CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1. Tính toán các thông số cơ bản BẢNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ STT THÔNG SỐ KÝ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ 1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSH 24000 (m3/ngđ) 2 Lưu lượng nước thải công QCN 4000 (m3/ngđ) nghiệp 3 Tiêu chuẩn thải nước a 200 (l/người.ngđ) 4 Hàm lượng chất lơ lửng SS 600 (mg/l) 5 Hàm lượng chất hữu cơ BOD20 600 (mg/l) 6 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSHh.TB 1000 (m3/h) giờ trung bình 7 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSHs.TB 277,8 (l/s) giây trung bình 8 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSHh.max 1570 (m3/h) giờ lớn nhất 9 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSHs.max 277,8 (l/s) giây lớn nhất 10 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSHh.min 600 (m3/h) giờ nhỏ nhất 11 Lưu lượng nước thải sinh hoạt QSHs.min 166,7 (l/s) giây nhỏ nhất GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 6 of 64 1. Các số liệu cơ bản: - Tiêu chuẩn thải nước : a = 200 (l/người.ngđ) + Lưu lượng nước thải sinh hoạt : Q sh = 24000 (m3/ngđ) - Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ trung bình : Qngd 24000 Qh.TB = = 24 = 1000 (m3/h) 24 - Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây trung bình : TB Q 1000 Qs.TB = h = 3,6 = 277,8 (l/s) 3,6 Với Qs.TB = 277,8 (l/s) tra bảng 2 mục 4.2 TCXDVN 7957:2008 ta xác định được Kcmax=1,57 ; Kcmin = 0,6 - Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ lớn nhất: Qh.max = 1000 x 1,57 = 1570 (m3/h) - Lưu lượng nước thải sinh hoạt giây lớn nhất: max max Qh 1570 Q s = = =436,1(l/ s) 3,6 3,6 GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 7 of 64 - Lưu lượng nước thải sinh hoạt giờ nhỏ nhất: Qhmin = Qh. Xác định nồng độ chất bẩn của nước thải : Nồng độ chất bẩn của nước thải khu công nghiệp: Nước thải từ xí nghiệp công nghiệp được xử lý sơ bộ trước khi thải ra hệ thống thải nước của thành phố, thành phần tính chất nước thải của các xí nghiệp: Hàm lượng chất lơ lửng: SS =600 (mg/l) Nhu cầu ôxi sinh hóa: BOD =600 (mg/l) Nhu cầu ôxi hóa học: COD =….
(mg/l) Hàm lượng chất lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính: aSS ×1000 SSsh = q0 65× 1000 = 200 = 325 (mg/l) Trong đó: GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 8 of 64 + ass : Lượng chất lơ lửng của người dân thải trong một ngày đêm Theo bảng 25 TCVN 7957:2008 ta có ass = 65 g/ng - ngđ. + q0: Tiêu chuẩn thải nước của khu vực, q0 = 200 l/người - ngđ. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp : SScn = 600 (mg/l) Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất S S s h × q s h+ S S cn × qcn SShh = q s h +q cn = (325 x 20000 + 600 x 4000) / (20000 + 4000) = 370,83 (mg/l) Hàm lượng BOD20 của nước thải * Hàm lượng BOD20 của nước thải sinh hoạt được tính: a BOD ×1000 Lsh = q0 35× 1000 = 200 = 175 (mg/l) + aBOD : hàm lượng BOD20 tiêu chuẩn tính theo đầu người Theo bảng 25 TCVN 7957:2008 ta có BOD5 = 35 g/người - ngđ. BOD 5 35 aBOD = = 0,684 = 23 (g/người.ngđ) 0,684 + q0 : tiêu chuẩn thải nước tính theo đầu người, q0 = 200 l/người - ngđ.
Hàm lượng BOD5 trong nước thải công nghiệp: 100 (g/người.ngđ) Hàm lượng BOD20 trong nước thải công nghiệp: Lcn = 100:0,684 = 146 (g/người.ngđ) Hàm lượng BOD20 trong hỗn hợp nước thải được tính: Ls h × q s h+ Lcn × q cn L HH = mg/l q s h +q cn GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 9 of 64 175× 20000+600 × 4000 = 20000+4000 = 245,83 (mg/l) Dân số tính toán được tính theo công thức: Ntt = Nthực + Ntđ ( người) Trong đó: Nthực - Dân số thực của thành phố: 216250 người Ntđ - Dân số tương đương, là dân số được quy đổi của thành phố Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng được tính theo công thức: C × qcn Ntđ = cn 65 600× 4000 = 65 = 36923 ( người) Dân số tương đương theo BOD20 được tính theo công thức: BOD 20 ×Q cn Ntđ = 95 600× 4000 = 35 = 68571 người Vậy dân số tính toán của toàn thành phố: Theo chất lơ lửng: Ntt = 216250 + 36923 = 253173 người. Tính toán theo BOD20: Ntt = 216250 + 68571 = 284821 người. Xác định mức độ cần thiết làm sạch của nước thải : Để lựa chọn phương án xử lý thích hợp và đảm bảo nước thải khi xả ra nguồn đạt các yêu cầu vệ sinh ta cần tiến hành xác định mức độ cần thiết làm sạch. Nước thải sau khi xử lý được xả vào sông nên ta cần xét tới khả năng tự làm sạch của sông.
