TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
LỜI MỞ ĐẦU
&
Ngày nay khi nền kinh tế phát triển thì đời sống của người dân
càng được cải thiện và nâng cao. Cùng với sự phát triển đó là nhu
cầu đòi hỏi đảm bảo vệ sinh trong ăn, ở, uống, sinh hoạt. Tất cả các
lĩnh vực đó đều liên quan đến nước sạch. Bởi vậy có thể nói một
trong những vấn đề cấp bách hiện nay là nhu cầu cung cấp nước
sạch cho người dân Việt Nam.
Tuy nhiên nguồn nước cấp thì ngày càng hạn chế: 94% nước
trên Trái đất là nước mặn mà vấn đề xử lý nước mặn rất tốn kém,
hơn 4% là nước ngầm nhưng hiện nay vấn đề khai thác nước ngầm
cũng gặp nhiều khó khăn vì nó gây hiện tượng sụt lún bề mặt Trái
đất. Chính vì vậy vấn đề xử lý nước mặt để cung cấp cho ăn uống
và sinh hoạt là một vấn đề cấp bách và cần thiết của toàn cầu.
Với môn Đồ án công nghệ 1, em được thiết kế trạm xử lý nước
có công suất 4500m
3
/ng.đ và hàm lương cặn là 230mg/l. Trên cơ
sở xử lý hàm lượng cặn và khử trùng nguồn nước em đã lựa chọn
dây chuyền công nghệ xử lý nước để sau khi xử lý đảm bảo tiêu
chuẩn vệ sinh đối với nước dùng cho ăn uống sinh hoạt theo quy
1
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
định của Bộ y tế. Trên cơ sở kiến thức đã học cùng với sự tham
khảo tài liệu và đặc biệt có sự hướng dẫn tận tình của thầy : Phạm
Phú Song Toàn. Song trong quá trình thực hiện tính toán trình bày
và thiết kế bản vẽ còn nhiều thiếu sót mong thầy cô trong bộ môn
Môi trường góp ý và sửa chữa.
Em xin chân thành cảm ơn.

2
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
MỤC LỤC
Chương 1:CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO THIẾT KẾ
Trang
1.1. Các số liệu cơ sở cho thiết kế sơ đồ công nghệ……… ……5
1.2. Kiểm tra độ ổn định của nước nguồn……………………… 6
1.3. Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước 9
1.4. Thuyết minh dây chuyền công nghệ………………….… ….9
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH
CHÍNH TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.1. Xác định công suất của nhà máy……………………………11
2.2. Công trình hòa phèn và chuẩn bị dung dịch phèn công tác 11
2.3. Thiết bị định liều lượng phèn…………….……… 15
2.4. Công trình chuẩn bị dung dịch vôi………………………….15
2.5. Bể trộn đứng 17
2.6. Bể lắng đứng …………………………… ……… 22
2.7. Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng……………… ……….25
2.8. Bể lọc nhanh trọng lực……………… ……… 27
2.9. Bể chứa nước sạch ……………………………………… 37
3
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
2.10. Công trình khử trùng bằng Clo… ……… … 38
2.11. Bố trí cao trình cho các công trình xử lý………… …… 39
4
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO THIẾT KẾ

1.1Các số liệu cơ sở cho thiết kế sơ đồ công nghệ .
Chỉ tiêu Nước nguồn
Tiêu
chuẩn(TCXDV
N 33-2006)
Nhiệt độ(
o
C ) 23
o
C
Độ pH 7,3 6,5-8,5
Độ kiềm toàn phần, K
i
.
(mgdl/l)
2,3
Độ oxy hóa Pemanganat.
(mgdl/l)
7,3
<
12
Độ cứng tổng cộng.
(mgdl/l)
2,3
Độ màu. (Pt/Co) 28
Độ oxy hóa KMnO
4
.(mg/l) 2,0
Cặn lơ lửng lớn nhất, C
max

