Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt trung tâm xã hội bình đức công suất 500m3 ngày đêm

Mục tiêu đề tài

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Trung tâm xã hội Bình Đức được thiết kế với công suất 500 m³/ngày đêm, đảm bảo đạt tiêu chuẩn đầu ra theo cột A của QCVN 14:2015/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.

Hệ thống đơn giản, chi phí xây dựng và vận hành thấp.

Đối tƣợng và phạm vi của đề tài

Đề tài nghiên cứu tập trung vào việc xử lý nước thải tại Trung tâm xã hội Bình Đức Chúng tôi đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp và tiến hành tính toán, thiết kế các công trình đơn vị cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với công suất 500 m³/ngày.đêm.

Nội dung thực hiện

Tìm hiểu đặc tính và phân tích các thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Tài liệu này tổng hợp các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và đề xuất các giải pháp cụ thể cho Trung tâm xã hội Bình Đức Bên cạnh đó, bài viết cũng thực hiện tính toán các công trình đơn vị liên quan đến quy trình xử lý nước thải.

Lựa chọn phương án xử lý phù hợp

Tiến hành thiết kế bản vẽ trạm xử lý nước thải cho Trung tâm

Phương pháp thực hiện

Phương pháp tổng hợp tài liệu

Phương pháp điều tra, khảo sát và xử lý số liệu

Phương pháp đánh giá, lựa chọn

Phương pháp tính toán, vẽ

Phương pháp thống kê, biểu diễn số liệu.

Ý nghĩa đề tài

Giải quyết hiệu quả vấn đề nước thải tại Trung tâm Xã hội Bình Đức, đồng thời khắc phục các vấn đề pháp lý liên quan đến môi trường của trung tâm này.

Giảm thiểu những tác động tiêu cực đến môi trường trong khu vực, hạn chế các ảnh hưởng đến sức khỏe của con người trong và ngoài Trung tâm

TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM XÃ HỘI BÌNH ĐỨC & ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Thông tin chung về Trung tâm

Trung tâm Xã hội Bình Đức, hay Trung tâm Bảo trợ Xã hội Bình Đức, nằm tại thôn Bình Phước, xã Đức Hạnh, huyện Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phước, thuộc Sở Lao động – Thương binh và Xã hội Thành phố Hồ Chí Minh Hoạt động từ năm 2006, trung tâm đã nuôi dưỡng, chăm sóc, chữa trị và đào tạo cho 642 thành viên, bao gồm người lang thang sống nơi công cộng và bệnh nhân tâm thần tính đến đầu năm 2019 Trung tâm cũng chú trọng vào lĩnh vực giáo dục nghề nghiệp để nâng cao kỹ năng cho các đối tượng.

TRUNG TÂM BẢO TRỢ XÃ HỘI BÌNH ĐỨC

Người đại diện pháp lý:

- Họ và tên: Đỗ Văn Quyết

Dự án đƣợc xây dựng trong khuôn viên của Trung tâm Xã hội Bình Đức, thôn Bình Phước, xã Đức Hạnh, huyện Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phước

Huyện Bù Gia Mập, thuộc tỉnh Bình Phước, nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới cận xích đạo gió mùa, với hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Mùa mưa diễn ra từ tháng 5 đến tháng 11.

Mùa khô từ cuối tháng 11 đến đầu tháng 5 năm sau

Khu vực dự án được bao bọc bởi hồ Thủy điện Thác Mơ – là nơi cấp nước cho sông

Hồ Thủy điện Thác Mơ và Sông Bé đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho các hoạt động công nghiệp, sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi, trồng trọt và sinh hoạt của người dân Đồng thời, Sông Bé cũng là điểm tiếp nhận nước thải từ khu vực xung quanh.

Nguồn phát sinh nước thải

Trung tâm Bảo trợ Xã hội Bình Đức là cơ sở giáo dục và nuôi dưỡng, không có hoạt động sản xuất đặc biệt Nước thải chủ yếu phát sinh từ sinh hoạt hàng ngày như nấu ăn, ăn uống, và tắm giặt của học viên, do đó cần được xử lý chú trọng Hoạt động chăn nuôi tại Trung tâm diễn ra theo mô hình thả rong, dẫn đến lượng nước thải từ hoạt động này là không đáng kể.

Trung tâm hiện có hơn 600 học viên, dẫn đến lượng nước thải tăng lên đáng kể Trước đây, nước thải chủ yếu được xả trực tiếp qua cống thoát vào nguồn tiếp nhận Tuy nhiên, do Trung tâm nằm gần hồ Thủy điện Thác Mơ - nguồn nước quan trọng cho khu vực, việc không xử lý nước thải sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước, làm mất cảnh quan và tác động xấu đến hệ sinh thái địa phương.

Đặc tính nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan, được thể hiện qua các chỉ số COD và BOD 5, bao gồm carbonhydrate, protein và lipid, dễ bị vi sinh vật phân hủy thành các khí như CO 2, N 2, H 2 O, và CH 4 Ngoài ra, nước thải còn có cặn bã hữu cơ, các chất dinh dưỡng như Nito và Phospho, cùng với vi khuẩn gây bệnh như E Coli và Coliforms Thành phần và tính chất của nước thải phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc và lưu lượng dòng thải, điều này chịu ảnh hưởng bởi thói quen sinh hoạt của con người.

Mức độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt chủ yếu phụ thuộc vào lưu lượng và tải trọng chất bẩn tính theo đầu người, mà tải trọng này lại bị ảnh hưởng bởi mức sống, tập quán, điều kiện sống và khí hậu của khu vực Nước thải sinh hoạt thường được phân loại thành hai loại.

+ Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người (từ các khu vực vệ sinh)

Nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất thải như cặn bã, dầu mỡ từ bếp, chất tẩy rửa và chất hoạt động bề mặt từ phòng tắm Đặc điểm của nước thải tại các nguồn phát sinh này có chung các thành phần ô nhiễm Các thông số đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt được phân loại thành ba nhóm chính: thông số vật lý, thông số hóa học và thông số vi sinh vật học.

Hàm lượng chất rắn lơ lửng (Total suspended solids - TSS) được đo bằng mg/L và bao gồm các chất vô cơ không tan như phù sa, bùn, cát đất, gỉ sét, cùng với các chất hữu cơ không tan và một số vi sinh vật như tảo, nấm, động vật nguyên sinh Sự hiện diện của các chất rắn lơ lửng có thể gây cản trở cho quá trình xử lý nước, làm cho nó trở nên phức tạp và tốn kém hơn.

Độ màu (Pt – Co) của nước thải sinh hoạt thường không cao, chủ yếu xuất phát từ màu nhuộm của các vật dụng hoặc từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ Đây là một thông số cảm quan, thường được sử dụng để đánh giá nhanh tình trạng chung của nước thải.

