Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt)

ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Phần I
Lựa chọn dây chuyền công nghệ
Các chỉ tiêu chất lượng nước nguồn trước khi xử lý:
-
t
o
nước: 22
o
C
-
Độ màu theo thang Coban: 40
-
Độ kiềm toàn phần: 3,3 mgđl/l
-
Độ cứng Cacbonat: 3,3 mgđl/l
-
Độ cứng toàn phần: 3,5 mgđl/l
-
Độ oxy hoá pemanganat: 6,8 mg/l
-
Độ pH: 7,5
-
Hàm lượng sắt toàn phần: 0,3 mg/l
-
Hàm lượng Fe
2+
: 0 mg/l
-
Hàm lượng cặn lơ lửng: C
max

= 400 mg/l, C
min
= 100 mg/l, C
TB
= 200 mg/l
-
Hàm lượng các ion trong nước:
. Cation: Na
+
+ K
+
= 19mg/l
Ca
2+
= 60,12 mg/l
Mg
2+
= 6,1 mg/l
. Anion: HCO
-
3
= 201 mg/l
SO
4
2-
= 21 mg/l
SiO
3
2-
= 0,4 mg/l

Cl
-
=14 mg/l
-
Hàm lượng các hợp chất chứa Nitơ:
NH
4
+
= 0,5 mg/l
NO
2
-
= 0,1mg/l
-
Hàm lượng H
2
S= 0,1 mg/l
-
Chỉ số E.Coli: 25 con/l
I. Xác định các chỉ tiêu còn thiếu:

1
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
1) Tổng hàm lượng muối hoà tan :
Xác định dựa vào công thức:
P =
∑
M
+
+

∑
A
-
+ 1,4 [Fe
2+
] + 0,5[HCO
3
-
] + 0,13[SiO
3
2-
]
Trong đó:
+
∑
M
+
: Tổng hỗn hợp các ion dương trong nước nguồn không kể Fe
2+
∑
M
+
= [Na
+
] + [Ca
2+
] + [Mg
2+
] + [NH
4

+
]
= 19 + 60,12 + 6,1 + 0,5 + = 85,72 (mg/l)
+
∑
A
-
: Tổng hàm lượng các ion âm không kể HCO
3
-
, SiO
3
-
∑
A
-
= [SO
4
2-
] +[Cl
-
] + [NO
2
-
] + [NO
3
-
]
= 21 + 14 + 0,1 + 0 = 35,1 (mg/l)
⇒

P = 85,72 + 35,1 + 1,4.0+ 0,5.201 + 0,13.0,4
P = 221,372 (mg/l).
2) Hàm lượng CO2 hoà tan:
Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ giá trị của các tham số đã biết:
t
o
= 22
o
C, P = 221,372 mg/l, K
i
= 3,3 mgđl/l, pH = 7,5
⇒
[CO
2
] = 9,9mg/l.
II. Đánh giá chất lượng nước nguồn :
Trước tiên, cần kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trước:
-
Độ kiềm toàn phần:
K
iTP
= [OH
-
] + [HCO
3
-
] + [CO
3
2-
] (mgđl/l)

Vì pH = 7,5
⇒
[OH
-
] rất nhỏ có thể coi = 0
Mặt khác, pH = 7,5< 8,4
⇒
trong nước có CO
2
và HCO
3
-
, không có CO
3
2-
nên
[CO
3
2-
] = 0
⇒
K
iTP
= 0 + 201/61,02 + 0 = 3,29 (mgđl/l)
-
Độ cứng toàn phần:
C
TP
=
04,20

][
2
+
Ca
+
16,12
][
2+
Mg
=
04,20
12,60
+
16,12
1,6
= 3,5 (mgđl/l)

2
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
- Độ cứng Cacbonat:
C
k
=
02,61
]3[ −HCO
=
02,61
201
=3,29 (mgđl/l)
 K

iTP
, C
TP
, C
k
được xác định đúng.
• Đánh giá chất lượng nước nguồn:
- So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, ta thấy nguồn nước này có thể
dùng làm nguồn cấp nước cho các trạm xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt.
- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh
hoạt, ta thấy các chỉ tiêu như độ màu, độ oxy hoá, hàm lượng các hợp chất chứa
nitơ, H
2
S, chỉ số E.Coli lớn và cần được xử lý.
-Nước nguồn có hàm lượng H
2
S lớn
 Cần tiến hành clo hoá sơ bộ trước khi đưa nước vào công trình xử lý
-
Độ OXH KMnO
4
= 6,8 mgđl/l > 0,15 Fe
2+
+ 3 = 0,15*0 + 3 = 3 nên phải khử
bằng Clo
-
Độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt nên phải
khử màu bằng phèn Al
2
(SO

4
)
3
-
Độ cứng toàn phần của nước C
TP
= 3,5 mgđl/l = 66,22mg/l bé hơn tiêu chuẩn
cho phép nên không phải làm mền nước.
-
Hàm lượng H
2
S = 0,1 mg/l<0,2 mg/l nên không cần sử lý H
2
S.
-
pH = 7,5thuộc khoảng 6,5 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh
hoạt
-
Các chỉ tiêu Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
… nằm trong giới hạn cho phép
-
Chỉ số E.Coli = 25 con/l >TC(<20 con/l) nên xử lý bằng Clo
-
Công suất trạm lớn Q = 41000 m
3

/ngđ nên dùng bể lắng ngang và bể lọc
nhanh để xử lý
-
Do có dùng phèn nên trong DCCN phải có thêm công trình trộn và phản ứng.
Với trạm có công suất lớn ta dùng bể trộn đứng và bể phản ứng zíc zắc
ngang.