.
(mg/l)
230
<
2
Cặn lơ lửng nhỏ nhất,C
min
.
(mg/l)
66
Cặn lơ lửng trung bình,
C
tb
.(mg/l)
135
Hàm lượng sắt tổng (mg/l) 0,26
Hàm lượng sắt Fe
2+
.(mg/l) 0
Hàm lượng Mangan (mg/l) 0,1
Hàm lượng H
2
S.(mg/l) 0,5
<
0,05
Tổng muối hòa tan.(mg/l) 165
5
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Hàm lượng các cation chủ

yếu.(mg/l)
Na
+
+ K
+
Ca
2+
Mg
2+
NH4
+
23
60
6,2
0,5
Hàm lượng các anion chủ
yếu.(mg/l)
HCO
3
-
SO
4
2-
Cl
-
NO
2-
200
22
16

0,1
1.2. Kiểm tra độ ổn định của nước nguồn.
1.2.1. Xác định hàm lượng phèn để keo tụ.
- Ta sử dụng hóa chất keo tụ là phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3

- Căn cứ độ màu của nước nguồn là 32 Pt/Co, lượng phèn nhôm sử
dụng là :
P
Al
= 4
M
= 4
28
= 21,16
M : độ màu của nước nguồn 11 Pt/Co.
- Căn cứ vào hàm lượng cặn của nước nguồn là: 230 mg/l, lấy hàm
lượng phèn nhôm khô cân thiết là: 45 mg/l.(TCXDVN 33:2006).
- So sánh hàm lượng phèn nhôm tính theo hàm lượng cặn và độ
màu chọn lượng phèn tính toán P
Al
= 45 mg/l.
1.2.2. Hàm lượng CO
2
trong nước.
- Hàm lượng CO

2
trong nước trước khi làm thoáng.
pH = 7,3 , K
i
= 2,3 mgdl/l , t
o
= 23
o
C ,hàm lượng muối P =
160 mg/l.
Dựa vào biểu đồ hình 6-2 của TCXDVN-33-2006. ta suy ra được
hàm lượng CO
2
tự do trong nước nguồn là: 32 mg/l.
1.2.3. Độ kiềm của nước sau khi pha phèn.
6
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
K
1
= K
o
-
e
Dp
= 2,3 -
45
57
= 1,91 mg/l
Trong đó: Ko ,độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (tính

bằng mgdl/l)
Dp: liều lượng phèn tính cho sản phẩm không ngậm
nước (mg/l)
e: đương lượng của phèn tính cho sản phẩm không ngậm
nước.(e=57)
1.2.4. Lượng CO
2
tự do trong nước sau khi pha phèn.
Theo TCXDVN 33:2006
(CO
2
)
*
= (CO2)
o
+ 44
e
D
P

Trong đó:
(CO
2
)
o
: Nồng độ axit cacbonic trong nước nguồn trước khi
pha phèn. (CO2)
0
= 10 mg/l.
DP= 45 mg/l

e= 57( đối với Al
2
(SO
4
)
3
)
=> (CO2)
*
= 11 + 44
57
45
= 30,84 (mg/l)
1.2.5. Chỉ số bão hòa J.
J = pH
o
– pH
s
.
Trong đó: pH
o
:là độ pH của nước sau khi pha phèn (xác định
theo TCXDVN 33-2006).
pHs : là độ pH của nước sau khi đã bão hòa cacbonat
đến trạng thái cân bằng tính theo công thức:
pHs = f
1
(t) – f
2
(Ca

2+
) – f
3
(K
i
) + f
4
(P).
trong đó: f
1
(t), f
2
(Ca
2+
), f
3
(K),f
4
(P) được xác định theo hình H-
6.1 (TCXDVN_33_2006).
Nhiệt độ 27
o
C  f
1
(t) = 1,96
Nồng độ canxi Ca
2+
= 58 mg/l  f
2
(Ca

2+
) = 1,75
Độ kiềm K
i
= 1,91 mg/l  f
3
(K) = 1,28
7
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Tổng hàm lượng muối trong nước P =160 mg/l  f
4
(P) =
8,75
Từ trên ta có: pH
s
= 1,96 – 1,75 – 1,28 + 8,75= 7,68
Suy ra : J = pH
o
– pH
s
= 6,65 – 7,68 = - 1,03 > 0,5 (pH
o
<pH
s
<8,4).
 Nước không ổn định ta phải thêm hóa chât để ổn định
nước.
1.2.6. Xác định lượng vôi đưa vào kiềm hóa.
D

k
= b
×
K (mgđl/l). (theo TCXDVN 33:2006).
Trong đó:
K: Độ kiềm của nước sau khi đã xử lý ổn định K = 1,91
mg/l.
Tra biểu đồ 6-4-TCXDVN 33: 2006 ta được b = 0,65
=> D
k
= 1,91
×
0,65= 1,2415 mgđl/l.
Liều lượng vôi:
V = D
K

×
e
×
K
C
100
(mg/l).
Trong đó:
e: Đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/ml, đối với
vôi tính theo CaO = 28
C
K
: Hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật.

