Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3ngày theo công nghệ AAO.docx

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO / TELE :
0932.091.562
TẢI FILE TÀI LIỆU – SIVIDOC.COM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
______________________________________________________________
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT LƯU LƯỢNG
10000 m3
/ngày THEO CÔNG NGHỆ AAO
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đức Long
Lớp : Kỹ thuật Môi trường
Khóa : 52
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Tân
HÀ NỘI - 11/2011

0932.091.562
0932.091.562
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
______________
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Họ và tên: Nguyễn Đức Long Số hiệu sinh viên: 20071777
Lớp: Kỹ thuật môi trường Khoá: 52
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
Ngành: Kỹ thuật môi trường
1.Đầu đề thiết kế:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3
/ngày theo công nghệ AAO
2. Các số liệu ban đầu:
Q = 10000 m3
/ngày = 417 m3
/h = 7 m3
/min = 0,116 m3
/s
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý
- Tính toán các thiết bị chính
- Tính toán các thiết bị phụ
- Tính chi phí xử lý
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ sơ đồ công nghệ đầy đủ
- Bản vẽ bố trí tổng mặt bằng
- Bản vẽ bố trí cao trình
- Bản vẽ chi tiết thiết bị chính
5. Cán bộ hướng dẫn
ThS. Trần Ngọc Tân
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án chuyên ngành: 28/9/2011
7. Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành:
Hà Nội, ngày tháng năm
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

0932.091.562
(Ký, ghi rõ họ tên)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ AAO
4
Lời cảm ơn
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Trần Ngọc Tân đã nhiệt tình
hướng dẫn em hoàn thành Đồ án chuyên ngành “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải
sinh hoạt lưu lượng 10000 m3
/ngày theo công nghệ AAO”.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn lớp Kỹ thuật môi trường
khóa 52 vì những trao đổi sôi nổi liên quan đến Đồ án chuyên ngành.
Hà Nội, 12/2011
Nguyễn Đức Long

Mục Lục
Chương 1. Phân tích lựa chọn công nghệ AAO xử lý nước thải sinh hoạt............................1
1. Nước thải sinh hoạt........................................................................................................1
2. Phân tích lựa chọn công nghệ AAO xử lý nước thải sinh hoạt......................................3
3. Phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO .............4
3. 1. Xác định dữ liệu thiết kế.......................................................................................4
3. 2. Thuyết minh phương án xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO............6
Chương 2. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ AAO .....................8
2. 1. Thiết kế các công trình chính.....................................................................................8
2. 1. 1. Song chắn rác.....................................................................................................8
2. 1. 2. Bể lắng cát thổi khí ..........................................................................................11
2. 1. 3. Bể diều hòa ......................................................................................................13
2. 1. 4. Bể lắng sơ cấp-Bể làm thoáng sơ bộ................................................................14
Thiết kế vùng phân phối nước thải sinh hoạt vào:...........................................................17
Thiết kế máng thu nước thải ra:.......................................................................................18
2. 1. 5. Cụm bể AAO ...................................................................................................18
a) Bể aerobic ................................................................................................................18
b) Bể anoxic.................................................................................................................22
c) Bể anaerobic ............................................................................................................25
Tính toán cấp khí cho bể aerobic:................................................................................26
Tính toán khuấy trộn cho bể anoxic và bể anaerobic: .................................................31
Thiết kế đập chảy tràn nước thải:.................................................................................32
2. 1. 6. Bể lắng thứ cấp ................................................................................................33
2. 1. 7. Bể khử trùng ....................................................................................................35
2. 1. 8. Bể nén bùn trọng lực........................................................................................36
2. 1. 9. Bể methane ......................................................................................................40
2. 1. 10. Bể chứa bùn ...................................................................................................44
2. 1. 11. Máy ép bùn băng tải.......................................................................................45
Hình 2. 22. Máy ép bùn băng tải......................................................................................46
2. 2. Thiết kế cao trình .....................................................................................................47
+ Cao trình mương dẫn nước thải đầu ra:....................................................................47
+ Cao trình bể tiếp xúc khử trùng:...............................................................................47
+ Cao trình bể lắng thứ cấp:.........................................................................................48
+ Cao trình các bể AAO: .............................................................................................48
+ Cao trình bể lắng sơ cấp: ..........................................................................................48
+ Cao trình bể làm thoáng sơ bộ:.................................................................................48
+ Cao trình bể điều hòa:...............................................................................................48
+ Cao trình bể lắng cát thổi khí: ..................................................................................49
+ Cao trình hố thu gom –song chắn rác – mương dẫn nước thải đầu vào ...................49

6
+ Cao trình các công trình xử lý bùn thải ....................................................................49
2. 3. Tính toán bơm nước thải và bùn thải.......................................................................49
2. 4. Tính toán ống dẫn nước thải và bùn thải .................................................................50
+ Ống dẫn nước thải từ hố thu gom lên bể lắng cát thổi khí ......................................51
+ Ống dẫn nước thải từ bể lắng cát thổi khí xuống bể điều hòa..................................51
+ Ống dẫn nước thải từ bể điều hòa lên bể lắng sơ cấp-bể làm thoáng sơ bộ .............51
+ Ống dẫn nước thải từ bể lắng sơ cấp qua bể anaerobic ............................................52
+ Ống dẫn nước thải từ bể aerobic qua bể lắng thứ cấp, từ bể lắng sơ cấp qua bể tiếp
xúc khử trùng và từ bể tiếp xúc khử trùng qua mương xả thải....................................52
+ Ống dẫn bùn hoạt tính tuần hoàn..............................................................................52
+ Ống dẫn dòng nước bùn nội tuần hoàn.....................................................................52
+ Các ống dẫn bùn khác lấy đường kính D = 140 mm................................................52
2. 5. Mặt bằng tổng thể ....................................................................................................52
Tài liệu tham khảo ...............................................................................................................54

~ 1 ~
Chương 1.
Phân tích lựa chọn công nghệ AAO xử lý nước thải sinh hoạt
1. 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 các nước phát triển chẳng hạn
như Mỹ thì một gia đình ba người sử dụng lượng nước 400 l/người.ngày[2], còn
mức sử dụng nước trùng bình của thế giới là 35 – 90 l/người.ngày[1] và ở Việt Nam
tiêu chuẩn cấp nước cho các đô thị trung bình và nhỏ ở mức 75 – 80 l/người.ngày,
các đô thị lớn ở mức 100 – 150 l/người.ngày, vùng nông thôn ở mức 50
l/người.ngày[3]. Có thể ước tính 60 – 90% lượng nước cấp cho sinh hoạt trở thành
nước thải sinh hoạt tùy theo vùng và thời tiết[1].
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. WHO (1993)[4] đưa ra tải trọng các chất ô
nhiễm tính cho một người dân để xác định nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào cho hệ
thống xử lý nước thải sinh hoạt như Bảng 1. 1.
Bảng 1. 1. Tải trọng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt đô thị
Chất ô nhiễm Tải lượng (g/ người.ngày)
BOD5 45 – 54
COD (1,6 – 1,9)BOD5
TOC (0,6 – 1,0)BOD5
TS 170 – 220
SS 70 – 145
Dầu mỡ
Độ kiềm (CaCO3)
10 – 30
20 – 30
Chlorides 4 – 8
TN (N) 6 – 12
Org – N 0,4TN
Ammonia 0,6TN
𝑁𝑂3
− -
𝑁𝑂2
− (0,0 – 0,05)TN
TP (P) 0,6 – 4,5
Org – P 0,3TP
Inorg – P 0,7TP
Tổng Coliform 106
– 109
MNP/100ml
Nguồn: [4]
Đối với các đô thị ở Việt Nam thì tải trọng các chất ô nhiễm tính cho một
người dân có thể tham khảo theo Bảng 1. 2.

2
Bảng 1. 2. Tải trọng các chất ô nhiễm tính cho một người dân Việt Nam
Chất ô nhiễm Tải trọng (g/người.ngày)
SS 60 – 65
BOD5 30 – 35
𝑁𝐻4
+
− 𝑁 8
𝑃𝑂4
3−
− 𝑃 1,44
Chất hoạt động bề mặt 3,3
Dầu mỡ 2 – 2,5
Cl- 10
Nguồn: [6]
Giá trị điển hình của nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải sinh hoạt được
cho trong Bảng 1. 3.
Bảng 1. 3. Tính chất điển hình của nước thải sinh hoạt đô thị
Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ
Loãng Vừa phải Đậm đặc
BOD5 mg/l 110 190 350
COD mg/l 250 430 800
TOC mg/l 80 140 260
TS mg/l 390 720 1230
SS mg/l 120 210 400
Dầu mỡ mg/l 50 90 100
Chlorides mg/l 30 50 90
TN mg/l 20 40 70
Org – N mg/l 8 15 25
Ammonia mg/l 12 25 45
NO3
− mg/l 0 0 0
NO2
− mg/l 0 0 0
TP mg/l 4 7 12
Org – P mg/l 1 2 4
Inorg – P mg/l 3 5 10
Tổng Coliform MNP/100ml 106
- 108
107
- 109
107
- 1010
Nguồn: [1]
Nước thải sinh hoạt nếu không được xử lý trước khi thải ra các nguồn tiếp
nhận thì sẽ gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏe. Nước
thải sinh hoạt chứa các chất dinh dưỡng (N, P) có thể gây hiện tượng phú dưỡng các
thủy vực nước ngọt. Các nguồn tiếp nhận (sông, hồ) bị ô nhiễm tức là suy giảm cả
về chất và lượng đối với tài nguyên nước vốn đã rất hạn chế. Ô nhiễm nguồn nước
được cho là nguyên nhân gây ra các bệnh như tiêu chảy, lỵ, tả, thương hàn, viêm
gan A, giun, sán.
Ở Việt Nam cấp nước sạch sinh hoạt và xử lý nước thải sinh hoạt đang là
một vấn đề nan giải. Theo BTN&MTVN (2005) [3] năm 2004 lượng nước sạch sinh
hoạt cấp cho đô thị là 3450000 m3
/ngày với tỷ lệ thất thoát 35 – 50%, lượng nước

~ 3 ~
sạch sinh hoạt cấp cho nông thôn mới đạt 40 – 60%, và hầu hết nước thải sinh hoạt
chưa được xử lý. Cũng theo BTN&MTVN (2010) [5] thì lượng nước sạch sinh hoạt
cấp ở thành phố Hồ Chí Minh là 1200000 m3
/ngày, cùng với quy hoạch 9 nhà máy
xử lý nước thải sinh hoạt, tuy nhiên dự kiến đến 2015 tỷ lệ nước thải sinh hoạt được
xử lý cũng chỉ khoảng 50%.
2. Phân tích lựa chọn công nghệ AAO xử lý nước thải sinh hoạt
Cơ sở chung lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có thể kể ra theo 6
yếu tố sau đây [2]:
- Tính chất của nước thải đầu vào;
- Yêu cầu xử lý nước thải theo tiêu chuẩn môi trường;
- Độ tin cậy của hệ thống;
- Giới hạn thiết bị;
- Tuổi thọ thiết kế;
- Chi phí đầu tư và vận hành.
Có rất nhiều công nghệ có thể lựa chọn để xử lý nước thải sinh hoạt cho từng
trường hợp cụ thể như: aeroten truyền thống, SBR, MBR, AO, AAO,….
Trong số đó công nghệ AAO có khả năng được chấp nhận trong nhiều
trường hợp. Công nghệ AAO được xem là tiên tiến so với công nghệ aeroten truyền
thống nhờ khả năng xử lý đồng thời chất hữu cơ, N và P, sinh ra ít bùn hơn và bùn
lắng tốt, vận hành đơn giản và tiết kiệm năng lượng [1]. Hiện tại ở Việt Nam xử lý
nước thải bằng công nghệ AAO đã được triển khai ở một số nơi như Trung tâm Hội
nghị quốc gia, Khu đô thị Mỹ Đình 2 (Hà Nội).
Giới thiệu về công nghệ AAO:
Sơ đồ công nghệ AAO mô tả như Hình 1. 1
Hình 1. 1. Sơ đồ công nghệ AAO
Công nghệ AAO bao gồm ba vùng liên kết với nhau: anaerobic (yếm khí),
anoxic (thiếu khí) và oxic (hiếu khí). Thông thường mỗi vùng được chia làm vài
ngăn. Hệ thống các điều kiện môi trường khác nhau như vậy cho phép xử lý đồng
thời các chất hữu cơ, N và P. Bùn hoạt tính được tuần hoàn về vùng anaerobic. Hỗn
hợp lỏng nội tuần hoàn từ cuối vùng oxic chứa 𝑁𝑂2
−
và 𝑁𝑂3
−
đến vùng anoxic để
thực hiện quá trình denitrate hóa. Các thông số thiết kế của công nghệ AAO được
cho như trong Bảng 1. 3.

