ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO
KHU DÂN CƯ 10000 DÂN
Sinh viên thực hiện :Nguyễn Văn Vượng
Lớp : Kỹ thuật Môi trường
Khóa : 53
Giáo viên hướng dẫn : Ths.Vũ Ngọc Thủy
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án chuyên ngành:13/9/2012
7. Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành:
Hà Nội, ngày tháng năm
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)
Nguyễn Văn Vượng

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU
Phần 1.Thông số thiết kế và lựa chọn sơ đồ công nghệ…………………………… 4
1. Nước thải sinh hoạt……………………………………………………………….5
a. Đặc trưng nước thải sinh hoạt……………………………………………… 5
b. Tác động của nước thải tới môi trường………………………………………6
c. Thông số lựa chọn……………………………………………………………7
2. Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý ………………………………………… 9
a. Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Aeroten……………………… 9

b. Xử lý nước thải sinh hoat bằng công nghệ AAO………………… ………11

Phần 2.Thiết kế bể AAO……………………………………………………… …14
1. Thông số đi vào bể………………………………………… …………… 14
2. Tính cụm bể AAO…………………………………………………… … 15
a. Bể aerobic…………………………………… ……………………… 15
b. Bể anoxic…………………………… ……………………………… 18
c. Bể anaerobic……………………… ………………………………… 19
3. Tổng hợp số liệu 3 bể đã được tính toán…………………… …………….21
4. Tính toán cấp khí cho bể aerobic …………………………… …………22
5. Tính toán khuấy trộn cho anoxic và anaerobic………… ……………… 25
Lời cảm ơn

vụ. Sau khi sử dụng nước trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác
nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của công nông
nghiệp đã để lại nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường
nước. Vấn đề này đang được nhiều sự quan tâm của mọi người, mọi quốc gia trên
thế giới.
Ở Việt Nam hiện nay phần lớn nước thải sinh hoạt chưa được xử lý và
được thải thằng ra sông, hồ,ao và các nguồn tiếp nhận. Vì vậy, dẫn đến tình trạng
các con sông đó bị ô nhiễm bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hưởng
nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người.

Với sự ô nhiễm nước thải của nước ta hiện nay. Qua những môn em đã
học,và sự hướng dẫn nhiệt tình của cô Vũ Ngọc Thủy đã cho em những những kiến
thức và kinh nhiệm giúp em có thể hoàn thành đồ án :” Thiết kế hệ thống xử lý
nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân ” với công nghệ mới ,hiệu quả xử
lý cao làm giảm một phần nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng.
Nguyễn Văn Vượng

Phần 1.
Thông số thiết kế và lựa chọn sơ đồ công nghệ
1. Nước thải sinh hoạt
a. Đặc trưng 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 Việt Nam tiêu chuẩn cấp nước
cho các đô thị lớn ở mức 150 – 200 l/người.ngày, vùng nông thôn ở mức 100
l/người.ngày. Có thể ước tính 60 – 90% lượng nước cấp cho sinh hoạt trở thành
nước thải sinh hoạt tùy theo vùng và thời tiết.
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 .

Tổng chất rắn (TS), mg/l
- Chất rắn hoà tan (TDS), mg/l
- Chất rắn lơ lững (SS), mg/l
350 – 1200
250 – 850
100 - 350
720
500
220
BOD
5
, mg/l 110 – 400 220
Tổng Nitơ, mg/l
- Nitơ hữu cơ
- Nitơ Amoni
- Nitơ Nitrit
- Nitơ Nitrat
20 – 85
8 – 35
12 – 50
0 – 0,1
0,1 – 0,4
40
15
25
0,05
0,2
Clorua, mg/l 30 – 100

50

trình hô hấp của tảo thải ra.
Màu : Màu đục hoặc đen, gây mất mỹ quan.
Dầu mỡ : Gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
c. Thông số lựa chọn :
Nếu giả sử tiêu chuẩn cấp nước ở các khu đô thị lớn ở Việt Nam là
200l/người.ngày đêm và 80% trong đó thải ra ngoài môi trường.
Hệ số không điều hòa là 1,5h [7]
Thì lưu lượng nước thải ra tính cho 10000 người trong 1 ngày là:
Q
tb
=200.10000.80%=1600000 l/ ngđêm= 1600m
3
/ ngđêm(Q
1
)
Hay Q
tb_h
=66,67 m
3
/ h (Q
2
)
Lưu lượng lớn nhất : Q
max_h
=66,67.1,5=100m
3
/h (Q
3
)
Đặc trưng ô nhiễm của nước thải sinh hoạt chủ yếu là các chất hữu cơ, các

