Đồ án xử lý nước cấp " THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CÔNG SUẤT 8400m3/NGĐ" docx

Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


0

















TÊN ĐỒ ÁN:
THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
CÔNG SUẤT 8400m
3
/NGĐ

Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


1
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TS.Trịnh Xuân Lai – Cấp nước tập 2. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002
2. PTS.Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp. Nhà xuất bản xây dựng 1999
3. Tiêu chuẩn ngành – cấp nước mạng lưới bên ngoài và công trình. Tiêu chuẩn
thiết kế TCXD – 33:2006

MỤC LỤC
Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - GIỚI THIỆU
1.1 Mục tiêu đồ án 3
1.2 Nội dung thiết kế 3
1.3 Thành phần tính chất nước thô 3
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 4
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.1 Tính giàn mưa 8
3.2 Tính bể trộn 9
3.3 Tính bể phản ứng 11
3.4 Bể lắng ngang 13
3.5 Bể lọc 15
3.6 Công trình tôi vôi 22
3.7 Hồ cô đặc bùn và sân phơi bùn 24
3.8 Khử trùng nước 26
3.9 Bể chứ
a nước sạch 27
3.10 Trạm bơm cấp 2 27
3.11 Giếng khoan 28
CHƯƠNG 4: CAO TRÌNH CÁC CÔNG TRÌNH

4.1 Cao trình bể chứa nước sạch 29
4.2 Cao trình bể lọc 29
4.3 Cao trình bể lắng ngang 29
4.4 Cao trình bể phản ứng 30
4.5 Cao trình bể trộn 30
4.6 Cao trình giàn mưa 30
CHƯƠNG 5: KHÁI QUÁT KINH TẾ
5.1 Tính chi phí xây dựng ban đầu và thiết bị của hệ thống 31
5.2 Tính chi phí vận hành và xử lý 34
5.3 Tính giá thành xử lý 1m
3
nước 35














Đồ án xử lý nước cấp GVHD:Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU

1.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN
Nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng nhà máy nước mang tính khả thi
cao, phù hợp với phương án bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Cung cấp đầy đủ nước cho các nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, tưới tiêu,
thương mại, dịch vụ và chữa cháy
1.2 . NỘI DUNG THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN
- Lựa chọn công nghệ
thích hợp với thông số chất lượng nước thô đầu vào và
thuyết minh công nghệ
- Thiết kế chi tiết các công trình xử lý đơn vị
- Vẽ 3 bản vẽ
Mặt bằng trạm xử lý
Mặt cắt theo nước của hệ thống xử lý
Thiết kế chi tiết 1 công trình đơn vị
1.3.THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THÔ
Chất lượng nước có 2 thành phần cần xử lý
 pH: giá trị
pH ít thay đổi theo các mùa và nguồn nước giếng hiện đang khai
thác có giá trị pH thấp.
 Fe: hàm lượng Fe của các giếng vào mùa khô thường cao hơn chút ít so với
mùa mưa. Hàm lượng Fe thường từ 7mg/l. Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng
Fe như vậy là tương đối cao, phải sử dụng thêm hóa chất mới có thể xử lý nước đạt
yêu cầu nước cấp.
 Bảng thông số chất lượng nước thô :

Thông số Giá trị Đơn vị
Tiêu chuẩn vệ sinh
ăn uống

Nhiệt độ
pH
Độ đục
SS
Độ màu
Độ kiềm
Fe
CO
2

24
5,6
20
50
25
5
7
50
0
C

NTU
mg/l
Pt-Co
mgđl/l
mg/l
mg/l
-
6,5 – 8,5
<=5

<=15

<=0,5

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

2.1. Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng
2.1.1. Công trình thu nước ngầm
Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau
Giếng khoan: là công trình thu nước nầm mạch sâu. Độ sâu khoan phụ thuộc vào độ
sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 – 200m, đôi khi có thể lớn hơn.
Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý. Hiện nay có 4 loại giếng
khoan đ
ang được sử dụng:
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp
Cấu tạo giếng khoan gồm
+ Miệng giếng
+ Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
+ Ống lọc
+ Ống lắng
Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi khi áp
lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nh
ỏ hoặc hộ gia đình lẻ.
Đường hầm thu nước: được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng
chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưu lượng nhỏ.
Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên

Công trình thu nước thấm
2.1.2. Công trình làm thoáng
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước.
Làm thoáng trước để khử CO
2
, hòa tan O
2
và nâng giá trị pH của nước. Công trình
làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO
2
vì lượng CO
2
trong nước
cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe.
Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng
ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước,
Mn, H
2
S. Ngoài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải
cho thêm vôi cùng với clo. Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc
độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn
Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.



Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


1
Các công trình làm thoáng gồm:

- Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ
trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m
Hiệu quả:
- Khử được 30 – 35% CO
2

- Tốc độ lọc 5 – 7m/h; d = 0,9 – 1,3mm; H
vll
= 1,0 – 1,2m
- Cường độ rử lọc bằng nước 10 – 12l/s.m
2
; bằng khí 20l/s.m
2

- Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8
- Dàn mưa: làm thoáng tự nhiên. Khử được 75 – 80% CO
2
, tăng DO (55%
DO bão hòa)
Cấu tạo dàn mưa gồm:
+ Hệ thống phân phối nước
+ Sàn tung nước (1 – 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m
+ Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc
+ Sàn và ống thu nước
- Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió
và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO
2
, tăng DO lên 70 – 85%
DO bão hòa.
Cấu tạo:

- Hệ thống phân phối nước
- Lớp vật liệu tiếp xúc
2.1.3. Bể lắng:
Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước đi đư
nước vào bể lọc để hoàn than quá trình làm trong nước. Trong thực tế thường
dùng các loại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà ngườ
i
ta sử dụng
Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m
3
/ng
đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào
cho các trạm xử lý không dùng phèn.
Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn
(đến 3000 m
3
/ng). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình
trụ.
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn
ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản
lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao
động l
ưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có công
suất đến 3000m
3
/ng.
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


2

Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. Bể thường được áp
dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao(>2000mg/l) với công
suất >=30000 m
3
/ng thì có hoặc không dùng chất keo tụ
2.1.4. Bể lọc
Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp
màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không
đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản.
Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giớ
i hóa và tự động hóa quá trình
rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp
dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m
3
/ng với hàm lượng cặn đến
50mg/l, độ màu đến 50 độ
Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một
lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây
chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước
ngầm
Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh ph
ổ thông nhưng
có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và
kéo dài chu kỳ làm việc của bể.
Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để
trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông
Bể lọc áp lực: là một loại bảo v
ệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có
dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn. Loại
bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi

hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất
trạm xử lý đến 300m
3
/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu
khí với công suất <500m
3
/ng và dùng máy nén khí cho công suất bất kì.
Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng
chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu đến
150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công
suất đến 10000m
3
/ng.
2.1.5. Khử trùng
Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước cấp .
Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lị, thương
hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn
uống.
Trong hệ thống này dùng clo lỏng để khử trùng. Cơ sở của phương pháp này là
dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế
bào sinh vật và tiêu diệt chúng.
Ưu điểm của phương pháp này là vận hành đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu suất
ỏn x lý nc cp GVHD: Ths Nguyn Ngc Thip


3
chp nhn c. Dung dch clo c bm vo ng ng dn nc t b lc
sang b cha nc sch.
2.1.6. B cha nc sch
B cha nc sch cú nhim v iu hũa lu lng nc gia trm bm cp I

v trm bm cp II. Nú cũn cú nhim v d tr nc cha chỏy trong 3 gi,
nc x
cn b lng, nc ra b lc v nc dựng cho cỏc nhu cu khỏc ca
nh mỏy.
B cú th lm bng beetong ct thộp hoc bng gch cú dng hỡnh ch nht hoc
hỡnh trũn trờn mt bng. B cú th xõy dng chỡm, ni hoc na chỡm na ni
tựy thuc vo iu kin c th.
2.2. La chn phng ỏn x lý
2.2.1. xut phng ỏn x lý

Vic la chn cụng ngh x lý nc ph thuc vo cht lng v c trng
ca ngun nc thụ. Cỏc vn cn cp n khi thit k h thng x lý nc
bao gm cht lng nc thụ, yờu cu v tiờu chun sau x lý. Da vo cỏc s
liu ó cú, so sỏnh cht lng nc thụ v nc sau x lý quyt nh cn x
lý nhng gỡ, chn nhng thụng s chớnh v cht lng nc v a ra k thut
x lý c th. Theo cht lng nc ngun ó cú a ra cỏc phng ỏn x lý:
Phng ỏn 1:






gin
ma
vụi
B trn
B
phn
ng

B
lng
ngang
B
lc
nhanh
Clorine
Xaỷ caởn
ra ho
ựở
Nc t trm
bm ging khoan
Cung
caỏp
B cha
nc sch
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