4
Bảng 1. 3. Các thông số thiết kế của công nghệ AAO
SRT = 5 – 25 ngày
MLSS = 3000 – 4000 mg/l
HRT của các vùng:
Anaerobic: 0,5 – 1,5 h
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, 2]
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
𝑁𝐻4
+
. Tuy nhiên NOx – 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.
3. Phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO
3. 1. Xác định dữ liệu thiết kế
a) Lưu lượng nước thải sinh hoạt
Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình:
Q = 10.000 m3
/ ngày
= 417 m3
/h = 7 m3
/min = 0,116 m3
/s = 116 l/s
Giả sử tiêu chuẩn cấp nước sạch sinh hoạt qc = 200 l/người.ngày và tiêu
chuẩn thoát nước thải sinh hoạt bằng 80% lượng đó qt = 160 l/người.ngày.
Ước tính dân số:
N =
Q. 1000
qt
=
10000.1000
160
= 62500 người
Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất:
Qmax = QKomax
ở đây Komax = hệ số không điều hòa lưu lượng lớn nhất = 1,62 (theo TCVN
7957: 2008 với Qtb = 116 l/s).
Qmax = 10000.1,62 = 16200 m3
/ngày = 675 m3
/h
= 11,25 m3
/ min = 0,188 m3
/s = 188 l/s
Lưu lượng nước thải sinh hoạt nhỏ nhất:
Qmin = QKomin

~ 5 ~
ở đây Komin = hệ số không điều hòa lưu lượng lớn nhất = 0,5924 (theo TCVN
7957: 2008 với Q = 116 l/s).
Qmin = 10000.0,5924 = 5924 m3
/ngày = 246,83 m3
/h
= 4,11 m3
/ min = 0,07 m3
/s = 68,56 l/s
b) Tính chất nước thải sinh hoạt đầu vào
 Hàm lượng SS của nước thải sinh hoạt đầu vào:
SSi
=
nSS. 1000
qt
=
60.1000
160
= 375 mg/l
với nSS – tải trọng SS tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo TCVN 7957: 2008.
 BOD5 của nước thải sinh hoạt đầu vào:
BOD5
i
=
nBOD5
. 1000
qt
=
65.1000
160
= 406,25
với nBOD5 – tải trọng BOD5 tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo TCVN 7957:
2008.
 Nồng độ NH4 – N của nước thải sinh hoạt đầu vào:
NH4 − N =
nNH4−N. 1000
qt
=
8.1000
160
= 50mg/l
với nNH4−N – tải trọng NH4-N tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo TCVN 7957:
2008.
 Nồng độ TKN của nước thải sinh hoạt đầu vào:
𝑇𝐾𝑁 =
𝑛𝑇𝐾𝑁. 1000
𝑞𝑡
=
10.1000
160
= 62,5 𝑚𝑔/𝑙
với nTKN – tải trọng TKN tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo WHO (1993).
 Nồng độ TP của nước thải sinh hoạt đầu vào:
TP =
nP. 1000
qt
=
2.1000
160
= 12,5 mg/l
với nTP – tải trọng TP tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo WHO (1993)
 Độ kiềm của nước thải sinh hoạt đầu vào:
𝐴𝑙𝑘 =
𝑛𝐴𝑘𝑙. 1000
𝑞𝑡
=
30.1000
160
= 187,5 𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3/𝑙
với 𝑛𝐴𝑙𝑘 – tải trọng độ kiềm tính cho 1 người dân trong 1 ngày theo WHO (1993).
c) Yêu cầu nước thải sinh hoạt đầu ra
Giả sử nguồn tiếp nhận nước thải sinh hoạt đầu ra là sông có mục đích sử
dụng cho cấp nước sạch sinh hoạt. Khi đó nước thải sinh hoạt đầu ra cần đáp ứng

6
cột A của QCVN 14: 2008/BTNMT. Cụ thể: pH = 5 – 9, BOD5 ≤ 30mg/l, SS ≤ 50
mg/l, NH4-N ≤ 5 mg/l, PO4 - P ≤ 6 mg/l, tổng Coliforms ≤ 3000 MNP/100ml.
Dữ liệu thiết kế được tổng hợp lại như sau:
Nước thải đầu vào:
Q = 116 l/s;
pH = 7,5
SSi
= 375 mg/l;
BOD5
i
= 406,25 mg/l;
NH4-Ni
= 50 mg/l;
TKNi = 62,5 mg/l
PO4-Pi
= 12,5 mg/l;
Độ kiềm = 187,5 mg CaCO3/l ;
Tổng Coliforms = 5,5.106
MNP/100 ml
Nhiệt độ tối thiểu = 20o
C
Nước thải đầu ra:
Q = 116 l/s;
pH = 5 – 9
SSe
≤ 50 mg/l;
BOD5
e
≤ 30 mg/l;
NH4-Ne
≤ 5 mg/l;
PO4-Pe
≤ 6 mg/l;
3. 2. Thuyết minh phương án xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO
Phương án xử lý nước thải sinh hoạt banừg công nghệ AAO được mô tả như
trên Hình 1. 2.
Nước thải sinh hoạt đầu vào qua tách rác thô đi vào trạm bơm và được bơm
qua bể lắng cát thổi khí, rồi tự chảy qua bể lắng sơ cấp và qua phần xử lý sinh học
bằng công nghệ AAO với 3 vùng anaerobic, anoxic và oxic liên kết nhau. Phần xử
lý sinh học là công nghệ lõi có nhiệm vụ xử lý chất hữu cơ và đặc biệt là N và P.
Tiếp tục nước thải sinh hoạt tự chảy qua bể lắng thứ cấp, qua khử trùng bằng clo
trước khi thải ra sông.
Rác thô tách được chứa tạm thời ở thùng chứa rồi chuyển đi bãi chôn lấp. Cát từ bể
lắng cát thổi khí chuyển đến sân phơi cát để tái sử dụng. Bùn từ bể lắng sơ cấp được
đưa đến bể lên men yếm khí, rồi tới bể chứa. Bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp được
trạm bơm bùn hoạt tính bơm một phần tuần hoàn vào bể anaerobic, còn lại được
bơm đến bể lắng trọng lực, rồi tới bể methane cho lên men yếm khí thu biogas và
giảm lượng bùn thải. Bùn ở bể methane được chứa tạm thời ở bể chứa rồi được tách
nước bằng máy ép bùn băng tải. Bùn khô được xe tải chuyển đi bãi chôn lấp hợp vệ
sinh hoặc sản xuất phân compost.

~ 7 ~
Hình 1. 2. Phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO

8
Chương 2.
2. 1. Thiết kế các công trình chính
2. 1. 1. Song chắn rác
Trong trường hợp thiết kế không nhất thiết cần song chắn rác tinh mà chỉ cần
song chắn rác thô vì đã có bể lắng sơ cấp [1].
Chọn song chắn rác thô cào rác cơ khí, thanh chắn có tiết diện diện mặt sau
hình chữ nhật và mặt trước hình bán nguyệt, kích thước của thanh chắn: rộng w =
10 mm; dày d = 25 mm; khoảng trống thanh chắn b = 20 mm, đặt nghiêng góc θ =
60o
so với phương ngang, vận tốc nước thải trước song chắn rác thô v = 0,8 m/s, tổn
thất áp suất cho phép 105 – 600 mm.
Tổn thất áp suất qua song chắn rác thô tính toán theo công thức của
Krischmer (1926) [2]:
hL = B(
w
b
)4/3
v2
2g
sinθ
ở đây w, b, θ và v đã biết, còn B = hệ số tiết diện thanh chắn = 1,83, g = gia
tốc trọng trường = 9,81 m/s2
.
hL = 1,83. (
10
20
)
4
3.
0,82
2.9,81
. sin60o
= 0,0205m
= 20,52 mm
Vận tốc nước thải chảy qua song chắn rác thô:
hL =
1
0,7
(
V2
− v2
2g
)
ở đây V = vận tốc nước chảy qua song chắn rác thô.
0,0205 =
1
0,7
(
V2
− 0,82
2.9,81
)
V = 0,96 m s
⁄
Tiết diện nước thải chảy qua song chắn rác thô:
A =
Qmax
V
=
0,188
0,96
= 0,196 m2
Chọn độ sâu nước thải trước song chắn rác thô = D = 0,5 m
Tổng khoảng trống của song chắn rác thô:
B =
A
D
=
0,196
0,5
= 0,40 m

~ 9 ~
Số khoảng trống của song chắn rác thô:
n =
B
b
=
0,40
0,02
= 20
Vậy cần dùng 19 thanh chắn.
Bề rộng của song chắn rác thô:
W = w(n − 1) + bn
= 10(20 − 1) + 20.20
= 590 mm
= 0,59 m
Chiều cao của song chắn rác thô:
H =
D
sinθ
=
0,5
sin60o
= 0,58 m
Cốt sàn nhà đặt song chắn rác thô phải cao hơn mức nước cao nhất của nước
thải trước song chắn rác thô 0,5 m. Do đó, có thể chọn chiều cao của song chắn rác
thô = H = 1,08 m.
Chọn chiều dài phần mương đặt song chắn rác thô = Ls = 1 m
Chọn chiều rộng của mương dẫn = Wm = 0,4 m, góc nghiêng chỗ mở rộng
trước song chắn rác thô = φ = 20o
.
Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác thô:
L1 =
W − Wm
2tanφ
=
0,59 − 0,4
2. tan20o
= 0,26 m
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác thô:
L2 =
L1
2
=
0,26
2
= 0,13 m
Chiều dài xây dựng mương để đặt song chắn rác thô:
L = L1 + Ls + L2
= 0,26 + 1+ 0,13
= 1,39 m

10
Thể tích rác trong ngày:
Vr =
nrN
365.1000
ở đây N đã biết, nr = lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy theo TCVN
7957: 2008 = 8 l/người.năm.
Vr =
8.62500
365.1000
= 1,37 m3
ngày
⁄
Khối lượng riêng của rác = ρr = 750 kg/m3
Khối lượng rác trong ngày:
Gr = Vrρr
= 1,37.750
= 1027,5 kg ngày
⁄
Khối lượng rác từng giờ trong ngày:
gr =
Gr
24
Kh
ở đây Kh = hệ số không điều hòa giờ của rác = 2.
gr =
1027,5
24
. 2
= 85,63 kg/h
Hình 2. 1. Song chắn rác thô
Phần rác hữu cơ nghiền nhỏ bằng máy nghiền rác công suất 0,1 T/h (2 máy
nghiền rác, 1 máy nghiền rác làm việc và 1 máy nghiền rác dự phòng) sau chuyển

~ 11 ~
đến bể lên men yếm khí cùng với bùn sơ cấp, còn phần rác còn lại (gỗ tấm,
nilon,…) thì chứa tạm trong thùng chứa chờ đem chôn lấp.
Quanh song chắn rác thô có lối đi rộng 1,2 m, còn phía trước song chắn rác
thô để lối đi rộng 1,5 m theo TCVN 7957: 2008.
2. 1. 2. Bể lắng cát thổi khí
Để đảm bảo vận hành cần 2 bể lắng cát thổi khí, trong đó 1 bể lắng cát thổi
khí để dự phòng.
Bể lắng cát thổi khí có thể loại bỏ cát có kích thước từ 0,21 mm trở lên với
hiệu quả gần 100 %, còn cát có kích thước 0,1 – 0,2 mm thì hiệu quả chừng 65 –
75%, và cát thu được khá sạch với không quá 10% thành phần hữu cơ [1,2].
Bể lắng cát thổi khí có thiết kế hình học dài và hẹp, tiết diện ngang kiểu bóng
đèn hình giúp tăng cường hiệu quả lắng cát và dễ vận hành.
Theo [1] thời gian lưu nước thải sinh hoạt trong bể lắng cát thổi khí có thể
chọn τ = 4 phút.
Thể tích bể lắng cát thổi khí:
V = Qmaxτ
= 0,188.4.60
= 45,12 m3
Cũng theo Metlcalt & Eddy, Inc (2003) chọn chiều sâu và chiều rộng tương
ứng là D = 2 m và W = 3 m.
Chiều dài:
L =
V
DW
=
45,12
2.3
= 7,52 m
L nằm trong khoảng 7,5 – 27,5 m, được chấp nhận.
Kiểm tra các tỷ lệ:
W: D = 1,5 :1, được chấp nhận
L: W = 2,51: 1, được chấp nhận
Tiêu chí thiết kế cơ bản của bể lắng cát thổi khí là vận tốc dòng ngang qua
đáy bể, có thể theo phương trình Albrecht (1967) (Mackenlzie L. David, 2010):
vb = (
SAf
Kdb
)
1/2
ở đây: vb = vận tốc dòng ngang qua đáy bể, m/s;
Af = tốc độ thổi khí trên đơn vị chiều dài, m3
/s.m;
db = chiều cao khe, m;
S = D – db = độ ngập nước, m;

12
K = hệ số kích thước, m/s
Theo Melcatl & Eddy (2003), Mackenlzie L. David (2010) thì K = 0,7 m/s và
có thể chọn Af = 0,0075 m3
/s.m và db = 0,6 m.
Kiểm tra vb:
vb = (
(2 − 0,6). 0,0075
0,7.0,6
)
1
2
= 0,158 m/s
vb nằm trong khoảng 0,03 – 0,45 m/s, được chấp nhận.
Tổng cường độ thổi khí = AfL = 0,0075. 7,52 = 0,0564 m3
/s
Đầu sục khí đặt cách đáy = 0,8 m.
Trong trường hợp xấu nhất tải trọng cát trong nước thải sinh hoạt = 0,2
m3
/1000m3
. Thể tích cát được loại bỏ:
Vg =
0,2
1000
. 16200 = 3,24 m3
ngày
⁄
Cát có thể được lấy ra khỏi bể lắng cát thổi khí bằng máy vít tải, ưu điểm là
cát thu được có độ ẩm nhỏ.
Chiều dài máng thu cát = Lg = L. Giả sử chiều rộng máng thu cát Wg = 1 m
với các bên theo chiều dài. Chiều sâu máng thu cát = Dg:
Dg =
Vg
WgL
=
3,24
1.7,52
= 0,431 m
Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,4 (TCVN 7957: 2008) về phía máng thu cát.
Hệ thống sục khí gồm các đầu sục khí tạo bọt khí thô đặt thành một hàng
cách đáy 0,8 m. Theo Mackenzie L. David (2010) cường độ cấp khí 0,0019 –
0,0125 m3
air/ m chiều dài.s, chẳng hạn ta chọn = 0,005 m3
air/ m chiều dài.s.
Do đó cần chọn máy thổi khí có năng suất Qair = 0,005.7,52 = 0,0376 m3
air/s
= 135,36 m3
air/h và áp suất làm việc thích hợp.
Vách ngăn theo chiều dọc đặt cách thành gần đầu sục khí 1 m để kiểm sóat
dòng nước cuộn. Ngoài ra bể lắng cát thổi khí còn có các vách ngăn ở đầu nước thải
sinh hoạt vào, ra và ngang giữa để giảm các xoáy rối.
Tốc độ dòng nước thải chuyển động tịnh tiến theo chiều dọc bể lắng cát thổi
khí = v = 0,08 – 0,12 m/s, ở đây chọn v = 0,1 m/s để thiết kế cửa nước ra tiết diện
hình chữ nhật.
Tiết diện cửa nước ra:
=
𝑄
𝑣
=
0,116
0,1
= 1,16 𝑚2