V = 1,2415
×
28
×
=
75
100
43,45 mg/l
1.2.7.Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước sau khi đưa hóa chất
vào kiềm hóa và keo tụ.
Ta có công thức tính như sau:
C
max
= C
n
+ K .P + 0,25 . M + V (mg/l)
Trong đó:
8
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
C
n
: Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn = 230 mg/l.
K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng
Đối với phèn nhôm không sạch K = 1.
P: Lượng phèn đưa vào để keo tụ P = 45 mg/l.
M: Độ màu của nước nguồn theo thang độ Platin-Coban.
M =32Co/Pt.
V: lượng vôi đưa vào kiềm hóa V= 43,45 mg/l
=> C

max
= 230 +45.1 + 0,25.28 + 43,45 = 325,45(mg/l)
1.3. Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước.
- Đối với nước mặt để lựa chọn dây chuyền công nghệ ta phải căn
cứ vào các chỉ tiêu : độ màu, hàm lượng cặn, công suất của trạm.
Dây chuyền tổng quát của quy trình xử lý nước mặt gồm những
công đoạn chính sau :
phèn vôi
→ → →


↓
← ←
Cl
2

1.4. Thuyết minh dây chuyền công nghệ.
9
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
Bể lắng đứng
Bể chứa nước
sạch
Bể lọc nhanh
Bể trộn đứng Bể phản ứng có
tầng cặn lơ lửng
Trạm bơm 2
Nước nguồn
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Nước thô được hòa trộn cùng với hóa chất ở bể trộn đứng, thời
gian nước tồn tại không quá 2 phút, tại đây hóa chất được trộn đều

nhưng vẫn chưa phản ứng với nhau sau đó được đưa sang bể phản
ứng. Phèn đưa vào làm pH của nước giảm dẫn đến phá vỡ cân
bằng của nước làm các cặn bẩn dính kết tạo bông kết tủa lơ lửng,
khi nước đi vào bể phản ứng nước chuyển động từ dưới lên với vận
tốc giảm dần tạo điều kiện cho các hạt keo và cặn bẩn kết dính với
nhau tạo những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng .
Lọc là công đoạn cuối cùng trong quá trình làm sạch, nước từ bể
lắng
qua bể lọc ở đây nước chuyển động từ trên xuống qua lớp vật liệu
lọc có chiều dày 0,8 m các hạt cặn và vi trùng được giữ lại trên bề
mặt hoặc các khe hở của lớp vật liệu lọc, cho đến khi nước vào hệ
thống thu nước lọc thì hầu như không còn cặn nữa. Nước tiếp tục
đi từ bể lọc tiếp xúc tràn qua máng theo đường ống đưa đến bể
chứa nước sạch. Quá trình đưa nước đến
bể chứa nước sạch phải có đường ống châm Clo khử trùng nước.
Sau đó nước được cung cấp cho mạng lưới và được chuyển đến
nơi tiêu thụ.
10
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
CHƯƠNG 2 :
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH
TRONG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.1. Xác định công suất của nhà máy.
- Ta có lượng nước tính toán được là 4500 m
3
/ ng.đ. Nhưng khi
xây dựng nhà máy ta phải tính đến lượng nước dự phòng.
- Lượng nước dự phòng có thể tính là 5% - 10% tổng lượng nước
tính toán.

