Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
Chương 4
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH
ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 1
Bảng 4.1 Các thông số tính toán ban đầu
Đơn vị Giá trị
h
TB
Q
m
3
/s 0,58
h
Q
max
m
3
/s 0,68
h
Q
min
m
3
/s 0,28
4.1 TÍNH TOÁN NGĂN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI
Ngăn tiếp nhận nước thải đặt ở vị trí cao để nước thải có thể tự chảy qua từng công trình đơn vị
của trạm xử lý.
Từ lưu lượng tính toán ở trên Q
max-h
= 1669,5 m
3

nhân
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
Kích thướt ngăn tiếp nhận:
Chiều dài ngăn tiếp nhận : A = 2400 mm
Chiều rộng của ngăn tiếp nhận : B = 2300 mm
Chiều cao từ đáy mương dẩn đến mực nước cao nhất : h
1
= 900 mm
Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mực nước cao nhất : H
1
= 1600 mm
Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mương dẫn nước thải : h = 750 mm
Chiều rộng của mương dẫn nước thải : 800 mm
Chiều cao ngăn tiếp nhận : H = 2000 mm
Hình 4.1 Chú thích ngăn tiếp nhận nước thải sinh hoạt
Bảng 4.2 Các thông số thiết kế của ngăn tiếp nhận
Thông số Đơn vị Kích thước
Thể tích ngăn m
3
11
Diện tích ngăn m
2
5,5
Chiểu dài ngăn m 2,4
Chiều rộng ngăn m 2,3
Chiều cao ngăn m 2
4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SONG CHẮN RÁC
4.2.1 Tính Toán Thuỷ Lực Mương Dẫn Nước Thải
Mương dẫn nước thải có tiết diện hình chữ nhật. Tính toán thủy lực của mương dẫn xác định độ
dốc i, vận tốc v, độ đầy h/H.

5,3
64,0
===
P
w
R
(m)
Hệ số Sezi:
y
R
n
C
1
=
Trong đó:
n: hệ số độ nhám = 0,012 – 0,015 phụ thuộc vào vật liệu làm ống và kênh
y: chỉ số mũ, phụ thuộc vào độ nhám, hình dáng và kích thước của ống
Vì R = 0,18 < 1 nên y = 1,5
×
n
1/2
Chọn n = 0,013
→
y = 1/6
8,57
013,0
11
6/1
===
RR

Thông số thủy lực
Lưu lượng tính toán m
3
/s
Q
tb
= 0,58 Q
max
= 0,68
Chiều ngang B (m) 1,25 1.25
Độ dốc i 0,0014 0,0014
Vận tốc v (m/s) 1,07 1,13
Độ đầy h/H (m) 0,34 0,38
4.2.2 Tính Toán Song Chắn Rác
Chọn 2 song chắn rác lấy rác bằng cơ giới (1 công tác và 1 dự phòng), gốc nghiêng của song chắn
rác lấy bằng 60
0
. Mỗi xong chắn rác có tiết diện vuông mỗi cạnh B
m
= 1,25 m. Chọn thanh đan
của song chắn rác có tiết diện vuông a x a = 10mm x 10mm.
Chiều cao lớp nước qua song chắn rác bằng chiều cao lớp nước trong mương dẫn.
Số lượng khe hở qua song chắn rác
4- 3 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
807905,1
02,05,09,0
68,0
max
≈=×

h
ls
04,02
8,92
9,0
467,0
2
2
2
max
=×
×
×=××=
ξ
Trong đó
v
max
: vận tốc nước thải trước SCR , v = 0,9 m/s
K
l
: hệ số tính đến sự tăng tổn thất, K
l
= 2 ( 2
3
÷
)
ξ
: hệ số sức cản cục bộ
467,060sin
02,0

: góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy,
0
60
=
α
.
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L
1
:
82,0
302
25,12,2
2
1
=
−
=
−
=
tgtg
BB
L
ms
ϕ
m
Trong đó
B
s
:chiều rộng song chắn rác, B
s

0
không nhỏ hơn 1 ( Huệ 2004 ) )
Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy qua song chắn rác sạch ứng với lưu lượng min.
V
min
=
sm
hB
Q
K
/58,0
3,06,1
28,0
min
min
=
×
=
×
( thỏa vì 0,4 < V
min
< 1 m/s )
4- 4 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
Trong đó :
B
k
: tổng chiều rộng của khe, B
k
= 80