4
Phương án 2:





2.2.2. So sánh 2 phương án
So sánh Phương án 1 Phương án 2
Ưu điểm - Giàn mưa:
+ Dễ vận hành

+ Việc duy tu, bảo dưỡng và
vệ sinh định kỳ giàn mưa
cũng không gặp nhiều khó
khăn
- Bể lắng ngang:
+ hoạt động ổn định, có thể
hoạt động tốt ngay khi chất
lượng nước đầu thay đổi
+ Vận hành đơn giản
- Khi nước qua bể lắng ngang
kết hợp với bể
phản ứng thì
hiệu suất xử lý gần như
tương đương so với bể lắng
trong có lớp cặn lơ lửng

- Hệ số khử khí CO
2

trong thùng quạt gió
là 90 – 95% cao hơn
so với giàn mưa
- Bể lắng trong có lớp
cặn lơ lửng đạt hiếu
suất cao hơn bể lắng
ngang
- Khối lượng công trình
nhỏ ít chiếm diện tích

Thùng

quạt
gió
vôi
Bể trộn
Bể lắng
trong có
lớp cặn
lơ lửng
Bể lọc
nhanh
Clorine
Nước từ trạm
bơm giếng
khoan
Cung
caáp
Bể chứa
nước sạch
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


5
Khuyết điểm - Giàn mưa tạo tiếng ồn khi
hoạt động, khối lượng công
trình chiếm diện tích lớn
- Thùng quạt gió vận
hành khó hơn giàn
mưa, khó cải tạo khi
chất lượng nước đầu
vào thay đổi, tốn điện

khi vận hành. Khi
tăng công suất phải
xây dựng them thùng
quạt gió chứ không
thể cải tạo
- Bể lắng trong có lớ
p
cặn lơ lửng xây dựng
và vận hành phức tạp,
rất nhạy cảm với sự
dao động về lưu
lượng và nhiệt độ
nguồn nước khó khăn
khi tăng giảm lưu
lượng nước đầu vào


Qua việc so sánh trên ta thấy phương án 1 là hợp lý. Chọn phương án 1 làm phương
án tính toán
 Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm:
- Giàn mưa
- Bể trộn đứng
- Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
- Bể lắng ngang
- Bể lọc nhanh
- Bể chứa nước sạch

Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


6


CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẢI TẠO

3.1.TÍNH GIÀN MƯA
- Lưu lượng nước qua 1 giàn mưa
Q = 8.400 m
3
/ngđ = 350m
3
/h
⇒ diện tích bề mặt cần cho giàn mưa

2
35
10
350
m
q
Q
F
n

===


q
m
: 10 ÷ 15 m
3
/m
2
h. Chọn q
m
= 10 m
3
/m
2
h
Chia giàn mưa thành N=5 ngăn
Diện tích mỗi ngăn
f =
7
5
35
==
n
F
m
2

Mỗi ngăn có kích thước 7 x 1 (m
2

)
Sử dụng sàn tung nước bằng các tấm inox có đục lỗ có d = 3mm, khoảng cách
giữa các lỗ là 100mm
- Số sàn tung nước: 3
- Khoảng cách giữa các sàn tung là 0,7 m
Chọn chiều cao ngăn thu nước là 0,3m
Chiều cao trên sàn tung nước cao nhất là 0,1m
Chiều cao giàn mưa: 0,7 x 3 + 0,3 +0,1 = 2,5m
 ống phân phối nước
Lưu lượng trên mỗi ngăn của giàn mưa
)/(0194,0
5
097,0
3
sm
N
Q
q
n
===
Đường kính ống chính phân phối nước vào các ống nhánh trên giàn mưa với
vận tốc nước chảy trong ống là v = 0,8 m/s

m
v
q
d 176,0
8,014,3
0194,044
=

×
×
=
×
×
=
π

Chọn ống chính có đường kính 200mm
Theo quy phạm, khoảng cách giữa các trục ống nhánh là 200 – 300mm. Với
kích thước giàn mưa 7 x 1 m lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 300mm.
Vậy số ống nhánh trên một ngăn là:
1
3,0
6,01
=
−
ống
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


7
Chọn đường kính ống nhánh d = 100mm. Trên mỗi ống khoan 2 hàng lỗ so le
nhau hướng xuống dưới nghiêng 1 góc 45
o
so với phương ngang
Đường kính lỗ khoan lấy là d = 7 mm (theo TCVN 33:2006: 5- 10 mm).
Khoảng cách giữa các lỗ là 100mm.
Với Q = 0,097m
3

/s; v = 1,4m/s (Theo TCVN 33:2006 v = 1 – 1,5m/s)
Đường kính ống thu nước của sàn thu dẫn qua bể trộn

