Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
4.1.Các số liệu tính toán
4.1.1. Lưu lượng nước thải
Lưu lượng nước thải sinh hoạt của toàn khu đô thị Bắc Cổ Nhuế Chèm là: Q = 4635
(m
3
/ngđ).
a. Lưu lượng nước thải sinh hoạt.
Trong đó : Q
sh
= 4550.98 (m
3
/ngđ)
Nước thải từ các công trình công cộng: Q
cc
= 84.02 (m
3
/ngđ)
b. Tổng lưu lượng nước thải toàn thành phố.
Q = 4635 ( m
3
/ngđ)
4.1.2.Số liệu của nhánh sông Nhuệ (nguồn tiếp nhận):
+ Số liệu địa chất thuỷ văn nhánh sông Nhuệ(nguồn loại B):
- Lưu lượng trung bình nhỏ nhất của nước sông : Q = 14 (m
3
/s)
- Vận tốc trung bình của dòng chảy : V = 0,8 (m/s)

Q
ngd
TB
h
===

1
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
1
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Lưu lượng trung bình giây :
)/(65,53
6,3
125,193
6,3
sl
Q
q
tb
h
tb
s
===

- Lưu lượng giờ lớn nhất:
Q
h
max
= 327,5 (m

min
sl
Q
q
h
s
===
4.2.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải:
a. Hàm lượng chất lơ lửng:
- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính:
C
SH
=
0
1000
q
a ×
(mg/l)
Trong đó: a: Lượng chất lơ lửng của người dân thải ra trong một ngày đêm. Theo bảng 23
TCN51-84 ta có a = 55g/ng - ngđ
q
0
: Tiêu chuẩn thải nước của khu vực:
+ Khu vực các trường đại học có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 90 (l/ng.ngđ) do đó hàm lượng chất
lơ lửng trong nước thải là:
C
ĐH
=

Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
+ Khu vực công cộng có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 200 (l/ng.ngđ) do đó có:
C
CC
=
=
×
=
×
200
1000551000
0
q
a
275 (mg/l)
+ Khu vực dân cư có tiêu chuẩn thải nước q
0
= 200 (l/ng.ngđ) do đó có:
C
DC
=
=
×
=
×
200
1000551000

=
C
HH
= 337,6 (mg/l)
Vậy C
HH
= 337,6 (mg/l).
b. Hàm lượng BOD
5
của nước thải:
* Hàm lượng BOD
5
của nước thải sinh hoạt được tính:
L
SH
=
0
0
1000
q
L ×
(mg/l)
Trong đó:
L
0
: Lượng BOD
5
một người thải ra trong một ngày đêm.
Theo bảng 23-20 TCN 51-84 ta có L
0

Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
L
TH
=
)/(1750
20
100035
1000
0
0
lmg
q
L
=
×
=
×
+Khu vực dân cư có q
0
= 200 (l/ng.ngđ) nên:
L
DC
=
)/(175
200
100035
1000
0
0

DC
=
)/(67,116
300
100035
1000
0
0
lmg
q
L
=
×
=
×
* Hàm lượng BOD
5
trong hỗn hợp nước thải được tính:
L
HH
=
( )
sh
shsh
Q
QL
∑
∑
×
Vậy L

4
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Theo V.A.Frôlốp và I.D.Rodzille thì hệ số xáo trộn a được tính theo công thức:
a =
3
3
1
1
L
L
e
q
Q
e
α
α
−
−
+
−
Trong đó:
-a : Hệ số tính toán đến các yếu tố thuỷ lực trong quá trình xáo trộn được tính toán
theo công thức:
3
q
E
..ξϕ=α

ϕ

Hv
=
01,0
200
5,28,0
=
×
q: Lưu lượng trung bình giây của nước thải q = 0,05365(m
3
/s).
Từ đó ta có:
5
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
5
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
α =
3
05365.0
01,0
5,175,1 ××
= 1,5
Vậy: a =
3
3
7005,1
7005,1
05365,0
28
1