48,0
13,125,1
68,0
max
max
max
=
×
=
×
=
uB
Q
h
(m)
Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy qua SCR sạch ứng với lưu lượng max.
V
max
=
sm
hB
Q
k
/89,0
48,06,1
68,0
max
max
=
×

: chiều cao an toàn mương, H
0
= 0,5 m)
Chiều cao thực của SCR
H
t
=
44,1
87,0
8,0
60sin
0
==
H
m,
(H là chiều cao của mương H = 0,8 m)
Khối lượng rác lấy ra ngày đêm từ SCR
/7,5
1000365
500.2598
1000365
3
m
Na
W
=
×
×
=
×

m
m/s 1,31
06 Gốc nghiêng đặt song chắn rác - 60
o
07 Số lượng khe khe 80
08 Số lượng thanh đan thanh 79
09 Chiều rộng mỗi khe m 0,02
10 Chiều rộng mỗi thanh đan m 0,01
11 Chiều rộng buồng đặt SCR m 2,2
12 Góc mở rộng của buồng đặt SCR - 60
o
13 Chiều dài đoạn mở rộng trước SCR m 0,82
14 Chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR m 0,41
15 Chiều dài xây dựng m 3,23
16 Tổn thất áp lực qua SCR m 0,04
17 Vận tốc kiểm tra dòng chảy qua SCR sạch ứng với Q
min
m/s 0,58
18 Vận tốc kiểm tra dòng chảy qua SCR sạch ứng với Q
max
m/s 089
19 Chiều cao bảo vệ m 0,50
20 Chiều cao thực SCR m 1,44
21 Chiều cao xây dựng m 1,8
4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT
Bể lắng cát đặt sau song chắn rác, đặt trước bể điều hòa lưu lượng và chất lượng, đặt trước bể
lắng đợt 1. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước SCR, tuy nhiên việc đặt sau SCR có lợi cho việc
quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ, lắng xuống nhờ trọng
lượng bản thân của chúng. Chúng ta phải tính toán làm thế nào cho các hạt cát và các hạt vô cơ
cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi.

Chọn chiều cao nước trong bể 2,5 m.
Tỷ số chiều rộng và chiều cao B : H = 1,5 : 1 (Quy phạm B : H từ 1 – 1,5) (Diệu, 2008)
Chiều rộng bể: B = 2,5
×
1,5 = 3,75 (m)
Chiều dài bể:
6,5
5,275,3
9,27
=
×
=
×
=
HB
V
L
(m).
Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 (Quy phạm i = 0,2 – 0,4) dốc về phía mương thu cát.
4.3.2 Tính Toán Hệ Thống Thổi Khí
Cường độ khí nén: W = 5 m
3
/m
2
.h (Quy phạm từ 3 – 8 m
3
/m
2
.h) (Diệu, 2008) để đảm bảo vận tốc
xoay từ 0,25 – 0,3 m/s.

Đường kính ống gió ta chọn D
gió
= 400 mm.
Tốc độ thổi khí:
24,0
4,0
03,04
4
22
=
×
×
==
ππ
gio
gio
gio
D
Q
V
(m/s)
Hệ thống sục khí nằm dọc theo một phía tường của bể. Chiều dài ống gió chính 4500 mm
cách tường mỗi đầu 250 mm.
Ống thổi khí cách đáy bể 50 cm (Quy phạm từ 45 – 60 cm) (Diệu, 2008).
Cách mực nước cao nhất: 0,75
×
H = 0,75
×
2,5 = 1,9 (m) (Quy phạm 0,7 – 0,75 H) (Diệu, 2008)
Trên ống gió chính khoan các lỗ có đường kính d

400
=×=×=
L
n

24
≈
(vòi)
Lưu lượng nước lùa cát:
14,06,575,30065,0
=××=××=×=
LBVFVQ
(m
3
/s)
V: vận tốc đẩy cát về máng thu v = 0,0065 m/s (Diệu, 2008)
4.3.4 Mương Thu Cát
Dưới hệ thống thổi khí là mương thu cát. Góc nghiêng thành bên là 60
o
(Quy phạm góc nghiêng
≥
60
o
.
Lưu lượng cát a = 0,02 l/ng.ngđ = 0,00048 m
3
/người.h
Số dân cư tính toán là N
tt
= 259.500 người