3
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
iii. Sơ bộ chọn Dây chuyền công nghệ :
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ:
-
Loại nguồn nước và chất lượng nguồn nước
-
Yêu cầu chất lượng nước của đối tượng sử dụng
So sánh chất lượng nước nguồn với yêu cầu cấp nước để có biện pháp xử lý
-
Điều kiện kinh tế kỹ thuật
-
Điều kiện địa phương
Từ những điều đã phân tích ở trên, sơ bộ ta chọn DCCN xử lý nước mặt cho trạm
xử lý có công suất 41000m
3
/ngđ
IV.Xác định liều lượng các hoá chất đưa vào trong nước
1) Xác định lượng Clo hoá sơ bộ :
-
Lượng Clo để khử NH
4
+

, NO
2
-
:
L
Cl
= 6[NH
4
+
] + 1,5[NO
2
-
] + 3= 6.0,5 + 1,5.0,1 + 3 = 6,15 (mg/l)

-
Lượng Clo để oxi hoá:
L
Cl
= 0,5[O
2
] =0,5.6,8 = 3,4 (mg/l)

Bể trộn
Đứng
Bể phản úng
zíc zắc ngang
Bể lắng
ngang
Bể lọc nhanh
Trọng lực

Bể chứa
nước sạch
Clo hóa sơ bộ
Phèn
& vôi

Nuớc nguồn
4
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Vậy
∑
L
Cl
= 9,45 mg/l.
2) Xác định liều lượng phèn Lp :
* Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
khô. Đưa phèn vào để xử lý độ màu:
- Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M:
L
p
= 4
M
= 4
40
= 25,298 (mg/l)

* Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ:
Khi cho phèn vào nước, pH giảm. Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để quá
trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5.
Giả sử, cần phải kiềm hoá nước để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử
lý, dùng vôi để kiềm hoá, lượng vôi được tính :
L
v
= e
k
*(
p
e
Lp
- K
io
+ 0,5 )*
C
100
(mg/l)
Trong đó:
+ L
p
, l
p
: liều lượng và đương lượng phèn đưa vào trong nước
L
p
= 84,925 mg/l,
e
p

((Al
2
(SO
4
)
3
) = 57 mgđl/l,
+ e
k
: đương lượng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên e
k
= 28 mgđl/l
+ K
io
: độ kiềm của nước nguồn, K
io
= 3,3 mgđl/l
+ C: nồng độ CaO trong sản phẩm sử dụng, C = 80%
+ 0,5: độ kiềm dự trữ
 L
v
= 28(
57
925,84
- 3,3 +0,5)*
80
100
= -45,85<0
Như vậy độ kiềm của nước đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá.
V. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau xử lý :

Sau khi đưa phèn vào trong nước mà không cần kiềm hoá, nước sau xử lý có PH,
K
i
giảm, CO
2
và cặn lơ lửng C tăng.

5
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
1) Độ kiềm Ki
*
:
K
i
*
= K
io
-
ep
Lp
(mgđl/l)
+ K
io
: độ kiềm của nước nguồn, K
io
= 3,3 mgđl/l
+ L
p
, e
p

: liều lượng và đương lượng phèn: L
p
=91,165 mg/l, e
p
= 57
 K
i
*
= 3,3 -
57
925,84
=1,81(mgđl/l)
2) Hàm lượng CO
2
:
CO
2
*
= CO
2
0
+ 44
ep
Lp
= 9,9 + 44.
57
925,84
=75,456 (mg/l)
3) Độ pH* :
Xác định bằng cách tra biểu đồ, dựa vào (t

0
, P, K
*
i
, CO
2
)
Ta có t
0
= 22
0
C, P = 221,372mg/l, K
*
i
= 1,81 mgđl/l, CO
2
= 75,456 mg/l
 pH*=6,49
4) Xác định ph ở trạng thái cân bằng bão hoà(pH
s
) :
Được xác định theo hàm số:
pH
s
= f
1
(t
o
) - f
2

(Ca
2+
) - f
3
(K
*
i
) + f
4
(P)
*t
o
=22
0
C. Tra biểu đồ được f
1
(t
o
)=2,06
*Ca
2+
= 60,12 mg/l. Tra biểu đồ được f
2
(Ca
2+
) =1,79
*K
i
*
=1,81mgđl/l. Tra biểu đồ được f

