Đồ án xử lý nước cấp 2500m3ng đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
  
GV hướng dẫn: ThS.KS. Phạm Trung Kiên
Nhóm 05
1. Lương Ngọc Trung Hậu
2. Nguyễn Thò Thu Hoàn
3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang
TP. Hồ Chí Minh, 1/2006
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
  
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Môn học: XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Lớp: DHMT03 – Niên khoá:2005 – 2006
Nhóm: 05
Họ tên sinh viên:
1. Lương Ngọc Trung Hậu
2. Nguyễn Thò Thu Hoàn
3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang
Giáo viên hướng dẫn: Phạm Trung Kiên
Ngày giao đồ án: 1/11/2005
Ngày hoàn thành đồn án: 10/1/2005
Nhiệm vụ thiết kế đồ án
Thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất: 2500 m
3
/ngđ
- Nguồn nước: ngầm
- Vò trí: Quận 2, TP. Hồ Chí Minh
- Niên hạn thiết kế: t = 20 năm

- Tiêu chuẩn cấp nước: 1329/02/BYT, ăn uống, sinh hoạt
Nội dung thực hiện
- Lựa chọn sơ đồ công nghệ
- Tính toán các công trình đơn vò
- Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý
- Thiết kế chi tiết một công trình đơn vò do cán bộ hướng dẫn quy
đònh
2
Số liệu thiết kế
Tính chất nguồn nước ngầm như sau:
- SS mg/l
- Độ kiềm, mg CaCO
3
/l 25
- PH 5,1
- Fe
2+
, mg/l 9
- CO
2
, mg/l 120
- Độ đục, FTU
- Độ màu, PI-Co
- TDS, mg/l 60
- Mn
2+
0,1
Thuyết minh tính toán bao gồm
- Phân tích nhiệm vụ thiết kế
- Tính toán các công trình đơn vò

Bản vẽ thể hiện (A1)
- Mặt bằng bố trí trạm xử lý
- Mặt cắt dọc dây chuyền công nghệ xử lý
- Bản vẽ chi tiết một công trình đơn vò quan trọng nhất
3
Chương I: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN
I. PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ
Cuộc sống con người điều kiện thiết yếu nhất là ăn và uống, kế đến là các sinh
hoạt cá nhân như chùi rữa tấm giặt. Vì vậy nước đặc biệt là nước sạch là rất cần
thiết. Với điều kiện môi trường hiện nay chất lượng các nguồn nước cấp không còn
đảm bảo, chính vì vậy việc xử lý nước an toàn và đạt các tiêu chuẩn cho phép để
cấp cho sinh hoạt là yếu tố tiên quyết.
Đồ án này chúng tôi trình bày quá trình kó thuật và vận hành một công trình xử
lý nước cấp từ nguồn nước ngầm với công suất vận hành là 2500 m
3
/ ngày đêm
Xin chân thành cám ơn ThS.KS. Phạm Trung Kiên và các thầy cô đã giúp đỡ
chúng tôi hoàn thành đồ án này.
II. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế công trình xử lý nước cấp tiêu chuẩn 1329/02/BYT với công suất
2500m
3
/ngđ.
Tính chất nguồn nước ngầm như sau:
- SS mg/l
- Độ kiềm, mg CaCO
3
/l 25
- PH 5,1
- Fe

2+
, mg/l 9
- CO
2
, mg/l 120
- Độ đục, FTU
- Độ màu, PI-Co
- TDS, mg/l 60
- Mn
2+
0,1
Chất lượng nước đầu ra
- SS mg/l ≤ 3
- PH 8,5 – 9,5
- Fe
2+
mg/l < 0,5
- Mn
2+
mg/l < 0,2
Thời gian phục vụ công trình là 20 năm
4
Thiết kế kó thuật từ quá trình xử lý nước đến bể chứa gồm:
 Phương án 1
- Bể trộn vôi
- Giàn mưa
- Bể lắng đứng tiếp xúc
- Bể lọc nhanh sắt
- Bể chứa
 Phương án 2

- Bể trộn
- Giàn mưa
- Bể lọc áp lực
- Bể chứa
5
Chương II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
PHƯƠNG ÁN 1
`
PHƯƠNG ÁN 2
Bể pha
trộn vôi
Bể
trộn
đứng
Giàn
mưa
Bể
lắng
đứng
tiếp
xúc
Bể lọc
nhanh
sắt
Bể
chứa
nước
sạch
Giếng khoan
Bơm cấp 1

