Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế
Trong chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Cấp thoát nước, đồ án môn học Xử lý nước thải đóng vai trò là một đồ án chuyên môn trọng tâm. Mục đích thực hiện đồ án là giúp sinh viên trực tiếp vận dụng các kiến thức cơ sở và chuyên ngành kỹ thuật môi trường - cấp thoát nước để giải quyết bài toán thiết kế trạm xử lý nước thải một cách có hệ thống, đồng thời chuẩn bị khối lượng kiến thức cần thiết cho đồ án tốt nghiệp.
Nhiệm vụ thiết kế của đồ án bao gồm:
- Thiết kế sơ bộ toàn bộ dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước thải cho một đô thị với quy mô dân số xác định.
- Thiết kế kỹ thuật chi tiết các công trình đơn vị chính trong dây chuyền xử lý (từ khâu tiếp nhận, xử lý cơ học đến xử lý sinh học hiếu khí).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đô thị công suất trung bình - lớn.
- Phạm vi không gian: Mặt bằng trạm xử lý đặt tại khu vực ngoại vi của một đô thị có địa hình dốc dần về phía Đông Bắc, nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý là sông A. Vị trí trạm được bố trí cách ranh giới khu dân cư gần nhất một khoảng cách ly vệ sinh tối thiểu là 700 m.
- Phạm vi thời gian và điều kiện tự nhiên: Điều kiện khí hậu khu vực có hướng gió chủ đạo là Đông Nam, nhiệt độ trung bình năm là 22°C; mực nước ngầm tại vị trí xây dựng cách mặt đất tự nhiên 3,56 m.
Cơ sở lý thuyết, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán
Đồ án được xây dựng dựa trên các quy chuẩn kỹ thuật, giáo trình chuyên ngành và phương pháp tính toán công trình thoát nước:
- Hệ thống văn bản, tiêu chuẩn kỹ thuật: Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXDVN 51:2006 (hoặc TCVN 51:2006) về "Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình"; tài liệu tham khảo TCVN 51-84; Giáo trình Thoát nước Tập 1; Giáo trình Xử lý nước thải đô thị (PGS. TS. Trần Đức Hạ); Phụ lục Xử lý nước thải (PGS. TS. Hoàng Huệ).
- Phương pháp tính toán và mô hình thủy lực - thủy văn:
- Phương pháp xác định lưu lượng đặc trưng và hệ số không điều hòa theo quy mô dân số và tiêu chuẩn thoát nước.
- Mô hình tính toán pha loãng và khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận theo công thức Frolop - Rodzinler kết hợp công thức xác định hệ số khuếch tán rối Potonov.
- Phương pháp tính toán công trình xử lý cơ học (song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng ly tâm) dựa trên nguyên lý lắng trọng lực của hạt cặn rời và cặn lơ lửng.
- Phương pháp tính toán công trình sinh học hiếu khí Aeroten có ngăn tái sinh bùn theo động học quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ và cân bằng vật chất bùn hoạt tính.