3
(K
*
i
)=1,27
*P=221,372 mg/l. Tra biểu đồ được f
4
(P) = 8,78
 pH
s
= 2,06-1,79 - 1,27 + 8,78 = 7,78.
5) Kiểm ra độ ổn định của nước sau khi keo tụ:
Chỉ số ổn định của nước:
I = pH
*
- pH
s
= 6,49 -7,78 = -1,29<0
⇒
Nước có tính xâm thực, phải ổn định nước bằng vôi. Lượng vôi dùng để kiềm
hoá được tính theo hàm lượng CaO trong trường hợp pH
*
<pH
s
<8,4 là:

6
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
L
v

= e
v
.
β
.K
i
.
Cv
100
(mg/l)
Trong đó: e
v
: đương lượng vôi, e
v
=28 mgđl/l

β
: hệ số phụ thuộc pH* và I
Tra biểu đồ ta có
β
=0,4
K
i
: độ kiềm của nước trước khi đưa vôi vào
C
v
= độ tinh khiết của vôi, C
v
= 80%
⇒

L
v
= 28.0,4.1,81.
80
100
= 16,22 (mg/l).
6) Hàm lượng cặn lớn nhất sau xử lí :
C
max
*
= C
max
o
+ K. L
P
+ 0,25M + L
v
K: độ sạch của phèn. Với phèn loại B, K = 1
⇒
C
max
*
= 400 + 1. 25,298 + 0,25.40 + 16,22 = 451,518 (mg/l)

7) Hàm lượng clo để khử trùng nước :
Lượng clo khử trùng nước lấy sơ bộ L
Cl
kt
= 2 mg/l.
Phần II

Tính toán các công trình trong dây chuyền
Ta lần lượt tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên.
1) Bể hoà phèn:
Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Trạm có công suất khá lớn
41000 m
3
/ngđ
 Dùng bể hoà phèn khuấy trộn bằng cách sục khí nén.

7
)(889,3
1.10.10000
298,25.9.1708
3
mW
h
≈=⇒
tt
hh
tt
b
bW
W
.
=
)(8
5
10.4
3
mW

tt
==⇒
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Bể xây dựng bằng bê tông. Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau 10-15
mm, sàn đỡ cách đáy bể 0,5 m. Bên dưới sàn đặt một dàn ống phân phối khí nén.
 Dung tích bể hoà trộn:
W
h
=
γ
10000

h
P
b
LnQ
(m
3
)
Trong đó:
+ Q : công suất trạm, Q=41000 m
3
/ngđ = 1708 m
3
/h
+ L
P
: liều lượng phèn cho vào nước.
L
P

= 25,298 (g/m
3
)
+ b
h
: nồng độ dung dịch trong bể hoà, b
h
=10%.
+
γ
:khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước).
γ
=1 T/m
3
+ n : số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q. Q=41000m
3
/ngđ  n=9
giờ.

Chọn hai bể hoà trộn, dung tích mỗi bể : W
h
= 2 m
3
.
Kích thước mỗi bể : 1 x2x1 m
Dung tích bể tiêu thụ:
+W
h
: dung tích bể hoà trộn, W
h

=4 m
3
+b
h
=10%
+b
tt
:nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, b
tt
=5%
Chọn hai bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể: 2x2x1 m

8
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng

ống cấp nuớc
ống cấp khí
ống xả cặn
ống xả cặn
ghi đỡ
phèn cục
ống phân
phối gió
Bể hòa
phèn
Bể tiêu thụ
dung dịch
bể trộn
đúng
9

)(49,2
1.10.10000
22,16.9.1708
3
mW
h
≈=⇒
tt
hh
tt
b
bW
W
.
=
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
*Hệ thống phân phối khí nén:
Sử dụng hệ thống dẫn ống xương cá bằng vật liệu chống ăn mòn.
*Cường độ khí nén:
- ở bể hoà trộn: W
kk
= 10 l/s.m
2
- ở bể tiêu thụ: W
hh
= 5 l/s.m
2
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn:
Q
h

= 0,06.W
kk
.F
F: diện tích bề mặt bể
 Q
h
= 0,06.10.2.1. 2=2,4(m
3
/ph)
Với bể tiêu thụ:
Q
t
=0,06.W
hh
.F= 0,06.5.2.2.2=2,4 (m
3
/ph)
 Tổng lưu lượng gió đưa vào 2 bể:
Q
gió
= Q
h
+ Q
tt
= 2,4 + 2,4 = 4,8 (m
3
/ph)

2) Bể pha chế dung dịch vôi sữa :
Bể có nhiệm vụ hòa tan vôi cục thành vôi sữa và cung cấp cho bể trộn. Với

công suất nhà máy khá lớn nên ta chọn thiết bị dùng khí nén để tôi vôi cục, hòa tan
vôi thành vôi sữa.
 Dung tích bể hoà trộn:
W
h
=
γ
10000

h
V
b
LnQ
(m
3
)
Trong đó:
+ Q : công suất trạm, Q=41000 m
3
/ngđ = 1708 m
3
/h
+ L
V
: liều lượng vôi cho vào nước.
L
V
= 16,22 (g/m
3
)

+ b
h
: nồng độ dung dịch trong bể hoà, b
h
=10%.
+
γ
:khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước).
γ
=1 T/m
3
+ n : số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q. Q=41000m
3
/ngđ  n=9
giờ.