Bể lắng nước
rửa lọc
Bể pha
trộn vôi
Bể
trộn
đứng
Giàn
mưa
Bể
chứa
trung
gian
Bể lọc
áp lực
sắt
Bể
chứa
nước
sạch
Giếng khoan
Bơm cấp 1
Bể lắng nước
rửa lọc
6
Chương III: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
I. PHƯƠNG ÁN 1
1. Tính toán lượng vôi
Để nâng độ kiềm của nước ta dùng CaO để kiềm hoá nước.
Độ kiềm ban đầu của nguồn nước là 25 mg/l CaCO

3
= 0.5 mgđl/l.
Độ kiềm sau khi chỉnh pH lên 8,5 là 5,5 mgđl/l.
Vậy phải tăng độ kiềm lên một lượng: = 5,5 – 0,5= 5 mgđl/l.
Liều lượng vôi kiềm hoá
L
v
= ∆K. M
Cao
= 5 . 28 = 140mg/l
∑
v
L
= 140.1000.2500 = 350.10
6
mg/ngđ = 350 kg/ngđ
Chọn độ tinh khiết của vôi là 50%:
∑
v
L
thực tế
=
50
100.350
= 700 kg/ngđ
Khi cho CaO vào nước ta có phản ứng
CaO + H
2
O → Ca
2+

+ 2OH
-
56 40
140 100
Vậy lượng Ca
2+

sinh ra là a =
50
140.40
= 100mg/l
Lượng vôi phản ứng với CO
2
:
Ca
2+
+ 2OH
-
+ 2CO
2
→ Ca
2+
+ 2HCO
3
-
40 44 112
100 110 250
⇒ lượng CO
2

dư sau phản ứng. Vậy lượng Ca
2+

không còn sau khi kiềm hoá
nên không cần xử lý lượng Ca
2+
này
Lượng CO
2
dư sau phản ứng: 120 – 110 = 10 mg/l
Lượng HCO
3
-
sinh ra =
40
122.100
= 305,0 mg/l
7
2. Tính toán thiết bò pha trộn vôi
Dung tích bể pha trộn vôi:
W
v
=
γ
10000

h
ptt
b
PnQ

Q
tt
: lưu lượng nước xử lý. Q
tt
= 2500 m
3
/ngđ = 104,2 m
3
/h = 0.029 m
3
/s
n: thời gian giữa 2 lần hoàn tan. n = 12h
P
v
: lượng vôi tính toán. P
v
= 140 mg/l
b
h
: nồng độ dung dòch vôi trong thùng hoà trộn. b
h
= 5%
γ: khối lượng riêng của dung dòch γ= 1 tấn/m
3
.
W
v
=
1.5.10000
140.12.2,104

= 3,5 m
3
Bể thiết kế theo dạng hình trụ tròn; đường kính đáy bể phải lấy bằng chiều cao
công tác của bể: d = h . π
W
v
=
4

2
hd
π
=
4
.
3
d
π
⇒ d =
3
.4
π
h
W
=
3
5,3.4
π
= 1,6458 (m)
Chọn số vòng quay của cánh quạt là: 40 vòng/phút. Chiều dài cánh quạt lấy

bằng 0,4 đường kính bể.
L
cq
= 0,4 . d = 0,65832 ≈ 0,66m
⇒ Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 1,32m
Diện tích mỗi cánh quạt chọn 0,2m
2
/cánh quạt / 1m
3
vôi sữa
F
cq
= 0,2 . 3,5 = 0,7 m
Chiều rộng mỗi cánh quạt là: b
cq
=
32,1
7,0
.
2
1
= 0,265 m
3. Tính toán bể trộn
Q
tt
= 2500 m
3
/ngđ = 104,2 m
3
/h = 0.029 m

3
/s
Vận tốc nước dâng v = 25mm/s = 0,025 m/s
Diện tích tiết diện ngang ở phần tràn của bể trộn là:
f
t
=
d
v
Q
=
025,0
02893,0
= 1,1572 ≈ 1,16 m
2
8
Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là:
b
t
=
t
f
= 1,077m
Với Q
tt
= 28,93 l/s. Chọn đường kính ống bằng thép dẫn nước nguồn vào bể là
D = 150mm, ứng với v = 1,48 m/s (v ∈
5,11÷
m/s)
Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bễ sẽ là: 170mm

Do đó diện tích đáy bể chỗ nối ống sẽ là:
f
đ
= 0,170
2
= 0,0289 m
2
Chọn góc nón α = 40
0
thì chiều cao phần hình tháp (phần dưới bể) sẽ là
h
đ
=
2
40
cot) (
2
1
0
agbb
dt
−
=
747,2).17,0077,1.(
2
1
−
= 1,245
Thể tích phần hình tháp của bể trộn bằng
W