TN (N) 6 – 12
Org – N 0,4TN
Ammonia 0,6TN

ܱܰ
ଷ
ି

-

ܱܰ
ଶ
ି

(0,0 – 0,05)TN
TP (P) 0,6 – 4,5 Org
–

P

0,3TP

Inorg – P 0,7TP
Tổng Coliform 10
6
– 10
9

ସ
ା
−
ܰ

8
ܱܲ
ସ
ଷ
ି
−
ܲ

1,44
Ch
ấ
t ho
ạ
t đ
ộ
ng b
ề

m
ặ
t

3,3

Dầu mỡ 2 – 2,5

5
400 mg/l 50 mg/l
NH
4
_N 50 mg/l 5 mg/l
Chất rắn lơ lửng (T- SS) 275 mg/l 50 mg/l
TKN 60 mg/l -
PO
4
_P 12 mg/l 6 mg/l
Dầu + Mỡ 30 mg/l 5 mg/l
Tổng Coliform 10
5
- 10
6
MPN/ 100ml 3.000 MPN/100 ml
Nguyễn Văn Vượng

2. Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý
Việc áp dụng các phương pháp xử lý nước thải phụ thuộc vào tính chất nước thải,
hàng loạt các yếu tố khác như : kinh phí , diện phí , diện tích dành cho hệ thống xử
lý, đặc điểm địa hình , hệ thống thoát nước , mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp
nhận , … Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm tổng hợp các phương pháp cơ
học , hóa học và sinh học.
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là BOD
5
/ COD > 0,5. Dựa trên phương
pháp sinh học khử các chất dinh dưỡng , với một sự kết hợp của các bể như: bể kị
khí , bể hiếm khí , và bể hiếu khí . Đối với nước thải sinh hoạt về văn bản là để khử
Nitơ ( T- N ) và Phốt pho ( T- P ) , Cacbon hữu cơ và Hydro ( BOD ), và SS. Nên

hai. Nước thải được bơm từ bể điều hòa đến bể lắng đợt một. Sau khi lắng nước tự
chảy đến bể aeroten.
Tại bể aeroten nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học lơ lững hiếu
khí. Quá trình hiếu khí được duy trì bằng hệ thống phân phối khí được bố trí trong
máy thổi khí. Nước sau khi ra khỏi bể aeroten được đẫn đến bể lắng đợt hai. Bể lắng
đợt hai có nhiệm vụ tác bùn hoạt tính và nước sau khi xử lý sinh học,sau đó tiếp tục
nước được khử trùng bằng NaOCl 10%. Dung dịch NaOCl cho vào trên đường ống
dẫn nước từ bể lắng đợt hai tới bể chứa, nước tiếp tục quá trình tiếp xúc tại bể chứa
nước sau xử lý, nước này đạt chỉ tiêu cột A QCVN 14-2008. Nước sẻ được xả thải
vào nguồn tiếp nhận khi được sự đồng ý của cơ quan quản lý môi trường. nước này
có thể dùng với mục đích nông nghiệp…
Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt hai được tuần hoàn trở lại bể aeroten và phần
không tuần hoàn cho ra sân phơi bùn,hoặc thực hiện quá trình đông tụ sinh học.
Cặn tươi từ bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể nén bùn bằng trọng lực để nén
làm giảm lượng nước chưa trong bùn,chưa bùn trước khi dẫn vào máy ép bùn. Bùn
sau khi ép có độ ẩm khoảng 70%, Rồi vận chuyển đến nơi xử lý chất thải rắn.

