thiết kế và tính toán các công trình chính cho một hệ thống xử lý nước ngầm với công suất 5000 m3ngày đêm

Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống của các sinh vật trên
Trái Đất.
Nước không chỉ là tài nguyên mà còn là một trong những thành phần môi
trường để duy trì sự sống. Nước là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên
Trái Đất. Không có nước cuộc sống trên Trái Đất không thể tồn tại được. Nước
dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động vui chơi giải trí, các hoạt
động cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường và mọi nghành công nghiệp hầu
như sử dụng nước như là một nguyên liệu không thể thay thế được trong sản
xuất.
Hiện nay ,vấn đề nước sạch và cung cấp nước sạch , chống ô nhiễm
nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt, nước thải nông nghiệp và công
nghiệp đang là vấn đề cấp bách hiện nay. Cùng với sự phát triển của công
nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số nguồn nước càng ngày bị ô nhiễm và cạn
kiệt. …
Vì thế con người cần phải biết cách xử lý các nguồn nước cấp đề đáp ứng
cả về chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt hằng ngày và sản xuất công nghiệp.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Mai Quang Tuấn cùng các thầy cô
trong khoa Môi trường của trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường đã giúp
em xin hoàn thành Đồ án công nghệ mang tên: thiết kế và tính toán các công
trình chính cho một hệ thống xử lý nước ngầm với công suất 5000 m
3
/ngày
đêm.
Với lượng kiến thức của bản thân và thực tế chưa nhiều, nên trong quá
trình làm đồ án không thể tránh khỏi những sai sót trong bài.
Rất mong các thầy cô xem xét và chỉ bảo để em hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!!!
1
1 1

Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Phần 1
Tổng quan – Giới thiệu
1.1Mục tiêu của đồ án:
• Nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng trạm xử lý nước mang tính khả
thi cao, phù hợp với phương án bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
• Cung cấp đủ nước cho các nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, tưới tiêu,
thương mại, dịch vụ và chữa cháy theo yêu cầu cấp nước của đồ án.
• Biết cách tính toán 1 công trình xử lý nước cấp.
1.2.Nội dung thiết kế của đồ án:
• Lựa chọn công nghệ thích hợp với thông số chất lượng nước đầu vào và
thuyết minh dây truyền xử lý.
• Vẽ bản 3 bản vẽ:
• Sơ đồ công nghệ trạm xử lý
• Mặt bằng trạm xử lý
• Thiết kế chi tiết các công trình xử lý
1.3.Các tiêu chuẩn môi trường liên quan
1 Tiêu chuẩn thiết kế (TCXDVN 33-2006)
2 Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt, ăn uống (quy chuẩn do
Bộ Y tế ban hành: QCVN 02/2009)
3 Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nguồn nước.
1.4.Thành phần, tính chất của nước thô:
Bảng thành phần chất lượng nước thô:
- Nguồn nước: Ngầm.
- Công suất cấp nước: …5000 m3/ngày đêm
2
2 2
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
- Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước:
Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị QCVN 02:2009/ BYT

Nhiệt độ
0
C 32
pH - 6.2 6.0 – 8.5
Độ màu TCU 4 15
Độ đục NTU 120 5
TS mg/l 70 _
SS mg/l 25 _
Hàm lượng sắt tổng số mg/l 1 0,5mg/l
Hàm lượng amoni mg/l 0.2 3mg/l
Hàm lượng mangan
tổng số
mg/l 2
<0.3mg/l
Theo QCVN 02:2009/ BYT các thành phần cần xử lý là:
1 Hàm lượng Fe: hàm lượng Fe tổng số của nước nguồn là 1 mg/l vượt
ngưỡng gấp 3.3 lần so với hàm lượng Fe tổng số quy định trong QCVN
02:2009/ BYT
2 Hàm lượng mangan tổng số: so với tiêu chuẩn thì hàm lượng mangan tổng
số vượt ngưỡng gấp gần 7 lần
3 Độ đục: so với tiêu chuẩn thì độ đục vượt ngưỡng gấp 24 lần
Chương 2
3
3 3
Nước rửa lọc
clo
Cấp nước vào mạng lưới
Nguồn nước
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Lựa chọn công nghệ xử lý