đ
=
).(.
3
1
dtdtd
ffffh ++
=
)0289,0.16,10289,016,1(245,1.
3
1
++
= 0,569m
3
Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước là 1,5 phút:
W =
60
.tQ
=
60
5,1.Q
=
60
5,1.2,104
= 2,605 m
3

Thể tích phần trên (hình hộp) của bể sẽ là:
W
t

= W - W
đ
= 2,605 – 0,569 = 2,036 m
3
Chiều cao phần trên của bể là: h
t
=
t
t
f
W
=
16,1
036,2
= 1,755 m
Chiều cao toàn phần của bể: h = h
t
+ h
d
= 1,755 + 1,245 = 3 m
Dự kiến thu nước bằng máng vòng có lổ ngập nước. Nước chảy trong máng đến
chổ ống nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau, vì vậy lưu lượng nước tính
toán của máng sẽ là:
q
m
=
2
Q
=
2

2,104
= 52,1 m
3
/h
Diện tích tiết diện máng với tốc độ chảy nước trong máng v
m
= 0,6 m/s là:
f
m
=
m
m
v
q
=
3600.6,0
1,52
= 0,024 m
2

Chọn chiều rộng máng là b
m
= 0,2 m thì chiều cao lớp nước tính toán trong
máng sẽ là:
H
m
=
m
m
b

f
=
2,0
024,0
= 0,12 m
9
Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ
ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lổ: v
l
= 1 m/s
∑
l
f
=
l
v
Q
=
3600.1
2,104
= 0,0289 m
2
Chọn đường kính lổ d
l
= 20 mm thì diện tích mỗi lỗ πR
2
= 0,000315 m
2

→ Tổng số lổ trên thanh máng sẽ là:

n =
l
l
f
f
∑
=
000314,0
0289,0
= 92,038 ≈ 93 lỗ
Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm (tính đến tâm lỗ) chu vi phía trong
của máng là P
m
= 4.b
t
= 4.1,077 = 4,308 m
Khoảng cách giữa các tâm lỗ:
n
P
m
=
93
308,4
= 0,046 m
Q = 28,93 l/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 225 mm với v = 0,93 m/s (v ∈
18,0 ÷
m/s)
4. Bể chứa trung gian
 Thiết kế bể chứa trung gian
Bể chứa trung gian nhằm chứa cho bơm hoạt động an toàn. Bơm nước xử lý từ

bể trộn lên trên giàn mưa. Bể chứa nước đảm bảo cho bơm hoạt động trong 30 phút
nếu không có nước cung cấp.
Q
giàn mưa
= 104.2 m
3
/h
Vậy thể tích bể chứa là 52 m
3
.
Bể chứa thiết kế: 3m x 4,5m x 4m
 Chọn bơm đưa nước lên giàn mưa
Chọn máy bơm 1 bơm lên giàn mưa, và 1 máy dự phòng.
Lưu lượng Q = 104,2 m
3
/h, chiều cao cột áp h = 10m.
Chọn bơm CM 100-250: 1450 vòng/ phút, công suất P = 7 KW
5. Tính toán giàn mưa
Diện tích giàn mưa: F =
m
q
Q
Q = 104,2 m
3
/h. Chọn q
m
= 10 m
3
/m
2

.h
10
F =
10
2,104
= 10,42 m
2

Diện tích mỗi ngăn của giàn mưa:
f =
N
F
Chọn N = 4: f =
4
42,10
= 2,605 m
2

Chọn kích thướt mỗi ngăn của giàn mưa là: 6.01m x 0,435m = 2,6144 m
2
. tổng
diện tích bề mặt tiếp xúc: F
tx
=
bCK
G
t
∆.
(m
2

)
K là hệ số khử khí. Chọn vật liệu tiếp xúc là than cốc d = 24 mm theo biểu đồ
5-8 xác đònh đước K = 0,079 ứng với t = 20
0
C.
G lượng CO
2
cần khử: G =
1000
QC
l
C
l
lượng CO
2
tự do cần khử để tăng pH lên 8
C
l
= 1,64.Fe
2+
+ (C
đ
– C
t
)
Fe
2+
hàm lượng sắt ban đầu = 9 mg/l
C
đ

hàm lượng CO
2
tự do còn: C
đ
= 120 mg/l
C
t
= C
bđ
.β.γ = 10 . 1 . 1,05 = 10,5 (mg/l)
ng với pH = 8, K = 5,5 mgđl/l ⇒ C
đb
= 10 mg/l
Lượng muối hoà tan là 60 ⇒ β = 1,05
Nhiệt độ t = 20
0
C ⇒ γ = 1,0
Vậy C
l
= 1,64.9 + (120 – 10,08) = 124,68
⇒ G =
1000
2,104.68,124
= 12,99 kg/h
Lực động trung bình của quá trình khử khí
∆C
tb
=
t
C