Ưu nhược điểm
Bể Aerotank cũng là một trong những phương pháp xử lý sinh học hiếu khí.
Ưu điểm của bể là rất dễ xây dựng và vận hành. Tuy nhiên do phải sử dụng bơm để
tuần hoàn bùn ổn định lại nồng độ bùn hoạt tính ở trong bể nên khi vận hành tốn
năng lượng.
Bể Aerotank có nhiều loại như bể Aerotank truyền thống, bể Aerotank nhiều bậc,
Tuy nhiên bể Aerotank truyền thống sử dụng đơn giản nhất.
Yếu tố quan trọng bậc nhất của bể Aerotank là hàm lượng DO cấp vào. Do vậy
cũng cần phải tốn thêm năng lượng cho máy thổi khí. Tiếp đến là tỷ lệ BOD:COD >
0,5, BOD:N:P = 100:5:1, cũng không thể không nhắc đến nhiệt độ, pH, và hàm
Nguyễn Văn Vượng

lượng chất độc,

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]
.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân

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
ܰܪ
ସ
ା
. Tuy nhiên NO
x
– 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.
Sơ đồ công nghệ: Hình 2.2b Phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO

Thuyết minh công nghệ:
Phương án xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO được mô tả như
trên Hình 2. 2b.
Nước thải sinh hoạt đầu vào qua tách rác thô đi vào trạm bơm và được bơm

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân

Phần 2
Thiết kế bể AAO cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu
dân cư 10000 dân
1. Thông số đi vào bể
Nếu giả sử thành phần nước thải trước khi vào bể AAO chỉ thay khi đi qua
bể lắng sơ cấp,thông số thay đổi là BOD
5
và SS. Với hiệu suất cho bởi
η
୆୓ୈ
ఱ
=
τ
0,018+0,020τ
,%
và
η
ୗୗ
=

Tổng kết lại thông số cần tính toán khi đưa vào bể AAO:
BOD
5
=266,68 mg/l
SS =123,61 mg/l
TKN =60 mg/l
NH
4
_N = 50 mg/l
PO
4
_P = 12 mg/l

Q
tb
= 1600m
3
/ ngđêm=Q
1

Q
tb_h
=66,67 m
3
/ h =Q
2

Lưu lượng lớn nhất : Q
max_h
=66,67.1,5=100m


k
ୢ୬
ൌ 0,08 gVSS gVSS. d
⁄

K
୭
ൌ 0,50 g m
ଷ
⁄

Ta lấy nhiệt độ thiết kế bằng 25
o
C, các hằng số động học của quá trình
nitrate hóa ở 25
o
C:
μ
୬୫ୟ୶
ൌ 0,75. 1,07
ଶହିଶ଴
ൌ 1,052 gVSS gVSS. d
⁄

K
୬
ൌ 0,74. 1,053
ଶହିଶ଴
ൌ 0,958 gNH

ሺNH
ସ
−Nሻ
ୣ
+K
୬
൰൬
DO
DO+K
୭
൰
−k
ୢ୬

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân

ở đây ሺNH
ସ
−Nሻ
ୣ
= 5mg/l
μ
୬
= 1,052
൬
5
5+0,958
൰൬
2
2+0,50

trình (8 – 15) [1] gồm sinh trưởng của sinh khối dị dưỡng (A), suy giảm nội sinh
các tế bào (B) và sinh trưởng của sinh khối nitrate hóa (C):
P
ଡ଼,ୠ୧୭
=
QY
ሺ
COD
୧
−COD
ୣ
ሻ
10
ିଷ
1+k
ୢ
θ
ୡ
ሺAሻ
+
f
ୢ
k
ୢ
QY
ሺ
COD
୧
−COD
ୣ

μ
୫
= 6.1,07
ଶହିଶ଴
= 8,415gVSS gVSS.d
⁄

k
ୢ
= 0,12.1,04
ଶହିଶ଴
= 0,146gVSS gVSS.d
⁄

Nguyễn Văn Vượng Nguồn : [1]
Theo Metcalt & Eddy, Inc (2003) [1] thì COD
୧
ൌ 1,6BOD
୧
ൌ 1,6.238,35 ൌ
426,69mg/l
COD
ୣ
chọn xấp xỉ = 2mg/l
Từ đó được:
P
ଡ଼,ୠ୧୭