- Vậy chọn lượng nước dự phòng là 10% tổng lượng nước.
 Q = Q
1
+ 0,1 x Q
1
= 4500+ 0.1 x 4500 = 4950
(m
3
/ngày.đêm)
Ta chọn công suất nhà máy là 5000 m
3
/ ng.đ
- công suất của nhà máy là:
Q = 5000(m
3
/ngày.đêm) = 208,3(m
3
/h)
2.2. Công trình hòa phèn và chuẩn bị dung dịch phèn công tác.
Để quá trình keo tụ có hiệu quả phèn phải được pha đều vào
nước cần xử lý với liều lượng chính xác trong thời gian ngắn nhất.
Do việc định lượng phèn và pha chế phèn khô trực tiếp vào nước
khá phức tạp nên chọn phương pháp pha thành dung dịch trước khi
cho vào nước là có hiệu quả nhất.
2.2.1. Chọn thông số tính toán.
Theo 6.22-20TCXDVN 33-2006.
11
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
- Để hoà tan phèn: u

k
= 10 l /s.m
2
.
- Để trộn đều khi pha loãng đến nồng độ cần thiết trong bể tiêu thụ:
u
k
= 5 l/s.m
2
.
Để phân phối không khí cần dùng ống có lỗ bằng vật liệu chịu axít,
nên ta dùng ống thép chống ăn mòn có khoan hai hàng lỗ so le
nhau hướng xuống phía dưới tạo với phương đứng 45
o
C
- Tốc độ không khí trong ống phải lấy bằng V=15 m/s.
- Tốc độ không khí qua lỗ bằng V= 30 m/s.
- Đường kính lỗ D = 4 mm; lỗ phải hướng xuống dưới
- Áp lực không khí ép lấy từ 1,2 at.
2.2.3. Tính toán bể hòa trộn phèn và bể tiêu thụ.
Theo 6.19 – TCXDVN- 33_2006.
- Dung tích bể hoà phèn tính theo công thức

)m(
.b000.10
p.n.q
W
3
h
1

γ
=
=> W
h
=
208,3 10 45
10000 10 1
× ×
× ×
= 0,93 (m
3
).
Trong đó:
q: Lưu lượng nước xử lý (m
3
/h)
p: Liều lượng hoá chất dự tính cho vào nước (g/m
3
)
n : số giờ giữa 2 lần hòa tan đối với trạm công suất 4950
(m
3
/ngày.đêm) ta chọn n = 10 giờ.
b
h
: nồng độ hóa chất trong thùng trộn lấy bằng 10%.
12
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
y : khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1 tấn/m

3
Ta xây 1 bể hòa tan phèn dung tích 0,93 m
3
, kích thước bể 0,93
×
1
×
1 (m
3
).
- Dung tích bể tiêu thụ tính theo công thức :
t
hh
t
b
bW
W
×
=
(m
3
).
 W
t
=
0,93 10
5
×
= 1,86(m
3

).
 chọn xây 1 bể tiêu thụ, dung tích mỗi bể 1,86 (m
3
), kích thước
bể 1
×
1
×
1,86 (m3).
2.2.4. Tính toán hệ thống phân phối khí nén.
Lưu lượng gió thổi vào bể hòa phèn và bể tiêu thụ được xác định
theo công thức:
Q
g
= 0,06 U
k
. F
+ Đối với với 1 bể hòa phèn :
Tổng diện tích bể hòa phèn là :
F
h
= 0.93
×
1
×
1 = 0,93 (m
2
).
Lưu lượng gió thổi vào bể hòa phèn là:
Q

h
= 0,06
×
10
×
0,93 = 0.558 (m
3
/phút) = 0,0093
(m
3
/s).
+ Đối với bể tiêu thụ :
Tổng diện tích bể tiêu thụ :
F
t
= 1
×
1
×
1,86 = 1,86 (m
2
).
13
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Lưu lượng gió thổi vào bể tiêu thụ :
Q
t
= 0,06
×

5
×
1,86 = 0,558 (m
3
/phút) = 0,0093
(m
3
/s).
Tổng lưu lượng gió cần thiết cho 1 bể hòa phèn và 2 bể tiêu thụ.
Q
g
= Q
h
+ Q
t
= 0,0093 + 0,0093 = 0,0186 (m
3
/s).
+ Đường ống dẫn khí chính cho cả 3 bể :
D
c
=
v
Qg
×
×
π
4
=
4 0,0186

