào dọc theo tuyến cống đang xét. + qr: Lưu lượng riêng của khu vực chứa tiểu khu nhánh bên. - qnnhb: Lưu lượng của các nhánh bên đổ vào đầu đoạn cống thứ n. qnnhb = ∑Fi x qr SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 52 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + - ∑ki=1 Fi : Diện tích tất cả các tiểu khu đổ nước thải vào các nhánh bên. qnvc: Lưu lượng vận chuyển qua đoạn cống thứ n, là tổng lưu lượng dọc đường, nhánh bên, vận chuyển của đoạn tính toán phía trước (Đoạn n - 1). qnvc = qn-1dđ + qn-1nhb + qn-1vc - Kch: Hệ số không điều hòa chung được xác định dựa vào tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt của đoạn cống đó (qndđ + qnnhb + qnvc) - ∑Qttr: Lưu lượng tính toán của các công trình công cộng, nhà máy, xí nghiệp đổ vào đầu đoạn cống tính toán. Dựa vào các công thức trên ta tiến hành tính toán lưu lượng cho các đoạn cống của các tuyến tính toán. 2.4.2 Xác định tuyến cống tính toán, tuyến cống kiểm tra a. Xác định điểm bất lợi nhất - Điểm bất lợi nhất về thoát nước là điểm có ∆i = đạt giá trị nhỏ nhất Trong đó + : độ chênh cốt mặt đất giữa điểm đang xét với điểm cuối cùng của MLTN + : tổng chiều dài cống thoát nước từ điểm đang xét đến điểm cuối cùng của MLTN Ta có bảng giá trị ∆i của 1 số điểm bất lợi : Bảng 2.11.Giá trị ∆i của 1 số điểm bất lợi về thoát nước SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 53 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Như vậy : Điểm L1 là điểm bất lợi nhất b. Xác định tuyến cống tính toán, tuyến cống kiểm tra - Tuyến cống tính toán là tuyến cống có điểm đầu tiên là điểm bất lợi nhất về thoát nước, điểm cuối là trạm bơm nước thải lên trạm xử lý - Tuyến cống kiểm tra là tuyến cống có điểm đầu là điểm bất lợi thứ 2 về thoát nước + Tuyến cống tính toán: A1-B1-C1-D1-E1-F1-G1-H1-I1-J1-K1-L1-M1-N1-O1-P1Q1-R1-S1-T1-U1-TB + Tuyến cống kiểm tra A5-B5-C5-D5-D5-E5-F5-G5-H5 -I1 2.4.3 Độ sâu chôn cống đầu tiên Độ sâu chôn cống đầu tiên được xác định theo công thức: Trong đó : H = h + Σ (iL1 + iL2) + Zđ – Z0 + ∆ m + + H : Độ sâu chôn cống đầu tiên của cống thoát nước đường phố. h : Độ sâu chôn cống đầu tiên của cống trong sân nhà hay trong tiểu khu, lấy + + + + + bằng (0,3¸0,5) m. Lấy h = 0,4 (m). i : Độ dốc của cống trong sân nhà hay tiểu khu và đoạn cống nối. L1: Chiều dài của cống trong sân nhà hay tiểu khu (m). L2: Chiều dài đoạn nối từ giếng kiểm tra tới cống ngoài phố (m). Z0: Cốt mặt đất đầu tiên của giếng thăm trong nhà hay trong tiểu khu (m) Zd: Cốt mặt đất ứng với giếng thăm đầu tiên của mạng lưới thoát nước của + thành phố (m) ∆: Độ chênh do kích thước của cống ngoài phố và cống trong sân nhà (tiểu khu) (m). Sơ bộ lấy  = Dđường phố – Dtiểu khu = 200 – 150 = 50 mm = 0,05 m. a. Độ sâu chôn cống đầu tiên tuyến cống tính toán A1-TB Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×103 + (11,784 – 11,753) + 0,05 = 0,996m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 54 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hđ = 0,996 – 0,2 = 0,796m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) b. Độ sâu chôn cống đầu tiên tuyến cống A2-N1 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×115 + (11,538 – 11,431) + 0,05 = 1,032m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 1,032 – 0,2 = 0,832m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) c. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến A3-T1 Vậy: H = 0,4 + 0,005×86+ (10,881-10,814) + 0,05 = 0,947 m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,947 – 0,2 = 0,747 m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) d. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến cống A4-U1 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×140 + (10,974 – 10,840) + 0,05 = 1,284m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 1,284 – 0,2 = 1,084m > 0,7 m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) e. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến cống A5-U1 Ta có: Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×94+ (11,782 – 11,744) + 0,05 = 0,988m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,958 – 0,2 = 0,758m > 0,7m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 55 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông f. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến cống kiểm tra A6-I2 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×98 + (11,450 – 11,399) + 0,05 = 0,991m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 0,991 – 0,2 = 0,791m > 0,758m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 79572008) g. Độ sâu chôn cống đầu tiên của tuyến cống kiểm tra A7-G4 Ta có: Vậy: H = 0,4 + 0,005×123 + (11,971 – 11,841) + 0,05 = 1,195m Kiểm tra độ sâu từ đỉnh cống đến mặt đất tại điểm đặt cống đầu tiên là: Hđ = 1,195 – 0,2 = 0,995m > 0,7m ( thỏa mãn điều 6.2.5 TCVN 7957-2008) 2.4.3 Tính toán thủy lực mạng lưới Các bảng tổng hợp lưu lượng và tính toán thủy lực (Phụ lục 2 và 3) 2.5 NHẬN XÉT Ghi chú: Việc tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước sinh hoạt phải dựa trên vận tốc tối thiểu, độ đầy cho phép và độ dốc nhỏ nhất cho phép. Sử dụng nối cống theo mực nước. - D ≤ 600mm :sử dụng ống làm bằng nhựa tổng hợp D > 600 :sử dụng ống làm bằng bê tông cốt thép Với điều kiện địa chất công trình ở thành phố Ninh Bìnhcó mực nước ngầm tương đối cao; do đó trong quá trình tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước ta hạn chế độ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 56 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông sâu chôn cống dưới 7m, hạn chế tối đa ảnh hưởng của mực nước ngầm tác động tới cống thoát nước trong quá trình thi công đường ống cũng như ảnh hưởng tới đường ống trong quá trình đưa vào sử dụng. Khi độ sâu chôn cống lớn hơn 7m ta đặt bơm cục bộ. Các đoạn đầu của mạng lưới thoát nước có lưu lượng nhỏ dưới 9 l/s nhưng vẫn phải tuân thủ theo qui định về đường kính nhỏ nhất D200, ta đặt các cống này theo độ dốc địa hình để giảm độ sâu chôn cống của toàn mạng lưới. Vì vậy đối với các đoạn cống này thì không đảm bảo được các điều kiện về vận tốc tự rửa sạch: v > 0,7 (m/s) , để đảm bảo cho đoạn cống không bị lắng cặn thì phải thường xuyên tẩy rửa đường ống, do đó trên các đoạn ống này cần thiết kế thêm giếng rửa. Một số đoạn cống do địa hình quá bằng phẳng nước trong cống không tự chảy được hoặc tự chảy với vận tốc quá nhỏ do đó ta có thể tăng độ dốc đảm bảo nước có thể tự chảy được và độ sâu chôn cống các đoạn sau không quá sâu . Để so sánh phương án nào tối ưu hơn ta dựa vào khái toán kinh tế mạng lưới thoát nước. Phương án tối ưu là phương án có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt hiệu quả hơn. 2.6 KHÁI TOÁN KINH TẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC SINH HOẠT, CHỌN PHƯƠNG ÁN THOÁT NƯỚC 2.6.1 Khái toán đường ống Sử dụng ống nhựa PVC của hãng công ty nhựa Tiền Phong, bảng báo giá ngày 1 tháng 1 năm 2014 (hệ số an toàn c = 2,5) a. Phương án 1 Bảng 2.12. Thống kê giá thành đường ống phương án 1 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 57 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Đường Áp lực Chiều kính (m) (PN) dài (m) 1 200 8 2 225 3 STT Đơn giá Thành tiền Vật liệu (TrĐ/m) 64931 Nhựa (có VAT) 0.3532 8 789 Nhựa 0.4431 349.606 250 8 2821 Nhựa 0.5489 1548.447 4 280 8 657 Nhựa 0.6807 447.220 5 315 8 239 Nhựa 0.8680 207.452 6 355 8 1850 Nhựa 1.1025 2039.625 7 400 8 2043 Nhựa 1.3909 2841.609 9 500 8 1084 Nhựa 2.1647 2346.535 10 550 8 1635 Nhựa 2.9730 4860.855 11 600 8 648 Nhựa 3.7670 2441.016 12 750 8 70 BTCT 0.8500 59.500 Tổng 76767 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 (Triệu đồng) 22933.629 40075.493 58 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông b. Phương án 2 Bảng 2.13. Thống kê giá thành đường ốngphương án 2 Đường STT kính 1 (m) 200 2 225 3 Áp lực Chiều (PN) dài (m) 8 Đơn giá Thành tiền Vật liệu (TrĐ/m) 64398 Nhựa (có VAT) 0.3532 8 1629 Nhựa 0.4431 721.810 250 8 2131 Nhựa 0.5489 1169.706 4 280 8 1220 Nhựa 0.6807 830.454 5 315 8 493 Nhựa 0.8680 427.924 6 355 8 1373 Nhựa 1.1025 1513.733 7 400 8 1833 Nhựa 1.3909 2549.520 9 500 8 1084 Nhựa 2.1647 2346.535 10 550 8 2283 Nhựa 2.9730 6787.359 11 600 8 0 Nhựa 3.7670 0.000 12 750 8 70 BTCT 0.8500 59.500 Tổng 76514 (Triệu đồng) 22745.374 39151.913 ` 2.6.2 Khái toán giếng thăm - Giếng thăm trên mạng lưới được xây dựng bằng bê tông cốt thép - Khoảng cách giữa 2 giếng liền nhau lấy theo Bảng 15,TCVN 7957:2008 - Trong tính toán sơ bộ, các giếng thăm có đường kính trung bình là 1,1 (m), thành giếng thăm dày 0,15 (m), chiều sâu trung bình lấy sơ bộ là 3 (m). a. Phương án 1 Bảng 2.14.Thống kê số lượng- giá thành xây dựng giếng thăm phương án 1 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 59 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Đường kính cống (mm) Khoảng cách giữa 2 Chiều dài giếng (m) Gíá thành Số giếng 1 giếng Tổng (TrĐ) (TrĐ) thăm(m) 200-300 30 69437 2315 2.5 5786.417 400-600 40 7260 182 3 544.500 700-1000 60 70 1 4 4.667 Tổng 76767 6335.583 b. Phương án 2 Bảng 2.15.Thống kê số lượng- giá thành xây dựng giếng thăm phương án 2 Đường kính cống (mm) Khoảng cách giữa 2 Chiều dài giếng thăm (m) Gíá thành Số giếng 1 giếng Tổng (TrĐ) (TrĐ) (m) 200-300 30 69871 2329 2.5 5822.583 400-600 40 6573 164 3 492.975 700-1000 60 70 1 4 4.667 Tổng 76514 6320.225 2.6.3 Khái toán kinh tế khối lượng đào đắp xây dựng mạng và trạm bơm cục bộ - Giá thành cho 1 m3 đào đắp là 80000 VND=0,08TrĐ Dựa vào chiều dài các tuyến cống, độ sâu chôn cống, chiều rộng hố đào. Ta sẽ xác định được khối lượng đào đắp và kinh phí đào đắp. - Sơ bộ tính giá thành 1 trạm bơm là 500 TrĐ/trạm. Mỗi phương án có 2 trạm bơm G b = 500 × 2 = 1000 TrĐ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 60 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông a. Phương án 1 - Tổng chiều dài tuyến cống là: L = 76767 (m) - Sơ bộ chiều rộng hố đào là: 1,6(m), chiều sâu của hố đào là 2,5(m) - Khối lượng đào đắp là: × × × × Vđào= L btb htb = 76767 1,6 2,5= 307 068m3 - Tổng giá thành đào đắp là: × GĐ = 307068 0,08 = 24565,44TrĐ b. Phương án 2 - Tổng chiều dài tuyến cống là: L = 76514 m - Sơ bộ chiều rộng hố đào là: 1,6 m, chiều sâu của hố đào là 2,5m. - Khối lượng đào đắp là: × × × × Vđào= L btb htb = 76514 1,6 2,5 = 306 056m3 - Tổng giá thành đào đắp là: × GĐ = 306 056 0,08 = 24484,48TrĐ Như vậy: - Tổng giá thành xây dựng mạng lưới của phương án I là: MXD = 40075,493+6335,583 + 24565,44+ 1000 = 71976,516TrĐ - Tổng giá thành xây dựng mạng lưới của phương án II là: MXD = 39151,913 + 6320,225 + 24484,48+ 1000 = 70046,618TrĐ 2.6.4 Khái toán kinh tế quản lý cho 1 năm a. Phương án 1 - Chỉ tiêu hành chính sự nghiệp cho cơ quan quản lý: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 61 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông U = 0,2% MXD Trong đó: MXD: Giá thành xây dựng mạng lưới và giếng thăm - U = 0,2%×71976,516= 141,95TrĐ Lương và phụ cấp cho cán bộ quản lý L = n×b×12 Trong đó: + n: số cán bộ, công nhân quản lý mạng lưới n = = = 51người + b : lương và phụ cấp cho công nhân: b = 3,0 triệu đồng/tháng Vậy tổng chi phí lương và phụ cấp cho công nhân là × × L = 51 3 12 = 1836TrĐ Chi phí cho sửa chữa mạng lưới thoát nước: - × S = 1%MXD =0,01 71976,516= 719,77TrĐ - Chi phí khác: K = 5% ( U+L+S) =0,05 (141,95 + 1836 + 719,77) = 134,39TrĐ - Vậy tổng giá thành quản lý là: P = U+ L + S + K = 141,95+1836+719,77+134,39 = 2822,11TrĐ/năm - Chi phí khấu hao hàng năm là: × KC = 3%MXD= 0,03 71976,516 = 2129,30TrĐ b. Phương án 2 Chỉ tiêu hành chính sự nghiệp cho cơ quan quản lý: U = 0,2% MXD SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 62 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: MXD: Giá thành xây dựng mạng lưới và giếng thăm U = 0,2%×70046,618 = 139,89TrĐ - Lương và phụ cấp cho cán bộ quản lý L = n×b×12 Trong đó: + n: số cán bộ, công nhân quản lý mạng lưới n = = = 51 người + b : lương và phụ cấp cho công nhân: b = 3,0 TrĐ/tháng Vậy tổng chi phí lương và phụ cấp cho công nhân là × × L = 51 3,0 12 = 1836TrĐ Chi phí cho sửa chữa mạng lưới thoát nước: - × S = 1%MXD =0,01 70046,618 = 700,47TrĐ - Chi phí khác K = 5% (U+L+S) = 0,05×(139,89 + 1836 + 700,47) = 133,77TrĐ - Vậy tổng giá thành quản lý là: P = U+ L + S + K = 139,89 + 1836 + 700,47+ 133,77 = 2809,13TrĐ/năm - Chi phí khấu hao hàng năm là: × KC = 3%MXD = 0,03 70046,618 = 2098,40TrĐ 2.6.5 Các chỉ tiêu kinh tế a. Phương án 1 - Suất vốn đầu tư: vốn đầu tư để vận chuyển 1m3 nước thải đến trạm bơm. + Theo VNĐ/m3: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 63 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông V = == 3 928 517Đ/m3 + Theo VNĐ/người: V === 768211Đ/m3 + Giá thành quản lý: Giá thành vận chuyển 1 m3 nước thải đến trạm bơm tập trung: G= + ( P + K C ) × 10 6 Q × 365 = = 751Đ/m3 Chi phí quản lý hàng năm tính theo đầu người: ∆ = = = 30 545Đ/ng b. Phương án 2 - Suất vốn đầu tư: vốn đầu tư để vận chuyển 1m3 nước thải đến trạm bơm. + Theo VNĐ/m3: V = == 3 871 513Đ/m3 + Theo VNĐ/người: V === 757 064Đ/m3 + Giá thành quản lý: Giá thành vận chuyển 1 m3 nước thải đến trạm bơm tập trung: G= + ( P + K C ) × 10 6 Q × 365 = = 744Đ/m3 Chi phí quản lý hàng năm tính theo đầu người: ∆ = = = 30404Đ/ng 2.6.6 So sánh lựa chọn phương án Bảng2.16.So sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa 2 phương án SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 64 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Các chỉ tiêu Giá thành xây dựng (Mxd) Chi phí quản lý mạng lưới (P) Giá thành vận chuyển nước thải (G) Đơn vị Phương án 1 Phương án 2 TrĐ 71976,516 70046,618 TrĐ/năm 2822,11 2809,13 Đ/m3 751 744 Nhận xét và lựa chọn phương án Qua phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hai phương án ta lựa chọn phương án 2 là phương án để thiết kế và thi công xây dựng. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 65 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông CHƯƠNG III. THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA 3.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 3.1.1 Các số liệu mưa khu vực A = 4930 l/s.ha ; C = 0,48 ; b = 19 ; n = 0,8 (Phụ lục B TCVN 7957:2008) Trong đó: - A,C,b, n, là các hằng số khí hậu phụ thuộc vào điều kiện mưa của TP Ninh Bình 3.1.2 Điều kiện mặt phủ Số liệu thành phần mặt phủ lấy theo nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt ngiệp năm 2015 Hệ số mặt phủ được tra theo bảng 5.3 sách Thoát nước tập 1 – PGS.TS Hoàng Văn Huệ Bảng 3.1. Điều kiện mặt phủ của Thành phố Ninh Bình Diện tích F Hệ số dòng (%) chảy Ψ Mái nhà 62 0.95 58.9 2 Đường bê tông 18 0.95 17.1 3 Mặt đất san nền 5 0.2 1 4 Bãi cỏ 15 0.1 1.5 STT Loại mặt phủ 1 F ×Ψ 3.2 VẠCH TUYẾN NƯỚC MƯA 3.2.1 Nguyên tắc vạch tuyến Mạng lưới thoát nước mưa được thiết kế để đảm bảo thu và vận chuyển nước mưa ra khỏi đô thị một cách nhanh nhất, chống úng ngập đường phố và các khu dân cư. Nước mưa được xả thẳng vào nguồn sông, hồ gần nhất bằng cách tự chảy. Tránh xây dựng các trạm bơm thoát nước mưa, tận dụng các ao hồ có sẵn để làm hồ điều hòa. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 66 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Khi thoát nước mưa không làm ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường và quy trình sản xuất. Không xả nước mưa vào những vùng trũng không có khả năng tự thoát, vào các ao tù nước đọng và các vùng trũng dễ gây xói mòn. 3.2.2 Phân tích địa hình và vạch tuyến thoát nước mưa Để đạt được yêu cầu,dựa trên điều kiện địa hình, và các điều kiện thủy văn như sông, hồ có sẵn nên ta vạch tuyến mạng lưới thoát nước mưa cho TP Ninh Bình Toàn Thành phố được chia làm 8 lưu vực thoát nước mưa và được xả ra sông Đáy. Các lưu vực thoát nước theo hướng từ Tây sang Đông, vuông góc với chiều dòng chảy của sông và theo chiều dốc của địa hình. Nước mưa và nước thải sản xuất quy ước sạch của các xí nghiệp công nghiệp chảy chung với hệ thống thoát nước mưa của khu dân cư rồi đổ ra sông. Lợi dụng địa hình để thoát nước mưa bằng cách tự chảy, tránh bố trí trạm bơm thoát nước mưa. 3.3 CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN a. Chọn chu kỳ vượt quá cường độ mưa tính toán - Đối với khu dân cư Các khu vực thoát nước mưa đều có diện tích tính toán nhỏ hơn 150 ha và đường ống thoát nước mưa đặt ở phía thấp của sườn dốc, độ dốc của sườn dốc không lớn hơn 0,02 nên các tuyến thoát nước mưa đều thuộc loại làm việc trong điều kiện trung bình. Theo bảng 3 TCVN7957- 2008 ta chọn chu kỳ mưa vượt quá cường độ mưa tính toán Pt =2 năm. - Đối với khu công nghiệp Do tính chất sản xuất của các khu công nghiệp đều đặt ở các nơi không bị ngập úng. Theo bảng 4 TCVN 7957- 2008 chọn chu kỳ mưa vượt quá cường độ mưa tính toán P t = 5 năm. b. Cường độ mưa tính toán Cường độ mưa tính toán của thành phố được xác định theo công thức: q= A(1 + C log Pt ) (t + b) n ( l/s.ha) Trong đó: + t : Thời gian mưa tính toán, phút. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 67 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Pt : Chu kỳ tràn cống (năm) là thời gian lặp lại của một trận mưa vượt quá cường độ tính toán (vượt quá sức chuyển tải của cống thoát). Căn cứ vào tính chất quy mô của công trình, điều kiện địa hình và dựa vào biểu đồ quan hệ giữa cường độ, thời gian và chu kỳ tràn cống ta chọn Pt =2 năm -Các đại lượng A, C, b, n - Đại lượng phụ thuộc đặc điểm khí hậu của TP Ninh Bình. Theo phụ lục B bảng B.1 TCVN 7957:2008 Khi đó công thức có dạng: q = = l/s.ha Với các giá trị biết trước của t ta tính được q cho từng đoạn cống tính toán để đưa vào công thức tính toán lưu lượng nước mưa cho tuyến cống đó. c. Xác định thời gian mưa tính toán Thời gian mưa tính toán được xác định theo công thức: ttt = tm + tr + tc phút Trong đó: + + tm :Thời gian tập trung dòng chảy, ta lấy sơ bộ tm = 10 phút. tr: Thời gian nước chảy trong rãnh thu nước mưa đến giếng thu đầu tiên và được tính theo công thức: t r = 1,25 × lr Vr × 60 (phút). 1,25 - Hệ số tính đến khả năng tăng tốc độ dòng chảy trong quá trình mưa. Lấy trung bình: lr = 60 m, Vr = 0,6 m/s: t r = 1,25 × 60 = 2,08 phút 0,6 × 60 - tc : Thời gian nước chảy trong cống từ giếng thu đến tiết diện tính toán. tc = r × Σ lc Vc × 60 phút Trong đó: + + + lc - Chiều dài mỗi đoạn cống tính toán (m). Vc - Vận tốc nước chảy trong mỗi đoạn cống (m/s). r - Hệ số kể đến sự làm đầy không gian tự do trong cống khi có mưa, phụ thuộc vào địa hình, với địa hình thành phố Ninh nhỏ hơn 0,01 ta có r =2 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 68 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 2×Σ Vậy ta có: ttt = 10 + 2,08 + tc = 12,08 + lc Vc × 60 = 12,08+ t0 phút d. Xác định hệ số dòng chảy Thành phần mặt phủ và hệ số mặt phủ được lấy theo số liệu quy hoạch của địa phương và theo bảng sau: Bảng 3.2. Bảng thành phần mặt phủ và hệ số mặt phủ Hệ số dòng F ×Ψ STT Loại mặt phủ Tỷ lệ (%) Diện tích 1 Mái nhà 62 93.65 0.95 88.968 2 Đường bê tông 18 27.19 0.95 25.830 3 Mặt đất san nền 5 7.55 0.2 1.511 4 Bãi cỏ 15 22.66 0.1 2.266 5 Tổng 100 151.05 chảy Ψ 118.574 Do diện tích mặt phủ ít thấm nước lớn hơn 30% tổng diện tích toàn thành phố cho nên hệ số dòng chảy được tính toán không phụ thuộc vào cường độ mưa và thời gian mưa. Khi đó hệ số dòng chảy được tính theo hệ số dòng chảy trung bình: = = = 0,785 e. Công thức tính toán lưu lượng nước mưa Lưu lượng nước mưa được tính theo công thức sau: Qtt = ψ TB ×q×Fl/s Trong đó: + + + ψ ψ tb - hệ số dòng chảy tb = 0,785 q - Cường độ mưa tính toán l/s.ha F - diện tích thu nước tính toán ha Khi đó ta có: Qtt = 0,785×F×q l/s SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 69 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 3.4 TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA - Đường cống tính toán với độ đầy bằng 1 - Chọn 2 tuyến cống tính toán: + Tuyến 1: Là tuyến 1’ -CX ở khu vực 1 + Tuyến 2: Là tuyến 1 -CX ở khu vực 2 - Các bảng tính toán thủy lực và trắc dọc tuyến cống 1’-CX và 1-CX được trình bày trong phụ lục 4 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 70 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG Tất cả các hoạt động sinh hoạt và sản xuất đều tạo ra các chất thải, ở các thể khí, lỏng và rắn. Thành phần hỗn hợp nước thải được định nghĩa như một dạng hòa tan hay trộn lẫn giữa nước và chất thải từ sinh hoạt và sản xuất. Nước thải chưa xử lý là nguồn tích lũy các chất độc hại lâu dài cho con người và các sinh vật khác. Sự phân hủy các chất hữa cơ trong nước thải có thể tạo ra các chất khí nặng mùi. Thông thường nước thải chưa được xử lý là nguyên nhân gây bệnh do nó chứa các loại chất độc phức tạp hoặc mang các chất dinh dưỡng thuận lợi cho việc phát triển cho các loài vi khuẩn, các thực vật sinh nguy hại. Do đó, việc kiểm soát và xử lý nước thải là cần thiết bắt buộc. Công trình xử lý nước thải là một hệ thống tổ hợp bao gồm các hạng mục công trình và thiết bị đi kèm để xử lý nước thải thành nước đảm bảo yêu cầu xả ra nguồn tiếp nhận theo quy định. Việc lựa chọn sơ đồ phụ thuộc vào quy mô đặc điểm đối tượng thoát nước, đặc điểm nguồn tiếp nhận và khả năng tự làm sạch của nó, mức độ và các giai đọan xử lý cần thiết,… 4.