2.1 Lựa chọn phương án xử lý
2.2.1 Đề xuất phương án xử lý
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng nước và đặc
trưng của nguồn nước thô. Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lý
nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý. Dựa vào số
liệu đã có, so sánh với chất lượng nước thô và chất lượng nước sau khi xử lý thì
ta đưa ra 2 phương án xử lý sau.
Phương án 1
4
4 4
Bể lắng ngang
Nước rửa lọc
clo
Bể chứa
Sân phơi bùn
Cấp nước vào mạng lưới
Nguồn nước
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Phương án 2
5
5 5
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
So sánh 2 phương án:
So sánh PA1 PA2
Ưu
điểm
• Giàn mưa:
+ Dễ vận hành
+ Việc duy tu, bảo dưỡng
và vệ sinh định kì giàn mưa

cũng không gặp nhiều khó
khăn.
• Bể lắng đứng
+ do đươc xây dựng cùng
với giàn mưa nên giảm
thiểu diện tích.
+ hoạt động ổn định có thể
hoạt động tốt ngay khi chất
lượng nước đầu vào thay
đổi
+ Vận hành đơn giản
• Thiết kế dây truyền sử lý
đơn giản.
• Tốn ít chi phí hơn so với
PA2
• Hệ suất khử CO2, Fe, Mn
trong thùng quạt gió lớn hơn
so với giàn mưa.
• Bể lắng trong có lớp cặn lơ
lửng đạt hiệu suất cao hơn và
tốn ít diện tích hơn so với bể
lắng ngang.
Nhược
điểm
• Hiệu suất sử lý CO2, Fe,
Mn của giàn mưa nhỏ hơn
của thùng quạt gió (tuy
nhiên theo chất lượng
nguồn nước thô thì hàm
lượng CO2, Fe, Mn là

không lớn và lượng Fe, Mn
còn được xử lý qua bể lọc
nên sẽ đảm bảo chất lượng
tiêu chuẩn nước đầu ra)
• Giàn mưa tạo ra tiếng ồn
• Thùng quạt gió vận hành khó
hơn giàn mưa, khó cải tạo
khi chất lượng nước đầu vào
thay đổi, tốn diện tích khi
vận hành. Khi tăng công suất
phải xây dựng thêm thùng
quạt gió chứ không thể cải
tạo
• Bể lắng trong có lớn cặn lơ
lửng xây dựng và vận hành
phức tạp, rất nhạy cảm với
6
6 6
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
khi hoạt động, khối lượng
công trình chiếm diện tích
lớn.
sự dao động về lưu lượng và
nhiệt độ nguồn nươc, khó
khăn khi tăng giảm lưu
lượng nước đầu vào.
• Chi phí xây dựng cao.
Qua việc so sánh trên ta thấy phương án 1 là hợp lý vì các lý do sau:
Thứ 1: PA1 xử lý được triệt để các thông số ô nhiễm đầu vào của nguồn nước.
Thứ 2: khi sử dụng PA1 vận hành đơn giản, dễ dàng cho việc duy tu và sữa chữa

khi gặp sự cố.
Thứ 3: khi tăng hoặc giảm công suất với giá trị nhỏ thì vẫn có thể đáp ứng yêu câu.
Thứ 4: chi phí ban đầu cho xây dựng và thiết kế là nhỏ hơn PA2
 Chọn PA1 để tính toán và thiết kế dây truyền xử lý nước ngầm.
3. Thuyết minh quy trình xử lý:
- Nước từ giếng sẽ được bơm lên giàn mưa. Giàn mưa có tác dụng : Hòa tan O
2
từ
không khí vào nước để Oxy hóa Fe
2+
thành Fe
3+
, Mn
2+
thành Mn
4+
để dễ dàng
kết tủa, quá trình lắng diễn ra nhanh và dễ hơn, khử sắt và mangan ra khỏi nước
bằng lắng và lọc.
- Sau đó nước sẽ được đưa vào bể lắng đứng để loại trừ các hạt cặn lơ lửng có khả
năng lắng xuống dưới đáy bể bằng trọng lực, ở đây các loại chất rắn TS, SS …
được giữ lại.Nhiệm vụ của bể lắng là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có
kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm. Cặn từ bể lắng đứng sẽ được đưa sang
bể nén bùn để xử lý.
- Nước sau khi đã loại bỏ các chất rắn lơ lửng sẽ được đưa vào bể lọc nhanh. Lọc
là quá trình không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn
hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại keo sắt, keo
hữu cơ gây độ đục, độ màu. Bể lọc thường được dùng để lọc một phần hay toàn
bộ cặn bẩn có trong nước. Bùn cặn từ quá trình xả cặn và lọc sẽ được đưa vào
bể nén bùn để xử lý, nước từ quá rửa lọc được tuần hoàn lại bể lắng đứng để xử