Chọn hai bể hoà trộn, dung tích mỗi bể : W
h
= 1,5 m
3
. ( lấy dung tích hai bể là 3 m
3
)
Kích thước mỗi bể : 1 x 1 x 1,5 m
 Dung tích bể tiêu thụ:
+W
h
: dung tích bể hoà trộn, W
h
=3 m

3
+b
h
=10%

10
)(6
5
10.3
3
mW
tt
==⇒
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
+b
tt
:nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, b
tt
=5%
Chọn hai bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể: 2 x 1 x 1,5 m.
Sơ đồ thiết bị tôi vôi và pha vôi sữa
1 – Bể hòa tan vôi; 2 - rọ tôi vôi có khớp soay nối với thành bể; 3 – ròng rọc
nâng rọ để đỗ bả vôi ra ngoài; 4 – ống dẫn nước vào bể tôi vôi; 5 – bơm nâng
dung dịch vôi bằng khí nén; 6 – ống dẫn dung dịch tuần hoàn để pha vôi; 7 – ống
dẫn khí nén; 8 – máng thu cặn bã vôi sau khi tôi; 9 – bể chứa cặn vôi; 10 – bể
tiêu thụ vôi sữa 5%; 11 – máy khuấy; 12 – bơm định lượng.
Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc sau :
Vôi cục được cho vào rọ (2) , vặn cho nước từ ống dẫn (4) vào rọ để tôi vôi,
đồng thời cho máy bơm dung dịch bằng khí nén (5) (air - lift) hoạt động để tuần
hoàn dung dịch. Vôi tôi theo ống đứng đi xuống đáy bể hòa tan, được bơm (5) bơm

tuần hoàn lại vào rọ. Dung dịch vôi sau quá trình lắng đứng trong bể (1) được thu
vào máng rồi dẫn sang bể tiêu thụ (10). Trong bể tiêu thụ (10) đặt máy khuấy để
giữ nồng độ sữa vôi đều trong toàn bộ thể tích với nồng độ 5%.
 Xác định kích thước rọ tôi vôi :
Mỗi lần tôi ta cho vào rọ 50kg vôi cục, thể tích rọ cần thiết kế :

ống xả cặn ống xả cặn
Bể tiêu thụ
Bể hòa vôi
khí nén
Cặn
vôi
1
6
7
5
4
3
8
9
10
11
2
12
11
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
W =
2,1
05,0
= 0,042 m

3

Rọ có tiết diện hình chữ nhật, thể tích rọ :
W
R
= 0,4 x 0,4 x 0,3 = 0,048m
3
 Tính bơm air – lift tuần hoàn dung dịch vôi.
- Diện tích tiết diện ngang của rọ : 0,4 x 0,4 = 0,16m
3

Cường độ tuần hoàn dung dịch để tôi và hoàn tan vôi cục là 3,5m
3
/m
2
ph.
Lưu lượng bơm tuần hoàn cần :
Q = 3,5.0,16 = 0,56 m
3
/ph = 33,6 m
3
/h
- Bơm đặt ở độ sâu 1,7 m so với dung dịch trong bể, chiều cao nâng h = 0,5m,
tỉ số H/h= 3,4m, tra bảng ta được hiệu suất bơm
η
= 0,59
Lưu lượng không khí cần thiết :
W =
1
4,1

lg.23.59,0
5,0.6,33.1,1
lg.23.
1,1
1
2
=
P
P
hQ
η
= 9,31 m
3
/h.
 ống dẫn gió
20
φ
, vận tốc v=10m/s
- Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn gió từ máy nén khí đến bơm l = 20m
p
1
=
5
2
.
5,12
d
lG
γ
β

+ G : Trọng lượng không khí khô đi qua đường ống .
G=
γ
.Q= 1,842.9,31 = 17,149 kg/h.
+
β
: Tra bảng theo G ta được
β
= 1,54
p
1
=
5
2
20.842,1
20.149,17.54,1.5,12
= 0,019 kg/cm
2
= 0,19 m cột nước.
- Tổn thất cục bộ :
p
2
= 0,063.v
2
.
∑
ξ
= 0,063.10
2
.12= 75,6 mm = 0,076m.

- áp lực đi qua lớp dung dịch :
p
3
=
γ
.H = 1,1.1,7 = 1,87m
p
4
= 0,2m áp lực dự trữ.
 Tổn thất áp lực cần thiết của máy gió : P = 0,19 + 0,076 + 1,87 + 0,2
=4,136 m.
hay P = 0,41bar.
Chọn hai máy nén khí có Q= 10m
3
/h, áp lực nén P = 0,41 bar. Một máy làm
việc một máy dự phòng.