3,14 15
×
×
= 0,04 (m) = 40 (mm).
+ Chọn đường kính ống chính D
c
= 50 (mm), vận tốc khí qua ống
chính là:
V =
2
4
C
g
D
Q
×
×
π
=
2
4 0,0186
3,14 0,05
×
×
= 9,47 (m/s).
+ Đường kính ống dẫn khí đến bể hòa phèn:
D
h
=
4

h
v
Q
π
×
×
=
4 0,0093
3,14 15
×
×
= 0,028 (m) = 28(mm).
Chọn đường kính ống dẫn khí hòa phèn là D
h
= 28 (mm).
Chọn 1 ống dẫn khí đến bể hòa phèn,lưu lượng khí của ống.
Q
dh
= Q
h
= 0,0093 (m
3
/s).
Thiết kế dàn ống phân phối có 3 nhánh, lưu lượng khí qua mỗi ống
nhánh:
Q
nh
=
3
Qdh

=
0,0093
3
= 0,0031 (m
3
/s).
Đường kính ống nhánh:
14
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
D
nh
=
v
Q
nh
×
×
π
4
=
4 0,0031
3,14 15
×
×
= 0,016 (m) = 16 (mm).
Chọn đường kính ống nhánh D
nh
= 30 (mm).
Chiều dài mỗi ống nhánh L

nh
= 1,4 (m).
Chọn đường kính lỗ khoan trên ống nhánh: d
l
= 3(mm).
Diện tích 1 lỗ : f
l
=
4
2
l
d×
π
=
4
003,014,3
2
×
= 7,1
×
10
-6
(m
2
).
Tổng diện tích các lỗ trên 1 ống nhánh:
F
l
=
v

Qnh
=
0,0031
30
= 1,03
×
10
-4
(m
2
).
Số lỗ trên 1 nhánh : n =
l
l
f
F
=
4
6
1.03 10
7,1 10
−
−
×
×
= 14 (lỗ).
Khoan 2 hàng so le nhau,mỗi hàng có n= 7 (lỗ).
Khoảng cách giữa các lỗ : l =
n
Lnh

=
1,4
7
= 0,2 (m) = 200(mm).
2.3. Thiết bị định liều lượng phèn.
Chọn thiết bị định lượng phèn kiểu phao.
2.4.Công trình chuẩn bị dung dịch vôi.
2.4.1 Dung tích bể pha vôi:
Dung tích bể pha vôi được tính theo công thức:
W=
γ
××
××
v
vtt
b
LnQ
10000
(m
3
)
Trong đó:
Q: là công suất trạm xửt lý, Q = 208,3(m
3
/h).
15
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
n: là thời gian giữa 2 lần pha vôi n = 10 (h).
L

v
: là liều lượng vôi đưa vào, L
v
= 43.45(g/m
3
).
b
v
: là nồng độ dung dịch vôi sữa, b
v
= 5%.
γ : là tỉ trọng của dung dịch, γ = 1 (T/m
3
).
⇒
W
v
=
208,3 10 28.1
10000 5 1
× ×
× ×
= 1,17 (m
3
)
Thiết kế 1 bể pha vôi sữa, dung tích mỗi bể là: W = 1,17 (m
3
)
2.4.2 Cấu tạo:
Bể được thiết kế hình tròn.

+ Đường kính bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể
d=h
d =
3
4
π
×W
=
3
41
π
×
= 1,1 (m)
+ Đường kính bể: d = 1,1 m, góc nón = 90
0
.
h
n
=
0
1,3
2 45tg
= 0,65 m
+ Thể tích hình nón là:
W
n
=
3

2

hr
π
=
2
3,14 0,65 0,65
3
x x
= 0,29 m
3
+ Thể tích hình trụ là:
W
tr
= W

- W
n
= 2 - 0,29 = 1,71 m
3
+ Chiều cao công tác hình trụ:
16
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
h
tr
=
2 2
1.71
. 3,14 0,65
tr
W

r
π
=
×
= 1.29 m
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút.
Chiều dài cánh bằng 0,45 đường kính bể:
l
cq
= 0,45 x 1,1 = 0,5 m
Chiều dài toàn phần cánh quạt = 2 l
cq
=1 m
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m
2
cánh quạt/1m
3
vôi sữa.
f
cq
= 0,15 x 1 = 0,15 m
2
Chiều rộng mỗi cánh quạt:
b
cq
= (
1/2)x (0,15/1) = 0,075 m
Công suất động cơ để quay cánh quạt lấy là 3 KW
+ Đường kính ống dẫn vôi sữa, ống áp lực dẫn sản phẩm sạch đến
công trình trộn có d = 50 (mm)

