TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN NHÂN dân GIA ĐỊNH, THÀNH PHỐ hồ CHÍ MINH 100M3NGÀY đêm

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 4.1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

Phương án 1

Nhiệm vụ chính của công trình đầu tiên tại trạm xử lý nước thải là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, nhằm ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn và bào mòn cho bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.

Chọn các thông số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác:

 Chọn tốc độ của nước thải trước song chắn rác V = 0,6 m/s

Chiều cao lớp nước ở song chắn ráclấy bằng độ dày tính toánở mương dẫn: h 1 = h = 0,1m

Số khe hở của song chắnrác được tính theo công thức: n= h 1 b v

Trong đó: n:số khe hở song chắn rác v : tốc độ nước chảy qua song chắn rác v = 0,6 m/s

K: hệ số tính đến mức độ thu hẹp dòng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05. B: khoảng cách khe hở của song chắn rác, b –25 mm Chọn b = 16 mm. Q:lưu lượng nước thải, Q s tb =0,01157 m 3 /s

Chiều rộng của song chắn rácđược tính theo công thức:

B s = s(n+1) + bn = 0,008(12+1) + 0,01612= 0.296m Trong đó: s là bề dày của thanh chắn rác, s = 0,008 mm.

Kiểm tra vận tốc dòng chảy ởphần mở rộng của mương trước song chắn rác để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s

Tổn thất áp lực ở song chắn rác: h s =    g v

Trong đó: v: vận tốc nước thải trước song chắn;

K: hệ số tính đến sự tăng tổn thấtdo vướng mắc rác ở song chắn, K=2-3 chọn K=2;

 : hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

 : hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn hình dạng tiết diện thanh song chắn là hình chữ nhật, khi đó  =2,42;

: góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy,  E 0

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L 1 :

B s : chiều rộng song chắn rác, B s =0,296m

B : chiều rộng mương dẫn, B0mm=0,1m

 : góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy  0

Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L 2 :

Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:

L = L 1 + L 2 + L s = 0,26 +0,13 + 0,5 = 0,89m Trong đó: L s : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L s =0,5m.

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:

H = h 1 + h s + h bv = 0,1 + 0,024 + 0,5 = 0,624m Trong đó: h 1 : độ đầy ở mương dẫn, h 1 =0,1m; h s : tổn thất áp lực ở song chắn rác, h s =0,044m; h bv :chiều cao bảo vệ Chọn h bv =0,5m

Hàm lượng chất lơ lửng và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% - 5% [Nguồn Xử Lý Nước Thải –Lâm Minh Triết –2010]

Hàm lượng chất lơ lửng còn lại :

SS ra = SS vào x (1-0,04) = 190mg/l x (1–0,04) = 182,4 mg/l

Hàm lượng BOD còn lại

BOD ra = BOD vào x 0,95 = 320 mg/l x 0,96 = 304 mg/l

Bảng 4.1 Các thông số thiết kế song chắn rác

Kích thước hố thu gom:

Trong đó: t là thời gian lưu nước, t = 10 –30, chọn t = 20phút

Chọn kích thước hố gom dài x rộng như sau:

L x B = 3,5m x 3m Độ sâu côngtác của hố thu gom:

  Chọn độ sâu chôn cống cuối cùng h c = 0,7 m

Chiều cao xây dựng của hố :

STT Thông số thiết kế Đơn vị Số liệu

Số khe hở của song chắn

Chiều cao lớp nước ở song chắn rác

Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác

Tổn thất áp lực ở song chắn rác

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác

Thể tích phần xây dựng của hố thu gom :

Chọn loại bơm nhúng chìmđặt tại hầm bơm có Q = Q h tb = 104,2m 3 /h, cột áp 8 – 10m (chọn 10m). h Kw m m s m m

Trong đó: Q tb h : lưu lượng nước thải trung bình trong ngày, m 3 /h;

H: cột áp của máy bơm; d: khối lượng riêng của chất lỏng(nước: d n 00 kg/m 3 ); g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 ;

: hiệu suất của bơm, = 0,73  0,93, chọn  = 0,8

Công suất thực của máy bơm là: N ×1,2 = 3,55 × 1,2 = 4,26Kw. Đặt 2 bơm có công suất 4,26 Kw, bơm luân phiên 24/24h.

Chế phẩm vi sinh DW-97-H, được phát triển vào năm 1997 bởi Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam và Liên hiệp Khoa học Sản xuất Công nghệ Hóa học, là một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý chất thải bệnh viện Sản phẩm này giúp cải thiện quy trình xử lý chất thải, đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường.

DW-97-H là một tổ hợp vi sinh vật hữu hiệu bao gồm nấm sợi, nấm men, xạ khuẩn và vi khuẩn, kết hợp với các enzym thủy phân ngoại bào như amilaza, xenluloza, proteaza và lipaza Sản phẩm này còn chứa các thành phần dinh dưỡng và một số hoạt chất sinh học, mang lại nhiều lợi ích cho quá trình phân hủy và cải thiện chất lượng đất.

 DW-97-H có khả năng phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ cao phân tử (tinh bột, xenluloza, protein và lipit)

 DW-97-H có khả năng tiêu diệt trùng giun ký sinh và một số vi sinh vật gây bệnh đường tiêu hóaở người.

 DW-97-H hoàn toàn vô hại đối với người, vật nuôi và cây trồng.

 DW-97-H tham gia thủy phân các cao phân tử khó tan, khó tiêu thành các đơn phân tử dễ tan, dễ tiêu.