12
)(03.1
1000000
298,25.41000
1000000
.
T
LQ
p
==
)/(17,0
3600.24.7
100.1030

slq ==
)(
10000

2
m
GhP
TPQ
F
ok
kho
α
=
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
H
h
- Lưu lượng của hỗn hợp khí nước trong ống tuần hoàn Q = 33,6 + 9,31 =
42,91m
3
. Chọn đường kính côn d
1
= 110mm, đường kính ống d
2
= 60mm.
 Chọn động cơ cánh khuấy :
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút
3) Thiết bị định lượng:
 Thiết bị định lượng phèn:
Dùng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn công tác vào bể hoà trộn
Lượng phèn cần dùng cho một ngày :

G =
Bơm định lượng phải bơm dung dịch phèn công tác 5 %
 Lưu lượng bơm:
 Thiết bị định lượng vôi:
Sử dụng thiết bị bơm vôi sữa tỉ lệ với lưu lượng nước xử lý.
4) Kho dự trữ hoá chất :
Kho dùng để dự trữ hoá chất đủ cho 1-2 tháng tiêu thụ
Diện tích sàn kho:

+Q=41000 m
3
/ngđ
+P: liều lượng hoá chất tính toán(g/m
3
)
+T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho
T= 40 ngày

13
)(51,24
1,1.2.100.10000
3,1.40.298,25.41000
2
1
mF ==
)(20,26
1,1.5,1.80.10000
3,1.40.22,16.41000
2

2
mF ==
2
40
cot
2
5,03
2
cot
2
12
1
o
gg
aa
h
−
=
−
=
α
)(5,3
1
mh ≈⇒
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
+α: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho
α=1,3
+P
k
: độ tinh khiết của hoá chất

+h: chiều cao cho phép của lớp hoá chất
+G
0
: Khôí lượng riêng của hoá chất, G
0
=1,15 T/m
3
*Tính cho kho phèn:
*Tính cho kho vôi:
*Tổng diện tích:
F = F
1
+ F
2
= 50,71(m
2
)
5) Bể trộn đứng :
- Công suất thiết kế:
Q=1708 m
3
/h=0,474(m
3
/s)
- Thời gian nước lưu lại trong bể: t = 2’
- Số bể thiết kế: lấy N = 2 bể, mỗi bể có Q = 845 m
3
/h = 0,237 m
3
/s

- Thể tích mỗi bể:
)(47,28
2.60
2.1708
.60
.
3
m
N
tQ
W
b
===
- Diện tích đáy dưới bể tính với v
1
= 1,2m/s
)(198,0
2,1
237,0
2
1
1
m
v
Q
F ===
- Diện tích đáy trên bể tính với vận tốc v
2
= 28mm/s = 0,028m/s
)(464,8

028,0
237,0
2
2
2
m
v
Q
F ===
v
1
:vận tốc nước dâng ở phần dưới
v
2
: vận tốc nước dâng ở phần trên
- Ta xây dựng bể bê tông cốt thép vuông, kích thước bể:
a
1
=
≈= 198,0
1
F
0,5 m
a
2
=
3464,8
2
≈=
F

m
- Chiều cao tầng đáy:
- Dung tích phần dưới :

14
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
3
212111
6,11)464,8.198,0464,8198,0(5,3
3
1
).(
3
1
mFFFFhW =++=++=
- Dung tích phần trên :
W
2
= W – W
1
= 28,47 – 11,6 = 16,87 m
3
.
- Chiều cao phần trên :
h
2
=
m
F
W

2
464,8
87,16
2
2
≈=

- Chiều cao trước mặt nước đến đáy tấm che của bể (chiều cao bảo vệ), lấy h
3
=0,5
m
 Chiều cao toàn phần của bể:
H
b
=h
1
+h
2
+h
3
=3,5 + 2,0 + 0,5 = 6,0 (m).
 Tính kích thước máng thu nước :
- Vận tốc nước chảy vào máng lấy v
3
= 0,8 m/s.
- Lưu lượng nước chảy qua máng Q = 0,237 m
3
/s.
 Diện tích máng S
m

=
2
3
296,0
8,0
237,0
m
v
Q
==
lấy S
m
= 0,2m
2
 Kích thước máng a x b = 40x50 cm

15
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
6) Bể lắng ngang:
Ta tính với bể lắng ngang dùng để lắng cặn có keo tụ. Ta chọn tốc độ lắng tính
toán u
0
=0,53mm/s để đạt hiệu quả lắng R=98%, tiêu chuẩn nước ra có độ đục
≤
2NTU
≈
4mg/l. Dự tính thiết kế hai bể lắng với công suất của nhà máy là Q=1708
m
3
/h= 0,474m

3
/s
a) Tính toán kích thước bể :
- Số bể lắng ngang chọn là N=2 bể
- Diện tích mặt bằng của mỗi bể :

40°
h2h1
h3
V1
V2
V3
a
2
a
1
Nuớc vào
Hóa chất vào
Nuớc sang
bể phản
ứng
ống xả
Bể trộn đứng
16
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
F=
9,1.2
1708
.
0

