thiết kế và tính toán các công trình chính cho một hệ thống xử lý nước ngầm với công suất 12000 m3ngày đêm

MỤC LỤC
Chương 1:Tổng quan – Giới thiệu 4
1.1.Mục tiêu của đồ án 4



1.2.Nội dung thiết kế của đồ án 4
1.3.Các tiêu chuẩn môi trường liên quan 4
1.4.Thành phần, tính chất của nước thô: 4
Chương 2 Lựa chọn công nghệ xử lý 6

2.1 Tổng quan vê các công trình đang được áp dụng trong xử lý nước ngâm 6
2.1.1 Công trình thu nước ngầm 6
2.1.2 Công trình làm thoáng 6
2.1.3 Bể lắng 7
2.1.4 Bể lọc 9
2.1.5 Khử trùng 11
2.1.6 Bể chứa nước sạch 11
2.2 Lựa chọn phương án xử lý 11
2.2.1 Đề xuất phương án xử lý 11
Chương 3 thiết kế tính toán hệ thống xử lý nước cấp 17
3.1 giếng khoan 17
3.2 Giàn mưa 17
3.3 Bể đứng tiếp xúc 20
3.4 Bể lọc nhanh 22
3.5 Tháp hấp thụ bằng vật liệu cationit 31
3.6 khử trùng 33
3.7 Bể chứa nước sạch 35
3.8 Sân phơi bùn 36
Chương 4 Kết luận 37
Tài liệu tham khảo 40

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. Các nền văn minh lớn của nhân loại cũng nảy nở trên các sông lớn như văn
minh Lưỡng Hà ở Tây Á, văn minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nin, văn minh Hoàng Hà ở
Trung Quốc , văn minh sông Hồng ở Việt Nam.( nguồn: Lâm Minh Triết, 2007,
ENVIRONMENT ENGINEERING, NXB ĐH Quốc Gia).
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 tổ chức Liên Hợp Quốc đã thống kê có 1/3 các điểm dân cư trên thế giới thiếu
nước sinh hoạt.Vì vậy, nhiều nơi phải dung nước không sạch. Điều này đã dẫn đến hàng
năm có tới 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người bị chết (chủ yếu là trẻ em), 80%
các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc dùng các
nguồn nước bị ô nhiễm (nguồn từ Huỳnh Ngọc Bích, Luận văn tốt nghiệp, 2004).
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. Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp. Nhưng nhìn
chung, các chỉ tiêu này phải đảm bảo vệ sinh về: số vi trùng có trong nước, không có chất
độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan,
độ đục, màu sắc, hàm lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi, vị… tiêu chuẩn chung
nhất là của Tổ chức Sức khỏe Thế giới (WHO) hay của cộng đồng Châu Âu. Ngoài ra,
còn phụ thuộc vào mục đích sử dụng mà nước cấp còn có những yêu cầu riêng.
Các nguồn nước cấp trong tự nhiên bao gồm nước mặt và nước ngầm.
Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng do các yếu tố từ con người hơn nươc mặt. Chất lượng nươc
ngầm tốt hơn chất lượng nươc mặt, dễ xử lý. Chính vì thế nước ngầm thường được ưu
tiên xử lý hơn nước mặt.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Ngọc Thuấn 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 12000 m
3
/ngày đêm.
Với lượng kiến thức của bản than 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!!!
Chương 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 sử lý.
• Thiết kế chi tiết các công trình xử lý
• Vẽ bản 2 bản vẽ:
• Mặt bằng trạm xử lý
• Sơ đồ công nghệ trạm xử lý
.
1.3.Các tiêu chuẩn môi trường liên quan
1. Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 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: …12.000 m3/ngày đêm
- Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước:
Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị TCXDVN QCVN 02:2009/
33:2006 BYT
Nhiệt độ
0
C -
pH - 6.5-7.5
Độ màu TCU -
Độ đục NTU -
TS mg/l -
SS mg/l 50
Hàm lượng sắt tổng
số
mg/l 30
<0,3 mg/l 0,5mg/l
Hàm lượng amoni mg/l 10 <=1,5mg/l 3mg/l
Hàm lượng mangan
tổng số
mg/l 2.5
0,2mg/l
Theo TCXDVN 33:2006 các thành phần cần xử lý là:
1. Hàm lượng TS( chất rắn lơ lửng)
2. Hàm lượng Fe: hàm lượng Fe tổng số của nước nguồn là 30 mg/l rất lớn vượt
ngưỡng gấp 100 lần so với hàm lượng Fe tổng số quy định trong TCXD33-
2006.
3. Hàm lượng mangan tổng số: so với tiêu chuẩn thì hàm lượng mangan tổng số