C
max
lg.2300
5,1076,134 −
C
max
= 1,64.Fe
2+
+ C
đ
= 1,64.9 + 120 = 134,76 mg/l
∆C
tb
=
5,10
76,134
lg.2300
5,1076,134 −
= 0,04874 kg/m
3

F
tx
=
bCK
G
t
∆.
=
0487,0.079,0

99,12
= 3374015 m
2
11
Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc: W =
tx
tx
f
F
F
tx
lấy theo (bảng 5-3) dùng than cốc d = 24 mm là 120m
2
/m
3

W =
120
39,3376
= 28,14 m
3

Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa:
h
tx
=
F
W
=
42,10

14,28
= 2,7 m
Lấy chiều cao lớp tiếp xúc ở mỗi sàn là 0,3375 m (QP =
4,03,0 ÷
m)
 Thiết kế giàn mưa 8 tầng, tổng chiều cao giàn mưa sẽ là: 9,1 m, chiều cao
mỗi ngăn sẽ là 1,1375m, chiều cao ngăn thu là 0,3 m.
 Chọn 2 giàn mưa: mỗi giàn cao: 4,55 m
Lưu lượng nước lên mỗi ngăn của giàn mưa: (2 giàn)
Q =
N
Q
.2
=
4.2
2,104
= 13,025 m
3
/h = 3,62 l/s
Chọn d = 60, v = 0,96 m/s (
18,0 ÷
m/s)
ng dẫn nước từ sàn thu xuống bể lắng d = 50mm, v = 1,15 m/s (
5,11÷
m/s)
Bố trí 4 vòi phun nước rửa sàn d = 20 mm (ứng với 1 sàn) nằm về cùng một
phía với khoảng phục vụ xa nhất 10 m trang bò 2 ống thoát nước dưới sàn d = 100
mm thau rửa giàn mưa.
6. Bể lắng đứng tiếp xúc
Dung tích bể W =

60
.TQ
=
60
40.2,104
= 69,5 m
3

Chọn T = 40 phút. Lấy chiều cao vùng lắng của bể là 24 m (
5,35,1 ÷
m)
Tốc độ nước dân trong bể là:
V =
t
H
l
1000.
=
60.40
1000.4,2
= 1 mm/s
Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc
F =
l
H
W
=
4,2
5,69
= 28,96 m

2

Lưu lượng nước qua bể q = 28,93 l/s
12
Chọn ống trung tâm bằng thép. Tốc độ nước chảy qua ống v = 0,85 l/s thì
đường kính ống trung tâm 200 mm
Chọn bể lắng hình trụ đường kính 6,01m ta có
4
1.6.
4
.
22
ππ
=
d
=29,209 m
2
chiều
cao vùng lắng bằng 0,8 chiều cao phần hình trụ.
H
trụ
=
8,0
l
H
=
8,0
4,2
= 3 m
Chọn chiều rộng hố thu cặn ở đáy 0,35 m. Chiều cao phần nón là:

H
nón
=
2
50)35,001.6( tg−
= 3,373 m
Lấy chiều cao phần bảo vệ là 0,5 m
Tổng chiều cao của bể lắng tiếp xúc là: H = 0,5 + 3 + 3,4 = 6,9 m
7. Bể lọc nhanh Fe
Diện tích bể lọc nhanh Fe
F =
btbt
vtatWvT
Q
6,3.
21
−−
Q: công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 2500 m
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. chế độ bình thường a = 2
W: cường độ nước rửa lọc. W = 14l/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.
F =
5.35,0.2
60
5
.14.6,35.24
2500
−−
= 22,26 m
2

Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt d
td
=

5,37,0 ÷
mm, hệ số không đồng nhất
k=
2,22 ÷
. Chiều dày lớp cát lọc 0,7 m.
Số bể lọc cần thiết: N = 0,5.
F
= 0,5.
26,22
= 2,35. Chọn N = 3 bể
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
13
V
tc
= V
bt
.
1
NN
N
−
= 5.
13
3
−
= 7,5 m/h. V
tc
∈
5,76 ÷
Diện tích một bể lọc là: f =

N
F
=
3
26,22
= 7,42 m
2

Chọn kích thước bể là: B . L = 2,5 . 3 = 7,5 m
2
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác đònh theo công thức:
H = h
d
+ h
v
+ h
n
+ h
p

h
d
: chiều cao lớp sỏi đỡ h
d
= 0,7 m
h
v
: chiều dày lớp vật liệu lọc h
v
= 0,7 m

h
n
: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc h
n
= 2 m (≥ 2 m)
h
p
: chiều cao phụ h
p
= 0,5 m
H = 0,7 +0,7 + 2 +0,5 = 3,9 m
 Xác đònh hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước phối hợp. Cường độ nước rửa lọc
W=14l/s.m
2
(
1412 ÷
l/s.m
2
) ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 45%.
Cường độ gió rửa lọc W
gió
= 15 l/s.m
2
(
2015 ÷
l/s.m
2
).
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc

Q
r
=
1000
.Wf
=
1000
14.42,7
= 0,10388 m
3
/s = 103,88 l/s
Chọn ống chính bằng thép đường kính ống d
c
= 300, v = 1,37 (≤ 2 m/s)
Khoảng cách giữa các ống nhánh là: 0,25 m (
3,025,0 ÷
m). Thì số ống nhánh
của một bể lọc là: m =
25,0
B
.2 =
25,0
5,2
.2 = 20
Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là:
q
n
=
n
Q

r
=
20
88,103
= 5,194 l/s
Chọn ống bằng thép d
n
= 50 mm, v = 1,62 m/s với ống chính là 300 mm thì tiết
diện ngang của ống là:
Ω =
4
.
2
d
π
=
4
3,0.14,3
2
= 0,07065 m
2

Tổng diện tích lổ lấy bằng 35% tiết diện ngang của ống.
Tổng diện tích ngang của lổ là:
14
W = 0,35 . 0,07065 = 0,0247275 m
2
Chọn lổ có đường kính 12 mm ( quy phạm
1210 ÷
mm)

⇒ diện tích 1 lỗ là: W
lỗ
=
4
012,0.14,3
2
= 0,115.10
-3
m
2

Tổng số lỗ là: n =
lo
W
W
=
3
10.115,0
0247275,0
−
= 218,827 ≈ 219 lỗ
⇒ số lỗ trên mỗi ống nhánh
20
219
= 10,95 ≈ 11 lỗ
Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía
dưới và nghiêng 1 góc 45
0
so với mắt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của
ống nhánh là 6 và 5 lỗ.

Khoảng cách giữa các lỗ sẽ là: a =
6.2
325,03−
= 0,2229 m
0,325 đường kính ngoài của ống gió chính.
Chọn 1 ống thoát khí Φ = 32 mm đặt ở cuối ống chính
 Xác đònh 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
.tW
gio
=
1000
5,7.15
= 0,1125 m
3
/s
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s (
2015 ÷
m/s) đường kính ống
gió chính như sau:
D
gió
=
gio

gio
v
Q
.
.4
π
=
15.
125,0.4
π
= 0,097m = 97 mm
Số ống gió nhánh cũng lấy bằng 20.
Lượng gió trong một ống nhánh sẽ là:
20
1125,0
= 0,005625 m
3
/s
Đường kính ống gió nhánh là: d
gió
=
15.
005625,0.4
π
= 0,0218 m
Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang ống gió chính (
%40%35 ÷
) → W
gió
= 0,4 . 0,0218 = 0,00872 m

2
.1
Chọn đường kính lỗ gió là 3mm (
52 ÷
mm), diện tích 1 lỗ gió là:
F
lỗ gió
=
4
003,0.14,3
2
= 0,000007 m
15
Tổng số lổ gió sẽ là: m =
gio
gio
f
W
=
000007,0
00872,0
= 1245,7 ≈ 1246 lỗ
Số lỗ trên 1 ống:
20
1246
= 62,3 ≈ 63 lỗ ⇒ số lỗ mỗi hàng:
2
63
= 31,5 ≈ 32 lỗ
Khoảng cách giữa các lỗ a =

32.2
12,03 −
= 0,045 m
(0,12 đường kính ngoài của ống gió chính)
Đường ống nhánh được đặt 2 hàng so le và nghiêng 1 góc 45
0
so với trục thẳng
đứng của ống.
 Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
Bể có chiều dài là 3 m. Chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy
hìanh tam giác. Khoảng cách giữa các máng là d = 3/2 = 1,5 m (≤ 2,2m)
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác đònh thao công thức:
q
m
= W.d.l (l/s)
W = 14 l/s.m
3
( cường độ rửa lọc)
d: khoảng cách giữa các tâm máng d = 1,5 m
l: chiều dài của máng l = 2,5 m
q
m
= 14.1,5.2,5 = 52,5 l/s = 0,0525 m
3
/s
Chiều rộng máng tính theo công thức:
B
m
=
5