+ Ống tự chảy dần vôi từ bể tôi vôi đến bể pha vôi công tác có d =
75 mm, tốc độ vôi chảy trong ống phải đảm bảo không lắng cặn
vôi.
+ Ống tự chảy có độ dốc về phía miệng xả là 0,04.
+ Chỗ ngoặc của đuờng ống dẫn dung dịch vôi sữa có bán kính
cong là:
R = 5 × d = 5 × 75 = 375 (mm).
2.5. Bể trộn đứng.
2.5.1. Các thông số tính toán.
- Thu nước bằng các máng thu có lỗ ngập trong nước,mỗi bể đều
có máng thu nước chạy vòng quanh.
17
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
- Thời gian nước lưu lại bể t = 2 phút.để đảm bảo đủ thời gian tách
khí
- Chọn vận tốc ở miệng dẫn vào đáy bể. v
v
=1 (m/s) .
- Vận tốc nước dâng ở cuối máng v
d
= 25 (mm/s) = 0,025 (m/s).
- Vận tốc nước chảy ở cuối máng v
m
= 0,6 (m/s).
- Vận tốc nước từ bể ra máng v
r
= 0,8 (m/s).
- Dung tích bể tính theo công thức :
W

b
=
60
tQ ×
(m
3
).
W
b
=
208,3 2
60
×
= 6,94 (m
2
).
Ta chọn xây 2 bể, dung tích bể là 3,47 (m
2
).
Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc
nước dâng v
d
=25mm/s=0,025m/s là:
F
t
=
nv
Q
d
×

=
0,058
0,025 1×
= 2,32 (m
2
).
Bề mặt trên của bể là hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là:
b
t
=
t
F
=

2,32
= 1,5(m)
Diện tích đáy nhỏ:
F
1
=
v
vn
Q
×
(m
2
).
Trong đó :
+ Q , công suất trạm xử lý ( Q = 208,3m
3

/h).
+ n , số bể trộn ( n =2).
18
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
V
v
, vận tốc nước vào dáy bể.( v
v
= 1 m/s)
 F
1
=
208,3
1 2 3600× ×
= 0,029(m
2
).
=> kích thước đáy nhỏ là :
R
1
=
π
1
F
= 0,86 (m).
Diện tích đáy lớn :
F
2
=

d
vn
Q
×
(m
2
).
 F
2
=
208,3
2 0,025 3600× ×
= 1,16 (m
2
).
=> kích thước đáy lớn là :
R
2
=
π
2
F
= 0,6 (m).
Dung tích hình chóp phía dưới :
W
1

=

12

π

×
h
1

×
(
2
2
2
1
DD +
+
1
D
x
2
D
) (m
3
).
Trong đó:
+ h
1
là chiều cao phần hình chóp
h
1
=







×
−
2
cot
2
21
α
g
DD
(m)
+
1
D
: là đường kính đáy lớn,
1
D
= 1,5 m.
+
2
D
: là đường kính đáy nhỏ,
2
D
= 0,3 m.
+

α
: là góc nghiêng của tường phần hình chóp,
α
= 40
0
.
⇒
h
1
=
2
40
cot
2
3,05,1
g×
−
= 1,66 (m).
19
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
⇒ W
1
=
12
π
( )
3,05,13.05,166,1
22
x++××

= 1,2 (m
3
)
Dung tích phần hình hộp bên trên:
W
2
= W
1b
- W
1
= 3,47– 1,2 = 2,27 (m
3
)
Chiều cao phần hình hộp là:
h
2
=
2
2
F
W
=
2,27
1.16
= 1.95 (m )
Lấy chiều cao bảo vệ là: h
3
= 0,4m.
Chiều cao xây dựng bể là:
H = h

1
+ h
2
+

h
3
= 1,66 + 1,95 + 0,4 = 4,01 ( m).
Chọn dường kính ống dẫn nước vào bể :
Chọn D
v
= 300 mm, lưu lượng nước vào một bể là:
Q
1b
= Q = 208,3 (m
3
/h)
≈
0,058 (m
3
/s).
Vận tốc nước đưa vào từ đáy bể :
v =
2
4
D
Q
×
×
π