lý
7
7 7
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
- Nước sau khi được lọc sạch sẽ được đưa vào bể chứa nước sạch. Bể chứa nước
sạch dùng để chứa nước sạch sau khi lọc, tại đây ta thêm một lượng dung dịch
Clo nhằm đảm bảo chỉ tiêu vi sinh và khử trùng trong đường ống, ngăn chặn
tảo phát triển trong đường ống làm tắc nghẽn đường ống dẫn. Nước sau khi xử
lý đạt loại A theo QCVN 09:2009/BYT quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất
lượng nước sinh hoạt.
8
8 8
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Chương 3: Tính toán thiết kế các công trình
1: Giàn mưa
+. Nhiệm vụ :
Khử CO
2
trong nước
Làm giàu oxy trong nước tạo điều kiện khử Fe
2+
thành Fe
3+
+. Tính toán

Diện tích bề mặt cần cho giàn mưa:
2
83,20
10
3,208

m
q
Q
F
m
===

Q:là lưu lượng nước xử lý
Q= 5000m
3
/ngàyđêm = 208,3m
3
/h = 0,058m
3
/giây.
q
m
:là cường độ mưa lấy từ (10 – 15 m
3
/m
2
.h).chọn bằng 10m
3
/m
2
.h
 Số giàn mưa chọn bằng 1 => kích thước giàn mưa là 3,5×6 = 21(m)
 Chia giàn mưa thành 3 ngăn, diện tích mỗi ngăn:
2
79.6

3
83,20
m
n
F
f ≈===
Chiều cao giàn mưa:
+ Thiết kế giàn mưa có 3 sàn tung nước
+Chiều cao hiệu quả đối với giàn mưa là 3m, vậy ta chọn khoảng cách giữa các
sàn tung là 0,7m.
Chiều cao phần làm thoáng là: 0,7 x 3 = 2,1 m
+ Chọn chiều cao ngăn thu nước là 0,5m
→ Chiều cao giàn mưa: H = 0,7 x 3 + 0,5 = 2,6 m
Sử dụng sàn tung nước bằng các tấm inox có đục lỗ có d = 14mm (d= 14 –
16mm), các tấm inox có kích thước 1x1m. Cấn sử dụng 4 tấm cho một sàn tung,
khoảng cách giữa các lỗ là 100mm.
- Sàn thu nước: được đặt dưới đáy giàn mưa, có độ dốc 20
0
về phía ống dẫn
nước sau khi làm thoáng. Sàn thu được làm bằng bêtông cốt thép.
9
9 9
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
- Hệ thống thu nước và xả cặn: ống thu đặt ở mặt đáy sàn thu nước, cao hơn mặt
đáy sàn 0,2 m nhằm ngăn cặn bẩn không theo dòng nước vào các công trình sau
- Diện tích ống dẫn nước là:
( )
2
038,0
5,1.1.86400

5000
m
v
Q
S ===

Trong đó: Vận tốc dòng nước theo quy phạm từ 1-1,5 m/s, chọn v =1,5
m/s
- Đường kính ống dẫn :

)(22,0
038,0.4.4
m
S
D ===
ππ

Chọn ống có đường kính 200 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy :
===
86400.44,0.
4.20000
.
4.
22
ππ
D
Q
v
1,5 m/s
- Ống xả cặn: bố trí mỗi ngăn có một ống xả cặn theo quy phạm đường kính ống

từ 100-200 mm, ống này đặt sát sàn để thu cặn và xả nước khi làm vệ sinh giàn
mưa.
Chọn ống xả cặn là ống PVC có đường kính là 100 mm, mỗi ngăn đặt một
ống xả cặn ở giữa ngăn và sát sàn thu nước, phía đáy thấp.
- Hệ thống phân phối nước:
Trên mỗi giàn mưa ta bố trí một ống phân phối nước chính có chiều dài
bằng chiều rộng giàn mưa. Chọn vận tốc nước chảy trong ống là 1 m/s.
- Đường kính ống phân phối chính là:
19,0
1 2.86400
4.5000
86400
4.
===
ππ
v
Q
D
( m)
Chọn đường kính ống phân phối chính là 200 mm, kiểm tra lại vận tốc
nước chảy trong ống :
10
10 10
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
.)38,0(.2.86400
4.5000
.
4.
22
ππ