~ 13 ~
Hình 2. 2. Bể lắng cát thổi khí
Chọn chiều dài cửa nước ra = 2,5 m;
Chiều cao cửa nước ra = 1,16/ 2,5 = 0,464 m
2. 1. 3. Bể diều hòa
Giả thiết bể điều hòa chỉ điều hòa về lưu lượng. Vì không có biểu đồ dao
động nước thải sinh hoạt theo giờ trong ngày nên chọn thời gian lưu nước thải sinh
hoạt trong bể điều hòa = 3 h.
Thể tích bể điều hòa:
= 417.3 = 1251m3
Thể tích bể điều hòa thực tế lấy dư 20% thể tích bể lý thuyết [1,2]:
= 1251.1,20 = 1501 m3
Chọn thiết kế bể điều hòa có tiết diện bề mặt hình tròn, chiều sâu = 4,5 m,
đường kính = 20,5 m.
Mực nước tối thiểu trong bể điều hòa tùy theo phương thức làm thoáng
nhưng thường mong muốn duy trì ở 1,5 – 2,0 m. Độ dốc đáy bể điều hòa khoảng
3:1 – 2:1. Bể điều hòa xây dựng bằng bê-tông.
Bể điều hòa được làm thoáng cưỡng bức bằng hệ thống sục khí với đầu sục
khí tạo bọt khí thô. Theo [2] cường độ sục khí = 1,8 – 2,9 m3
air/ m3
nước thải.h,
giả sử thiết kế với cường độ sục khí = 2,0 m3
air/ m3
nước thải.h. Theo đó, cần chọn
máy thổi khí có năng suất:

14
= 1251.2 = 2502 m3
𝑎𝑖𝑟 ℎ
⁄
và áp suất thích hợp
Hệ thống sục khí gồm các đĩa phân phối khí thô đặt ở đáy bể điều hòa theo
dạng như Hình
Hình 2. 3. Bể điều hòa
Sử dụng loại đĩa phân phối khí thô Airflex ® Cap:AFC75 (Stamford
Scientific International, Inc) với các thông số kỹ thuật: tải trọng khí thiết kế = 7 –
10 Nm3
/h, tải trọng khí khi làm việc cao tải = 17 Nm3
/h, số lượng khe hở = 10 lỗ ×
Φ 5mm, vật liệu nhựa acrylic chống tia cực tím.
Số đĩa phân phối khí thô cần thiết:
=
2502
10
= 250
2. 1. 4. Bể lắng sơ cấp-Bể làm thoáng sơ bộ
Số bể lắng sơ cấp = 2, làm việc đồng thời.
Theo [1, 2] chọn tải trọng = OR = 40 m3
/m2
.ngày. Ở lưu lượng trung bình,
diện tích tiết diện ngang cần thiết:
A =
Q
OR
=
10000
40
= 250 m2
Chọn chiều rộng = W = 4 m. Chiều dài:
L =
250
2.4
= 31,25 m
Chọn chiều cao = H = 3 m.
Thể tích 2 bể lắng sơ cấp:

~ 15 ~
V = 2.31,25.4.3 = 750 m3
Thời gian lưu:
τ =
V
Q
=
750.24
10000
= 1,8 h
τ nằm trong khoảng 1,5 – 2,5 h, được chấp nhận.
Tốc độ chảy tràn ở lưu lượng lớn nhất:
ORmax =
Qmax
A
=
16200
250
= 64,8 m3
m2
. ngày
⁄
ORmax nằm trong khoảng 60 – 120 m3
/m2
.ngày, được chấp nhận.
Thời gian lưu ở lưu lượng lớn nhất:
τmin =
V
Qmax
=
750.24
16200
= 1,1 h
Vận tốc xói mòn cặn [1]:
vH = √
8k(s − 1)gd
f
ở đây:
vH = vận tốc xói mòn, m/s;
k = hệ số phụ thuộc cặn = 0,05;
s = trọng lượng riêng của cặn = 1,25 N/m3
,
g = gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2
;
d = kích thước của hạt cặn = 100 µm = 100.10-6
m;
f – hệ số ma sát Darcy – Weisbach = 0,025
vH = √
8.0,05. (1,25 − 1). 9,81.100. 10−6
0,025
= 0,063 m/s
Vận tốc ngang ở lưu lượng lớn nhất:
v =
Qmax
Af
=
16200
2.4.3
.
1
24.60.60
= 0,0078 m/s
v < vH, được chấp nhận.
Hiệu suất xử lý BOD5 và SS của bể lắng sơ cấp [1] :
ηBOD5
=
τ
0,018 + 0,020τ
, %
và

16
ηSS =
τ
0,0075 + 0,014τ
, %
Hiệu suất xử lý BOD5 và SS của bể lắng sơ cấp ở lưu lượng lớn nhất:
ηBOD5
=
1,1
0,018 + 0,020.1,1
= 27,5 %
và
ηSS =
1,1
0,0075 + 0,014.1,1
= 48,03 %
Hiệu suất xử lý BOD5 và SS của bể lắng sơ cấp ở lưu lượng trung bình:
ηBOD5
=
1,8
0,018 + 0,020.1,8
= 33,33 %
và
ηSS =
1,8
0,0075 + 0,014.1,8
= 55,05 %
BOD5 và SS của nước thải sinh hoạt sau khi ra khỏi bể lắng sơ cấp ở lưu
lượng lớn nhất:
BOD5 = 406,25(1 – 0,275) = 294,53 mg/l
SS = 375(1 – 0,4803) = 195 mg/l
BOD5 và SS của nước thải sinh hoạt sau khi ra khỏi bể lắng sơ cấp ở lưu
lượng trung bình:
BOD5 = 406,25(1 – 0,3333) = 270,85 mg/l
SS = 375(1 – 0,5505) = 168,56 mg/l
Như kết quả tính toán cho thấy SS của nước thải sau bể lắng sơ cấp > 150
mg/l chưa thích hợp đưa vào xử lý sinh học ở bể AAO, nên cần thiết kế giải pháp
tăng cường hiệu quả của bể lắng sơ cấp. Giải pháp ở đây là làm thoáng sơ bộ nước
thải trước khi đưa vào bể lắng sơ cấp. Thời gian làm thoáng 𝜏 = 10 – 20 phút với
lượng không khí cần thiết Dair = 0,5 m3
air/m3
nước thải.
Dung tích bể làm thoáng sơ bộ:
∀= 𝑄𝑚𝑎𝑥. 𝜏 = 675.
15
60
= 168,75 𝑚3
ở đây ta chọn thời gian làm thoáng ở lưu lượng lớn nhất 𝜏 = 15 phút.
Lượng không khí cần cung cấp:
𝑄𝑎𝑖𝑟 = 𝑄𝑚𝑎𝑥. 𝐷𝑎𝑖𝑟 = 675.0,5 = 337,5 𝑚3
𝑎𝑖𝑟
Bề mặt bể làm thoáng sơ bộ:
𝐴 =
𝑄𝑎𝑖𝑟
𝐼
=
337,5
6
= 56,25 𝑚2

~ 17 ~
ở đây I = cường độ thổi khí = 4 – 7 m3
air/m2
.h, ta chọn I = 6 m3
air/m2
.h.
Chiều cao của bể làm thoáng sơ bộ:
𝐻 =
∀
𝐴
=
168,75
56,25
= 3 𝑚
Ta xây dựng hợp khối bể làm thoáng sơ bộ với bể lắng sơ cấp. Như vậy có 2
bể làm thoáng sơ bộ: chiều cao H = 3m, chiều rộng W = 4 m và chiều dài L = 7 m.
Nhờ bể làm thoáng sơ bộ mà hiệu suất của bể lắng sơ cấp tăng 8%. BOD5 và
SS của nước thải sinh hoạt ra khỏi bể lắng sơ cấp:
BOD5 = 406,25(1 – 0,4133) = 238,35 mg/l
SS = 375.(1 – 0,6305) = 138,56 mg/l
Sau đó, nước thải sinh hoạt đã đủ điều kiện SS < 150 mg/l đi vào xử lý sinh
học ở bể AAO.
Hình 2. 4. Bể lắng sơ cấp+Bể làm thoáng sơ bộ
Thiết kế vùng phân phối nước thải sinh hoạt vào:
Thiết kế cửa phân phối nước thải vào tiết diện hình chữ nhật. Theo
Mackenzie L. David (2010) vận tốc nước thải qua cửa phân phối nước thải vào bể
lắng sơ cấp v = 0,0075 – 0,150 m/s, ta chọn v = 0,08 m/s để thiết kế.
Tiết diện cửa phân phối nước thải vào của mỗi bể lắng sơ cấp:
=
𝑄
𝑣
=
0,116
2.0,08
= 0,725 𝑚2
Chọn chiều dài cửa phân phối nước thải vào = 3 m.
Chiều cao cửa phân phối nước thải vào = 0,725/3 = 0,242 m
Để ổn định dòng nước thải sinh hoạt vào dùng vách ngăn đục lỗ Φ 50 mm
đặt cắt ngang bể lắng sơ cấp. Các vách ngăn đặt cách cửa phân phối nước vào 0,6

18
m, thấp dưới mực nước trong bể lắng sơ cấp 0,5 m để bọt có thể nổi lên trên bề mặt
và có chiều cao 1,5 m (=0,5H).
Thiết kế máng thu nước thải ra:
Chọn tải trọng máng thu nước thải ra ở lưu lượng nước thải lớn nhất qmax =
400 m3
/ m chiều dài.d.
Chiều dài máng thu nước thải ra của mỗi bể lắng sơ cấp:
=
𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑞𝑚𝑎𝑥
=
16200
2.400
= 20,25 𝑚
Như vậy ta thiết kế máng thu nước thải ra như Hình
Hình 2. 5. Bố trí máng thu nước ra
Bể lắng sơ cấp có hố thu bùn sơ cấp được thiết kế ở đầu nước thải vào, độ
dốc 60o
, chiều rộng < 0,6 m, có đặt bơm hút bùn sơ cấp.
Độ dốc sàn bể bắng sơ cấp = 1%, có cơ cấu cào bùn sơ cấp quay với tốc độ
0,3 – 1,2 m/phút.
Bể lắng sơ cấp cũng có cơ cấu vớt váng, bọt đặt ở phía nước thải ra.
2. 1. 5. Cụm bể AAO
Theo [1, 2]trình tự thiết kế cụm bể AAO bắt đầu từ thiết kế bể aerobic và xác
định lượng NO3- được tạo thành. Từ đó thiết kế bể anoxic và cuối cùng là thiết kế
bể anaerobic.
a) Bể aerobic
Các hằng số động học của quá trình nitrate hóa ở 20o
C (Bảng 23 – 14[2]):
μn max = 0,75 g VSS g VSS. d
⁄

~ 19 ~
Kn = 0,74 g NH4 − N m3
⁄
kdn = 0,08 g VSS g VSS. d
⁄
Ko = 0,50 g m3
⁄
Ta lấy nhiệt độ thiết kế bằng 25o
C, các hằng số động học của quá trình
nitrate hóa ở 25o
C:
μn max = 0,75. 1,0725−20
= 1,052 g VSS g VSS. d
⁄
Kn = 0,74. 1,05325−20
= 0,958 g NH4 − N m3
⁄
kdn = 0,08. 1,0425−20
⁄
Ước tính 𝜇𝑛 theo phương trình 22 – 8. Để không giới hạn quá trình nitrate
hóa thì DO phải  2 mg/l. Tốc độ quá trình nitrate hóa tăng khi DO tăng trong
khoảng 3 – 4 mg/l. Tuy nhiên đối với quá trình AAO cần hạn chế DO nội tuần hoàn
về bể anoxic. Do đó chọn DO = 2 mg/l. Tốc độ sinh trưởng riêng của quá trình
nitrate hóa:
μn = μn max (
(NH4 − N)e
(NH4 − N)e + Kn
) (
DO
DO + Ko
) − kdn
ở đây (NH4 − N)e = 5 mg /l
μn = 1,052 (
5
5 + 0,958
) (
2
2 + 0,50
) − 0,097
μn = 0,61d−1
Thời gian lưu bùn của bể aerobic:
SRTmin =
1
μn
=
1
0,61
SRTmin = 1,64 d
Ta chọn hệ số an toàn SF = 2,5