Để sử dụng sản phẩm DW-97-H, hãy đổ đều vào bệ nhà vệ sinh của bệnh viện hàng ngày hoặc hàng tuần, sau đó xả nước để chế phẩm trôi xuống các bể tự hoại và vào ngăn thu gom nước thải Liều lượng khuyến nghị là 2g DW-97-H cho mỗi 1m³ nước thải mỗi ngày Với lưu lượng nước thải khoảng 1000m³ mỗi ngày, cần sử dụng 2 gói 1000g DW-97-H.

DW-97-H được bảo quản trong túi polyethylene hai lớp, được đặt trong thùng carton chống chuột và gián Sản phẩm nên được lưu trữ ở nơi khô ráo và mát mẻ.

Bảng 4.2 Các thông số thiết kế hố thu gom

STT Thông số Giá trị

3 Thời gian lưu nước 20 phút

4 Thông số máy bơm 4,26 KW

4.1.1.3 Bể điều hòa kỵ khí

Lưu lượng nước thải trong 1 ngày: 1000 m 3 /ngày

Lưu lượng nướcthải trung bình theo giờ: 41,67 m 3 /h

 Thể tích bể điều hòa

Theo giáo trình xử lý nước thải của Th.S Trần Minh Đạt, bệnh viện hoạt động trung bình khoảng 16 giờ mỗi ngày, do đó bể điều hòa được tính toán dựa trên thời gian này.

Thể tích bể điều hòa

V = 1000 m 3 /ngày–(16h x 41,67 m 3 /h) = 333,28 m 3 Thời gian lưu nước: m m 8 67

Kích thước xây dựng bể điều hòa kỵ khí:

Chọn chiều cao làm việc là 5 m ,chiều cao an toàn h bv =0,3m

Vậy chiều cao tổng cộng là: 5,3 m

Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau bể điều hòa giảm 40 %, 15 %N , 20% BOD 5 [nguồn Xử Lý Nước Thải ; bảng 1.11 - Lâm Minh Triết, 2010].

SS ra = SS vào x (1–0,4) = 182,4 (1–0,4) = 109,44 mg/l

BOD ra = BOD vào x (1 – 0,2) = 304 mg/l x 0,8 = 243,2 mg/l

NH 4 + ra = NH 4 + vào x (1 – 0,15) = 35,3 x 0,85 = 30 mg/l

Nước thải sau khi qua bể điều hòa kỵ khí, hàm lượng COD giảm 15 ÷ 50%, chọn 15%, có phương trình sau:

Trong đó: Q tb s : lưu lượng nước thải, Q s tb  0,01157 m 3 /s

H: cột áp của máy bơm; H = 10 m d: khối lượng riêng của chất lỏng ( nước: d n 00 kg/m 3 ); g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 ;

 : hiệu suất của bơm,  = 0,73  0,93, chọn  = 0,8

Công suất thực của máy bơm (bằng 120% công suất tính toán): N t ×1,2 1,42 × 1,2 = 1,7 Kw (chọn 2 Kw) Đặt 2 bơm có công suất2 Kw, bơm luân phiên 24/24

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế bể điều hòa

STT Thông số Giá trị

4 Thông số máy bơm 2 KW

4.1.1.4 Bể phản ứng sinh học

Cụm oxy hóa nâng cao được xem là nước thải đã ổn định về cả lưu lượng và nồng độ Do đó, số liệu đầu vào cho bể sinh học sẽ như sau:

Theo tiêu chuẩn nước thải bệnh viện (7382 – 2004), nước thải không chỉ cần xử lý ô nhiễm hữu cơ mà còn phải xử lý nitơ, vì hàm lượng nitơ dư thừa có thể gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn tiếp nhận sau xử lý Do đó, cần áp dụng phương pháp xử lý kết hợp giữa thiếu khí và hiếu khí, trong đó bể sinh học thiếu khí (anoxic) đóng vai trò quan trọng.

Bể thiếu khí được đặt trước bể hiếu khí nhằm khử bớt một phần hàm lượng nitơ dưới dạng NO 3 -

Để đạt tiêu chuẩn nước thải bệnh viện (7382 – 2004), nồng độ NO3- đầu vào là 38,74 mg/l cần được xử lý để nồng độ đầu ra không vượt quá 30 mg/l, với mục tiêu lý tưởng là ≤ 25 mg/l Để đảm bảo hiệu quả xử lý, dung tích của bể thiếu khí (anoxic) sẽ được tính toán theo công thức cụ thể.

V  Q  , m 3 Trong đó: V anoxic : thể tích ngăn thiếu khí khử NO 3 -

Q: lưu lượng nước thải vào, m 3 /h

 : thời gian lưu nước để khử NO 3 -

X = 3000 mg/l (Nồng độ bùn hoạt tính trong bể lựa chọn theo nồng độ chất nền vào bể Khi S o (BOD 5 ) > 200mg/l, X = 2800mg/l đến 4000mg/l [5] Chọn X = 3000mg/l

 (20 0 C) = 0,1 mg/mg ngày (tốc độ khử NO 3 - ) Vậy  = 0,046ngày = 1,1h

Kích thước xây dựng của bể là 3,5 x 3 x 5 mét, với chiều cao 5 mét bao gồm khoảng cách an toàn vận hành 0,5 mét Bể không được lắp đặt hệ thống cấp khí mà sử dụng máy khuấy trộn cơ học ở trung tâm bể để đảo trộn nồng độ bùn hoạt tính Quá trình này giúp tuần hoàn từ bể lắng mà không cần bổ sung cacbon, tận dụng lượng cacbon có sẵn trong nước thải đầu vào và dòng tuần hoàn để khử NO3-.