==
D
Q
v
=1m/s
Chọn khoảng cách giữa cách ống nhánh là 300 mm (theo quy phạm
khoảng cách này được lấy từ 250-300 mm).
-Số ống nhánh trên một ống phân phối chính sẽ là:
8)1
3,0
1
.(2 =+=n
- Lượng nước vào ống nhánh là
)/(10.6,3
2.8.86400
5000
8
33
sm
Q
q
nh
−
===
Chọn vận tốc nước trong ống phân phối nhánh là 2 m/s ( v= 1,8-2 m/s).
- Như vậy đường kính ống nhánh là:
m
v
q
d

nh
nh
05,0
.2
4.10.6,3
.
4.
3
===
−
ππ

[1 - 25]
Chọn ống nhánh đường kính 50 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước trong các
ống nhánh:
)/(8,1
)09,0.(.
4.10.6,3
.
4.
2
3
2
sm
d
q
v
nh
nh
===

−
ππ
[1 -25]
Tổng diện tích lỗ trên các ống nhánh theo quy phạm chọn từ 30-35 % diện
tích tiết diện ngang của ống chính, chọn tỷ lệ này là 30 %, tổng diện tích lỗ phun
là:
Tổng diện tích lỗ
3
22
10.9,5
4
)05,0.(
3,0
4
.
3,0
−
====
ππ
x
D
xS
chính
(m
2
)
Chọn đường kính lỗ phun mưa là 12 mm ( đường kính từ 10-12 mm).
11
11 11
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Số lỗ phun mưa trên một ống nhánh là:
- Số lỗ= tổng diện tích lỗ/diện tích một lỗ
52
4
012,0.
10.9,5
2
3
=
−
π
(lỗ) [1- 26]
Các lỗ được bố trí thành hai hàng so le nhau ở hai bên thành ống nhánh.
Ngoài ra ta còn bố trí hai vòi nước và ống cao su ở hai đầu giàn mưa cách
giàn mưa 1m.
Kiểm tra thời gian làm thoáng của nước: thời gian làm thoáng nước tính
sơ bộ theo thời gian nước rơi trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa (bỏ qua thời
gian nước đọng lại trên sàn tung):
)(654,0
81,9
1,222
s
x
g
xh
t ===
-Tổn thất áp lực qua giàn mưa: do nước rơi tự do trên giàn mưa nên chọn sơ bộ
tổn thất thủy lực của nước qua giàn là 0,5 m.
Bảng các thông số của giàn mưa
Các thông số tính toán Kết quả

Diện tích bề mặt giàn mưa 20.83 m
2
Số ngăn 3
Chiều dài x chiều rộng mỗi ngăn 3,5 x 6 m
Số sàn tung 3
Chiều cao 3 m
Đường kính ống dẫn nước 200 mm
Đường kính ống phân phối chính 200 mm
Đường kính ống nhánh trên mỗi ngăn 50 mm
Số nhánh trên mỗi ngăn 8
2. Bể lắng đứng
 Tiết diện ngang của vùng lắng tính theo công thức
[2- 66.6]
Trong đó: Q:công suất trạm xử lý (m
3
/s)


Q = 5000 m
3
/ngày = 208,3 m
3
/h = 0,058 m
3
/s
12
12 12
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
V
tt:

tốc độ tính toán của dòng nước đi lên bằng mm/s.dựa vào bảng
6.9 chọn v
tt
= 0,45 mm/s
N:số bể lắng đứng, N = 2
β: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể,chọn β=1,5 ứng vói tỉ số
D/H = 1,5.