Số liệu đầu vào phục vụ tính toán thiết kế:
| Thông số đầu vào |
Ký hiệu / Đơn vị |
Giá trị |
| Dân số thành phố |
$N$ (người) |
135.000 |
| Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt trung bình |
$q_{tb}$ (l/người.ngđ) |
150 |
| Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt lớn nhất |
$q_{max}$ (l/người.ngđ) |
180 |
| Lưu lượng dòng chảy sông tiếp nhận |
$Q_s$ ($\text{m}^3/\text{s}$) |
27,6 |
| Vận tốc dòng chảy sông |
$v$ ($\text{m/s}$) |
0,56 |
| Chiều sâu nước sông trung bình |
$H$ ($\text{m}$) |
2,83 |
| Khoảng cách tính toán theo dòng sông |
$L$ ($\text{m}$) |
4.015 |
| Khoảng cách tính toán theo đường thẳng |
$L_{thẳng}$ ($\text{m}$) |
3.515 |
| Hàm lượng oxy hòa tan của sông |
$DO$ ($\text{mg/l}$) |
4,3 |
| Nhu cầu oxy sinh hóa 20 ngày của sông |
$BOD_{20}$ ($\text{mg/l}$) |
11,2 |
| Hàm lượng chất lơ lửng của sông |
$SS$ ($\text{mg/l}$) |
48 |
| Nhiệt độ nước sông tại thời điểm tính toán |
$T$ ($^\circ\text{C}$) |
27 |
Nội dung chính theo các phần thiết kế
Phần I: Mở đầu và điều kiện tự nhiên khu vực thiết kế
Phần này làm rõ mục tiêu thực hiện đồ án, các yêu cầu kỹ thuật đối với sinh viên (nắm vững quy trình tính toán, liên kết logic giữa các công trình, thời hạn nộp đồ án ngày 30/10/2008 dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Thuyết). Nội dung chương tổng hợp toàn bộ các dữ liệu nền về địa hình (dốc về Đông Bắc tạo đường phân thủy tự nhiên), khí hậu (hướng gió Đông Nam, nhiệt độ trung bình 22°C), địa chất thủy văn (mực nước ngầm 3,56 m) và các đặc tính thủy lực, thủy văn của sông A.
Phần II: Xác định các thông số tính toán cơ bản
Chương này thực hiện xác định lưu lượng nước thải phát sinh và nồng độ các chất ô nhiễm chính từ đô thị. Với quy mô 135.000 người và tiêu chuẩn 150 l/người.ngđ, trạm xử lý phục vụ nước thải sinh hoạt (trong giới hạn đồ án không tính tải lượng nước thải sản xuất). Hệ số không điều hòa chung được tra theo TCXDVN 51:2006 là $K_c = 1,4$.
Tổng hợp lưu lượng tính toán đặc trưng của trạm xử lý:
| Chỉ tiêu lưu lượng |
Giá trị ($\text{m}^3/\text{ngđ}$) |
Giá trị ($\text{m}^3/\text{h}$) |
Giá trị ($\text{l/s}$) |
| Lưu lượng trung bình ngày ($Q_{ngđ}$) |
20.250 |
843,75 |
234,4 |
| Lưu lượng lớn nhất ngày ($Q_{max}$) |
24.300 |
1.184,6 |
329,1 |
| Lưu lượng nhỏ nhất ngày ($Q_{min}$) |
- |
334,13 |
92,8 |
Về nồng độ ô nhiễm đầu vào:
- Tiêu chuẩn thải chất lơ lửng $a_0 = 60\text{ g/người.ngđ} \rightarrow C_{sh} = 400\text{ mg/l}$ (tính toán ban đầu đạt $433,3\text{ mg/l}$, lấy tính toán thiết kế hỗn hợp là $400\text{ mg/l}$).
- Tiêu chuẩn thải $BOD_5$ là $a_1 = 30\text{ g/người.ngđ} \rightarrow L_{sh} = 200\text{ mg/l}$.
- Dân số tính toán quy đổi theo chất lơ lửng và $BOD_5$ đều bằng $135.000\text{ người}$.
Phần III: Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết và lựa chọn dây chuyền công nghệ
Dựa trên lưu lượng xả thải và dòng chảy sông A ($Q_s = 27,6\text{ m}^3/\text{s}$), hệ số pha loãng xác định theo Frolop - Rodzinler đạt $n = 90\text{ lần}$ (với hệ số pha loãng $\alpha = 0,747$).
Hiệu suất xử lý yêu cầu được tính toán nhằm đáp ứng khả năng tự làm sạch của sông và giới hạn xả thải:
- Mức độ xử lý cần thiết theo chất lơ lửng: $71,3%$.
- Mức độ xử lý cần thiết theo $BOD_5$: $250,5%$ (theo lý thuyết kiểm tra nguồn tiếp nhận, đòi hỏi mức độ làm sạch cao triệt để).
- Mức độ xử lý cần thiết theo $DO$: $144,4%$.