=
uN
Q
= 449,47 m
2
. (u
0
= 0,53 mm/s = 1,9 m/h)
- Ta chọn phượng pháp cào cặn cơ khí với hệ thống cào đặt trên dầm cầu
chạy, kích thước bể chọn B x L = 9 x 50 m, đảm bảo tỷ số
6,5
9
50
==
B
L
>5.
- Chọn chiều cao vùng lắng H =3m, đảm bảo tỷ số
67,16
3
50
==
H
L
>15.
- Vận tốc dòng chảy ngang trong bể : v
0
=
3.9.2
1708

=
HBN
Q
=31,63 m/h = 8,79
mm/s.
 v
0
<v
S
= 16,3 mm/s đảm bảo không xảy ra hiện tượng xói cặn.
 Kiểm tra các chỉ số thủy lực của bể :
+ Chỉ số Reynold
R
e
=
v
Rv .
0
.
Bán kính thủy lực R =
3.29
3.9
.2
.
+
=
+ HB
HB
= 1,80m.

Độ nhớt động học :
ν
= 1,31.10
-6
m
2
/s, với t=10
0
C.
 R
e
=
=
−
−
6
2
10.31,1
80,1.10.879,0
12087<20000
+ Chỉ số Froud :
Fr =
==
−
80,1.81,9
)10.879,0(
.
22
2
0

Rg
v
0,44.10
-5
<10
-5
Như vậy ta thấy kích thước bể tính toán như trên không đảm bảo điều kiện
ổn định dòng, làm giảm hiệu quả của quá trình lắng. Để tăng chuẩn số Froud ta
giảm chiều cao vùng lắng, chọn H=2m. Ta có
- Vận tốc dòng chảy ngang trong bể : v
0
=
2.9.2
1708
.
=
HB
Q
=47,44 m/h = 13,18
mm/s.
 R =
2.29
2.9
.2
.
+
=
+ HB
HB
= 1,38m.

 R
e
=
=
−
−
6
2
10.31,1
38,1.10.318,1
13844<20000
 Fr =
==
−
38,1.81,9
)10.318,1(
.
22
2
0
Rg
v
1,28.10
-5
>10
-5

Vậy kích thước mỗi bể được chọn là BxLxH = 9x50x2m kích thước này đảm
bảo các điều kiện thủy lực về dòng chảy, về điều kiện ổn định dòng và phù hợp với
công suất thiết kế của nhà máy.

b) Tính toán tấm phân phối nước vào bể :
Để không gây ra hiện tượng ngắn dòng, không tạo ra các vùng nước chết và
các vùng xoáy nhỏ làm giảm hiệu quả lắng thì một điều kiện quan trọng cần được

17
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
đặt ra là nước đi vào bể lắng cần được phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang
của bể. Biện pháp hiệu quả nhất để tạo ra sự phân phối đều vận tốc là dùng các
tấm phân phối khoan lỗ.
- Tấm chắn đặt cách cửa phân phối nước vào 1,5m.
- Kích thước tấm chắn bằng kích thước ngang của bể BxH = 9x2m.
- Để các bông cặn không bị phá vỡ, đường kính lỗ được chọn trong khoảng
0,075-0,2m, và vận tốc nước qua lỗ từ 0,2-0,3m/s. Ta chọn đường kính lỗ d =10cm
= 0,1m, vận tốc nước qua lỗ v=0,3m/s.
- Tổng diện tích lỗ cần thiết trên mỗi tường chắn :
3,0.2
474,0
.2
==
∑
v
Q
F
= 0,79m
3
.
- Tổng số lỗ cần thiết trên mỗi tấm chắn :
n =
22
1,0.14,3

4.79,0
.14,3
4).(
=
∑
d
F
=100 lỗ.
- Ta bố trí theo chiều H 8 hàng lỗ, khoảng cách giữa các hàng lấy 0,22m, theo
chiều L bố trí 13 hàng lỗ với khoảng cách giữa các hàng lấy 0,64m, như vậy ta có
tổng cộng 104 lỗ.
2000
220
220
640
640
 Đồng thời để tạo hiệu qủa cho việc phân phối đều nước vào bể lắng thì mỗi
bể ta bố trí 4 cửa lấy nước từ mương dẫn chung vào.
c) Tính toán máng thu nước đã lắng :
Máng thu nước được tính toán sao cho nước thu vào máng đạt chất lượng tốt
nhất.
- Tổng chiều dài máng :

18
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
L >
==
00053,0.2.5
474,0
.5

0
uH
Q
89,4 m
≈
90m.
- Tổng chiều dài máng cho mỗi bể là 45m.
- Ta đặt mỗi bể 4 máng thu nước, mỗi máng dài 11,2m.
- Kiểm tra tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng :
q=
==
90.2
474
.2 L
Q
2,63 l/s.m dài
q < 3 l/s.m đảm bảo yêu cầu
- Khoảng cách giữa các tâm máng là : 1,8m.
- 4 máng phải tải một lưu lượng
237,0
2
474,0
=
m
3
/s, mỗi máng phải tải một lưu
lượng là
06,0
4
237,0