20
Thời gian lưu bùn của bể aerobic:
SRT = SF. (SRTmin) = 2,5.1,64 = 4,1 d
Lượng sinh khối hoạt tính được tạo thành trong bể aerobic tính theo phương
trình (8 – 15) (M&E) 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):
PX,bio =
QY(bCODi − bCODe)10−3
1 + kdθc
(A)
+
fdkdQY(bCODi − bCODe)θc10−3
1 + kdθc
(B)
+
QYnNOx10−3
1 + kdnθc
(C)
ở đây NOx = nồng độ nitrate được tạo thành trong bể aerobic, mg/l;
fd = tỷ lệ phần trơ của tế bào.
Các hằng số động học của quá trình sinh trưởng của vi khuẩn dị dưỡng ở 20o
C và hệ
số hiệu chỉnh ảnh hưởng của nhiệt độ như Bảng 23 – 13 [2]. Do đó, ở 25o
C ta có:
μm = 6. 1,0725−20
⁄
kd = 0,12. 1,0425−20
⁄
Theo Metcalt & Eddy, Inc (2003) thì bCODi = 1,6BODi = 1,6.238,35 =
381,36 mg/l
bCODe tính toán theo phương trình (7 – 40) (Metcalf & Eddy):
bCODe =
Ks[1 + (kd)SRT]
SRT(μm − kd) − 1
=
20. (1 + 0,146.4,1)
4,1. (8,415 − 0,146) − 1

~ 21 ~
= 1 mg/l
Từ đó được:
PX,bio =
10000.0,40. (381,36 − 1). 10−3
1 + 0,146.4,1
+
0,15.0,146.10000.0,40. (381,36 − 1). 4,1. 10−3
1 + 0,146.4,1
+
10000.0,12. NOx. 10−3
1 + 0,097.4,1
= 1037,2 + 0,86. NOx
NOx xách định từ phương trình (8 – 18) (Metcalf & Eddy):
NOx = TKNi − (NH4 − N)e − 0,12
PX,bio
Q
= 62,5 − 5 − 0,12.
PX,bio
10000
= 57,5 − 0,00012PX,bio
Theo trên ta được kết quả:
PX,bio = 1086,54 kg VSS/d
NOx = 57,4 mg/l
Theo Jae K. Park lấy tỷ lệ VSS: TSS của nước thải sinh hoạt sau lắng = 0,83
VSS = 0,83TSS = 0,83.138,56 = 115 mg/l
iSS = TSS – VSS = 138,56 – 115 = 23,56 mg/l
Cũng theo Jae K. Park với nước thải sinh hoạt có các tỷ lệ pCOD = 73%
COD, bpCOD = 60% COD.
Nồng độ chất rắn bay hơi không phân hủy sinh học theo phương trình (8 – 3)
(Metcalf & Eddy,2003):
nbVSS = (1 −
bpCOD
pCOD
) VSS
= (1 −
60
73
) . 115 = 20,5 mg/l
Năng suất tạo thành MLVSS trong bể aerobic được tính theo phương trình (8
– 15) (Mectcalf &Eddy,2003):
PX,M LVSS = A + B + C + D
= PX,bio + D
= PX,bio + Q(nbVSS)
= 1086,54 + 10000.20,5. 10−3
= 1291,54 kg/d

22
Năng suất tạo thành MLSS trong bể aerobic được tính theo phương trình (8 –
16) (M&E):
PX,MLSS =
PX,bio
0,85
+ D + E
=
PX,bio
0,85
+ D + Q(iSS)
=
1086,54
0,85
+ 205 + 10000.23,56. 10−3
= 1717,71 kg/d
Khối lượng MLVSS tạo thành trong bể aerobic được tính theo phương trình
(7 – 54):
mMLVSS = MLVSS. ∀aerobic= PX,MLVSS. SRT
= 1291,54.4,1 = 5295,31 kg
Khối lượng MLSS tạo thành trong bể aerobic được tính theo phương trình (7
– 55):
mMLSS = MLSS. ∀aerobic= PX,MLSS. SRT
= 1717,71.4,1 = 7042,61 kg
Theo Metcalt & Eddy (2003) thì đối với công nghệ AAO cần duy trì MLSS ở
khoảng 3000 – 4000 mg/l. Trong thiết kế này ta chọn MLSS = 3500 mg/l.
Từ đó được:
∀aerobic=
mMLSS
MLSS
=
7042,61
3500. 10−3
= 2012,2 m3
Thời gian lưu thủy lực trong bể aerobic:
HRTaerobic =
∀aerobic
Q
=
2012
10000
= 0,2012 d = 4,83 h
Tỷ lệ MLVSS:MLSS:
𝑀𝐿𝑉𝑆𝑆
𝑀𝐿𝑆𝑆
=
5295,31
7042,61
= 0,752
MLVSS = 0,752.3500 = 2632 mg/l
b) Bể anoxic
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) (Metcalf &
Eddy,2003):

~ 23 ~
𝑁𝑒 =
𝑁𝑂𝑥
𝐼𝑅 + 1 + 𝑅
=
57,4
1 + 1 + 0,5
= 23 𝑚𝑔/𝑙
Giả thiết NO2-N nước thải dòng vào và các dòng tuần hoàn = 0, NO3 dòng nội tuần
hoàn và NO3 bùn hoạt tính tuần hoàn bằng nhau và cũng có NO3 nước thải dòng
vào = 0. Như vậy, NO3 vào bể anoxic:
NO3fed = (IR + R). Q. 𝑁𝑒 = (1 + 0,5). 10000.23 = 345000 g d
⁄ = 345 kg/d
Lượng DO vào bể anoxic:
𝐷𝑂𝐿,𝑎𝑛𝑥 = 𝐷𝑂𝑖𝑛𝑓. 𝑄 + 𝐷𝑂𝑅𝐴𝑆. 𝑅. 𝑄 + 𝐷𝑂𝑁𝑅. 𝐼𝑅. 𝑄
Ở nhiệt độ nước thải ≥ 20o
C có thể lấy DOinf = 0,5 mg/l; DONR = DO cuối bể
aerobic = 2 mg/l. Trong trường hợp thiếu số liệu, theo WEF (2005) lấy DORAS =
0,5× DO cuối bể aerobic = 1 mg/l.
𝐷𝑂𝐿,𝑎𝑛𝑥 = 0,5.10000 + 1.0,5.10000 + 2.1.10000
= 30000 𝑔/𝑑
Lượng DO tương đương với NO3 vào bể anoxic từ dòng nội tuần hoàn:
𝑁𝑂3 𝑒𝑞 = 0,35. 𝐷𝑂𝐿,𝑎𝑛𝑥 = 0,35.30000 = 10500 𝑔 𝑑
⁄
Tổng lượng NO3 cần xử lý tại bể anoxic:
𝑇𝑁𝑂𝑅 = 𝑁𝑂3 𝑓𝑒𝑑 + 𝑁𝑂3 𝑒𝑞 = 345000 + 10500 = 355500 𝑔/𝑑
Bể anoxic được thiết kế theo cách tiếp cận qua tốc độ denitrate hóa riêng theo
phương trình (8 – 41) (Metcalf & Eddy,2003):
NO3 r = ∀anoxic. SDNR15. MLVSS
ở đây: NO3 r – lượng nitrate được xử lý, g/d;
∀anoxic – dung tích bể anoxic, m3
;
SDNR25 – tốc độ denitrate hóa riêng ở 25o
C, g NO3-N/ g MLVSS.d;
Điều kiện thiết kế bể anoxic phải đáp ứng yêu cầu NO3 r ≥ TNOR.
SDRN xác định theo Hình 8 – 23 (Metcalf & Eddy,2003) khi biết được tỷ lệ % của
rbCOD so với bCOD và tỷ số F/Mb.
Theo Metcalt & Eddy (2003) khi thiếu số liệu thì sử dụng tương quan rbCOD = 15
– 25% bCOD, do đó giả sử rbCOD = 20% bCOD.
Tỷ số F/Mb:
F
Mb
=
Q. BOD5
∀anoxic. Xb
Ta thấy rằng tỷ số F/Mb phụ thuộc vào ∀𝑎𝑛𝑜𝑥𝑖𝑐 đang cần xác định. Do đó, cần phải
tính toán lặp, ban đầu giả thiết dung tích bể anoxic để tính toán tỷ số F/Mb và SDNR

24
từ đó tính toán lượng nitrate được xử lý có đáp ứng yêu cầu hay không. Theo và Lê
Văn Cát (2007) 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) HRTanx = 0,5 – 1 h.
Giả thiết HRTanx = 1 h. Ta có:
∀anoxic= HRTanoxicQ = 1.417 = 417 m3
Từ đó:
⟹
F
Mb
=
10000.238,35
417.2632
= 2,17 g g. d
⁄
Theo Hình 8 – 23 (Metcalf & Eddy,2003) ta ước tính được tốc độ denitrate hóa
riêng ở 20o
C SDNR20 = 0,3 g NO3-N/ g MLVSS.d
Tốc độ denitrate hóa riêng ở 25o
C:
𝑆𝐷𝑁𝑅15 = 𝑆𝐷𝑁𝑅20𝜙𝑇−20
ở đây 𝜙 = hệ số nhiệt độ = 1,026
⟹ 𝑆𝐷𝑁𝑅25 = 0,3. 1,02625−20
= 0,34 𝑔 𝑁𝑂3 − 𝑁 𝑔 𝑀𝐿𝑉𝑆𝑆. 𝑑
⁄
Lượng nitrate được xử lý:
𝑁𝑂3 𝑟 = 𝑉𝑎𝑛𝑜𝑥𝑖𝑐. 𝑆𝐷𝑁𝑅15. 𝑀𝐿𝑉𝑆𝑆
= 417.0,34.2310
= 373165 𝑔 𝑑
⁄ = 373,2 𝑘𝑔/𝑑
Vì NO3 r = 373,2 kg/d > TNOR = 355,5 kg nên giả thiết được chấp nhận (với sai số
~5%).
Hình 2. 6. SDRN – F/M và rbCOD:bCOD

~ 25 ~
c) Bể anaerobic
Theo Jae K. Park với nước thải sinh hoạt có tỷ lệ bCOD = 0,8TCOD, do đó
TCOD = 381,36/0,8 = 477 mg/l.
Tỷ lệ TCOD:TP = 477:12,5 = 38,16:1
Theo đồ thị Randall để đáp ứng nồng độ PO4 dòng ra ≤ 6 mg/l thì tỷ lệ
TCOD: TP ~ 20. Như vậy hệ nước thải dư chất hữu cơ cần thiết cho quá trình xử lý
sinh học P.
Tỷ lệ TCOD:TP =38,16:1 < 40:1 cho nên trong khi vận hành hệ thống AAO
có thể cần thiết bổ sung VFAs vào bể anaerobic (phương án lên men sơ bộ) hay áp
dụng kết tủa hóa học P.
Hình 2. 6. Quan hệ TCOD:TP dòng vào và P tan dòng ra
Thời gian lưu thủy lực của bể anaerobic ước tính theo đồ thị Randall:
𝐻𝑅𝑇𝑎𝑛𝑎~ 0,8 ℎ
Dung tích bể anaerobic:
∀𝑎𝑛𝑎= 𝐻𝑅𝑇𝑎𝑛𝑎. 𝑄 = 0,8.417 = 334 𝑚3
Theo Metcalf & Eddy (2003) và Mackenzie L. David (2010):
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

26
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. 8. 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 = 4,5 – 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:
Bể V (m3
) Số
ngăn
Chiều
cao dự
trữ (m)
Các kích thước
(m)
Tỷ lệ Ghi chú
H L W
Anaerobic 382,5 3 0,6 5,1 5 5 L:W = 1:1 Các kích
thước của
1 ngăn
Anoxic 4779,81 3 0,6 5,1 5,6 5,6 L:W = 1:1
Aerobic 2295 − 0,6 5,1 50 9 L:W=5,6:1
W:H=1,8:1
Các kích
thước của
bể aerobic
Tính toán cấp khí cho bể aerobic:
Hệ thống cấp khí đảm bảo duy trì DO trong bể aerobic = 2 mg/l. Thiết kế hệ
thống đĩa sục khí cho bọt khí nhỏ, mịn.