Lượng cát tính theo đầu người a = 0,02 l/người.ngđ
Chiều cao lớp cát 4 m/năm (Quy phạm 4 – 5 năm; Triết, 2006)
Diện tích hữu ích sân phơi:
4- 8 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
6,473
41000
365500.25902,0
1000
365
=
×
××
=
×
××
=
h
Na
F
tt
(m
2
)
Chiều dài 12 m
Chiều rộng 39,5 m
Chia thành 4 ngăn, mỗi ngăn dài 12 m, rộng 10 m. Bố trí 4 đường ống thu nước rĩ từ cát có đường
kính d
1
= 100 mm dọc theo chiều dài sân phơi cát, độ dốc đường ống i = 0,003. Các đường ống

tt
= 259.500 người
HRT = 3 phút V
gió
= 0,24 m/s K.cách vòi 400 mm 3 phút thu cát một lần
V = 52.2 m
3
D
gió
= 400 mm d
vòi
= 50 mm V = 6,228 m
3
H = 2,5 m L
gió
= 4500 mm V = 0,0065 m/s F = 1,25 m
2
B = 3,75 m Cách tường 250 mm Q = 0,14 m
3
/s Đáy bé: 1 m
L = 5,6 m Cách mực nước max 1,5 m Đáy bé: 1,46 m
Độ dốc i = 0,2 Khoan lỗ d
lỗ
= 5 mm Góc nghiêng thành bên:
60
o
Khoảng cách các lỗ 250 mm
Có 36 lỗ L = 5 m
Bảng 4.6 Các thông số thiết kế Sân Phơi Cát
Cơ sở tính toán

thống riêng và ở những nơi có chất lượng nước thải thay đổi thường áp dụng bể điều hòa cả lưu
lượng và chất lượng.
Ở khu vực dân cư (nước thải sinh hoạt) nước thải được thải ra với lưu lượng biến đổi theo giờ,
mùa (mưa, nắng). Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về
4- 9 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
thể tích cũng như hàm lượng các chất cần xử lý 24/24 giờ. Do đó cần thiết phải có một bể điều
hòa. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để bảo đảm
hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau, nó chứa nước thải và các chất cần xử lý ở các
giờ cao điểm, phân phối lại trong các giờ không hoặc ít sử dụng để cung cấp ở một lưu lượng
nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống sinh học phía sau.
Các lợi ích của bể điều hòa:
- Bể điều hòa làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng “shock” của hệ
thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm
được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính toán chính xác). Hơn nữa các chất ức chế quá
trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của
vi sinh vật.
- Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng đợt I được cải thiện do lưu
lượng nạp các chất rắn ổn định.
- Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện. chu
kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.
Lưu lượng nước thải sinh hoạt và chế độ xả thải của Quận được tổng hợp trong Bảng 4.7.
Bảng 4.7 Lưu lượng nước thải sinh hoạt và chế độ xả thải của Quận
Giờ Q
vào
(m
3
) Q
ra
(m

23-24 1025.39 2077.35 1051.96 0.00
Thể tích bể điều hòa được tính như sau:
4- 10 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
9,718481,487509,2309
=+−=
V
(m
3
)
Thể tích bể cần thiết là 7.200 m
3
.
Thể tích nước đệm trong bể lấy bằng 20% thể tích bể điều hòa là :
V
đ
= 20% V = 1440 (m
3
)
Tổng thể tích bể
V
t
= V + V
đ
= 7.200 + 1.440 = 8.640 (m
3
)
Để đảm bảo việc thổi khí được hiệu quả ta chọn chiều cao mực nước công tác: H = 6 m.
Diện tích bề mặt bể:
1440

HRT
(ngđ) = 4,08 h
Tính Toán Hệ Thống Phân Phối Khí (với các bọt khí có kích cỡ trung bình)
Các bọt khí có kích cỡ trung bình.
Thiết bị gồm các ống khoan lỗ có đường kính lỗ 5 mm phía dưới đáy ống, lỗ khoan thành 2 hàng
phân phối so le ở nửa bên và có hướng tạo thành 45
o
so với phương thẳng đứng. Khoảng cách
tâm lỗ bằng 10 lần đường kính lỗ. Các ống gắn với nhau thành hình xương cá. Chọn vận tốc khí
đi trong ống nhánh là V
n
= 15 m/s, vận tốc khí đi trong ống chính là V
c
= 10 m/s.
Lượng khí nén cần cho bể điều hòa:
Q = R
×
V
dh(tt)
= 0,015 m
3
/m
3
.phút
×
8640 m
3
= 129,6 m
3
/phút = 2,16m

max
= 20 m/s.
Dùng ống nhựa PVC ( Lai, 2000 )
Lưu lượng gió tối thiểu đi qua 1 lỗ là :
4- 11 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
q
g
= v
min
x S
l
=
=
×
×=
×π
×
4
005,014,3
5
4
d
v
22
min
0,1.10
-3
m
3

=
×
×
=
×
14,315
048,04
4
π
n
g
v
Q
64.10
-3
m = 64 mm.
Số ống nhánh N
n
=
45
4012
21600
=
×
ống . Chọn 46 ống
Mỗi đường ống phân phối khí có 23 ống nhánh.
Khoảng cách mỗi ống nhánh là (45 - 23
×
0,064)/15 = 3m.
(Đầu mút ống chính đặt cách tường 2 cm)

14 Đường kính ống chính m 0,52
15 Chiều dài ống chính m 45
16 Số ống nhánh ống 46
17 Chiều dài 1 ống nhánh m 13,52
18 Đường kính 1 ống nhánh m 0,029
19 Số lỗ trên 1 m ống nhánh lỗ/m 40
20 Chiều dài 1 ống nhánh m 12
21 Đường kính 1 ống nhánh m 64
22 Số lỗ/m ống nhánh lỗ/m 40
4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỢT 1
4- 12 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
4.5.1 Tính Toán Vùng Lắng
Bể lắng lựa chọn: Bể lắng ngang
Thông số thiết kế bể lắng : Q= 2079 m
3
/h.
Ta chọn U
0
= 0,5 mm/s (quy phạm U
0
là 0,45mm/s ÷ 0,5 mm/s)
Diện tích mặt bằng của bể : F =
2
0
1155
5,06,3
2079
6,3
m

Vận tốc nước chảy trong bể : V
0
=
smmsm
HB
Q
/10/01,0
2310
58,0
==
××
=
×
<16,3 mm/s
Tính chuẩn số: Re =
ν
RV
×
Bán kính thuỷ lực : R =
m
HB
HB
88,1
3210
310
2
=
×+
×
=

1042,5
88,181,9
010,0
−
×=
×
=
×
=
Rg
V
Fr
<10
-5
Không đảmn bảo điều kiện ổn định dòng.
Để giảm trị số Re và tăng giá trị Fr ta giữ nguyên chiều rộng của bể nhưng đặt thêm một vách
ngăn không chịu lực, chia chiều rộng làm 4 ngăn, mỗi ngăn b = 2,5m, vận tốc nước chảy không
đổi.
Bán kính thuỷ lực cho 1 ngăn b = 2,5 m
R =
)32(5,2
35,2
×+
×
= 0,88m
4- 13 SVTH Trần Tư Dinh
Thuyết Minh Đồ Án Môn HọcXử Lý Nước Thải
Re =
8713
1001,1

để bông cặn lắng xuống đáy mương, phân phối càng gần bể lắng càng tốt, vận tốc nước chảy
trong muơng là 0,3 m/s tránh để xáo trộn bề mặt. Để đảm bảo nước vào đều hai bể lắng, mỗi bể
đặt bốn cửa lấy nước từ mương dẫn nước chung vào. Cửa lấy nước đặt van bướm để điều chỉnh
lưu lượng và tổn thất áp lực qua cửa thu chọn lớn hơn hoặc bằng 0,01 m.
Để đảm bảo phân phối đều 8 cửa (4 bể lắng, mỗi bể 2 cửa phân phối) theo nguyên tắc phân phối
trở lực lớn. Cửa thu ø = 600 mm.
Vận tốc qua cửa thu :
V=
sm
dd
F
Q
/25,0
4
8
58,0
4
8
45,0
22
=
×
×
=
×
×
=
∑
ππ


×
(3-0,3) = 6,75 m
2
Lưu lượng tính toán qua mỗi ngăn của bể : q
n
=
smhm /072,0/260
42
2079
33
==
×
Diện tích cần thiết của các lỗ có vách ngăn phân phối vào:
2
288,0
25,0
072,0
m
V
q
f
lo
n
n
===
∑
Quy phạm V
lo
= 0,2
÷