Kết luận công nghệ: Nước thải bắt buộc phải trải qua quá trình xử lý sinh hóa hoàn toàn. Đồ án tiến hành phân tích, so sánh 2 phương án dây chuyền công nghệ cho công suất $20.250\text{ m}^3/\text{ngđ}$:
- Phương án 1: Ngăn tiếp nhận $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Bể lắng cát ngang $\rightarrow$ Bể lắng ngang đợt I $\rightarrow$ Bể Biophin cao tải $\rightarrow$ Bể lắng ngang đợt II $\rightarrow$ Máng trộn/Bể tiếp xúc $\rightarrow$ Sông tiếp nhận. (Bùn: Bể Mêtan $\rightarrow$ Sân phơi bùn).
- Phương án 2 (Phương án được lựa chọn): Ngăn tiếp nhận $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Bể lắng cát ngang $\rightarrow$ Bể lắng ly tâm đợt I (kèm bể làm thoáng sơ bộ) $\rightarrow$ Bể Aeroten (có tái sinh bùn) $\rightarrow$ Bể lắng ly tâm đợt II $\rightarrow$ Máng trộn/Bể tiếp xúc khử trùng $\rightarrow$ Xả ra sông A. (Bùn dư đưa qua Bể nén bùn $\rightarrow$ Bể Mêtan $\rightarrow$ Sân phơi bùn; Cát xả ra Sân phơi cát).
Lý do lựa chọn phương án 2: Với công suất trên $20.000\text{ m}^3/\text{ngđ}$, bể Aeroten kết hợp bể lắng ly tâm cho hiệu quả làm sạch chất bẩn hữu cơ cao hơn, kiểm soát vận hành linh hoạt hơn so với bể Biophin cao tải (vốn tốn vật liệu lọc và chi phí cao ở công suất lớn).
Thiết kế và triển khai chi tiết các công trình đơn vị
1. Ngăn tiếp nhận và mương dẫn nước thải
- Ngăn tiếp nhận: Kết cấu bê tông cốt thép, tiếp nhận nước từ 2 ống dẫn có áp đường kính $D = 250\text{ mm}$ từ trạm bơm đẩy về. Kích thước cơ bản gồm $A \times B \times H = 2000 \times 2300 \times 2000\text{ mm}$, chiều sâu lớp nước $H_1 = 1600\text{ mm}$, chiều cao ngưỡng tràn $h = 750\text{ mm}$, kích thước cửa dẫn $b \times l = 600 \times 1000\text{ mm}$.
- Mương dẫn: Thiết kế 2 mương hở tiết diện hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép có hệ số nhám $n = 0,0138$, độ dốc $i = 0,0025$, chiều rộng đáy $b = 600\text{ mm}$. Vận tốc dòng chảy đạt $v = 1,18\text{ m/s}$, thỏa mãn điều kiện chống lắng đọng cặn và chống xói ($0,3\text{ m/s} < v < 4,0\text{ m/s}$).
2. Song chắn rác (SCR)
Hệ thống gồm 2 song chắn rác (1 đơn nguyên làm việc, 1 dự phòng) kết hợp máy nghiền rác:
- Lưu lượng tính toán: $q_{max} = 329,1\text{ l/s} = 0,3291\text{ m}^3/\text{s}$.
- Kích thước khe hở $b = 20\text{ mm}$, chiều dày thanh song $d = 8\text{ mm}$, góc nghiêng đặt song $60^\circ$.
- Số khe hở tính toán: $n = 37\text{ khe}$.
- Chiều rộng tổng cộng máng đặt song: $B_s = 1,0\text{ m}$.
- Kích thước máng: Đoạn mở rộng $L_1 = 0,55\text{ m}$, đoạn thu hẹp $L_2 = 0,28\text{ m}$, đoạn đặt song $L_p = 1,47\text{ m}$, tổng chiều dài máng $L = 2,3\text{ m}$.
- Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR: $H = 1,29\text{ m}$; tổn thất áp lực qua song $h_s = 0,09\text{ m}$.
- Lượng rác giữ lại: $W_r = 2,96\text{ m}^3/\text{ngđ}$ (khối lượng $2,22\text{ tấn/ngđ}$, dung trọng $750\text{ kg/m}^3$). Nước cung cấp cho máy nghiền rác là $88,8\text{ m}^3/\text{ngđ}$.
3. Bể lắng cát ngang và sân phơi cát
- Bể lắng cát ngang: Thiết kế tách các hạt cát vô cơ có đường kính $d \ge 0,2\text{ mm}$ ($u_0 = 18\text{ mm/s}$). Hệ thống gồm 2 ngăn làm việc và 1 ngăn dự phòng.
- Vận tốc dòng chảy: $v_{max} = 0,3\text{ m/s}$, $v_{min} = 0,15\text{ m/s}$.
- Kích thước mỗi ngăn: Dài $L = 13,1\text{ m}$, rộng $B = 1,25\text{ m}$ (tổng chiều rộng công tác $2,5\text{ m}$).
- Chiều cao xây dựng: $H_{xd} = 1,2\text{ m}$ (chiều sâu công tác $H_{tt} = 0,7\text{ m}$, chiều sâu lớp cặn $h_c = 0,082\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $h_{bv} = 0,4\text{ m}$).
- Chu kỳ xả cặn cát: $T = 1\text{ ngày}$, sử dụng cào cát cơ giới gom về hố đầu bể và bơm nâng thủy lực chuyển sang sân phơi cát.
- Sân phơi cát: Gồm 2 ô kích thước $9\text{ m} \times 11\text{ m}$, tổng diện tích $F = 198\text{ m}^2$ (diện tích tính toán yêu cầu $197,1\text{ m}^2$).
4. Bể lắng ly tâm đợt I và Bể làm thoáng sơ bộ
- Bể lắng ly tâm đợt I: Gồm 3 bể làm việc và 1 bể dự phòng; thời gian lắng $t = 1,5\text{ h}$.
- Thể tích mỗi bể: $W_1 \approx 591,3\text{ m}^3$ (tổng thể tích $1.776,9\text{ m}^3$).
- Đường kính bể: $D = 18,5\text{ m}$; chiều cao tổng cộng $H_{xd} = 2,5\text{ m}$ (chiều cao công tác $2,2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $0,3\text{ m}$).
- Tốc độ lắng cặn $u_0 = 0,4\text{ mm/s}$, hiệu suất lắng tự nhiên đạt $E_1 = 55%$, hàm lượng cặn sau lắng là $168\text{ mg/l}$ (chưa đạt tiêu chuẩn $< 150\text{ mg/l}$ để vào bể Aeroten).
- Bể làm thoáng sơ bộ: Bổ sung trước Aeroten nhằm tăng hiệu suất lắng lên $E_2 = 63%$, hạ nồng độ chất lơ lửng xuống $C_2 = 148\text{ mg/l}$.
- Thời gian thổi khí: $t = 15\text{ phút}$, thể tích bể $W_t = 296,15\text{ m}^3$.
- Cường độ thổi khí $I = 4 \div 7\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$, lưu lượng khí cấp $V = 592,3\text{ m}^3/\text{h}$ (định mức $0,5\text{ m}^3\text{ khí/m}^3\text{ nước thải}$).
- Mặt bằng bể: Gồm 2 ngăn, kích thước mỗi ngăn $B \times L = 5 \times 10\text{ m}$, chiều cao công tác $H = 3\text{ m}$.
- Dung tích ngăn bùn của bể lắng đợt I tính với độ ẩm cặn $p = 95%$, chu kỳ xả cặn bằng cơ giới $T = 8\text{ h}$ ($1/3\text{ ngày}$).
