Đồ án Toán: môn học xử lý nước thải tính toán thiết kế sơ bộ các phần

Đồ án môn học xử lý nước thải hướng dẫn tính toán thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải và thiết kế chi tiết các công trình chính của trạm

• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thuyết
• Chuyên ngành: Cấp thoát nước
• Đề tài: Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải
• Loại tài liệu: graduation project
• Năm xuất bản: 2008

Tóm tắt

I. Giới thiệu về môn học xử lý nước thải

Môn học xử lý nước thải là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo chuyên ngành cấp thoát nước. Đồ án môn học này nhằm giúp sinh viên trực tiếp thực hành tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, từ đó nắm vững phương pháp kỹ thuật và ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn. Thông qua việc thực hiện đồ án, sinh viên sẽ hiểu rõ hơn về quy trình xử lý nước thải, sự liên kết giữa các công trình trong một trạm, và cách áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Đây là nền tảng quan trọng để chuẩn bị cho đồ án tốt nghiệp và sự nghiệp trong lĩnh vực xử lý nước thải.

1.1. Mục đích của đồ án môn học

Mục đích chính của đồ án xử lý nước thải là giúp sinh viên thực hành tính toán thiết kế sơ bộ một trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh. Sinh viên sẽ áp dụng các kiến thức kỹ thuật cơ sở và chuyên môn để giải quyết các vấn đề thiết kế một cách có hệ thống. Thông qua đó, học sinh nắm vững phương pháp tính toán, hiểu được sự quan hệ liên kết giữa các phần công trình, và phát triển kỹ năng thiết kế kỹ thuật.

1.2. Yêu cầu thực hiện đồ án

Sinh viên cần hiểu rõ mục đích và nội dung từng phần tính toán trong thiết kế trạm xử lý nước thải. Trước khi thực hiện, phải ôn lại lý thuyết, thực hiện tính toán độc lập nhưng cũng tranh thủ sự giúp đỡ của giáo viên. Sinh viên phải nộp bài đúng hạn, phát huy tính sáng tạo để nâng cao kiến thức về xử lý nước thải và thiết kế công trình.

II. Xác định thông số tính toán cơ bản

Để thực hiện thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải, cần xác định các thông số tính toán cơ bản dựa trên tài liệu thiết kế. Các thông số này bao gồm: lưu lượng nước thải, nồng độ chất bẩn, và hệ số biến đổi lưu lượng. Dữ liệu đầu vào gồm dân số thành phố (135.000 người), tiêu chuẩn thải nước trung bình 150 l/ng.ngđ, và tiêu chuẩn tối đa 180 l/ng.ngđ. Việc xác định chính xác các thông số này là cơ sở quan trọng cho các bước tính toán thiết kế tiếp theo, đảm bảo công trình được thiết kế đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.

2.1. Lưu lượng nước thải tính toán

Lưu lượng nước thải được tính dựa trên dân số và tiêu chuẩn thải nước. Lưu lượng trung bình ngày Qtb = 20.250 m³/ngđ, lưu lượng cực đại Qmax = 24.300 m³/ngđ. Lưu lượng trung bình giây qtbs = 234,4 l/s. Từ lưu lượng này, xác định hệ số không điều hoà Kc = 1,4 theo TCVN 51:2006. Các lưu lượng này dùng để thiết kế các bộ phận xử lý nước thải như bể lắng, bộ lọc.

2.2. Nồng độ chất bẩn trong nước thải

Nồng độ chất bẩn được xác định cho nước thải sinh hoạt. Hàm lượng chất lơ lửng Csh = 400 mg/l, hàm lượng BOD5 Lsh = 200 mg/l. Các giá trị này dựa trên tiêu chuẩn TCXDVN 51-2006 và giáo trình xử lý nước thải. Nồng độ chất bẩn là cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý và thiết kế các bộ phận xử lý phù hợp.