Bảng 4.4 Thông số thiết kế bể thiếu khí

STT Thông số Giá trị

4 Thời gian lưu nước 1,1 h b) Bể Aerotank

Nhiệm vụ: Thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải ở điều kiện hiếu khí.

Hình 4.2 Mô hình bể Aerotank

Bảng 4.5 Các thông số đầu vào của bể Aerotank Chỉ số Đơn vị Giá trị đầu vào

Các thông số tính toán cơ bản cho Aerotank xáo trộn hoàn toàn:

 Thời gian lưu bùn:  c  5 15 ngày.

 Tỷ số F/M: 0.2 –0.6 kg/kg.ngày.

 Tải trọng thể tích: 0.8 –1.92 kgBOD 5 /m 3 ngày.

 Tỷ số thể tích trên lưu lượng giờ: W 3 5

 Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính: Q th 0.25 1

 Xác định BOD 5 của nước thải đầu vào và đầu ra của bể aerotank:

Ta có BOD 5vào = 243,2 mg/l

Chọn hiệu quả xử lý BOD của bể Aerotank là 90%

 Tính BOD 5 hoà tan trong nước ở đầu ra

Phương trình cân bằng vật chất:

BOD ra = BOD 5 hoà tan trong nước đầu ra + BOD 5 của chất lơ lửng trong nước đầu ra

Trong đó BOD 5ra $,32 mg/l

SS ra = 30 mg/l ( giả sử 60% là cặn có thể phân hủy sinh học )

BOD 5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra: 0.6 x 30 = 18mg/l.

Vậy lượng oxy cần thiết là:18 mg/l x 1,42 mgOxy/ mg tế bào = 25 mg/l

BOD 5 của chất rắn lơ lửng đầu ra là: 25*0,68 = 17 mg/l

BOD 5ra = BOD 5 hoà tan trong nước đầu ra + BOD 5 của chất lơ lửng trong đầu ra

 Tính hiệu quả xử lý

Hiệu quả tính theo BOD 5 hòa tan:

Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng:

 Xác định thể tích bể Aerotank

Thể tích bể Aerotank được xác định theo công thức:

 c : thời gian lưu bùn đối với nước thải đô thị ,  c =5-15 ngày Chọn

Q : lưu lượng trung bình ngày, Q 00m 3 /ng.đ;

Y: hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4-0,8 mg VSS/mgBOD 5 chọn Y = 0,6 mg VSS/mgBOD 5 ;

X: nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính Đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy X500 mg/l ;

K d : Hệ số phân huỷ nội bào K d = 0,06 ngày -1

 Thời gian lưu của bể:

 Xác định kích thước bể Aerotank :

Chọn chiều cao hữu ích h = 4,5m, chiều cao bảo vệ h bv = 0.5m.

Vậy chi ều cao tổng cộng của bể là: H = h + h bv = 4,5 + 0.5 = 5(m).

Chi ều d ài L c ủa bể:

Vậy kích thước của bể Aerotank là:L x B x H = 10m x 5m x 5m

 Tính toán lượng bùn dư thải ra mỗi ngày

Hệ số sản lượng quan sát (Y obs ) là:

Lượng b ùn sinh ra m ỗi ng ày theo VSS là :

P VSS = Y obs Q(BOD 5vào BOD 5 ra )=0,3751000(243,2 – 7,32)gBOD/m 3 10 -

T ổng lượng b ùn sinh ra m ỗi ng ày theo SS là:

Lượng cặn dư h ằng ng ày ph ải xả đi:

 Xác định lưu lượng bùn thải

Giả sử bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể nén bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn,

Q ra =Q và hàm lượng VSS trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng SS.

Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính toán từ công thức: ra ra b c Q X Q X

X là nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính trong bể Aerotank,X = 3500mg/l;

X ra là nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, X ra =0,8 50 = 40;

Q b là lưu lượng bùn dư cần xử lý (m 3 /ngày);

Q là lưu lượng nước thải (m 3 /ngày).

 Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối với bể Aerotank theo sơ đồ:

Cân bằng vật chất cho bể Aerotank :

Q th : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn;

X 0 : nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank , mg/l ;

X: nồng độ VSS ở bể Aerotank , X500 mg/l ;

X th : nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, X th 00 mg/l

Giá trị X 0 thường rất nhỏ so với X và X th , do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX 0

Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng:

Q th X th =(Q+Q th )X Chia 2 vế của phương trình trên cho Q vàđặt tỉ số Q th /Q =  (  được gọi là tỉ số tuần hoàn), ta được:

Lưu lượng b ùn tu ần ho àn :

 Xác định lượng khí cấp cho Aerotank :

Kh ối lượng BOD L tiêu th ụ trong quá tr ình sinh h ọc b ùn ho ạt tính l à:

Nhu c ầu oxy cho quá tr ình là:

Tính thể tích không khí theo yêu cầu:

Lượng không khí y êu c ầu theo lý thuyết (Giả sử rằng không khí có 23.2% trọng lượng Oxy và trọng lượng riêng của không khí ở 20 0 C là 0,0118kN/m 3 = 1,18 kg/m 3 ) là:

Giả sử hiệu quả vận chuyển oxy của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế là 2

Lượng không khí y êu c ầu đối với hiệu quả vận chuyển 8% sẽ bằng:

Ki ểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn ho àn toàn là: q 0 , 08 252 , 7 24 60

Trị số này nằm trong khoảng cho phép: q = (20÷40)l/m 3 phút

Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí l à:

 Tính toán máy nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo công thức:

H m = h d +h c +h f +H Trong đó: h d : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dàiống dẫn(m); h c : tổn thất cục bộ(m); h f : tổn thất qua thiết bị phân phối(m);

H: chiều sâu hữu ích của bể, H=3,5mg/l.