/s)
p = 1 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn - đối với nguồn loại B
(Bảng 47-20 TCN 51-84).
b
s
= 10 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông trước khi xả nước thải vào.
Từ đó ta có lượng chất lơ lửng cho phép sau khi xả nước thêm vào nguồn:
m = 1×
101
05365,0
1499,0
+






+
×
= 269,34 (mg/l)
Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được tính theo công thức:
D =
HH
HH
C
mC −
×100% =
6,337
34,2696,337 −

Qa
11
10
8
10
8
−−
+






−
×

Trong đó: + a = 0,99 q =0,05365 (m
3
/s)
+ Q =14 (m
3
/s). L
s
= 8 (mg/l)
K
1
: hằng số tốc độ nhu cầu ôxy của hỗn hợp nước thải và nước nguồn ở 20
0
C thì K

=
864008,0
700
×
= 0,01 (ngđ)
Từ đó ta có: L
T
=
01,011,001,011,0
10
8
8
10
8
05365,0
1499,0
×−×−
+






−
×
= 14,22 (mg/l)
Trong tính toán thiết kế công trình làm sạch, ta lấy giá trị L
T
=15mg/l.

×
SS
LO
q
Qa
Ta có:
+ a = 0,99 O
s
=7,5 mg/l
+Q = 14 m
3
/s L
s
= 8 mg/l
7
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
7
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
+q = 0,05365 m
3
/s
L
T
=
( )
4,0
4
484,05,7
05365,04,0

với D = 93,9%.
4.3.2. Chọn dây chuyền xử lý.
Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ trong trạm xử lý nước thải phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
- Mức độ cần thiết làm sạch nước thải.
- Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn
- Các yếu tố địa phương và các tính toán kinh tế kỹ thuật của khu vực.
- Công suất trạm xử lý
- Khả năng tự làm sạch
Trên cơ sở đó ta đưa ra hai sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải như sau:

8
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
8
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm Nước thải

X 9
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
Bơm nước thải
Ngăn tiếp nhận

Bể tiếp xúc Máng trộnBể lắng đứng đợt II
Bơm nước thải
Ngăn tiếp nhận
Máy nghiền rácSong chắn rác
Chôn lấp dựngSân phơi cátBể lắng cát ngang
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm Ra
sông
Hình 4.2 Sơ đồ trạm xử lý nước thải khu đô thị Bắc Cổ Nhuế- Chèm phương án 2
11
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
Bể lắng hai vỏ
Bể Biôphin cao tải
Thiết bị xử lý
bùn cơ học
Đi bón ruộng
Bể tiếp xúc Máng trộnBể lắng đứng đợt II
11
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm

phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử
trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
Lượng bùn cặn của trạm xử lý được đưa đến công trình xử lý bùn cơ học để làm khô đến một độ
ẩm nhất định.Bùn cặn sau đó đem đi phục vụ nông nghiệp.
Cả hai phương án đều đảm bảo yêu cầu xử lý.
12
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
12
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
IV.4. Tính toán dây chuyền công nghệ và thuỷ lực phương án I.
IV.4.1.Ngăn tiếp nhận nước thải.
- Nước thải của thành phố được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạm bơm lên ngăn tiếp
nhận nước thải theo đường ống có áp. Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó nước thải
có thể tự chảy qua các công trình của trạm xử lý.
- Từ lưu lượng tính toán của nước thải q = 53.65 l/s được dẫn đến trạm xử lý theo hai đường
ống áp lực D = 250( mm). Kích thước ngăn tiếp nhận được lấy như sau:
+ q
1ống
= 25.825 l/s v = 1,05 l/s
+ d = 250mm i = 0,002
Theo bảng 9.3-Bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước -ĐHXD
Với Q
h
max
= 327.5( m
3
/h )
+ Ta chọn kích thước ngăn tiếp nhận như sau:
A=1500 H