୶
ൌ TKN
୧
െ ሺNH
ସ
െ Nሻ
ୣ
െ 0,12
P
ଡ଼,ୠ୧୭
Q

ൌ 60 െ 5 െ 0,12.
P
ଡ଼,ୠ୧୭
1600

ൌ 55 െ 7,5. 10
ିହ
. P
ଡ଼,ୠ୧୭

Theo trên ta được kết quả:
P
ଡ଼,ୠ୧୭
ൌ 180kgVSS/d
NO
୶
ൌ 55mg/l


ୟୣ୰୭ୠ୧ୡ
ൌ
Q
∀
ୟୣ୰୭ୠ୧ୡ
ൌ
1600
240
ൌ 6,6h
Vậy :
∀
ୟୣ୰୭ୠ୧ୡ
ൌ 240m
ଷ

HRT
ୟୣ୰୭ୠ୧ୡ
ൌ 6,6h
b. Bể anoxic
Bể Anoxic thiết kế qua tốc độ dinitrate hóa riêng
Chọn tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính R = 0,5 và tỷ số nội tuần hoàn
IR = 1 sao cho đảm bảo NO3 dòng ra đạt yêu cầu ≤ 30 mg/l
Xác định nồng độ nitrate dòng ra theo phương trình (8 – 48) [1]
ܱܰ
௫_௔௡௢௫௜௖
=
ܱܰ
௫_௔௘௥௢௕௜௖
ܫܴ +1+ܴ


ேோ
. ܫܴ. ܳ
Ở nhiệt độ nước thải ≥ 20
o
C có thể lấy DO
v
= 0,5 mg/l; DO
NR
= DO cuối bể aerobic
= 2 mg/l. Trong trường hợp thiếu số liệu, theo WEF (2005) lấy DO
RAS
= 0,5× DO
cuối bể aerobic = 1 mg/l.
ܦܱ
௅,௔௡௫
= 0,5.1600 + 1.0,5.1600 + 2.1.16000
= 4800 ݃/݀
Lượng DO tương đương với NO3 vào bể anoxic từ dòng nội tuần hoàn:
ܱܰ
ଷ ௩_௔௡௫
= 0,35. ܦܱ
௅,௔௡௫
= 0,35.4800 = 1680 ݃ ݀
⁄

Nguyễn Văn Vượng

Tổng lượng NO3 cần xử lý tại bể anoxic:
ܱܶܰ
ଷ ௩à௢

Nên theo Lê Văn Cát (2007) [2] dung tích bể anoxic thường bằng 25 – 50%
dung tích bể aerobic. Hoặc, giả thiết thời gian lưu thủy lực của bể anoxic theo
khuyến cáo của Metcalf & Eddy (2003) [1] HRT
anx
= 0,5 – 1 h.
Nhận thấy khi HRT
anx
= 0,6 h. Ta có:
∀
ୟ୬୭୶୧ୡ
= HRT
ୟ୬୭୶୧ୡ
Q
v_anx
Với Q
v_anx
=Q
2
(1+IR+R)=3,5Q
2
=3,5.66,67=233,35 m
3
/h
Vậy ta có kết quả tính anoxic: ∀
ୟ୬୭୶୧ୡ
= 0,6.233,35 = 140m3

HRT
anx
= 0,6 h

Dung tích bể anaerobic:
∀
௔௡௔
= ܪܴܶ
௔௡௔
. Qana ൌ 2.100 ൌ 200݉
ଷ

Nguyễn Văn Vượng 3. Tổng hợp số liệu 3 bể đã được tính toán
Theo Metcalf & Eddy (2003) [1]
Bể anaerobic và bể anoxic làm việc ở chế độ khuấy trộn hoàn chỉnh, thường
được chia 3 ngăn, mặt bằng của các ngăn hình vuông, giữa các ngăn có thể chung
tường hoặc không, khi giữa các ngăn chung tường thì thiết kế đập chảy tràn để dòng
nước thải chảy qua ngăn tiếp theo. Chiều sâu khuyến nghị D = 4,5 – 7,5 m với chiều
cao dự trự 0,3 – 0,6 m. Các bể anaerobic, anoxic và aerobic thường được xây dựng
bằng bê-tông và chúng có cùng chiều sâu.