Tổng tổn thất h d +h c thường không vượt quá 0,4m; tổn thất h f không quá 0,5m.

V ậy áp lực cần thiết sẽ l à:

H m = h d +h c +h f +H =0,4+0,5+3,5 = 4,4m Áp l ực không khí sẽ l à :

Công su ất máy nén khí tính theo công thức:

P máy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW

G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

R: hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol 0 K

T: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T = 273 + 27 = 300 0 K

= - = (K = 1,395 đối với không khí) e: Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8

P 1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P 1 = 1atm

P 2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra

Công suất thực tế của máy thổi khí: P’ máy = 1,2 x P máy = 1,2 x 12 = 14,44kW

 Chọn thiết bị khuếch tán khí

Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp , đường kính 170 mm , diện tích bề mặt F=0,02 m 2 , cường độ thổi khí 200 l/phút = 3,3(l/s)

Các đĩa phân phối khí này sẽ được đặt sát đáy bể.

S ố đĩa cần phân phối tro ng b ể: n= 3

70đĩa thổi khí này sẽ được bố trí đều theo chiều dài bể, đặt theo chiều rộng 7 đĩa và chiều dài 10 đĩa.

 Tính toán đường ống dẫn khí Đường kính ống phân phối chính:

Trong đó: v:Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính.Chọn vm/s

Q kk : Lưu lượng khí cần cung cấp , Q kk =0,23m 3 /s.

Từ ống chính ta phân vào 7 ống phụ phân phối khí vào bể, trên mỗi ống phụ đặt 10 đĩa phân phối khí.

Lượng khí qua mỗi ống nhánh l à:

=0,0328(l/s) Đường kính ống dẫn khí nhánh : v m d Q khi nhánh

Chọn ống có đường kính dpmm.

Trong đó: v:Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh Chọn vm/s

Q nhánh : Lưu lượng khí qua ống nhánh Q nhánh =0,0328m 3 /s

Ki ểm tra tỉ số F/M v à t ải trọng hữu cơ: ngày kgVSS kgBOD L mg ngày l mg X

X: Hàm lượng SS trong bể, X = 3500

: Thời gian lưu nước,  = 0,25 ngày

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2-0,6 ngày kgVSS kgBOD 5 / )

Tải trọng thể tích ngày m kgBOD m ngày m l mg W

Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8 -1,92 kgBOD 5 /m 3 ngày).

 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn: h m m v

Trong đó: v ': vận tốc bùn trongống v ' =0,5m/s

Q th : lưu lượng bùn tuần hoàn Q th 2,5m 3 /h

Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bể Aerotank

STT Thông Số Giá Trị

6 Công suất máy thổi khí 15kW

Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính là 25m 3 /m 2 ngày và tải trọng chất rắn là 5 kg/m 2 h [8]

Vậy diện tích bể lắng là:

Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt:

Qng: Lưu lượng nước thải trung bình ngày, m 3 /ngày

L A : Tải trọng bề mặt, m 3 /m 2 ngày

- Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn:

Q tb là lưu lượng nước thải trung bình trong 1 giờ, Q = 41,67 m tb h 3 /h

Q T là lưu lượng bùn tuần hoàn, Q T = 31,25 m 3 /h.

MLSS là nồng độbùn hoạt tính duy trì trong bểAerotank, X = 3000mg/L.

Vì A S > A L nên chọn diện tích bềmặt theo tải trọng chất rắn là diện tích tính toán.

Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng h L = 3,5m, chiều cao lớp bùn lắng h b = 1,5m và chiều cao bảo vệh bv = 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng bểlắng đứng là:

 Tính toán ống trung tâm

- Chiều caoống trung tâm: h = 60% h l = 0,6  3,5m = 2,1m Theo TCXDVN 51-2008, đường kính và chiều cao của phễu lấy bằng 1,5 đường kínhống trung tâm Đường kính tấm hắt bằng 1,3 đường kính miệng phễu.

- Chiều cao tấm hắt hình nón: tg5 114,1mm

 Lượ ng bùn và th ời gian lưu bùn trong bể l ắ ng

- Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 10% về tâm:

- Chiều cao thực phần chứa bùn: h’ b = h b + h c = 1,5m + 0,38m = 1,88m

- Thể tích phần chứa bùn: V b = A x h’ b = 43,7m 2 x 1,88m = 82,2m 3

- Lượng bùn trong bể lắng: G b = V b x MLSS = 82,2m 3 x 3000mg/l 246,5kg

- Thời gian lưu giữbùn trong bể: m h

 Tính toán màng thu nước

- Kiểm tra tải trọng máng tràn: ngày m

Giá trịnằm trong khoảng cho phép: L S < 500m 3 /m.ngày

- Máng thu có hệ răng cưa hình chữ V, được đặt vòng theo tiết diện bể

- Máng thu nước đặt ở vòng tròn cóđường kính 0,8 đường kính bể[Trịnh Xuân Lai (2009), Tính toán thiết kếcác công trình xửlý nước thải, NXB Xây Dựng]

- Chiều dài máng thu nước: L m = D m x π = 6m x π = 18,85m

Máng thu nước hình răng cưa dạng tiếtdiện hình thang cân cách thành bể có: a 4 cm, b = 20 cm, h = 8 cm.