vượt ngưỡng gấp gần 12,5 lần  phải được xử lý. Mangan trong dây truyền
xử lý thì được sử lý cùng với Fe.
4. Hàm lượng NH
4
: vượt ngưỡng so với TCXD33-2006 là 7 lần phải được xử
lý. Được xử lý bằng tháp hấp thụ với vật liệu cationit.
Chương 2
Lựa chọn công nghệ xử lý
2.1 Tổng quan vê các công trình đang được áp dụng trong xử lý nước ngâm:
2.1.1 Công trình thu nước ngầm:
Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau:
• Giếng khoan: là công trình thu nước nằm mạch sâu. Độ sâu giếng khoan phụ
thuộc vào độ sâu của tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20-200m, đôi khi
có thể lớn hơn. Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý.
Cấu tạo của giếng khoan gồm:
o Miệng giếng
o ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
o ống lọc
o ống lắng
• Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi khi áp
lực yếu chỉ áp dụng với các điểm dùng nhỏ lẻ hoặc hộ gia đình.
• Đường hầm thu nước: được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng
chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm cung cấp cho những điểm
dùng nước với lưu lượng nhỏ.
• Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên
• Công trình thu nước thấm.
2.1.2 Công trình làm thoáng
Mục đích của làm thoáng là làm giàu O2 và tăng pH nước. Làm thoáng để khử
CO
2

, hòa tan O
2
và năng cao giá trị pH của nước. Công trình làm thoáng được
thiết kế với mục đích chính là khử CO
2
vì lượng CO
2
trong nước cao sẽ làm giảm
pH mà môi trường pH thấp sẽ không tốt cho quá trình oxi hóa Fe và Mangan.
Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khủ Fe và Mangan có trong nước.Hóa
chất được sử dụng ở đây là clo- một hóa chất OXH mạnh để OXH Fe, các chất
hữu cơ trong nước, mangan, H
2
S…
Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc nhân tạo.
Công trình làm thoáng gồm:
• Làm thoáng dơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều
cao trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất >0,6m
+ khử được: 30 – 45% CO
2
+ Fe <= 5mg/l, pH>6,8
• Giàn mưa: làm thoáng tự nhiên. Khử được 75- 80% CO
2
, tăng lượng
DO( 55% DO bão hòa), khủ Fe, Mn
Cấu tạo giàn mưa bao gôm:
+ hệ thống phân phối nước
+ sàn tung nước
+ sàn đỡ vật liệu tiếp xúc.
+ sàn và ống thu nước

• Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao (làm thoáng cưỡng bức)
nghĩa là gió và nước đi ngược chiều.
Cấu tạo gồm
+ hệ thống phân phối nước
+ lớp vật liệu tiếp xúc
2.1.3 Bể lắng
Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cạn trong nước, làm sach sơ bộ trước khi đưa nước
vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước.
Tùy vào công suất và chất lượng nước thì người ta thường dùng các bể lắng sau:
• Bể lắng ngang: nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể. Bể
lắng ngang được sử dungjtrong các trạm có công suất lớn hơn 3000 m
3
/ngày đêm.
Cấu tạo gồm 4 thành phần chính:
1. Bộ phận vùng phân phối nước vào bể
2. Vùng lắng cặn
3. Hệ thống thu nước đã lắng
4. Hệ thống thu xả cặn
• Bể lắng đứng: nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên còn
các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống.
bể lắng đứng sử dụng cho trạm sử lý nước có công suất nhỏ từ 3000 m
3
/ngày đêm
trở xuống.
Bể lắng đứng được chia làm 2 vùng:
1. Vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên
2. Vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở phía dưới.
• Bể lắng lớp mỏng: có cấu tạo giống bể lắng ngang thông thường nhưng khác vói
bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm
các vách ngăn bắng thép không rỉ hoặc bằng nhựa.

Bể lắng lớp mỏng được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ, khi xây
mới, hoặc có thể sử dụng khi cần cải tạo lại bể lắng ngang cũ để nâng công suất
trong điều kiện diện tích không cho phép xây dựng thêm công trình mới.
• Bể lắng trong có cặn lơ lửng (gọi tắt là bể lắng trong): được sử dụng cho các trạm
sử lý có công suất đến 3000 m
3
/ngày đêm. Tuy hiệu quả sử lý của bể lắng trong
cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn. Nhưng bể lắng trong lại
có kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, đòi hỏi công trình làm việc lien tục
suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động của lưu lượng và nhiệt độ của
nước.
• Bể lắng ly tâm: là loại trung gian giữa beer lắng ngang và bể lắng đứng. Nước
được chuyển động từ trong ra ngoài (nên gọi là bể lắng ly tâm) và từ dưới lên trên.
Bể lắng ly tâm thường được sử dụng để lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn
cao (lớn hơn 2000 mg/l) với công suất lớn hơn hoặc bằng 30.000 m
3
/ngày đêm và
có hoặc không sử dụng chất keo tụ. tuy nhiên bể lắng ly tâm có hiệu quả lắng cặn
kém hơn so với các bể lắng khác do bể có đường kình lớn, tốc độ dòng nước
chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn  cặn khó
lắng…
• Xyclon thủy lực: dùng để xủ lý sơ bộ nguồn nước mặt có nhiều thành phần cặn
thô, nhất là những nguồn nước có độ đục cao đột xuất trong khoảng thời gian
không lâu là rất thích hợp.
Xyclon thủy lực có nhiều ưu điểm: kích thước gọn nhẹ, công suất trên 1 đơn vị
diện tích rất cao, giá thành lắng 1m
3
nước không phèn rẽ hơn nhiều so với các loại
bể lắng sơ bộ. Thích hợp với những trạm xử lý có công suất nhỏ và làm việc
không liên tục.

• Bể lắng tiếp xúc: có chức năng lưu lại nước trong bể từ 30-45 phút tạo điều kiện
cho quá trình oxi hóa và thủy phân sắt được sảy ra hoàn toàn, đồng thời giữ lại
một phần bông cặn nặng trước khi đưa sang bể lọc.
o Bể lắng đứng tiếp xúc: có cấu tạo như bể lắng đứng dùng để xử lý
nước mặt và nước ngầm có công suất trạm xủa lý nhỏ hơn 30.000
m
3
/ngày.
o Bể lắng ngang tiếp xúc: dùng cho trạm xử lý nước mặt và nước
ngầm có công suất lớn hơn 30.000m
3
/ngày.
2.1.4 Bể lọc
Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để
giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có
trong nước. Trong dây truyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để
làm trong nước triệt để. Hàm lượng cặn trong nước sau khi đi qua bể lọc phải đạt tiêu
chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l)
Các loại bể lọc thường dùng trong sử lý nước:
• Bể lọc chậm: có hình chữ nhật hoặc vuông, bể rộng mỗi ngăn của bể không được
lớn hơn 6m và bể dài không lớn hơn 60m. Nhờ có màng lọc mà hiệu quả xử lý đạt
được rất cao 95-99% cặn bẩn và vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng
lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý dùng để xử lý nước không phèn, không
đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý và vận hành đơn giản.
Tuy nhiên bể lọc chậm có diên tích lớn do vận tốc lọc nhỏ, khó cơ khí hóa và tự
động hóa trong quá trình rửa lọc vài vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc.
Bể lọc chậm thường áp dụng cho những nhà máy có công suất đến 1000 m
3
/ngày
đêm với hàm lượng cặn đến 50 mg/l và độ màu đến 50