5. Bể Aeroten và hệ thống cấp khí
Bể Aeroten được thiết kế theo chế độ làm sạch sinh học hiếu khí hoàn toàn kết hợp ngăn tái sinh bùn hoạt tính:
- Thông số đầu vào: $BOD_5 = 200\text{ mg/l}$, $SS = 148\text{ mg/l}$; tiêu chuẩn đầu ra $BOD_5 = 15\text{ mg/l}$.
- Nồng độ bùn hoạt tính $a = 4\text{ g/l}$, chỉ số bùn $I = 100\text{ ml/g}$, độ tro của bùn $T_r = 0,3$.
- Thời gian oxy hóa yêu cầu: $t_0 = 3,5\text{ h}$ (thời gian làm việc ngăn Aeroten $t_a = 2,0\text{ h}$, thời gian tái sinh bùn $t_{ts} = 1,5\text{ h}$). Dung tích ngăn tái sinh chiếm $23,13%$ tổng dung tích hệ thống.
- Cấu tạo công trình: Gồm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 4 hành lang (3 hành lang oxy hóa và 1 hành lang tái sinh bùn).
- Kích thước mỗi đơn nguyên: Chiều rộng $B = 16\text{ m}$ (4 hành lang $\times 4\text{ m}$), chiều dài $L = 40,2\text{ m}$, chiều sâu công tác $H = 4\text{ m}$. Tỷ lệ $L/H = 40,2/4 = 10,05 > 10$, bảo đảm chế độ dòng chảy đẩy lý tưởng.
- Hệ thống phân phối khí: Sử dụng thiết bị phân phối bọt khí mịn ($K_1 = 1,68$, $K_2 = 2,52$).
- Lưu lượng không khí đơn vị tính toán: $D = 6,65\text{ m}^3\text{ khí/m}^3\text{ nước thải}$.
- Cường độ nạp khí tính toán: $I = 13,3\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$, nằm trong dải quy phạm cho phép ($I_{min} = 3,5\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h} \le 13,3 \le I_{max} = 20\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$).
Tổng hợp kích thước các công trình đơn vị đã tính toán:
| Công trình đơn vị |
Số lượng |
Kích thước hình học ($B \times L \times H$ hoặc $D \times H$) |
Thông số công nghệ chính |
| Ngăn tiếp nhận |
1 ngăn |
$2,0\text{ m} \times 2,3\text{ m} \times 2,0\text{ m}$ |
Tiếp nhận 2 ống áp lực $D250$ |
| Mương dẫn vào |
2 mương |
$b = 0,6\text{ m}; h = 0,6 \div 0,7\text{ m}$ |
$i = 0,0025$; $v = 1,18\text{ m/s}$ |
| Song chắn rác |
2 bộ (1 lv, 1 dp) |
$B_s = 1,0\text{ m}; L = 2,3\text{ m}; H = 1,29\text{ m}$ |
37 khe ($b = 20\text{ mm}$); rác $2,22\text{ tấn/ngđ}$ |
| Bể lắng cát ngang |
3 ngăn (2 lv, 1 dp) |
$B = 1,25\text{ m}; L = 13,1\text{ m}; H = 1,2\text{ m}$ |
$v_{max} = 0,3\text{ m/s}$; $u_0 = 18\text{ mm/s}$ |
| Sân phơi cát |
2 ô |
$9,0\text{ m} \times 11,0\text{ m}$ |
Tổng diện tích $198\text{ m}^2$ |
| Bể lắng ly tâm I |
4 bể (3 lv, 1 dp) |
$D = 18,5\text{ m}; H_{xd} = 2,5\text{ m}$ |
$t = 1,5\text{ h}$; $E_1 = 55%$ |
| Bể làm thoáng sơ bộ |
2 ngăn |
$B = 5,0\text{ m}; L = 10,0\text{ m}; H = 3,0\text{ m}$ |
$t = 15\text{ ph}$; $I = 4 \div 7\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$ |
| Bể Aeroten |
2 đơn nguyên |
$B = 16,0\text{ m}; L = 40,2\text{ m}; H = 4,0\text{ m}$ |
4 hành lang/đơn nguyên; $t_0 = 3,5\text{ h}$ |
Kết quả và đóng góp kỹ thuật
Đồ án đã hoàn thành toàn bộ khối lượng tính toán công nghệ và thủy lực cho trạm xử lý nước thải đô thị công suất $20.250\text{ m}^3/\text{ngđ}$:
- Xác lập được biểu đồ dao động lưu lượng theo từng giờ trong ngày dựa trên hệ số không điều hòa chung $K_c = 1,4$, làm cơ sở chính xác để định cỡ các công trình thủy lực từ lưu lượng trung bình ($234,4\text{ l/s}$) đến cực đại ($329,1\text{ l/s}$).