Mùi hôi chủ yếu do hợp chất H2S (mùi trứng thối) gây ra, bên cạnh đó còn có các hợp chất khác như cercaptan, cadaverin, indol, được hình thành trong điều kiện yếm khí Những hợp chất này thậm chí có thể tạo ra mùi khó chịu hơn cả H2S.

pH là chỉ số quan trọng phản ánh nồng độ ion H+ trong dung dịch, thường được sử dụng để đánh giá tính axit và kiềm của nước thải Độ pH ảnh hưởng đến dạng tồn tại của kim loại và các khí hòa tan trong nước, đồng thời có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của các sinh vật trong nước thải Hơn nữa, pH còn tác động trực tiếp đến hiệu quả của toàn bộ quá trình xử lý nước.

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là chỉ số quan trọng để đo lường tổng lượng chất hữu cơ trong nước thải, bao gồm cả hợp chất có khả năng phân hủy sinh học và không phân hủy sinh học Để xác định COD trong môi trường nước tự nhiên, quá trình oxy hóa chất hữu cơ cần ít nhất 20 ngày để hoàn tất.

Thông số COD có thể xác định trong thời gian ngắn (vài giờ) thông qua quá trình oxy hóa các chất hữu cơ bằng các hợp chất oxy hóa mạnh ở nhiệt độ cao Ưu điểm này cho phép nhanh chóng thu thập dữ liệu tương đối về mức độ ô nhiễm trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt.

Kết hợp giữa chỉ số COD và BOD sẽ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từ các hợp chất hữu cơ không phân hủy sinh học, từ đó cho phép lựa chọn phương pháp xử lý hiệu quả.

Nhu cầu oxy sinh học (BOD) là thông số quan trọng để xác định hàm lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải, được đo bằng mg/L Hàm lượng BOD cao trong nước thải sinh hoạt cho thấy nguồn nước chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy như carbonhydrate, protein và lipid.

BOD và COD là hai thông số quan trọng thể hiện mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải sinh hoạt

Oxy hòa tan (DO) là yếu tố thiết yếu cho sự sống và phát triển của sinh vật trong môi trường nước như sông, hồ Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa các chất vô cơ và hữu cơ, góp phần làm sạch nguồn nước tự nhiên thông qua hoạt động của vi sinh vật hiếu khí Tuy nhiên, khả năng hòa tan của oxy trong nước có giới hạn, ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nguồn nước DO cũng là chỉ số quan trọng thể hiện mức độ ô nhiễm hữu cơ của dòng nước.

Nito và phospho trong nước thải sinh hoạt chủ yếu xuất phát từ quá trình phân hủy cặn bã hữu cơ như thực phẩm thừa và bã thải Chúng thường tồn tại dưới dạng NH4+, NO2-, NO3- (đối với nito) và phosphate (đối với phospho) Sự hiện diện của nito và phospho thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của tảo và vi khuẩn lam, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước.

Chất hoạt động bề mặt, thường xuất hiện từ việc sử dụng các chất tẩy rửa như nước rửa chén, nước giặt và xà phòng, có thể gây hại cho môi trường Khi nồng độ chất này trong nước tăng cao, nó sẽ gây ngộ độc cho các loài động vật và thực vật thủy sinh, thậm chí dẫn đến cái chết của chúng.

8 sinh vật do làm giảm lượng DO trong nước Từ đó, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người, bao gồm vi khuẩn, virus và giun sán Những tác nhân này có thể dẫn đến các bệnh liên quan đến đường ruột, tiêu hóa, dịch tả và rối loạn hệ thần kinh.

ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học là quá trình loại bỏ các chất rắn lớn và có trọng lượng nặng trong nước thải, nhằm đảm bảo hệ thống xử lý sau đó hoạt động hiệu quả Đây là bước xử lý sơ bộ cần thiết trước khi nước thải được chuyển sang giai đoạn xử lý sinh học tiếp theo.

Các phương pháp xử lý cơ học có khả năng tách khoảng 60% tạp chất không tan trong nước thải sinh hoạt, nhưng không hiệu quả trong việc giảm hàm lượng BOD Để nâng cao hiệu quả xử lý, một số công trình thực hiện quá trình thoáng nước thải sơ bộ trước khi lắng, giúp tăng hiệu suất xử lý lên đến 75% và giảm BOD tới 20%.

Một số công trình xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp cơ học:

Song chắn rác là một thành phần quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt Nó có chức năng giữ lại các tạp chất thô như giấy, túi nilon, vỏ cây và cặn thức ăn, giúp bảo vệ hệ thống bơm và các công trình phía sau hoạt động hiệu quả và ổn định.

Song chắn rác được bố trí tại các máng dẫn nước thải trước khi vào trạm bơm và được đặt trước các công trình xử lý nước thải

 Bể thu và tách dầu mỡ

Thường được lắp đặt trong nhà bếp hoặc ngoài sân, gần các thiết bị thoát nước, thiết bị này có chức năng thu gom và tách biệt các loại dầu mỡ động thực vật có trong nước thải, nhằm đảm bảo an toàn trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung.

Sự biến đổi lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm có thể tác động tiêu cực đến hiệu quả xử lý của các công trình tiếp theo Để khắc phục vấn đề này, bể điều hòa được xem là giải pháp tối ưu, giúp duy trì sự ổn định trong quá trình xử lý nước thải.

Việc điều chỉnh lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn thải là rất quan trọng, giúp hạn chế hiện tượng quá tải hoặc dưới tải cho hệ thống Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả lọc mà còn cải thiện hiệu quả xử lý của các công trình xử lý sinh học Hơn nữa, các chất ức chế trong quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật.

Trong nước thải, ngoài các thành phần hữu cơ, còn tồn tại các phần tử vô cơ như cát, sỏi, đá với kích thước và tỷ trọng lớn Mặc dù không độc hại, những phần tử này có thể tích tụ trong bể lắng, gây cản trở cho quá trình lọc và xả bùn cặn, đồng thời mài mòn và lắng cặn trong các thiết bị và đường ống Điều này dẫn đến giảm năng suất xử lý và tuổi thọ của các công trình Do đó, việc bố trí bể lắng cát trước các công trình xử lý là cần thiết để giải quyết những vấn đề này.

Bể lắng cát thường dùng cho các trạm xử lý nước thải công suất trên 100 m 3 /ngày

Bể lắng cát ngang, với cấu tạo đơn giản, được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải Tuy nhiên, trong một số trường hợp cần thiết, có thể áp dụng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon Sau khi cát được giữ lại trong bể, nó sẽ được chuyển ra sân phơi để làm khô tự nhiên.

Bể lắng nước thải là một công trình thiết yếu trong quá trình xử lý nước thải, giúp loại bỏ cặn lơ lửng không tan trong nước Các hạt cặn này lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực Bể lắng được chia thành hai loại chính: bể lắng đợt I, diễn ra trước xử lý sinh học, và bể lắng đợt II, sau xử lý sinh học Ngoài ra, bể lắng còn được phân loại theo cấu tạo thành bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm, tùy thuộc vào diện tích xây dựng và mục đích lắng để lựa chọn loại bể phù hợp.