- Diện tích một răng cưa: c (a b)h (4 20)cm *8cm 2

= = - Trong 1m máng thu có 5 răng cưa Vậy tổng số răng cưa cho toàn máng thu nước là: r = 18,85m x 5 = 94,25 răng cưa.

 Bơm bùn dư xả đến bể nén bùn

Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên nhau

Lưu lượng mỗi bơm, Q b = 9,8 m 3 /ngày

– Công suất thực của bơm: N× = 0,13 × 1,2 = 0,16 Kw (chọn 0,3Kw) Bơm bùn trở lại bể sinh học Hiếu khí:

Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên nhau

Lưu lượng bùn tuần hoàn Q th = 750 m 3 /ngày

Thời gian làm việc 24h/ngày

–Công suất thực của bơm:N× = 0,37 × 1,2 = 0,44 kW (chọn 0,5Kw)

Hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí (dạng aerotank) kết hợp với bể lắng

- BOD 5 giảm còn = 243,2mg/l x (1–0,97) = 7,3mg/l

- COD giảm còn = 382mg/l x (1- 0,85) = 57,3 mg/l

- Nitơ giảm còn = 30mg/l x (1–0,50) = 15mg/l

- Photpho giảm còn = 12 mg/l x (1 –0,45) = 6,6mg/l

Bảng 4.7 Thông số thiết kế bể lắng

STT Thông Số Giá Trị

6 Đường kính ống trung tâm 1,5m

7 Chiều cao ống trung tâm 2,1m

8 Đường kính máng thu nước 6m

4.1.1.6 Cụm oxy hóa nâng cao

Theo tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải –Trịnh Xuân Lai – năm

2010 Lượng ozone sử dụng cho mục định xử lý nước từ 5 –15 mg/l Chọn 10mg/l

Lưu lượng trung bình: Q tb h 41,67m / 3 h Chọn thời gian lưu nước là 30 phút. Thể tích cụm oxy hóa là:

Chọn chiều dài L = 4m; chiều rộng B =2,5m; chiều cao H =2,5m

Chia bể thành hai ngăn: một ngăn dùng để sục khí ozone và cho hóa chất xúc tác H2O2 vào phản ứng, trong khi ngăn còn lại được sử dụng để ổn định nước thải sau khi phản ứng đã diễn ra.

Vậy lượng ozone cần dùng cho 20,83m 3 là:

L ozone = 20,83m 3 10g/m 3 = 308 g Lượng đĩa phân phối ozone vào cụm oxy hóa nâng cao:

V t  m h phút  m Đặt 3 đượng ống dọc theo chiều ngang của cụm oxy hóa, mỗi ống cách nhau 0,8m (chiều dài 3m), trên mỗi ống đặt 3 đĩa phân phối khí cách nhau 0,7m.

Vậy tổng lượng đĩa phân phối là: 3 3 = 9đĩa.

Theo nguồnhttp://www.spartanwwartetreatment.com/advanced-oxidation- peroxide-ozone.htmlvà William H Glate, Chenmical Models of Advanced

Oxidation Processes, University of North Carolina Tỉ lệ H 2 O 2 /O 3 từ 0,3:1 đến 3:1. Chọn tỷ lệ sử dụng H 2 O 2 /O 3 là 0,5:1.

Vậy lượng H 2 O 2 cần dùng là:

L H 2 2    Lượng H 2 O 2 cần dùng trong một ngày là:

154g x 1000m 3 /ngày đêm = 154kg/ ngày đêm (lượng H 2 O 2 hòa tan trong nước thải khi vào cụm oxy hóa nâng cao).

Hiệu quả xử lý của H 2 O 2 /O 3 là 70% Vậy khả năng khử BOD và COD sẽ là: BOD ra = BOD vào x ( 1–0,7) = 7,3 x 0,3 = 2,19mg/l

COD ra = COD vào x ( 1–0,7) = 57,3 x0,3 ,2 mg/l

Bảng 4.8 Thông số thiết kế cụm oxy hóa

STT Thông Số Giá Trị

2 Thể tích thực của bể, V 20,84m 3

3 Thời gian lưu nước, t 30 phút

Sau khi hoàn thành các giai đoạn xử lý cơ học và sinh học, nồng độ chất ô nhiễm được giảm xuống đạt tiêu chuẩn quy định, đồng thời số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể từ 90-95% Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao, do đó cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải Các biện pháp khử trùng có thể bao gồm clo hoá, ôzon, tia hồng ngoại và UV Trong số đó, phương pháp khử trùng bằng clo được lựa chọn vì tính đơn giản, chi phí thấp và hiệu quả cao.

Khử trùng nước thải bằng dung dịch Clorin 5% là một phương pháp hiệu quả Bể tiếp xúc được thiết kế với dòng chảy ziczắc qua từng ngăn, giúp tối ưu hóa quá trình tiếp xúc giữa clo và nước thải Thời gian lưu nước trong bể được tính toán là 15 phút để đảm bảo hiệu quả khử trùng tối đa.

Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thảiđược tính theocông thức:

Y a = a*Q h /1000 = 3*41,67/1000 = 0,125 kg/h Với a: liều lượng hoạt tính lấy theo Điều 6.20.3 – TCXD – 51 – 84: Đối với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn : a = 3g/m 3

Chọn thời gian tiếp xúc giữa Chlor và nước thải: t = 30 phút

W = Q h * t = 41,67 * 0,5 = 20,83m 3 Chiều sâu lớp nước trong bể được chọn H = 1 m

Diện tích bề mặt của bể tiếp xúc:

Với chiều cao của bể là:H = 1+0,3 = 1,3m

Với h = 0,3 là chiều cao bảo vệ.