3
2
)57,1(
.
a
q
K
m
+
(m)
a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,3 (
5,11÷
)
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1
Ta có B
m
=
5
3
2
)3,157,1(
0525,0
.1,2
+
= 2,1.0,1636 = 0,3432 m
a =
2
m
cn
B

h
⇒ h
cn
=
2
.aB
m
=
2
3432,0.3,1
= 0,22308
Vậy chiều cao máng thu nước là h
cn
= 0,22308 lấy chiều cao của đáy tam giác
h
d
= 0,1 m. Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01 chiều dài
thành máng là δ
m
= 0,08 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
16
H
m
= h
cn
+ h
d
+ δ
m

= 0,223 + 0,1 + 0,08 = 0,403 m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác đònh
theo công thức: ∆H
m
=
100
.eL
+ 0,25
L: chiều dày lớp vật liệu lọc L = 0,8 m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45%
∆H
m
=
100
45.8,0
+ 0,25 = 0,61 m
Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng tải cao hơn lớp vật
liệu ≥ 0,07 m. chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H = 0,403 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 2,5 m
⇒ chiều cao ở máng tập trung là: 0,403 + 0,025 = 0,428 m
Vậy ∆H
m
= 0,07 + 0,428 = 0,435 m
Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu đến
máng tập trung xác đònh theo công thức
h
m
=
3
2

2
.
75,1
Ag
q
M
+ 0,2
q
m
: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước q
m
= 0,105
A: chiều rộng của máng tập trung A = 0,5 (≤ 0,6 m)
G = 9,81 m/s
2
gia tốc trọng trường
h
m
=
3
2
2
6,0.81,9
1050,0
75,1
+ 0,2 = 0,456 m
 Tính tổn thức áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ
H
p

= ξ.
g
v
.2
2
0
+
g
v
n
.2
2
v
0
: vận tốc nước chảy đầu ống chính v
0
= 1,37 m/s
v
n
: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh v
n
= 1,84 m/s
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
2

ξ: hệ số sức cản ξ =
2
.
2,2
WK

+ 1 (KW = 0,35)
17
ξ =
2
35,0
2,2
+ 1 = 18,96
h
p
= 18,96.
81,29
37,1
2
+
81,9.2
84,1
2
= 1,9862 m
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h
d
= 0,22.L
s
.W
L
s
: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,7 m
N: cường độ rửa lọc N = 14 l/s.m
2

h

d
= 0,22.0,7,14 = 2,156 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h
vl
= (a + b.W).L.e (m)
ng với kích thước hạt d=
15,0 ÷
mm; a = 0,76; b = 0,017
E: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L = 0,7
H
vl
= (0,76 + 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m
p lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy h
bm
= 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là
H
t
= h
p
+ h
vl
+ h
đ
+ h
bm
= 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m
 Chọn máy bơm rửa lọc và máy bơm gió rửa lọc

Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác đònh theo công thức:
H
r
= h
hh
+ h
o
+ h
p
+ h
đ
+ h
vl
+ h
bm
+ h
ch

Ta có h
t
= h
p
+ h
vl
+ h
đ
+ h
bm
= 6,4562 m
h

hh
: độ cao hình học từ cốt 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)
0,435: 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=500m; Q
r
= 103,88 l/s; 1000i = 0,72
18
h
o
= i.l = 0,072 m
h
cb
: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá
h
cb
=
∑
g
v
2

.
2
ξ
(m)
Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có: 2 cút 90
0
, 1 van khoá, 2 ống ngắn
h
cb
= (2.0,98 + 0,26 + 2,1)
81,9.2
37,1
2
= 0,413 m
H
r
= 6,4562 + 0,413 + 6,11 + 0,072 = 13,0512 m
 Chọn máy bơm nước và khí rửa lọc
Quá trình rửa lọc lần lượt từ bể. Chọn 2 máy bơm, 1 máy dự phòng
Q
r
= 103,88 l/s
H
r
= 13,0512 m
Chọn máy bơm Eta R 250-500. Hiệu suất 84%, công suất máy P = 50KW
8. Bể lắng nước rửa lọc
Chọn lưu lượng tuần hoàn q
rl
≤ 5% Q =

20
2,104
= 5,21 m
3
/h
Lưu lượng nước rửa trong ngày (mỗi bể rửa 2 ngày 1 lần)
3 bể: W = 3 . 22,26 . 2,1.½ = 70,119 m
3
Diện tích bể lọc: 22,26 m
2

Lưu lượng tuần hoàn q
th
>
24
119,70
= 2,92 m
3

Chọn q
th
= 5 m
3
/h
Thể tích điều hoà: W = n . V
r
– n . q
th
. t
½ số bể lọc cần rửa trong 1 ngày

t: thời gian giữa 2 lần rửa bể liên tiếp t = 1h
W = ½.2,1.22,26 - ½ .5.1 = 20,873 m
3