Sau quá trình lắng, nước thải vẫn chứa các phần tử lơ lửng và sẽ được đưa qua bể lọc để loại bỏ các hạt nhỏ Nước thải được xử lý bằng cách đi qua các lớp vật liệu lọc như cát, than và thạch anh Bể lọc hoạt động với hai chế độ chính là lọc và rửa lọc, và quy trình này thường được áp dụng trong các công nghệ xử lý nước thải.

11 nước thải với mục đích tái sử dụng và thu hồi một số thành phần quý hiếm có trong nước thải

2.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Các phương pháp hóa lý sử dụng các quá trình vật lý và phản ứng hóa học để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải, mà các phương pháp cơ học không thể xử lý.

 Bể keo tụ - tạo bông

Bể keo tụ - tạo bông đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hạt keo nhỏ mà bể lắng thông thường không xử lý được Để nâng cao hiệu quả, cần bổ sung hóa chất như phèn sắt, phèn nhôm, và polymer nhằm tăng tốc độ kết dính của hạt cặn Phương pháp này cũng giúp giảm độ màu của nước thải, khi các bông cặn lắng xuống có khả năng kéo theo các chất phân tán không tan gây màu.

Tuyển nổi là phương pháp hiệu quả để loại bỏ tạp chất không tan và tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt, thường được áp dụng sau bể keo tụ - tạo bông Quá trình này diễn ra khi các bọt khí tác động, làm cho các chất lơ lửng không tan như dầu mỡ nổi lên bề mặt nước thải, tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn nguồn nước ban đầu Hiệu quả của tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số lượng bọt khí được cấp vào bể.

2.1.3 Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp khử trùng hóa học, như Clo hoặc O3, thường được áp dụng ở giai đoạn cuối của hệ thống xử lý nước, nhằm tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh còn sót lại, đảm bảo chất lượng đầu ra của hệ thống đạt tiêu chuẩn cao.

2.1.4 Phương pháp xử lý sinh học

Các phương pháp xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy hợp chất hữu cơ trong nước thải Trong quá trình phát triển, vi sinh vật oxy hóa hoặc khử các hợp chất này, giúp làm sạch nguồn nước hiệu quả.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

2.2.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Ký túc xá khu B Đại học Quốc gia TPHCM

Thiết bị tách rác tinh

Bể sinh học hiếu khí

Bể lắng bùn sinh học

Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT

Máy thổi khí Thùng chứa rác Thùng chứa rác

Thải bỏ Đường nước thải Đường bùn thải Đường châm hóa chất Đường cấp khí

Hình 1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Ký túc xá khu B Đại học Quốc gia TPHCM

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải từ ký túc xá được đưa về bể tiếp nhận, nơi rác thô như bao nilon, vải vụn và giấy được tách ngay tại nguồn Sau đó, nước thải tiếp tục được tách rác một lần nữa bằng thiết bị tách rác tinh để loại bỏ hoàn toàn cặn bã nhỏ, nhằm ngăn ngừa tắc nghẽn và hư hại cho hệ thống ống dẫn và bơm Rác thải được vận chuyển đến cơ quan xử lý Để nâng cao hiệu quả xử lý và giảm chi phí, nước thải được đưa vào bể tách mỡ, nơi các hợp chất không tan như dầu và mỡ được loại bỏ Cuối cùng, nước thải được đưa qua bể điều hòa để duy trì lưu lượng và hàm lượng chất cần xử lý một cách ổn định.

Nước thải được đưa vào bể anoxic và bể sinh học hiếu khí, trong đó NO3- từ quá trình oxy hóa amoni trong bể hiếu khí được bơm tuần hoàn về bể anoxic Tại đây, cùng với bùn hoạt tính và nước thải nạp vào, NO3- sẽ bị khử thành dạng khác trong điều kiện thiếu khí.

Nước thải được xử lý để giảm hàm lượng Nitơ tổng xuống mức cho phép, với quy trình bắt đầu tại bể Anoxic, nơi có máy khuấy chìm tạo điều kiện thiếu khí cho vi khuẩn khử nitrat hoạt động, tách oxy từ nitrat để oxy hóa các chất hữu cơ Sau đó, nước thải được dẫn vào bể xử lý sinh học hiếu khí, nơi hỗn hợp bùn và nước được xáo trộn đều nhờ hệ thống phân phối khí từ máy thổi khí Trong điều kiện hiếu khí với khí thổi liên tục, quần thể vi sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản như CO2, nước và tạo ra sinh khối mới.

Sau khi nước thải đi qua bể sinh học hiếu khí, nó sẽ được chuyển đến bể lắng để lắng đọng cặn bùn và vi sinh vật Phần cặn bùn này sẽ được đưa vào bể nén bùn, trong đó một phần được tuần hoàn trở lại bể anoxic và bể sinh học hiếu khí nhằm duy trì đủ lượng bùn cần thiết cho quá trình xử lý Phần bùn còn lại sẽ được ép bằng máy ép bùn và sau đó thải bỏ.

Cuối cùng, nước sau khi lắng sẽ được khử trùng bằng Clo trong bể khử trùng để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh Sau quá trình này, nước sẽ được chuyển vào hồ sinh học trước khi chảy ra nguồn tiếp nhận.

2.2.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt của chung cư Vinhomes

Nước thải nhà vệ sinh

Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT

Máy ép bùn Đường nước thải Đường bùn thải Đường châm hóa chất Đường cấp khí

Nước sàn nước, nhà bếp Song chắn rác

Hình 2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chung cư Vinhomes

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải tại chung cư được chia thành hai dòng chính: nước thải từ nhà bếp và bồn rửa đi qua song chắn rác vào hố thu gom, trong khi nước thải từ nhà vệ sinh phải qua hầm tự hoại trước khi vào song chắn rác và bể thu gom Song chắn rác giữ lại cặn và rác, giúp hạn chế tắc nghẽn và hư hại cho đường ống và thiết bị Sau đó, nước thải được chuyển đến bể điều hòa để điều chỉnh lưu lượng và nồng độ các chất cần xử lý, đảm bảo nguồn cấp ổn định cho các thiết bị phía sau.

Nước thải sau khi qua bể trung gian được sục khí liên tục và bổ sung bùn từ bơm tuần hoàn, đóng vai trò như một bể sinh học hiếu khí, xử lý N, P và Amoni Tiếp theo, nước thải được chuyển đến bể SBR, nơi không khí được cấp liên tục để xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ và Nito còn lại Sau quá trình xử lý, một phần bùn từ bể SBR sẽ được tuần hoàn trở lại bể trung gian, trong khi phần còn lại sẽ được dẫn đến bể nén bùn để tiến hành xử lý bùn.