o
.
• Bể lọc nhanh phổ thông ( gọi tắt là bể lọc nhanh)
Là bể lọc nhanh 1 chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống dưới, có một lớp vật liệu
lọc là cát thạch anh và lọc trọng lực. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong
dây truyền sử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây truyền sử lý sắt và
mangan của nước ngầm.
• Bể lọc nhanh 2 lớp:
Có nguyên lý làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàn giống bể lọc nhanh phổ
thông. Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vật liệu lọc phía trên là
lớp than angtranxit nghiền nhỏ có đường kính lớn hơn d = 0,8 -1,8 mm và phía
dưới là cát thạch anh có đường kính d = 0,5 -1,2 mm.
Tuy nhiên, khi rửa bể lọc có 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn vào
nhau  có thể phải thay lớp vật liệu lọc  tốn chi phí.
• Bể lọc sơ bộ:
Còn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm
sạch triệt để trong bể lọc chậm.
Bể lọc sơ bộ có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông.
• Bể lọc áp lực
Là loại bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng
(cho công suất nhỏ) và hình trụ ngang (có công suất lớn)
Bể lọc áp lực được sủ dụng trong dây truyền sử lý nước mặt có dùng chất phản
ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến 50 mg/l, độ màu đến 80
o
với công
suất trạm sử lý đến 3000 m
3
/ngày, hay dùng trong dây truyền sử lý sắt khi dùng
ezecto thu khí với công suất nhỏ hơn 500 m
3

/ngày và dùng khí nén cho công suất
bất kì.
• Bể lọc tiếp xúc
Là loại bể lọc được sử dụng trong dây truyền công nghệ xử lý nước mặt có dùng
hóa chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến
150
o
(thường là nước hồ) với công suất bất kỳ hoặc khử sắt trong nước ngầm có
công suất xử lý lên đến 10.000 m
3
/ngày đêm. Khi dùng bể lọc tiếp xúc, dây truyền
xứ lý nước mặt sẽ không cần có bể phản ứng và bể lắng. Hỗn hợp nước phèn sau
khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc, còn dây truyền sử lý săt và mangan sẽ
không cần có bể lắng tiếp xúc, nước ngầm sau khi qua giàn mưa hoặc thùng quạt
gió vào thẳng bể lọc tiếp xúc.
Ưu điềm của bể lọc tiếp tiếp xúc: khả năng chứa cặn cao, chu kì làm việc kéo dài.
Đơn giản hóa dây truyền công nghệ xử lý nước.
Nhược điểm: tốc độ lọc bị hạn chế, nhất là trường hợp trong nước chứa nhiều sinh
vật và phù du rong tảo.
2.1.5 Khử trùng
Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt.
Trong nước tự nhiên chứa rất nhiều VSV và vi trùng. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là
nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn
các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước.
Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như:
• Khử trùng bằng các chất OXH mạnh
• Khử trùng bằng các tia vật lý
• Khử trùng bằng siêu âm
• Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
• Khử trùng bằng các ion kim loại năng…