Bể trên cao 2,5 m ⇒ diện tích mặt bằng:
5,2
873,20
= 8,3492 m
2

H = 2,5 m, D = 3,26 m
19
9. Bể chứa
Thể tích bể chứa nước mặt
Chế độ
giờ
Chế độ
xử lý
nước
Chế độ sử
dụng nước
k=1,35
Chế độ
bơm
Lượng
nước
vào bể
Lượng
nước ra
bể

Còn lại
0_1 4.16
3.00 2.90
1.26 3.78
1_2 4.16
3.20 2.90
1.26 5.04
2_3 4.16
2.50 2.90
1.26 6.30
3_4 4.16
2.60 2.90
1.26 7.56
4_5 4.16
3.50 2.90
1.26 8.82
5_6 4.17
4.10 2.90
1.27
10.09
6_7 4.17
4.50 4.80
0.63 9.46
7_8 4.17
4.90 4.80
0.63 8.83
8_9 4.17
4.90 4.80
0.63 8.20
9_10 4.17

5.60 4.80
0.63 7.57
10_11 4.17
4.90 4.80
0.63 6.94
11_12 4.17
4.70 4.80
0.63 6.31
12_13 4.17
4.40 4.80
0.63 5.68
13_14 4.17
4.10 4.80
0.63 5.05
14_15 4.17
4.10 4.80
0.63 4.42
15_16 4.17
4.40 4.80
0.63 3.79
16_17 4.17
4.30 4.80
0.63 3.16
17_18 4.17
4.10 4.80
0.63 2.53
18_19 4.17
4.50 4.80
0.63 1.90
19_20 4.17

4.50 4.80
0.63 1.27
20_21 4.17
4.50 4.80
0.63 0.64
21_22 4.16
4.80 4.80
0.64
0
22_23 4.16
4.60 2.90
1.26 1.26
23_24 4.16
3.30 2.90
1.26 2.52
100.00 100.00 10.09 10.09
Thể tích bể chứa cấp nước:
W =
100
2500.09,10
= 252.25 m
3
Chọn L x B x H = 10m x 5m x 5m
Cho bể chứa kiểu nửa chìm phần nổi cao 2,5 m chiều cao phần bảo vệ 0,5 m.
Vậy tổng chiều cao của bể H = 5,5 m
20
II. PHƯƠNG ÁN 2
1. Tính toán lượng vôi
Tính tương tự như Phương án 1
2. Tính toán thiết bò pha trộn vôi

Tính tương tự như Phương án 1
3. Tính toán bể trộn
Tính tương tự như Phương án 1
4. Tính toán giàn mưa
Tính tương tự như Phương án 1
5. Tính toán bể chứa trung gian
Lưu lượng nùc từ giàn mưa đến bể áp lực là q = 104,2 m
3
/h
Với 4 bể lọc áp lực, thời gian rửa lọc là 8 phút. Tổng thời gian rửa 4 bể lọc
trong là:
h
15
8
Lượng nước trong bể trung gian để đảm bảo nước cho bể áp lực là
W = 104,2 m
3
/h .
h
15
8
= 55,6 m
3

Vậy thiết kế bể chứa trung gian: 4,5m x 5m x 2,5m
6. Tính toán bể lọc áp lực
Chọn bể áp lực, độ giãn nỡ là 50%, quy trình rữa lọc bằng nước, cường độ rửa
lọc là 15 l/s.m
2
. Thời gian rửa lọc là 6 phút

Diện tích các bể lọc của trạm xử lý
F =
btbt
vtatWvT
Q
36.
21
−−
Q: công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 2500 m
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. chế độ bình thường a = 2
W: cường độ nước rửa lọc. W = 14l/s.m
2

21
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.
F =
5.35,0.2
60
5
.14.6,35.24
2500
−−
= 22,26 m
2

Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt d
td
=
5,37,0 ÷
mm, hệ số không đồng nhất
k =
2,22 ÷
. Chiều dày lớp cát lọc 0,7 m.
Chọn bể lọc d
ngoài
= 2 m, h = 3,3 m. Số bể lọc là 4 bể

Tốc độ tăng cường trong điều kiện rửa lọc 1 bể:
V
tc
=
1
.
NN
N
v
bt
−
=
3
4
.15
= 20 ≤ 20 m/h thoả tiêu chuẩn bảng 4 – 10
Diện tích một bể lọc f =
4
14,3.2.2
= 3,14 m
2

 Hệ thống phân phối nước rửa lọc.
Lưu lượng nước rửa lọc của một bể:
Q
r
=
1000
.Wf
=