Sau khi hoàn tất quá trình xử lý sinh học, nước sẽ được chuyển đến bể khử trùng, nơi mà các vi sinh vật gây bệnh sẽ được loại bỏ trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

2.3 Kết luận Ưu – nhược điểm rút ra từ hai hệ thống xử lý nước thải:

Bảng 1 So sánh hai hệ thống xử lý nước thải Ký túc xá khu B và chung cư Vinhomes

Hệ thống xử lý Ƣu điểm Nhƣợc điểm

Ký túc xá khu B Đại học

- Chi phí vận hành và bảo trì thấp

- Đơn giản, dễ thực hiện, dễ vận hành, dễ khắc phục khi có sự cố

- Có thể linh hoạt nồng độ bùn

- Chi phí xây dựng cao

- Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn

- Dễ xốc tải hữu cơ

- Không phân dòng nước thải  không đạt đƣợc hiệu quả xử lý tối ƣu

Chung cƣ Vinhomes - Chi phí xây dựng thấp - Chi phí vận hành cao

- Diện tích xây dựng nhỏ

- Có khả năng xử lý nồng độ chất hữu cơ cao

- Giảm đƣợc diện tích và chi phí xây dựng bể lắng

- Không cần tuần hoàn bùn

- Trình độ vận hành cao

- Phải xây dựng ít nhất 2 bể SBR hoạt động luân phiên

- Hệ thống thổi khí dễ bị tắc do bùn hoạt tính trong bể

Cả hai hệ thống xử lý nước thải đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng đã được triển khai thành công và cho hiệu quả ổn định Các giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho Trung tâm xã hội Bình Đức được xây dựng dựa trên kinh nghiệm từ hai hệ thống này.

2.4 Đề xuất công nghệ xử lý

2.4.1 Tính chất nước thải đầu vào

Bảng 2 Thông số đầu vào của nước thải sinh hoạt Trung tâm xã hội Bình Đức

STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào

QCVN 14:2015/BTNMT Cột A Đầu ra tính theo

C max của QCVN 14:2015/BTNMT với k q = 0.9 và k f 1.1

(Nguồn: GVHD đề tài cung cấp)

Nguồn thải có chỉ số BOD, chất rắn lơ lửng và hàm lượng Coliforms vượt tiêu chuẩn QCVN 14:2015/BTNMT, cho thấy sự hiện diện cao của chất hữu cơ, cặn lơ lửng và vi sinh vật, là những thành phần ô nhiễm chính Việc áp dụng công nghệ xử lý phù hợp là cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là môi trường nước và hệ sinh thái thủy sinh trong khu vực.

2.4.2 Đề xuất công nghệ xử lý

Nước thải nhà vệ sinh

Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2015/BTNMT, Cột A Dung dịch Clo

Bể nén bùn Đường nước thải Đường bùn thải Đường châm hóa chất Đường cấp khí

Nước sàn nước, nhà bếp Song chắn rác

Bể lắng cát + tách dầu

Hình 3 Sơ đồ công nghệ phương án 1

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải từ Trung tâm được chia thành hai nguồn chính: nguồn thứ nhất từ nhà vệ sinh, được xử lý sơ bộ trong bể tự hoại, nơi các chất hữu cơ phân hủy trong điều kiện kỵ khí tạo ra khí metan và chuyển đổi nito hữu cơ thành N-NH4+ Nguồn thứ hai đến từ sàn nước, nhà bếp và rửa sân, được đưa trực tiếp qua song chắn rác vào bể thu gom Song chắn rác giúp loại bỏ cặn bã và rác thải, ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn và hư hại cho hệ thống ống dẫn Sau đó, dòng thải được dẫn qua bể lắng cát và tách dầu để loại bỏ cát, sỏi và một lượng nhỏ dầu mỡ từ nước thải nhà bếp.

Sau khi thu gom toàn bộ nguồn thải, nước sẽ được dẫn qua bể điều hòa Bể điều hòa sử dụng hệ thống sục khí liên tục để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy và nồng độ chất ô nhiễm, nhằm ngăn ngừa quá tải vào giờ cao điểm Điều này giúp hệ thống xử lý hoạt động ổn định và giảm kích thước các công trình tiếp theo.

Trước khi tiến hành xử lý sinh học, nước thải cần có hàm lượng cặn lơ lửng (TSS) không vượt quá 150 mg/L Do nước thải sinh hoạt thường có TSS cao, nên cần phải qua bể lắng sơ bộ Tại bể lắng sơ bộ, nếu hoạt động hiệu quả, có thể đạt hiệu suất loại bỏ TSS lên đến 70%, từ đó đảm bảo sự ổn định và hiệu quả cho các bể sinh học phía sau.

Sau khi nguồn thải ổn định, nước thải được chuyển đến giai đoạn xử lý sinh học, một bước quan trọng trong quy trình xử lý nước thải nhờ vào hiệu quả cao Đối với nước thải sinh hoạt của Trung tâm, việc xử lý hàm lượng chất hữu cơ, N, P và chất rắn lơ lửng là ưu tiên hàng đầu Phương pháp được lựa chọn là bể bùn hoạt tính SBR (Sequencing Batch Reactor) hoặc bể Aerotank hoạt động theo mẻ Bể SBR có đặc điểm là quá trình sục khí và lắng diễn ra đồng thời trong cùng một bể, giúp tiết kiệm chi phí xây dựng bể lắng Trước khi vào bể SBR, nước thải được dẫn vào bể trung gian 1, nơi được khuấy trộn liên tục để tạo điều kiện thiếu khí cho mẻ tiếp theo và lưu trữ nước Bể SBR sau đó sẽ xử lý lượng chất hữu cơ, N, P và cặn còn lại trong nước thải.

Bùn từ bể lắng sơ cấp và bùn dư từ bể SBR được đưa đến bể nén bùn, nơi bùn dư có độ ẩm rất cao Bể nén bùn có nhiệm vụ giảm độ ẩm của bùn thông qua quá trình nén cơ học bằng trọng lực, nhằm đạt được độ ẩm thích hợp từ 94% đến 96% để phục vụ cho việc xử lý bùn ở giai đoạn tiếp theo.

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 1

Các thông số tính toán

Trung tâm đang lên kế hoạch phát triển hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với công suất 500 m³/ngày, tuy nhiên hiện tại chỉ có khoảng 700 thành viên Do đó, các bể trong hệ thống xử lý nước thải sẽ được thiết kế phù hợp với quy mô hiện tại.

Hai đơn nguyên hoạt động với công suất 250 m³/ngày nhằm ngăn ngừa tình trạng thiếu hụt nước thải, đảm bảo hiệu quả hoạt động của các bể.

Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 ƣu lƣợng trung bình ngày: = 500 m 3 /ngđ ƣu lƣợng trung bình giờ: =

= 20.83 m 3 /h ƣu lƣợng trung bình giây: =

Bảng 5 Hệ số không điều hòa chung K 0

Hệ số không điều chung K 0 ưu lượng nước trung bình q tb (l/s)

Với lưu lượng q = 0.0058 m 3 /s = 5.8 L/s, lấy lưu lượng từ bảng 5 ta có:

K 0 min = 0.3912 ƣu lƣợng lớn nhất giờ:

= = 20.83 2.436 = 50.74 m 3 /h = 0.014 m 3 /s ƣu lƣợng nhỏ nhất giờ:

Tính toán và thiết kế dưới đây áp dụng cho 1 đơn nguyên

Tính toán các công trình của phương án 1

Bể tự hoại đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy sơ bộ các hợp chất hữu cơ có trong phân, tạo ra khí gas CH4, có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng cho Trung tâm Ngoài ra, trong bể, quá trình chuyển hóa N-hữu cơ trong nước thải thành N-amoni cũng diễn ra trước khi nước thải được đưa vào quy trình xử lý tiếp theo.