Tải trọng bề mặt:
t
H
L
=
Với: + H: Chiều sâu tính toán của vùng lắng (kể từ mặt trên của lớp trung hòa
tới mặt thoáng của bể), H = 2,7 ÷ 3,8 m, chọn H = 3 m [2-49]
+ t: Thời gian lưu nước, chọn t = 1h →
3
1
3
==
L
(m
3
/m
2
.h)
 Diện tích mặt cắt ngang của 1 bể:
7,34
32
3,208

2
=
×
=
×
=
L
Q
A
(m
2
)

Đường kính bể:
5,6
7,3444
≈
×
=
×
=
ππ
A
D
(m) thỏa mãn D = 4 ÷ 9 m [2-49]

Chiều cao phần hình nón cụt:
5,350
2
5,05,6

2
0
=×
−
=×
−
= tgtg
dD
h
n
n
α
(m)
Với: D: đường kính bể
d
n
: đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, chọn d
n
= 0,5 m
α: góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, chọn α =
50
0
[2-49]

Chiều cao xây dựng của bể: H
xd
= H + h
n
+ h
bv

= 3 + 3,5 + 0,5 ≈ 7m.

Đường kính của ống phân phối trung tâm:
m
f
d 1,1
64,044
≈
×
=
×
=
ππ
- Với f là diện tích tiết diện ngang của ống phân phối trung tâm: f =
- Trong đó
13
13 13
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
- v’ là vận tốc nước trong ống trung tâm không lớn hơn 30 mm/s [2-
T49].
- Chọn v’ = 0,03 m/s → f = (208,3/3600)/(2 × 0,03) = 1 m
2
- Thời gian lắng: T = H/v = 3/2,3 = 1,3 h
Với v là tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, v = 0,5 ÷ 0,8
mm/s, chọn v = 0,65 mm/s hay v = 2,3 m/h
- Máng thu nước:
Máng thu nước đã lắng đặt trong thành trong của bể lắng, có dạng hình răng
cưa và đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,9 m đường kính bể,đường kính
máng thu: D
m

= 0,9 × 6,5 = 5,85 m

14
14 14
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Bảng1.2 Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng đứng
STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị
1 Số lượng bể 2 Bể
2 Đường kính bể 6,5 m
3 Chiều cao bể 7 m
4 Thời gian lắng 1,3 giờ
5 Đường kính ống trung tâm 1,1 m
6 Đường kính máng thu 5,85 m
3.Bể lọc nhanh:
Bể lọc nhanh thiết kế dưới đây sử dụng một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh có
các thông số sau đây( tra bảng 6.11, mục 6.103, TCXDVN 33-2006):
Cát thạch anh:
Đường kính hạt: d =0,5
Đường kính hiệu dụng: d
10
= 0,6 -0,65
Hệ số không đồng nhất: k=1,5 – 1,7
Chiều dày của lớp vật liệu lọc:k=1,5 – 1,7

Diện tích bể lọc nhanh:
F =
btbt
vtatWvT
Q
6,3

21
(m
2
) [1-T140]

Trong đó:
-Q: Công suất trạm xử lý = 5000m
3
/ngày = 208,3m
3
/h
-W cường độ rửa: W=14( l/s.m
2
), T: tổng thời gian làm việc của bể lọc trong 1
ngày đêm = 24h
- a là số lần rửa bể trong một ngày a=1
- t
1
:thời gian rửa lọc t=5 phút=giờ, [1-T128]
-t2 ;thời gian ngừng bể lọc để rửa, t
2
= 0,35 giờ [1-T128]
- V
bt
vận tốc ở chế độ làm việc bình thường , V
bt
= 5 [1-T39]
15
15 15
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

2
36
5.35,0.1
60
5
.14.1.6,36.24
5000
mF =
−−
=

Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức:
- = 3(bể) [1-T140]
- Chọn N = 3

Diện tích một bể lọc là:
f=
N
F
= =12 m
2
 Chọn kích thước bể: L x B = 4×3=12(m
2
)
- Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
V
tc
= V
bt
.

1
- NN
N
= 5 x
1-3
3
= 7,5 ( m/h)
- Theo TCXD 33:2006, V
tc =
6 – 7,5 m/h →

đảm bảo yêu cầu.

Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức:
H = h
d
+ h
v
+ h
n
+ h
bv
[1-T141]
- h
đ
: chiều cao lớp đỡ (m) : h
đ
= 0,7 m [1-T141]
- h
v

: chiều dày lớp vật liệu lọc : h
v
= 0,8 m [1-T39]
- h
n
: chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc : h
n
= 2 m (Theo TCXD 33:2006,
hn = 2 m)
- h
bv
: chiều cao bảo vệ

= 0,5 m
- Do đó, chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh là:
H = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 =4 m

Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc :
- Chọn phương pháp rửa bể bằng nước, cường độ nước rửa lọc W = 14
l/s.m
2
với độ trương của lớp vật liệu lọc là 30% [1-T128]
- Lưu Lượng nước cần thiết rửa lọc 1 bể là:
)/(168,0
1000
14.12
1000
.
3
sm

Wf
Q
r
===
[1-T141]
16
16 16
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
- Trong đó: f là diện tích 1 bể lọc (m
2
)
W là cường độ nước rửa lọc (l/s.m
2
)
Chọn ống chính bằng thép đường kính ống d
c
= 600mm, v = 1,6m/s (Theo
TCXD 33:2006: v = 1,5 - 2 m/s).

Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
- Bể có chiều rộng là 3 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 = 3/2 = 1,5m
(Theo TCXD 33:2006: d= 2,2m). Lượng nước rửa thu vào mỗi máng là:
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 d=1,5
l: chiều dài của máng l = 4 m
q
m
= 14x1,5x4 = 84 l/s = 0,084 m
3
/s
 Chiều rộng máng tính theo công thức:
)(
)57,1(
5
3
2
m
a
q
KB
m
m
+
×=
(1 – 147)
Trong đó:
a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,2 (Theo
TCXD 33:2006, a = 1 -1,5)
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1

Ta có: B
m
=
5
3
2
)2,157,1(
)084,0(
1,2
+
×
= 0,45 m
a =
2
m
cn
B
h
→ h
cn
=
2
2,145,0 ×
= 0,3m
- Vậy chọn chiều cao máng thu nước là h
cn
= 0,3m, 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.
17
17 17
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
 Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa:
H
m
= h
cn
+ h
d
+ δ
m
= 0,3 + 0,2 + 0,08 = 0,5 m
- Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác
định theo công thức:
Δ
H
m
=
100
.eH
+ 0,3 [ 2 –điều 6.119]
- Trong đó:
H: chiều cao lớp vật liệu lọc H = 0,8 m
e: độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc (bảng 6.13 TCXD 33:2006) e =
45%
Δ

H
m
=
100
458,0 ×
+ 0,3 = 0,7 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
= 0,5 m. Vì máng dốc về phía máng tập trung i
= 0,01, máng dài 4 m→ Chiều cao ở máng tập trung là: 0,48 + 0,01
×
4 =
0,55 m
- Vậy H
m
sẽ phải lấy bằng: H
m
= 0,07 + 0,55= 0,6 m

Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập trung xác định theo công thức:
h
m
=
3
2
2
Δ
73,1

g
q
m
+ 0,2 [ 2 –điều 6.118]
- Trong đó:
q
m
: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước q
m
= 0,084
×
2 =
0,168m
3
/s
Δ
: chiều rộng của máng tập trung
Δ
= 0,7m (Theo TCXD 33:2006: chiều
rộng máng tập trung không nhỏ hơn 0,6 m)
g = 9,81 m/s
2
gia tốc trọng trường
18
18 18
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
h
m
=
3

2
2
7,081,9
168,0
73,1
×
×
+ 0,2 = 0,35 m

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 TCXD 33:2006). Tổng số chụp lọc trong một
bể là:
N = 36
44433,1236 =×=× f

cái
-Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc
)/(1039,0/39,0
36
14
36
34
smsl
W
q
n
n

×====
- Tổn thất áp lực qua chụp lọc:
m
g
V
h
cl
82,0
5,081,92
2
μ2
2
2
2
2
=
××
==
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