1000
15.14,3
= 0,047 m
3
/s = 47 l/s
Chọn ống dẫn nước chính bằng thép. Đường kính ống 200 mm, v
c
= 1,37 m/s
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,25 mm(qui phạm
3,025,0
÷
) thì số
ống nhánh trong 1 bể là:
m =
21
25,0
×






−
D
= 12 ống nhánh
Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong ống nhánh.
q
n
=

m
Q
r
=
12
47
= 4 l/s
Chọn đường kính ống nhánh d = 60 mm, v
n
= 1,04 m/s
Đường kính ống chính d
ống chính
= 200 mm.Tiết diện ống chính:
4
2
d
π
=Ω
=
4
2,0.14,3
2
= 0,0314 m
2
Tổng diện tích lỗ bằng 35% diện tích tiết diện ống chính:
w = 0,35.0,0314 = 0,01099 m
2
22
Chọn lỗ có d = 10 mm (qui phạm
1210

÷
mm)
w
lỗ
=
4
01,0.14,3
2

= 0,0000785 m
2
Tổng số lỗ n
0
=
0000785,0
01099,0
= 140 lỗ
Số lỗ trên mỗi nhánh là :
12
140
= 12 lỗ
Trên mỗi ống nhánh xếp hai hàng so le nhau, hướng xuống dưới nghiêng một
góc 45
0
so với mặt nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng trên ống nhánh là:12,
2
12
= 6 lỗ.
Khoảng cách giữa các lỗ là:
a =

12
2,02
−
= 0,15 m
 Tính toán phân phối nước và thu nươc rửa lọc.
Dạng phễu thu nước rửa lọc, cách lớp vật liệu lọc 0,4 - 0,6 m. Chọn 0,6 m
Kích thước phểu thu rửa lọc tính toán sao cho khoảng cách thu nươc xa nhất
nhỏ 0,7 m.
 Tính toán tổn thất áp lực khi rửa lọc .
Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối nước rửa lọc.
h
p
=
g
v
g
v
o
22
.
2
0
2
+
ξ
v
o
:Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính là 1.37 m/s.
v
n

: Tốc độ nước ở đầu ống nhánh là 1,04 m/s.
Hệ số sức cản:
2
2,2
kW
=
ξ
+1 =
1
35,0
2,2
+
= 18,96
h
p
= 18,96
81,92
04,1
81,92
37.1
.
22
×
+
×
= 1.87 m
Tổn thất áp lựcqua lớp vật liệu lọc.
h
vl
= (a + b.W).L.e

Trong đó kích thứơc hạt d =
75,07,0
÷
23
a = 0,76 b = 0,017
Chiều cao lớp vật liệu lọc 1,2 m
h
vl
= (0,76 + 0,017.15).1,2.0,5= 0,609 m
p lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng h
bm
= 2 m.
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:
h
đ
= 0,22.L
s
.W
L
s
= d
16-32
= 200 mm
8-16 = 100 mm
4-8 = 100 mm
2-4 = 100 mm
500=∑
s
L
mm = 0,5 m

h
đ
= 0,22.0,5.15 = 1,65 m
Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là:
h
t
= h
p
+ 1,65 + 0,25 + 2 = 5,77 m
Chọn máy bơm:
p lực công tác cần thiết:
H
r
= h
hh
+ h
o
+ h
t

5 m: chiều cao mực nước trong bể chứa.
3,5 m : độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa.
1,6 m : chiều cao lớp nước trong bể lọc.
0,6 m : khoảng cách từ vật liệu lọc đến mép máng.
h
hh
= 5 + 3,5 - 1,6 + 0,6 = 7,5 m
 Tính tổn thức áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ
H

p
= ξ.
g
v
.2
2
0
+
g
v
n
.2
2
v
0
: vận tốc nước chảy đầu ống chính v
0
= 1,37 m/s
v
n
: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh v
n
= 1,84 m/s
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
2

24
ξ: hệ số sức cản ξ =
2
.

2,2
WK
+ 1 (KW = 0,35)
ξ =
2
35,0
2,2
+ 1 = 18,96
h
p
= 18,96.
81,29
37,1
2
+
81,9.2
84,1
2
= 1,9862 m
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: h
d
= 0,22.L
s
.W
L
s
: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,7 m
N: cường độ rửa lọc N = 14 l/s.m
2

h
d
= 0,22.0,7,14 = 2,156 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h
vl
= (a + b.W).L.e (m)
ng với kích thước hạt d=
15,0 ÷
mm; a = 0,76; b = 0,017
E: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L = 0,7
H
vl
= (0,76 + 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m
p lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy h
bm
= 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là
H
t
= h
p
+ h
vl
+ h
đ
+ h
bm
= 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m

25