4,114,3
097,044
×
×
==
v
Q
d
π
=0,297m
Chọn đường ống d = 300mm
Đường kính ống dẫn nước thô lên trạm xử lý

m
v
Q
d 39,0
8,014,3
097,044
=
×
×
=
×
×
=
π

Chọn d=400mm
Xác định chỉ tiêu sau khi làm thoáng
Độ kiềm sau khi làm thoáng:
*0 2+
0,036 [Fe ]=
ii
KK=− ×
5 – 0,036
×
7= 4,75 (mg/l)
Hàm lượng CO
2
sau khi làm thoáng


lmgFeCOaCO /2,3676,150)5,01(][6,1)1(
20
2
*
2
=×+×−=×+×−=
+

Độ pH sau khi làm thoáng
Với K
*
i
= 4,75mg/l; CO
*

2
= 36,2mg/l; T = 24
0
C,P = 200mg/l
Tra biểu đồ Langlier có pH = 7

3.2.TÍNH BỂ TRỘN
Công suất: Q = 8.400m
3
/ngđ = 350 m
3
/h = 0,097 m
3
/s
Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng là
25mm/s = 0,025m/s (theo điều 6.56 TCVN 33:2006)
Khi đó
f
t
=
2
88,3
025,0
097,0
m
=
Xây dựng bể trộn có tiết diện hình vuông
Chiều dài mỗi cạnh
=
t

b
mf
t
97,188.3 ==

Chọn b
t
=2m
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn nước nguồn ở đáy bể: v = 1,5m/s

m
v
Q
d 287,0
5,114,3
097,04
14,3
4
=
×
×
=
×
×
=
Chọn d=300mm
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


8

Do đó diện tích đáy bể( chỗ nối với ống)
f
d
=
2
09,03,03,0 m=×

Chọn góc hình chóp ở đáy
C
o
60=
α
, chiều cao phần hình chóp

mgbbh
o
dtd
47,1732,1)3,02(
2
1
2
60
cot)(
2
1
=×−=×−=

Chọn h
d
= 1,5m

Thể tích phần hình chóp của bể trộn
3
3)09,0409,04(2
3
1
)(
3
1
mffffhW
dtdtdd
=×++××=×++=

Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước trong bể là 2 phút

3
67,11
60
2350
60
m
tQ
W =
×
=
×
=

Thể tích phần hình hộp bể trộn
3

67,8367,11 mWWW
dt
=−=−=

Chiều cao phần trên của bể
m
f
W
h
t
t
t
17,2
4
67,8
===

Chọn chiều cao bể h
t
= 2,2m
Chọn chiều cao bảo vệ h
bv
=0,3m
Chiều cao toàn phần của bể
mhhhh
bvdt
43,05,12,2
=
+
+

=
++=

Thiết kế thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Nước chảy trong
máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau nên lượng
nước của máng thu nước là
q
m
=
2
Q
=
2
350
= 175 m
3
/h
Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng v
m
=0,6m/s (Theo
điều 6.56 TCVN 33:2006)
f
m
=
m
m
v
q
=
3600.6,0

175
= 0,081 m
2

Chọn chiều rộng máng b
m
=0,3
Chiều cao lớp nước tính toán trong máng
H
m
=
m
m
b
f
=
3,0
081,0
= 0,027 m
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


9
Chọn H
m
=0,3m
Q = 0,097 m
3
/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 400 mm với v = 0,9 m/s
(Theo TCVN 33:2006,điều 6.59 v

∈

18,0
÷
m/s)
3.3. BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG
Với công suất Q= 8.400m
3
/ngđ = 350 m
3
/h = 0,097 m
3
/s
Kích thước bể

Diện tích mặt bằng bể phản ứng

2
108
0009,0
097,0
m
v
Q
F ===

Lấy chiều rộng bể phản ứng bằng chiều rộng bể lắng ngang B = 12m
Chiều dài ngăn phản ứng
m
B

F
L 9
12
108
===

Chọn chiều cao bể phản ứng bằng chiều cao bể lắng: h = 3,5m
Thể tích bể:
3
3785,3108 mhFW =×=×=

Thời gian lưu nước trong bể:
65
350
16037860
=
×
×
=
×
×
=
Q
NW
t
phút>20 phút
(Theo sách Cấp nước - Trịnh Xuân Lai)
Chia bể làm 4 ngăn. Chiều rộng mỗi ngăn
3
4

12
4
===
B
b
m
Chọn chiều cao phần hình chóp đáy: h
đ
= 1m
Chiều cao bảo vệ: h
bv
= 0,3
Tổng chiều cao bể:
mhhhH
bvđ
8,43,015,3
=
++=++=