Bảng 4.1 - Kết quả tính toán thủy lực của mương.
Thông số
tính toán
Lưu lượng tính toán (l/s)
q
tb
= 53.65 q
max
= 91 q
min
= 33.475
Độ dốc i (%o) 1,25 1,25 1,25
Chiều ngang B (mm) 600 600 600
Tốc độ v(m/s) 0,84 0,91 0,52
Độ đầy h(m) 0,61 0,82 0,25
14
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
14
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Chiều cao xây dựng mương:
H = h
max
+h
bv
(m).
Trong đó:
h
max
- Chiều cao xây lớp nước lớn nhất trong mương,lấy bằng độ đầy tính toán ở

Trong đó: n: Số khe hở
q
max
=91(l/s) = 0,091 m
3
/s (lưu lượng giây lớn nhất của nước thải).
v
s
= 0,9m/s - tốc độ nước chảy qua song chắn rác.
b = 0,016 m - khoảng cách giữa các khe hở của song chắn.
k = 1,05 - hệ số kể đến sự tích luỹ rác trong quá trình hoạt động.
N =
05,1
82,0016,09,0
091.0
×
××
= 9(khe)
Chọn một song chắn công tác, và một song dự phòng
15
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
15
ỏn tt nghip GVHD:TS NGUYN C TON
ti: Thit k h thng thoỏt nc khu ụ th Bc C Nhu -Chốm
hp

h

hp


ì
(9 - 1) + 0,016
ì
9 = 0,176 (m).
Kim tra li vn tc dũng chy ti v trớ m rng ca mng trc song chn ng vi lu
lng nc thi nh nht nhm trỏnh s lng cn ti ú. Vn tc ny phi > 0,4 m/s. Vi q
min
=
33.475 l/s = 0,033475 m
3
/s.
mins
min
min
h.B
q
v =

=
25,0176,0
033475,0
ì
= 0,76 (m/s) > 0,4(m/s)
Vi h
min
= 0,25 m.
16
SVTH:TRN TRUNG THNH MSSV 5720.46-46T
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN

+ l + l
2
= 0,58 + 2 + 0,29 =2,87(m)
- Tổn thất áp lực qua mỗi song chắn:
k
g
v
h
k
s
×=
2
2
ξ
Trong đó:
v
k
= 0,91 m/s, vận tốc nước ở kênh trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất.
k = 2- hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do rác mắc vào song chắn.
ξ
- hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn.
αβξ
sin)(
3
4
×=
b
S
Với:
β

2
×
×
×=
s
h

= 0,07 (m) = 7 (cm)
17
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
17
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
- Chiều cao xây dựng đặt song chắn rác:
H
XD
= h
max
+ h
s
+ h
bv
= 0,82 + 0,07 + 0,3 = 1,19 (m)
Với h
bv
= 0,3 m - Chiều cao bảo vệ.
- Lượng rác lấy ra từ song chắn được tính:
1000365
.
×

1
=
h
K
24
P
=

2
24
42,0
×

= 0,035 (T/h)
- K
h
= 2 : Hệ số không điều hoà giờ
- Rác vớt lên theo phương pháp cơ giới rồi được nghiền nhỏ trước khi đổ trước song chắn
rác.
- Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 10 m
3
/1T rác
Q = 10. P = 10×0,56 = 5,6 (m
3
/ngđ)
4.4.4.Tính toán bể lắng cát.
Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra
khỏi nước thải.
Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s ≤ v ≤ 0,3 m/s và
thời gian lưu nước trong bể là 30” ≤ t ≤ 60” (Điều 6.3 20 TCN51-84).

tt
=
Trong đó:
H
tt
- Chiều sâu phần lắng của bể lắng cát,H
tt
=0,25-1,0m ta lấy H
tt
= 0,57 (m).
U
0
- Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s).
Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt cát có đường kính lớn hơn 0,25 mm. Theo
bảng 24- 20TCN51-84, ta có U
0
= 24,2 mm/s.
K - Hệ số lấy theo bảng 24- 20TCN51-84, với bể lắng cát ngang và U
0
=24,2 mm/s thì K =
1,3.
V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với q
s
max
: V = 0,3 m/s.
).(2,9
2,24
3,0.57,0.1000
.3,1 mL ==
- Diện tích tiết diện ướt của bể , ω (m