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 [1 – 148 ]
- Trong đó:
L
s
: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,7 m
W: cường độ rửa lọc W = 14 (l/s.m
2
)
- Do đó: h
d
= 0,22.0,7
×
14 = 2,2 m
- Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:
h
vl
= (a + b.W).L.e (m) [1 – 148 ]
- Trong đó:
19
19 19
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
a và b là các thông số phụ thuộc vào kích thước hạt. Ứng với kích thước hạt
d =
15,0 ÷
mm thì a = 0,76; b = 0,017 (Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung).
e: độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,5
L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8m
→ h

vl
= (0,76 + 0,017.14).0,8.0,5 = 0,4 m
- Áp lực 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 là:
=
t
h
mhhh
bmvld
6,424,02,2
=++=++
20
20 20
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Bảng1.3 Tóm tắt các thông số tính toán thiết kế bể lọc nhanh:
STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị
1 Số bể 3 Bể
2 Diện tích một bể lọc 12 m
2
3 Chiều cao toàn phần của bể 4 m
4 Lưu lượng nước rửa của 1 bể 0,17 m
3
/s
5 Chiều rộng máng thu nước 0,4 m
6 Chiều cao toàn phần máng thu 0.5 m
4. Khử trùng nước

Xác định liều lượng Clo cần cho việc khử trùng

- Liều lượng clo khử trùng lấy bằng 0.7 mg/l = 7.10
-4
kg/m
3
(Theo TCXD
33:2006, lượng clo 0,7 - 1mg/l).
- Lượng clo cần dùng để khử trùng trong 1 giờ là:
)/(15,010.73,208
4-
hkgaQC =×=×=
Trong đó:Q: Lưu lượng nước xử lí (m
3
/h)
a: liều lượng clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCXD 33:2006).
- Liều lượng Clo cần thiết dùng để khử trùng trong một ngày là:
)(5.315,02424 kgCQ
ngày
Cl
=×=×=
- Lượng Clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày:
m = 30 x 3.5= 105(kg)
5. Bể chứa nước sạch

Dung tích của bể chứa:
W
bc
= W
đh
+ W
3h

cc
+W
bt
, (m
3
)
- Trong đó:
+ W
đh
: Dung tích phần điều hoà của bể chứa
W
đh
= 20% x Q
ngày đêm
=20% x 5000 = 1000 m
3
+ W
3h
cc
: Nước cần cho việc chữa cháy trong 3 giờ. Chọn lưu lượng 1s chữa cháy
là 15 l/s. Ta có :
W
3h
cc
33-
108101036003 mxqt
cc
=××=×=
Với: t là thời gian chữa cháy (s)
21

21 21
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
q
cc
: tiêu chuẩn nước chữa cháy (m
3
), q
cc
= 10 l/s = 10.10
-3
(m
3
/s)
+ W
bt
: Lượng nước dự trữ cho trạm xử lý (m
3
)
W
bt
= 5% x Q = 5% x 5000 = 250 m
3
- Vậy dung tích của bể chứa là: ,
W
bc
= W
đh
+ W
3h
cc

+W
bt
= 1000 + 108 + 250 = 1358 m
3
- Thiết kế bể chứa có 3 ngăn. Dung tích của một ngăn là
W=m
3
- Chọn chiều cao bể là 7 m .
Vậy diện tích một ngăn là m2 ,chọn S = 65 m
2
- Chọn chiều rộng bể là 6m
vậy chiều dài bể là L= m
Bảng 1.4 Tóm tắt các thông số tính toán thiết kế bể chứa nước sạch:
STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị
1 Số bể chứa 1 Bể
2 Dung tích bể chứa 1358 m
3
3 Chiều rộng bể 6 m
4 Chiều dài bể 11 m
5 Chiều cao bể 7 m
6. Bể nén bùn và thiết bị nén bùn
- Mục đích: bể lắng bùn có tác dụng giảm độ ẩm của cặn bằng cách lắng cơ học
để đạt độ ẩm thích hợp 94 - 96%, và giảm khối tích của công trình xử lý bùn tiếp
theo. Thiết bị nén bùn sẽ làm giảm thể tích bùn sau khi lắng thành những khối
rắn chắc.
Số lượng bùn tích lại ở bể lắng sau một ngày được tính theo công thức:
G
1
=
1000

)C-(CQ
21
×
(Kg/ngđ)
- Trong đó:
- G
1
: Trọng lượng cặn khô tích lại ở bể lắng sau một ngày, (Kg)
- Q: Lượng nước xử lý, Q = 5000 (m
3
/ngđ)
- C
2
: Hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lắng, lấy bằng 10 (g/m
3
)
22
22 22
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
- C
1
: Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng, ta có:
C
1
= Cn + K.P+ 0,25.M = 120 + 0,25.25 = 126,25 (mg/l)
- Vậy G
1
=
1000
)10-25,126.(5000