Hình 2. 3. Đồ thị Randall
Bể aerobic cũng làm việc ở chế độ khuấy trộn hoàn chỉnh, tuy nhiên thường
được xây dựng với mặt bằng hình chữ nhật nên tỷ lệ chiều dài:chiều rộng L:W rất
quan trọng và tùy thuộc vào cách thức sục khí. Trong trường hợp thiết kế sục khí
bằng hệ thống đĩa phân phối khí thì cần chiều sâu D = 3,0 – 7,5 m với chiều cao dự
trữ 0,3 – 0,6 m, tỷ lệ W:D = 1:1 – 2,2:1 và tỷ lệ L:W ≥ 5:1.
Theo khuyến cáo trên ta có thể đưa ra phương án thiết kế các bể anaerobic,
anoxic và aerobic như sau:
) Số ngăn Chiều cao
dự trữ (m)
Các kích thước (m)

Tỷ lệ Ghi chú
H L W
Anaerobic

200 3 0,5 3,3 5 5 L:W = 1:1
Các kích
thước của 1
ngăn
Anoxic 140 2 0,5 3,3 5 5 L:W = 1:1
Aerobic 240 − 0,5 3,3 20,8

4,2 L:W=5:1
W:H=1,5:1

Các kích
thước của bể
aerobic 4. Tính toán cấp khí cho bể aerobic
• Tính lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn :
OC
o
=
1000
)(57,4

- P
x
: phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư P
x
= 180 (kg/ngày)

⇒
OC
o
=
1000
)3060(57,4
180.42,1
66,0.1000
)5068,266.(1600
−
+−
−
= 269,8
(kgO
2
/ngày)
Lượng oxy thực tế ở 25
o
C :
)20(
1024


⇒
t
OC
)2025(
024,1
1
.
208,9
08,9
.8,269
−
−
=
.
ଵ
଴,଻

= 439.03 (kgO
2
/ngày)

===
24
03,439
24
t
trungbinh
OC
OC

OC
Q
t
k
33599,2 ( m
3
/ngày)
• Tính áp lực máy nén:
Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén [8]:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân

H
nén
= h
d
+ h
c
+ h
f
+ H
Trong đó:
- h
d
: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn,
(m)
- h
c
: tổn thất cục bộ (m). Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá
0,4 (m)
- h

.102
.).1.(34400
29,0
kqp
N
k
−
=

Trong đó:
- q
k
: Lưu lượng không khí,
==
3600
.
24
k
k
Q
q
0,39 (m
3
/s)
- k: hệ số an toàn, chọn k = 1,5
-
η
: hiệu suất máy nén, chọn
η
= 75%

= 220 mm
Trong đó:
Nguyễn Văn Vượng

v
k
: tốc độ chuyển động của không khí trong ống phân phối, v
k
=10 ÷ 15
(m/s), chọn v
k
= 10 (m/s)

Đường kính ống nhánh dẫn khí [8]:
D
nhánh
=
==
10.14,3.7
39,0.4
7
.4
k
k
v
q
π
0,084 (m), chọn D
nhánh
= 84 mm

3
(0,15 – 0,75 hp/1000 ft
3
) . Số lượng và vị trí lắp
đặt các máy khuấy là quan trọng và chúng ta nên tham khảo tư vấn của hãng sản
xuất ra chúng.
So sánh 2 loại thiết bị khuấy thì thấy rằng cánh khuấy chìm chân vịt cần tốc
độ quay và năng lượng khuấy trộn lớn hơn so với máy khuấy chìm turbine. Ngoải
ra, cánh khuấy chìm chân vịt hoạt động như cánh quạt, năng lượng khuấy trộn được
lan truyền và mở rộng ra xa và như thế dễ xuất hiện vùng chết phía sau, còn máy
khuấy chìm turbine làm việc với tốc độ cao sẽ sinh ra xoáy nước và oxy dễ dàng
khuyếch tán và nước. Một điểm nữa là chi phí đầu tư cho máy khuấy chìm turbine
có thể lớn hơn do cần có cầu treo. Thực tế máy khuấy chìm turbine được khuyến
khích hơn. Đối với máy khuấy chìm turbine năng lượng khuấy trộn không nên lớn