III. Phương pháp thiết kế sơ bộ trạm xử lý

Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải là quá trình xác định các công trình chính và kích thước của chúng dựa trên lưu lượng và chất lượng nước thải. Các công trình chính bao gồm: bể ghi nhận nước thải, bể lắng cấp I, bể sinh học (bùn hoạt tính), bể lắng cấp II, và khu xử lý bùn. Mỗi công trình được tính toán kỹ lưỡng để đạt hiệu suất xử lý yêu cầu. Phương pháp thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và điều kiện địa phương như khí hậu, địa hình, và nước ngầm.

3.1. Các công trình chính của trạm xử lý

Bể lắng cấp I loại bỏ chất lơ lửng. Bể sinh học (bùn hoạt tính) phân hủy chất hữu cơ, làm giảm BOD. Bể lắng cấp II tách bùn quay về. Khu xử lý bùn xử lý bùn thừa. Mỗi công trình được thiết kế dựa trên thời gian lưu trú, tốc độ tải, và hiệu suất xử lý theo tiêu chuẩn.

3.2. Tiêu chí thiết kế công trình

Tiêu chí thiết kế bao gồm: lưu lượng tính toán (giờ cực đại, giờ cực tiểu), nồng độ chất bẩn, thời gian lưu trú tối ưu, và hiệu suất xử lý. Cần tuân thủ điều kiện khí hậu (nhiệt độ 22°C), hướng gió (Đông Nam), và độ sâu nước ngầm (3,56 m). Các tiêu chuẩn này đảm bảo hiệu quả và an toàn công trình.

IV. Thiết kế kỹ và điều kiện môi trường

Thiết kế kỹ một công trình là bước tiếp theo sau thiết kế sơ bộ, bao gồm chi tiết kỹ thuật, vẽ bản vẽ, và tính toán chi tiết từng phần. Công trình xử lý nước thải phải phù hợp với điều kiện môi trường địa phương như nước sông tiếp nhận (lưu lượng 27,6 m³/s, BOD 11,2 mg/l, SS 48 mg/l, DO 4,3 mg/l). Nước thải sau xử lý phải đáp ứng tiêu chuẩn thải trước khi thải ra sông. Vị trí trạm xử lý, hướng xả nước phải xem xét tác động môi trường và tuân theo quy định.

4.1. Thiết kế kỹ các công trình xử lý

Thiết kế kỹ bao gồm xác định kích thước bể, chiều sâu, vị trí ống dẫn, kênh dẫn nước, cơ chế vận hành. Tất cả phải được vẽ trong bản vẽ chi tiết và tính toán kỹ lưỡng. Cần xem xét tác động đến môi trường xung quanh, tiếng ồn, mùi, và thẩm mỹ công trình để hòa hợp với quy hoạch thành phố.

4.2. Tiêu chuẩn thải và bảo vệ môi trường

Nước thải sau xử lý phải đáp ứng tiêu chuẩn thải theo quy định TCVN trước khi thải ra sông. Nước sông tiếp nhận có nồng độ BOD 11,2 mg/l, SS 48 mg/l, do đó nước xả ra từ trạm phải giảm BOD xuống dưới 20 mg/l, SS dưới 30 mg/l. Công trình phải thiết kế hệ thống xử lý bùn an toàn, tránh ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU A. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU I. Đồ án môn học XỬ LÝ NƯỚC THẢI là một đồ án trong chuyên ngành CẤP THOÁT NƯỚC. Mục đích việc làm đồ án môn học XỬ LÝ NƯỚC THẢI là để sinh viên trực tiếp bắt tay vào tính toán thiết kế sơ bộ các phần chính của một trạm xử lý nước thải và thiết kế kỹ một công trình của trạm.