=
2
4 0,058
3,14 0,3
×
×
= 0,82 (m/s).
Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể là : D = 327 (mm).
+ Tính toán máng thu :
Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo
hai hướng ngước chiều nhau, vận tốc nước chảy cuối máng là v
m
= 0,6 (m/s).
Lưu lượng nước tính toán của máng sẽ là:
1
208,3
2 2
b
m
Q
q = =
= 104,15 (m
3
/h)
20
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Diện tích mặt cắt ướt là:
F
m

=
m
m
v
q
×
2
1
(m
2
)
F
m
=
2
1

×

104,15
0,6 3600×
= 0,048 (m
2
).
Chiều cao máng:
- Chọn khoảng cách thừa từ mực nước đến mép trên máng
thu là 0,1 (m).
- Khoảng cách từ mực nước đến tâm lỗ 100 (mm) = 0,1
(m).
- Bán kính lỗ R= D/2 = 150 (mm) = 0,15 (m).

- Khoảng cách từ mép dưới lỗ ngập đến máng thu là 0,2
(m).
Vậy chiều cao xây dựng máng:
h
m
= 0,1 + 0,1 + 0,15 + 0,2 = 0,55 (m).
Chiều cao máng làm việc:
h = 0,1 + 0,15 + 0,2 = 0,45 (m).
Chiều rộng máng b
m
=
m
m
H
F
=
0,048
0,55
= 0,087 (m).
Thiết kế máng có độ dốc 0,005 về phía lỗ thu nước.
+ Tính toán lỗ ngập :
Tổng diện tích lỗ thu trong bể,với vận tốc nước chảy qua lỗ là :
1 (m/s)
∑
l
f
=
l
b
V

Q
1
=
208,3
1 3600×
= 0,058 (m
2
).
21
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Chọn đường kính lỗ d = 30mm thì diện tích lỗ sẽ là:
F
l
=
4
2
l
d×
π
=
4
03,014,3
2
×
= 0,0007m
2
Tổng số lỗ trên máng sẽ là:
n =
l

l
f
f
∑
=
0,058
0,0007
= 83(lỗ).
Chu vi phía trong của máng : P
m
= 3,14
×
1,82 = 5,71(m).
F
t
=
d
v
Q
=
0,058
0,025
= 2,32 (m
2
).
Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ với nhau :
e =
n
P
m

=
5,71
83
= 0,068 (m)
Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ với nhau :
e – d
e
= 0,068 -0,03 = 0,038 (m).
Chọn đường kính ống bằng thép dẫn nước ra khỏi bể là: D
r
=
300 mm
Vận tốc nước chảy trong cùng là: v = 1,04 ( hợp với quy phạm v
= 0,8
3,1÷
m/s).
Độ dốc 1000i=6,6
→
đảm bảo không lắng cặn.
2.6. Bể lắng đứng
Ta lựa chọn bể lắng là bể lắng đứng, tiết diện hình tròn đáy
hình nón nghiêng góc 45
0
, ở giữa có ống trung tâm.
* Tính toán kích thước bể lắng
Diện tích tiết diện nganh vùng lắng của bể lắng đứng:
F=
Nv
Q
tt

6,3
ß
=1,4.
208,3
64,2
3,6.0,45.2
=
m
2
Trong đó:
- Q : lưu lượng nước tính toán ( m
3
/h)
22
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
- V
tt
: tốc độ tính toán của dòng nước đi lên, chọn V
tt
=0,45
mm/s (Theo bảng 6.9-TCVN33-2006)
- N : số bể lắng, N=2 bể
- ß : hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới
hạn 1,3-1,5. Lấy ß=1,4 ứng với tỷ số D/B=1,4
Diện tích ngăn phản ứng đặt trong bể được tính theo công thức:
f=
NH
tQ
60

.
= 7,7 (m
2
)
Trong đó:
Q: lưu lượng nước tính toán Q = 208,3 m
3
/h
H: chiều cao ngăn phản ứng bằng 0,9 chiều cao vùng lắng
Chiều cao vùng lắng chon tiêu chuẩn lấy sơ bộ H
L
=5 m (quy
phạm 2,5- 3,5).
H= 0,9
×
5=4,5 (m)

Đường kính bể lắng được xác định theo công thức:

=
+
=
π
4).( fF
D

(64,2 7,7).4
9,57
3,14
+

=
(m)
Vậy tỷ số D/H = 14,09/10 =1,4 đạt yêu cầu
( H =10m chọn trong phần tính bể phản ứng xoáy hình trụ)
Khi đó đường kính ống trung tâm là:
7,7
2.
3,14
d =
=3,13(m)
* Thời gian tháo bùn
Bùn từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm đến hệ thống máy ép
bùn để xử lý. Ở đây ta cần tính được thời gian tháo bùn tại mỗi bể
lắng để đưa ra thời gian hoạt động hợp lý của thiết bị ép bùn.
+ Chu kì xả cặn lắng là:
c
ax
W . .
( )
m
N
T
Q C C
δ
=
−
δ – Nồng độ cặn trung bình đã nén => Chọn δ = 30000 mg/l
N – Số bể lắng N = 2
23
SVTH: Nguyễn Viết Khánh

ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
Q – Lưu lượng nước thải vào bể
C – Hàm lượng cặn ra khỏi bể lắng, chọn C = 12mg/l
C
max
– hàm lượng cặn lớn nhất trong nước thải C
max
= 284,34
Như vậy, thay số vào ta sẽ có chu kì xả cặn của bể lắng là: T
≈
1 ngày
Trong đó:
2 2
c
.
.
W ( )
3 4
b
h
D d D d
π
+ +
=
W
c
– Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng đứng
D – đường kính bể lắng đứng; D =14,09 m
d – đường kính của ngăn chứa bùn chọn d = 0,4 m
h

n
– Chiều cao ngăn chứa bùn cặn,
với: h
n
=
)90(.2
α
−
−
tg
dD
=
)4590(.2
4,009,14
−
−
tg
= 6,845 m (chọn
α
=45
o
)
vậy: W
c
=
3,14 6,845
3
×
.
2 2

14,09 0,4 14,09.0,4
( ) 365,7
4
+ +
=
m
3
như vậy : T=
367,5 2 30000
208,3 (284,34 12)
× ×
× −
=386,7 giờ
Lưu lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm
lượng nước xử lý, xác định như sau:
P=
TQ
NWK
cp
.

.100=
1,15 365,7 2
208,3 386,7
× ×
×
.100= 1,04%
K
p
: Hệ số pha loãng cặn bằng 1,2 -1,15. Lấy K

p
=1,15
Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung
quang thanh bể và 4 máng hình nan quạt chảy tập trung vào máng
chính.
Nước chãy theo 2 chiều, nên diện tích của mặt cắt ngang của máng
vòng được tính như sau:
f
v
=
v
Q
.2.2
=
0,058
2 2 0,6× ×
= 0,024 m
2
trong đó:
Q = 208,3 m
3
/h = 0,058 m
3
/s
24
SVTH: Nguyễn Viết Khánh
ĐỒ ÁN MT1 GVHD: Phạm Phú Song Toàn
v: vận tốc nước chảy trong máng, v= 0,6 m/s
thiết kế máng có tiết diện : (0,1 x 0,38)m
Tiết diện ngang của máng nan quạt:

F
p
=
2 4
Q
v× ×
=
0,058
2 4 0,6× ×
= 0,012 m
2
Thiết kế máng có tiết diện: (0,1 x 0,12)m
2.7. Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng .
Về nguyên tắc, trước khi đưa nước và bể phản ứng có tầng cặn
lơ lửng nước phải đi qua ngăn tách khí. Nhưng do công trình
trước đó là bể trộn đứng tách khí nên nước đã được tách khí.
Do vậy ko cần thiết kế riêng một công trình tánh khí .
Dung tích bể phản ứng.
W
b
=
60
tQ ×
=
297,92 20
60
×
= 99,3 (m
3
).

Trong đó:
Q là công suất trạm xử lý, Q= 7150 (m
3
/ngày.đêm) = 297,92
(m
3
/h)=0,083(m
2
/s)
t : thời gian lưu nước trong bể , t = 20 phút.
Diện tích mặt bằng của bể phản ứng :
F =
vn
Q
×
=
0,083
1 0,0016×
= 51,9 (m
2
).
Trong đó:
v
= 1,6 mm/s: Tốc độ đi lên của dòng nước
Lấy chiều rộng của bể phẩn ứng bằng chiều rộng của bể lắng
ngang, B = 3,4 m.
Chiều dài của ngăn phản ứng.
L =
B
F

=
51,9
3,4
= 15,3 (m).
25
SVTH: Nguyễn Viết Khánh