=
m
3
/s, lấy vận tốc nước dẫn trong mỗi máng là 0,3m/s ta sẽ có
tiết diện mỗi máng là
02,0
3,0
06,0
=
m
2
, chọn kích thước tiết diện ngang của máng là
bxh = 20x10cm.
- Các rảnh thu nước mỗi bên mép máng ta bố trí dạng răng cưa, với góc của
chữ V là 90
0
. Chiều dài mép máng của mỗi máng là 20m, tải trọng nước thu 1m
dài mép máng là q=
003,0
20
06,0
=
m
3
/s. Ta chọn khoảng cách giữa các đỉnh răng trên
1m dài là 20cm, tức trên 1m dài sẽ có 5 răng thu nước, lưu lượng nước thu trên
mỗi răng là q
0
=
2

5
.4,1
5
003,0
h=
=6.10
-4
m,  chiều cao mỗi răng là h
R
=4,49 cm, ta chọn
h
R
=5 cm.

200 200 200
50
90
100
máng thu nuớc
200
150
19
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng

7) Bể phản ứng có vách ngăn zíc zắc ngang:
- Chiều rộng bể lắng ngang (đã tính ở phần 6): B = 9m
 Chiều rộng bể phản ứng lấy bằng chiều rộng bể lắng ngang: B = 9m
- Số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang N = 2 bể.
- Tốc độ nước chảy trong hành lang giữa các vách ngăn lấy v = 0,2m/s
- Dung tích mỗi bể phản ứng:

W
b
=
).(
.60
.
m
N
tQ
Trong đó:
+ Q: công suất trạm, Q = 1708 m
3
/h
+ t : thời gian phản ứng, t = 30’
⇒
W
b
=
)(427
2.60
30.1708
3
m=
- Diện tích bề mặt bể:
F
b
=
).(
2
m

H
W
b
b
- H
b
: chiều cao bể. Lấy H
b
= 2 m
 F
b
=
)(5,213
2
427
2
m=
- Chiều dài bể phản ứng :
 L =
m
B
F
b
14
9
5,213
≈=
- Chiều rộng mỗi hành lang( Khoảng cách giữa hai vách ngăn) :

9000

50000
2000
11200
i

=

2
%
3000
500
Bể lắng ngang
20
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
b =
==
2.2.2,0.3600
1708
3600 NHv
Q
b
0,59m<0,7m
 Ta chọn b=0,7m.
- Số hành lang : n =
δ
+b
B
+
δ
: Chiều dài của vách ngăn (tường bê tông cốt thép) chọn

δ
=0,2m
n =
10
2,07,0
9
=
+

- Vậy số lần dòng nước đổi chiều là m = 9 lần.
2000
2900
50
50
i

=

2
%
9000
14000

8) Bể lọc nhanh trọng lực:
- Bể lọc được tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thường và tăng cường.
- Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán:
 d
max
= 1,6 (mm)
 d

min
= 0,7 (mm)
 d
tương đương
=0,8 ÷1,0 (mm)
- Hệ số dãn nở tương đối e = 20%, hệ số không đồng nhất k = 2,0.

21
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
- Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)
- Hệ thống phân phối nước lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc
đầu có khe hở. Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể
lọc (theo quy phạm là 0,8
÷
1,0 m).
 Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý :
F =
btbt
vattWvT
Q
6,3.
21
−−
Trong đó:
Q =1708 m
3
/h = 41000m
3
/ngđ .Công suất của TXL.
T : Thời gian làm việc của 1 trạm trong một ngày đêm (giờ).

T = 24
h
v
bt
: Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h)
- Tra bảng với bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc với cỡ hạt khác nhau, d
tđ
= 0,8 ÷
1mm,
 v
bt
= 7m/h.
a : Số lần rửa mỗi bể trong 1ngđ ở chế độ làm việc bình thường,
lấy a = 2 lần.
W : Cường độ rửa lọc (l/s_m
2
).Tra bảng :W = 10(l/s_m
2
)
t
1
: Thời gian rửa lọc (giờ). t
1
= 6 ' = 0,1 giờ
t
2
: Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t
2
= 0,35 giờ
 F =

7.35,0.21,0.10.6,37.24
41000
−−
≈ 257 (m
2
)
- Số bể lọc cần thiết:
N = 0,5
F
= 0,5
257
= 8(bể)
- Diện tích mỗi bể lọc :
f =
2
32
8
257
m
N
F
=≈=
- Chọn kích thước mỗi bể : LxB = 4x8 m
- Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường khi đóng một bể để rửa hoặc sửa chữa.
v
tc
= v
bt
.
8

18
8
7
1
=
−
=
−
NN
N
(m/h)
+ N
1
: Số bể lọc ngừng để sửa chữa :N
1
= 1
v
tc
= 8m/h < v
tc
cf
= 8 ÷ 10m/h