Chọn bể tiếp xúc gồm 5 ngăn, kích thước mỗi ngăn

Tổng diện tích 5 ngăn sẽ là:4,2 x 5 = 21m 2 > 20,83 m 2

Vậy kích thước mỗi ngăn của bể: L x B x H = 4,2m x 1m x 1,3m

4.1.1.8 Bể nén bùn kỵ khí

Việc tách bớt nước từ bùn hoạt tính trong bể lắng giúp giảm độ ẩm sơ bộ của bùn, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các quy trình xử lý bùn tiếp theo.

Phương án 2

Trong hệ thống xử lý nước thải phương án 2, các công trình đơn vị bao gồm song chắn rác, hố thu gom, bể điều hòa kỵ khí, bể khử trùng, bể phân hủy bùn kỵ khí và bể lắng được thiết kế và tính toán tương tự như phương án 1.

Loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan, chẳng hạn như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có trọng lượng riêng lớn, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm.

Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t = 60s.

Lưu lượng nước tính toán: Q = 0,01157m 3 /s

Thể tích tổng cộng của bể lắng cát:

Chiều dài bể lắng cát ngang được xác định theo công thức:

K : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và độ thô thủy lực của hạt cát U 0 Với đường kính hạt cát giữ lại trong bể d=0,2mmU 0 ,7mm/s và K=1,7;

H tt : độ sâu tính toán của bể lắng cát, H tt =0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-

Chọn chiều cao H là 0,25m và tốc độ dòng chảy của nước thải trong bể lắng cát ngang là v = 0,3m/s, nằm trong khoảng từ 0,25 đến 0,4m/s Thông tin này được trích dẫn từ Bảng TK-2 trong tài liệu "Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp" của các tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng và Nguyễn Phước Dân.

U 0 : độ thô thủy lực của hạt cát, U 0 ,7-24,2mm/sứngvới đường kính của hạt cát d=0,20÷0,25mm Chọn U 0 ,7mm/s.

Diện tích tiết diện ướt của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:

Trong đó: v : tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang Chọn v =0,15m/s

Chiều rộng bể lắng cát ngang được xác định theo công thức:

H tt : độ sâu tính toán của bể lắng cát, H tt = 0,25÷1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84), chọn H tt = 0,25m.

Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:

P: lượng cát lắng được trong bể cát, P = 0,02l/ng.ngđ (Điều 6.3.5-TCXD-51- 84);

N: dân số tính toán, N = 3500người; t:chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm.

Chọn bể lắng cát ngang gồm 2 đơn nguyên làm việc luân phiên nhau.

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 2 ngày đêm : h c = m n B L

 Với n = 1: Số bể lắng cát làm việc.

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :

H xd = H ttmax + h c + h bv = 1 + 0,07 + 0,5 = 1,57m Chọn chiều cao bảo vệ:h bv =0,5m

Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD 5 của nước thải sau khi đi qua bể lắng cát giảm 5%, còn lại:

SS ra = SS vào x (1–0.05) = 109,4 (1–0,05) = 103,9 mg/lBOD ra = BOD vào x (1 - 0.05) = 243,2 (1–0,05) = 231,04 mg/l

Bảng 4.10 Các thông số thiết kế bể lắng cát ngang

Giả sử chọn thiết bị lọc áp lực hai lớp (1) Than Anthracite và (2) Cát thạch anh Chọn :

 Chiều cao lớp cát h 1 = 0.3m có đường kính hiệu quả d e = 0.5mm, U 1.6

 Chiều cao lớp than h 2 = 0.5m, đường kính hiệu quả d e = 1.2mm, U = 1.5

 Tốc độ lọc v = 12m/h, số bồn lọc là 2, 1 cái hoạt động, 1 cáidự phòng. (Theo bảng 9-13 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia

TP.HCM] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2010))

Diện tích bề mặt thiết bị lọc :

 Đường kính thiết bị lọc áp lực : m

Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phểu thu nước rửa :

H VL : Chiều cao lớp vật liệu lọc e : Độ giản nở lớp vật liệu lọc khi rửa ngược, e = 0.25 ÷ 0.5

Chiều cao tổng cộng thiết bị lọc áp lực :

STT Thông số thiết kế Đơn vị Số liệu

Thể tích bể Chiều dài Chiều rộng Chiều cao

Số đơn nguyên m 3 m m m Đơn nguyên

Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc không vượt quá 2m, vì vậy nên chọn chiều cao h n là 1m Chiều cao an toàn được xác định là h bv = 0.25m Ngoài ra, chiều cao phần thu nước được tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể.