Máng phân phối nước (đóng vai trò ngăn tách khí)
Tổng số máng phân phối nước: 3
Tốc độ nước đi xuống ống phân phối 0,5m/s (Theo sách Cấp nước- Trịnh Xuân
Lai, v = 0,3 – 0,6 m/s)
Kích thước máng phân phối:
Chọn chiều rộng máng b
m
= 1m, chiều cao máng h
m
= 1m
Thể tích máng phân phối:

3
9911 mLhbW
mmm
=××=××=



Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


10
Thời gian lưu nước trong máng:
15,13,92
097,0
9
>====
Q
W
t
m
phút
⇒
đảm bảo
ống dẫn nước từ máng xuống đáy bể:
chọn 46 ống đứng trong bể có d = 80mm
Lưu lượng nước qua mỗi ống
sm
Q
q /002,0

46
097,0
46
3
===

Vận tốc nước chảy trong ống:
sm
d
q
v /4,0
08,0
002,044
22
=
×
×
=
×
×
=
ππ

ống nhánh phân phối:
Từ ống chính nước sẽ được phân phối theo 2 hướng bởi 2 ống nhánh
Lưu lượng nước qua mỗi ống nhánh
sm
q
q
n

/001,0
2
002,0
2
3
===

Đường kính ống nhánh với vận tốc nước chảy trong ống là v = 0,5 m/s
mmm
v
q
d
n
n
5005,0
5,014,3
001,04
4
==
×
×
=
×
×
=
π

Để tránh ảnh hưởng của dòng chảy ngang trên bề mặt bể, đặt các vách ngăn
hướng dòng vuông góc với dòng chảy ngang, khoảng cách giữa các vách lấy
3m (Theo Cấp nước – Trịnh Xuân Lai, 3 – 4m). Vận tốc dòng chảy ngang

bên trên các vách ngăn lấy bằng 0,04m/s (Theo Cấp nước – Trịnh Xuân Lai,
v>0,05m/s)
Tường tràn:
Nước được đưa từ bể phản ứng sang bể lắng bằng tường tràn. Vận tốc nước
qua tường tràn nh
ỏ hơn 0,05m/s (Theo Cấp nước – Trịnh Xuân Lai) nên ta
chọn V = 0,04m/s
Khoảng cách từ tường tràn đến tường bể phản ứng là 0,8m
Chiều cao lớp nước trên tường tràn:
mh
m
2,0
04,043
097,0
=
××
=

Chiều cao tường tràn:
mhhHH
mbvtt
2,43,03,08,4
=
−
−
=
−
−
=

Chọn mỗi bể có 2 ống xả kiệt d = 100mm


Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


11


3.4.TÍNH BỂ LẮNG NGANG

Diện tích mặt bằng bể lắng
2
0
86,280
45,06,3
3503,1
6,3
m
U
Q
F =
×
×
=
×
×=
α

Trong đó
U
o
: tốc độ rơi của cặn (Theo bảng 6.9 TCVN 33:2006)

α
= 1,3: hệ số sử dụng thể tích của bể lắng (Theo TCVN : 2,5 – 3,5m)
Chia bể lắng làm 4 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn B = 3m (B=3-5m).
Chiều dài bể lắng
L =
m
NB
F
23
112
86,280
=
×
=
×

Để phân phối đều trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cần đặt các
vách ngăn có lỗ ở đầu bể, cách tường 1,5m (Theo TCXDVN 33:2006: 1 – 2m).
Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể

smq
n
/024,0
4
097,0

3
==

Diện tích của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào

2
048,0
5,0
024,0
m
v
q
f
lo
n
lo
===∑

(Theo TCXDVN 33:2006 vận tốc lỗ qua vách ngăn lấy bằng 0,5m/s)
Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là d
1
=0,08m (Theo sách
Cấp nước – Trịnh Xuân Lai: d=0,075-0,2m)
Diện tích một lỗ f
1lo
= 0,005
Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối
9
005,0
048,0

1
==
∑
=
lo
lo
f
f
n
lỗ
ở vách ngăn phân phối nước vào bố trí thành 3 hàng dọc và 3 hàng ngang. Theo
sách Cấp nước – Trịnh Xuân Lai, khoảng cách giữa tâm các lỗ từ 0,25 – 0,45m
Thời gian xả cặn T = 4 ngày xả cặn một lần.
Thể tích vùng chứa nén cặn của bể lắng:
3
max
8,212
15000
)12107(350244
)(
m
N
CCTQ
W
c
=
−×××
=
×
−

=
δ



Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


12
Trong đó:
C = 12mg/l
C
max
= C
n
+0,25M+vôi = 50 + 0,25 x 25 + 50=107mg/l
Với:
C
n
: hàm lượng cặn trong nước nguồn
M: độ màu của nước
Vôi: hàm lượng vôi dùng để nâng pH
δ
: nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt
Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn : 1,2m
Chiều cao trung bình của bể lắng:
mHHH
ctb
2,42,13
0