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN Từ các số liệu trong nhiệm vụ thiết kế, cần phải tính toán một số các thông số: - Lưu lượng nước thải tính toán Nồng độ chất bẩn có trong hỗn hợp nước thải: + Hàm lượng cặn lơ lửng + Nồng độ BOD5 + Nồng độ N – NH4 + Dân số tương đương + Dân số tính toán 4.1.1 Lưu lượng nước thải tính toán Lưu lượng nước thải sinh hoạt, nước thải công cộng, nước thải công nghiệp của toàn Thành phố là: Q = 18067 m3/ngđ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 71 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Lưu lượng nước thải sinh hoạt và nước thải công cộng là: Q = 14000 m3/ngđ Lưu lượng nước thải công nghiệp là: Q = 3876 m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ: = = = 752,8m3/h Lưu lượng trung bình giây: = = = 208,33l/s Lưu lượng giờ lớn nhất: Qhmax = 1121,9 m3/h Lưu lượng giây lớn nhất: = = = 311,64 l/s Lưu lượng giờ nhỏ nhất: Qhmin= 350,6 (m3/h) Lưu lượng giây nhỏ nhất: = = = 97,39 l/s Bảng 4.1. Bảng tổng hợp lưu lượng tính toán đặc trưng của nước thải Lưu lượng nước thải toàn thành phố 18067 (m3/ngđ) Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất 1121,9 (m3/h) Lưu lượng nước thải giây lớn nhất 0,312 (m3/s) Lưu lượng nước thải giờ nhỏ nhất 350,6 (m3/h) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 Lưu lượng nước thải giây nhỏ nhất 0,0974 (m3/s) 72 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.1.2 Nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thải 4.1.2.1 Hàm lượng chất cặn lơ lửng a. Hàm lượng chất cặn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt CSH = .1000 mg/l Trong đó: + ass là tiêu chuẩn thải chất lơ lửng theo đầu người .ass = 60 g/người.ngày (theo TCVN 7957:2008) + q0 là tiêu chuẩn thải nước tính theo đầu người l/người.ngày + Khu vực 1: q01 = 140 l/người.ngày + Khu vực 2: q02 = 150 l/người.ngày Vậy : CSH = ×1000 = 413,79 mg/l b.Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất CHH = Trong đó: + CSH và CCN là nồng độ các loại chất bẩn trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp, mg/l + KCN 1: = 100 mg/l + KCN 2: = 145mg/l + CSH = 413,79 mg/l + QSH và QCN là lưu lượng trung bình của nước thải sinh hoạt và nước thải công - nghiệp, m3/ngđ - + QSH = 14000m3/ngđ - + QSX1= 1200m3/ngđ - + QSX2 = 2600m3/ngđ Vậy:CHH= = 351,75mg/l 4.1.2.2 Hàm lượng BOD5 a. Hàm lượng BOD5 của nước thải sinh hoạt LSH = ×1000 ( mg/l) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 73 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: + aBOD là hàm lượng BOD5 tiêu chuẩn tính theo đầu người  aBOD = 35 g/người.ngày (8.1.7 TCVN 7957:2008) + q0 là tiêu chuẩn thải nước tính theo đầu người q0 = 145 l/người.ngày Vậy: LSH = ×1000 = 241,38( mg/l) b. Hàm lượng BOD5 của hỗn hợp nước thải LHH = Trong đó: + LSH và LCN là hàm lượng BOD5 trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp, mg/l - + QSH KCN 1: = 120 mg/l KCN 2: = 167mg/l LSH = 241,38 mg/l và QCN là lưu lượng trung bình của nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp, m3/ngđ - QSH = 14000m3/ngđ - QSX1= 1492m3/ngđ - QSX2 = 2384m3/ngđ Vậy: LHH = = 221,06mg/l 4.1.2.3 Hàm lượng N – NH4 a. Hàm lượng N – NH4 có trong nước thải sinh hoạt N – NH4 = ×1000 Trong đó: + a là hàm lượng N – NH4 tiêu chuẩn tính theo đầu người a = 6 – 8 g/ng.ngày ( theo TCVN 7957:2008) Chọn a = 8 g/ng.ngày Vậy : N – NH4 = . 1000 = 55,17mg/l b. Hàm lượng N – NH4 có trong hỗn hợp nước thải N – NH4 HH = = = 43,21mg/l SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 74 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.1.2.4 Hàm lượng tổng Nitơ có trong nước thải sinh hoạt Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng Nitơ theo amoni (N-NH 4) thường chiếm 95% hàm lượng tổng Nitơ (TN). Vậy hàm lượng TN có trong nước thải sinh hoạt là: TNSH = N N-NH4 sh (mg / l ) 0,95 TNSH = = 45,48 (mg/l) Bảng 4.2. Nồng độ chất bẩn có trong hỗn hợp nước thải Theo tính toán Theo QCVN 40:2011/ BTNMT STT Chỉ tiêu Đơn vị 1 Hàm lượng chất cặn lơ lửng mg/l 351,75 50 2 Hàm lượng BOD5 mg/l 221,06 30 3 4 Nồng độ N – NH4 Nồng độ tổng Nitơ mg/l mg/l 43,21 45,58 5 20 Nhận xét: Nước thải công nghiệp thành phố được xả vào hệ thống thoát nước đô thị, khu dân cư chưa có nhà máy xử lý nước thải tập trung, nồng độ giới hạn của các chất ô nhiễm trong nước thải cho phép xả ra môi trường bên ngoài có thể xác định theo QCVN 40:2011/BTNMT, với nguồn loại A Về hàm lượng cặn lơ lửng có trong hỗn hợp nước thải: theo tính toán C HH= 351,75mg/l, theo QCVN 40:2011/BTNMT hàm lượng cặn lơ lửng tối đa cho phép trong nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận là 50 mg/l, do đó phải xử lý để giảm hàm lượng cặn. Về hàm lượng BOD5 có trong hỗn hợp nước thải: theo tính toán L HH = 221,06 mg/l trong khi đó theo QCVN 40:2011/BTNMT hàm lượng BOD5 không được vượt quá 30 mg/l, vì vậy phải xử lý để làm giảm hàm lượng BOD5. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 75 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Theo QCVN 40:2011/BTNMT, hàm lượng amoni có trong nước thải tối đa cho phép trước khi xả vào nguồn là 5mg/l, như vậy hàm lượng amoni tính toán vượt quá hàm lượng amoni cho phép, do đó phải xử lý amoni. Theo QCVN 40:2011/BTNMT, tổng nitơ có trong nước thải tối đa cho phép trước khi xả vào nguồn là 20 mg/l, như vậy tổng nitơ có trong nước thải thành phố lớn hơn điều kiện cho phép do đó phải xử lý. 4.1.3 Dân số tính toán 4.1.3.1 Dân số tương đương Dân số tương được được quy ước là lượng chất bẩn của nước thải công nghiệp tương đương với số dân sinh ra. a. Theo chất lơ lửng = = = 8248 người b. Theo BOD5 = = = 16490người 4.1.3.2 Dân số tính toán Cộng số dân tương đương với số dân thực tế của thành phố sẽ có dân số tính toán a. Theo chất lơ lửng Ntt = N + = 92392 + 8248 = 100640người b. Theo BOD5 Ntt = N + = 92392 + 16490 = 108882người Bảng 4.3. Bảng tổng hợp dân số tính toán Dân số tương đương (người) Dân số tính toán(người) Theo chất lơ lửng Theo BOD5 Theo chất lơ lửng Theo BOD5 8248 16490 100640 108882 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 76 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Nhận xét: Việc xác định dân số tính tính toán có ý nghĩa quan trọng khi thiết kế công trình xử lý nước thải. Nhờ các chỉ số này, quá trình tính toán xác định kích thước công trình cũng như lựa chọn thiết bị xử lý nước thải sẽ đơn giản hơn rất nhiều. Bảng 4.4. Bảng tổng hợp các thông số tính toán thiết kế STT Thông số Đơn vị Giá trị m3/ngđ 18067 1 Lưu lượng thiết kế trạm xử lý 2 Hàm lượng cặn lơ lửng trong hỗn hợp nước thải mg/l 351,75 3 Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải mg/l 221,06 4 Hàm lượng amoni có trong hỗn hợp nước thải mg/l 43,21 5 Hàm lượng tổng Nitơ có trong hỗn hợp nước thải mg/l 45,58 6 Dân số tương đương theo chất lơ lửng người 8248 7 Dân số tương đương theo BOD5 người 16490 8 Dân số tính toán theo chất lơ lửng người 100640 9 Dân số tính toán theo BOD5 người 108882 Kết luận: Từ các số liệu tính toán, có thể thấy nồng độ các chất bẩn có trong hỗn hợp nước thải của thành phố nếu được so sánh với QCVN 40: 2011/BTNMT có hàm lượng cặn lơ lửng, hàm lượng BOD5, tổng nitơ là không thỏa mãn, do đó phải xử lý trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.Việc lựa chọn dây chuyền xử lý, không chỉ phụ thuộc vào công suất thiết kế, nồng độ chất bẩn có trong hỗn hợp nước thải mà còn phụ thuộc vào mức độ xử lý nước thải cần thiết trước khi xả ra môi trường. 4.2 XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CẦN THIẾT Để lựa chọn phương án xử lý thích hợp và đảm bảo nước thải khi xả vào nguồn đạt các yêu cầu vệ sinh ta cần tiến hành xác định một số các thông số tính toán cơ bản sau: - Hệ số pha loãng nước nguồn. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 77 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Mức độ xử lý nước thải cần thiết theo hàm lượng chất cặn lơ lửng. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD5 + Theo quá trình tiêu thụ oxy sinh hóa + Theo nồng độ oxy hòa tan yêu cầu tại điểm tính toán không kể đến sự khuếch tán oxy bề mặt + Theo nồng độ oxy hòa tan yêu cầu tại điểm tính toán có kể đến sự khuếch tán oxy bề mặt Số liệu của nguồn tiếp nhận như sau: Bảng 4.5. Đặc điểm về nguồn tiếp nhận sông Đáy 4.2.1 Xác định hệ số pha loãng nước nguồn(pha loãng nước thải trong sông) Theo Frolop – Rodzinler ta có hệ số pha loãng a : a= Trong đó : - Q là lưu lượng nước sông Q = 48 (m3/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 78 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - q là lưu lượng nước thải lớn nhất q = 0,312 (m3/s) - x là khoảng cách từ miệng xả đến điểm tính toán theo chiều dòng chảy trong - sông. x = 4900 m là hệ số thực nghiệm : ζ =. . Ở đây: + là hệ số hình thái sông ( dòng chảy) , phụ thuộc vào độ khúc khuỷu : = = = 1,114 + ζ là hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả nước thải ζ Xả thải ở xa bờ sông, = 1,5 + E là hệ số khuếch tán rối E = = = 5,6×10-3 Vậy: =1,114×1,5. = 0,438  Hệ số pha loãng a: a = = 0,917 Số lần pha loãng n = = = 142 lần 4.2.2 Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo cặn lơ lửng 4.2.2.1 Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải cho phép xả vào nguồn Cnth = b. ( +1) + Cng Trong đó: • b là độ tăng hàm lượng cặn lơ lửng trong nguồn nước tiếp nhận nước thải Trong sông loại A chọn b = 1mg/l ( theo bảng 2.1 – trang 34 – giáo trình Xử lý nước thải Đô Thị - PGS.TS Trần Đức Hạ) • Cng là hàm lượng cặn trong nguồn trước khi tiếp nhận nước thải Cng = 29 mg/l Cnth = 1×( +1) + 29 = 171,08 (mg/l) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 79 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Theo QCVN 40:2011/BTNMT, với nguồn loại A1 hàm lượng cặn lơ lửng tối đa cho phép Cnth,yc 50 mg/l, vậy hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải cho phép xả vào nguồn Cnth,tt = 50 mg/l. Ta xác định được hiệu quả xử lý cặn lơ lửng: Ess = ×100% Trong đó: + C0 là hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải trước khi xử lýC0 = 351,75 (mg/l) Ess = .100% = 85,79 % Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết theo chỉ 4.2.2.2 tiêu BOD5 a. Xác định nồng độ BOD5 trong nước xả thải ra nguồn theo quá trình tiêu thụ oxy sinh hóa Lnth = (Lcp – Lng.) + Trong đó: + t là thời gian pha loãng nước sông với nước thải kể từ điểm xả đến điểm tính toán t = = = 0,162 ngày + k1,nth , k1,ng là các hằng số tốc độ tiêu thụ oxy trong nước thải và nước nguồn, ngày -1 K1(20) = 0,1/ngày. Ở điều kiện 26oC , ta có: K(26) = K(20oC)×1,047T – 20 = 0,1×1,04726-20 = 0,1317 ngày-1 + Lcp là hàm lượng BOD5 cho phép , với nguồn loại A1, Lcp = 4mg/l (theo QCVN 08 :2008/BTNMT) + Lng là hàm lượng BOD5 có trong nước nguồn : BOD5 = 2,9 mg/l Lnth = (4 – 2,9×) + = 187,8mg/l b. Xác định nồng độ BOD5 trong nước thải xả ra nguồn để duy trì nồng độ oxy hòa tan yêu cầu tại điểm tính toán không kể đến sự khuếch tán oxy bề mặt Enth= .( Ong – Oyc – Lng.). – Oyc× SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 80 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: Ong là nồng độ oxy có trong nước nguồn Ong = 7mg/l Oyc là nồng độ oxy giới hạn, Oyc = 6 mg/l với thủy vực dùng để nuôi tôm, cá (theo + + TCVN 08:2008/BTNMT) Vậy : Lnt = ×(7 – 6 – 2,9×)–6× = – 47,98mg/l Nhận xét: Ent = - 47,98mg/l< 0,vô lý vì lúc này nước nguồn bẩn hơn nước thải. c. Xác định nồng độ BOD5 trong nước thải xả ra nguồn để duy trì nồng độ oxy hòa tan yêu cầu tại điểm tính toán có kể đến sự khuếch tán oxy bề mặt Ta có hệ phương trình : Trong đó: + Da là độ thiếu hụt oxy trong nước nguồn trước khi xả nước thải vào: Da = Obh – Ong Với + Obh là nồng độ oxy bão hòa ở nhiệt độ đã cho Với t = 25oC , ta có Obh = 7,87mg/l ( theo bảng P2.2 – trang 317 – sách Xử lý nước thải đô thị - PGS.TS Trần Đức Hạ ) Da = 7,87 – 7 = 0,87 mg/l Dth là độ thiếu hụt oxy lớn nhất tại thời điểm tới hạn: Dth = Obh – Oyc = 7,87 – 6 = 1,87 mg/l La là BOD của hỗn hợp nước thải và nước sông tại thời điểm bắt đầu tiêu thụ oxy k1 là hằng số tốc độ tiêu thụ oxy sinh hóa phụ thuộc nhiệt độ. k1 =0,1317ngày-1 k2 là hằng số tốc độ hòa tan oxy, phụ thuộc vào bản chất khí, nhiệt độ môi trường, trạng thái khí bề mặt tiếp xúc và điều kiện khuấy trộn không khí với nước. K 2(20) = 0,2 ngày-1 Giả thiết thời gian tth = 2 ngày. Thay các giá trị vào hệ phương trình ta có:  La = 5,37 mg/l Lnt = . (La – Lng) + La =×(5,37 – 2,9) + 5,37 = 353,83 mg/l Vì Lanth< Lcnth và Lanth< Lcpnth nên Lnth= Lcpnth=30 mg/l (QCVN 40:2011) Vậy: Hiệu quả xử lý nước thải theo yêu cầu là: EBOD = .100% = ×100% = 86,43% SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 81 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.2.2.3 Mức độ xử lý cần thiết theo Nitơ Điều kiện đủ khi xả vào lưu vực nước mặt, nước thải không được làm ô nhiễm nước ngay tại hạ lưu cống xả. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phải thấp hơn giá trị giới hạn cho phép quy định khi xả vào các vực nước mặt theo QCVN 40:2011 BTNMT: Cxả Ccp = Cb×Kb×Kf Trong đó: + Ccp là nồng độ giới hạn chất ô nhiễm cho phép xả vào vực nước mặt + Cb là nồng độ tối đa chất ô nhiễm cho phép xả vào các vực nước mặt; với N – NH4 Cb = 5 mg/l; với TN Cb = 20mg/l (Nguồn loại A QCVN 40-2011/BTMNT) + Kb là hệ số lưu lượng / dung tích của nguồn tiếp nhận nước thải, K b=0,9 (theo bảng A.3 TCVN 7957:2008) + Kf là hệ số lưu lượng nước thải xả ra nguồn, Kf = 0,9 (theo bảng A.5 TCVN 7957:2008) Vậy: CcpN-NH4 = 5×0,9×0,9 = 4,05mg/l CcpTN = 20×0,9×0,9 = 16,2mg/l Nếu xử lý nước thải đến bậc 2 thì nồng độ N sau xử lý đạt được có thể tính sơ bộ như sau. Lượng BOD cần xử lý: 221,06 - 30 = 191,06 mg/l Với mỗi 100mg/l BOD được xử lý thì cần 5mg/l N Vậy nồng độ N còn lại là: 100 mg/l BOD 5 mg/l N 191,06 mg/l BOD 9,55 mg/l N  Lượng Nitơ còn lại là: 43,21 – 9,05 = 33,66> 4,05 mg/l Như vậy xử lý đến bậc 2 là chưa đạt yêu cầu, cần xử lý để loại bỏ N. Mức độ xử lý nước thải cần thiết theo Nitơ amoni là: C N − NH n.th¶i − C max C N − NH 4 4 EN = n.th¶i =×100% = 87,97% SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 82 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Bảng 4.6. Bảng tổng hợp các thông số tính toán thiết kế Giá trị đầu vào Giá trị đầu ra Hiệu suất Thông số mg/l mg/l (%) TSS 351,75 50 85,79 BOD 221,06 30 86,43 NH4-N 43,21 4,05 87,97 Công suất TXL 18067 (m3/ngđ) Nhận xét: Hàm lượng chất lơ lửng cho phép xả ra môi trường theo tính toán là 351,75mg/l, lớn hơn hàm lượng cặn tối đa cho phép theo QCVN 40:2011, do đó hàm lượng chất lơ lửng tối đa cho phép xả vào nguồn được lấy bằng 50mg/l, đảm bảo theo quy định xả thải. Theo hàm lượng BOD - Tính theo nồng độ oxy hòa tan không kể đến khuyếch tán cho giá trị âm, nghĩa là lúc này nước nguồn không có khả năng tự làm sạch. - Tính theo quá trình tiêu thụ oxy hóa sinh hóa và theo nồng độ oxy hòa tan cókể đến khuyếch tán đều cho giá trị lớn hơn giá trị tối đa cho phép, do đó lựa chọn giá trị tối đa cho phép 30mg/l để tính toán mức độ xử lý nước thải, đảm bảo không ảnh hưởng tới nước nguồn. Quá trình xử lý N – NH4 là quá trình oxy hóa N – NH4 thành NO2-,NO3-. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 83 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.3 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÝ 4.3.1 Bậc xử lý - Xử lý bậc 1 bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớn hơn như rác, lá cây, xỉ, cát… có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếp theo và làm trong nước thải đến mức độ yêu cầu bằng phương pháp cơ học như chắn rác, lắng trọng lực, lọc… Đây là bước bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền công nghệ XLNT. Hàm lượng cặn trong nước thải sau xử lý ở giai đoạn này phải nhỏ hơn 150 mg/l nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn quy định nêu trong các tiêu chuẩn môi trường liên quan nếu xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt. Với hàm lượng cặn có trong hỗn hợp nước thải là 351,75mg/l, việc xử lý bậc 1 là cần thiết, đảm bảo nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này nhỏ hơn 150 mg/l. Với mức độ xử lý cao Ess = 85,79 %, sử dụng các công trình xử lý cơ học như song chắn rác, bể lắng cát… - Xử lý bậc 2 (xử lý sinh học) được xác định trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải; trong bước này chủ yếu là xử lý các chất hữu cơ dễ oxy hóa (BOD) để khi xả ra nguồn nước thải không gây thiếu hụt oxy và mùi hôi thối. Hàm lượng BOD có trong hỗn hợp nước thải là 221,06mg/l, trong khi đó hàm lượng BOD cho phép khi xả nước thải vào nguồn là 30 mg/l tương ứng với mức độ xử lý EBOD = 86,43 %, xử lý sinh học không hoàn toàn. - Xử lý bậc 3: loại bỏ các hợp chất nitơ và photpho khỏi nước thải. Nồng độ N – NH4 không thỏa mãn,do đó phải xử lý N – NH 4. Một phần Nitơ amoni được xử lý cùng vớiquá trình xử lý sinh học không hoàn toàn, còn lại 33,66mg/l được xử lý bậc 3 với mức độ xử lý 87,97%. - Xử lý bùn cặn trong nước thải: cặn lắng được phát sinh trong các quá trình xử lý như song chắn rác, bể lắng đợt 1, xử lý sinh học… được thu về các khối công trình xử lý bùn cặn, tại đây các loại cát được phơi khô và đổ san nền, rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp rác, bùn cặn sau xử lý còn có thể được sử dụng để làm phân bón. - Khử trùng: là yêu cầu bắt buộc đối với 1 số loại nước thải hoặc 1 số dây chuyền công nghệ xử lý trong điều kiện nhân tạo. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 84 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.3.2 Quy trình xử lý nước thải - Quy trình xử lý được thực hiện theo các bước: + Xử lý sơ bộ: đảm bảo hàm lượng cặn có trong nước thải sau khối công trình này nhỏ hơn 150 mg/l, nếu không đảm bảo có thể sử dụng các biện pháp làm thoáng sơ bộ trước lắng, để nâng cao hơn nữa hiệu quả xử lý có thể thêm bùn hoạt tính. Ở quá trình này, hàm lượng BOD không giảm. + Xử lý sinh học: được thực hiện sau quá trình xử lý sơ bộ, quá trình này là quá trình xử lý BOD. Tuy thuộc vào người thiết kế, có thể xử lý bằng màng sinh học hoặc bùn hoạt tính để phù hợp với tính chất từng công trình thiết kế. Sử dụng sơ đổ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo. + Các công trình xử lý bùn cặn: sau khi đã lựa chọn được các công trình xử lý sơ bộ, xử lý sinh học, ta xác định được ở những công trình nào phát sinh được bùn cặn, từ đó xác định được khối tích công trình xây dựng, tính chất của bùn cặn cần xử lý. + Khử trùng nước: thông thường là dùng clo hơi, đối với công suất nhỏ hơn 1000 m3/ngđ dùng clorua vôi. 4.3.3 Dây chuyền công nghệ - Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ được dựa trên cơ sở: quy mô (công suất) và đặc điểm của đối tượng thoát nước; đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó; … - Với trạm xử lý có + Công suất thiết kế trạm xử lý Q = 18067m3/ngđ + Mức độ xử lý theo hàm lượng cặn lơ lửng: ESS = 85,79 % + Mức độ xử lý theo BOD: EBOD = 86,43% + Mức độ xử lý theo NH4+ - N: EN – NH4 = 87,97% Phân tích lựa chọn dây chuyền công nghệ: Quy mô và đặc điểm đối tượng thoát nước: Khu vực thiết kế có công suất trung bình Q = 18067m3/ngđ.Đặc điểm nguồn tiếp nhận: Nguồn tiếp nhận là sông Đáy với nguồn A1. Điều kiện tự nhiên của khu vực: Nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm thích hợp sử dụng công nghệ Sinh học để xử lý nước thải triệt để. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 85 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Điều kiện để cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương: có được nguyên vật liệu sẵn có tại địa phương làm giảm chi phí xây dựng và quản lý và không tốn chi phí vận chuyển.Khả năng sử dụng nước thải cho mục đích kinh tế tại địa phương. Nước thải sau khi xử lý có thể tận dụng dùng để nuôi cá, tưới ruộng, giữ mực nước tạo cảnh quan đô thị… Diện tích và đất đai sử dụng để xây dựng trạm XLNT: Trạm xử lý nước thải được đặt ở nơi có địa hình thấp, tuy nhiên diện tích đất trống không nhiều, nên chỉ phù hợp bố trí các công trình xử lý sinh học nhân tạo. Các công trình này không những phù hợp về kỹ thuật, lại có lợi về mặt kinh tế, không gây ảnh hưởng tới các yếu tố môi trường khác như nước ngầm, đất, không khí… và đặc biệt không ảnh hưởng tới người dân trong khu vực. Nguồn tài chính và điều kiện kinh tế khác: Công nghệ càng hiện đại thì chi phí xây dựng càng lớn, tùy thuộc vào nguồn tài chính của địa phương mà ta có thể lựa chọn được dây chuyền công nghệ phù hợp và đạt hiệu quả cao. Đồng thời, cần có nhiều công nhân có tay nghề cao, hiểu biết biết về xử lý nước thải, vận hành các thiết bị trong trạm xử lý. Chi phí tăng lên Ta xác định được 2 phương án dây chuyền công nghệ: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 86 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Phương án 1:SS = 351,75 mg/l; ESS = 85,79 % BOD5 = 221,06 mg/l; EQ=18067 BOD =86,43% m3/ngđ NH4-N=43,21 mg/l ;EN–NH4 = 87,97 % Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát ngang Bể lắng ngang đợt 1 Trạm thổi khí Trạm Clo Rá c Máy nghiền rác Cát Sân phơi cát Rác nghiề n Nướ c Bùn sơ cấp (Cặn tươi) Bể AO Ngăn tiếp nhận Bể lắng ngang đợt 2 Bùn HT tuần hoàn Bùn ht dư Máng trộn Bể nén bùn Bể mêtan Cặn chín SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 Bể tiếp xúc Sông Đáy ngang Làm bùn Phụckhô vụ cho cơ nghiệp học nông Bùn khô 87 Nướ c Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Thuyết minh phương án 1: • Xử lý bậc 1: gồm các quá trình xử lý để tách các chất rắn có trong nước bằng các phương pháp cơ học sau: Song chắn rác: tại đây, các tạp chất thô, cặn rác có kích thước lớn sẽ được giữ lại nhằm đảm bảo cho công trình phía sau hoạt động ổn định; bảo vệ máy móc; làm sạch nước thải. Bể lắng cát ngang: giúp loại bỏ cát, sỏi, các hạt cặn rác có trong nước thải nhằm bảo vệ máy móc, thiết bị trong các công trình phía sau; giúp tránh lắng cặn trong các bể, đường ống; giảm thiểu việc nạo vét làm sạch trong các công trình xử lý bùn cặn. Bể lắng ngang đợt 1: giúp loại bỏ cặn lơ lửng trong nước thải đảm bảo rằng nước thải sau khi ra khỏi bể lắng có hàm lượng cặn lơ lửng < 150 mg/l đảm bảo công trình sinh học phía sau hoạt động được ổn định. Tại bể lắng ngang, một phần các chất hữu cơ dễ lắng được lắng lại. Bùn cặn lắng được đưa sang bể Mê tan ủ. • Xử lý bậc 2(xử lý sinh học): diễn ra quá trình phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật Bể AO: Nước thải của TP Ninh Bình được thu gom và xử lý tập trung tại một nhà trạm xử lý duy nhất đặt gần với khu dân cư, gần sông Đáy nên quỹ đất xây dựng hạn hẹp. Hơn nữa mức độ xử lý nước thải cần thiết theo hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, Nitơ tương đối cao mà hiệu quả xử lý của bể AO cũng được đánh giá rất cao. Bể AO khử Tổng Nitơ thông qua quá trình thiếu khí (ở ngăn Anoxic), ở đây NO3 được chuyển hóa thành N 2 khi không có mặt Oxy hoặc khi không sục khí. Đây là quá trình bắt buộc nhằm giảm Nito của nước thải. Thực hiện quá trình Oxy hóa (trong ngăn Oxic) để khử BOD, chuyển hoán NH4 và NO3 và tạo cơ chế hồi lưu NO3 lỏng (hòa tan SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 88 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông trong nước thải) và một phần bùn hoạt tính về ngăn Anoxic (thiếu khi) để khử Nitơ Bể lắng ngang đợt 2:Nhằm lắng các bông cặn tạo thành sau công trình xử lý sinh học, làm sạch cho nước thải. Bùn cặn lắng của bể được đưa về bể metan ủ. Khử trùng: loại bỏ các virut, vi khuẩn gây bệnh trước khi xả vào nguồn tiếp nhân. Khử trùng nước thải bằng Clo với công trình máng trộn và bể tiếp xúc sau đó xả ra sông. Xử lý bùn cặn: xử lý lượng cặn bị tích đọng lại sau các công đoạn XLNT, bao gồm: Bể nén bùn: giảm khối tích bùn cặn trước khi được đưa sang bể mê tan, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý bùn cặn tiếp theo diễn ra ổn định, thể tich công trình giảm. Bùn hoạt tính dư hình thành từ SBR được xả ra ngoài và đưa vào bể nén bùn, sau khi được tách nước sơ bộ, độ ẩm trong bùn từ khoảng 99,2% được giảm xuống còn 97-95%. Bể metan: lên men các loại bùn cặn trong nước thải, phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ đơn giản, như phân hủy axit béo thành axit đơn giản hơn, axit axetic được phân hủy thành khí Metan, có thể dùng làm nhiên liệu. Bùn cặn lắng từ bể lắng ngang đợt 1 và bùn hoạt tính dư từ bể nén bùn được đưa sang bể Mê tan và lên men. Xử lý bùn cặn bằng cơ học: Trạm xử lý với quỹ đất hạn chế, làm khô bùn bằng cơ học giúp tiết kiệm quỹ đất, bùn sau khi làm khô được chở đi để phục vụ cho nông nghiệp. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 89 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Phương án 2:SS = 351,75 mg/l; ESS = 85,79% Q= BOD 221,06 mg/l; EBOD =86,43% 5 =18067 3 m /ngđ NH4-N=43,21 mg/l ;EN–NH4 = 87,97% Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Rá c Máy nghiền rác Bể lắng cát ngang Cát Sân phơi cát Nướ c thải Bùn sơ cấp Bể lắng ngang đợt 1 Trạm thổi khí Rác nghiề n (Cặn tươi) Bùn dư Bể SBR SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 Bể nén bùn Ngăn tiếp nhận 90 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trạm Clo Bể mêtan Máng trộn Bể tiếp xúc ngang Cặn chín Sân phơi bùn Nước thải Bùn Phục vụ cho nông nghiệp Sông Đáy (A1) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 91 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Thuyết minh phương án 2: • Xử lý bậc 1: gồm các quá trình xử lý để tách các chất rắn có trong nước bằng các phương pháp cơ học sau: Song chắn rác: tại đây, các tạp chất thô, cặn rác có kích thước lớn sẽ được giữ lại nhằm đảm bảo cho công trình phía sau hoạt động ổn định; bảo vệ máy móc; làm sạch nước thải. Bể lắng cát ngang: giúp loại bỏ cát, sỏi, các hạt cặn rác có trong nước thải nhằm bảo vệ máy móc, thiết bị trong các công trình phía sau; giúp tránh lắng cặn trong các bể, đường ống; giảm thiểu việc nạo vét làm sạch trong các công trình xử lý bùn cặn. Bể lắng ngang đợt 1: giúp loại bỏ cặn lơ lửng trong nước thải đảm bảo rằng nước thải sau khi ra khỏi bể lắng có hàm lượng cặn lơ lửng < 150 mg/l đảm bảo công trình sinh học phía sau hoạt động được ổn định. Tại bể lắng ngang, một phần các chất hữu cơ dễ lắng được lắng lại. Bùn cặn lắng được đưa sang bể Mê tan ủ. • Xử lý bậc 2(xử lý sinh học): diễn ra quá trình phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật Bể SBR: Trạm xử lý nước thải tập trung với quỹ đất hẹp. Hơn nữa, mức độ xử lý nước thải cần thiết theo các hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, Nitơ tương đối cao. Hiệu quả xử lý hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, Nitơ, của bể SBR được đánh giá rất cao. Bể SBR là 1 dạng công trình xử lý sinh học bằng phương pháp bùn hoạt tính, trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính sau đấy hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí với thời gian yêu cầu, tiếp theo là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh. Sau đó nước trong nằm phía trên được xả ra khỏi bể đi tiếp đến SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 92 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông công trình tiếp theo. Và bùn dư hình thành được xả ra ngoài đưa về bể Mê tan xử lý. • Khử trùng: loại bỏ các virut, vi khuẩn gây bệnh trước khi xả vào nguồn tiếp nhân. Khử trùng nước thải bằng Clo với công trình máng trộn và bể tiếp xúc sau đó xả ra sông. Xử lý bùn cặn: xử lý lượng cặn bị tích đọng lại sau các công đoạn XLNT, bao gồm: Bể nén bùn: giảm khối tích bùn cặn trước khi được đưa sang bể mê tan, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý bùn cặn tiếp theo diễn ra ổn định, thể tich công trình giảm. Bùn hoạt tính dư hình thành từ SBR được xả ra ngoài và đưa vào bể nén bùn, sau khi được tách nước sơ bộ, độ ẩm trong bùn từ khoảng 99,2% được giảm xuống còn 97-95%. Bể metan: lên men các loại bùn cặn trong nước thải, phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ đơn giản, như phân hủy axit béo thành axit đơn giản hơn, axit axetic được phân hủy thành khí Metan, có thể dùng làm nhiên liệu. Bùn cặn lắng từ bể lắng ngang đợt 1 và bùn hoạt tính dư từ bể nén bùn được đưa sang bể Mê tan và lên men. Sân phơi bùn: Với công suất trạm xử lý nước thải không lớn, thiết kế sân phơi bùn để tiết kiệm chi phí thi công và vận hành. 4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢIPHƯƠNG ÁN 1 4.4.1 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 hai ống dẫn 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. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 93 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Lưu lượng tính toán dựa vào lưu lượng giờ max của thành phố : Q hmax = 1121,9(m3/h), tra bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận (Bảng P3.1-SGK Xử lý nước thải - PGS.TS Trần Đức Hạ) Bảng 4.7.Bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận Lưu lượng nước thải A B H H1 1000- 200 230 200 160 1400 0 0 0 0 (m3/h) Đường kính KÍCH THƯỚC CƠ BẢN ống dẫn h h1 b 750 750 600 l l1 100 120 0 0 2 ống 250 Trong ®ã: + A - lµ chiÒu réng ng¨n tiÕp nhËn + B - chiÒu dµi ng¨n tiÕp nhËn + H - chiÒu cao ng¨n tiÕp nhËn + H1 - chiÒu cao líp níc trong ng¨n tiÕp nhËn + h - chiÒu cao tõ ®¸y ng¨n tiÕp nhËn ®Õn ®¸y m¬ng + h1 - chiÒu cao m¬ng dÉn níc ®Õn c«ng tr×nh tiÕp + b - chiÒu réng m¬ng dÉn + l - kho¶ng c¸ch gi÷a 2 èng ¸p lùc + l1 - kho¶ng c¸ch tõ t©m èng ®Õn miÖng x¶ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 94 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông II II - II I-I 2000 1200 1000 I 800 120 750 2000 1000 1600 I 2300 400 400 600 II Hình 4.1. Ngăn tiếp nhận 4.4.2 Mương dẫn nước thải Chän m¬ng dÉn níc th¶i sau ng¨n tiÕp nhËn lµ m¬ng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt víi: ChiÒu réng m¬ng Bm = 600 (mm). ChiÒu cao m¬ng dÉn: Hm = 750mm VËt liÖu lµm m¬ng lµ bª t«ng cèt thÐp tr¸t v÷a xi m¨ng. Bảng 4.8. Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn nước thải Thông số Lưu lượng tính toán (l/s) qtb= 208,33 qmax = 311,64 qmin = 97,39 0,0011 0,0011 0,0011 600 600 600 Tốc độ v,(m/s) 0.822 0.89 0.684 Độ đầy h/ h1 0.563 0.778 0.316 tính toán Độ dốc i Chiều ngang b (mm) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 95 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.4.3 Song chắn rác (8.2 TCVN 7957:2008) - Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất phân tán thô như: túi nilon, vỏ cây…nhằm đảm bảo cho các thiết bị công trình tiếp theo hoạt động ổn định. Với Q tt = 18067(m3/ngđ ) ta sử dụng song chắn rác có bộ phận vớt rác cơ giới. Rác được vớt và đưa đến máy nghiền rác. - Song chắn rác đặt nghiêng theo chiều dòng chảy góc 60˚. Chọn khe hở giữa các thanh đan là 16 mm, sử dụng loại song bằng thép không rỉ. Hình 4.2. Song chắn rác Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán ở mương dẫn ứng với vận tốc max. h = hmax = 0,563(m). - Số khe hở ở song chắn rác được tính: n= Trong đó: +k0 = 1,05 - hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy, cào rác bằng cơ giới. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 96 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + qmax = 0,31164m3/s - lưu lượng giây lớn nhất của nước thải + v - tốc độ nước chảy qua song chắn rác (0,8 ÷ 1 m/s) chọn v = 0,9 (m/s) + b - khoảng cách giữa các khe hở của song chắn. b = 0,016 ÷ 0,024 m, chọn b = 0,016 (m) n = ×1,05 = 29 khe a. Chiều rộng mỗi song chắn rác Bs = S(n + 1) + bn Trong đó: S - Chiều dày thanh song chắn = 0,008 (m) Bs = 0,008×(29 + 1) + 0,016×29 = 0,7m Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng cặn tại đó. Vận tốc này phải > 0,4 m/s theo 4.6.2 TCVN 7957-2008): Với qmin = 97,39 (l/s) = 0,09739(m3/s), hmin = 0,316(m) Vmin = = 0,438 (m/s) >0,4 (m/s). Kết quả trên thoả mãn yêu cầu tránh lắng cặn. b. Tổn thất áp lực qua song chắn rác Trong đó: Vmax = 0,778m/s, vận tốc nước ở kênh trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất. k - hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do vướng mắc rác ở song chắn. k = 3,36×Vs - 1,32, ở đây ta lấy sơ bộ k=3 ξ + - hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, phụ thuộc vào loại song chắn (hình dáng, + + + tiết diện, cách đặt song chắn). ξ=β SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 97 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Với: β= 2,42 - Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, β= 2,42 với tiết diện chữ nhật. α = 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang. ξ = 2,42 Tổn thất qua song chắn rác: hs = 0,83××3 = 0,076 m = 7,6 cm c. Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác HXD = hmax + hs + hbv = 0,778 + 0,076 + 0,5 = 1,354 (m). Lấy HXD = 1,35(m). Với hbv = 0,5 - Chiều cao bảo vệ. d. Chiều dài của song chắn rác 1 L = L + Lp+ L 2 Trong đó : 1 L : chiều dài phần mở rộng của máng, xác định như sau : (m) Với: Bm - Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,6m. Bs - chiều rộng thanh chắn, Bs = 0,7(m). ϕ - Góc mở rộng của mương; ϕ = 20 0 L1 = 1,374×(0,7 – 0,6) = 0,14(m) L2:Độ dài phần thu hẹp được tính theo cấu tạo: L2 = 0,5×L1 = 0,5 × 0,14 = 0,07m Lp: Chiều dài đoạn mương mở rộng: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 98 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông LP = L3 + L4 + L5 Với: - L4: Hình chiếu ngang của SCR và xác định như sau: hP - Chiều cao lớp nước trong máng đặt SCR,hP = hS = 0,076(m). h’ – Chiều cao từ mặt nước đến sàn nhà đặt SCR, h’=0,778(m). α - Góc nghiêng của SCR,bằng 60 0. - L3: là chiều dài phần máng dẫn phía trước SCR,L 3 phải có độ lớn sao cho SCR xoay quanh trục đặt cao hơn sàn nhà 0,3m để sửa chữa thiết bị khi cần thiết. L3 == 1,33 m - L5 chiều dài phần máng hình chữ nhật phía sau SCR,lấy bằng 1,0 (m) Nên : LP = 1,33 + 0,49 + 1 = 2,82 m Vậy chiều dài mương chắn rác là: LXD = L1 + Lp + L2 = 0,14 + 2,82 + 0,07 = 3,03(m) e. Lượng rác lấy ra từ song chắn Trong đó: + a - Lượng rác tính theo đầu người trong 1 năm, với b = 0,016 (m) có a = 8 l/người/năm + Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng Ntt = 100640( (người). Wr = = 2,21m3/ngày - đêm Với dung trọng rác là 750 kg/m 3 (theo mục 7.2.12 TCVN 7957-2008) thì trọng lượng rác trong ngày sẽ là: P = 750 × 2,21 = 1654,37kg/ngđ = 1,654T/ngđ Lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm: P1 = ×2 = 0,138 T/h SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 99 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Kh = 2 : Hệ số không điều hoà giờ Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 40 m3/1T rác Q = 40× P = 40×1,654 = 66,2m3/ngđ 4.4.4 Bể lắng cát ngang (8.3 TVCN 7957:2008) Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra khỏi nước thải,để các công trình xử lý sinh học nước thải và bùn cặn phía sau hoạt động ổn định.Sơ đồ cấu tạo của bể được mô tả ở hình vẽ sau: 6 2 5 p 1 hct b 4 3 L 1 Mương dẫn nước thải 2 Phần công tác của bể lắng cát 3 Hố tập trung cát 4 Đập tràn sau bể lắng cắt để ổn định dòng chảy 5 Mương dẫn nước thải sau bể lắng cát 6 Thiết bị năng thủy lực Hình 4.3. Cấu tạo bể lắng cát ngang Vai trò của bể lắng cát ngang: bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh mương dẫn… Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s ≤ v ≤ 0,3 m/s để lắng hết các cặn vô cơ mà không lắng cả cặn vô cơ. Thời gian lưu nước trong bể là 30” ≤ t ≤ 120” SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 100 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Mương dẫn nước thải vào bểcó tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước vào bể lấy theo bảng 4.3 ở trên. a. Chiều dài của bể lắng cát ngang L = K×m Trong đó: + U0 - Độ lớn thủy lực của các hạt cát với đường kính 0,2-0,25 mm giữ lại trong bể, U0 lấy bằng 24,2 mm/s + h- Chiều sâu công tác của bể lắng cát lấy bằng 0,5-2,0 mlấy h = Htt= 0,778m + K - Hệ số tỷ lệ với U0= 24,2 mm/s,bể lắng cát ngang thì K = 1,3 + v - Vận tốc dòng chảy trong bể khi lưu luợng nước thải lớn nhất qsmax : v = 0,3 m/s. L = 1,3×= 12,5 m b. Diện tích tiết diện ướt của bể, ω (m2) ω= qsmax - Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải; qsmax = 0,31164m3/s v - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất; v = 0,3 m/s n - Số ngăn làm việc của bể lắng cát, n = 2 ω = = 0,519 m2 c.Chiều rộng của 1 ngăn bể B = = 0,67 m Thỏa mãn điều kiện với bể lắng thường B = 0,5 ÷ 2 m. Theo “ Xử Lý Nước Thải Đô Thị” - PGS.TS Trần Đức Hạ - Kiểm tra chế độ làm việc của bể tương ứng với lưu lượng nhỏ nhất. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 101 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Vmin = = 0,205 m/s> 0,15 m/s Với B là chiều ngang máng: 0,75 m đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn. d. Thời gian nước lưu lại trong bể Ứng với qmax: t = = 50 s> 30 sĐảm bảo yêu cầu về thời gian lưu nước trong bể. e. Thể tích phần cặn lắng của bể Wc=m3 Trong đó: + P: Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày đêm giữ lại trong bể, hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn lấy P = 0,02 (l/ng-ngđ) + Ntt : Dân số tính toán theo chất lơ lửng; Ntt = 100640 người + T: Chu kỳ thải cát, để tránh thối cặn gây mùi khó chịu ta chọn chu kỳ T = 2 ngày WC = = 4,03 m3 f. Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát = 0,24 m -Cát được dẫn ra khỏi bể bằng thiết bị nâng thuỷ lực một lần một ngày và được dẫn đến sân phơi cát. -Để vận chuyển bằng thuỷ lực thì 1 m3 cặn cát ra khỏi bể cần tới 20 m3nước. Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thuỷ lực trong một ngày là: × × Q=Wc 20 = 4,03 20 = 80,6 m3/ng.đ g. Chiều cao xây dựng của bể HXD = hct+ hc+ hbvm Trong đó: + hct - Chiều cao công tác của bể lắng cát = 0,778m + hc - Chiều cao lớp cặn trong bể; hc = 0,24 m SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 102 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + hbv - Chiều cao bảo vệ; hbv = 0,5 (m) Vậy HXD = 0,778+ 0,24 +0,5 = 1,52 m 4.4.5 Sân phơi cát Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát. 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 hố thu bơm lên trước bể lắng cát. Sơ đồ sân phơi cát được thể hiện như hình vẽ: Hình 4.4. Sân phơi cát - Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức: F = m2 Trong đó: + + + P = 0,02 (l/ng-ngđ) h: chiều cao lớp cát đã phơi khô trong một năm, lấy h = 5 (m/năm) Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng Ntt = 100640(người) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 103 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông F= =146,93 m2 Chọn sân phơi cát gồm 2 ô với kích thước mỗi ô là 8×10(m). Tổng diện tích của sân phơi cát 160 m2 4.4.6 Thiết bị đo lưu lượng Để đảm bảo cho các công trình xử lý nước hoạt động đạt hiệu quả, ta cần biết lưu lượng nước thải chảy vào từng công trình và sự dao động lưu lượng theo các giờ trong ngày. Để xác định lưu lượng nước ta dùng máng Parsan. Hình 4.5. Sơ đồ máng Parsan Kích thước máng được định hình theo tiêu chuẩn và được chọn tuỳ thuộc vào lưu lượng nước. Với giá trị lưu lượng tính toán của trạm là: qmax= 311,64 l/s qtb = 254,63 (l/s) qmin = 115,82 (l/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 104 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Theo bảng 3.8 trang 322 giáo trình ″Xử lý nước thải “ta chọn máng Parsan có các kích thước sau: Bảng 4.9. Bảng kích thước máng đo lưu lượng Parsan Lưu lượng, l/s b H 5 - 500 0,3 1,35 0,9 B B1 hH l1 0,83 0,6 0,22 1,35 0,9 l2 L3 0,9 0,6 4.4.7 Tính toán bể lắng ngang đợi 1 (8.5 TCVN 7957:200) - Chiều dài bể lắng ngang được tính: L= Trong đó: ÷ + v : Tốc độ dòng chảy ( v = 5 10mm/s). Chọn v = 6 mm/s + + + H : Chiều cao công tác của bể lắng (H = 1,5 3 m). Chọn H = 3m K : Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng ngang ta có K = 0,5. U0 - Độ thô thuỷ lực của hạt cặn, được xác dịnh theo công thức: ÷ Uo = Trong đó: + n - Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh hoạt, n = 0,25. + - Hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của nước thải. Tra bảng 31 TCVN 79572008 nhiệt độ nước thải là t = 250C, ta có α =0,9 + t - Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h = 500mm, đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán. Chọn hiệu quả lắng của bể lắng ngang đợt I là 58%, n = 0,25 với C = 351,75mg/l,nội suy được t = 826s Trị số . Với H = 3(m), tra bảng 34 ta có = 1,32. ω = 0,01 mm/s (với v=6 mm/s) Vận tốc cản của dòng chảy theo thành phần đứng SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 105 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Uo = = 1,53 mm/s Chiều dài bể là: L = = 23,5 m -Thời gian nước lưu lại trong bể: t = = 1,09h t = 1,09 h không đảm bảo thời gian lắng trong bể lắng đợt 1. Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ta tang lên t = 1,5h. Khi đó chiều dài bể lắng ngang đợt 1 là : L = V×t = 0,005×5400 = 33 m - v-vận tốc tính toán trung bình vùng lắng v = 5 mm/s - t-thời gian lắng t = 1,5h = 5400s Kiểm tra tỷ số 8 N2 3 + NH 4 CO2 + O2 NO3 4 THOI KHI KEO DAI NO3 2 TUAN HOAN LANG 2 BUN TUAN HOAN NO3 2 R.Q BUN DU Hình 4.6. Sơ đồ cấu tạo của bể AO Nước thải được dẫn qua cụm bể anoxic và aeroten. Bể anoxic kết hợp aeroten được lựa chọn để xử lý tổng hợp: khử BOD, nitrat hóa, khử NH 4+ và khử NO3- thành N2, khử Photpho. Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp đan xen giữa quá trình xử lý thiếu khí, hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO 3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-. Nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000-3.000 mg MLSS/L. Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng của bể càng lớn. Oxy (không khí) được cấp vào bể aeroten bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: - Cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO 3-. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 108 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc - tốt với các cơ chất cần xử lý. Giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật, Các khí này sinh ra - trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm. Tác động tích cực đến quá trình sinh sản của vi sinh vật. - Tải trọng chất hữu cơ của bể trong giai đoạn xử lý aeroten dao động từ 0,320,64 kg BOD/m3.ngày đêm. a. Các thông số thiết kế Nước thải trước khi vào bể thiếu khí (Anoxic): +) Hàm lượng BOD : 221,06mg/l +) Hàm lượng NH4+-N : 43,21mg/l +) Hàm lượng TN : 45,48 mg/l b. Xác định thể tích của ngăn thiếu khí (ANOXIC)  Tỉ lệ tuần hoàn bùn độ ẩm 99% từ bể lắng thứ cấp về ngăn Anoxic: R= [ NH 0 4 − NH 4K − NO3K − 0,05( S 0 − S ) NO3K ] Trong đó: + + + NH 40 NH 4K NO3K hàm lượng N- NH4 trong nước thải đầu vào, Hàm lượng N- NH4 trong nước thải đầu ra NH 40 = 43,21(mg / l ) NH 4K = 4,05(mg / l ) Hàm lượng N- NO3 trong nước thải đầu ra của bể AO SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 NO3K = 16,2(mg / l ) 109 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + 100 là hệ số quy đổi thể tích của bùn tuần hoàn độ ẩm 99% từ bể lắng thứ cấp về đầu ngăn thiếu khí bể aeroten + 0,2 là hệ số hấp phụ N- NH4 để tổng hợp sinh khối bùn theo tỷ lệ BOD5:TN = 100:5 + S0 là hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, S0 = 221,06 mg/l + S là hàm lượng BOD5 sau xử lý sinh học S = 30mg/l R= [ 43,21 − 4,05 − 16,2 − 0,05 × (221,06 − 30)] = 0,83 16,2 Do đó:  Hàm lượng N-NH4 (NH4hh), N-NO3 (NO3hh) và BOD5 (S0) trong hỗn hợp nước thải và bùn tuần hoàn đi vào ngăn anoxic bể aeroten được xác định: NH 4hh = NH 40 + R.NH 4K 43,21 − 0,83 × 4,05 = = 21,78(mg / l ) 1+ R 1 + 0,83 NO3hh = NH 4hh − NH 4K = 21,78 − 4,05 = 17,73(mg / l ) Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải và bùn tuần hoàn đi vào ngăn anoxic: S hh = S 0 − R.S 221,06 − 0,83 × 30 = = 107,19(mg / l ) 1+ R 1 + 0,83  Hàm lượng N- NO3 trong hỗn hợp nước thải dòng ra ngăn thiếu khí NO3anoxic, mg/l NO3anoxic ≤ 2%(NO3hh ) = 2 × 17,73 = 0,35( mg / l ) 100 Lấy NO3anoxic = 0,35 mg/l  Hàm lượng BOD5 trong nước thải dòng ra ngăn thiếu khí Sanoxic, mg/l: S anoxic = S hh − 5( NO3hh − NO3anoxic ) = 107,19 − 5 × (17,73 − 0,35) = 20,29(mg / l )  Liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn thiếu khí aanoxic, mg/l a anoxic = 10000 R.Q + C 0 .Q 10000 × 0,83 + 147,74 = = 3297,32(mg / l ) 1,4.(1 + R).Q 1,4 × (1 + 0,83 ) Trong đó: + C0= 147,74mg/l hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu vào ngăn thiếu khí SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 110 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + 10000: hàm lượng chất rắn lơ lửng trong hỗn hợp bùn tuần hoàn từ bể lắng thứ cấp về ngăn hiếu khí, mg/l + 1,4 là hệ số quy đổi từ lượng chất rắn không tro sang tổng lượng chất rắn khô của bùn (ứng với độ tro 0,3)  Thời gian khử nitrat trong ngăn thiếu khí của aeroten tdenitrat : t denitrat = - NO3hh − NO3anoxic ρ N 2 .a anoxic Tốc độ khử nitrat của bùn trong một đơn vị thời gian ở nhiệt độT= 25 0C, mg NNO3/mg chất khô không tro của bùn: ρ N 2 = ρ N202 .1,09T − 20 (1 − DO) = 0,1 × 1,09 25− 20 × (1 − 0,3) = 0,1 (mgN- NO3/mg chất khô không tro của bùn) + tốc độ khử nitrat ở nhiệt độ 200C và bằng 0,1mgN- NO3/mg chất khô không tro của bùn + DO hàm lượng oxy hòa tan trong ngăn thiếu khí ≤ 0,5mg/l. Lấy bằng 0,3mg/l t denitrat = + Do đó: 17,73 − 0,35 = 0,06ngày 0,1 × 3297,32 = 1,44 giờ. Chọn t denitrat = 2h  Thể tích ngăn thiếu khí anoxic được xác định: Vanoxic= (1+R).Qtt.tanoxic= (1+ 0,83)×1112,94×2= 4073,36 (m3) Do Kc = 1,4 >1,25 nên Qtt được lấy bằng QTB của 2 giờ max liên tiếp trong bảng tổng hợp lưu lượng. Qtt = 1112,94 (m3/h) Chọn chiều cao bể thiếu khí Hanoxic = 4 m Chọn 4 bể làm việc đồng thời Diện tích mỗi bể là : F1-bể= W N .H = 4073,36 = 254,6 4× 4 m2 Chọn kích thước cho ngăn thiếu khí: BxL = 16×16m c.Xác định thể tích ngăn hiếu khi theo tốc độ khử Nitrat • Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hóa:     N DO 0,098(T −15) µ N = µ N max ×  ) × ( 1 − 0,833.(7, 2 − PH ) ) ÷×  ÷× ( e  K N + N   K O 2 + DO  SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 111 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: + µ N max = 0,45 – 2/ngày, tốc độ tăng trưởng riêng cực đại- nitrat hóa,chọn bằng 0,5/ngày (0,5 – 1). KO 2 KO 2 + : hệ số ức chế oxi, = 1,3mg/l. KN K N 100,051.T −1,158 + :hằng số bán tốc độ, = nằm trong khoảng 0,2 – 3→ chọn bằng 0,8 mg/l. ≥ + DO: nồng độ oxi hòa tan 2mg/l, lấy bằng 2 mg/l. NH 4 − N + N : Nồng độ của dòng thải ra theo tính toán phần đầu là: 4,05 mg/l Thay số vào ta được: 4,05 2 µ N = 0,5 × ( )×( ) × e 0,098 .( 25−15) × 1 = 0,6 1,4 + 4,05 1,3 + 2 (g/g-ngày) - Tốc độ sử dụng NH4+ của vi khuẩn nitrat hóa: ρN = = Thay số vào ta được : ρ N µ N .N (mgNH 4+ / mgbun.ngay ) µ N .( K N + N ) 4,05 = 0,84 0,8 + 4,05 (mgNH4+/mgbun.ngay) - Thành phần hoạt tính của vi khuẩn nitrat hóa trong bùn hoạt tính: XN = X.fN Trong đó: X là nồng độ của bùn hoạt tính, X = 3 g/l = 3000 mg/l 0,16 × ( NH 4+ duockhu ) fN = 0, 6 × ( BOD5 duockhu ) + 0,16 × ( NH 4+ sekhu ) mg/l SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 112 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông = Thay số vào ta được : f N 0,16 × 45,48 = 0,06mg / l ) 0,6 × 191,06 + 0,16 × 45,48 Vậy: XN = 3000×0,06 = 180 (mg/l) - Thời gian cần thiết để nitrat hóa: θN = N 0 − N 43,21 − 4,05 = = 0,26ngày ρ N .X N 0,84 × 180 = 6,2giờ - Thời gian lưu bùn theo vi khuẩn nitrat hóa: 1 θCN = YN. ρN - KDN Trong đó: YN bằng 0,16 mg bùn/ mgN.ngày ρN + bằng hệ số sử dụng chất nền của vi khuẩn nitrat, bằng 0,84 + mgNH4+/mgbùn.ngày + KDN : hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn nitrat hóa K DN = 0,03 – 0,06/ngày, lấy KDN = 0,03/ngày. θ CN = Vậy: 1 = 9,58 0,16 × 0,84 − 0,03 ngày = 229,9 giờ - Tính V theo tốc độ khử BOD5 • Tốc độ oxy hóa BOD5 ρ =  1  1 . + K d  Y  θC  , (mg BOD5/mg bùn.ngày) Trong đó: + Y : hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại: Y = 0,6 mg bùn/mg BOD SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 113 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Kd: hệ số phân hủy nội bào (Kd= 0,055/ngày) θC θCBOD θCN + thời gian lưu bùn (ngày) lấy theo = ρ 1 1 ×( + 0,055) 0,6 9,58 Vậy: = • Thời gian cần thiết để khử BOD θ BOD5 = θ BOD5 = Với X = a, So sánh: • t= θ N > θ BOD5 221,06 − 30 = 0,24 3000 × 0,266 = 0,266 (mg BOD5/mg bùn.ngày) BODvào − BODra X .ρ BOD5 ngày = 5,76 giờ , chọn giá trị lớn hơn là θN = 0,24 ngày Thời gian cấp khí trong ngăn hiếu khí: La − Lt 15 × a × (1 − Tr ) × ρ T Trong đó: + T là nhiệt độ trung bình của hỗn hợp nước thải về màu đông, T = 25oC + a là liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô, a = 3 g/l + Tr là độ tro của bùn hoạt tính, với nước thải đô thị Tr = 0,3 + ρ là tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ, mg BOD/g chất khô không tro của bùn: ρ = ρ max Lt .C0 1 × Lt .C0 + K1.C0 + K 0 .Lt 1 + ϕ .a → tra bảng 46(TCVN7957:2008) ta được các giá trị sau : max= 85, Kt= 33, Ko = 0,625 ,=0,07, Tr =0,3, Co = 2mg/l ρ = 85 × → 30 × 2 1 × = 29,12 30 × 2 + 33 × 2 + 0,625 × 30 1 + 0,07 × 3 Vậy: t = = 3,12 h  Độ tăng sinh khối của bùn SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 114 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Pb = 0,8×C + 0,3×La Trong đó: + C : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải trước khi vào bể aeroten C = 147,74 (mg/l) + La : Hàm lượng BOD trước khi vào bể aeroten La = 221,06(mg/l)  Pb = 0,8×147,74+0,3×221,06 = 184,51(mg/l)  Xác định kích thước của ngăn hiếu khí (Oxic) Thể tích của aeroten W(m3) tính theo công thức sau đây: Wa= Qtt. θN (m3) Trong đó : θN + : thời gian cần thiết để nitrat hóa, + Qtt =1112,94 (m3/h) θN = 5,76 giờ Chọn chiều cao bể H = 4 m (3 – 6m) Diện tích bể F = W H = 1112,94 × 5,76 = 1602,6 4 m2 Chọn 4 bể làm việc đồng thời → Diện tích 1 bể F1-bể = W 4 = 1602,6 = 401 4 m2 Chọn kích thước bể B × L = 16 × 25 m Vậy kích thước ngăn hiếu khí N = 4; L = 25 m; B = 16 m; H = 4 m d.Tính toán hệ thống phân phối nước vào bể Aeroten - Nước từ kênh dẫn tới ngăn phân phối nước của aeroten. Diện tích ngăn phân phối được tính theo công thức: Q=v×B×H (1) Trong đó: + Q : Lưu lượng nước thải, Q = 18067(m3/ngđ)= 0,208(m3/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 115 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + v : Vận tốc nước chảy vào ngăn phân phối, v = 0,1 (m/s) + B, H : Chiều rộng và chiều sâu của ngăn phân phối B × H == 2,08 lấy bằng 2,25(m2) Từ (1) Chọn B = 1,5(m)⇒ H = 1,5(m) e. Tính toán cấp khí cho ngăn hiếu khí - Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải được xác định theo công thức: D= z × ( La − Lt ) k1 × k 2 × n1 × n 2 × C p − C ( ) (m3/m3) Trong đó: + z : Lượng ôxy đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD, z = 1,1 (với bể Aeroten làm sạch hoàn toàn) + k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, lấy theo bảng 47-TC7957 với thiết bị nạp khí tạo bọt cỡ nhỏ lấy theo tỷ số giữa vùng nạp khí và diện tích Aeroten, k 1 = 1,68 (với f/F = 0,2 và Imax = 20 m3/m2.h) + k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị, với H ln = 4 (m) (TC 7957 Imax =3,5 m3/m2.h), k2 = 2,52 + n1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải n1 = 1 + 0,02× (ttb - 20) = 1 + 0,02× (24 − 20) = 1,08 Với ttb = 240C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa đông + n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nước thải so với trong + nước sạch, theo TCVN 7957:2008 đối với NTSH n2 = 0,85 Cp: Độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nước tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nước trong bể. Được xác định theo công thức: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 116 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + CT: Độ hoà tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Tra phụ lục trang 317-giáo trình với T =24 0C ⇒ CT =8,18 (mg/l) C : Nồng độ trung bình của oxy trong Aeroten, lấy bằng 2 (mg/l) = 6,32(m3K/m3nước thải) Do đó : - Cường độ nạp khí yêu cầu = 12,63(m3/m2) Thời gian nạp khí lấy t = 2h Ta có : Imin = 3,5 (m3/m2-h) < I = 12,63(m3/m2-h)< Imax = 20 (m3/m2-h) đảm bảo yêu cầu thiết kế. - Lưu lượng không khí cần thổi vào Aerôten trong một đơn vị thời gian là: V = D×Qh = 6,32×750 = 4740 (m3/h) - Lưu lượng không khí cần cấp trong ngày là: Vngày =24 × V = 24×4740 =113760(m3/ngđ) Lấy khối lượng riêng của không khí là 1,18(kg/m3) →Lượng không khí cần cung cấp cho 1 ngày Qkhí = 1,18× Vngày =1,18×113760 = 134237(kg) - Lượng không khí cần cung cấp trong 1 giờ là: OCt = Qkhí/24 = 134237/24 = 5593,2(kg kk/h) - Dùng thiết bị cấp khí cho bể Aeroten là ống phân phối trên đó có gắn các đĩa xốp. Dùng đĩa xốp có đường kính 0,6 (m), diện tích bề mặt f = 0,07 (m 2), cường độ khí từ 0,7 đến 1,4 l/s.đĩa (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai NXBXD 2000) nên lấy cường độ khí là 1 (l/s). Vậy số đĩa cần thiết là: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 117 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Nđ = = 1554(đĩa) Các đĩa được gắn lên trên các ống dẫn khí đặt ngang dưới đáy bể. 4.4.10 Tính toán bể lắng ngang đợt 2 (8.5 TCVN 7957:2008) Tải trọng thủy lực bề mặt được tính theo công thức: • q = m3/m2.h Trong đó: + KS: Hệ số sử dụng dung tích của vùng lắng K = 0,4 (đối với bể lắng ngang) + at: Nồng độ bùn hoạt tính của nước sau lắng(at > 10mg/l), chọn at = 15 (mg/l). + a: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerôten, a = 2 (g/l) + I: chỉ số bùn, lấy I = 100 (cm3/g) + H: chiều cao lớp nước trong bể lắng,chọn H = 3 m q = = 1,52(m3/m2.h) • Diện tích mặt thoáng của bể lắng: F = = 732,2m2 Vận tốc dòng chảy trong bể theo bảng 35, TCVN 7957:2008 là v max=5 (mm/s), chọn v=5(mm/s). W = Qtt 1112,94 = = 61,83 v × 3600 0,005 × 3600 (m2) Chiều rộng của bể: B= W 61,83 = = 20,6 H 3 m Chọn 4 đơn nguyên. Chiều rộng của một đơn nguyên: b= B 20,6 = = 5,2 n 4 (m) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 118 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Chiều dài bể lắng ngang đợt II là: • L = = 35,2(m) Thời gian nước lưu lại trong bể lắng ngang đợt II là: • t = = 1,96 (h)Lấy H=4m SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 119 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Vậy ta xây dựng 4 bể lắng II:Kích thước 1bể là: H × b × L =4 × 5× 25m 4.4.11 Tính toán bể nén bùn đứng Bùn hoạt tính dư từ bể lắng II với độ ẩm 99% được dẫn về bể lắng bùn,và độ ẩm của bùn sau khi nén phải đạt 95%,thời gian nén bùn t=10-12h hb 4 1 - ống trung tâm h1 2 - ống xả cặn 1 2 3 - Miệng loe 3 – Sàn công tác 4 h2 Hình 4.7. Sơ đồ bể nén bùn đứng Lượng bùn hoạt tính lớn nhất: Pmax = k ×Pr = 1,3× 184,51 = 239,86(mg/l) Trong đó: + k : Hệ số không điều hoà tháng của sự tăng bùn hoạt tính, k = 1,3 Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất dẫn vào bể nén bùn được tính theo công thức sau: (m3/h) Trong đó: + Q : lưu lượng nước thải = 18067(m3/ngđ) + C : Nồng độ bùn hoạt tính dư, với độ ẩm 99% thì C = 6000 (g/m3) . Do đó:= 30,09(m3/h) • Diện tích bể nén bùn được tính theo công thức: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 120 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: + + qmax : Lưu lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, qmax = 30,09(m3/h) = 8,36(l/s) V1 : Tốc độ chuyển động của bùn từ dưới lên trên, V 1 = 0,1 (mm/s) (theo bảng 50 TCVN 7957:2008). Do đó:= 83,6(m2) Diện tích ống trung tâm: Trong đó: + V2 : Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, V2 = 28 (mm/s) Do đó:= 0,3(m2) Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng: F = F1 + F2 = 83,6 + 0,3 = 83,9(m2) Có hai bể nén bùn đứng, diện tích mỗi bể là: f = = 41,95(m2) Đường kính bể nén bùn đứng: D = = 7,3(m) Đường kính ống trung tâm: d = = 0,62(m) Đường kính phần loe của ống trung tâm: dloe = 1,35 × d = 1,35 × 0,62 = 0,84 (m) . Lấy tròn D = 0,9m Đường kính tấm chắn : dc = 1,3× dloe = 1,3× 0,9 = 1,17 (m) Lấy tròn D = 1,2m Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: h1 = V1× t × 3600 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 121 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó: + t : Thời gian nén bùn, lấy t = 10 (h) Do đó: h1 = 0,0001 × 10× 3600 = 3,6 (m) Chiều cao hình nón với góc nghiêng 45 0, đường kính bể 8,0 (m) và đường kính đáy bể 0,5 (m) là: h2 = = 3,3(m) Chiều cao bùn hoạt tính đã nén được tính theo công thức: hb = h2− h3− hth Trong đó: + h3 : Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, lấy h3 = 0,5 (m) + hth : Chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,3 (m) hb = 3,3− 0,5 − 0,3 = 2,5(m) Do đó: Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn: H = h1 + h2 + hbv = 3,6 + 3,3 + 0,4 = 6,9(m) 4.4.12 Bể Mêtan (8.26 TCVN 7957:2008 BTNMT) Các loại cặn dẫn đến bể mêtan bao gồm: - Cặn từ bể lắng đợt I Rác đã nghiền từ song chắn rác Bùn hoạt tính dư sau khi nén SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 122 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 4.8. Sơ đồ bể Mêtan a. Cặn tươi từ bể lắng ngang I (m3/ngđ) Trong đó: + K: Hệ số tính đến sự tăng lượng cặn do cỡ hạt lơ lửng lớn, K = 1,1 + CHH : Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu C hh = 351,75(mg/l) + Q: lưu lượng nước thải ngày đêm, Q = 18067(m3/ngđ) + E: Hiệu suất lắng ở bể lắng ngang đợt I, E = 58% + P: độ ẩm của cặn ở bể lắng đợt I, P = 95% Wc = = 81,09(m3/ngđ) b. Lượng bùn hoạt tính dư sau khi nén ở bể nén Lượng bùn hoạt tính dư sau khi nén ở bể nén bùn được tính theo công thức. (m3/ngđ). Trong đó: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 123 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + α: Hệ số tính đến sự tăng không đều của bùn hoạt tính, xử lý sinh học không hoàn toàn α =1,15÷1,25,lấy α = 1,2 + b: Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II : b = 45 (mg/l) + P: Độ ẩm của bùn hoạt tính sau nén, P = 95%. Wb == 47,80 (m3/ngđ) c. Lượng rác đã nghiền - Lượng rác đã được nghiền nhỏ từ độ ẩm P 1 = 85% đến độ ẩm P2 = 90% được tính theo công thức: WR = W1×(m3/ngđ) Trong đó: + W1 : Lượng rác lấy khỏi máy nghiền với độ ẩm ban đầu P = 80% đã tính toán ở phần trước, W1 = 2,21(m3/ngđ). Do đó: WR = 2,21× = 3,32(m3/ngđ). Thể tích tổng hợp của hỗn hợp cặn: W = Wc + Wb +WR = 81,09 + 47,80 + 3,32 = 132,21(m3/ngđ) Độ ẩm trung bình của hỗn hợpcặn được tính theo công thức: Phh =100 × ( 1 - ) Trong đó: + Ck : Lượng chất khô trong cặn tươi: Ck = = 4,05(tấn/ngđ) + Bk : Lượng chất khô trong bùn hoạt tính: Bk = = 2,39(tấn/ngđ) + Rk : Lượng chất khô trong rác nghiền: Rk = = 0,17(tấn/ngđ) Do đó: Phh = 100 × = 95% Vì độ ẩm của hỗn hợp lớn hơn 94% lên ta chọn chế độ lên men ấm, t = 33 ÷ 350C. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 124 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Dung tích bể Mêtan được tính theo công thức: WM = Trong đó: + d : Liều lượng cặn tải ngày đêm,tra bảng 53 TCVN 7957:2008 lấy d = 9% WM = = 1469(m3) Do đó: Chọn 2 bể Mêtan, thể tích một bể là:V = = 734,5 (m3) Ta chọn 2 bể Mê tan định hình có kích thước theo bảng P3.7 (trang 322 giáo trình xử lý nước thải đô thị –PGS.TS Trần Đức Hạ ) ta có các kích thước của bể mê tan như sau : Bảng 4.10. Bảng kích thước bể Mêtan Chiều cao, (m) Đường kính Thể tích hữu ích (m) (m3) h1 H h2 12,5 1000 2,15 6,5 1,9 - Lượng khí đốt thu đươc trong quá trình lên men cặn được tính: y = (m3/kg chất không tro) Với: + a - Khả năng lên men lớn nhất của chất không tro trong cặn tải: a = (Theo 8.26.4 TCVN 7957 – 2008) + C0 - Lượng chất không tro của cặn tươi Co = (T/ngđ) + Ac - Độ ẩm háo nước ứng với cặn tươi = 5 %; + Tc - Độ tro của chất khô tuyệt đối ứng với cặn tươi = 25%; Co = = 2,89(T/ngđ) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 125 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + R0 - Lượng chất không tro của rác nghiền: Ro = (T/ngđ). + Ar - Độ ẩm háo nước ứng với rác nghiền = 5 %; + Tr - Độ tro của chất khô tuyệt đối ứng với rác nghiền = 25%; Ro = = 0,12 (T/ngđ) + B0 - Lượng chất không tro của bùn hoạt tính dư: Bo = (T/ngđ) + Ab - Độ ẩm háo nước ứng với bùn hoạt tính dư Ab = 6%; + Tb - Độ tro của chất khô tuyệt đối ứng với bùn hoạt tính dư , Tb = 27%; Bo = = 1,64(T/ngđ) Nên a = = 47,09% + n - Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm cặn đưa vào bể lấy theo bảng 54, Với Phh= 95%; t0 = 330C ta có n = 0,72; Liều lượng cặn tải ngày đêm d = 10%; Vậy: y = = 0,4(m3/kg chất không tro) - Lượng khí tổng cộng thu được là: K = y×(C0 + R0 + B0).1000(m3/ngđ) = 0,4×()×100= 1860(m3/ngđ) - Lượng chất không tro còn lại sau khi lên men là: Wh= (100% – 53%) × (2,89 + 0,12) + (100% - 44%) × 1,64 = 2,33T/ngđ - Tổng lượng vật chất còn lại sau khi lên men (vô cơ lẫn hữu cơ) là: Wc = Wh + (Ck - Co)+ (Rk - Ro) + (Bk - Bo) = 2,33 + (4,05 – 2,89) + (0,17 - 0,12) + (2,39 – 1,64) = 4,29T/ngđ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 126 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.4.13 Tính toán trạm khử trùng nước thải (8.28 TCVN 7957:2008) Trạm khử trùng có tác dụng khử trùng triệt để các vi khuẩn gây bệnh mà chúng ta chưa thể xử lý được trong các công trình xử lý cơ học, sinh học trước khi xả ra sông. Để khử trùng nước thải, ta dùng phương pháp Clorua hoá bằng Clo hoá lỏng. Quá trình phản ứng giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O = HCl + HOCl Axit hypoclord một phần bị ion hóa. HOCl và đặc biệt ion OCl- với nồng độ xác định sẽ tạo điều kiện oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. HOCl là axit không bền, dễ bị phân huỷ tạo thành axit Clohyđric và oxy nguyên tử. Cl- + H+ HOCl + Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng được tính theo công thức: y= Trong đó: + Q: lưu lượng đặc trưng của nước thải m3/h + a: liều lượng Clo hoạt tính a = 5 (g/m3) (xử lý sinh học không hoàn toàn) Ứng với từng lưu lượng đặc trưng ta có lượng Clo hoạt tính cần thiết như sau: = = 5,61 (kg/h) = = 3,76(kg/h) = = 1,75 (kg/h) Chọn 2 cloratơ (1 chiếc làm việc một chiếc dự phòng ) với đặc tính như sau : - Công suất theo Clo hơi : 2,05 ÷12,8 kg/h - Loại lưu lượng kế : PC -5 - Áp lực nước trước ejector : 3÷3,5 kg/cm3 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 127 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Trọng lượng :37,5 kg - Lưu lượng nước : 7,2 m3/h Để phục vụ cho 2 Cloratơ chọn 3 ban lon chứa clo bằng thép .Số balon cần thiết cho trạm: N = = 8(chiếc) Trong đó: + S – lượng clo lấy ra từ một balon trong điều kiện bình thường.Chọn S = 0,5 kg/h Trong trạm khử trùng ta dùng các balon ta dùng các balon có W= 40 lít và chứa 50kg clo chiều dài thùng là 1390 mm. Số balon cần thiết cho dùng một thang sẽ là : N = = 54(chiếc) + Lưu lượng nước Clo lớn nhất được tính theo công thức: = 3,74 m3/h Trong đó: + b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nước, lấy bằng độ hoà tan của Clo trong nước của ejector, phụ thuộc vào nhiệt độ, b = 0,15%. Lượng nước tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator được tính theo công thức: Q = (m3/h) Trong đó: + V1: độ hoà tan Clo trong nước (phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải), với nhiệt độ nước thải t = 250C ta có V1 = 0,66 (l/g) + V2: lưu lượng nước cần thiết để bốc hơi Clo, sơ bộ lấy V2 = 300 (l/kg). Q = = 2,05(m3/h) Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 70mm với tốc độ 1,5 (m/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 128 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.4.14 Tính toán máng trộn- Máng trộn có vách ngăn đục lỗ Để xáo trộn nuớc thải với Clo ta dùng máng trộn với thời gian xáo trộn được thực hiện trong vòng 1 ÷ 2 phút. + Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ: Hình 4.9. Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ Máng trộn vách ngăn có lỗ thường gồm 2, 3 vách ngăn với các lỗ có đường kính từ 20 đến 100 mm. Chọn máng trộn 3 vách ngăn với đường kính lỗ là 80 mm. + Số lỗ trong một vách ngăn được tính: n= Trong đó: + : Lưu lượng nước thải trung bình giây Qmax = 0,31164 (m3/s) + d : Đường kính lỗ d = 0,09 (m) + V : Tốc độ của nước chuyển động qua lỗ V = 1 (m/s) n = = 48lỗ Chọn 6 hàng lỗ theo chiều đứng và 8 hàng lỗ theo chiều ngang. Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng và theo chiều ngang lấy bằng 2d = 2×0,09 = 0,18 m. + Chiều ngang máng trộn sẽ là: × B = 2d(nn-1)+2d = 0,18 8+0,18 = 1,62m + Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất là: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 129 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông H1 = 2d(nd-1)+d = 0,18×5 +0,09 = 0,99 m Tổn thất áp lực qua các vách ngăn. h == 0,13(m) + Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai là: H2 = H1 + h = 0,99 + 0,13 = 1,12 m + Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 3 là: H3 = H2 + h = 1,12 + 0,13 = 1,25 m + Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ 4 là: H4 = H3 + h = 1,25 + 0,13 = 1,38 m Trong đó: + µ: hệ số lưu lượng, µ = 0,62 Khoảng cách giữa các tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ hai 1,25 : 6 = 0,21 m. Khoảng cách giữa các vách ngăn được tính: l = 1,5×B = 1,5×1,62 = 2,43m Chiều dài tổng cộng của máng 3 vách ngăn là: L = 4×l = 4×2,43 = 9,72 m.Lấy L = 10m + Thời gian nước lưu lại trong bể: T== 61,5 s = 1,025phút 4.4.15 Tính toán bể tiếp xúc ngang - Nhiệm vụ của bể tiếp xúc là thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nước thải. - Ta dùng bể tiếp xúc ngang trong dây chuyền công nghệ - Bể tiếp xúc ngang được thiết kế giống như bể lắng ngang đợt I mà không có thiết bị gạt bùn. Nước thải sau khi được xử lý ở bể tiếp xúc được chảy vào ngăn thu của trạm SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 130 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông bơm bơm nước ra sông theo hai đường ống dài 250 (m) với tốc độ dòng chảy 0,8 (m/s). - Thời gian tiếp xúc của clo với nước thải trong bể tiếp xúc và trong máng dẫn ra sông s¬ ®å tÝnh to¸n bÓ tiÕp xóc là 30 phút. 2 1 4 3 2 1 4 3 1. M¦¥NG PH¢N PHèI N¦íC VµO 2. ®Ëp trµn máng 3. Hè THU CÆN 4. M¸NG THU N¦íC RA cßN L¹I Lµ C¸C TH¤NG Sè TÝNH TO¸N Hình 4.10. Sơ đồ bể tiếp xúc ngang - Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc là: t = 30 = 24,8(phút) Trong đó: + l - Chiều dài ống dẫn từ trạm bơm tới giếng xả, l = 250 (m) + V - Vận tốc dòng chảy trong máng dẫn, v = 0,8 (m/s) - Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc: W = Qhmax.t = 1121,9 × = 463,72m3 Chọn số đơn nguyên bằng 2 bể.Thể tích của mỗi bể: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 131 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông W1 = = 231,86 (m3) - Diện tích của một bể tiếp xúc trên mặt bằng: F = = 58(m2) Chiều cao công tác của bể, thiết kế H1 = 4 (m) - Chiều rộng bể chọn b = 5(m) - Chiều dài bể: L = = 12 m Cặn trong hố tiếp xúc có độ ẩm p = 96% được bơm ra thiết bị làm khô lọc chân không. Và lượng cặn có thể tích như sau: Wc = (m3/ngđ) Trong đó: + a - Lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc, a = 0,03 (l/ng.ngđ) + NttBOD- Dân số tính toán theo BOD5, NttBOD= 108882(người) + T-thời gian lưu bùn tại bể tiếp xúc, T = 1 ngày Wc = = 3,27(m3/ngđ) Vậy ta xây dựng 2 bể tiếp xúc làm việc với các kích thước: - Lấy chiều cao bảo vệ:Hbv=0,3m→chiều cao xây dựng:H=4,3(m) - Chiều dài: L = 12(m) - Chiều rộng b = 5(m) 4.4.16 Tính toán dây chuyền làm khô bùn cặn bằng lọc chân không Bùn cặn sau khi được thải ra từ các công trình xử lý như bể Mê tan, bể tiếp xúc được đưa tới dây chuyền làm khô bùn cặn. Sử dụng hệ thống làm khô bùn cặn bằng lọc chân không vì trạm có công suất tương đối lớn. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 132 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Cặn sau khi lên men ở bể Mêtan và cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến bể lọc bùn để làm ráo cặn đến độ ẩm cần thiết. Ta có: + Lưu lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể lọc bùn: W = WM + W0 = 132,21 + 3,27 = 135,48(m3/ngđ) Trong đó: + WM - lượng cặn từ bể Mê tan (m3/ngđ) + W0 - lượng cặn từ bể tiếp xúc (m3/ngđ) + Thể tích cặn đã làm khô được tính theo công thức: Wk = W = 20,32(m3/ ngđ). Trong đó: + + P1: độ ẩm của cặn sau khi ra khỏi bể Mêtan P2: độ ẩm của cặn sau khi lọc. Nội dung tính toán thiết bị làm khô cặn bằng lọc chân không gồm các phần sau đây: - Tính toán lựa chọn thiết bị lọc chân không - Tính toán thiết bị rửa cặn. - Tính toán bể nén cặn. - Tính toán bể đông tụ cặn. a. Chọn loại lọc chân không và thiết bị +Diện tích công tác của lọc chân không được tính theo công thức: F = = 10,16 (m2) Trong đó: t- thời gian làm việc của bể lọc chân không /ngđ, t = 20h q- công suất của bể lọc chân không , q = 20 Kg/m 2.h (Theo bảng 4.8 Xử lý nước thải + + Đô thị - PGS.TS Trần Đức Hạ) Ta chọn 1 thiết bị lọc chân không công tác và 1 dự phòng với bề mặt lọc mỗi chiếc là 12 m2 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 133 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Để hút một lượng không khí 0,5 - 0,6 m3/phút, trên 1 m2 bề mặt lớp lọc với độ chân không 50 - 60% cho mỗi thiết bị lọc, cần bơm chân không với công suất : W1= 0,5. 12 = 6 (m3/phút) + Để cung cấp một lượng không khí nén 0,1 m 3/ phút trên 1 m2 bề mặt thiết bị lọc với áp suất 0,4 - 0,5 at, cần có loại bơm chân không có công suất : W2= 0,1×16×4 = 6,4 m3/phút Theo biểu đồ, ta chọn bơm chân không PMK -3. b. Thiết bị rửa cặn (bể trộn) + Thể tích nước cần thiết để rửa cặn lấy bằng 3 thể tích cặn. Lượng hỗn hợp cặn nước được tính theo công thức: WHH = W×(1+3) = 135,48×(1+3) = 541,92(m3/ngđ) + Lượng cặn - nước trung bình trong một giờ: Wh = = 22,58(m3/h) + Việc xáo trộn cặn (rửa cặn) với nước bằng cách thổi khí vào hỗn hợp cặn trong vòng 15 phút. Trong trường hợp này, thể tích bể trộn được tính theo công thức: Wt = Wh×t = 22,58 = 5,65(m3) + Chọn kích thước bể trộn như sau: H×L×B = 2×2×1,5(m) +Không khí phân phối vào bể trộn qua các tấm xốp. +Lưu lượng không khí cần thiết để xáo trộn cặn với tiêu chuẩn 0,5 m 3 trên 1 m3 hỗn hợp. V = Wh×= 22,58×0,5/60 = 0,188 (m3/h) c. Bể nén cặn - bể nén bùn đứng +Thể tích bể nén cặn được tính theo công thức: WN = Wh×t = 22,58×12 = 270,96(m3) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 134 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong đó : + t- thời gian hỗn hợp cặn lưu lại trong bể,chọn t = 12h. Thể tích phần bùn của bể nén cặn được tính với thời gian tích đọng bùn cặn trong 2 ngày đêm và độ ẩm của cặn 95%: Wb = W = 81,29(m3). Thể tích tổng cộng của cặn nén: Wch = WN + Wb = 270,96 + 81,29 = 352,25(m3) Chọn 2 bể nén cặn đứng,đường kính mỗi bể là 10 m. + Diện tích mặt thoáng của bể: F1 = = 78,5 (m2) +Chiều sâu trung bình của bể nén cặn: H = = 2,4(m) d. Lượng hóa chất đông tụ cặn Quá trình đông tụ cặn được tiến hành đầu tiên với clorua sắt FeCL 3 và sau đó với vôi CaO. Liều lượng chất đông tụ được lấy theo FeCL 3 tinh khiết - 3- 5% trọng lượng khô của cặn (lấy trung bình bằng 4%) và theo phần hoạt tính của vôi 10 - 12% trọng lượng khô của cặn. Như vậy, lượng FeCL3 cần thiết sẽ là: Ps = = 0,163 (T/ng) Tính theo sản phẩm bán ngoài cửa hàng với FeCL3 tinh khiết - 60% thì lượng sắt clorua sẽ là: P = = 0,27 (T/ngđ). - Lượng vôi hoạt tính cần thiết: PV = = 0,41(T/ng) Clorua sắt được chứa dưới dạng dung dịch 30% trong vòng 15 ngđ. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 135 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Thể tích bể chứa dung dịch clorua sắt được tính theo công thức: WS = = 13,58(m3) Trong đó: + t- thời gian chưa dung dịch clorua sắt , t= 15- 20ngđ + Cs - hàm lượng clorua sắt tinh khiết trong sản phẩm clorua sắt bán ngoài cửa hàng, Cs = 60% + bs- nồng độ dung dịch clorua sắt , bs =30%. Chọn kích thước bể trộn như sau: H×L×B = 2,5×2,7×2 (m) - Thể tích thùng tiêu thụ được tính với thời gian chứa dung dịch clorua vôi 10% trong 12 h: W = = 1,36 (m3) Chọn 1 thùng tiêu thụ, dung tích thùng 2,5 m3 - Thể tích bể chứa dung dịch vôi sữa 10%: Wv = = 2,86 (m3) Trong đó: + t- thời gian chứa dung dịch vôi sữa , t = 12h + CV - hàm lượng vôi hoạt tính trong sản phẩm vôi sữa bán ngoài cửa hàng,C V = 70% + bV- nồng độ dung dịch vôi sữa , bV =10%. Chọn 1 bể,dung tích bể 2,86m3.Chọn kích thước bể trộn như sau: B×L×H= 1,5×1,6×1,2(m) 4.4.17 Sân phơi bùn dự phòng Sân phơi bùn có chức năng làm mất nước bùn cặn(giảm độ ẩm bùn cặn xuống còn khoảng 80%) trong điều kiện tự nhiên. Nước được tách khỏi cặn bằng bay hơi, thấm xuống đất… SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 136 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong dây chuyền công nghệ đã lựa chọn ta sử dụng sân phơi bùn nhân tạo, kết hợp lắng và rút nước bề mặt vì nền đất khu vực xây dựng trạm xử lí chắc, ít thấm nước do mực nước ngầm khá thấp(từ 3,0÷6,5m) Sân phơi bùn là các ô đất được quy hoạch thành nhiều ngăn có bờ cao 0.6÷1(m). Nền sân có độ dốc về phía ống thu nước i=0.03.Ống thu nước được dùng chủ yếu là ống nhựa D200 có khoan lỗ với độ dốc đặt ống i=0.01.Trên sân phơi ta thường rải lớp cát sỏi hoặc đa dăm để dễ rút nước.Bùn và cặn dẫn tới sân phơi bao gồm cặn sau khi đã lên men ở bể metan và cặn từ bể tiếp xúc SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 137 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 4.11. Sơ đồ cấu tạo của sân phơi bùn SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 138 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 1-Miệng xả bùn;2-Ống thu nước;3-Bờ ngăn;4-Ống phân phối bùn; 5-Đường đi xuống; 6-Máng xả bùn;7-Ống dẫn nước thoát Tính toán thiết kế sân phơi bùn: - Thể tích cặn từ Bể tiếp xúc: W0 = 3,27 (m3) - Thể tích cặn từ Bể mê tan: Wc = 132,21 (m3) - Thể tích tổng cộng cặn tới sân phơi bùn: W = 3,27 + 132,21 = 135,48(m3) - Diện tích hữu ích của sân phơi: F1 = W × 365 q0 × n Trong đó: + q0 - Tải trọng lên sân phơi bùn: đối với hệ thống nền nhân tạo có hệthống rút nước khi làm khô cặn và bùn hoạt tính lên men thì lấy q0=3(m3/m2.năm) + n - Hệ số kể đến điều kiện khí hậu: n= 2÷3,8 lấy n= 3,5 Ta tính được: F1 = = 4710(m2) Sân phơi bùn là trường hợp dự phòng trong trường hợp công trình làm khô bùn cặn gặp sự cố , nên ta chỉ lấy bằng 25% thể tích tổng cộng cặn vậy : Ftt= 4610×0,25 = 1177,5(m2) Ta thiết kế Sân phơi bùn: chia làm 4 ô mỗi ô diện tích: 294,4(m2) Kích thước mỗi ô: 17×17,5 (m) - Diện tích công trình phụ: F2 = K×Ftt = 0,3× 1177,5= 353,25(m2) Trong đó: K - Hệ số lấy bằng 0,3 - Diện tích tổng cộng: F= 1177,5+353,25= 1530,75(m2) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 139 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN 2 4.5.1 Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải(giống phương án 1) 4.5.2 Tính toán mương tiếp nhận(giống phương án 1) 4.5.3 Tính toán song chắn rác(giống phương án 1) 4.5.4 Tính toán bể lắng cát ngang(giống phương án I) 4.5.5 Tính toán sân phơi cát(giống phương án I) 4.5.6 Tính toán bể lắng ngang đợt I(giống phương án I) 4.5.7 Tính toán bể SBR Aeroten hoạt động gián đoạn hoạt động theo mẻ (Sequencing Batch Reactor-SBR) là công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính. Trong đó diễn ra các quá trình thổi khí,lắng bùn,gạn nước thải. Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bao gồm:làm đầy nước thải,thổi khí,để lắng tĩnh,xả nước thải và xả bùn.được mô phỏng như sơ đồ sau: - Bể SBR là công trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Trong các ngăn bể của hệ lần lượt diễn ra các giai đoạn: làm đầy nước thải, thổi khí, lắng bùn và xả nước thải, nên sau hệ này không cần bể lắng đợt 2. Bể SBR cho hiệu suất xử lý BOD 5 trong nước thải rất cao và có khả năng khử được N nhờ phản ứng Nitrat xảy ra trong môi trường thiếu khí ở ngăn selector đầu bể. NO3-+1,,08CH3OH+ H+ → 0,065C5H7O2N+0,47N2 +0,76CO2 +2,44H2O Phương pháp tính toán bể SBR dưới đây dựa theo các tài liệu: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 140 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Giáo Trình: “Xử Lý Nước Thải Đô Thị - PGS.TS Trần Đức Hạ”, “Tính Toán Các Công Trình xử Lý Nước Thải – TS. Trịnh Xuân Lai”, “WastewaterEngineering Treatment and Reuse – Metcalf & Eddy, Inc”. Số liệu đầu vào: +LBOD5 = 221,06(mg/l) +L1 = 147,74(mg/l) ( hàm lượng cặn lơ lửng trước khi vào bể SBR) +Chỉ số bùn I= 100 (mg/l) (theo TCVN 7957-2008, I =100-200 (mg/l)) +a =2 (g/l) (a: liều lượng bùn hoạt tính, a=2g/l (tải trọng bùn cao) Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn) θ c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày. BOD5 = 0,65COD Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 31,53 ml/gcặn sinh học và 65% chất có khả năng phân hủy sinh học a. Thời gian thổi khí cần thiết ts = L0 − Lt 16 + 0,75.[ a (1 − Tr )] 0, 75 Lt 1, 25 . Kt Trong đó: + Lo – BOD5 của nước thải trước khi vào SBR Lt = 221,06 mg/l + + a: Liều lượng bùn hoạt tính (g/l),a=2 Tr: Độ tro của bùn hoạt tính, Tr = 0,3 Lt: BOD của nước thải sau khi xử lý, Lt = 30(mg/l) Kt: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý Kt = 0,09 0,09 = = 0,692 0,004T + 0,03 0,004 × 25 + 0,03 T- Nhiệt độ trung bình của nước thải, T = 250C SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 141 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông ts = 221,06 − 30 × 0,692 = 1,58h 16 + 0,75 × [2(1 − 0,3)] 0, 75 301, 25 Chọn thời gian sục khí ts = 2h Chu kì làm việc của 1 bể: TC= tB+ tS+ tL+ tX Trong đó: + tB- Thời gian nạp nước vào bể và thời gian sục khí. + tL- Thời gian lắng, 1h + tX- Thời gian xả, 0,5h . Nước vào trong bể 30 phút bắt đầu sục khí, ta vừa nạp vừa sục khí trong 2h tiếp theo, tB = 0,5 +ts = 0,5 + 2 = 2,5h Vậy chu kì hoạt động của 1 bể SBR: TC= 2,5 +1+0,5=4h Để hệ bể SBR làm việc liên tục thì ít nhất phải có 2 bể, mặt khác số bể phải chẵn để tiện cho việc phân kỳ xây dựng. Bởi vậy ta xây dựng Hệ bể SBR gồm 4 bể. Hình 4.12. Sơ đồ hoạt động của hệ 4 bể SBR Số chu kì làm việc trong 1 ngày của 1 bể: 24/4= 6chu kì SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 142 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Số chu kì làm việc trong 1 ngày của cả hệ: 6×4= 24 chu kì Do đó: Bể 1,3 có chế độ làm việc giống nhau. Máy thổi khí thổi bể 1 xong sang bể 3 Bể 2,4 có chế độ làm việc giống nhau. Máy thổi khí thổi bể 2 xong sang bể 4 Bể 1 và bể 3, bể 2 và bể 4 theo cặp dùng chung máy thổi khí Thể tích nước vào một bể trong một chu kỳ: Vn = = = 753m3 b. Xác định kích thước bể SBR Lượng bùn trong bể = Lượng bùn sau khi lắng. Vb × (a + pb ) = Vl × S e Trong đó: + Vb- Thể tích bể, (m3) + Vl- Thể tích bùn sau lắng, (m3) + Se- Hàm lượng chất lơ lửng trong bùn hoạt tính Se= 10 6 10 6 = = 10000( g / m 3 ) I 100 + a: Liều lượng bùn hoạt tính trong bể, 2g/l = 2000g/m3 ÷ + I: Chỉ số bùn(theo 8.16.4 TCVN7957-2008, I =100 200(mg/l.Lấy I=100(mg/l) + Pb- Độ tăng sinh khối của bùn Pb=0,8.C1+0,3.Lnth=0,8×147,74+0,3×221,06 =184,51 (mg/l). SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 143 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Vl a + Pb 2000 + 184 ,51 = = = 0,218 Vb Se 10000 Để đảm bảo việc gạn nước trên bề mặt bể, tránh việc bùn trôi ra theo nước, duy trì một lớp nước bằng 20% dung tích bùn lắng: Vl = 0,218 × (100 + 20)% = 0,262 Vb Thể tích nước (Vn) + Thể tích bùn (Vl) = Thể tích bể (Vb) Do đó : Vn Vl V + = 1 ⇔ n + 0,262 = 1 Vb Vb Vb =1-0,262= 0,738 - Thể tích mỗi bể của hệ SBR: Vb= == 1020 (m3) Thể tích bùn (Vl)=0,262 Vb= 0,262×1020= 267,4 m3 Chọn kích thước Bể SBR: L×B×H= 30×7×5 m Chiều cao phần bùn và phần nước bảo vệ để khi tháo nước ra không quấn theo bùn là Hl=1,3m, và chiều cao phần nước công tác là H n= 3,7m c. Thiết kế ngăn Selector - Chức năng của ngăn Selector: + Điều hoà lưu lượng: nước thải trước khi vào bể SBR sẽ được khuấy trộn đều và lưu lại ngăn selector trong 30 phút. Đây cũng là ngăn phân phối nước vào bể SBR. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 144 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Tạo ra môi trường thiếu khí cần thiết cho phản ứng khử nitrat xảy ra. Sau giai đoạn lắng trong bể SBR, bùn hoạt tính được tuần hoàn lại đầu ngăn Selector, để cung cấp oxi liên kết cho vi khuẩn khử nitrat hoạt động. Trong ngăn selector bố trí hệ thống phân phối khí bọt thô, lưu lượng nhỏ nhằm mục đích để trộn đều bùn hoạt tính với nước thải (đảm bảo DO < 0,5 mg/l) Thể tích cần thiết của ngăn Selector: Vselector= Qhmax× t (m3) Trong đó: + t- Thời gian lưu nước trong ngăn Selector t = tkhử nitrat - tlàm đầy không thổi khí - tlắng tĩnh = 2 – 1/3 – 1 = 0,67 (h) Vselector= 1121,9× 0,67 = 751,67 m3 Để nước từ ngăn Selector phân phối được đều vào bể SBR, ta thiết kế chiều dài của ngăn Selector bằng chiều rộng của bể SBR. Thể tích selector của 1 bể = 751,67/4 = 188m3 Kích thước của ngăn Selector:B×L×H= 6×7×5m e.Tính toán cấp khí cho SBR Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải được xác định theo công thức: D= z × ( La − L t ) k 1 × k 2 × n1 × n 2 × ( C p − C ) (m3/m3) Trong đó: + z : Lượng ôxy đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD, z = 0,9 (với bể Aerôten xử lý sinh học khụng hoàn toàn ) mục 8.16.13 TCVN- 7957-2008 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 145 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí, lấy theo bảng 47 TCVN7957-2008, với thiết bị nạp khí tạo bọt cỡ nhỏ lấy theo tỷ số giữa vùng nạp khí và diện tích Aeroten, k1 = 1,68 (với f/F = 0,2 và Imax = 20 m3/m2.h) + k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị, với Hln = 5(m) và 3(m3/m2-h), K2 = 2,92 + n1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải n1 = 1 + 0,02× (ttb - 20) = 1 + 0,02× (25− 20) = 1,1 Với ttb = 250C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè + n2: Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nước thải so với trong + nước sạch, lấy sơ bộ n2 = 0,85 ( TCVN 7957-2008) Cp: Độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nước tuỳ thuộc vào chiều sâu lớp nước trong bể. Được xác định theo công thức: Cp = h  CT × 10,3 +  2  10,3 Với CT: Độ hoà tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. T = 250C ⇒ CT = 8,02(mg/l) 4  8,02 × 10,3 +  2  Cp = 10,3 = 9,97 (mg/l) C : Nồng độ trung bình của oxy trong Aeroten (mg/l), C = 2 (mg/l) D= - 0,9× ( 221,06 − 30 ) 1,68× 2,92× 1,1× 0,85× ( 9,97 − 2 ) = 4,7(m3K/m3nước thải) Cường độ nạp khí yêu cầu: I= D×H t ae = 4,7 × 5 1,5 = 15,68(m3/m2) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 146 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Ta có : Imin = 3(m3/m2-h)< I = 15,68(m3/m2-h)< Imax = 20(m3/m2-h) đảm bảo yêu cầu thiết kế. Lưu lượng không khí cần thổi vào hệ 4 bểSBR trong một đơn vị thời gian là: V = D×Qh = 4,7×1121,9 = 5272,93(m3/h)=1,46(m3/s) Lưu lượng không khí cần cấp trong ngày là: 24×5272,93 = 122655(m3/ngđ) Lưu lượng không khí cần cấp cho 1 bể là: 5272,93/4=1318,23(m3/h)=0,37(m3/s) -Tính toán hệ thống phân phối khí: gồm có ống chính và ống nhánh Hệ thống phân phối khí được bố trí trên thành bể rồi chạy dọc theo thành bểxuống đáy bể với các ống nhánh. Ống chính được đặt trên thành bể với lưu lượng khí thổi vào Q ch = 0,37m3/s.Chọn thiết bị phân phối khí loại ống đục lỗ để hạn chế việc tắc ống khí do quá trình lẵng diễn ra ngay tại bể SBR, tính toán sao cho vận tốc trong ống v=10-15 (m/s) - Tính ống chính phân phối khí chung cho hệ 4 bể SBR: Để an toàn và tiện cho sửa chữa ta dùng 2 ống chính cấp từ ngoài vào bể  Đường kính ống : D = 4 × 4,7 3,14 × 10 × 2 = 0,5 (m) chọn D = 500(mm) Chọn vận tốc ống đứng là 10 (m/s) - Tính ống chính cho 1 bể SBR Mỗi bể ta dùng 2 đường ống chính cấp khí +Chọn khoảng cách giữa 2 đường ống chính là 10 m và cách tường 5m  Đường kính ống đứng : D = 