- Giải quyết bài toán cân bằng nồng độ chất lơ lửng đầu vào bể sinh học bằng giải pháp kết hợp bể làm thoáng sơ bộ ($15\text{ phút}$ thổi khí) với bể lắng ly tâm đợt I, giúp nâng hiệu suất lắng từ $55%$ lên $63%$, hạ hàm lượng cặn từ $168\text{ mg/l}$ xuống $148\text{ mg/l}$, đáp ứng nghiêm ngặt điều kiện vận hành của bùn hoạt tính trong bể Aeroten.
- Đề xuất giải pháp công nghệ Aeroten 4 hành lang kết hợp ngăn tái sinh bùn chiếm tỷ lệ $23,13%$ dung tích, giúp tối ưu hóa khả năng hấp phụ và chuyển hóa chất bẩn hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí, hạ nồng độ $BOD_5$ từ $200\text{ mg/l}$ xuống còn $15\text{ mg/l}$.
- Tính toán đầy đủ hệ thống cấp khí bọt mịn với cường độ thổi khí $I = 13,3\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$, đảm bảo duy trì nồng độ oxy hòa tan cho vi sinh vật mà vẫn nằm trong ngưỡng tiết kiệm năng lượng quy định bởi TCXDVN 51:2006.
Hạn chế và hướng hoàn thiện thiết kế
Dựa trên phạm vi và giới hạn được xác định trong văn bản đồ án, các điểm hạn chế và nội dung cần tiếp tục phát triển bao gồm:
- Giả thiết về chất lượng nước thải: Đồ án chỉ tính toán trên thành phần nước thải sinh hoạt đô thị, giả định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm từ nước thải sản xuất bằng không ($Q_{sx} = 0$). Trong thực tế quy hoạch đô thị, cần bổ sung khảo sát các cơ sở tiểu thủ công nghiệp và công nghiệp xen kẽ.
- Giả định thông số DO nguồn tiếp nhận: Do giới hạn số liệu khảo sát, đồ án phải giả thiết hàm lượng oxy hòa tan $DO \ge 4\text{ mg/l}$ trong $2 \div 3\text{ ngày}$ đầu sau điểm xả thải.
- Khối lượng thiết kế chi tiết: Tài liệu mới hoàn thành tính toán chi tiết phần công trình xử lý nước (ngăn tiếp nhận, mương dẫn, song chắn rác, lắng cát, làm thoáng sơ bộ, lắng đợt I, bể Aeroten và cấp khí). Các công trình xử lý bùn cặn (bể nén bùn, bể Mêtan, sân phơi bùn) và công trình khử trùng (máng trộn, bể tiếp xúc) mới dừng lại ở mức độ xác lập sơ đồ dây chuyền và nguyên lý làm việc sơ bộ.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Cấp thoát nước, Kỹ thuật Môi trường và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị khi thực hiện Đồ án môn học Xử lý nước thải hoặc Đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
- Kỹ sư thiết kế công trình hạ tầng kỹ thuật cần tra cứu phương pháp tính toán thủy lực mương dẫn, định cỡ song chắn rác cơ giới, tính toán bể lắng ly tâm, bể làm thoáng sơ bộ và thiết kế hệ thống phân phối khí cho bể Aeroten có ngăn tái sinh bùn theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Câu hỏi thường gặp
1. Trạm xử lý nước thải được thiết kế với quy mô công suất bao nhiêu và phục vụ cho đối tượng nào?
Trạm xử lý được thiết kế với công suất trung bình ngày $Q_{ngđ} = 20.250\text{ m}^3/\text{ngđ}$ (lưu lượng giờ lớn nhất $Q_{hmax} = 1.184,6\text{ m}^3/\text{h}$), phục vụ xử lý nước thải sinh hoạt cho đô thị có quy mô dân số $135.000\text{ người}$ với tiêu chuẩn thoát nước $150\text{ l/người.ngđ}$.