=
+
=
+=

Chiều cao xây dựng bể bao gồm chiều cao bảo vệ:
mhHH
bvtbxd
5,43,02,4
=
+
=
+=

Thể tích một bể lắng:
3
1
12425,42312 mW
b
=××=

Thời gian xả cặn Theo TCXDVN 33:2006 t = 10 – 20 phút. Lấy t = 20 phút
Chọn đường kính ống xả cặn d
c
=150mm
Máng thu nước bể lắng
Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng thu nước răng cưa.
Xác định tổng chiều dài máng thu
Theo điều 6.84 TCXDVN 33:2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng. Vậy
chiều dài máng:

mLL
m
1523
3
2
3/2 =×=×=

Mỗi ngăn đặt 3 máng
Chiều dài 1 máng

m
L
l
m
m
5
3
15
3
===

Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v = 0,6m/s (Theo TCVN
33:2006, điều 6.84 v = 0,6 – 0,8m/s)

2
08,0
6,02
097,0
2

m
v
Q
F
m
=
×
=
×
=

Chọn máng thu có chiều rộng 0,3m
Chiều sâu máng thu
m
b
F
h
m
m
m
3,0
3,0
08,0
===


Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


13

Máng thu nước từ 2 phía, chiều dài mép máng thu

mLL
mm
301522
=
×
=
×
=
∑

Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng

msl
L
Q
q
m
./23,3
30
97
==
∑
=

Với Q = 0,097m
3
/s = 97 l/s
1m dài máng phải thu 0,0032m

3
/s
Chọ tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90
o
để điều chỉnh cao độ mép máng. Chiều cao
hình chữ V là 5cm, đáy chữ V là 10cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách
giữa các đỉnh là 20cm.
Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V:

sm
q
q /104,6
5
0032,0
5
34
0
−
×===

Chiều cao mực nước qua khe chữ V

cmcm
q
hhq 56,4046,0)
4,1
104,6
()
4,1
(4,1

5/2
4
5/2
0
2/5
0
<==
×
==⇒=
−
đạt yêu cầu
Với Q = 0,097m
3
/s, với v = 1,3m/s, lấy với khả năng lớn hơn lưu lượng tính toán
20 – 30% cho nên ta chọn đường kính ống dẫn sang ngăn phân phối nước của bể lọc
là d = 600mm
3.5.TÍNH BỂ LỌC
Diện tích bể lọc nhanh
F =
btbt
vtatWavT
Q
6,3.
21
−−

Trong đó
Q: Công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 8400m

3
/ngđ
T: Thời gian làm việc. T = 24 h
v
bt
: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường. v
bt
= 5 m
3
/h
a: Số lần rửa bể trong ngày đêm. Ơ chế độ bình thường a = 2
W: Cường độ nước rửa lọc. W = 14 l/s.m
2

t
1
: Thời gian rửa lọc. t
1
= 5 phút =
60
5
h
t
2
: Thời gian ngừng bể lọc để rửa. t
2
= 0,35 h.
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp

14
F =
5.35,0.2
60
5
.14.2.6,35.24
8400
−−
= 77,7m
2

Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt d
td
= 0,7 – 0,8 mm, hệ số không đồng nhất
K= 2,0 ; Chiều dày lớp cát lọc 0,8m.
Số bể lọc cần thiết.Chọn N = 3 bể
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
V
tc
= V
bt
.
1
NN
N
−
= 5x
13
3
−

= 7,5m/h.
Theo TCVN 33:2006: V
tc=
⇒
÷
hm/5,76

đảm bảo yêu cầu
Diện tích một bể lọc là: f =
N
F
=
3
7,77
= 25,9 m
2

Chọn kích thước bể là: L . B = 7 x 4
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh
H = h
d
+ h
v
+ h
n
+ h
bv

h
d

: chiều cao lớp sỏi đỡ h
d
= 0,3 m
h
v
: chiều dày lớp vật liệu lọc h
v
= 0,8 m
h
n
: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc h
n
= 2 m (≥ 2 m)
h
dl
: chiều dày đan đỡ vật liệu lọc h
dl
= 0,1m
chiều cao tấng hầm thu nước : 0,6m
h
p
: chiều cao bảo vệ

= 0,4 m
H = 0,8 +0,3 + 2 +0,4+0,1+0,6 = 4,2 m
ª Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc:
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc
Q
r
=