22
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh :
H = h
đ
+ h
v

+ h
n
+ h
p
(m)
Trong đó:
h
đ
:Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng h
đ
= 0,4 m (rửa bằng gió nước
kết hợp).
h
v
:Chiều dày lớp vật liệu lọc. h
v
= 1,2 m
h
n
:Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m):h
n
≥ 2 m.Lấy h
n
=2m
h
P
:Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng 1 bể để rửa.
h
P
= 0,5m

 H = 0,4 + 1,2 + 2 + 0,5 = 4,1 m
 Tính toán máng thu nước rửa lọc gió nước kết hợp
Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nước chảy i = 0,01.
Mỗi bể bố trí 2 máng thu.
Khoảng cách giữa các tâm máng là 2 (m) < 2,2 (m)
Khoảng cách từ tâm máng đến tường là 1 (m) < 1,1 (m)
Lưu lượng nước rửa một bể lọc là:
q
r
= F
1b
× W (l/s)
Trong đó:
- W: Cường độ nước rửa lọc, W = 10 (l/s.m
2
)
- F
1b
: Diện tích của một bể: F
1b
= 32 (m
2
)
⇒ q
r
= 10× 32 = 320 (l/s) = 0,320 (m
3
/s)
Do một bể bố trí 2 máng thu nên lưu lượng nước đi vào mỗi máng là:
q

1m
=
2
0,320
=0,16 (m
3
/s)
Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này.
Chiều rộng của máng
Được tính theo công thức:
B
m
= K ×
( )
5
3
2
a1,57
q
m
+
Trong đó:
+ q
m
: Đã tính toán ở trên = 0,16 (m
3
/s)
+ a: Tỷ số giữa chiều cao hình chữ nhật và một nửa chiều rộng máng, a =
1,5 (quy phạm là 1
÷

1,5)

23
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
+ K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng, với máng có tiết diện đáy
hình tam giác ta lấy K = 2,1
⇒ B
m
= 2,1×
( )
( )
5
3
2
1,51,57
0,16
+
≈ 0,6 (m)
Chiều cao của phần máng chữ nhật
H
1
=
2
B1,5 m×
=
2
0,61,5 ×
= 0,45 (m)
Chiều cao của đáy máng tam giác
H

2
= 0,5× B
m
=
2
1
× 0,6 = 0,3 (m)
Chiều cao toàn bộ máng
H
m
= H
1
+ H
2
+ δ
m
(m)
Trong đó: δ
m
là chiều dày đáy máng, lấy δ
m
= 0,1 (m)
Do đó H
m
= 0,45 + 0,3 + 0,1 = 0,85 (m)
Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nước
được xác định theo công thức:
h =
100
eH ×

+ 0,25 (m)
Trong đó:
+ e : Độ trương nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 20%
+ H : Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)
=> h =
100
01,2 2×
+ 0,25 (m) = 0,49 (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 là 0,07 (m).
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là: H
m
= 0,85 (m) . Vì máng dốc về
phía máng tập trung 0,01, máng dài 8 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập
trung là:
H
m
’ = 0,85 + 0,08 = 0,93 (m)
Do đó khoảng cách giữa mép trên lớp vật liệu lọc đến mép dưới cùng của máng
thu ∆H
m
phải lấy bằng:
∆H
m
= 0,93 + 0,07 = 1 (m)
Máng thu kiểu đáy hình tam giác.

24
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mương tập trung nước :

h
m
= 1,75×
3
m
2
m
2
Bg
q
×
+ 0,2 (m)
Trong đó:
-
q
m
: Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước; q
m
=q
r
= 0,23328
( m
3
/s)
-
B
tt
m
: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn B
tt

m
= 0,7 (m)
-
g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/ s
2
Vậy:
h
m
= 1,75×
3
2
2
0,79,81
0,23328
×
+ 0,2 (m)
⇒ h
m
= 0,59 (m)
Chọn vận tốc nước chảy trong mương khi rửa lọc là 0,8 (m /s)
Tiết diện ướt của mương khi rửa là:
F
mương
=
k
r
V
q
( m
2

)
F
mương
=
0,8
0,23328
= 0,29 ( m
2
)
Chiều cao nước trong mương tập trung khi rửa là:
h =
m
B
F
=
0,7
0,29
= 0,42 (m)
Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nước sạch ít nhất phải cách mực nước trong
mương khi rửa là 0,3m, vậy ta phải bố trí ống thu nước sạch có cốt đáy ống cách
đáy mương một khoảng 0,75 (m) .
b. Tính toán hệ thống rửa lọc
Bể được sử dụng hệ thống phân phối nước trở lực lớn là sàn chụp lọc. Rửa lọc
bằng gió và nước kết hợp.
Quy trình rửa bể:
Đầu tiên, ngưng cấp nước vào bể.
Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 18 (l/s.m
2
), cho khí nén sục trong
vòng 2 phút.

Cung cấp nước rửa lọc với cường độ 2,5 (l/s.m
2
), kết hợp với sục khí trong vòng
5 phút.

25