Thông qua đó mà củng cố được bài học, nắm vững được phương pháp tính toán, vận dụng các kiến thức đã học trong môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên môn để giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế công trình một cách có hệ thống. Đây là một phần công việc tương đối lớn phục vụ chính cho công việc làm Đồ án tốt nghiệp sau này. YÊU CẦU 1/Trong quá trình thực hiện, yêu cầu sinh viên hiểu được mục đích, ý nghĩa, nội dung các phần tính toán. Nắm vững các bước tính toán, thiết kế và sự quan hệ giữa chúng với nhau, từ đó thấy được các công trình trong một trạm xử lý liên kết với nhau rất chặt chẽ, cái nọ hỗ trợ cho cái kia.

2/Trước khi thực hiện phải ôn lại lý thuyết, làm phần nào, xem lại lý thuyết phần đó. Trong tính toán phải độc lập suy nghĩ, tự lực cánh sinh,đồng thời cần phải tranh thủ sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, của bạn bè, phát huy tính sáng tạo của mình để nâng cao và mở rộng kiến thức. 3/Sinh viên phải nộp bài đúng thời gian quy định (ngày 30/10/2008). ĐỀ TÀI THIẾT KẾ Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho thành phố và thiết kế kỹ một công trình của trạm.

CÁC TÀI LIỆU THIẾT KẾ. Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý. Điều kiện khí hậu của Thành phố. - Hướng gió chủ đạo: Đông Nam - Nhiệt độ trung bình năm của Thành phố: 22 0C 3.

Số liệu về nước thải của Thành phố: - Dân số Thành phố: 135000 (người). ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS. TRẦN THUYẾT - Tiêu chuẩn thải nước trung bình: qtb = 150 (l/ng. - Tiêu chuẩn thải nước lớn nhất: qmax = 180 (l/ng.Các tài liệu khác Nước thải sau khi xử lý thải ra sông - Nước ngầm cách mặt đất: 3,56 m Lưu Vận Chiều Khoảng cách tính toán Chất lượng nước sông lượng tốc sâu nước Loại dòng trung theo L Theo DO BOD20 SS Nhiệt sông nguồn nước bình sông đ.thẳng độ (m3/s) A; B (m/s) (m) (m) (m) (mg/l) (mg/l) (mg/l) oC 27,6 A 0,56 2,83 4015 3515 4,3 11,2 48 27 PHẦN II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CƠ BẢN I.

Lưu lượng nước thải tính toán của thành phố - Lưu lượng NT trong 1 ngày đêm là: Qtb = (m3/ngđ) Trong đó: N: Số dân thành phố (người); N = 135000 (người) qo: Tiêu chuẩn thải nước thành phố (l/ng.ngđ); qo =150 (l/ng.ngđ) Thay số ta được: QtbSH = = 20250 (m3/ngđ) - Lưu lượng NT lớn nhất trong 1 ngày đêm là: Qmax = (m3/ngđ) Qmax = = 24300 (m3/ngđ) - Lưu lượng NT trung bình giây: qtbs = (l/s) Thay số ta có: qtbs = (l/s) - Lưu lượng NT lớn nhất giây: ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS. TRẦN THUYẾT Qmaxs = (l/s) qtbs = = 281,3 (l/s) Từ trị số qtbs ở trên, tra hệ số không điều hoà K c phụ thuộc lưu lượng nước thải Kc=f(qtbs) theo TCVN 51:2006 ta có hệ số không điều hoà chung là: Kc = 1,39 1,4. Từ hệ số không điều hoà Kc = 1,4 ta sẽ xác định được sự phân phối nước thải theo các giờ trong ngày. Bảng thống kê lưu lượng nước thải Hệ số ngàyđêm s Qtb q tb Kc q maxs m3/ngđ l/s l/s 17500 202.