1000
n
Wf ×
=
1000
149,25
×
= 0,36 m
3
/s
Chọn ống chính bằng thép đường kính ống d
c
= 500 mm, v = 1,9m/s
(Theo TCVN 33:2006: v = 1,5 - 2 m/s)
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


15
ª Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc
Chọn cường độ gió là: W
gió
= 15 m/s thì lưu lượng gió tính toán là:
Q
gió
=
1000
fW
g
×
=

1000
9,2515
×
= 0,39 m
3
/s
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 17 m/s (
2015
÷
m/s) đường kính ống
gió chính như sau:
D
gió
=
gio
gio
v
Q
.
.4
π
=
1714,3
39,04
×
×
= 0,17m
chọn D
gió
= 200 mm

ª Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
Bể có chiều rộng là 4 m. Chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy
hình tam giác. Khoảng cách giữa các tim máng là d = 4/2 = 2 m (Theo TCVN
33:2006: d
≤
2,2m)
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng
q
m
= W
n
.d.l (l/s)
Trong đó
W
n
= 14 l/s.m
3
( cường độ rửa lọc)
d: khoảng cách giữa các tim máng
l: chiều dài của máng l = 7 m
q
m
= 14x2x7 = 196 l/s = 0,196 m
3
/s
Chiều rộng máng tính theo công thức
B
m
=
5

3
2
)57,1(
.
a
q
K
m
+
(m)
Trong đó
a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,3
(Theo TCVN 33:2006: a =
5,11
÷
)
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


16
Ta có: B
m
=
5
3
2
)3,157,1(
)196,0(
1,2

+
×
= 0,58 m
a =
2
m
cn
B
h
⇒ h
cn
=
2
.aB
m
=
2
3,158,0
×
= 0,38m
Vậy chọn chiều cao máng thu nước là h
cn
= 0,4m lấy chiều cao của đáy tam
giác h
d
= 0,2 m.
Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày
thành máng là δ
m
= 0,08 m.

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa
H
m
= h
cn
+ h
d
+ δ
m
= 0,4 + 0,2 + 0,08 = 0,68 m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định
theo công thức: ΔH
m
=
100
He
+ 0,3 (TCXDVN 33:2006)
Trong đó
H: chiều cao lớp vật liệu lọc H = 0,8 m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45%
ΔH
m
=
100
458,0
×
+ 0,3 = 0,66 m
Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải
nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H

m
= 0,68 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 7 m
⇒ Chiều cao ở máng tập trung là: 0,68 + 0,01
×
7 = 0,73 m
Vậy ΔH
m
sẽ phải lấy bằng: ΔH
m
= 0,07 + 0,73 = 0,8 m
Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu đến
máng tập trung xác định theo công thức
h
m
=
3
2
2
73,1
Δg
q
+ 0,2 (TCXDVN 33:2006)

Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


17
Trong đó
q

m
: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước q
m
= 0,196×2 = 0,392m
3
/s
Δ
: chiều rộng của máng tập trung
Δ
= 0,7m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng
máng tập trung không nhỏ hơn 0,6 m)
g = 9,81 m/s
2
gia tốc trọng trường
h
m
=
3
2
2
7,081,9
392,0
73,1
×
×
+ 0,2 = 0,749 m
ª Tính toán số chụp lọc
Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 1mm
Chọn 36 chụp lọc trên 1m
2

sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006)
Tổng số chụp lọc trong một bể là: N = 36
9329,2536
=
×
=
×
f
cái
Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc
)/(109,3/39,0
36
14
36
34
smsl
W
q
n
n
−
×====

Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc
)/(102,4/42,0
36
15
36
34
smsl

W
q
g
g
−
×====

Tổn thất áp lực qua chụp lọc:
8,0
5,081,92
2
2
2
2
2
2
=
××
==
μ
g
V
h
cl


Trong đó
V: tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp nước và gió qua khe hở
của chụp lọc ( lấy không nhỏ hơn 1,5m/s)
μ

: hệ số lưu lượng của chụp lọc. Đối với chụp lọc khe hở
μ
=0,5
ª Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h
d
= 0,22.L
s
.W
L
s
: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,8 m
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


18
W: cường độ rửa lọc W = 14 l/s.m
2

h
d
= 0,22.0,8
×
14 = 2,464 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h
vl
= (a + b.W).L.e (m)
Ứng với kích thước hạt d=
15,0

÷
mm; a = 0,76; b = 0,017
(Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung)
e: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8
h
vl
= (0,76 + 0,017.14).0,8.0,45 = 0,359 m
Áp lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy h
bm
= 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc:
=
t
h mhhhh
bmvldp
8,42359,0464,2
=
+
+
=
+++