2. Vì sao phương án bể Aeroten kết hợp lắng ly tâm được lựa chọn thay vì bể Biophin cao tải?
Với công suất lớn ($20.250\text{ m}^3/\text{ngđ} > 20.000\text{ m}^3/\text{ngđ}$), bể Biophin có nhược điểm tốn khối lượng lớn vật liệu lọc, đẩy giá thành xây dựng và quản lý lên cao. Trong khi đó, bể Aeroten có sức tải chất bẩn cao, hiệu quả làm sạch triệt để hơn, dễ kiểm soát thông số vận hành và tận dụng tối đa dung tích công trình.
3. Tại sao phải bố trí bể làm thoáng sơ bộ trước khi đưa nước thải vào bể Aeroten?
Hiệu suất lắng cặn tự nhiên của bể lắng ly tâm đợt I chỉ đạt $55%$, khiến hàm lượng chất lơ lửng sau lắng còn lại $168\text{ mg/l}$ (vượt quá ngưỡng cho phép $< 150\text{ mg/l}$ để vào Aeroten). Việc bố trí bể làm thoáng sơ bộ trong $15\text{ phút}$ giúp tăng hiệu suất lắng lên $63%$, giảm nồng độ cặn xuống $148\text{ mg/l}$, đáp ứng yêu cầu công nghệ.
4. Bể Aeroten được phân chia hành lang như thế nào và thời gian oxy hóa là bao lâu?
Bể Aeroten gồm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 4 hành lang ($B \times L \times H = 16\text{ m} \times 40,2\text{ m} \times 4\text{ m}$). Trong đó, 3 hành lang làm nhiệm vụ oxy hóa chất bẩn hữu cơ ($t_a = 2,0\text{ h}$) và 1 hành lang làm nhiệm vụ tái sinh bùn hoạt tính ($t_{ts} = 1,5\text{ h}$), tổng thời gian làm việc là $t_0 = 3,5\text{ h}$.
5. Lượng rác thu gom từ song chắn rác là bao nhiêu và được xử lý bằng cách nào?
Lượng rác giữ lại qua 2 song chắn rác (khe hở $20\text{ mm}$) là $2,96\text{ m}^3/\text{ngđ}$, tương đương $2,22\text{ tấn/ngđ}$. Toàn bộ lượng rác này được đưa qua máy nghiền rác (tiêu thụ $88,8\text{ m}^3\text{ nước/ngđ}$) rồi dẫn về bể Mêtan để phân hủy yếm khí.
Kết luận
Đồ án môn học "Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải" do sinh viên chuyên ngành Cấp thoát nước thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Thuyết đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán tính toán kỹ thuật cho trạm xử lý công suất $20.250\text{ m}^3/\text{ngđ}$. Bằng việc áp dụng nghiêm ngặt các công thức thủy lực, quy chuẩn TCXDVN 51:2006 và mô hình động học bùn hoạt tính, tác giả đã thiết lập dây chuyền công nghệ xử lý sinh học hiếu khí hoàn toàn bằng Aeroten có ngăn tái sinh bùn kết hợp bể lắng ly tâm và làm thoáng sơ bộ. Hồ sơ tính toán cung cấp đầy đủ các thông số kích thước hình học, thủy lực và định mức cấp khí cho các công trình đơn vị chính, tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc cho công tác thiết kế đồ án tốt nghiệp kỹ sư cấp thoát nước.