2
m
==
ω
+ Diện tích mặt thoáng của bể:
)(
2
max
m
U
q
F
=
Trong đó:
U - Tốc độ lắng trung bình của hạt cát và được tính theo công thức:
2
2
0
WUU −=
Với W là thành phần vận tốc chảy rối theo phương thẳng đứng.
W = 0,05. V
max
= 0,015 (m/s).
U
0
- Vận tốc lắng tĩnh, U
0
= 24,2 (mm/s).
)./(019,0015,0)10.2,24(
223

=
nBL
q
..
min
(m/s).
Với H
min
là chiều sâu lớp nước trong bể ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất. (Lấy bằng chiều
sâu lớp nước nhỏ nhất trong mương dẫn). H
min
= 0,25 m.
20
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
V
min
=
258,0
25,052,0
033475,0
=
×
(m/s) > 0,15 (m/s).
Đảm bảo yêu cầu về vận tốc tránh lắng cặn.
- Thời gian nước lưu lại trong bể:
).(30)(67,30
3,0

1,0
54,02,9
512,0
..
=
×
==
nBL
W
h
c
c
(m).
- Cát được đưa ra khỏi bể bằng cách dùng thiết bị cào cát cơ giới về hố tập trung và dùng
thiết bị nâng thuỷ lực đưa cát về sân phơi cát một lần một ngày.
- Để vận chuyển bằng thủy lực 1 m
3
cặn cát ra khỏi bể phải cần tới 20 m
3
nước.
Lượng nước cần dùng cho thiết bị nâng thủy lực trong một ngày là:
Q = W
c
. 20 = 0,512 × 20 = 10,24 (m
3
/ngđ).
- Chiều cao xây dựng của bể:
H
XD
= H

4.4.5. Tính toán sân phơi cát.
Sân phơi cát có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát. Thường sân phơi cát được
xây dựng gần bể lắng cát, chung quanh được đắp đất cao. Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở
về trước bể lắng cát.
Mặt cắt I-I
.I
I
1
2
3
4

1 ống dẫn cát từ bể lắng
2 Mương phân phối
3 ống dẫn để tiêu nước
4 Hai lớp nhựa lót sân
Hình 4.6 Mặt bằng sân phơi cát
- Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:

1,56
51000
3652561403,0
1000
365
=
×
××
=
×
××

Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm được tính theo công thức:

03,3
03,0
091,0
1
max·
===
v
q
f
(m
2
)
Trong đó: q
mã
:lưu lượng tính toán giây lớn nhất (m
3
/s)
V
1
:tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm (lấy không quá
30mm/s) theo 6.5.9-20 TCN 51-84.
23
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
23
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng trong mặt bằng:


(m
2
)
Đường kính của mỗi bể lắng sẽ là:

5,8
14,3
7,664
14,3
4
1
=
×
=
×
=
F
D
(m) ta lấy D= 8,5(m)
Đường kính ống trung tâm:

4,1
14,3
2/03,34
14,3
4
1
=
×
=

góc nghiêng ở đáy thường thiết kế 45
0

Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là:
H=
9,84,07,48,3
4321
=++=+++ hhhh
(m)
4
h
:khoảng cách từ mực nước đến thành bể = 0,3-0,5 m(ở đây ta lấy 0,4m)
Hàm lượng chất lơ lửng sau song chắn rác và bể lắng cát giảm 8%:
C’= 337,6- 8% x 337,6= 310,59(mg/l)
Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng đợt I được tính theo công thức
24
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
24
Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN
Đề tài: Thiết kế hệ thống thoát nước khu đô thị Bắc Cổ Nhuế -Chèm

)(
5,161
100
)48100(59,310
100
100
1
'
1

a
Bïn
Nuíc th¶i
Kh«ng khÝ
1
2
3
Hình 4.8 Bể đông tụ sinh học
1-Ngăn đông tụ sinh học
2-Thiết bị phân phối không khí
25
SVTH:TRẦN TRUNG THÀNH –MSSV 5720.46-46ĐT
25