Lưu lượng nước thải của toàn thành phố. Thể hiện ở bảng sau: Bảng 3.Bảng lưu lượng nước thải tổng cộng toàn thành phố Nước thải sinh hoạt Gìơ trong Kc=1.4 ngày %Qngđ m3 Cột 1 Cột 2 Cột 3 0*1 1.6 ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS.13 Tổng 100 cộng 20250 Giải thích cách tính ở bảng trên: -Cột 2:Tra bảng 2.6/trang 36-Giáo trình Thoát nước tập I -Cột 3 = Cột 2 *QtbSH - Lưu lượng tính toán theo ngày đêm của toàn thành phố là: Qtt = QSH + Qsx = 20250 (m3/ ng.đ) - Lưu lượng trung bình giờ: Qhtb = = (m3/h) - Lưu lượng tính toán trung bình giây. - Lưu lượng tính toán giờ max là: = max(cột 3) = 1184,6 (m3/h) - Lưu lượng tính toán giây lớn nhất: qsmax = = (l/s). - Lưu lượng tính toán giờ min là: = min(cột 3) = 334,13 (m3/h) - Lưu lượng tính toán giây nhỏ nhất: ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS.

TRẦN THUYẾT qsmax = = (l/s). Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau: Bảng 4.Bảng thống kê lưu lượng NT đặc trưng toàn thành phố Qngđ Qhtb qstb Qhmax qsmax Qhmin qsmin 3 3 3 (m3/h) (m /ngđ) (m /h) (l/s) (m /h) (l/s) (l/s) (l/s) 20250 843,75 234,4 1184,6 329,1 334,13 92,8 IV. Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải. Nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt.

- Hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải sinh hoạt Csh = (mg/l) Trong đó: ao là hàm lượng chất bẩn lơ lửng (g/ng. qo là tiêu chuẩn thải nước (l/ng. Theo TCXDVN 51-2006 hay bảng 1.2/trang 9-Giáo trình Xử lý nước đô thị thải ta có ao = 60 - 65 (g/ng. Chọn ao = 60 (g/ng.

Theo số liệu đề bài đã cho ta có qo = 150 (l/ng. Thay số ta được Csh = (mg/l). - Hàm lượng BOD có trong nước thải sinh hoạt: Lsh = (mg/l) Trong đó: a1 là hàm lượng BOD5 (g/ng. qo là tiêu chuẩn thải nước (l/ng.

Theo TCXDVN 51-2006 hay bảng 1.2/trang 9-Giáo trình Xử lý nước thải đô thị ta có a1 = 30 - 35(g/ng. Thay số ta được Lsh = (mg/l). Nồng độ chất bẩn trong nước thải sản xuất. Trong giới hạn đồ án này không tính nước thải sản xuất.

Nồng độ chất bẩn của hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất - Nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng: ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS. TRẦN THUYẾT Chh = (mg/l) Trong đó: Csh, CsxA, CsxB là hàm lượng các chất bẩn theo chất lơ lửng, (mg/l). Qsh, QsxA, QsxB là lưu lượng của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất, (m3/ng. Thay số với: Csh = 400 (mg/l); CxsA = 0 (mg/l); CsxB = 0 (mg/l) Qsh = 20250 (m3/ ng.đ) Ta được: Chh = (mg/l) - Nồng độ chất bẩn theo hàm lượng BOD5: Lhh = (mg/l) Trong đó: Lsh, LsxA, LsxB là hàm lượng các chất bẩn theo BOD5, (mg/l).

Qsh, QsxA, QsxB là lưu lượng của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất, (m 3/ ng. Thay số với Lsh = 200 (mg/l); LxsA = 0 (mg/l); LsxB = 0 (mg/l); Qsh = 20250 (m3/ ng.đ) Ta được: Lhh = (mg/l) Kết quả tổng hợp ở bảng sau: Bảng 5.Bảng tổng hợp hàm lượng chất lơ lửng và BOD của từng loại nguồn nước. Loại nước Hàm lượng chất lơ lửng,C(mg/l Hàm lượng BOD,L(mg/l) NTSH 433,3 200 XN A 0 0 NTSX XN B 0 0 Hỗn hợp 400 200 NTSH&NTSX 4. Xác định dân số tính toán Dân số tính toán: Ntt = Nthực + Ntđ Trong đó: Nthực: Dân số thực của thành phố = 135000 (người) Ntđ : Dân số tương đương, là dân số gây ra một lượng chất bẩn tương đương với lượng chất bẩn do NTSX tạo nên.