Dựa vào đường kính hiệu quả của cát và than anthracite có thể chọn tốc độ rửa nước v nước = 0.35m 3 /m 2 phút và tốc độ khí là 1.0m 3 /m 2 phút :

(Theo bảng 9-13 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia

TP.HCM] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2010))

Rửa ngược chia làm ba giai đoạn:

 Rửa khí có tốc độ v khí = 1.0m 3 /m 2 phút trong thời gian t = 1÷ 2 phút ;

 Rửa khí và nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 phút ;

 Rửa ngược bằng nước trong khoảng thời gian t = 4 ÷ 5 phút với tốc độ rửa v nước = 0.35m 3 /m 2 phút

Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho 1 thiết bị lọc trong 10 phút :

Chọn thể tích bể chứa nước sạch để rửa lọc trong 10 phút W n = 12 m 3

Lưu lượng bơm rửa ngược : h m t

Lưu lượng máy thổi khí : h m t

Phểu thu nước rửa lọc :

- Bồn có đường kính 2,1m, chọn mỗi bồn bố trí 1phễu thu nước rửa lọc

- Đường kính phễu thu nước rửa lọc : D p = 800mm

- Chọn chiều cao phễuthu Hp = 400mm

- Đường kính nhỏ phía dưới phễu thu : d n = 200mm

Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch (đầu chu kỳ lọc) được xác định theo công thức của Hazen :

 C : hệ số nén ép, C = 600÷ 1200 tùy thuộc vào tính đồng nhất và sạch

 d 10 : đường kính hiệu quả, mm

 L : chiều dày lớp vật liệu lọc, m a) Tổn thất qua lớp lọc cát : m h h m m h c 12 / 24 0,24

 b) Tổn thất qua lớp lọc anthracite : m h h m m h c 12 / 24 0,04

Tổng tổn thất áp lực qua hai lớp vật liệu lọc là 0,28m Sau khi qua thiết bị lọc, hàm lượng cặn lơ lửng (SS) còn lại là 5mg/l, tương ứng với BOD 5 của cặn lơ lửng.

BOD 5 cặn lơ lửng = 5 x 0.65 x 1.42 x 0.68 = 3mg/l

Tổng BOD 5 sau bể lọc áp lực :

BOD 5 sau xử lý = BOD 5 cặn lơ lửng + BO

Bảng 4.11 Các thông số thiết kế thiết bị lọc áp lực

STT Tên thông số Giá trị

3 Đường kính thiết bị lọc áp lực (D) 2,1m

4 Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phểu thu nước rửa (h) 0.65m

5 Chiềucao phần thu nước tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể (h thu ) 0.3m

6 Chiều cao an toàn (h bv ) 0.25m

7 Chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc 1m

7 Chiều cao tổng cộng bể lọc áp lực(H) 3m

8 Lượng nước để rửa ngược trong 10 phút 12m 3

9 Công suất máy khí nén 208,2m 3 /h

KHAI TOÁN KINH PHÍ CÁC PHƯƠNG ÁN

Chi phí đầu tư bao gồm các khoản chi cho xây dựng công trình, mua sắm thiết bị, hóa chất và chi phí nhân công để vận hành.

 Chi phí xây dựng các công trình đơn vị

- Chi phí lắp đặt cho bêtông, cốt thép, cừ …

- Chi phí lắp đặt hệ thống đường ống.

Các chi phí khác bao gồm làm đường nội bộ, xây dựng hố ga, trồng cỏ, thiết kế bồn hoa, xây nhà điều hành, lắp đặt mạng lưới điện và hệ thống thoát nước mưa bên trong trạm xử lý.

Chi phí cho vật liệu xây dựng và vật liệu ống có thể được ước tính một cách tương đối, trong khi các chi phí khác dự kiến chiếm khoảng 5% tổng chi phí xây dựng công trình.

 Chi phí mua các thiết bị

- Chi phí mua các thiết bị cần thiết để vận hành trạm xử lý.

- Chi phí mua các thiết bị phụ trợ và thiết bị khác phục vụ sinh hoạt trong trạm.

 Chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải

 Chi phí cần cho hoá chất và nước sạch: Chlorine; Polymer ổn định bùn trước khi ép; Vật liệu lọc.

 Chi phí về điện để vận hành các thiết bị.

 Chi phí về nhân công.

Chi phí khấu hao là phần vốn thu hồi được tính theo tỷ lệ phần trăm của tổng vốn đầu tư Cụ thể, chi phí xây dựng cơ bản sẽ được khấu hao trong vòng 20 năm, trong khi chi phí thiết bị sẽ được khấu hao trong 10 năm.

 Chi phí dành cho việc duy trì hệ thống

Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống, nên thực hiện bảo trì định kỳ toàn bộ hệ thống mỗi 6 tháng, bao gồm cả sửa chữa nhỏ và bảo dưỡng thiết bị Chi phí cho việc bảo trì này ước tính khoảng 1% tổng vốn đầu tư xây dựng cơ bản.

4.2.1 Vốn đầu tư cho các hạng mục công trình phương án 1

 Phần xây dựng Ước tính chi phí xây dựng trên mỗi dơn vị thể tích bể là 1.500.000đ/m 3

Bảng 4.12 Chi phí xây dựng phương án 1

STT Hạng mục – quy cách Số lượng Đơn giá Thành tiền

Bảng 4.13 Chi phí thiết bị phương án 1

STT Hạng mục Số lượng Đơn giá (VNĐ)

10 Máy ép bùn dây đai 1 300.000.000 300.000.000

13 Hệ thống điện, tủ điều khiển 80.000.000 80.000.000

14 Hệ thống đường ống dẫn nước, bùn, khí 60.000.000 60.000.000

Các chi phí khác dự tính bằng 5% chi phí xây dựng công trình.