~ 27 ~
Lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ và quá trình
nitrare hóa:
𝑀𝑂2
= 𝑄(𝑏𝐶𝑂𝐷𝑖 − 𝑏𝐶𝑂𝐷𝑒). 10−3
− 1,42𝑃𝑋 + 4,33. 𝑄. 𝑁𝑂𝑥. 10−3
, 𝑘𝑔/𝑑
ở đây: Q = 10000 m3
/d, bCODi = 381,36 mg/l; bCODe = 1 mg/l; PX = 951,73 kg
VSS/d (A); NOx = 57,4 mg/l.
𝑀𝑂2
= 10000. (381,36 − 1). 10−3
− 1,42.951,73 + 4,33.10000.57,4. 10−3
= 4937,56 𝑘𝑔/𝑑
Phương trình mô tả mối liên hệ giữa các yếu tố nhiệt độ, độ cao so với mức
nước biển và chiều sâu của đĩa sục khí (Metcalf & Eddy, 2003):
𝐴𝑂𝑅𝑇 = 𝑆𝑂𝑅𝑇 (
𝛽(𝐶̅ − 𝐶𝐿
𝐶𝑠 20
) . 1,024𝑇−20
. 𝛼. 𝐹
ở đây: AORT = Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế, kg/d;
SORT = Lượng oxy cần thiết ở điều kiện chuẩn nước sạch ở 20o
C và DO = 0
mg/l = 4937,56 kg/d;
𝐶̅ = Nồng độ DO bão hòa trung bình trong nước sạch ở nhiệt độ T và độ cao
H so với mực nước biển, mg/l;
CL = Nồng độ DO cần duy trì trong bể aerobic = 2 mg/l;
Cs 20 = Nồng độ DO bão hòa trong nước sạch ở 20o
C và 1 atm, mg/l;
T = Nhiệt độ nước thải = 25o
C;
F = hệ số tắc đĩa sục khí = 0,65 – 0,9, ta chọn = 0,8
𝛽 = Hệ số điều chỉnh ảnh hưởng của nồng độ muối, các hạt rắn và chất hoạt
động bề mặt, có thể chọn = 0,95;
𝛼 = Hệ số ảnh hưởng của cường độ sục khí và dạng hình học của bể aerobic,
đối với quá trình AAO ta có thể chọn = 0,6;
Theo Bảng A2 [2] Cs, 20 = 9,17 mg/l
Ta lại có:
𝐶̅ = (𝐶𝑠,𝑇,𝐻).0,5. (
𝑃𝑑
𝑃𝑎𝑡𝑚 𝐻
+
𝑂𝑡
21
) , 𝑚𝑔/𝑙
ở đây: 𝐶𝑠,𝑇,𝐻 = Nồng độ bão hòa oxy trong nước sạch ở nhiệt độ T = 25o
C và độ cao
H so với mực nước biển = 8,38 mg/l (Theo Bảng A2[2]);
Pd = Áp suất cột nước ở độ sâu của đĩa sục khí, kPa;
Patm H = Áp suất khí quyển ở độ cao H so với mực nước biển = 101,325 kPa;
Ot = Phần trăm nồng độ oxy thoát khỏi bể aerobic = 21%(1−% O2 bị hấp thụ)
Đĩa sục khí đặt ở độ sâu D = 4,5 m, do đó:

28
𝑃𝑑 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝐻 + 𝐷. 9,8 = 101,325 + 4,5.9,8 = 145,425 𝑘𝑃𝑎
% O2 bị hấp thụ = 5 – 14 %, và thường được chọn = 8%, cho nên Ot = 19%.
Ta được:
𝐶̅ = 8,38.0,5. (
145,425
101,325
+
19
21
) = 9,8 𝑚𝑔/𝑙
và
𝐴𝑂𝑇𝑅 = 4937,56. (
0,95. (9,8 − 2)
9,17
) . 1,02425−20
. 0,6.0,8
𝐴𝑂𝑇𝑅 = 2156,27 𝑘𝑔 𝑑
⁄ = 89,84 𝑘𝑔/ℎ
Đối với hệ thống đĩa sục khí cho bọt khí nhỏ, mịn có thể chọn công suất hòa
tan oxy vào nước thải tính theo g O2/m3
không khí, ở độ sâu ngập nước d = 1 m
theo Trịnh Xuân Lai (2007) 𝑤𝑂2
= 7 𝑔 𝑂2 𝑚3
𝑎𝑖𝑟. 𝑚
⁄
Công suất hòa tan oxy vào nước thải của hệ thống đĩa sục khí tính theo g
O2/m3
air ở độ sâu D = 4,5 m:
𝑊𝑂2
= 𝑤𝑂2
. 𝐷 = 7.4,5 = 31,5 𝑔 𝑂2 𝑚3
𝑎𝑖𝑟
⁄
Lượng không khí cần cấp cho bể aerobic:
𝑄𝑎𝑖𝑟 =
𝐴𝑂𝑇𝑅
𝑊𝑂2
=
89,84. 103
31,5
= 2852 𝑚3
𝑎𝑖𝑟 ℎ
⁄
Hình 2. 9. Đĩa sục khí
Ví dụ chọn loại đĩa sục khí thương mại Type HD 270 của hãng BIBUS có
các kích thước A = 270 mm, B = 30 mm, C = 60 mm, Diện tích lỗ = 0,037 m2
, tải
trọng khí ở điều kiện thường qair = 1,5 – 7 m3
air/h và ở chế độ cao tải đạt tới qair max
= 10 m3
air/h.

~ 29 ~
Hình 2. 10. Đặc tuyến đĩa sục khí
Chọn tải trọng làm việc của đĩa sục khí trên qair = 5 m3
air/h.
Số đĩa sục khí cần thiết:
𝑛 =
𝑄𝑎𝑖𝑟
𝑞𝑎𝑖𝑟
=
2852
5
= 570
Bố trí các đĩa sục khí theo dạng ô lưới trên toàn bộ đáy bể aerobic.
Hình 2. 11. Sơ đồ bố trí đĩa sục khí
Bố trí 3 máy thổi khí vào bể aerobic, 2 máy thổi khí làm việc 24h/ ngày còn
1 máy thổi khí dự phòng. Năng suất mỗi máy thổi khí Qi = Qair/2 = 2852/2 = 1426
m3
air/ h.

30
Ống dẫn khí có thể bằng ống thép không gỉ, ống nhựa PE hay ống nhựa gia
cường bằng sợi thủy tinh chụi được sự thay đổi nhiệt độ.
Tốc độ chuyển động của không khí trong ống dẫn khí và qua hệ thống phân
phối khí 10 – 15 m/s, qua lỗ phân phối khí 15 – 20 m/s.
Tổng tổn thất thủy lực gồm: (i) Tổn thất do ma sát và tổn thất cục bộ trên
đường ống dẫn khí tùy theo phương án bố trí đường ống dẫn khí, tạm tính ≤ 200
mm H2O và (ii) các dạng tổn thất thủy lực khác [2]:
 Bộ lọc không khí = 50 – 380 mm H2O;
 Bộ giảm thanh của máy nén khí ly tâm = 50 – 400 mm H2O;
 Van kiểm tra = 50 – 380 mm H2O;
 Đĩa sục khí = 75 – 650 mm H2O (theo biếu đồ SOTE, Headloss – qair của
loại đĩa sục khí Type HD 270 đã lựa chọn cho bởi hãng BIBUS (Hình )
thì tổn thất thủy lực của đĩa sục khí = 25 kPa = 25/101,325 = 0,247 m
H2O = 247 mm H2O);
 Nhiễm bẩn (tắc) đĩa sục khí = 150 – 250 mm H2O;
 Độ sâu của nước thải trong bể aerobic = 4,5 m = 4500 mm
Các dạng tổn thất thủy lực khác kể trên tùy thuộc vào loại máy thổi khí và
loại đĩa sục khí được chọn và cho bởi hãng sản xuất.
Áp lực cần thiết của máy thổi khí = ∑ tổn thất thủy lực , tạm tính = 1000 +
4500 = 5500 mm H2O = 5,5 m H2O = 5,5/10,34 = 0,532 atm.
Công suất của mỗi máy thổi khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt:
𝑃𝑤 =
𝑤. 𝑅. 𝑇
29,7.0,283. 𝑒
. [(
𝑃2
𝑃1
)
0,283
− 1]
Trong đó:
Pw = Công suất yêu cầu của mỗi máy thổi khí, kW;
w = Lượng không khí cần thiết = Qair.𝜌𝑎𝑖𝑟,25/4 = 2852.1,185/2 = 1690 kg/h =
0,47 kg/s;
R = Hằng số khí = 8,314 kJ/kmol.K;
T = Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào = 273 + 25 = 298 K;
P1 = Áp suất không khí đầu vào = 1 atm;
P2 = Áp suất không khí đầu ra = 1 + 0,532 = 1,532 atm;
e = Hiệu suất của máy thổi khí = 0,7 – 0,9.
Do đó:

~ 31 ~
𝑃𝑤 =
0,47.8,314.298
29,7.0,283.0,8
. [(
1,532
1
)
0,283
− 1] = 22,22 𝑘𝑊
Như vậy hệ thống máy thổi khí cho bể aerobic gồm 2 máy thổi khí làm việc
liên tục trong ngày và 1 máy thổi khí dự phòng, công suất 22,22 kW (~30 hp), năng
suất đạt 1426 m3
air/ h và cột áp 5,5 m. Chúng ta có nhận xét chi phí năng lượng
cho cấp khí rất lớn, có thể chiếm 50 – 65% năng lượng ròng cần cho hệ thống xử lý
nước thải.
Tính toán khuấy trộn cho bể anoxic và bể anaerobic:
Cường độ khuấy trộn trong các bể anoxic và anaerobic có ảnh hưởng lớn tới
hiệu quả của quá trình khử P sinh học và quá trình denitrate hóa. Nếu các bể này
được khuấy trộn không đầy đủ thì có thể tạo ra sự ngắn mạch (short-circuiting) và
giảm hiệu quả, và nếu năng lượng khuấy trộn quá lớn thì dẫn đến sự xáo động mặt
nước và cuốn theo oxy.
Cánh khuấy chìm chân vịt và máy khuấy chìm turbine thường được sử dụng
để khuấy trộn trong các bể anoxic và anaerobic. Chúng có khả năng duy trì bùn hoạt
tính chuyển động lơ lửng mà tiêu tốn ít năng lượng nhất. Theo WEF năng lượng
khuấy trộn cần thiết 4 – 20 W/m3
(0,15 – 0,75 hp/1000 ft3
) . 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
hơn 13 W/m3
(0,5 hp/ 1000 ft3
) và nếu cần thiết sẽ thiết kế các vách ngăn đứng để
dập xoáy nước.
Trong trường hợp thiết kế với mỗi bể anoxic/ anaerobic ta chọn 3 máy khuấy
chìm turbine cho 3 ngăn và năng lượng khuấy trộn thiết kế 10 W/m3
.
Công suất mỗi máy khuấy turbine chìm cho bể anoxic:
= 10. (4,5.5,6.5,6) = 1411,2 𝑊~ 2 ℎ𝑝
Công suất mỗi máy khuấy chìm turbine cho bể anaerobic:
= 10. (4,5.5.5) = 1125 𝑊 = 1,5 ℎ𝑝

32
Hình 2. 12. Các kiểu khuấy trộn bể anoxic
Thiết kế đập chảy tràn nước thải:
Nước thải được thiết kế cho tự chảy giữa các bể anaerobic/ anoxic/ aerobic
và giữa các ngăn bể anaerobic/ anoxic qua đập chảy tràn kiểu đỉnh rộng (Hình
2.13 ) có cửa chảy tràn hình chữ nhật. Theo thiết kế cụm bể anaerobic/anoxic/
aerobic như trên ta có thể thiết kế chung một đập chảy tràn cho tất cả.

~ 33 ~
Để giảm tốn thất áp lực giữa chảy tràn ta chọn tốc độ nước thải chảy tràn
thấp và thiết kế đập chảy tràn dài hơn.
Hình 2. 13. Đập chảy tràn đỉnh rộng
Chọn tốc độ nước thải chảy tràn v = 0,3 m/s
Tiết diện ngang của cửa chảy tràn:
𝐴𝑤 =
𝑄
𝑣
=
0,116
0,3
= 0,55 𝑚2
Chọn chiều dài đập chảy tràn = chiều dài (chiều rộng) mỗi ngăn bể anaerobic
Lw = 5 m
Chiều cao đập chảy tràn: Hw = Aw/Lw = 0,55/5 = 0,11 m.
2. 1. 6. Bể lắng thứ cấp
Số bể lắng thứ cấp = n = 4
Thiết kế bể lắng sơ cấp kiểu lắng đứng, tiết diện ngang hình tròn.
Theo Mackenzie L. David (2010) tải trọng bề mặt của bể lắng thứ cấp được
lấy tùy theo công nghệ xử lý trước đó ví dụ lọc sinh học, aeroten truyền thống,
aeroten làm thoáng kéo dài, mương oxy hóa,….Và, đối với bể lắng thứ cấp nước
thải sau xử lý sinh học N, P có thể lấy OR = 1 m3
/m2
.h.
Tiết diện ngang (không kể ống trung tâm) của bể lắng thứ cấp:
𝐴 =
0,25. 𝑄
𝑂𝑅
=
0,25.417
1
= 104,25 𝑚2
Đường kính (không kể ống trung tâm):
𝐷 = √
4𝐴
𝜋
= √
4.104,25
𝜋
= 11,52 𝑚

34
Đường kính ống trung tâm thường chọn bằng 10 – 20% D, tức là d = 1,15 –
2,3 m. Vậy ta có thể chọn d = 1,5 m.
Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể lắng thứ cấp ở lưu lượng nước thải sinh hoạt
cực đại:
𝑂𝑅𝑚𝑎𝑥 =
0,25.675
104,25
= 1,62 𝑚3
𝑚2
. ℎ
⁄
ORmax trong phạm vi khuyến cáo 1,7 – 2,7 m3
/m2
.h
Kiểm tra tải trọng bùn của bể lắng thứ cấp ở lưu lượng nước thải sinh hoạt
thiết kế và khi lớn nhất:
SLR =
0,25(1 + R)QX
A
=
0,25. (1 + 0,5). 417.3500. 10−3
104,25
= 5,25 kg m2
. h
⁄
SLRmax =
0,25(1 + R)Qmax
A
=
0,25. (1 + 0,5). 675.3500. 10−3
104,25
= 8,5 kg m2
. h
⁄
Xem xét tải trọng bùn của bể lắng thứ cấp cũng nằm trong phạm vi khuyến
cáo đối với hệ thống xử lý vi sinh nước thải giàu N và P vào khoảng 5 – 8 kg/ m2
.h
khi lưu lượng trung bình và có thể đến 9 kg/ m2
.h khi lưu lượng lớn nhất.
Đối với hệ thống xử lý sinh học N và P cần chú ý P được giải phóng ra từ
sinh khối, đặc biệt là ở đáy bể lắng thứ cấp nên cần thiết kế giải pháp hạn chế điều
này, ví dụ tăng chiều cao vùng lắng sao cho nước không bị chảy ngược qua lớp
bùn. Nói cách khác P giải phóng từ sinh khối sẽ quay về bể anaerobic theo bùn hoạt
tính tuần hoàn hoặc thải boe theo bùn dư chứ không theo nước đầu ra (Lê Văn Cát,
2007). Chiều cao vùng lắng được lựa chọn thích hợp với đường kính vùng lắng.
Theo Mackenzie L. David (2010) với D < 12 m thì có thể chọn H = 3 m.
Dung tích bể lắng sơ cấp:
∀= 𝐴. 𝐻 = 104,25.3 = 312,75 𝑚3
Thời gian lưu thủy lực của bể lắng thứ cấp:
𝐻𝑅𝑇 =
∀
𝑄
=
312,75
0,25.417
= 3 ℎ
Chọn chiều cao dự trữ = 0,3 m.
Chiều cao phần chóp đáy có độ dốc i = 2% hướng về tâm:
= 𝑖.
𝐷 + 𝑑
2
= 0,02.
11,52 + 1,5
2
= 0,13 𝑚
Chiều cao phần chứa bùn thứ cấp = 1,5 m.
Chiều cao bể lắng = 3 + 0,3 + 0,13 + 1,5 = 4,93 m.
Chiều cao bể lắng thiết kế phù hợp với chiều cao thích hợp của bể lắng thứ
cấp = 4,3 – 5,5 m (Lê Văn Cát, 2007).