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS. TRẦN THUYẾT - Dân số tương đương quy đổi theo hàm lượng chất lơ lửng: Nctđ = = 0 (người) - Dân số tương đương quy đổi theo hàm lượng BOD5: Nctđ = = 0 (người) - Dân số tính toán theo hàm lượng chất lơ lửng là: Ntt = Nthực + Nctđ =135000 + 0 = 135000 (người) - Dân số tính toán theo hàm lượng BOD5 là: Ntt = Nthực + Nctđ = 135000 + 0 = 135000 (người) Kết quả tính toán được tổng hợp ở bảng sau: Bảng 6.Bảng tổng hợp dân số tính toán theo hàm lượng chất lơ lửng và BOD Dân số Dân số tương Dân số tính Quy đổi thực đương toán (người) (người) (người) Theo chất lơ lửng 0 135000 Theo BOD5 135000 0 135000 Tổng cộng 270000 PHẦN III: XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CẦN THIẾT LỰA CHỌN SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I. Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết 1. Xác định hệ số pha loãng nước nguồn với nước thải.

Khi xả nước thải vào sông hồ, sẽ diễn ra quá trình xáo trộn pha loãng nước nguồn với nước thải. Số lần pha loãng nước nguồn tiếp nhận với nước thải xác đinh như sau với đặc điểm của nguồn pha loãng ở đây là nguồn nước sông. Theo Frolop-Rodzinler ta có: n= Trong đó: QS: Lưu lượng nước sông, Qs = 27,6 (m3/s) (lấy từ giả thiết) q : Lưu lượng nước thải trung bình: q = 0,234 (m3/s) (lấy ở bảng 4). : Hệ số pha loãng được xác định theo công thức: = ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS.

TRẦN THUYẾT Với: x : Khoảng cách từ điểm xả đến điểm tính toán theo chiều dòng chảy trong sông, m. : Hệ số thưc nghiệm xác định theo công thức: = Ở đây: là hệ số hình thái sông, phụ thuộc vào độ khúc khuỷu của sông, xác định theo biểu thức: là hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả nước thải. Ta chọn = 1 ứng với xả nước ven bờ. E là hệ số khuếch tán rối, xác định theo công thức Potonov: E= Thay số từ các số liệu trên ta có: ; = = = = 0,747 n= 90 (lần) 2.

Xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết Việc xác định mức độ xử lý nước thải phải thỏa mãn hai điều kiện cần và đủ. Trong đó điều kiện cần là xét tại điểm kiểm tra tức một điểm B nào đó có khoảng cách là xls so với điểm bắt đầu xả, ta phải kiểm tra theo khả năng tự làm sạch của nguồn, từ đó xác định được mức độ cần thiết phải xử lý là Ecần. Điều kiện đủ tức xét tại điểm A - điểm bắt đầu xả ra nguồn. Ta phải kiểm tra xem nó có thỏa mãn theo quy phạm hay không? Từ đó xác định được mức độ càn thiết phải xử lý là Eđủ.

Sau khi so sánh giữa mức độ Ecần và Eđủ để lựa chọn ra được mức độ cần thiết phải xử lý. Theo hàm lượng chất lơ lửng E= (%) Trong đó: ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI gvhd: ThS. TRẦN THUYẾT E là mức độ xử lý nước thải theo hàm lượng chất lơ lửng. Chh là nồng độ chất bẩn của hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất theo hàm lượng chất lơ lửng; Chh = 433,3 (mg/l) (đã tính ở phần trước).thải : Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi xử lý.