Chi phí khác = 5% x 1.708.980.000 = 85.449.000VNĐ Tổng chi phí đầu tư cho các hạng mục công trình:

-Chi phí khấu hao đầu tư xây dựng cơ bản

 Chi phí quản lý vận hành

Bảng 4.14 Chi phí điện năng phương án 1

Hoạt động Định mức điện (Kw)

Thời gian họat động (giờ) Điện tiêu thụ (Kw/ngày)

Bơm nước thải ở bể điều hòa và cụm oxy hóa(bơm P =2 kw)

Bơm nước thảitừhố thu gom

Motor khuấybể điều hòa kỵ khí 1 1 24 24

Bơm bùn từ bể lắng

Bơm bùn từ bểphân hủy bùn

Motor quay bể nén bùn 1 1 24 24

Chi phí điện năng tiêu thụ dự tính trong 1tháng sẽ là:

 Chi phí hoá ch ất

Chi phí hoá chất cho việc xử lý nước thải:

50.000VNĐ/kg x 1,5kg x 365 ngày '.375.000VNĐ/năm

4.500 VNĐ /kg x 104kg x 365 ngày 0.820.000VNĐ/năm

Polymer kh ử nước cho b ùn (với lượng polymer tiêu thụ là 0,05kg/h)

0,05kg/h × 4h/ngày × 30ngày × 100.000VNĐ/kg = 600.000VNĐ/tháng Tổng chi phí hóa chất trên tháng:

Bảng 4.15 Chi phí nhân công

Bộ phận Số nhân viên

-Tổng chi phí vận hành

 Tổng chi phí xử lý cho 1m 3 nước thải

Chi phí cho 1 m 3 nước thải tính bằng tổng chi phí khấu hao cộng với chi phí vận hành.

4.2.2 Vốn đầu tư cho các hạng mục công trình phương án 2

 Phần xây dựng Ướctính chi phí xây dựng trên mỗi đơn vị thể tích bể là 1.500.000đ/m 3

Bảng 4.16 Chi phí xây dựng phương án 2

STT Hạng mục – quy cách Số lượng Đơn giá Thành tiền

Bảng 4.17 Chi phí thiết bị phương án 2

STT Hạng mục Số lượng Đơn giá (VNĐ)

5 Máy nén khí bể Aerotank 2 120.000.000 240.000.000

8 Máy ép bùn dây đai 1 300.000.000 300.000.000

9 Hệ thống thanh gạt bùn 1 10.000.000 10.000.000

12 Hệ thống điện, tủ điều khiển 80.000.000 80.000.000

13 Hệ thống đường ống dẫn nước, bùn, khí 60.000.000 60.000.000

Các chi phí khác dự tính bằng5% chi phí xây dựng công trình.

Chi phí khác = 5% x 1.650.335.000 = 82.516.750VNĐ Tổng chi phí đầu tư cho các hạng mục công trình:

-Chi phí khấu hao đầu tư xây dựng cơ bản

 Chi phí quản lý vận hành

Chi phí điện năng của hai phương án được ước tính gần như tương đương nhau Cụ thể, theo phương án 1, lượng điện năng tiêu thụ ước đạt 332 KW.

Chi phí điện năng tiêu thụ dự tính trong 1tháng sẽ là:

 Chi phí hoá ch ất

Chi phí hoá chất cho việc xử lý nước thải:

50.000VNĐ/kg x 1,5kg x 365 ngày '.375.000VNĐ/năm

Polymer kh ử nước cho b ùn (với lượng polymer tiêu thụ là 0,05kg/h)

0,05kg/h × 4h/ngày × 30ngày × 100.000VNĐ/kg = 600.000VNĐ/tháng Tổng chi phí hóa chất trên tháng:

Bảng 4.18 Chi phí nhân công

Bộ phận Số nhân viên

-Tổng chi phí vận hành

 Tổng chi phí xử lý cho 1m 3 nước thải

Chi phí cho 1 m 3 nước thải tính bằng tổng chi phí khấu hao cộng với chi phí vận hành.

SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THÍCH HỢP

Cả hai phương án xử lý nước thải đều sử dụng các phương pháp cơ bản như xử lý cơ học, hóa học và sinh học, giúp nâng cao hiệu suất xử lý và bảo vệ môi trường hiệu quả hơn Chúng đều đạt tiêu chuẩn nước thải đầu ra cột A – QCVN 28:2010/BTNMT và Mức I TCVN (7382 – 2004), góp phần giảm chi phí xử lý thải tập trung cho khu dân cư.

Cả hai phương án xây dựng đều chiếm cùng một diện tích, cho thấy sự phù hợp trong việc bố trí mặt bằng của bệnh viện theo tình hình hiện tại.

Về mặt kinh tế và môi trường, chi phí xây dựng phương án 1 cao hơn phương án 2, nhưng sự chênh lệch không đáng kể Phương án 1 có khả năng giảm mùi triệt để hơn nhờ vào quá trình sinh học hiếu khí, cụm xử lý mùi và tác nhân oxy hóa khử, điều này rất quan trọng để duy trì môi trường bệnh viện trong lành và sạch sẽ Xét về hiệu quả sử dụng lâu dài, phương án 1 mang lại lợi ích tốt hơn.

Nước thải bệnh viện chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh và kháng sinh, cùng với hóa chất y tế khó xử lý bằng phương pháp sinh học Phương án 1 sử dụng ozone và H2O2 có khả năng phân hủy hiệu quả các thành phần này, trong khi phương án 2 chỉ xử lý sơ bộ mà không đặc trưng cho nước thải bệnh viện, dẫn đến hàm lượng kháng sinh và vi sinh vật vẫn còn cao Vấn đề này đang tồn tại tại nhiều bệnh viện trên cả nước Hơn nữa, việc sử dụng ozone trong khử trùng giúp loại bỏ nguy cơ dư thừa hóa chất khử trùng.

Dựa trên những phân tích về ưu và nhược điểm, tác giả kết luận rằng phương án 1 là lựa chọn tối ưu cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại bệnh viện Nhân Dân Gia Định.