4 × 0,37 3,14 × 10 × 2 = 0,153 chọn D = 200(mm) Chọn vận tốc ống đứng là 10 (m/s) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 147 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Đường kính ống nhánh: có 2 hệ ống nhánh, hệ ống nhánh 1 vuông góc với ống chính và nối vào ống chính. Hệ ống nhánh 2 song song với ống chính và nối vào ống nhánh 1 Hệ ống nhánh 1: + Chọn khoảng cách giữa các nhánh là 4,5 m và cách tường 2m + Số ống nhánh dọc theo chiều dài bể : n = 5 ống đứng Đường kính ống đứng : D = 4 × 0,37 3,14 × 10 × 5 = 0,097 chọn D = 100(mm) Chọn vận tốc ống đứng là 10 (m/s) Hệ ống nhánh 2: + Chọn khoảng cách giữa các nhánh là 0,5 m cách ống chính 0,5m và cách tường 0,5m + Số ống trên mỗi nhánh : n = 9 ống đứng Đường kính ống đứng : D = 4 × (0,37) / 5 3,14 × 10 × 9 = 0,032 chọn D = 30(mm) Chọn vận tốc ống đứng là 10 (m/s) f. Tính toán hệ thống thu nước Decanter Ta làm đầy bể trong vòng 1h với lưu lượng 752,8m3/h, xả nước trong vòng 0,5h thì lưu lượng xả là 752,8×0,5 = 376,4(m3/h) Tra theo Catalog ta chọn loại 2 Decanter loại AD 500 R-G có các chỉ số theo bảng sau: Loại Decanter DN (mm) Q(m3/h) LO1 LO2 AD 500R-G 500 600-900 2300 4280 Hs(mm) Hv (mm) M(kg) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 148 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 200 160 900 Hình vẽ như sau: DN L01 HV HS L02 Hình 4.13. Hệ thống thu nước Decanter của bể SBR - Để tránh đáy của phễu hút chạm đáy bể thì ở đáy bể ngay bên dưới decanter ta tạo lòng chảo có đường kính 1,2 m, chỗ lõm xuống sâu nhất là 0,2m. -Ta thiết kế tường bể dày 250 mm. -Trên mặt bể ta đổ sàn BTCT rộng trung bình 1500 mm làm đường đi lại. 4.5.8 Tính toán bể điều hòa Do phương án xử lý có công trình xử lý sinh học là bể SBR, bể hoạt động gián đoạn theo mẻ nên để đảm bảo chế độ vận hành liên tục, điều hòa cho bể cần xây dựng bể điều hòa lưu lượng cho trạm xử lý. Bể điều hòa lưu lượng được đặt sau bể lắng 1.Việc tính toán bể điều hòa tương tự như tính toán bể chứa nước sạch. Chọn lưu lượng nước thải đi vào ngăn tiếp nhận là lưu lượng trung bình:4,17% Qngđ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 149 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Bảng 4.11. Lượng nước thải và và ra khỏi bể điều hòa lưu lượng theo các giờ trong ngày Giờ trong ngày Lưu lượng NT đến từ trạm bơm 0-1 Lưu lượng ngăn tiếp nhận Lượng nước vào bể điều hòa %Qngđ 4.17 4.17 7.42 Lượng ra khỏi bể điều hòa %Qngđ Lượng Nước Còn Lại Trong Bể %Qngđ 1-2 1.94 4.17 2.23 9.64 2-3 2.03 4.17 2.14 11.78 3-4 2.19 4.17 1.98 13.76 4-5 1.95 4.17 2.22 15.98 5-6 3.84 4.17 0.33 16.30 6-7 6.11 4.17 -1.94 1.94 14.36 7-8 5.37 4.17 -1.21 1.21 13.15 8-9 5.48 4.17 -1.31 1.31 11.84 9-10 5.53 4.17 -1.36 1.36 10.48 10-11 5.54 4.17 -1.38 1.38 9.10 11-12 5.22 4.17 -1.06 1.06 8.05 12-13 4.36 4.17 -0.19 0.19 7.85 13-14 5.40 4.17 -1.23 1.23 6.63 14-15 6.21 4.17 -2.04 2.04 4.58 15-16 5.34 4.17 -1.18 1.18 3.40 16-17 5.29 4.17 -1.12 1.12 2.29 17-18 5.25 4.17 -1.08 1.08 1.20 18-19 4.85 4.17 -0.68 0.68 0.52 19-20 4.69 4.17 -0.52 0.52 0.00 20-21 3.91 4.17 0.26 0.26 21-22 2.94 4.17 1.23 1.48 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 150 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 22-23 2.68 4.17 1.49 2.97 23-24 1.95 4.17 2.22 5.19 Từ bảng tính ta có thể tích của bể điều hòa tính giống như đài nước là: 16,3% Q ngđ Wđn= 16,3%×18067 = 2934,9(m3) Do có bể lắng ngang trước bể điều hòa nên thể tích thực của bể điều hòa tính bằng: Wđh=Wđn – Whữu ích bể lắng ngang đợt 1 =2934,9 – 4,5×33×3×4 =1152,9(m3) Xây dựng 1 bể điều hòa. Chiều cao công tác của bể: 4 m. chiều cao bảo vệ 0,5 m Bể điều hòa được xây dựng hình vuông cạnh 17×17m 4.5.9 Bể nén bùn đứng(giống phương án I) 4.5.10 Bể Mêtan(giống phương án I) 4.5.11 Tính toán máng trộn (giống phương án 1) 4.5.12 Tính toán trạm khử trùng nước thải (giống phương án 1) 4.5.13 Tính toán bể tiếp xúc ngang (giống phương án 1) 4.5.14 Thiết bị đo lưu lượng (giống phương án 1) 4.5.15 Tính toán sân phơi bùn Sân phơi bùn có chức năng làm mất nước bùn cặn(giảm độ ẩm bùn cặn xuống còn khoảng 80%) trong điều kiện tự nhiên. Nước được tách khỏi cặn bằng bay hơi, thấm xuống đất… Trong dây chuyền công nghệ đã lựa chọn ta sử dụng sân phơi bùn nhân tạo, kết hợp lắng và rút nước bề mặt vì nền đất khu vực xây dựng trạm xử lí chắc, ít thấm nước do mực nước ngầm khá thấp(từ 3,0÷6,5m) Sân phơi bùn là các ô đất được quy hoạch thành nhiều ngăn có bờ cao 0.6÷1(m). Nền sân có độ dốc về phía ống thu nước i=0,03.Ống thu nước được dùng chủ yếu là ống nhựa D200 có khoan lỗ với độ dốc đặt ống i=0,01.Trên sân phơi ta thường rải lớp cát SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 151 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông sỏi hoặc đá dăm để dễ rút nước.Bùn và cặn dẫn tới sân phơi bao gồm cặn sau khi đã lên men ở bể metan và cặn từ bể tiếp xúc Tính toán thiết kế sân phơi bùn: - Thể tích cặn từ Bể tiếp xúc: W0 = 3,27 (m3) - Thể tích cặn từ Bể mê tan: Wc = 132,21 (m3) - Thể tích tổng cộng cặn tới sân phơi bùn: W = 3,27 + 132,21 = 135,48(m3) - Diện tích hữu ích của sân phơi: F1 = W × 365 q0 × n Trong đó: q0 - Tải trọng lên sân phơi bùn: đối với hệ thống nền nhân tạo có hệ thống rút nước + khi làm khô cặn và bùn hoạt tính lên men thì lấy q0 = 3 (m3/m2.năm) + n - Hệ số kể đến điều kiện khí hậu: n = 2÷3,8 lấy n = 3,5 Ta tính được: F1 = = 4710 (m2) Ta thiết kế Sân phơi bùn: chia làm 8 ô mỗi ô diện tích: 589(m2) Kích thước mỗi ô: 26×23 (m) - Diện tích công trình phụ: F2 = K×Ftt = 0,3×4710 = 1413(m2) Trong đó: K - Hệ số lấy bằng 0,3 - Diện tích tổng cộng: F= 4710+1413= 6123(m2) 4.6. CAO TRÌNH TRẠM XỬ LÝ - Cao độ mặt đất tại nơi xây dựng trạm xử lý là: 9,5 m SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 152 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Cao độ của từng công trình ảnh hưởng lớn đến sơ đồ của trạm xử lý, vì nó quyết định khối lượng công tác đất. Các công trình có chiều cao lớn (bể lắng , bể mêtan…) nên đặt nửa chìm nửa nổi so với mặt đất, để giảm khối lượng công tác đất và lượng đất phải chuyên chở. - Nước thải phải tự chảy qua các công trình. Thường dùng bơm để bơm cặn từ bể lắng đợt I vể bể mê tan, bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II về bể AO, bùn dư về bể lắng đợt I hoặc bể nén bùn rồi tới bể mêtan. - Việc xác định chính xác tổn thất áp lực qua mỗi công trình và ống dẫn là điều kiện đầu tiên bảo đảm cho trạm xử lý làm việc bình thường. - Để xác định sự liên quan giữa các công trình về mặt cao trình, song song với việc thiết lập mặt bằng tổng thể của trạm, ta phải dựng mặt cắt dọc theo chiều chuyển động của nước và bùn - gọi là mặt cắt dọc "theo nước" và "theo bùn". - Mặt cắt "theo nước" là mặt cắt triển khai các công trình theo đường chuyển động dài nhất của nước từ kênh dẫn vào trạm đến cống xả ra sông hồ chứa. - Mặt cắt "theo bùn" bắt đầu từ miệng van xả bùn từ bể lắng đợt II đến máy ép bùn (đối với PA1), hoặc từ bể SBR đến sân phơi bùn (đối với PA2) Việc xác định chính xác tổn thất áp lực qua mỗi công trình và ống dẫn là điều kiện đầu tiên bảo đảm cho trạm xử lý làm việc bình thường. + Tổn thất áp lực trong trạm xử lý gồm: 1. Tổn thất theo chiều dài khi nước chuyển động theo ống, kênh, máng nối các công trình với nhau. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 153 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 2. Tổn thất khi nước chảy qua máng tràn, cửa sổ ở chỗ dẫn nước vào và ra khỏi công trình, qua các thiết bị đo, kiểm tra... 3. Tổn thất qua từng công trình, ở những chỗ chênh lệch mực nước lấy theo tiêu chuẩn Ngoài ra còn phải dự trữ áp lực cho khi mở rộng trạm xử lý trong tương lai. 4.7 KHÁI TOÁN KINH TẾ 4.7.1 Khái toán kinh tế trạm xử lý nước thải phương án 1 a. Chi phí xây dựng Theo tính toán sơ bộ giá thành xây dựng các công trình tính theo khối lượng xây lắp trong trạm xử lý là: +Với công trình có dung tích 1000m3, đơn giá là 2,0 triệu đồng/m3 +Với công trình sân phơi cát, sân phơi bùn, đơn giá 1,0 triệu đồng/m 2 Giá thành thiết bị lấy sơ bộ bằng 30% đối với các công trình đơn giản,40% đối với công trình phức tạp. Bảng 4.12. Bảng khái toán kinh tế phương án 1 STT Tên công trình Khối Đơn Gía thành lượng giá xây dựng 1000đ 1000 1000đ 9200 Thiết bị 1000đ Tổng giá thành 1 Ngăn tiếp nhận (m3) 9.2 2 Song chắn rác 5.5 1000 5500 15000 20500 3 Bể lắng cát ngang 28.5 1000 28500 20400 48900 4 Đo lưu lượng 3.5 1000 3500 5 Bể lắng ngang đợt 1 1782 2000 3564000 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 1000đ 9200 3500 2190000 5754000 154 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 6 Bể AO 10496 2000 20992000 3282000 24274000 7 Bể lắng ngang đợt 2 2000 2000 4000000 2916000 6916000 8 Máng trộn 22.36 1000 22360 22360 9 Bể tiếp xúc ngang 516 1500 774000 774000 10 Bể mêtan 2000 2000 4000000 800000 4800000 11 Bể nén bùn Nhà làm khô bùn 562 1500 843000 744800 1587800 375 2000 750000 900000 1650000 160 1000 160000 160000 1522000 12 13 (m2) Sân phơi cát (m2) 14 Sân phơi bùn (m2) 1522 1000 1522000 15 Trạm khí nén (m2) 30 2000 60000 50000 110000 16 Trạm khử trùng (m2) Nhà kho chứa clo 30 2000 60000 40000 100000 17 (m2) + Nhà chứa hóa 115 2000 230000 18 chất Trạm biến áp (m2) 36 3000 108000 38400 146400 19 Kho chứa + Xưởng 220 2000 440000 64000 504000 20 Nhà hành chính 240 2000 480000 200000 680000 21 Nhà để xe 96 2000 192000 192000 22 Phòng bảo vệ 16 2000 32000 32000 23 Phòng thí nghiệm 80 2000 160000 160000 24 Hố thu bùn 72 2000 144000 144000 25 Trạm thu khí đốt 50 2000 100000 20000 120000 26 Trạm bơm bùn 50 2000 100000 96000 196000 27 Mương dẫn 240 1500 360000 TỔNG 39140060 230000 360000 11376600 50516660 + Diện tích đất sử dụng:244×166 = 40670 (m 2) + Chi phí đền bù giải phóng, san lấp mặt bằng: B=40670×0,5 = 20335 triệu đồng Tổng các chi phí xây dựng cơ bản: Gxd = 50517 + 20335 = 70852triệu đồng SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 155 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Suất đầu tư:Gđt= Gxd× 1,2 = 70852 × 1,2 = 85022,4triệu đồng b. Chi phí quản lý trạm xử lý 1. Lương công nhân trạm xử lý 2. Trạm bơm nước thải 3. Chi phí khấu hao tài sản 4. Chi phí hoá chất 5. Chi phí sửa chữa 6. Các chi phí khác 7. Chi phí trả lương cho công nhân + Công nhân vận hành trạm bơm nước thải: 5 người + Công nhân trong trạm xử lý 20 người + Tổng cộng 25 người + Lương bình quân 3000000đ/ người.tháng Glương = 25×3000.000 × 12 = 900.000.000 = 900 triệu/năm 8. Chi phí điện năng Chi phí điện năng cho trạm bơm nước thải: ×A×365 (đồng/năm) Trong đó: + Qb - lưu lượng của bơm (m3/h) Qb = 616 (m3/h) + Hb - áp lực của bơm ; Hb= 11,25 (m) + T – Tổng thời gian hoạt động của bơm trong ngày t = 24 giờ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 156 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + ηb - hiệu suất bơm nb = 0,8 + ηđc - hiệu suất động cơ : ηđc = 0,65 + A - giá điện; A = 2000 đ/kWh. ×2000×365 = 22 891triệu/năm Các chi phí điện khác như trạm bơm bùn, trạm khí nén, điện tháp sáng lấy bằng 50%. Vậy tổng tiền điện là : Gđiện = 22891× 1,5 = 34336,5triệu/năm * Chi phí khấu hao tài sản. Khấu hao tài sản cố định lấy bằng 5% tổng vốn xây dựng công trình. GKhấu hao = 0,05 ×85022,4 = 4251,12 triệu/năm * Chi phí hoá chất. Lượng Clo cần để khử trùng trong một năm. VTB = 6,89× 24×365 = 60356kg/năm Giá tiền 1 kg Clo là 10000 đ Tổng số tiền chi phí cho hoá chất là: Gclo = 60356× 10000 = 603,6 triệu/năm * Chi phí sữa chữa lấy bằng 5% tổng vốn xây dựng công trình. Gsửa chữa = 0,05 ×85022,4 = 4251,12 triệu/năm * Chi phí khác lấy bằng 3% tổng vốn xây dựng công trình. Gphụ = 0,03 ×85022,4 = 2550,67 triệu/năm Tổng chi phí quản lý : SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 157 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Gquản lý= Glương + Gđiên + Gkhấu hao + Ghoá chất + Gsữa chữa + Gphụ Gquản lý = 900 + 34336,5+ 4251,12 + 603,6 + 4251,12 + 2550,67 = 46893triệu/năm Giá thành quản lý 1m3 nước thải gquảnlý= = 7111đồng/m3 Suất đầu tư cho một m3 nước thải Vđầu tư = =12893đồng/m3 Giá thành xử lý 1 m3 nước thải T = gquản lý + Vđầu tư = 7111 + 12893 = 20004đồng/m3 4.7.3 Khái toán kinh tế trạm xử lý nước thải phương án 2 a. Chi phí xây dựng Bảng 4.13. Bảng khái kinh tế các công trình theo phương án 2 TT Tên công trình Khối Đơn Gía thành lượng giá xây dựng 1000đ 1000 1000đ 9200 1 Ngăn tiếp nhận (m3) 9.2 2 Song chắn rác 5.5 1000 3 Bể lắng cát ngang 28.5 4 Đo lưu lượng 5 Thiết bị 1000đ Tổng giá thành 0 1000đ 9200 5500 15000 20500 1000 28500 20400 48900 3.5 1000 3500 0 3500 Bể lắng ngang đợt 1 1782 2000 3564000 2190000 5754000 6 Bể SBR 4620 2000 9240000 3282000 12522000 7 Bể điều hòa 2601 2000 5202000 5202000 8 Máng trộn 22.36 1000 22360 0 22360 9 Bể tiếp xúc ngang 516 1500 774000 0 774000 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 158 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 10 Bể mêtan 2000 2000 4000000 800000 4800000 11 Bể nén bùn Nhà làm khô bùn 562 1500 843000 744800 1587800 375 2000 750000 900000 1650000 160 1000 160000 0 160000 12 13 (m2) Sân phơi cát (m2) 14 Sân phơi bùn (m2) 6089 1000 6089000 0 6089000 15 Trạm khí nén (m2) 30 2000 60000 50000 110000 16 Trạm khử trùng (m2) Nhà kho chứa clo 30 2000 60000 40000 100000 17 (m2) + Nhà chứa hóa 115 2000 230000 0 230000 18 chất Trạm biến áp (m2) 36 3000 108000 38400 146400 19 Kho chứa + Xưởng 220 2000 440000 64000 504000 20 Nhà hành chính 240 2000 480000 200000 680000 21 Nhà để xe 96 2000 192000 0 192000 22 Phòng bảo vệ 16 2000 32000 0 32000 23 Phòng thí nghiệm 80 2000 160000 0 160000 24 Hố thu bùn 72 2000 144000 0 144000 25 Trạm thu khí đốt 50 2000 100000 20000 120000 26 Trạm bơm bùn 50 2000 100000 96000 196000 27 Mương dẫn 240 1500 360000 0 360000 28 Selecter 924 1500 1386000 3454306 72000 1458000 TỔNG - 0 8532600 43075660 Diện tích đất sử dụng: 222×145=32190m2 Chi phí đền bù giải phóng mặt bằng: B= 32190×0,5=16095 triệu đồng Tổng các chi phí xây dựng cơ bản:Gxd = 43076 + 16095 = 59171 triệu đồng Suất đầu tư:Gđt= Gxd× 1,2 = 59171×1,2 =71005,2triệu đồng SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 159 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông b. Chi phí quản lý 1. Lương công nhân trạm xử lý 2. Trạm bơm nước thải 3. Chi phí khấu hao tài sản 4. Chi phí hoá chất 5. Chi phí sửa chữa 6. Các chi phí khác 7. Chi phí trả lương cho công nhân. + Công nhân vận hành trạm bơm nước thải: 5 người + Công nhân trong trạm xử lý 20 người Tổng cộng 25 người Lương bình quân 3 000 000 đồng/người.tháng Glương = 25×3000000 × 12 = 900.000.000 = 900 triệu/năm Chi phí điện năng: sơ bộ tính chi phí điện năng của trạm bơm nước lên bể SBR Chi phí điện năng cho trạm bơm nước thải ×A×365 (đồng/năm) Trong đó: + Qb - lưu lượng của bơm (m3/h) Qb = (m3/h) + Hb - áp lực của bơm ; Hb= 11,25(m) + T – Tổng thời gian hoạt động của bơm trong ngày t = 24 giờ + ηb - hiệu suất bơm nb = 0,8 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 160 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + ηđc - hiệu suất động cơ : ηđc = 0,65 + A - giá điện; A = 2000 đ/kWh Gđiện= 617 × 11,25 × 24 × 2000 × 365 102 × 0,8 × 0,65 = 22 928triệu/năm Các chi phí điện khác như trạm bơm bùn, trạm khí nén, điện tháp sáng lấy bằng 50%. Vậy tổng tiền điện là : Gđiện = 22928×1,5 = 34 392 triệu/năm * Chi phí khấu hao tài sản. Khấu hao tài sản cố định lấy bằng 5% tổng vốn xây dựng công trình. GKhấu hao = 0,05 ×71005,2 = 3550,26triệu/năm * Chi phí hoá chất. Lượng Clo cần để khử trùng trong một năm. VTB = 6,89× 24×365 = 60356 kg/năm Giá tiền 1 kg Clo là 10000 đ Tổng số tiền chi phí cho hoá chất là: Gclo = 60356× 10000 = 603,6 triệu/năm * Chi phí sữa chữa lấy bằng 5% tổng vốn xây dựng công trình. Gsửa chữa = 0,05 ×71005,2 = 3550,26 triệu/năm * Chi phí khác lấy bằng 3% tổng vốn xây dựng công trình. Gphụ = 0,03 ×71005,2= 2130,16triệu/năm Tổng chi phí quản lý : Gquản lý= Glương + Gđiên + Gkhấu hao + Ghoá chất + Gsữa chữa + Gphụ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 161 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Gquản lý = 900 + 34392 + 3550,26 + 603,6 + 3550,26 + 2130,16 = 45126,3triệu/năm Giá thành quản lý 1m3 nước thải gquảnlý= = 6843đồng/m3 Suất đầu tư cho một m3 nước thải Vđầu tư = = 10767đồng/m3 Giá thành xử lý 1 m3 nước thải T = gquản lý + Vđầu tư = 6843 + 10767 = 17610đồng/m3  So sánh lựa chọn phương án Bảng 4.14. Bảng thống kê giá thành hai phương án STT Phương án I Phương án II (đồng) (đồng) Chỉ tiêu 1 GXD 70852.106 59171.106 2 gquảnlý 7111 6843 3 Vđầu tư 12893 10767 40670 32190 4 Diện tích trạm xử lý (m2) Nhận xét: + Về kinh tế : Theo như khái toán kinh tế sơ bộ ở trên phương án 1 có giá thành xây dựng và quản lý lớn hơn phương án 2 + Về diện tích đất sử dụng : Phương án 1 lớn hơn phương án 2 + Về quản lý, vận hành: Phương án 1 sử dụng bể AO, phương án 2 sử dựng bể SBR. Về cơ bản thì 2 phương án quản lý, vận hành đều tương tự SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 162 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + Đối với hệ thống xử lý bùn, cặn : phương án 1 sử dụng hệ thống làm khô bùn cặn chân không, phương án 2 sử dụng sân phơi bùn. Phương án 1 có diện tích sử dụng cho hệ thống làm khô bùn cặn nhỏ hơn, hiệu quả cao hơn phương án 2. Như vậy, so sánh giá thành xây dựng và quản lý vận hành Trạm xử lý,và diện tích đất sử dụng ta thấy phương án 2 phù hợp hơn phương án 1. Chọn phương án 2 làm phương án thiết kế, thi công. CHƯƠNG V THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CÔNG TRÌNH 5.1. THIẾT KẾ TRẠM BƠM NƯỚC THẢI 5.1.1Xác định công suất trạm bơm nước thải - Các số liệu để thiết kế trạm bơm Qhmax = 1121,9 (m3/h) = 6,21 %Qngđ Qhmin = 350,0 (m3/h) = 1,94 %Qngđ Cao trình mặt đất nơi đặt trạm bơm: +9,576 m Mực nước ngầm dọc theo tuyến cống thoát nước chính: + Về mùa khô sâu dưới mặt đất: 6,5.m + Về mùa mưa sâu dưới mặt đất:3,0 m Cao trình đáy ống xả nước tới trạm bơm: 2,27 m Mực nước cao nhất trên ngăn tiếp nhận: 10,20 m SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 163 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Lưu lượng làm việc của máy bơm và số bơm đặt trong trạm được chọn dựa vào chế độ nước chảy đến trạm bơm. Đặc biệt là giờ có lượng nước chảy đến lớn nhất Qhmax và giờ có lưu lượng nước chảy đến ít nhất Qhmin. Công suất thiết kế trạm bơm bằng lưu lượng giờ thải nước lớn nhất. QTR= Qhmax = 1121,9 (m3/h) = 311,64(l/s) - Do: + QTR ≥ Qhmax thì sẽ đảm bảo an toàn nhưng như vậy sẽ không kinh tế vì phải chọn bơm lớn hơn, đường kính ống đẩy và khối tích công trình xử lý sẽ lớn hơn. + Cũng không nên chọn QTB< Qhmax vì dễ gây ngập ống dẫn - nước đến trạm bơm. Công suất trạm không lớn nên ta chọn 2 bơm công tác và 1 - bơm dự trữ Lưu lượng của một bơm công tác: Qb = QTR n×k Trong đó: + + n = 2: Số bơm làm việc đồng thời k: Hệ số giảm lưu lượng khi các bơm làm việc đồng thời, với n = 2 ta có k = 0,9 Qb = = 173,1 (l/s) Do lưu lượng của 2 bơm khi cùng làm việc song song nhỏ hơn lưu lượng của từng bơm khi chúng làm việc riêng rẽ cho nên ở công thức trên ta phải nhân với hệ số giảm lưu lượng. Tuy nhiên đây mới chỉ là bước xác định lưu lượng của bơm để tiến hành chọn bơm, sau đó mới đi xác định chính xác điểm làm việc của bơm khi 2 bơm cùng làm việc song song nên ta chấp nhận kết quả trên. Sau khi chọn bơm, SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 164 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông xác định được điểm làm việc nếu thoả mãn lưu lượng và cột áp thì ta coi như việc chọn bơm đạt yêu cầu. 5.1.2 Xác định dung tích bể thu theo biểu đồ tích lũy nước trong giờ Do chế độ dung nước không điều hòa nên chế độ thải nước cũng không điều hoà.Nước thải chảy đến trạm bơm không đều theo các giờ trong ngày, có giờ nước chảy đến với lưu lượng rất lớn, có giờ nước chảy đến với lưu lượng rất nhỏ. Chế độ thải nước không đều nên ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ làm việc của bơm. Để đảm bảo chế độ làm việc của trạm bơm tương đối điều hoà và nâng cao hiệu suất chung của trạm thì trước trạm bơm phải bố trí bể thu. Dung tích bể thu xác định phụ thuộc vào chế độ nước chảy đến, lưu lượng của máy bơm và chế độ làm việc của trạm bơm. Dung tích bể thu cần thoả mãn điều kiện: + WbtW5' Lưu lượng nước do một tổ máy bơm lớn nhất bơm được trong 5 phút (Để tránh hiện tượng phải đóng mở bơm nhiều lần). Dung tích bể thu xác định dựa vào biểu đồ tích luỹ nước giờ, chọn chế độ điều khiển bơm bằng tự động, mỗi giờ bơm được đóng mở 4 lần. Xác định dung tích bể thu bằng biểu đồ tích lũy nước: Trục hoành biểu diễn thời gian tính bằng phút Trục tung biểu diễn lưu lượng nước chảy đến bể trong 1h- tính bằng %Qngđ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 165 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Qhmax = 1121,9 (m3/h) = 6,21 %Qngđ. 50% Qhmax = 560,95 (m3/h) = 3,105 %Qngđ Qhmin = 350(m3/h) = 1,94 %Qngđ Hình 5.1:Biểu đồ tích lũy nước thải 1-Giờ nước thải đến lớn nhất 6,21%Qngđ ; 2-Giờ nước thải đến 3,105% Qngđ 3-Giờ nước thải đến ít nhất 1,94% Qngđ ; 4-Đường bơm đi 6,21% Qngđ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 166 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Trong giờ thải nước lớn nhất, đường biểu diễn lượng nước đến và lượng nước đi trùng nhau, bơm làm việc liên tục. Trong các giờ khác, lượng nước chảy đến ít hơn, bơm làm việc gián đoạn. - Chọn thời điểm đóng mở bơm trong một giờ là vào 15’,30’,45’ và 60’. Khi nước chảy đến ít, bể cạn nước, các bơm được ngắt ra. Khi bể đầy nước đến mức cho phép bơm lại được đóng lại và làm việc. - Đường biểu diễn chế độ bơm sau khi ngắt song song với trục hoành còn đường sau khi mở máy song song với đường nước đến và bơm nước đi trong giờ thải nước lớn nhất - Hiệu tung độ giữa đường nước đến và đường nước bơm đi khi tính toán với giờ thải nước đến bằng 50%Qh.max ta dung tích cần thiết của bể thu là 0,776 %Qngđ. - Hiệu tung độ giữa đường nước đến và đường nước đi khi tính toán với đường nước đến ít nhất cho ta dung tích cần thiết của bể thu là 0,475 %Qngđ. - Theo biểu đồ tích lũy nước thải ta có: - Wb =0,475%Qngd= 0,475% × 18067 = 86 (m3) Kiểm tra điều kiện làm việc của bể ta có: 50 %Qhmax = 3,105% ×18067 = 5601 (m3) Qs = = 52,93 (m3) Ta thấy : 50% Qhmax>Wb> Q5’ Vậy ta chọn dung tích bể thu: Wb = 86 m3 Ta xây dựng trạm bơm nước thải kiểu nửa chìm gồm 2 phần: phần hình trụ nằm phía dưới mặt đất, phần hình hộp phía trên. Trạm bơm được chia làm 2 ngăn trong đó 1 ngăn làm bể thu nhận nước thải và 1 ngăn khô để đặt máy bơm, thiết bị. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 167 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Chọn chiều sâu mực nước trong bể thu H = 2 m - Xác định đường kính nhà trạm theo công thức D = = 10,6 (m) làm tròn D = 11 (m) + Đường kính ngoài của nhà trạm là: D = 11 + 0,25 × 2 = 11,5 (m).(Lấy bề dày tường là 0,25m). Cốt mực nước cao nhất trong ngăn thu lấy bằng cốt đáy ống dẫn vào ngăn thu: MNCN = 2,27 (m) Cao độ mặt đất nơi xây dựng trạm bơm: Zmđ = 9,576 m Cốt đáy cống dẫn nước vào ngăn thu: Zđc = 2,27 m Chiều cao mực nước cao nhất trong cống: h = 2,78 m Cốt đáy ngăn thu Zđc = 2,27 – 2,0 = 0,27 m Đáy có độ dốc 5% về phía hố thu cặn. Cốt đáy hố thu cặn : Zc = 0,27 – 0,5 = -0,23 m Bể được xây dựng bằng bê tông cốt thép dày 25 cm. Hố thu cặn có độ sâu 0,5 m. 5.1.3 Xác định áp lực công tác của máy bơm - Cột áp toàn phần của máy bơm được tính theo công thức Htp=Hđh + hh+ hđ + hdt (m) Trong đó: + Hhh - Chiều cao bơm nước hình học, bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trong ngăn tiếp nhận và mực nước thấp nhất trong ngăn thu trạm bơm. +chh - Tổn thất áp lực trên đường ống hút của bơm + hđ –Tổn thất áp lực trên đường ống đẩy của bơm. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 168 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông + hdt - Tổn thất áp lực dự trữ hdt = 0,5m  Xác định Hđh - Cao trình mực nước cao nhất trên trạm xử lý: Z = 10,2 m - Cao trình mực nước thấp nhất trong ngăn thu: Z min =Zđn = 0,27 m Hhh = 10,2 – 0,27 = 9,93 (m)  Xác định hh Sơ bộ bố trí van khoá trên đường ống hút, ống đẩy như hình vẽ. Hình 5.2.Sơ đồ bố trí van khóa trên đường ống hút và ống đẩy Ta có công thức tính tổng tổn thất trên đường ống hút: hh = hhd + hhcb Tổn thất dọc đường trên đường ống hút hhd • hhd = i×lh Trong đó: + i : Tổn thất áp lực tính theo chiều dài đường ống + lh : Chiều dài đường ống hút SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 169 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Tuy nhiên, do lh rất nhỏ, do đó hhd≈ 0 nên ta có thểbỏ qua đại lượng này trong quá trình tính toán. Tổn thất cục bộ trên đường ống hút hhcb • hhcb = ∑ξ V2 2g Trong đó: + ∑ξ : Tổng hệ số tổn thất cục bộ trên đường ống hút V - vận tốc dòng chảy tại những nơi xảy ra tổn thất cục bộ + trên đường ống hút + g - gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2 Từ Qb = 173,1(l/s), do đường ống phải tải nước thải nên khi chọn đường ống mới thì chỉ sau một thời gian ngắn đường ống sẽ trở thành cũ, do vậy ta tính toán đường ống như đối với ống cũ. Tra theo “Bảng tính toán thuỷ lực” ta có: - Đường kính ống hút: Dh = 500 (mm) - Vận tốc nước chảy trên đường ống hút: Vh = 1,03(m/s) - Tổn thất áp lực đơn vị: 1000i = 2,5 Sơ bộ chọn vị trí xảy ra tổn thất cục bộ đối với một đường ống hút gồm các vị trí: Phễu thu + Cút + Khoá + Côn thu. Khi đó ta có: ∑ξ = ξPhễu thu + ξCút + ξKhoá + ξCôn thu Theo bảng hệ số tổn thất cục bộ, ta có tổn thất cục bộ gây ta bởi các thiết bị này và tính được tổng hệ số tổn thất: ∑ξ = 0,15 + 0,5 + 1 + 0,1 = 1,75 ⇒hhcb = ∑ξ V2 2g =1,75×= 0,095(m) Vậy tổn thất cục bộ trên đường ống hút: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 170 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông hh = hhd + hhcb = 0,095(m)  Xác định hđ Dùng 2 ống đẩy bằng thép đưa nước về trạm xử lý với lưu lượng mỗi ống là: 173,1 (l/s ). Theo “Bảng tính toán thuỷ lực ” ta chọn đươc ống đẩy có các số liệu sau: - Đường kính ống đẩy: Dđ = 450 (mm) - Vận tốc nước chảy trên đường ống hút: Vh = 1,165(m/s) - Tổn thất áp lực đơn vị: 1000i = 3,813 = i ×L + ∑ ξ Hđ = hdd + hcb V2 2 ×9,8 hdd - Tổn thất dọc đường theo chiều dài hdd = i × L L - Chiều dài ống đẩy L= 35 (m) hcb: Tổn thất cục bộ: 1van( ξ = 1); 1 côn mở ( ξ = 0,25); 5cút ( ξ = 0,5); 1 van một chiều ( ξ = 1,7); 1 tê ( ξ = 1) ⇒∑ξ = 2×1 + 0,25 + 5× 0,5+ 1,7 + 2×1 = 8,45 Hd = 0,003813×35+8,45× = 0,72 (m) Cột áp toàn phần: Htp = 9,93+ 0,095 + 0,72 + 0,5 = 11,25 (m) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 171 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 5.3. Sơ đồ xác định cột áp của máy bơm 5.1.4 Chọn máy bơm Thông số chọn bơm: Qb = 173,1 (l/s)= 623,2 (m3/h) Htp = 11,25 (m) - Dựa vào “Sổ tay Máy Bơm- Th.S Lê Dung” ta chọn được bơm với các thông số như sau: + Máy bơm: KRT K 200-330/287/231 + Động cơ: KRT K 200 - 330/264X – Mã 1166 + Số vòng quay: n =1450 v/ph + Công suất : P =27 KW + Trọng lượng bơm và động cơ : 520kg 5.1.5 Đường đặc tính của bơm và xác định điểm làm việc 1. Xây dựng đường đặc tính ống Tổn thất áp lực trên đường ống được tính theo công thức: H ô = Hđh + S×Q2 Sức kháng của đường ống: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 172 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông S= ∑h Q2 = hh + hd = Q2 = 37,23(s2/m5) Tổn thất áp lực trên đường ống với các lưu lượng khác nhau được thể hiện trong bảng sau Bảng 5.1.Bảng tính toán tổn thất áp lực trên đường ống Q (l/s) 0 20 40 60 80 100 120 Q 1ống (l/s) 0 10 20 30 40 50 60 Hhh(m) S(s2/m5) S (Q1ống)2 H 1ống(m) 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 0.00 0.00 0.01 0.03 0.06 0.09 0.13 9.93 9.93 9.94 9.96 9.99 10.02 10.06 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 173 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 600 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 300 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 9.93 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23 0.18 0.24 0.30 0.37 0.45 0.54 0.63 0.73 0.84 0.95 1.08 1.21 1.34 1.49 1.64 1.80 1.97 2.14 2.33 3.35 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 10.11 10.17 10.23 10.30 10.38 10.47 10.56 10.66 10.77 10.88 11.01 11.14 11.27 11.42 11.57 11.73 11.90 12.07 12.26 13.28 174 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Hình 5.4. Đường đặc tính bơm và điểm làm việc của trạm Để bơm làm việc ổn định trong hệ thống, năng lượng do bơm cấp vào phải bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống: - Năng lượng do bơm cấp vào được biểu thị qua đường đặc tính bơm. - Năng lượng yêu cầu của hệ thống được biểu thị qua đường đặc tính ống Vậy điểm làm việc của bơm là giao điểm của đường đặc tính ống và đường đặc tính bơm.Khi trạm bơm làm việc bình thường: (02 bơm làm việc song song) thì điểm làm việc của 02 bơm trong hệ SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 175 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông thống có: Q = 347 (l/s) ; H = 11,3 m. So sánh với giá trị lưu lượng và cột áp yêu cầu: Q y/c = 346,2 (l/s) ; Hyc = 11,25 m. Ta thấy: Q >Qyc ; H > Hyc. Vậy bơm ta chọn đáp ứng được lưu lượng cột áp yêu cầu. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 176 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Tính toán ống đẩy khi có sự cố: Khi có sự cố ống đẩy phải đảm bảo việc dẫn nước không dưới 70% lưu lượng tính toán (Trạm bơm có cống xả sự cố) Lưu lượng cần tải khi có sự cố: Qsc = 70%Qtr = 0,7×311,64 = 218,15 (l/s) Từ đường đặc tính ta có được điểm làm việc của 2 bơm trên 1 đường ống là: Q= 347 (l/s) H=11,3 m > 11,25(đảm bảo áp lực và cột áp yêu cầu) 5.1.6 Tính toán thiết bị trong trạm bơm a. Ống thông hơi - Để giảm bớt mùi hôi thối do các chất bẩn trong nước thải bị phân hủy gây ra ta đặt hai ống thông hơi có đường kính D = 100 mm bố trí gần tường, cao hơn mái nhà 1 m b. Cống xả sự cố - Cống xả sự cố đặt cuối đoạn cống thoát nước chính trước trạm bơm giếng, giếng thăm sát trạm bơm rồi xả ra sông. - Đường kính cống xả sự cố được lấy bằng đoạn cống dẫn nước thải đi xử lý. D = 750 mm , i= 0,0014. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 177 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông c. Ống thu nước - Để hút nước rò rỉ trong gian máy dùng ống thu nước D = 100 nối với ống hút của máy bơm đặt trong trạm bơm và hút từ hố tập trung nước trong gian máy. d. Song chắn rác - Theo TCXD 7957-2008 để máy bơm hoạt động ổn định thì trong bể thu của trạm bơm phải có song chắn rác. - Sử dụng song chắn rác cơ giới, trong đó có đặt một song chắn thủ công dự phòng. - Song chắn được đặt tại cửa ra của ống dẫn nước thải tới, có nhiệm vụ giữ lại những rác có kích thước lớn có khả năng làm giảm tuổi thọ của máy bơm. - Chiều sâu lớp nước trong song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán trong cống thu gom đổ vào trạm, ứng với lưu lượng lớn nhất h=hmax=0,51m - Số lượng thanh song chắn rác tính theo công thức: h Q max n= V.b.h max Trong đó: + Qhmax : lưu lượng giờ thải nước lớn nhất, Qhmax = 0,312(m3/s) + V: vận tốc nước chảy qua song chắn rác, V = 1,01(m/s) + b: khoảng cách giữa 2 song chắn rác, b = 16 (mm) = 0,016 (m) + Đường kính ống đổ nước thải vào bể là 750(mm) + hmax : chiều sâu lớp nước trước song chắn rác, hmax = 0,51(m) Vậy Nn = = 38 (thanh) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 178 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Chiều rộng song chắn rác Bs = s×(n - l) + b.n s : chiều dày một thanh chắn s = 0,008 (m) Vậy : Bs = 0,008×(38-1) + 0,016×38 = 0,82(m) d. Ống sục cặn - Trong nước thải có rất nhiều cặn bẩn, sau khi qua song chắn rác, những rác lớn bị giữ lại còn cặn nhỏ qua song chắn rác vào bể thu. Muốn cho các cặn bẩn này cùng với nước thải được bơm hút đưa lên trạm xử lý người ta phải đặt ống sục cặn. - Ống sục cặn là 1 đoạn ống nối với ống đẩy của máy bơm. Khi làm việc bình thường nước có áp phun ra làm khuấy trộn cặn. Khi cần xả khô ống đẩy, ống sục cặn sẽ tháo toàn bộ nước trong ống đẩy về bể thu 5.1.7 Xây dựng trạm bơm - Trạm bơm được xây dựng theo phương pháp đánh tụt toàn khối. Phương pháp này thi công các khối bể hình trụ trên mặt đất sau đó đào đất ở phía trong trạm bơm để khối bể tụt dần xuống đến cao trình thiết kế. Các khối bể được xây dựng với chiều cao 1m, tại đoạn nối giữa các khối bể có biện pháp chống thấm 5.2. THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 5.2.1. Thiết kế giếng thăm trong mạng lưới thoát nước thải a. Phương án 1 : Chọn giếng thăm thiết kế là giếng thăm N1 (giếng giao giữa giếng kiểm tra và tuyến cống tính toán). Độ sâu chôn cống tại điểm N1 theo tuyến cống A2- N1:5,089m. Độ sâu chôn cống tại điểm N1 tuyến cống A1– TB: 5,269m. b. Phương án 2 - Chọn giếng thăm thiết kế là giếng thăm H1 (giếng giao giữa giếng kiểm tra và tuyến cống tính toán) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 179 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Độ sâu chôn cống tại điểm H1 theo tuyến cống A5 – H1: 5,009 m. Độ sâu chôn cống tại điểm H1 theo tuyến cống A1- TB: 5,028 m 5.2.2. Thiết kế giếng thu nước mưa Thành Ninh Bình có lượng mưa tương đối lớn mặt đường chủ yếu là bê tông asphant nên ta thiết kế giếng thu mưa có cửa thu hỗn hợp. 5.2.3. Thiết kế cửa xả nước mưa Lựa chọn cửa xả thiết kế là cửa xả CX của tuyến cống thoát nước mưa 1’-CX có đường kính cống tại cửa xả là B = 3,3m, H = 2m Cao độ mặt đất tại cửa xả là 11,065 m Độ sâu chôn cống tại cửa xả là 3.139 m 5.3. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC Phương án thiết kế là phương án 2: công trình xử lý sinh học của thành phố Ninh Bình được thiết kế là bể SBR (bể Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ), nước thải sau khi xử lý đạt QCVN40/2011/BTNMT để xả ra nguồn tiếp nhận (sông Đáy) Theo tính toán sơ bộ ta có các số liệu cơ bản của bể SBR: Số đơn nguyên: N = 4 Chiều dài bể L = 30 m Chiều rộng bể B = 7 m Chiều cao bể H=5m Bể được xây dựng hình chữ nhật, tường bằng bê tông cốt thép với chiều dày là 250 mm, chiều cao bảo vệ bể 0,5m, chiều cao xây dựng bể là HXD = 5,5 m. Nước được bơm ngăn selector, từ ngăn selector nước phải đi qua cửa phai vào bể SBR Ngăn selector có kích thước L×B×H= 7×7×4 m, Dưới đáy ngăn selector bố trí 4 máy khuấy chìm được đặt cách đều nhau để tăng khả năng hòa trộn nước với bùn hoạt tính và làm giảm lưu lượng cấp khí. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 180 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Nước được thu qua hệ thống Decanter và dẫn về ống chính đặt ở đáy bể (phía trong bể), ống thu nước phân làm 4 nhánh mỗi nhánh thu nước của 1 bể, ống chính thu nước của bể có đường kính ống D350-D600-D700-D900 (thiết kế ống thu nước chính kiểu tăng cấp để giảm chi phí và vận tốc nước trong ống luôn ổn định), ống thu nước được dẫn ra mương dẫn ở cuối bể để đi đến máng trộn Ống dẫn khí đặt giữa 2 hệ bể, 2 ống chính phân phối khí cho ca 4bể có đường kính D500, mỗi bể ta thiết kế 16 đường ống đúng cấp vào với D125 Trên mặt bể ta đổ sàn BTCT rộng trung bình 1500 mm làm đường đi lại. CHƯƠNG 6. CHUYÊN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÁCH SẠN LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam hiện là một nước đang phát triển với nền công nghiệp và dịch vụ đang dần thay thế ngành công nghiệp. Nền kinh tế ước ta đang dần phát triển làm tăng GDP trong nước. Ngành dịch vụ cũng theo đó và phát triển hơn khu nhu cầu du lịch của con người tang lên. Các hệ thống nhà hàng, khách sạn tại các điểm du lịch trên cả nước cũng được cải thiện hơn. Nước thải từ các hệ thống nhà hàng, khách sạn trước khi thải ra môi trường đều cần phải xử SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 181 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông lý đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng nước cho phép. Hiện nay đa số các khu vực nhà hàng, khách sạn khi thải nước ra môi trường bên ngoài thường có các chỉ tiêu ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép. Để giải quyết vấn đề này chúng ta cần phải có biện pháp xử lý thích hợp, lựa chọn các phương án xử lý nhằm giải quyết vấn đề môi trường trên. Vì vậy, chuyên đề này được nghiên cứu, tìm hiểu về hệ thống xử lý nước thải khách sạn, nhà hang với 50m3/ngày.đêm đạt tiêu chuẩn xả thải, hạn chế ô nhiễm môi trường. Rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của thầy cô để kiến thức của em được hoàn thiện hơn. 6.1. KHÁI QUÁT VỂ NƯỚC THẢI KHÁCH SẠN 6.1.1. Nguồn gốc phát sinh Nguồn nước thải của khách sạn chỉ tập trung vào một số nguồn chính: - Nước thải nhà bếp: nước rửa thức ăn, vệ sinh dụng cụ nhà bếp. - Nước thải sinh hoạt: nước tắm giặt, vệ sinh của khách nghỉ, của nhân viên khách sạn. - Nước thải từ bể phốt. Nước thải sinh hoạt của khách sạn chủ yếu từ các nguồn nước tắm giặt, nước nhà bếp, nước bể phốt do đó thành phần đặc trưng của loại nước thải này bao gồm: chất tẩy rửa, mỡ, amoni, cặn lơ lửng, chất hữu cơ tan, vi khuẩn… 6.1.2. Đặc điểm của nước thải khách sạn, nhà hàng Nước thải khách sạn chiếm phần lớn là chất hữu cơ có thể lên tới 60%, bao gồm cả chất hữu cơ động vật và thực vật. Tiếp đến là các chất vô cơ. Khoảng 40-42% chủ yếu là cát, sét… Đặc trưng nước thải khách sạn là các chỉ tiêu COD, BOD, SS, N, P, Coliform, Dầu mỡ. COD khoảng 500 mg/l; trong đó BOD khoảng 300 mg/l; SS SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 182 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông khoảng 350 mg/l. Ngoài ra dầu mỡ và coliform vượt chuẩn rất nhiều lần. (nguồn http://ngoclan.co/xu-ly-nuoc-thai-khach-san/) Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải trong khách sạn là rất cần thiết, tuy nhiên việc khó khăn nhất là mặt bằng xây dựng, bởi hầu hết các nhà hàng ở nội thành rất đắt tiền. Vì thế, vấn đề thiết kế phải tiết kiệm tối đa diện tích xây dựng. Ngoài ra còn các điều kiện khác như chi phí đầu tư và đặc biệt là phải đảm bảo quy chuẩn xả thải. 6.2.CÁC BƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Do thành phần và tính chất của nước thải khách sạn giống như nước thải sinh hoạt nên cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý nước thải khách sạn cũng chính là cơ sở xử lý nước thải sinh hoạt. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt gồm các thành phần sau: - Các chất rắn (chủ yếu là các chất lơ lửng) - Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất có thể bị phân hủy sinh học) - Các chất dinh dưỡng (các hợp chất nito và phốtpho) - Các vi sinh vật gây bệnh Các công đoạn trong xử lý nước thải: Xử lý sơ bộ Gồm các công trình và thiết bị làm nhiệm vụ bảo vệ máy bơm và loại bỏ phần lớn cặn nặng (cát…), vật nổi (dầm mỡ, bọt,…) cản trở cho các công trình xử lý tiếp theo. Các thiết bị sử dụng trong công đoạn thường là song chắn rác, máy nghiền cắt vụn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ, bể lám thoáng sơ bộ, bể điều hòa chất lượng và lưu lượng. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 183 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Đôi khi còn dùng các thiết bị khử mùi, khử trùng, tăng cường oxy hoá… xử lý bậc I Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Các thiết bị sử dụng trong công đoạn là bể lắng hai vỏ, bể tự hoại, bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian… để loại bỏ được 1 phần cặn lơ lửng và các chất nổi như dầu, mỡ… đồng thời với việc phân hủy kỵ khí cặn lắng ở phần dưới các công trình ổn định cặn. Xử lý bậc II Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và chất hữu cơ ổn định kết thành bông cặn để loại bỏ ra khỏi nước thải. Các công trình và thiết bị chia thành 2 nhóm - Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện tự nhiên. - Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện nhân tạo (thường có thêm bể lắng đợt II để chắn giữ các bông bùn và màng vi sinh). Khử trùng Mục đích nhằm bảo đảm nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận không còn vi trùng, virus gây bệnh và truyền bệnh, khử màu, khử mùi và giảm BOD của nguồn tiếp nhận. Công đoạn khử trùng có thể thực hiện sau công đoạn xử lý sơ bộ (nếu yêu cầu vệ sinh cho phép) nhưng thông thường là sau xử lý thứ cấp. Các phương pháp sử dụng để khử trùng thường là dùng hợp chất clo, ozon, tiz cực tím. Xử lý cặn SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 184 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Cặn lắng ở sau các công đoạn xử lý sơ bộ và xử lý thứ cấp còn chứa nhiều nước (thường có độ ẩm 99%) và chứa nhiều cặn hữu cơ còn khả năng thối rửa vì thế cần áp dụng 1 số biện pháp để xử lý tiếp cặn lắng, làm cho cặn ổn định và loại bớt nước để giảm thể tích, trọng lượng trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng. Các phương pháp: cô đặc cặn hay nén cặn, ổn định cặn, sân phơi bùn, làm khô bằng cơ học (thiết bị lọc chân không, máy nén ly tâm, máy lọc ép trên băng tải,…), đốt cặn trong lò thiêu. Xử lý bậc III Thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao. Các công trình, thiết bị: lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước, lọc qua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước, xử lý hoá chất để ổn định chất lượng nước, dùng hồ sinh học để xử lý thêm 6.3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CỐNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÁCH SẠN 6.3.1. Số liệu thiết kế và tiêu chuẩn thải (QCVN 14 - 2008) Tiến hành nghiên cứu dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho một khách sạn có công suất 50 m 3/ngđ, có sẵn công trình bể tự hoại từ nước, nước thải sau xử lý được xả ra nguồn loại A với các thông số thiết kế như sau: Bảng 6.1. Các thông số thiết kế và tiêu chuẩn thải TT Thông số ô nhiễm Đơn vị Số liệu thiết kế Tiêu chuẩn thải (loại A) 1 pH - 6,5- 8 5-9 2 BOD5 mg/l 300 30 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 185 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 3 COD mg/l 500 50 4 SS mg/l 350 100 5 Tổng Nitơ mg/l 60 20 6 Tổng Photpho mg/l 13 6 7 Coliform MPN/100 ml 106 - 107 3.103 6.3.2.Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp Nghiên cứu lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải thích hợp trước hết phải bảo đảm yêu cầu vệ sinh, đảm bảo sự phát triển bền vững, đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế của khách sạn. Khi lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cần phải tính đến các yếu tố như: Điều kiện tự nhiên khu vực, lưu lượng, loại nước thải, thành phần và tính chất của nước thải, đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải, điều kiện xây dựng trạm xử lý nước thải và khả năng sử dụng nước sau khi xử lý. Nguồn tiếp nhận nước thải là yếu tố cần quan tâm trong khi lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải hợp lý. Nước thải các đối tượng nêu trên có thể xả vào các sông, hồ có chức năng thoát nước hoặc xử lý tiếp tục nước thải. Đa số các sông hồ nằm trong khu vực thành phố ở nước ta đảm nhận chức năng điều hòa nước mưa, nơi vui chơi giải trí và là khu sinh thái đô thị nên yêu cầu chất lượng nước phải đạt tiêu chuẩn thải ở loại A theo QCVN 14 – 2008. Như vậy cần dựa vào các đặc điểm sử dụng nước, các điều kiện thủy văn… của đối tượng tiếp nhận mà xác định mức độ xử lý nước thải cho phù hợp. Điều kiện địa hình, vị trí, đặc điểm của địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí tượng khu vực… là yếu tố quan trọng để lựa SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 186 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cũng như giải pháp thiết kế và biện pháp xây dựng thích hợp. Đại đa số các lưu vực thoát nước độc lập trong các thành phố không có đủ diện tích để xây dựng một trạm xử lý nước thải theo đúng quy định. Mặt khác bố trí các trạm xử lý nước thải trong khu vực nội thành có thể gây ô nhiễm môi trường không khí, ảnh hưởng tới mỹ quan thành phố. Vì vậy các công trình xử lý nước thải trong nội thành phải được xây dựng hợp khối, có che chắn, đảm bảo mỹ quan thành phố…. Về yếu tố kinh tế, khả năng vận hành, duy trì… các công trình xử lý nước thải phải được đề cập đến khi lựa chọn dây chuyền, công trình và thiết bị xử lý. Thành phần và tính chất của nước thải thành phố cho thấy phương pháp xử lý hiệu quả và kinh tế nhất là phương pháp sinh học kết hợp với các công trình cơ học trước đó. Như vậy để lựa chọn được các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp ở khách sạn, cần dựa trên các nguyên tắc sau: + Phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng khu vực và từng thành phố. + Phù hợp với thành phần và tính chất của nước thải. + Phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của từng thành phố. + Phải kết hợp được trước mắt và lâu dài, đầu tư xây dựng theo khả năng về tài chính, nhưng phải bám sát được một dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh nhằm từng bước hoàn thiện công nghệ hiện đại trong tương lai. 6.3.3. Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Điều kiện để có thể xử lý sinh học nước thải là hàm lượng chất hữu cơ cao, không có các chất độc hại, các chất hoạt động bề mặt... (bởi các chất này sẽ kiềm hãm hoạt động của các vi sinh vật xử lý nước ) nên nước thải từ các bộ phận của khách sạn (nhà bếp, SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 187 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông giặt là) cần phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa về hệ thống xử lý trung tâm của khách sạn. Sơ đồ xử lý sơ bộnước thải: Nước thải từ bộ phận giặt Nước là thải từ nhà vệ sinh Nước thải từ nhà bếp Bể tự hoại Bể tách dầu mỡ Hệ thống xử lý chung của toàn khách sạn Nguồn tiếp nhận Bể tách dầu mỡ Do nước thải phát sinh từ khu vực nhà ăn có chứa một hàm lượng dầu mỡ, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp nó sẽ ức chế hoạt động của các VSV trong nước. Do đó, nhiệm vụ của bể tách mỡ là tách và giữ dầu mỡ lại trong bể trước khi dẫn vào hệ thống xử lý, tránh nghẹt bơm, đường ống và làm giảm quá trình xử lý sinh học phía sau. Dầu mỡ tách ra định kỳ hút bỏ theo qui định. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 188 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Bể tự hoại Bể tự hoại là công trình có trong nhiều khách sạn ở nước ta nên lợi dụng công trình có sẵn của khách sạn này để xử lý sơ bộ nước thải. Bể tự hoại có tác dụng lắng mà lên men cặn lắng nước thải từ các khu vệ sinh. Nước thải từ các khu vệ sinh được đưa vào bể tự hoại để giảm lượng lớn các chất hữu cơ BOD 5 trước khi đưa vào dây chuyền xử lý chung của khách sạn. Sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ tại các bộ phận nước thải được đưa về hệ thống xử lý chung của khách sạn. Nước thải vào Hố thu gom Bể điều hòa Thổi khí Bể AO Bể lắng đứng Bể phân huy bùn Bể khử trùng Nguồn tiếp SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55nhận – Lớp 55MN1 189 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Thuyết minh dây chuyền công nghệ Hố thu gom đặt song chắn rác Nước thải từ nhà vệ sinh và các khu sau xử lý sơ bộ (tại khu vệ sinh, giặt là và bộ phận bếp) được thu gom về bể gom được lọc sơ bộ qua song chắn rác để ngăn chặn các loại chất rắn có kích thước lớn hơn 10 mm vào bơm. Nước trước khi vào bơm chìm được đưa qua máy nghiền rác nhằm băm nhỏ các vật rắn có kích thước lớn để bảo vệ bơm chìm.Nước tại bể thu gom được bơm vào bể điều hòa Bể điều hòa Thông thường lượng nước thải chảy vào hệ thống với một tỷ lệ không ổn định, tỷ lệ này thường thay đổi giữa các giờ trong ngày tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng nước của khách sạn. Sự dao động lưu lượng và nồng độ nước thải sẽ dẫn đến những hậu quả tai hại về chế độ công tác của mạng lưới và công trình xử lý đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng và quản lý. Bởi vì khi lưu lượng dao động thì rõ ràng phải xây dựng mạng lưới bên ngoài với tiết diện ống hay kênh lớn vì phải ứng với lưu lượng giờ lớn nhất, đồng thời nước thải chảy đến trạm bơm thay đổi thì dung tích bể chứa, công suất máy bơm và chế độ làm việc không ổn định, chi phí xây dựng đắt hơn. Vì vậy để công trình xử lý nước thải làm việc bình thường SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 190 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông với hiệu suất cao và kinh tế thì phải xây dựng bể điều hòa lưu lượng. Tại bể điều hòa nước thải sẽ đuợc lắng một phần các chất lơ lửng và ổn định lưu lượng trước khi vào các công trình xử ly phía sau Bể AO Nước thải từ bể điều hòa và nước thải tuần hoàn sau bể AO được bơm nước thải bơm vào ngăn Anoxic. Ngăn anoxic có có nhiệm vụ khử Nitơ. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải tồn tại ở dạng lơ lửng do tác động của dòng chảy và dạng dính bám trên vật liệu. Vi sinh vật thiếu khí phát triển sinh khối trên vật liệu Plastic có bề mặt riêng lớn và ở dạng lơ lửng. Nước thải sau khi qua ngăn Anoxic sẽ tự chảy sang ngăn Oxic để tiếp tục được xử lý. Tại ngăn Oxic, các vi khuẩn hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất hữu cơ thành thức ăn. Trong môi trường hiếu khí (nhờ O2 sục vào), vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ các chất hữu cơ để phát triển, tang sinh khối và làm giảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống thấp nhất. Nước sau khi ra khỏi công trình đơn vị này, hàm lượng COD, BOD giảm 80-95%. Nước thải sau khi oxi hóa các hợp chất hữu cơ và chuyển hóa Amoni thành Nitrat sẽ được tuần hoàn 150-200% về bể Anxic để khử Nitrogen. Nước thải sao khi qua bể AO sẽ tự chảy qua bể lắng bùn sinh học. Bể lắng đứng Nước sau khi xử lý sinh học đuợc chảy tràn qua bể lắng. Tại bể lắng các bùn hoạt tính sẽ được lắng tại đây bởi quá trình lắng theo SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 191 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông trọng lực. Một phần bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn lại bể AO. Nước thải ra khỏi bể lắng có nồng độ COD, BOD giảm 70-80% (hiệu quả lắng đạt 70-80%). Bể phân hủy bùn Các trạm xử lý nước thải, nhất là các công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí sẽ sinh ra một lượng bùn thải dư thừa. Lượng bùn này phải xử lý nhằm tránh tác hại gây bệnh, giảm mùi thối rữa…, bể phân hủy bùn cũng nhằm cho mục đích ấy. Bể khử trùng Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chưa 105-106 vi khuẩn trong 100ml, hầu hết các loại vi khuẩn này tồn tại trong nước không phải vi trùng gây bệnh, nhưng cũng không loại trừ một số loại có khả năng gây bệnh. Khi cho Clo vào nước, dưới tác dụng chảy rối do cấu tạo vách ngăn của bể và Clo có tính oxi hóa manh sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào vi sinh vật làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. 6.4. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG XLNT KHÁCH SẠN Ở chuyên đề chỉ đi nghiên cứu tính toán dây chuyền công nghệ xử lý chung của khách sạn với các số liệu thiết kế như trên 6.4.1. Bể thu gom Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày Q = 50 m3/ngđ Lưu lượng trung bình theo giờ Qh = = 2,08 m3/h Lưu lượng nước thải giờ max Qhmax = 2,08×2 = 4,16 m3/h SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 192 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Thời gian lưu nước trong bể, chon t = 30 phút = 0,5h Thể tích bể thu gom: V = Qh × t = 4,16×0,5 = 2,08 m3 Chọn kích thước bể thu gom nước thải B×L×H = 0,9×1,3×2 (m) 6.4.2. Song chắn rác Với lưu lương vào là 50m 3/ngđ ta chọn lưới chắn rác dạng cuốn, có kích thước là 0,4×0,4 m với khoảng cách giửa các song là 0,016m 6.4.3. Bể điều hòa lưu lượng Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 6 giờ Thể tích bể điều hòa : V = Qh×t = 2,08×6 = 12,5 m3 Chọn kích thước bể điều hòa : B×L×H = 1,3×3,6×1,5 m Bể điều hòa hoạt động theo cơ chế yếm khí (không cấp oxy mà bố trí thiết bị khuấy trộn). Bố trí 1 bơm khuấy trộn ở đáy bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải trước khi bơm qua bể thiếu khí Anixic. Bể điều hòa bố trí nắp đậy kín nhằm hạn chế mùi phát tán ra môi trường xung quanh. Bố trí một đường ống dẫn mùi 60mm từ nắp bể điều hòa nối vào đường ống dẫn mùi của bể thiếu khí trước khi dẫn vào thiết bị hấp thụ mùi bằng dung dịch NaOH 10% - Hiệu quả xứ lý BOD của bể điều hòa là 5% : BOD5 ra = 300 – (300x5%) = 285 mg/l 6.4.4. Tính toán bể AO + Tính toán ngăn thiếu khí Anoxic : Lượng nước tuần hoàn từ cuối ngăn Oxic về đầu bể thiếu khí đêt khử Nitơ chọn 200%, Qth = 2,08×200% = 4,16 m3/h - Chọn thời gian lưu nước t = 2h Thể tích của bể : V = (Q + Qth)×t = (2,08+4,16)×2 = 12,6 m3 Chọn chiêu cao công tác của bể H = 2 m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 193 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Diện tích bể F = = = 6,25 m2 Chọn kích thước ngăn Anoxic : B×L×H = 1,7×3,3×2 - Hiệu quả xử lý BOD của ngăn Anoxic là 10% BOD5 ra = 285 – (285x0,1) = 256,5 mg/l - Hiệu quả xử lý COD của ngăn anoxic là 10% COD ra = 475 – (475x0.1) = 427,5 mg/l - Hiệu quả xử lý Nito của ngăn Anoxic là 75% TN ra = 60 – (60x0,75) = 15 mg/l + Tính toán ngăn hiếu thí Oxic: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể : X = 2500 mg/l Độ tro của cặn : Z = 0,2 Nồng độ bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình = 12 ngày Giá trị của thông số động học : Y = 0,6 Q = 50 m3/ngđ Hàm lượng BOD5 đầu vào bể Oxic : So = 256,5 mg/l BOD5 đầu ra : S = 30 mg/l Tổng lượng amoni đầu vào NH4+ = 57 mg/l Tổng lượng Amoni đầu ra NH4 ra+ = 5 mg/l - Thể tích ngăn Oxic tính theo công thức : V= = = 19 m3 Chọn kích thước bể : B×L×H = 2,8×3,3×2 Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m - Thời gian lưu nước T = = = 9,13 h Kiểm tra tỷ số F/M : = = = 0,27 ngày-1 (tỷ số F/M nằm trong giới hạn 0,2 – 0,6 1/ngày, theo Metcalf and Eddy, 2003) Kiểm tra tải trọng thể tích SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 194 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông TBOD5 = = = 1,125 (Tải trọng BOD5 nằm trong giới hạn 0,8-1,92 kgBOD5/m3, theo Metcalf and Eddy, 2003) Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính theo công thức : Y = = = 0,349 Lượng bùn sinh ra trong 1 ngày : Ps = Yb×Q×(So-S) = 0,349×50×(256,5-30) = 3952g/ngày = 3,95 kg/ngày Lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS : Px = 3,95/0,8 = 4,94 kgSS/ngày Lượng bùn sư cần xử lý mỗi ngày : Hàm lượng SS sau bể lắng 2, chọn Xxả = 20 mg/l Lượng bùn dư cần xử lý = Tổng lượng bùn = Lượng SS trôi ra khỏi bể lắng 2 Mdư(SS) = 4,94 – 50x20x10-3 = 3,94 kgSS/ngày Xác định lưu lượng tuần hoàn QT Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ giá trị X = 2500 mg/l. Ta có : = = = 0,56 QT = 0,56x2,08 = 1,16 m3/h Tính lưu lượng xả bùn Qxả theo công thức : Qxả = = = 0,45 m3/ngày Thời gian xả bùn dư : Tx = (Qxả×60)/Qt = (0,45×60)/1,56 = 17,3 phút Lượng BOD5 cần xử lý mỗi ngày : f =BOD/COD = 0,6 G = = 18,88 kg/ngày 6.4.5. Bể lắng thứ cấp Loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi nước thải nhờ trọng lực. Diện tích bề mặt của bể lắng: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 195 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Diện tích bề mặt của bể lắng được tính theo công thức : S= (Q + Qt ).Co Ct .VL Trong đó: + Q : Lưu lượng nước xử lý, m3/h. Q = 50m3/ngày. + Qt : Lưu lượng tuần hoàn : Qt = 1,16m3/h + α : Hệ số tuần hoàn bùn. α = 0,555 + Co : Nồng độ bùn hoạt tính trong nước từ aeroten đi vào bể lắng. Co = 2500 g/m3 + Ct : Nồng độ bùn tuần hoàn, g/m3. Ct = 10000 g/m3 + VL: Vận tốc lắng ở bề mặt phân chia ứng với nồng độ C L, m/h VL = Vmax ×e − K ×C L ×10−6 Với : Vmax = 7 m/h K = 600 CL = 1 .Ct 2 = 0,5x7000 = 3500 (g/m3) => VL = 7× = 0,85 Ta tính được: S = = 2,56 (m2) Ta xây dựng 1 bể lắng đứng với kích thước B×L×H = 1,7×1,7×2,7 m 6.4.6. Bể phân hủy bùn Lưu lượng xả bùn Qxả = 0,45 m3/ngày V ≥ 3Qxả = 1,35 m3 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 196 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Chọn kích thước bể B×L×H = 1,4×1,4×0,8 m 6.4.7. Khử trùng Chọn thời gian lưu nước trong bể khử trùng t = 0,5h Thể tích của bể V = Qtb×t = 2,08×0,5 = 1,04 m3 Chọn kích thước bể B×L×H = 0,8×1,4×1 m KẾT LUẬN SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 197 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông Xử lý nước thải sinh hoạt là một nhu cầu cấp thiết hiện nay nói chung và nước thải khách sạn nói riêng để đạt được mục đích phát triển một cách bền vững. Vì lượng kiến thức có hạn nên chuyên đề không tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thày cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 198 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PGS.TS – Trần Đức Hạ - Xử lý nước thải đô thị - Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. 2. PGS.TS – Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ -Thoát nước(Tập I và II) - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2001. 3. ThS – Lê Dung -Máy bơm và các thiết bị thủy lực,Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội,2001 -Công trình thu nước và trạm bơm cấp thoát nước,Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội,2001 -Sổ tay máy bơm,Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội,2001 4. GS. TSKH Trần Hữu Uyển - Các bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước - Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội, 2013 5. TCVN 5942 - 1995 -Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt. 6. TCVN 5945 - 2005 -Tiêu chuẩn giới hạn nồng độ cho phép của các chất ô nhiểm trong dòng xả nước thải trước khi thải ra nguồn . 7. TCVN 7957- 2008 -Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế 8. QCVN 08 – 2008 / BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt 9. QCVN 40 – 2011 / BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp 10. ThS – Nguyễn Hữu Hòa SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 199 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông - Phần mềm tính toán thủy lực HWASE 11. Nguyễn Trung Hiếu - Phần mềm tính toán thủy lực FlowHy SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 200 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 GVHD: ThS. Phạm Duy Đông 201 [...]... CHỌN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC 1.4.1 Lựa chọn hệ thống thoát nước a Cơ sở lựa chọn hệ thống thoát nước - Mặt bằng quy hoạch không gian TP Ninh Bình đến năm 2030, tỷ lệ 1/10000 - Hiện trạng mạng lưới thoát nước: SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 22 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông + Hệ thống thoát nước của toàn thành phố. .. thống thoát nước với nhau ta lựa chọn xây dựng Hệ thống thoát nước cho Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 là hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 23 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông 1.4.2 Tổ chức thoát nước thải Khu vực thiết kế gồm 12 xã, phường Khu vực có 2 khu công nghiệp (KCN Phúc Thành và KCN Ninh. .. thấp nhất của thành phố thu gom đưa đến trạm bơm, bơm về trạm xử lý nước thải tập trung duy nhất của thành phố để xử lý rồi xả ra nguồn tiếp nhận SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 25 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THOÁT NƯỚC 2.1 CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TOÁN 2.1.1 Nước thải sinh... kế hoạch phát triển lâu dài SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 17 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông nên hệ thống thoát nước này chủ yếu là hệ thống mương máng hở, tập trung nước để xả ra sông Đáy và hiện nay thì nước sông đã bắt đầu bị ô nhiễm và cần có biện pháp để xử lí trường hợp này, tránh để xảy ra tình trạng ô nhiễm nặng Hệ thống. .. vực nước thải chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn đã xả ra môi trường, ảnh hưởng tới chất lượng nguồn nước ở đây + Thoát nước mưa: Xây dựng hệ thống thoát nước mưa riêng biệt với nước thải sinh hoạt Trừ một số vị trí khu mật độ trung bình thấp ở phía Tây Bắc nhu cầu thoát nước thải tương đối thấp, xây dựng hệ thống thoát nước chung về lâu dài phải xây dựng hệ thống thoát nước riêng + Thoát nước thải: Thiết. .. Thiết kế hệ thống thoát nước riêng, nước mưa và nước thải được thiết kế thành hai hệ thống thoát nước riêng biệt Nước thải các hộ dân được xử lý cục bộ và thu gom về trạm xử lý nước thải, nước thải xử lý đạt loại A theo QCVN 14:2008 mới được thải ra môi trường Dựa trên các điều kiện như địa hình,khí hậu,các điều kiện địa chất thủy văn và hiện trạng thoát nước của thành phố tiến hành phân tích các hệ thống. .. hướng thoát nước trong xây dựng Đô thị Quy hoạch hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cho các khu dân cư và các KCN bảo đảm phát triển hệ thống thoát nước ổn định, bền vững trên cơ sở xây dựng đồng bộ hệ thống thoát nước mưa, nước thải từ thu gom, chuyển tải đến xử lý theo từng lưu vực phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế xã hội và giảm thiểu các tác động của biến đổi khí hậu Thiết kế hệ thống thoát. .. 230m3/s Các sông khác: Ngoài sông Đáy Ninh Bình còn có sông Vạc, sông Hoàng Long và một số hệ thống sông ngòi vừa và nhỏ và nhiều ao hồ khác * Nguồn nước ngầm: Bao gồm nước ngầm tầng nông và nước ngầm tầng sâu (nước có áp) SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 15 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông Nước ngầm tầng nông được xây dựng và khai... Nhược điểm:Các tuyến cống thoát nước tập trung dài hơn Với địa hình không quá dốc, việc xây dựng tổ chức thoát nước tập trung lại gặp vấn đề về thi công nhiều trạm chuyển bậc SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 24 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông 1.4.3 Tổ chức thoát nước mưa Nước mưa là nước chảy bề mặt, nên nước sẽ chảy theo địa hình... nghiệp Đất nông nghiệp Ninh Bình chủ yếu phục vụ cho quá trình đô thị hoá thành phố Ngoài ra, các vùng sản xuất chuyên canh hàng hoá được quy hoạch như vùng rau sạch Ninh Sơn, làng hoa Ninh Phúc Thành phố cũng phát triển mạnh nghề thủ công truyền SVTH: Nguyễn Thu Hương – MSSV: 7132.55 – Lớp 55MN1 12 Thiết kế hệ thống thoát nước Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 GVHD: ThS Phạm Duy Đông thống ở các xã ven ... nghiệp:“ Thiết kế hệ thống thoát nước cho Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 Nội dung đồ án gồm phần chính: Thiết kế mạng lưới thoát nước thải nước mưa cho TP Ninh Bình đến năm 2030 Thiết kế công... dựng hệ thống thoát nước chung lâu dài phải xây dựng hệ thống thoát nước riêng + Thoát nước thải: Thiết kế hệ thống thoát nước riêng, nước mưa nước thải thiết kế thành hai hệ thống thoát nước. .. thủy văn trạng thoát nước thành phố tiến hành phân tích hệ thống thoát nước với ta lựa chọn xây dựng Hệ thống thoát nước cho Thành phố Ninh Bình đến năm 2030 hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn