Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ AAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ______________________________________________________________ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT LƯU LƯỢNG 10000 m3/ngày THEO CÔNG NGHỆ AAO Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đức Long Lớp : Kỹ thuật Môi trường Khóa : 52 Giáo viên hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Tân HÀ NỘI - 11/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trường Đại học Bách khoa Hà Nội ________________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ______________ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ và tên: Nguyễn Đức Long Số hiệu sinh viên: 20071777 Lớp: Kỹ thuật môi trường Khoá: 52 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Ngành: Kỹ thuật môi trường 1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3/ngày theo công nghệ AAO 2. Các số liệu ban đầu: Q = 10000 m3/ngày = 417 m3/h = 7 m3/min = 0,116 m3/s 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý Tính toán các thiết bị chính Tính toán các thiết bị phụ Tính chi phí xử lý 4. Các bản vẽ và đồ thị: Bản vẽ sơ đồ công nghệ đầy đủ Bản vẽ bố trí tổng mặt bằng Bản vẽ bố trí cao trình Bản vẽ chi tiết thiết bị chính 5. Cán bộ hướng dẫn ThS. Trần Ngọc Tân 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án chuyên ngành: 28/9/2011 7. Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành: Hà Nội, ngày tháng năm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Trần Ngọc Tân đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành Đồ án chuyên ngành “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3/ngày theo công nghệ AAO”. Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn lớp Kỹ thuật môi trường khóa 52 vì những trao đổi sôi nổi liên quan đến Đồ án chuyên ngành. Hà Nội, 12/2011 Nguyễn Đức Long Mục Lục Chương 1.Phân tích lựa chọn công nghệ AAO xử lý nước thải sinh hoạt 1. Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt được sinh ra từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các nơi tương tự khác. Lượng phát sinh nước thải sinh hoạt rất lớn, tùy thuộc vào mức thu nhập, thói quen của dân cư và điều kiện khí hậu. Đối với các nước phát triển chẳng hạn như Mỹ thì một gia đình ba người sử dụng lượng nước 400 l/người.ngày[2], còn mức sử dụng nước trùng bình của thế giới là 35 – 90 l/người.ngày[1] và ở Việt Nam tiêu chuẩn cấp nước cho các đô thị trung bình và nhỏ ở mức 75 – 80 l/người.ngày, các đô thị lớn ở mức 100 – 150 l/người.ngày, vùng nông thôn ở mức 50 l/người.ngày[3]. Có thể ước tính 60 – 90% lượng nước cấp cho sinh hoạt trở thành nước thải sinh hoạt tùy theo vùng và thời tiết[1]. Đặc trưng ô nhiễm của nước thải sinh hoạt chủ yếu là các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các chất rắn lơ lửng. WHO (1993)[4] đưa ra tải trọng các chất ô nhiễm tính cho một người dân để xác định nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt như Bảng 1. 1. Bảng 1. 1. Tải trọng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt đô thị Chất ô nhiễm Tải lượng (g/ người.ngày) BOD5 45 – 54 COD (1,6 – 1,9)BOD5 TOC (0,6 – 1,0)BOD5 TS 170 – 220 SS 70 – 145 Dầu mỡ Độ kiềm (CaCO3) 10 – 30 20 – 30 Chlorides 4 – 8 TN (N) 6 – 12 Org – N 0,4TN Ammonia 0,6TN NO3- - NO2- (0,0 – 0,05)TN TP (P) 0,6 – 4,5 Org – P 0,3TP Inorg – P 0,7TP Tổng Coliform 106 – 109 MNP/100ml Nguồn: [4] Đối với các đô thị ở Việt Nam thì tải trọng các chất ô nhiễm tính cho một người dân có thể tham khảo theo Bảng 1. 2. Bảng 1. 2. Tải trọng các chất ô nhiễm tính cho một người dân Việt Nam Chất ô nhiễm Tải trọng (g/người.ngày) SS 60 – 65 BOD5 30 – 35 NH4+-N 8 PO43--P 1,44 Chất hoạt động bề mặt 3,3 Dầu mỡ 2 – 2,5 Cl- 10 Nguồn: [6] Giá trị điển hình của nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải sinh hoạt được cho trong Bảng 1. 3. Bảng 1. 3. Tính chất điển hình của nước thải sinh hoạt đô thị Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ Loãng Vừa phải Đậm đặc BOD5 mg/l 110 190 350 COD mg/l 250 430 800 TOC mg/l 80 140 260 TS mg/l 390 720 1230 SS mg/l 120 210 400 Dầu mỡ mg/l 50 90 100 Chlorides mg/l 30 50 90 TN mg/l 20 40 70 Org – N mg/l 8 15 25 Ammonia mg/l 12 25 45 NO3- mg/l 0 0 0 NO2- mg/l 0 0 0 TP mg/l 4 7 12 Org – P mg/l 1 2 4 Inorg – P mg/l 3 5 10 Tổng Coliform MNP/100ml 106 - 108 107 - 109 107 - 1010 Nguồn: [1] Nước thải sinh hoạt nếu không được xử lý trước khi thải ra các nguồn tiếp nhận thì sẽ gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏe. Nước thải sinh hoạt chứa các chất dinh dưỡng (N, P) có thể gây hiện tượng phú dưỡng các thủy vực nước ngọt. Các nguồn tiếp nhận (sông, hồ) bị ô nhiễm tức là suy giảm cả về chất và lượng đối với tài nguyên nước vốn đã rất hạn chế. Ô nhiễm nguồn nước được cho là nguyên nhân gây ra các bệnh như tiêu chảy, lỵ, tả, thương hàn, viêm gan A, giun, sán. Ở Việt Nam cấp nước sạch sinh hoạt và xử lý nước thải sinh hoạt đang là một vấn đề nan giải. Theo BTN&MTVN (2005) [3] năm 2004 lượng nước sạch sinh hoạt cấp cho đô thị là 3450000 m3/ngày với tỷ lệ thất thoát 35 – 50%, lượng nước sạch sinh hoạt cấp cho nông thôn mới đạt 40 – 60%, và hầu hết nước thải sinh hoạt chưa được xử lý. Cũng theo BTN&MTVN (2010) [5] thì lượng nước sạch sinh hoạt cấp ở thành phố Hồ Chí Minh là 1200000 m3/ngày, cùng với quy hoạch 9 nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt, tuy nhiên dự kiến đến 2015 tỷ lệ nước thải sinh hoạt được xử lý cũng chỉ khoảng 50%. 2. Phân tích lựa chọn công nghệ AAO xử lý nước thải sinh hoạt Cơ sở chung lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có thể kể ra theo 6 yếu tố sau đây [2]: Tính chất của nước thải đầu vào; Yêu cầu xử lý nước thải theo tiêu chuẩn môi trường; Độ tin cậy của hệ thống; Giới hạn thiết bị; Tuổi thọ thiết kế; Chi phí đầu tư và vận hành. Có rất nhiều công nghệ có thể lựa chọn để xử lý nước thải sinh hoạt cho từng trường hợp cụ thể như: aeroten truyền thống, SBR, MBR, AO, AAO,…. Trong số đó công nghệ AAO có khả năng được chấp nhận trong nhiều trường hợp. Công nghệ AAO được xem là tiên tiến so với công nghệ aeroten truyền thống nhờ khả năng xử lý đồng thời chất hữu cơ, N và P, sinh ra ít bùn hơn và bùn lắng tốt, vận hành đơn giản và tiết kiệm năng lượng [1]. Hiện tại ở Việt Nam xử lý nước thải bằng công nghệ AAO đã được triển khai ở một số nơi như Trung tâm Hội nghị quốc gia, Khu đô thị Mỹ Đình 2 (Hà Nội). Giới thiệu về công nghệ AAO: Sơ đồ công nghệ AAO mô tả như Hình 1. 1 Hình 1. 1. Sơ đồ công nghệ AAO Công nghệ AAO bao gồm ba vùng liên kết với nhau: anaerobic (yếm khí), anoxic (thiếu khí) và oxic (hiếu khí). Thông thường mỗi vùng được chia làm vài ngăn. Hệ thống các điều kiện môi trường khác nhau như vậy cho phép xử lý đồng thời các chất hữu cơ, N và P. Bùn hoạt tính được tuần hoàn về vùng anaerobic. Hỗn hợp lỏng nội tuần hoàn từ cuối vùng oxic chứa NO2- và NO3-đến vùng anoxic để thực hiện quá trình denitrate hóa. Các thông số thiết kế của công nghệ AAO được cho như trong Bảng 1. 3. Bảng 1. 3. Các thông số thiết kế của công nghệ AAO SRT = 5 – 25 ngày MLSS = 3000 – 4000 mg/l HRT của các vùng: Anaerobic: 0,5 – 1,5 h Anoxic: 0,5 – 1 h Oxic: 4 – 8 h RAS = 25 – 100% dòng nước thải đầu vào Hỗn hợp lỏng nội tuần hoàn = 100 – 400% dòng nước thải đầu vào Tuổi thọ thiết kế > 15 năm Nguồn: [1, 2] Công nghệ AAO thường sử dụng cánh khuấy chìm để khuấy trộn trong các vùng anaerobic và anoxic. Có nhiều kiểu thiết bị thổi khí được sử dụng để đáp ứng DO ở vùng oxic. Công nghệ AAO có thể đạt được chất lượng nước đầu ra đến ≤ 1 mg/l TP và NH4+. Tuy nhiên NOx – N dòng ra thường giới hạn khoảng 6 – 10 mg/l và phụ thuộc vào dòng vào cũng như hỗn hợp lỏng nội tuần hoàn. 3. Phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO 3. 1. Xác định dữ liệu thiết kế a) Lưu lượng nước thải sinh hoạt Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình: Q = 10.000 m3/ ngày = 417 m3/h = 7 m3/min = 0,116 m3/s = 116 l/s Giả sử tiêu chuẩn cấp nước sạch sinh hoạt qc = 200 l/người.ngày và tiêu chuẩn thoát nước thải sinh hoạt bằng 80% lượng đó qt = 160 l/người.ngày. Ước tính dân số: N=Q.1000qt=10000.1000160=62500 người Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất: Qmax = QKomax ở đây Komax = hệ số không điều hòa lưu lượng lớn nhất = 1,62 (theo TCVN 7957: 2008 với Qtb = 116 l/s). Qmax = 10000.1,62 = 16200 m3/ngày = 675 m3/h = 11,25 m3/ min = 0,188 m3/s = 188 l/s Lưu lượng nước thải sinh hoạt nhỏ nhất: Qmin = QKomin ở đây Komin = hệ số không điều hòa lưu lượng lớn nhất = 0,5924 (theo TCVN 7957: 2008 với Q = 116 l/s). Qmin = 10000.0,5924 = 5924 m3/ngày = 246,83 m3/h = 4,11 m3/ min = 0,07 m3/s = 68,56 l/s b) Tính chất nước thải sinh hoạt đầu vào Hàm lượng SS của nước thải sinh hoạt đầu vào: SSi=nSS.1000qt=60.1000160=375 mg/l với nSS – tải trọng SS tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo TCVN 7957: 2008. BOD5 của nước thải sinh hoạt đầu vào: BOD5i=nBOD5.1000qt=65.1000160=406,25 với nBOD5 – tải trọng BOD5 tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo TCVN 7957: 2008. Nồng độ NH4 – N của nước thải sinh hoạt đầu vào: NH4-N=nNH4-N.1000qt=8.1000160=50mg/l với nNH4-N – tải trọng NH4-N tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo TCVN 7957: 2008. Nồng độ TKN của nước thải sinh hoạt đầu vào: TKN=nTKN.1000qt=10.1000160=62,5 mg/l với nTKN – tải trọng TKN tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo WHO (1993). Nồng độ TP của nước thải sinh hoạt đầu vào: TP=nP.1000qt=2.1000160=12,5 mg/l với nTP – tải trọng TP tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo WHO (1993) Độ kiềm của nước thải sinh hoạt đầu vào: Alk=nAkl.1000qt=30.1000160=187,5 mg CaCO3/l với nAlk – tải trọng độ kiềm tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo WHO (1993). c) Yêu cầu nước thải sinh hoạt đầu ra Giả sử nguồn tiếp nhận nước thải sinh hoạt đầu ra là sông có mục đích sử dụng cho cấp nước sạch sinh hoạt. Khi đó nước thải sinh hoạt đầu ra cần đáp ứng cột A của QCVN 14: 2008/BTNMT. Cụ thể: pH = 5 – 9, BOD5 ≤ 30mg/l, SS ≤ 50 mg/l, NH4-N ≤ 5 mg/l, PO4 - P ≤ 6 mg/l, tổng Coliforms ≤ 3000 MNP/100ml. Dữ liệu thiết kế được tổng hợp lại như sau: Nước thải đầu vào: Q = 116 l/s; pH = 7,5 SSi = 375 mg/l; BOD5i = 406,25 mg/l; NH4-Ni = 50 mg/l; TKNi = 62,5 mg/l PO4-Pi = 12,5 mg/l; Độ kiềm = 187,5 mg CaCO3/l ; Tổng Coliforms = 5,5.106 MNP/100 ml Nhiệt độ tối thiểu = 20oC Nước thải đầu ra: Q = 116 l/s; pH = 5 – 9 SSe ≤ 50 mg/l; BOD5e ≤ 30 mg/l; NH4-Ne ≤ 5 mg/l; PO4-Pe ≤ 6 mg/l; 3. 2. Thuyết minh phương án xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO Phương án xử lý nước thải sinh hoạt banừg công nghệ AAO được mô tả như trên Hình 1. 2. Nước thải sinh hoạt đầu vào qua tách rác thô đi vào trạm bơm và được bơm qua bể lắng cát thổi khí, rồi tự chảy qua bể lắng sơ cấp và qua phần xử lý sinh học bằng công nghệ AAO với 3 vùng anaerobic, anoxic và oxic liên kết nhau. Phần xử lý sinh học là công nghệ lõi có nhiệm vụ xử lý chất hữu cơ và đặc biệt là N và P. Tiếp tục nước thải sinh hoạt tự chảy qua bể lắng thứ cấp, qua khử trùng bằng clo trước khi thải ra sông. Rác thô tách được chứa tạm thời ở thùng chứa rồi chuyển đi bãi chôn lấp. Cát từ bể lắng cát thổi khí chuyển đến sân phơi cát để tái sử dụng. Bùn từ bể lắng sơ cấp được đưa đến bể lên men yếm khí, rồi tới bể chứa. Bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp được trạm bơm bùn hoạt tính bơm một phần tuần hoàn vào bể anaerobic, còn lại được bơm đến bể lắng trọng lực, rồi tới bể methane cho lên men yếm khí thu biogas và giảm lượng bùn thải. Bùn ở bể methane được chứa tạm thời ở bể chứa rồi được tách nước bằng máy ép bùn băng tải. Bùn khô được xe tải chuyển đi bãi chôn lấp hợp vệ sinh hoặc sản xuất phân compost. Hình 1. 2. Phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO Chương 2.Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ AAO 2. 1. Thiết kế các công trình chính 2. 1. 1. Song chắn rác Trong trường hợp thiết kế không nhất thiết cần song chắn rác tinh mà chỉ cần song chắn rác thô vì đã có bể lắng sơ cấp [1]. Chọn song chắn rác thô cào rác cơ khí, thanh chắn có tiết diện diện mặt sau hình chữ nhật và mặt trước hình bán nguyệt, kích thước của thanh chắn: rộng w = 10 mm; dày d = 25 mm; khoảng trống thanh chắn b = 20 mm, đặt nghiêng góc θ = 60o so với phương ngang, vận tốc nước thải trước song chắn rác thô v = 0,8 m/s, tổn thất áp suất cho phép 105 – 600 mm. Tổn thất áp suất qua song chắn rác thô tính toán theo công thức của Krischmer (1926) [2]: hL=B(wb)4/3v22gsinθ ở đây w, b, θ và v đã biết, còn B = hệ số tiết diện thanh chắn = 1,83, g = gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2. hL=1,83.(1020)43.0,822.9,81.sin60o =0,0205m =20,52 mm Vận tốc nước thải chảy qua song chắn rác thô: hL=10,7(V2-v22g) ở đây V = vận tốc nước chảy qua song chắn rác thô. 0,0205=10,7V2-0,822.9,81 V=0,96 ms Tiết diện nước thải chảy qua song chắn rác thô: A=QmaxV=0,1880,96=0,196 m2 Chọn độ sâu nước thải trước song chắn rác thô = D = 0,5 m Tổng khoảng trống của song chắn rác thô: B=AD=0,1960,5=0,40 m Số khoảng trống của song chắn rác thô: n=Bb=0,400,02=20 Vậy cần dùng 19 thanh chắn. Bề rộng của song chắn rác thô: W=wn-1+bn =1020-1+20.20 =590 mm =0,59 m Chiều cao của song chắn rác thô: H=Dsinθ =0,5sin60o =0,58 m Cốt sàn nhà đặt song chắn rác thô phải cao hơn mức nước cao nhất của nước thải trước song chắn rác thô 0,5 m. Do đó, có thể chọn chiều cao của song chắn rác thô = H = 1,08 m. Chọn chiều dài phần mương đặt song chắn rác thô = Ls = 1 m Chọn chiều rộng của mương dẫn = Wm = 0,4 m, góc nghiêng chỗ mở rộng trước song chắn rác thô = φ = 20o. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác thô: L1=W-Wm2tanφ =0,59-0,42.tan20o =0,26 m Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác thô: L2=L12 =0,262 =0,13 m Chiều dài xây dựng mương để đặt song chắn rác thô: L = L1 + Ls + L2 = 0,26 + 1+ 0,13 = 1,39 m Thể tích rác trong ngày: Vr=nrN365.1000 ở đây N đã biết, nr = lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy theo TCVN 7957: 2008 = 8 l/người.năm. Vr=8.62500365.1000=1,37 m3ngày Khối lượng riêng của rác = ρr = 750 kg/m3 Khối lượng rác trong ngày: Gr=Vrρr=1,37.750=1027,5kgngày Khối lượng rác từng giờ trong ngày: gr=Gr24Kh ở đây Kh = hệ số không điều hòa giờ của rác = 2. gr=1027,524.2 =85,63 kg/h Hình 2. 1. Song chắn rác thô Phần rác hữu cơ nghiền nhỏ bằng máy nghiền rác công suất 0,1 T/h (2 máy nghiền rác, 1 máy nghiền rác làm việc và 1 máy nghiền rác dự phòng) sau chuyển đến bể lên men yếm khí cùng với bùn sơ cấp, còn phần rác còn lại (gỗ tấm, nilon,…) thì chứa tạm trong thùng chứa chờ đem chôn lấp. Quanh song chắn rác thô có lối đi rộng 1,2 m, còn phía trước song chắn rác thô để lối đi rộng 1,5 m theo TCVN 7957: 2008. 2. 1. 2. Bể lắng cát thổi khí Để đảm bảo vận hành cần 2 bể lắng cát thổi khí, trong đó 1 bể lắng cát thổi khí để dự phòng. Bể lắng cát thổi khí có thể loại bỏ cát có kích thước từ 0,21 mm trở lên với hiệu quả gần 100 %, còn cát có kích thước 0,1 – 0,2 mm thì hiệu quả chừng 65 – 75%, và cát thu được khá sạch với không quá 10% thành phần hữu cơ [1,2]. Bể lắng cát thổi khí có thiết kế hình học dài và hẹp, tiết diện ngang kiểu bóng đèn hình giúp tăng cường hiệu quả lắng cát và dễ vận hành. Theo [1] thời gian lưu nước thải sinh hoạt trong bể lắng cát thổi khí có thể chọn τ = 4 phút. Thể tích bể lắng cát thổi khí: V=Qmaxτ =0,188.4.60 =45,12 m3 Cũng theo Metlcalt & Eddy, Inc (2003) chọn chiều sâu và chiều rộng tương ứng là D = 2 m và W = 3 m. Chiều dài: L=VDW=45,122.3=7,52 m L nằm trong khoảng 7,5 – 27,5 m, được chấp nhận. Kiểm tra các tỷ lệ: W: D = 1,5 :1, được chấp nhận L: W = 2,51: 1, được chấp nhận Tiêu chí thiết kế cơ bản của bể lắng cát thổi khí là vận tốc dòng ngang qua đáy bể, có thể theo phương trình Albrecht (1967) (Mackenlzie L. David, 2010): vb=SAfKdb1/2 ở đây: vb = vận tốc dòng ngang qua đáy bể, m/s; Af = tốc độ thổi khí trên đơn vị chiều dài, m3/s.m; db = chiều cao khe, m; S = D – db = độ ngập nước, m; K = hệ số kích thước, m/s Theo Melcatl & Eddy (2003), Mackenlzie L. David (2010) thì K = 0,7 m/s và có thể chọn Af = 0,0075 m3/s.m và db = 0,6 m. Kiểm tra vb: vb=2-0,6.0,00750,7.0,612 =0,158 m/s vb nằm trong khoảng 0,03 – 0,45 m/s, được chấp nhận. Tổng cường độ thổi khí = AfL = 0,0075. 7,52 = 0,0564 m3/s Đầu sục khí đặt cách đáy = 0,8 m. Trong trường hợp xấu nhất tải trọng cát trong nước thải sinh hoạt = 0,2 m3/1000m3. Thể tích cát được loại bỏ: Vg=0,21000.16200=3,24m3ngày Cát có thể được lấy ra khỏi bể lắng cát thổi khí bằng máy vít tải, ưu điểm là cát thu được có độ ẩm nhỏ. Chiều dài máng thu cát = Lg = L. Giả sử chiều rộng máng thu cát Wg = 1 m với các bên theo chiều dài. Chiều sâu máng thu cát = Dg: Dg=VgWgL=3,241.7,52=0,431 m Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,4 (TCVN 7957: 2008) về phía máng thu cát. Hệ thống sục khí gồm các đầu sục khí tạo bọt khí thô đặt thành một hàng cách đáy 0,8 m. Theo Mackenzie L. David (2010) cường độ cấp khí 0,0019 – 0,0125 m3 air/ m chiều dài.s, chẳng hạn ta chọn = 0,005 m3 air/ m chiều dài.s. Do đó cần chọn máy thổi khí có năng suất Qair = 0,005.7,52 = 0,0376 m3 air/s = 135,36 m3 air/h và áp suất làm việc thích hợp. Vách ngăn theo chiều dọc đặt cách thành gần đầu sục khí 1 m để kiểm sóat dòng nước cuộn. Ngoài ra bể lắng cát thổi khí còn có các vách ngăn ở đầu nước thải sinh hoạt vào, ra và ngang giữa để giảm các xoáy rối. Tốc độ dòng nước thải chuyển động tịnh tiến theo chiều dọc bể lắng cát thổi khí = v = 0,08 – 0,12 m/s, ở đây chọn v = 0,1 m/s để thiết kế cửa nước ra tiết diện hình chữ nhật. Tiết diện cửa nước ra: =Qv=0,1160,1=1,16 m2 Hình 2. 2. Bể lắng cát thổi khí Chọn chiều dài cửa nước ra = 2,5 m; Chiều cao cửa nước ra = 1,16/ 2,5 = 0,464 m 2. 1. 3. Bể diều hòa Giả thiết bể điều hòa chỉ điều hòa về lưu lượng. Vì không có biểu đồ dao động nước thải sinh hoạt theo giờ trong ngày nên chọn thời gian lưu nước thải sinh hoạt trong bể điều hòa = 3 h. Thể tích bể điều hòa: =417.3=1251m3 Thể tích bể điều hòa thực tế lấy dư 20% thể tích bể lý thuyết [1,2]: =1251.1,20=1501 m3 Chọn thiết kế bể điều hòa có tiết diện bề mặt hình tròn, chiều sâu = 4,5 m, đường kính = 20,5 m. Mực nước tối thiểu trong bể điều hòa tùy theo phương thức làm thoáng nhưng thường mong muốn duy trì ở 1,5 – 2,0 m. Độ dốc đáy bể điều hòa khoảng 3:1 – 2:1. Bể điều hòa xây dựng bằng bê-tông. Bể điều hòa được làm thoáng cưỡng bức bằng hệ thống sục khí với đầu sục khí tạo bọt khí thô. Theo [2] cường độ sục khí = 1,8 – 2,9 m3 air/ m3 nước thải.h, giả sử thiết kế với cường độ sục khí = 2,0 m3 air/ m3 nước thải.h. Theo đó, cần chọn máy thổi khí có năng suất: =1251.2=2502 m3airh và áp suất thích hợp Hệ thống sục khí gồm các đĩa phân phối khí thô đặt ở đáy bể điều hòa theo dạng như Hình Hình 2. 3. Bể điều hòa Sử dụng loại đĩa phân phối khí thô Airflex ® Cap:AFC75 (Stamford Scientific International, Inc) với các thông số kỹ thuật: tải trọng khí thiết kế = 7 – 10 Nm3/h, tải trọng khí khi làm việc cao tải = 17 Nm3/h, số lượng khe hở = 10 lỗ × Φ 5mm, vật liệu nhựa acrylic chống tia cực tím. Số đĩa phân phối khí thô cần thiết: =250210=250 2. 1. 4. Bể lắng sơ cấp-Bể làm thoáng sơ bộ Số bể lắng sơ cấp = 2, làm việc đồng thời. Theo [1, 2] chọn tải trọng = OR = 40 m3/m2.ngày. Ở lưu lượng trung bình, diện tích tiết diện ngang cần thiết: A=QOR=1000040=250 m2 Chọn chiều rộng = W = 4 m. Chiều dài: L=2502.4=31,25 m Chọn chiều cao = H = 3 m. Thể tích 2 bể lắng sơ cấp: V = 2.31,25.4.3 = 750 m3 Thời gian lưu: τ=VQ=750.2410000=1,8 h τ nằm trong khoảng 1,5 – 2,5 h, được chấp nhận. Tốc độ chảy tràn ở lưu lượng lớn nhất: ORmax=QmaxA=16200250=64,8 m3m2.ngày ORmax nằm trong khoảng 60 – 120 m3/m2.ngày, được chấp nhận. Thời gian lưu ở lưu lượng lớn nhất: τmin=VQmax=750.2416200=1,1 h Vận tốc xói mòn cặn [1]: vH=8ks-1gdf ở đây: vH = vận tốc xói mòn, m/s; k = hệ số phụ thuộc cặn = 0,05; s = trọng lượng riêng của cặn = 1,25 N/m3, g = gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2; d = kích thước của hạt cặn = 100 µm = 100.10-6 m; f – hệ số ma sát Darcy – Weisbach = 0,025 vH=8.0,05.1,25-1.9,81.100.10-60,025 =0,063 m/s Vận tốc ngang ở lưu lượ