Các thông số đầu vào bể tự hoại:

Bảng 6 Các thông số đầu vào bể tự hoại

Theo tiêu chuẩn thiết kế TCXD 51 – 84, bể tự hoại 2 ngăn được sử dụng cho lưu lượng đến 10 m³/ngđ, trong khi bể 3 ngăn dành cho lưu lượng trên 10 m³/ngđ Tuy nhiên, thể tích bể tự hoại không nên vượt quá 25 m³ Do đó, mỗi khu vực vệ sinh của Trung tâm sẽ được xây dựng 1 bể tự hoại 3 ngăn với lưu lượng nước thải khoảng 24 m³/ngđ nhằm giảm thể tích bể và tránh tình trạng quá tải.

Thể tích bể tự hoại cần được tính toán không nhỏ hơn lưu lượng nước thải trung bình trong 1 – 2 ngày đêm, theo quy định tại điều 7.3.2, TCXD 51 – 84 Để thực hiện tính toán, chọn lưu lượng nước thải trong 1 ngày đêm làm cơ sở.

V = 24 m 3 /ngđ × 1 ngày đêm = 24 m 3 Thể tích ngăn thứ nhất bằng thể tích tổng cộng:

V 1 = 0.5 × 24 = 12 m 3 Thể tích ngăn thứ hai bằng thể tích ngăn thứ ba và bằng thể tích tổng cộng:

Chọn chiều sâu công tác H ở các ngăn của bể tự hoại là 1.5 m (H = 1 – 3m, Điều 7.3.5, TCXD 51 – 84) và chiều cao bảo vệ h bv = 0.3m Khi đó diện tích bể tự hoại là:

= 16 m 2 Chọn kích thước H × B × L (chiều sâu × rộng × dài) của các ngăn như sau:

 Ngăn thứ hai và thứ ba : H 2,3 × B 2,3 × L 2,3 = 1.8 × 2 × 2 (m) Ống dẫn nước thải và thoát khí

Chọn đường ống vào và ra là ống PVC có đường kính DN125 Đường ống thoát khí là ống PVC có đường kính DN110

Bảng 7 Thông số thiết kế bể tự hoại

STT Thông số Giá trị Đơn vị

2 Chiều cao công tác, H 1500 mm

3 Chiều cao bảo vệ, h bv 300 mm

Việc giữ lại các cặn rác thô có kích thước lớn và vừa trong nước thải là rất quan trọng để hạn chế sự cố trong quá trình vận hành, như tắc bơm, nghẹt đường ống và gãy cánh khuấy Điều này giúp đảm bảo điều kiện làm việc ổn định cho hệ thống xử lý nước thải.

Các thông số đầu vào song chắn rác:

Bảng 8 Các thông số đầu vào song chắn rác

Hình 5 Song chắn rác thô

Bảng 9 Thông số thiết kế hiệu quả song chắn rác [10]

Thông số Đơn vị SI Đơn vị

25 – 38 Khoảng cách giữa thanh song chắn mm 25 – 50 15 – 75 Độ dốc so với phương thẳng đứng Độ (º) 30 – 45 0 – 30 Vận tốc dòng chảy trong mương m/s 0.3 – 0.6 0.6 – 1.0

Tổn thất áp lực cho phép mm 150 150 - 600

Trước khi vào bể tiếp nhận thì nước thải phải chảy qua mương dẫn

Diện tích tiết diện ƣớt:

Trong đó: : lưu lượng nước thải trung bình, = 0.007 m 3 /s

: vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác, chọn v = 0.6 m/s

= 0.012 m 2 Chọn chiều rộng của mương dẫn là B m = 100 mm = 0.1 m Độ sâu mực nước trong mương dẫn là: h m = =

Tính toán song chắn rác

Song chắn rác đƣợc đặt nghiêng một góc 30º so với mặt đất

Số khe hở của song chắn rác:

Trong đó: : ƣu lƣợng lớn nhất của dòng thải, = 0.007 m 3 /s l: Khoảng cách của các song chắn rác, chọn l = 16 mm = 0.016 m [4] h l : Chiều sâu mực nước qua song chắn rác, h l = 0.12 m

Tốc độ nước thải trước song chắn rác đạt tối đa 0.6 m/s với lưu lượng lớn nhất Hệ số k0, tính đến độ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, được xác định là 1.05.

= 6.38 Chọn số khe là 6 khe  Số thanh song chắn là 5

Nếu chọn số khe là 6 khe có thể điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh lại nhƣ sau:

Chiều rộng của song chắn rác:

B S = S (n - l) + b n Trong đó: S: Chiều dày của thanh chắn rác, chọn S = 0.015 m; n: Số khe hở của song chắn rác, n = 6 khe; b: Khoảng cách giữa các khe hở, b = 17 mm = 0.017 m

 Chọn chiều rộng của song chắn là 180 mm

Tổn thất áp lực qua song chắn rác: h s Trong đó: : Vận tốc nước thải trong mương (m/s), = 0.6 m/s;

K 1 : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K 1 = 2 – 3, Chọn K1 = 3;

: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn đƣợc xác định theo công thức:

Trong đó: : Góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang, = 60º;

: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn rác Chọn tiết diện hình chữ nhật (a), khi đó = 2.42

Bảng 10 Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác

Hình 6 Tiết diện của thanh chắn rác[4]

= 0.1 m Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn L 1 :

Trong đó: BS: Chiều rộng song chắn rác (m), B S = 0.18 m;

: là góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy = 20º

= 0.11 m = 110 mm Chiều dài ngăn thu hẹp sau song chắn L 2 :

L 2 = = = 0.055 m = 55 mm Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác:

L = L 1 + L 2 + L s Trong đó: s: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác (m), L s ≥ 1m Chọn L s = 1.4 m

Chiều cao xây dựng đặt song chắn rác:

H = h l + h s + h bv Trong đó: h l : Độ sâu nước ở chân song chắn rác (m), h l = 0.12 m; h s : Tổn thất áp lực qua song chắn rác (m), h s = 0.1 m; h bv : Chiều cao bảo vệ (m), chọn h bv = 0.3 m

Hiệu quả loại bỏ TSS, BOD, N, P

Bảng 11 Thông số thiết kế song chắn rác thô

STT Thông số Giá trị Đơn vị

2 Chiều rộng song chắn rác, B s 180 mm

3 Bề dày thanh chắn, S 15 mm

4 Khoảng cách giữa các khe hở, b 17 mm

5 Góc nghiêng song chắn rác, 60 Độ (º)

6 Chiều dài ngăn mở rộng trước thanh chắn, L 1 110 mm

7 Chiều dài ngăn thu hẹp sau thanh chắn, L 2 55 mm

8 Chiều dài xây dựng phần mương, 1600 mm

9 Chiều rộng xây dựng phần mương, B m 100 mm

9 Chiều cao xây dựng phần mương, H 520 mm

3.2.3 Bể lắng cát ngang và bể tách dầu

Dầu nhớt và váng mỡ trong nước thải chủ yếu phát sinh từ hoạt động nhà bếp, gây tắc nghẽn các lỗ hổng vật liệu lọc và làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong bể sinh học Để bảo vệ hệ thống xử lý, nước thải cần được loại bỏ dầu mỡ bằng bể tách dầu trước khi vào quy trình xử lý Bên cạnh đó, thiết kế lắng cát giúp loại bỏ cặn thô, nặng và cặn vô cơ như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro và than vụn, nhằm bảo vệ thiết bị cơ khí khỏi mài mòn và giảm cặn nặng trong các bước xử lý tiếp theo.

Các thông số đầu vào bể lắng cát và bể tách dầu:

N hữu cơ đầu vào sau khi qua bể tự hoại hầu hết sẽ đƣợc chuyển hóa thành N-NH 4

Do đó, lấy hàm lƣợng N-NH4 ≈ 57.6 mg/

Bảng 12 Các thông số đầu vào lắng cát và bể tách dầu

Diện tích bể lắng cát được tính là 0.38 m², với lưu lượng nước thải lớn nhất đạt 609 m³/ngđ Để xác định độ lớn thủy lực của hạt cần giữ, ta chọn u₀ = 24.2 mm/s Hệ số thực nghiệm k được sử dụng để tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát, với k = 1.3 khi u₀ = 24.2 mm/s và k = 1.7 khi u₀ = 18.7 mm/s.

Chiều dài cần thiết để lắng cát:

Trong đó: vmax: vận tốc của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với Q max ; v max = 0.3 m/s

H max là độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, được xác định bằng độ đầy h trong mương dẫn tương ứng với Q max, với giá trị H max chọn là 0.5 (H max có thể dao động từ 0.25 đến 1 m) theo Điều 6.3.4 – TCXD-51-84 Kích thước thủy lực của hạt cát, ký hiệu là u0, được lấy từ bảng 13 với giá trị u0 = 24.2 mm/s, đồng thời loại bỏ hạt cát có kích thước d = 0.25 mm Hệ số thực nghiệm k, phản ánh ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể, được xác định là k = 1.3 cho u0 = 24.2 mm/s và k = 1.7 cho u0 = 18.7 mm/s.

Bảng 13 Quan hệ giữa kích thước thủy lực u 0 và đường kính của hạt cát d [8] Đường kính hạt d, mm 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.5 Độ lớn thủy lực u 0 , mm/s 5.12 7.37 11.5 18.7 24.2 28.3 34.5 40.7 51.6 Chiều rộng bể:

B = = = 0.05 m Để hợp lý hóa kích thước bể và đảm bảo thời gian lưu nước trong bể > 30s [6] Chọn B 0.1m

Thể tích hữu ích của bể:

V = H max × L × B = 0.5 × 8 × 0.1 = 0.4 m 3 Thời gian lưu nước của bể: t =

= 57s (thỏa điều kiện thời gian lưu trong bể lắng cát [6])

Phần lắng cát được bố trí ở đầu bể, trên mặt bằng dạng hình chữ nhật có kích thước L × B

= 0.1 × 0.1 m Góc nghiêng đáy ngăn thu cát α = 45º so với phương ngang

Nước thải tự chảy qua bể tách dầu với vận tốc nước chảy là v = 1 m/s (v = 0.7 – 1.5 m/s)

Bảng 14 Thông số thiết kế bể lắng cát

STT Thông số Giá trị Đơn vị

1 Thời gian lưu nước, t 57 giây

3 Thể tích của bể, V 0.4 m 3 b Bể tách dầu

Tính toán kích thước bể

Thể tích bể tách dầu:

V = Q max, h × t = 25.375 × 2 = 50.75 m 3 Trong đó: Q max, h : ưu lượng nước thải lớn nhất, Q max, h = 25.375 m 3 /h;

40 t: Thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 2h (t = 1.5 – 3h) [11]

Chọn kiểu thiết kế dài : rộng (L : B) = 4 : 1

 Diện tích thực tế xây dựng bể F = B × L = 2 × 8 = 16 m 2

= 38.06 (nằm trong giới hạn cho phép bảng 4 – 3, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải)

Chiều cao hữu ích bể: h = =

= 3.17 m Chọn h = 3 m, chiều cao bảo vệ h bv = 0.5 m

 Chiều cao tổng cộng H = h + h bv = 3 + 0.5 = 3.5 m

Chia bể thành 2 ngăn với tỉ lệ thể tích nhƣ nhau

Kích thước xây dựng bể:

Bảng 15 Kích thước xây dựng bể tách dầu

Chiều sâu, H (m) Chiều rộng, B (m) Chiều dài, L (m)

 Kích thước xây dựng bể: V tt = H × B × L = 3.5 × 2 × 8 m

Tính toán lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày

Nồng độ dầu mỡ trong nước thải: C = 40 mg/L ƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:

M = C × Qtb,ngđ × 10 -3 = 40 × 250 × 10 -3 = 10 kg/ngđ ƣu lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:

Trong đó: : Tỉ trọng của dầu mỡ, , Tỉ trọng của nước ƣợng dầu mỡ đƣợc thu gom định kỳ 1 ngày 1 lần

Lựa chọn máy vớt váng dầu Mighty Mini có công suất vớt dầu là 3.8 L/h (91.2 /ngđ) để vớt váng dầu trong bể Ống dẫn nước thải

Nước thải chảy qua bể thu gom, chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s (v = 0.7 – 1.5 m/s) [12] Đường kính ống dẫn:

= 0.095 m Chọn ống dẫn nước thải PVC có đường kính D C = 110 mm

Bảng 16 Thông số thiết kế bể tách dầu

STT Thông số Giá trị Đơn vị

1 Thời gian lưu nước, t 2 Giờ

3 Thể tích xây dựng của bể, V tt 56 m 3

4 Đường kính ống dẫn nước thải, DC 110 mm

Hố thu gom là nơi tập trung toàn bộ nước thải của Trung tâm

Các thông số đầu vào thiết kế bể:

Bảng 17 Các thông số đầu vào bể thu gom

Tính toán kích thước bể

Thể tích của ngăn tiếp nhận: [4]

= 1.4 m 3 Trong đó: t: Thời gian lưu nước (h), chọn t = 20 phút [4]

Chiều cao hữu ích của bể: chọn h = 1 m

 Diện tích mặt bằng bể: A = = = 1.4 m 2 Chọn kích thước bể B × L = 1 × 1.5 (m)

Chiều cao an toàn lấy h bv = 0.5 m  Chiều cao tổng cộng của bể: H = 1 + 0.5 = 1.5 m Thể tích thực tế xây dựng của bể: V tt = H × × B = 1.5 × 1 × 1.5 ≈ 2 m 3 Ống dẫn nước thải

Nước thải được bơm lên bể điều hòa, chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 1.5 m/s (v

Chọn đường kính ống dẫn nước thải D C = 90 mm

Tính toán bơm ƣu lƣợng cần bơm: = 25.375 m 3 /h = 0.007 m 3 /s

Trong đó: : Khối lượng riêng của nước, = 1000 kg/m 3 ;

G: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s 2 ; H: cột áp, H = 10 mH 2 O;

Q max : ưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất, Q max = 50.74 m 3 /h = 0.014 m 3 /s; Η: Hiệu suất bơm, Chọn η = 80%

Công suất thực tế của bơm:

N tt = N = 0.86 2 = 1.72 kW Trong đó: : hệ số dự trữ công suất, = 1 – 2.5 Chọn = 2

Chọn bơm cho bể thu gom:

Bảng 18 Bơm chìm cho bể thu gom

SL Hãng SX Model Lưu lượng Công suất Cột áp

1 Tsurumi KTZ22.2 0.5 m 3 /phút 2.2 kW/ 380V 26 mH 2 O

Chọn mua 2 bơm chìm, trong đó 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng

Bảng 19 Thông số thiết kế bể thu gom

STT Thông số Giá trị Đơn vị

1 Thời gian lưu nước, t 20 phút

3 Thể tích xây dựng của bể, V tt 2 m 3

4 Đường kính ống dẫn nước thải, D C 90 mm

 Chức năng àm cho nước thải chảy vào hệ thống xử lý luôn luôn ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Nước thải được hòa trộn đều bằng cách thổi khí từ máy thổi khí qua các đĩa phân phối khí nằm dưới đáy bể, không chỉ giúp hòa trộn mà còn làm nguội dòng nước thải hiệu quả.

Các thông số đầu vào thiết kế bể:

Bảng 20 Các thông số đầu vào bể điều hòa

Xác định kích thước bể điều hòa

Thể tích bể điều hòa:

V = Q tb × t = 10.42 × 12 = 125 m 3 Trong đó: t: Thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 12 h;

Q tb : ưu lượng nước thải trung bình theo giờ, Q tb = 10.42 m 3 /h

Chọn chiều cao an toàn của bể là 0.5 m  Chiều cao tổng cộng của bể H = 4.5 m

Vậy thể tích thực tế của bể: V tt = 146.25 m 3

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa ƣợng không khí cần thiết cho bể: q khí = R W t

Trong đó: R: Tốc độ khí nén, chọn R = 12 l/m 3 phút (Tốc độ khí nén 10 – 15 l/m 3 phút)

V tt : Thể tích thực tế của bể điều hòa, V tt = 146.25 m 3

 q khí = R W t = 12 146.25 = 1755 l/phút = 0.029 m 3 /s ƣu lƣợng khí trong ống phân phối chính: Qkhí = 0.029 m 3 /s

Vận tốc khí trong ống dẫn khí đƣợc duy trì trong khoảng 10 – 40 m/s (Theo mục 6.39 – TCXDVN 51:2008) Chọn v khí = 15 m/s Đường kính ống dẫn khí chính:

Chọn ống dẫn khí chính là ống thép có đường kính ngoài D C = 50 mm

Tính lại vận tốc ống dẫn khí chính: v c =

 Thỏa mãn điều kiện vận tốc trong ống

Bể có diện tích đáy 5 x 6.5 m được thiết kế với 3 ống nhánh phân phối chính, đặt dọc theo chiều dài bể, mỗi ống cách nhau 2 m và cách tường 0.5 m ƣu lượng trong các ống nhánh được tính toán để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

= 0.029 m Chọn ống dẫn khí nhánh là ống thép có đường kính danh nghĩa D n = 32 mm

Tính lại vận tốc ống dẫn khí nhánh: v c =

 Thỏa mãn điều kiện vận tốc trong ống

Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa EDI Permacap Medium 3/4" với đường kính 127 mm và lưu lượng 5 m³/h Chất liệu màng được làm từ EPDM, đầu nối có kích thước ren 27mm Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí được xác định theo chiều cao hữu ích của bể, với h = 4 m.

Số đĩa phân phối trong bể:

Trong đó: Q khí : ƣu lƣợng khí cần thiết cho bể, Q khí = 0.029 m 3 /s = 104.4 m 3 /h r: ƣu lƣợng khí, chọn r = 5 m 3 /h

Vậy số đĩa trên 1 ống nhánh của bể = = 7 đĩa => Chọn 7 đĩa trên 1 ống

Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí đƣợc xác định theo công thức:

Tổn thất áp lực trong hệ thống ống dẫn được tính bằng công thức H = hd + hc + hf, trong đó hd là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, hc là tổn thất áp lực cục bộ, và hf là tổn thất qua thiết bị phân phối Để tính toán, chọn hd + hc = 0.4 m và hf = 0.5 m.

H: là chiều cao hữu ích của bể điều hòa, H = 4 m

 H tt = h d + h c + h f + H = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m Áp lực không khí:

= 1.474 atm Công suất máy thổi khí:

Trong đó: P: là áp lực không khí, P = 1.474 atm

Q khí : là lưu lượng khí, Q khí = 0.029 m 3 /s

: là hiệu suất máy thổi khí, = 0.7 – 0.9 Chọn = 0.8

Công suất thực tế của máy thổi khí:

N tt = N k × = 1.456 × 1.5 = 2.184 kW Trong đó: : hệ số dự trữ công suất, = 1 – 2.5 Chọn = 1.5

Chọn máy thổi khí cho bể điều hòa:

Bảng 21 Máy thổi khí cho bể điều hòa

SL Hãng SX Model Lưu lượng Công suất Áp lực nén khí

2 Taiko Kikai DG-400-46 3.7 m 3 /phút 2.2 kW/ 380V 6 mH 2 O

Vậy chọn mua 2 máy thổi khí cho bể điều hòa, trong đó 1 máy hoạt động và 1 máy dự phòng Ống dẫn nước thải

Nước thải chảy qua bể lắng sơ bộ, chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 1 m/s (v = 0.7 – 1.5 m/s) [12] Đường kính ống dẫn:

= 0.06 m Chọn đường kính ống dẫn nước thải D C = 60 mm

Hiệu quả loại bỏ BOD

Bảng 22 Thông số thiết kế bể điều hòa

STT Các thông số Giá trị Đơn vị

1 Thời gian lưu nước của bể điều hòa, t 12 Giờ

Chiều cao hữu ích, H 4000 mm

Chiều cao xây dựng, H xd 4500 mm

4 Thể tích xây dựng của bể, W t 146.25 m 3

5 Đường kính ống dẫn nước thải, D C 60 mm

6 Đường kính ống dẫn khí chính, DC 50 mm

7 Đường kính ống dẫn khí nhánh, D n 32 mm

8 Số đĩa phân phối khí, N 21 đĩa

9 Công suất máy thổi khí, N K 2.2 kW

10 Công suất bơm, N tt 2.2 kW

3.2.6 Bể lắng sơ bộ - lắng đứng

Tách các cặn lơ lửng ra khỏi nước thải bằng cách lắng trọng lực trước khi đi vào quá trình xử lý sinh học