Thường được xác định theo : GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 10 of 64 - Hàm lượng chất lơ lửng - Hàm lượng BOD20 - Hàm lượng oxy hoà tan - Nồng độ cho phép của chất độc hại xả vào nguồn Mức độ xáo trộn và pha loãng Để tính toán lưu lượng nước sông tham gia vào quá trình pha loãng ta xác định hệ số xáo trộn a.Rodzille thì hệ số xáo trộn a được tính theo công thức: 3 1−e−α √ L a = 1+ Q e−α √ L 3 q Trong đó: + aa : Hệ số tính toán đến các yếu tố thuỷ lực trong quá trình xáo trộn được tính toán theo công thức: α =ϕ. √ 3 E q L + ϕ : Hệ số tính toán đến độ khúc khuỷ của sông: ϕ= Lo L: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo lạch sông. L = 1400 (m) L0: Khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán theo đường thẳng. 1400 = 1200 =1,2 +ξ : Hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả; ξ =1,5 (với vị trí cống xả đặt ở xa bờ).
+E: Hệ số dòng chảy rối.Ta coi như suốt dọc đường từ cống xả đến điểm tính toán, sông có chiều sâu và vận tốc thay đổi không đáng kể. Do vậy E được tính theo công thức: GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 11 of 64 v TB. H TB E= 200 0,5 ×3 = 200 =0,0075 q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải q = 0,32 (m3/s) VTB: Vận tốc trung bình của sông (v = 0,5 m/s) H: Chiều sâu trung bình của nước trong nguồn (H = 3 m) Từ đó ta có: α =ϕ .34 3 3 1−e−α √ L 1−e−0,27 √1400 a = 1+ Q e−α √ L = 1+ 14,6 e−0,27 √ 1400 = 0,82 3 3 q 0,34 Số lần pha loãng nước thải với nước sông được tính: aQ +q 0,34 ×14,6+ 0,32 n= q = 0,32 = 16,51 (lần) Q: Lưu lượng nhỏ nhất của nước nguồn: 14,6 (m3/s) Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng cho phép của nước thải khi xả vào nguồn được tính: Q m = p(a q +1)+b s m = 2 ( 0,340,32 ×14.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 12 of 64 p = 2 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn - đối với nguồn nước sông thuộc nguồn loại II (Theo bảng A.1_Phụ Lục A TCVN 7957- 2008 đối với nguồn loại II thì p = 2 mg/l). bs = 10 mg/l: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông trước khi xả nước thải vào.
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được tính theo công thức: C HH −m D= C 100% HH 245,83−43,025 = 245,83 100% = 82,5% Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD của hỗn hợp nước thải và nước nguồn - Theo Bảng A.1 TCXDVN 7957-2008 thì nước thải sau khi hoà trộn với nước sông, BOD của sông không được vượt quá 4 mg/l ⇒ Lcp =4 mg/l - BOD của nước thải cần đạt sau khi xử lý (LT) được tính theo: γ ×Q Lcp ( Lcp−Lng x 1 0−k xt )+ ' LT = 2 1 0−k t ' −k xt qx 1 0 1 1 0,2 ×10 ⇒ LT = −0,1× 0,05 ( 4−2 x 10−0,1 ×0,05 ) + −0,14 × 0,05 = 16,8 (mg/l) 0,32 x 10 10 + LT : BOD của nước thải cho phép xả vào nguồn, mg/l. + Lcp: BOD tới hạn (BODcho phép) sau khi trộn vào nguồn , Lcp = 4 mg/l. + Lng: BOD trong nước nguồn tại điểm trước khi xả nước thải,Lng = 2 mg/l. + γ : hệ số sáo trộn, γ = 0,2 + Q: lưu lượng nước thải nhỏ nhất đảm bảo tần xuất 93%, Q = 10 m3/s.
+ Q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải, q = 0,32 (m3/s). + k1, k2 : hằng số tốc độ tiêu thụ ôxy của nước thải và nước nguồn ở 200C thì k1(200C) = k2(200C) = 0,1 ngày-1 GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 13 of 64 + t: thời gian dòng chảy từ vị trí xả đến điểm tính toán tính theo ngày đêm. L t = ¿ V tb ×24000 ¿ 1400 = 0,5 ×24000 = 0,12 (ngđ) Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD được tính theo công thức: LHH −LT 245,83−16,8 E0 = L HH 100% = 245,83 100% = 93,17 % 1. Đề xuất, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải : 1.1 các phương pháp xử lý : a.
Phương pháp xử lý cơ học - Mục đích: Nhằm tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Hiệu quả:Loại bỏ 60% SS và giảm 20% BOD mà theo tính toán mức độ xử lý phải Loại bỏ 82,5% SS và giảm 93,17% BOD nên ta không xử dụng phương pháp xử lí cơ học trong trường hợp này b. Phương pháp xử lý hóa học - Mục đích: Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon. Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải.
Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác. Trong trường hợp này phương pháp hó học có thể cân nhắc sử dụng nếu không có phương pháp xử lý khác GVHD:PGS.TS TRẦN THANH SƠN SV THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN ÁNH Tieu luan Page 14 of 64 c.