~ 35 ~
Hình 2.14. Bể lắng thứ cấp
2. 1. 7. Bể khử trùng
Khử trùng nước thải là bước cuối cùng trong xử lý nước thải bằng phương
pháp sinh học bậc 2 nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn, virus gây
bệnh chưa được khử bỏ trong các quá trình xử lý nước thải trước đó.
Có nhiều tác nhân khử trùng như các hợp chất của clo (Cl2, NaOCl,
Ca(OCl)2 , ozone, tia UV.
Trong trường hợp thiết kế khử trùng nước thải bằng clo, clo là tác nhân phổ
biến nhất và có ý nghĩa về kinh tế trong vận hành.
Đối với khử trùng nước thải nồng độ clo dư phải đảm bảo 0,5 – 1 mg/l sau
thời gian tiếp xúc xác định và thời gian tiếp xúc không được ít hơn 15 phút ở lưu
lượng lớn nhất.
Thiết kế 4 bể tiếp xúc để dự phòng.
Dung tích bể tiếp xúc:
∀= 0,25. 𝑄𝑚𝑎𝑥. 𝜏
ở đây Qmax = 675 m3
/h, 𝜏 = thời gian tiếp xúc ở lưu lượng lớn nhất, theo TCVN
7957:2008 ta chọn 𝜏 = 30 phút = 0,5 h.
Do đó: ∀= 0,25.675.0,5 = 83,4 𝑚3
Chiều cao bể H = 2 m
Bề mặt bề tiếp xúc:
𝐴 =
∀
𝐻
=
83,4
2
= 42,2 𝑚2
Theo Metcalf & Eddy (2003) bể tiếp xúc làm việc ở chế độ đẩy, khuyến cáo
tỷ lệ chiều dài: chiều rộng L:W ít nhất = 20:1 hoặc tốt hơn = 40:1. Ta chọn L:W =
40:1
Chiều rộng bể:

36
𝑊 = (
𝐴
𝐿: 𝑊
)
0,5
= (
42,2
40
)
0,5
= 1,03 𝑚
Chiều dài bể:
𝐿 = 40.1,03 = 41,2 𝑚
Hình 2. 14. Bể tiếp xúc
Theo [9] liều lượng clo cần thiết để khử trùng nước thải sau quá trình bùn
hoạt tính 2 – 8 mg/l. Giả sử chọn liều lượng clo C = 5 mg/l.
Lượng clo yêu cầu ở lưu lượng nước thải trung bình:
𝑞𝑐𝑙2
= 𝑄. 𝐶 = 10000.5 = 50000 𝑔 𝑑
⁄ = 50 𝑘𝑔/𝑑
Lượng clo yêu cầu ở lưu lượng nước thải lớn nhất:
𝑞𝐶𝑙2𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑚𝑎𝑥. 𝐶 = 16200.5 = 81000 𝑔 𝑑
⁄ = 81 𝑘𝑔/𝑑
Theo TCVN 7957:2008 trong quá trình vận hành liều lượng clo sẽ được điều
chỉnh sao cho dư lượng clo sau bể tiếp xúc không nhỏ hơn 1,5 mg/l.
2. 1. 8. Bể nén bùn trọng lực
Một trong những vấn đề quan trọng trong vận hành nhà máy xử lý nước thải
là quản lý bùn thải sinh ra. Việc làm tăng nồng độ bùn thải và giảm thể tích bùn thải
giúp nâng cao tính kinh tế cho hoạt động tái chế, đốt hay chôn lấp bùn thải về sau.
Bể nén bùn trọng lực được sử dụng rất phổ biến để thực hiện nhiệm vụ trên. Ngoài
ra còn có thể dùng máy ly tâm hay bể tuyển nổi khí hòa tan (DAF) để nén bùn.
Trong trường hợp thiết kế bể nén bùn trọng lực kiểu bể lắng radian để nén
hỗn hợp bùn sơ cấp và bùn hoạt tính dư. Số bể nén bùn trọng lực = 2.

~ 37 ~
Hình 2. 15. Bể nén bùn trọng lực
Bể nén bùn trọng lực có thể nén hỗn hợp bùn sơ cấp và bùn thứ cấp từ nồng
độ bùn khô 2,5 – 4% lên đến 4 – 7%.
Hiệu quả xử lý SS của bể lắng sơ cấp 50 – 65% (theo tính toán ở trước là
63,05%). Tuy nhiên, thường lấy hiệu suất của bể lắng sơ cấp = 60% để ước tính
lượng bùn sơ cấp khô:
𝐺1 = 𝑄𝜂𝑆𝑆𝑆𝑆 = 10000.0,6.375 = 2250000 𝑔 𝑑
⁄ = 2250 𝑘𝑔/𝑑
Theo Trịnh Xuân Lai (2007) khối lượng riêng nước bùn sơ cấp = 1020
kg/m3
, nồng độ bùn sơ cấp khô = 5%.
Lưu lượng bùn sơ cấp:
=
2250
1020.0,05
= 44,12 𝑚3
𝑑
⁄
Tổng lượng bùn sơ cấp khô và bùn thứ cấp khô có thể tính theo:
𝐺 = 𝑄. (0,8. 𝑆𝑆 + 0,3. 𝐵𝑂𝐷5). 10−3
, 𝑘𝑔 𝑑
⁄
= 10000. (0,8.375 + 0,3.406,25). 10−3
= 4218,75 𝑘𝑔/𝑑
Lượng bùn thứ cấp:
𝐺2 = 𝐺 − 𝐺1 = 4218,75 − 2250 = 1968,75 𝑘𝑔/𝑑
Cũng theo Trịnh Xuân Lai (2007) khối lượng riêng nước bùn thứ cấp = 1005
kg/m3
, nồng độ bùn thứ cấp khô = 1 %.
Lưu lượng nước bùn thứ cấp:
=
1968,75
1005.0,01
= 196 𝑚3
/𝑑

38
Tổng lưu lượng nước bùn:
𝑉1 = 44,12 + 196 = 240,12 𝑚3
𝑑
⁄ = 10 𝑚3
ℎ
⁄
Khối lượng riêng của PRI + WAS = 1000+4(TSS%) – 1000+6(TSS%),
kg/m3
, giả sử = 1010 kg/m3
. Nồng độ bùn khô của PRI + WAS:
=
4218,75
1010.240,12
= 0,0174 = 1,74 %
Theo Biosolids Treatment Process PRI + WAS có thể được bể nén bùn trọng
lực nén đến nồng độ bùn khô ~ 5 %.
Bề mặt mỗi bể nén bùn trọng lực:
𝐴 =
𝐺𝑠
𝑀𝐿
, 𝑚2
ở đây ML = tải trọng bùn kg/m2
.h được chọn tùy theo loại bùn đưa vào bể nén bùn
trọng lực, đối với hỗn hợp bùn sơ cấp và bùn thứ cấp như trong trường hợp thiết kế
thì ML = 1 – 3,5 kg/m2
.h (Biosolid Treatment Process), chẳng hạn ta chọn ML = 3
kg/m3
.h.
𝐴 =
0,5.4218,75
24.3
= 29,3 𝑚2
Kiểm tra tải trọng thủy lực:
𝐻𝐿 =
0,5.10.1000
29,3
= 170,65 𝐿 𝑚2
. ℎ
⁄
Theo Biosolid Treatment Proces đối với bùn hoạt tính dư hoặc bùn có tính
chất tương tự bùn hoạt tính dư thì tải trọng thủy lực nên ở mức thấp HL = 200 – 400
L/m2
.h, như vậy HL trong thiết kế hơi thấp so với khuyến cáo.
Đường kính bể nén bùn trọng lực:
𝐷 = √
4𝐴
𝜋
= √
4.29,3
𝜋
= 6,11 𝑚
Đường kính ống phân phối trung tâm d = 20%D = 0,2.6,11 = 1,2 m, chiều
cao ống phân phối trung tâm h = 1 – 1,25 m, ở đây lấy h = 1 m.
Chiều cao của bể nén bùn trọng lực gồm:
 Chiều cao dự trữ;
 Chiều cao vùng lắng;
 Chiều cao vùng nén (chứa) bùn.
a) Chiều cao dự trữ

~ 39 ~
Chiều cao dự trữ phụ thuộc vào: D, kết cầu cầu treo, bố trí bơm nước bùn
vào, hệ thống gạt bùn. Theo Biosolid Treatment Process chiều cao dự trữ tối thiểu
0,6 – 0,9 m, đôi khi có thể 2 – 3 m. Do đó, ở đây thiết kế chiều cao dự trữ H1= 1 m.
b) Chiều cao vùng lắng
Chiều cao vùng lắng thường yêu cầu 1,2 – 1,8 m hoặc lớn hơn cho những
loại bùn khó lắng tương tự như bùn hoạt tính dư. Do đó, ta chọn chiều cao vùng
lắng H2 = 2 m.
c) Chiều cao vùng nén bùn
Thể tích vùng nén bùn đảm bảo cho bùn lưu lại trong khoảng thời gian (trong
thực tế không quá 24h) đủ để bùn nén đến nồng độ cần thiết và hạn chế khí sinh ra
do quá trình lên men yếm khí hoặc denitrate hóa. Chiều cao vùng nén bùn được tính
theo công thức của US EPA (1979) [2]:
𝐻𝑡 =
𝐺𝑠. 𝑡
𝑃𝑠
̅. 𝜌. 𝐴
ở đây: Gs = 4218,75 kg/d
t = thời gian nén bùn, ở nơi có điều kiện nóng ẩm nên lấy t nhỏ = 1 d
𝑃𝑠
̅ = Nồng độ bùn khô trung bình trung vùng nén bùn = (1,74 + 5)/2 = 3,4 %;
𝜌 = Khối lượng riêng của nước = 1000 kg/m3
;
A = 29,3 m2
.
𝐻𝑡 =
(0,5.4218,75). 1
0,034.1000.29,3
= 2,12 𝑚
Chiều cao của bể nén bùn trọng lực H = H1 + H2 + H3 = 1 + 2 + 2,12 = 5,12
m
Độ dốc đáy bể nén bùn trọng lực (từ thành tới hố thu bùn trung tâm) = 17 cm
theo chiều thẳng đứng/1 m bán kính (~ 9𝑜
)
Bùn nén được đưa về hố thu bùn nhờ chuyển động của hệ thống cào bùn. Vì
bùn nén chuyển động tròn nên sinh ra moment xoắn cản trở chuyển động của hệ
thống cào bùn. Do đó, động cơ của hệ thống cào bùn yêu cầu có moment xoắn đủ để
thắng được sự cản trở đó:
𝑇 = 𝑊𝑅2
ở đây: T = moment xoắn yêu cầu của động cơ, m/kg;
W = đại lượng đặc trưng của moment xoắn, đây là thông số riêng cho từng
loại bùn, với hỗn hợp bùn sơ cấp và bùn thứ cấp đang xét W = 30 – 45 kg/m, giả sử
chọn W = 40 kg/m;
R = bán kính của bể nén bùn trọng lực = 6,11/2 = 3,01 m.
Ta được:

40
𝑇 = 40. 3,012
= 362,4 𝑚/𝑘𝑔
Sau các bể nén bùn trọng lực thì lưu lượng dòng nước bùn giảm xuống còn:
=
240,12.1,74
5
= 83,56 𝑚3
𝑑
⁄
2. 1. 9. Bể methane
Bể methane thực hiện quá trình lên men yếm khí bùn, gồm 2 giai đoạn nối
tiếp nhau biến đổi bùn và ổn định bùn (Hinh ). Các sản phẩm cuối cùng thu được
gồm CH4, CO2 (biogas) và bùn dư được ổn định.
Hình 2. 16. Quá trình lên men yếm khí
Quá trình lên men yếm khí bùn được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy xử lý
nước thải sinh hoạt vì những ưu điểm sau:
 Giảm thành phần hữu cơ có thể phân hủy sinh học trong bùn;
 Cải thiện khả năng tách nước của bùn;
 Tiêu diệt được phần lớn các mầm bệnh;
 Sinh ra sản phẩm phụ biogas;
 Giảm thể tích bùn trước khi chôn lấp.
Thiết kế bể methane tải trọng tiêu chuẩn làm việc ở nhiệt độ ưa ấm 35o
C và
không có khuấy trộn.
Khối lượng bùn khô đưa vào bể methane = 4218,75 kg/d
Lưu lượng nước bùn đưa vào bể methane = 83,56 m3
/d
Đối với bùn từ nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thường dùng tỷ lệ VSS
chiếm ~ 75% khối lượng để thiết kế.
VS đưa vào bể methane = 4218,75.0,75 = 3164,1 kg/d
Theo Biosolids Treatment Process bể methane tải trọng tiêu chuẩn được thiết
kế theo tải trọng VS = 0,48 – 1,6 kg VS/ m3
.d và điển hình = 1,28 kg VS/ m3
.d.
Dung tích bể methane:

~ 41 ~
=
𝑉𝑆 đư𝑎 𝑣à𝑜 𝑏ể 𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑒
𝑇ả𝑖 𝑡𝑟ọ𝑛𝑔 𝑉𝑆
=
3164,1
1,28
= 2472 𝑚3
Hầu hết bể methane đều được xây dựng bằng bê-tông gia cường, dạng hình
trụ thấp với đáy hình côn. Đường kính 6 – 34 m và có thể quy chuẩn cho phù hợp
với những thiết kế mẫu chuẩn. Chiều cao thành = 6 – 12 m. Độ dốc đáy (hướng
tâm) > 1/4 với phương thức thu bùn trọng lực và giảm xuống = 1/12 với phương
thức hút bùn. Ngoài ra, do cần gia nhiệt cho bể methane để duy trì nhiệt độ ưa ấm
35o
C nên bể methane được xây dựng các lớp bảo ôn bằng các loại vật liệu như xốp,
sợi thủy tinh, gạch ốp hay dùng lớp không khí hoặc đắp thành ụ đất bao quanh.
Ta thiết kế bể methane theo thiết kế mẫu chuẩn dung tích 2500 m3
với các
kích thước D = 17,5 m, h1 = 2,50 m, H = 8,5 m và h2 = 3,03 m.
Hình 2. 17. Sơ đồ tính toán bể methane
Kiểm tra thời gian lưu thủy lực:
𝜃 = 𝜃𝑐 =
𝑉
𝑄
=
2472
83,56
= 29,58 𝑑 ≅ 30 𝑑
Với nhiệt độ ưa ấm 35o
C thì thời gian lưu thủy lực tối thiểu của bể methane
= 10 d. Như vậy, thiết kế với thời gian lưu thủy lực = 30 d được chấp nhận.
Hiệu quả giảm VS được ước tính theo Hình (Biosolids Treatment Process)
tùy thuộc vào tính chất của bùn và θ = θc. Theo đó ηVS = 56 %.
Khối lượng bùn khô ra khỏi bể methane:
= 𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐ℎấ𝑡 𝑟ắ𝑛 𝑡𝑟ơ + 𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑉𝑆 𝑐ò𝑛 𝑙ạ𝑖
= 4218,75.0,25 + 3164,1. (1 − 0,56)
= 2447 𝑘𝑔/𝑑
Theo Biosolid Treatment Process nước bùn sơ cấp và bùn thức cấp sau quá
trình lên men yếm khí có khối lượng riêng ~1020 kg/m3
và nồng độ bùn khô 8 %.

42
Hình 2. 18. Bể methane
Lưu lượng nước bùn ra khỏi bể methane:
=
2447
0,08.1020
= 30 𝑚3
𝑑
⁄
Lượng nhiệt cần cấp cho bể methane để duy trì nhiệt độ ưa ấm 35o
C:
𝐻 = 𝑊. 𝐶. (𝑇2 − 𝑇1)
ở đây: H = Lượng nhiệt cần cấp, J;
C = Nhiệt dung riêng trung bình của nước bùn = 4200 J/ kg.o
C;
W = Lượng nước bùn đưa vào bể methane = 4218,75/0,05 = 84375 kg/d =
0,98 kg/s;
T1 = Nhiệt độ nước bùn đưa vào bể methane = 25o
C;
T2 = Nhiệt độ cần duy trì trong bể methane = 35o
C.
Ta được:
𝐻 = 0,98.4200. (35 − 25) = 41160 𝑊 = 41,16 𝑘𝑊
Tổn thất nhiệt qua thành bể methane tùy thuộc vào mức độ khuấy trộn và kết
cấu bảo ôn, chấp nhận = 5% H = 0,05.41,16 =2,058 kW.

~ 43 ~
Hình 2. 19. Hiệu quả phân hủy VS
Nhiệt lượng cần cung cấp = 41,16 + 2,058 = 43,22 kW
Cung cấp nhiệt để duy trì nhiệt độ nước bùn trong bể methane bằng thiết bị
trao đổi nhiệt bên ngoài dùng nhiên liệu biogas sinh ra từ bể methane.
Tính toán biogas:
Biogas thông thường có thành phần theo thể tích 65% CH4 và 35% CO2 và
các khí vết. Nhiệt trị của biogas xấp xỉ 5850 kcal/m3
tùy theo thành phần biogas.
Theo Biosolids Treatment Process thể tích biogas sinh ra có thể ước tính theo lượng
VS đưa vào: 0,5 – 0,75 m3
biogas/ kg VS đưa vào hoặc lượng VS tiêu thụ: 0,75 –
1,1 m3
biogas/ kg VS tiêu thụ hoặc theo các công thức kinh nghiệm khác.
Giả thiết tốc độ sinh biogas 0,90 m3
biogas/ kg VS tiêu thụ và nhiệt trị biogas
5850kcal/m3
.
VS tiêu thụ = 3164,1.0,56 = 1772 kg/d
Thể tích biogas sinh ra = 1772.0,90 = 1595 m3
/d
Nhiệt lượng có thể thu được khi đốt biogas = 1595.5850 =9330750 kcal/d =
451,42 kW

44
Hệ thống thu gom, lưu trữ, phân phối và sử dụng biogas được thiết kế theo
quy phạm kỹ thuật riêng.
Hình 2. 20. Sơ đồ cấp nhiệt cho bể methane
2. 1. 10. Bể chứa bùn
Bể chứa bùn được thiết kế để tiếp nhận lượng bùn từ bể nén bùn trọng lực,
cũng có thể tiếp nhận váng nổi từ các bể lắng hay rác hữu cơ nghiền từ song chắn
rác để chuẩn bị cho quá trình tách nước bùn bằng máy ép bùn băng tải.
Hình 2. 21. Bể chứa bùn

~ 45 ~
Khuấy trộn ở bể chứa bùn có tác dụng làm giảm quá trình lên men yếm khí
tiếp diễn, giúp giải phóng biogas dư thừa từ quá trình lên men yếm khí ở bể
methanen và giúp các phản ứng xảy ra khi bổ sung hóa chất đông keo tụ.
Tính toán bể chứa bùn chủ yếu dựa vào thời gian lưu bùn cho phép. Trong
thiết kế chọn thời gian lưu bùn 1 ngày. Dung tích bể chứa bùn:
∀= 30.1 = 30 𝑚3
Bể chứa bùn được thiết kế có dạng hình vuông trên mặt bằng, phần đáy được
thiết kế với độ dốc 45o
để thuận tiện cho việc hút bùn.
Các kích thước của bể chứa bùn: 3,5×3,5×3,5 (V ~ 43 m3
> 30 m3
)
Theo Biosolids Engineering and Management cánh khuấy cần công suất 1,0
hp/1000 ft3
hay 1,0 hp/28,32 m3
. Như vậy, có thể lắp đặt cánh khuấy công suất 1,5
hp cho bể chứa bùn.
2. 1. 11. Máy ép bùn băng tải
Máy ép bùn băng tải được sử dụng để tăng cường tách nước của bùn. Loại
này hiện được sử dụng rộng rãi vì quản lý đơn giản, ít tốn điện, hiệu suất tách nước
chấp nhận được. Polymer được bổ sung vào dòng nước bùn để đông keo tụ bùn
trước khi đưa vào máy ép bùn băng tải, nếu không thực hiện kỹ thuật này thì hiệu
quả của quá trình đang xét giảm đi rất nhiều.
Nhược điểm quan trọng khi sử dụng máy ép bùn băng tải là ô nhiễm mùi,
gây tổn hại sức khỏe công nhân. Do đó, bên cạnh việc bổ sung polymer nên bổ sung
KmnO4 hay các tác nhân oxy hóa khác trước khi tách nước để giảm mùi khó chịu
do sulfide và cũng giảm lượng polymer bổ sung.
Máy ép bùn băng tải có trên thị trường thường có chiều rộng băng tải 500,
750, 1000, 1250, 1500, 2000, 3500 mm. Và, máy ép bùn băng tải sử dụng phổ biến
trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt có chiều rộng băng tải 2,0 m. Tốc độ
băng tải 1,0 – 2,5 m/phút. Năng suất làm việc của mỗi máy băng tải tùy theo công
bố của hãng sản xuất.
Thông số thiết kế quan trọng của máy ép bùn băng tải là tải trọng bùn / 1 m
chiều rộng băng tải (và/ hoặc tải trọng thủy lực/ 1 m chiều rộng băng tải). Theo
Mackenzie L. David (2010) với hỗn hợp bùn sơ cấp và bùn thứ cấp đã được lên
men yếm khí có nồng độ bùn khô 3 – 6 % thì sau khi qua máy ép bùn băng tải có
thể thu được bánh bùn có nồng độ bùn khô 20 – 25 % và thông thường 22%. Trong
đó, yêu cầu tải trọng bùn = 180 – 320 kg/ m chiều rộng băng tải.h, tải trọng thủy lực
= 80 – 190 L/ m chiều rộng băng tải.phút và tiêu tốn lượng polymer = 3 – 8 g
polymer khô/ kg bùn khô.
Giả sử máy ép bùn băng tải làm việc 8 h/ 1 ngày và 1 tuần làm việc đủ 7
ngày. Ta có:
+ Lượng bùn khô vào máy ép bùn băng tải:

46
=
2447
6
= 408 𝑘𝑔 ℎ
⁄
+ Lưu lượng dòng nước bùn vào máy ép bùn băng tải:
=
30
6
= 5 𝑚3
ℎ
⁄
Chọn tải trọng bùn = 300 kg/ m chiều rộng băng tải.h. Chiều rộng băng tải:
=
408
300
= 1,36 𝑚
Theo trên ta chọn máy ép bùn băng tải có chiều rộng băng tải = 1,5 m.
Kiểm tra tải trọng thủy lực:
=
5
1,5
= 3,33 𝑚3
𝑚 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝑟ộ𝑛𝑔 𝑏ă𝑛𝑔 𝑡ả𝑖. ℎ
⁄
= 55,56 𝐿 𝑚 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝑟ộ𝑛𝑔 𝑏ă𝑛𝑔 𝑡ả𝑖. 𝑝ℎú𝑡
⁄
Ta thấy tải trọng thủy lực của máy ép bùn băng tải đã chọn thấp hơn mức
khuyến cáo.
Thể tích bánh bùn đem đến bãi chôn lấp hợp vệ sinh hoặc chuyển đến nhà
máy sản xuất phân compost:
=
30.8
22
= 11 𝑚3
𝑑
⁄ = 3982 𝑚3
𝑛ă𝑚
⁄
Hình 2. 22. Máy ép bùn băng tải

~ 47 ~
2. 2. Thiết kế cao trình
Cao trình của hệ thống xử lý nước thải ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng
đào đất và nước cần phải tự chảy qua các công trình thiết bị để giảm chi phí lắp đặt
bơm và tiết kiệm điện năng bơm nước. Thiết kế cao trình của hệ thống xử lý nước
thải dựa trên việc xác định tổn thất áp lực qua mỗi công trình, thiết bị và ống dẫn.
Tổn thất áp lực của hệ thống xử lý nước thải gồm:
1) Tổn thất áp lực theo chiều dài khi nước chảy trong ống dẫn, kênh
mương nối các công trình, thiết bị với nhau;
2) Tổn thất áp lực qua máng tràn, cửa sổ ở chỗ dẫn nước thải vào/ra khỏi
các công trình, thiết bị và đầu đo;
3) Tổn thất áp lực qua từng công trình, thiết bị.
Trong thiết kế sơ bộ cao trình của hệ thống xử lý nước thải có thể chọn tổn
thất áp lực qua từng công trình, thiết bị như Bảng (MOP 8, Hoàng Huệ)
Công trình, thiết bị Tổn thất áp lực (m H2O)
Song chắn rác 0,3 – 0,6
Bể lắng cát thổi khí 0,3 – 0,75
Bể bùn hoạt tính 0,45 – 0,9
Bể làm thoáng sơ bộ 0,15 – 0,25
Bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp 0,6 – 1,2
Bể tiếp xúc khử trùng 0,45 – 0,9
Ống dẫn giữa các công trình, thiết bị
(kể cả tổn thất áp lực vào/ ra)
0,15 – 1,050
Công trình phân phối nước thải 0,3 – 0,75
Tổng tổn thất áp lực của nhà máy xử lý nước thải bậc 2 (bao gồm cả các thiết
bị đo đạc, các công trình tiền xử lý và khử trùng) thông thường 4,3 – 5,5 m.
Ta dùng bơm chìm nước thải từ bể điều hòa lên bể lắng sơ cấp-bể làm thoáng
sơ bộ nên thiết kế cao trình của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt này gồm 2 phần:
(i) từ mương dẫn nước thải đầu vào đến bể điều hòa, (ii) từ mương dẫn nước thải
đầu ra (điểm xả thải) đến bể lắng sơ cấp-bể làm thoáng sơ bộ.
Ta chọn cốt + 0 m tại mặt bằng xây dựng các công trình, thiết bị và sơ bộ
chọn tổn thất áp lực qua từng công trình, thiết bị như sau: (1) Song chắn rác = 0,3 m
H2O, (2) Bể lắng cát thổi khí = 0,5 m H2O, (3) Bể làm thoáng sơ bộ = 0,15 m H2O,
(4) Bể lắng sơ cấp = 0,8 m H2O, (5) Bể aerobic = 0,8 m H2O, (6) Bể lắng thứ cấp =
0,6 m H2O, (7) Bể tiếp xúc khử trùng = 0,5 m H2O
+ Cao trình mương dẫn nước thải đầu ra:
Cao trình mực nước Z = + 0 m
+ Cao trình bể tiếp xúc khử trùng:
Cao trình đáy Zmin = +0 m