Các thông số đầu vào thiết kế bể:

Bảng 23 Các thông số đầu vào bể lắng sơ bộ

Tiết diện ƣớt của ống trung tâm:

= 0.1 m 2 Trong đó: : ƣu lƣợng tính toán trung bình, = 0.0029 m 3 /s; v tt : Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, v tt ≤ 0.03 m/s (Điều 6.5.9 – TCXD-51-84), chọn v tt = 0.03 m/s

Tiết diện ƣớt của bể lắng đứng:

= 5.8 m 2 Trong đó: : ƣu lƣợng tính toán trung bình, = 0.0029 m 3 /s; v tt : Tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, v = 0.5 – 0.8 mm/s [4], chọn v = 0.5 mm/s = 0.0005 m/s

Diện tích bể lắng đứng:

F b = F + f Trong đó: f: Tiết diện ƣớt của ống trung tâm, f = 0.1 m 2 ;

F: Tiết diện ƣớt của bể lắng đứng, F = 5.8 m 2

 F b = F + f = 5.8 + 0.1 = 5.9 m 2 Đường kính bể lắng đứng:

D = √ Trong đó: Fb: Diện tích của bể lắng đứng, F = 5.9 m 2

 D = √ = √ = 2.74 m ≈ 2.8 m Đường kính ống trung tâm: d = √ Trong đó: f: Tiết diện ƣớt của ống trung tâm, f = 0.1 m d = √ = √ = m ≈ 0.36 m

Chiều cao tính toán của vùng lắng: h tt = v t Trong đó: v: Tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, v = 0.0005 m/s; t: thời gian lắng, t = 1.5 h = 5400 s

Chiều cao phần hình nón của bể: h n = h 1 + h 2 = ( ) Trong đó: h 1 : Chiều cao lớp trung hòa, m; h 2 : Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m;

D: Đường kính trong của bể lắng, D = 2.8 m; d n : Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy d n = 0.8 m; α: Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, α ≥ 50º (Điều 6.5.9 – TCXD-51-84) Chọn α = 50º

Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng:

H = h tt + h n + h o Trong đó: htt: Chiều cao tính toán của vùng lắng, h tt = 2.7 m; h n : Chiều cao phần hình nón của bể, h n = 1.2 m; h 0 : Chiều cao an toàn của bể, chọn h 0 = 0.3 m

H = h tt + h n + h o = 2.7 + 1.2 + 0.3 = 4.2 m Để thu nước đã lắng, cần sử dụng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể Máng thu nước được thiết kế theo chu vi vành trong của bể, với đường kính ngoài của máng bằng đường kính trong của bể.

Tính toán ống trung tâm

Chiều cao của ống trung tâm: lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 2.7 m

Đường kính miệng loe của ống trung tâm được xác định bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1.35 lần đường kính ống trung tâm, cụ thể là d l = h l = 1.35 × d = 1.35 × 0.36 = 0.5 m Đường kính tấm hắt được tính bằng 1.3 lần đường kính miệng loe, tức là d h = 1.3 × d l = 1.3 × 0.5 = 0.65 m Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt và mặt phẳng ngang là 17º.

Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục:

Trong đó: v k : Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, v k ≤ 20 mm/s (Điều 6.5.9 – TCXD-51-84) Chọn v k = 20 mm/s 0.02 m/s

Kiểm tra thời gian lưu của bể lắng

Máng thu nước Đường kính máng thu: D máng = 80% đường kính bể

D máng = 0.8 × D = 0.8 × 2.8 = 2.2 m Trong đó: D: Đường kính bể lắng, D = 2.8 m

Chiều rộng của máng thu:

B máng = = 0.3 m Chiều cao máng thu:

Chiều dài máng thu nước:

L máng = D máng × = 2.2 × ≈ 7 m Tải trọng thu nước trên 1 m chiều dài của máng: a L =

= = 35.7 (m 3 /m.ngày) Trong đó: : ƣu lƣợng thải trung bình trong 1 ngày đêm, = 250 m 3 /ngđ;

Chọn máng thu nước có răng cưa hình chữ V với góc 90º để đảm bảo phân bố nước đều vào máng Máng răng cưa chỉ được gắn ở mặt trong của máng thu, vì nó được đặt sát thành bể.

Tính toán kinh tế phương án 1

Chi phí bê tông cốt thép (BTCT) xây dựng tương ứng với 1 đơn vị thể tích lọt lòng bể nước quy đổi là 950,000 VNĐ/m 3

Chi phí xây dựng nhà mái tôn không vách, sàn phủ vữa: 1,500,000 VNĐ/m 2

Chi phí xây dựng nhà cấp 4, trụ bê tông cốt thép, tường gạch, mái ngói, ốp lát tường và sàn nhà: 3,600,000 VNĐ/m 2

Chi phí ép cọc bê tông cốt thép là: 300,000 VNĐ/m

Bảng 47 Chi phí xây dựng phương án 1

STT TÊN HẠNG MỤC CÔNG

THỂ TÍCH (m 3 ) ĐƠN GIÁ (VNĐ/m 3 )

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

Bể lắng cát + tách dầu – TK02

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp, bên ngoài phần cốt âm 2 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

Bể lắng sơ bộ - TK05

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

- Vật liệu: BTCT M200; đáy bể và thành bể dày 200mm

- Sơn chống thấm bằng dầu hắc bên trong 1 lớp

 Chi phí lắp đặt thiết bị

Bảng 48 Chi phí lắp đặt thiết bị phương án 1

STT TÊN THIẾT BỊ HÃNG SẢN

XUẤT SL ĐƠN GIÁ (VNĐ/cái)

BỂ LẮNG CÁT KẾT HỢP TÁCH DẦU 20,000,000

1 Song chắn rác Gia Hƣng 1 1,000,000 1,000,000

Model: SSI AFD 270 Đài oan 56 300 16,800,000

2 Bồn hóa chất + Cánh khuấy

Tổng chi phí đầu tƣ = Chi phí xây dựng + Chi phí thiết bị

Bảng 49 Chi phí hóa chất phương án 1

LIỀU DÙNG (kg/ngày) ĐƠN GIÁ (VNĐ/kg)

Bảng 50 Chi phí nhân công phương án 1

CHI PHÍ NHÂN CÔNG/ NGÀY (VNĐ/ngày) 467,000

Chi phí bảo trì hằng năm = 0.25% Chi phí đầu tƣ (Theo Thông tƣ 03/2017/TT-BXD)

Bảng 51 Chi phí điện năng phương án 1

CÔNG TRÌNH Đơn vị SL

NGÀY ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ (kWh)

10 Máy khuấy trộn (Bể trung gian 2)

Máy bơm chìm (Bể trung gian 2)

Bơm định lƣợng (Bể khử trùng)

Máy bơm bùn (Bể nén bùn)

CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG Đơn giá điện (VNĐ/kW) 2,500

Tổng chi phí vận hành trạm xử lý trong 1 ngày

= Chi phí hóa chất + Chi phí nhân công + Chi phí bảo trì + Chi phí điện năng

Chi phí xử lý cho m 3 nước thải =

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 2