• Tính bơm nước rửa lọc
Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công
thức:
H
r
= h
hh

+ h
o
+h
t
+ h
cb

h
hh
: độ cao hình học từ cột mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép
máng thu nước rửa (m)
h
hh
= 4 + 3,5 – 2 + 0,61 = 6,11 m
4: chiều sâu mực nước trong bể chứa (m)
3,5: độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
2: chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)
0,61: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
h
o
: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể
lọc (m)
Giả sử chiều dài của ống dẫn nước rửa lọc l = 100 m, đường kính ống
rửa lọc d=300m; Q
r
= 196 l/s; 1000i = 32,8
h
o
= i×l = 0,0328
28,3100

=
×
m
h
cb
: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá
h
cb
=
∑
g
v
2
.
2
ξ
(m)
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


19
Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có: 2 cút 90
0
, 1 van khoá, 2
ống ngắn
Cút 90
o
: 0,98
Van khóa : 0,26
Ống ngắn : 1

h
cb
= (2.0,98 + 0,26 + 2)
81,9.2
7,1
2
= 0,62 m
H
r
= 6,11 + 3,28 + 8 + 0,62 = 18 m

 Công suất bơm
N =
Q × H × ρ × g
1000 × η
=
7,01000
81,999818392,0
×
×
×
×
= 100 kW
η: hiệu suất chung của bơm, η = 0,7

Chọn bơm rửa lọc có công suất 100 kW, với lưu lượng là 1411 m
3
/h và cột
áp là 18 m
Tính bơm khí rửa lọc

 Bơm khí dùng rửa lọc được tính toán dựa trên các yêu cầu sau
Tính cột áp cần thiết của bơm khí
- Cột áp của bơm được tính theo công thức
H = h
1
+ h
2
+ h
3

Trong đó:
h
1
: cột áp để khắc phục tổn thất áp lực chung trong ống dẫn khí
tính từ máy thổi khí đến bể lọc.
h
2
: cột áp để khắc phục cột nước và lớp cát lọc trên lỗ phân
phối gió
h
3
: cột áp để khắc phục tổn thất từ hệ thống phân phối đến mép
máng thu nước rửa lọc
9 Chọn h
1
= 1 m
9 Tính h
2
:

h
2
= γ × H
1
+ H
2

Với:
γ là trọng lượng riêng của cát
H
1
là chiều cao lớp cát
H
2
là chiều cao lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng
Ta có γ = 2,6, H
1
= 0,8 m
H
2
= 0,8 m
Đồ án xử lý nước cấp GVHD: Ths Nguyễn Ngọc Thiệp


20
⇒ h
2
= 2,6 × 0,8 + 0,8= 2,88 m

9 Chọn h

3
bằng chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu
nước rửa, h
3
= 2 m
⇒ vậy cột áp cần thiết của bơm gió rửa lọc là:
H = 1 + 2,88 + 2 = 5,88 m
Chọn bơm khí rửa lọc có cột áp là 6 m, với lưu lượng là 0,5 m
3
/s
Bể thu hồi nước rửa lọc
Ống thu nước rử lọc từ bể chứa ra ống xi phông đồng tâm:
Lưu lượng thu nước lọc của 1 bể là:
sm
Q
q /032,0
3
097,0
3
3
===

Đường kính ống từ 1 bể ra xi phông đồng tâm, chọn d = 0,15m
Vận tốc nước chảy trong ống:
sm
d
q
v /8,1
15,0
032,044

22
=
×
×
=
×
×
=
ππ

- Thiết bị xi phông
:
Đường kính ống xi phông đồng tâm:
mdd
xp
15,0
=
=

Nước qua xi phông ra mương chứa nước sạch, từ đó nước được dẫn về bể chứa
Ống dẫn nước tới bể chứa
Với v = 1m/s, q = 0,097m
3
/s, chọn d = 350mm

3.6. CÔNG TRÌNH TÔI VÔI
Thể tích bể hòa trộn:
Kích thước rọ tôi vôi:
3
05,0

1200
60
m
m
V
r
r
===
ρ

Trong đó
m
r
:lượng vôi chứa trong rọ(thường từ 50 – 80kg)
ρ
: khối lượng riêng của vôi,1200kg/m
3

Lượng vôi nguyên chất cho vào nước là 50mg/l
Liều lượng thị trường cần dung lấy bằng 1,25 lần lượng vôi nguyên chất. Nên lượng
vôi thị trường cần dùng:
lmg /5,6225,150
=
×

Lượng vôi cần thiết trong 1giờ:

kgG 26
1000
4175,62

=
×
=

Chọn khoảng cách giữa 2 lần hòa trộn là 8h