48
Cao trình mực nước = + 2 m
Cao trình thành Zmax = + 2,3 m
+ Cao trình bể lắng thứ cấp:
Cao trình mực nước Z = + 2 + hw = +2 + 0,6 = +2,6 m
Cao trình đáy bể Zmin = +2,6 – (4,93−0,3) = −2,03 m
Cao trình thành bể Zmax = +2,6 + 0,3 = + 2,9 m
+ Cao trình các bể AAO:
Cao trình mực nước bể aerobic = + 2,6 + hw = +2,6 + 0,8 = +3,4 m
Cao trình đáy các bể AAO = + 3,4 – 4,5 = − 1,1 m
Cao trình thành các bể AAO = +3,4 + 0,8 = + 4,2 m
Cao trình mực nước ở ngăn thứ 3 của bể anoxic = +3,4 + hw aerobic = +3,4+0,3
= 3,7 m
Tổn thất áp lực qua mỗi đập chảy tràn kiểu đỉnh rộng có cửa chảy tràn hình
chữ nhật:
ℎ = (
𝑄
1,705𝐿𝑤
)
2
3
= (
0,116
1,705.5
)
2
3
= 0,057 𝑚 = 57 𝑚𝑚
Cao trình mực nước ở ngăn thứ 2 của bể anoxic = +3,7+ 0,057 = +3,757 m
Cao trình mực nước ở ngăn thứ 1 của bể anoxic = +3,757+ 0,057 = +3,814 m
Cao trình mực nước ở ngăn thứ 3 của bể anaerobic=+3,814+0,057=+3,871 m
+ Cao trình bể lắng sơ cấp:
Cao trình mực nước Z = 3,742 + hw = + 3,985 + 0,6 = +4,585 m
Cao trình đáy Zmin = +4,585−3 = + 1,585 m
Cao trình thành bể Zmax = +4,585 + 0,3 = +4,885 m
+ Cao trình bể làm thoáng sơ bộ:
Cao trình mực nước Z = +4,585 + hw = +4,585 + 0,1 = 4,685 m
Cao trình đáy Zmin = + 1,585 m
Cao trình thành bể Zmax = +4,885 m
+ Cao trình bể điều hòa:
Cao trình mực nước Z = + 0 m
Cao trình đáy bể Zmin = −4,5 m
Cao trình thành bể Zmax = + 0,3 m

~ 49 ~
+ Cao trình bể lắng cát thổi khí:
Cao trình đáy bể Zmin = + 0 m
Cao trình mực nước = + 2 m
Cao trình thành bể = + 2,3 m
+ Cao trình hố thu gom –song chắn rác – mương dẫn nước thải đầu vào
Cao trình đáy hố thu gom Zhố thu gom = − 4 m
Cao trình mương dẫn nước thải của song chắn rác Zsong chắn rác = −3 m
Cao trình mương dẫn nước thải đầu vào từ đường thoát nước thải của thành
phố Zmương dẫn nước thải đầu vào = −3 + hw = −3 + 0,3 = −2,7 m
Như vậy hệ thống xử lý nước thải làm việc khi mực nước thải của đường
thoát nước của thành phố đảm bảo ở cao trình ≥ −2,7 m.
+ Cao trình các công trình xử lý bùn thải
Các công trình xử lý bùn thải được xây nổi trên mặt bằng.
Thiết kế cao trình của nhà máy xử lý nước thải được thể hiện như trong Bản
vẽ số 2.
2. 3. Tính toán bơm nước thải và bùn thải
Tính toán bơm nước thải/ bùn phù hợp với nhiệm vụ của bơm cần xác định
năng suất Q (m3
/h) và chiều cao làm việc của bơm H (m H2O). Qp được xác định
dựa vào lưu lựong cần bơm, còn Hp được ước tính theo chiều cao cần bơm và tổn
thất áp lực trên ống dẫn. Sau đó, chọn sử dụng loại bơm có điểm làm việc Qp, Hp
nằm ở khoảng giữa đường đặc tuyến của bơm được cho bởi hãng sản xuất. Trong
mỗi vị trí cần lắp đặt dự phòng ít nhất 1 bơm và có thể mắc song song 1 số bơm để
đảm bảo lưu lượng cần bơm. Loại bơm ly tâm được chọn vì có nhiều ưu điểm.
Bảng cho biết các bơm nước thải/ bùn được sử dụng.
Chức vụ
bơm
Số lượng
(1dự phòng)
Ký hiệu Loại
bơm
Lưu lượng
nước thải/
bùn thải
Q (m3
/h)
Năng suất
làm việc
Qp (m3
/h)
Chiều
cao
làm
việc
Hp (m
H2O)
Bơm nước
thải từ hố
thu gom
lên bể lắng
cát thổi
khí
4 MB-1-1-A,
MB-1-1-B,
MB-1-1-C,
MB-1-1-D
Bơm ly
tâm
chìm
417 150 10

50
Bơm nước
thải từ bể
điều hòa
lên bể làm
thoáng sơ
bộ
4 MB-1-2-A,
MB-1-2-B,
MB-1-2-C,
MB-1-2-D
Bơm ly
tâm
chìm
417 150 10
Bơm hút
bùn sơ cấp
2 MB-1-3-A,
MB-1-3-B
Bơm ly
tâm
chìm
1,84 2 15
Bơm bùn
hoạt tính
tuần hoàn
và bùn thứ
cấp
4 MB-2-1-A,
MB-2-1-B
MB-2-1-C
MB-2-1-D
Bơm ly
tâm
QRAS + QWAS
= 208,5 + 8,2
= 216,7
75 15
Bơm dòng
nước bùn
nội tuần
hoàn
4 MB-2-2-A,
MB-2-2-B
Bơm ly
tâm
417 150 10
Bơm bùn
từ bể nén
bùn trọng
lực về bể
methane
2 MB-2-3-A,
MB-2-3-B
Bơm ly
tâm
= 83,56/24
= 3,5
4 15
Bơm bùn
từ bể
methane
về bể chứa
bùn
2 MB-2-4-A,
MB-2-4-B
Bơm ly
tâm
=30/24
= 1,25
1,5 10
Bơm bùn
từ bể chứa
bùn về
máy ép
bùn băng
tải
2 MB-2-5-A,
MB-2-5-B
Bơm ly
tâm
5 5 10
2. 4. Tính toán ống dẫn nước thải và bùn thải
Đường kính ống dẫn được xác định theo công thức:

~ 51 ~
𝐷 = √
𝑄
0,785𝑣
ở đây: Q = Lưu lượng nước thải/ bùn, m3
/s;
v = Tốc độ nước thải/ bùn, m/s.
Theo MOP 8 nếu có thể thì nên thiết kế tốc độ nước thải trong ống dẫn xấp
xỉ 0,6 – 0,9 m/s hay tốt hơn là 1,0 – 2,0 m/s. Ở lưu lượng nhỏ nhất tốc độ nước thải
trong ống dẫn nhỏ nhất cho phép 0,3 – 0,45 m/s. Tốc độ nước thải lớn hơn thì giúp
giảm đường kính và chi phí đầu tư đường ống nhưng phải chấp nhận tổn thất thủy
lực lớn hơn.
Tốc độ bùn trong ống dẫn không vượt quá 1,1 m/s, nồng độ bùn khô càng
cao thì tốc độ bùn trong ống dẫn càng thấp hơn. Đường kính ống dẫn bùn nhỏ nhất
100 – 150 mm [biosolid managae].
Ở đây tính toán chọn đường kính ống dẫn nước thải/ bùn thải dựa trên các
đường kính ống dẫn PVC của Công ty cổ phần nhựa Tiền Phong.
+ Ống dẫn nước thải từ hố thu gom lên bể lắng cát thổi khí
𝑄𝑚𝑎𝑥 =0,188 m3
/s
Chọn v = 1,5 m/s
𝐷1 = √
𝑄𝑚𝑎𝑥
0,785𝑣
= √
0,188
0,785.1,5
= 0,4 𝑚 = 400 𝑚𝑚
Chọn D1 = 400 mm
+ Ống dẫn nước thải từ bể lắng cát thổi khí xuống bể điều hòa
Q = 0,116 m3
/s
Nước thải tự chảy từ bể lắng cát thổi khí xuống bể điều hòa với tốc độ v =
0,8 m/s
𝐷2 = √
𝑄
0,785𝑣
= √
0,116
0,785.0,8
= 0,43 𝑚 = 430 𝑚𝑚
Chọn D2 = 450 mm
+ Ống dẫn nước thải từ bể điều hòa lên bể lắng sơ cấp-bể làm thoáng sơ bộ
𝑄𝑚𝑎𝑥 =0,188 m3
/s
Nước thải được bơm từ bể điều hòa lên bể lắng sơ cấp với vận tốc v = 1,5
m/s
𝐷3 = √
𝑄𝑚𝑎𝑥
0,785𝑣
= √
0,188
0,785.1,5
= 0,4 𝑚 = 400 𝑚𝑚

52
Chọn D3 = 400 mm
+ Ống dẫn nước thải từ bể lắng sơ cấp qua bể anaerobic
Q = 0,116 m3
/s
Nước thải tự chảy từ bể lắng lắng sơ bộ sang bể anaerobic với tốc độ v = 0,8
m/s.
𝐷4 = √
𝑄
0,785𝑣
= √
0,116
0,785.0,8
= 0,43 𝑚 = 430 𝑚𝑚
Chọn D4 = 450 mm
+ Ống dẫn nước thải từ bể aerobic qua bể lắng thứ cấp, từ bể lắng sơ cấp qua
bể tiếp xúc khử trùng và từ bể tiếp xúc khử trùng qua mương xả thải
Nước thải được thiết kế để có thể tự chảy qua các công trình, thiết bị kể trên
với tốc độ v = 0,8 m/s
Đường kính ống dẫn D5,6,7 = 430 mm.
+ Ống dẫn bùn hoạt tính tuần hoàn
QRAS = 0,5.0,116 = 0,058 m3
/s
Bùn hoạt tính tuần hoàn được bơm từ bể lắng thứ cấp về bể anaerobic với tốc
độ v = 1 m/s.
𝐷𝑅𝐴𝑆 = √
𝑄𝑅𝐴𝑆
0,785𝑣
= √
0,058
0,785.1
= 0,272𝑚 = 272 𝑚𝑚
Chọn DRAS = 280 mm
+ Ống dẫn dòng nước bùn nội tuần hoàn
QIR = 0,116 m3
/s
Dòng nước bùn nội tuần hoàn được bơm từ cuối bể aerobic về đầu bể anoxic
với tốc độ v = 1 m/s
𝐷𝐼𝑅 = √
𝑄𝐼𝑅
0,785𝑣
= √
0,116
0,785.1
= 0,384 𝑚 = 384 𝑚𝑚
Chọn DIR = 400 mm
+ Các ống dẫn bùn khác lấy đường kính D = 140 mm
2. 5. Mặt bằng tổng thể
Bố trí mặt bằng tổng thể nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ
AAO dựa trên TCVN 7957:2008 và TCVN 4514:1988 Xí nghiệp công nghiệp-Tổng
mặt bằng - Tiêu chuẩn thiết kế.

~ 53 ~
Mặt bằng bố trí cho xây dựng các công trình phụ trợ của nhà máy xử lý nước
thải được xác định theo TCVN 7957:2008. Đối với Q = 10000 m3
/d ta cần bố trí
mặt bằng tối thiểu cho các công trình phụ trợ như Bảng:
Tên công trình Mặt bằng tối thiểu (m2
)
Phòng thí nghiệm hóa lý 15
Phòng thí nghiệm vi sinh 12
Kho hóa chất và dụng cụ thí nghiệm 8
Phòng làm việc của nhân viên hành chính –
kỹ thuật
20
Phòng trực ban 15
Phòng làm việc của Ban giám đốc 20
Xưởng sửa chữa 20
Phòng bảo vệ 12
Nhà để xe 30
Khu vệ sinh 20
Các yêu cầu khác về cây xanh, hàng rào, đường giao thông, đường điện,
hướng xây dựng, độ dốc san nền,…tham khảo trong TCVN 4514:1988 Xí nghiệp
công nghiệp-Tổng mặt bằng - Tiêu chuẩn thiết kế.
Mặt bằng tổng thể nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ AAO
được thể hiện trong Bản vẽ số 3.

54
Tài liệu tham khảo
[1] Metcalt & Eddy, Inc. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4th
edition. McGraw-Hill. 2003.
[2] Mackenzie L. David. Water and Wastewater Engineering: Design Principles and
Practice. McGraw-Hill. 2010.
[3] BTN&MTVN. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2005-
Phần tổng quan. Hà Nội. 2005.
[4] WHO. Assessment of Sources of Air, Water, and Land Pollution. Part 1: Rapid
Inventory Techniques in Environmental Pollution. Geneva. 1993.
[5] BTN&MTVN. Báo cáo môi trường quốc gia năm 2010-Tổng quan môi trường
Việt Nam. Hà Nội. 2010.
[6] TCVN 7957: 2008 Thoát nước-Mạng lưới và công trình bên ngoài-Tiêu chuẩn
thiết kế.
[7] QCVN 04 : 2008/ BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.
[8] QCXDVN 02: 2009/BXD Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
[9] HANDBOOK OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING. Volum 4. Advanced
Physicochemical Treatment Processes. Edited by Lawrence K. Wang, Yung-Tse
Hung, Nazih K. Shammas. Humana Press Inc. 2006. New Jersey. USA.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3ngày theo công nghệ AAO.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3ngày theo công nghệ AAO.docx

Similar to Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3ngày theo công nghệ AAO.docx (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lưu lượng 10000 m3ngày theo công nghệ AAO.docx