= 581,25 (Kg/ngđ)

Số lượng bùn tích lại ở bể lọc sau một ngày được tính theo công thức:
G
2
=
1000
)C-(CQ
21
×
(kg/ngđ)
- Trong đó:
- G
2
: Trọng lượng cặn khô tích lại ở bể lọc sau một ngày, (Kg)
- Q: Lượng nước xử lý, Q = 5000 (m
3
/ngđ)
- C
2
: Hàm lượng cặn trong nước đi ra khỏi bể lọc, lấy bằng 3 (g/m
3
) (tiêu
chuẩn là không lớn hơn 3 g/m
3
)
- C
1
: Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lọc, lấy bằng lượng cặn đi ra
khỏi bể lắng, C

1
= 10 (g/m
3
)
Vậy trọng lượng cặn khô là:
G
2
=
1000
)3-10.(5000
= 35 (Kg/ngđ)

Vậy tổng lượng cặn khô trung bình xả ra trong một ngày là:
G = G
1
+ G
2
= 581,25 + 35 = 616,25 (Kg/ngđ)
- Tải trọng dung dịch cặn nén bùn đưa vào bể nén bùn có giá trị q
0
= 15 - 25
SS/m
2
. Chọn q
0
= 25 SS/m
2
- Diện tích bể nén bùn được xác định theo tải trọng cặn là:
2
25

25
25,616
25
m
G
S ===
- Đường kính trong của bể nén bùn:
m 5,5
14,3
25.4.4
===
π
S
D
- Đường kính ống phân phối trung tâm
D
TT
= 0,2.D =1,1 m
- Chiều cao phần lắng của bể lắng bùn đứng:
h
lắng =
V
1.
t = 0,05.12 = 0,6m
23
23 23
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
Trong đó:
- Vận tốc chuyển động của bùn lắng trong bể V
1

= 0,05mm/s
- Thời gian lưu bùn t = 12 giờ.
Đáy bể được xây hình chop cụt, đáy lớn có đường kính 5,5m
Đáy bé được chọn là 1m, góc nghiêng của đáy so với phương ngang 45
0
,
nên chiều cao phần đáy bể được tính:
( )
m 345.15,5.
2
1
=−=
o
d
tgh
- Chọn chiều cao bảo vệ h
bv
= 0,4
Vậy chiều cao tổng cộng của bể nén bùn là:
H
tc
= h
đ
+ h
lắng
+h
bv
= 3 + 0,6 + 0,4 = 4m
Bảng 1.5 Tóm tắt các thông sỗ trong bể nén bùn
STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị

1 Số bể chứa 1 Bể
2 diện tích bể 25 m
2
3 Chiều rộng bể 4 m
4 Đuờng kính trong bể 5,5 m
7. Tính toán diện tích mặt bằng các công trình phụ
- Trạm biến thế: Diện tích = 16 m
2
với kích thước (4 x 4) m .
- Phòng bảo vệ: Trạm có Q = 5000m
3
/ngđ lấy S
bv
= 10 m
2
, kích thước (5 x 2)m
- Nhà hành chính: S = 30 m
2
với kích thước (5x6)m
- Nhà kho - xưởng: Lấy S = 80 m
2
. Kích thước là (8x10)m
Bảng1.6 Tóm tắt các thông số của các bể
ST
T
Tên Công Trình
Kích Thước
Số Đơn
Nguyê
n

Chiều
Dài
Chiề
u
Rộng
Chiề
u
Cao
Đườn
g
Kính
V (m
3
)
1 Giàn mưa 3,5 6 4 - - 1
2 Bể lắng đứng - - 7 6,5 139 2
3 Bể lọc nhanh 4 3 4 - - 3
24
24 24
Đồ án công nghệ môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
ST
T
Tên Công Trình
Kích Thước
Số Đơn
Nguyê
n
Chiều
Dài
Chiề

u
Rộng
Chiề
u
Cao
Đườn
g
Kính
V (m
3
)
4
Bể chứa nước
sạch
15 13 7 - 1358 1
5 Bể nén bùn - - 4 5,5 - 1
25
25 25