Hiện nay Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng chất OXH
mạnh.
2.1.6 Bể chứa nước sạch
Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và trạm bơm
cấp 2. Nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3h, nước xả cặn bể lắng, nước
dùng cho các nhu cầu khác của nhà máy.
Bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhật hoặ hình tròn
trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nữa chìm nữa nổi tùy thuộc vào điều
kiện cụ thể.
2.2 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 sa
PA1:
Nước giếng
khoan
Bể chứa nước
sạch
Máy ép
bùn
Giàn mưa
Bể lắng đứng tiếp
xúc
Hồ cô đăc.
Cặn
Sân phơi
bùn
Bể lọc nhanh

Nước đã
qua rửa
Nước rửa
lọc
Tháp hấp thụ
bằng vật liệu
cationit
clo
Trạm bơm cấp
2

PA2:
Nước ngầm
(bơm từ giếng khoan)
Cặn
Thùng quạt gió
Bể lọc nhanh
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
Cặn
clo
tháp thiết bị dùng than hoạt tính(khử NH4)
Khử trùng
Bể chứa nước sạch
Hồ cô dặc và sân phơi bùn
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 tiếp xúc
+ 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
• 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.
giản.
• Tốn ít chi phí hơn so với PA2
• 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 khi
hoạt động, khối lượng công

trình chiếm diện tích lớn.
• Thùng quạt gió vận hành khó
hơn giàn mưa, khó cải tạo khi
chất lượng nước đầu vào thay
đổi, tốn 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 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.
Chương 3: Thiết kế tính toán hệ thống xử lý nước cấp
3.1 Giếng khoan
Do lượng nước cần cho sinh hoạt là 12000m3/ngày là lớn nên chọn lấy nước từ 4
giếng khoan mỗi giếng có công suất 3000 m
3
/ngày.
Mỗi giếng có độ sâu khoảng 70m, cấu tạo của giếng khoan gồm:

• ống vách: dùng để đặt bơm lấy nước và chống được sức ép của đất và nước từ phía
ngoài. Chiều dày ống vách và đường kính ống được xác định theo bảng 2-2 (tài
liệu 2) ta chọn l = 30 m, d = 100mm.
• ống lọc: hiện nay ống lọc khe thu nước làm bằng inox. Chiều dài ống lọc lấy theo
độ dày của tầng chứa nước, đầu trên của ống lọc thấp hơn đỉnh tầng chứa nước 0,5
m, đáy ống lọc cao hơn tầng chứa nước 0,5m, chọn d = 70mm.
• ống lắng: đặt dưới ống lọc, có đường kính bằng đường kính ống lọc,để chứa lượng
cát lọt vào giếng giữa 2 lần thổi rửa giếng.
• ngoài ra để cho giếng khoan hoạt đọng tốt thì cong phải bố trí các lớp sỏi chèn
quanh ống lọc, lớp cât đỡ và lớp vữa xi măng.
• Máy bơm: chọn 4 máy bơm mỗi máy có công suất 3000 m
3
/ngày đêm. Nếu máy
bơm không đạt đủ công suất trên phải tăng số lượng máy bơm. Máy bơm được lắp
chìm.
3.2 Giàn mưa
Nguyên lý làm việc: nước từ giếng khoan nhờ bơm ngầm được đưa lên giàn phun
mưa gồm 4 tầng. ở các tầng chứa các vật liệu lọc là cuội, sỏi hoặc than cốc có
chiều dày 30 – 40 cm. nước được chảy chàn qua tầng 1 tới tầng 4 đi qua ngăn thu
nước và tới bể lắng đứng tiếp xúc.
Tính giàn mưa cho trạm xử lý nước ngầm có công suất 12.000 m
3
/ngày đêm. Cho các số
liệu sau:
Hàm lượng sắt của nước nguồn là 30 mg/l
Giả sử: pH lấy =7; nhiệt độ = 24
o
; Cd = 45 mg/l; K = 2 mgđl/l
Hàm lượng muối hòa tan trong nước : 300 mg/l
• Diện tích giàn mưa:

F = (CT 5-3 tài liệu 1)
Với Q là lưu lượng nước xử lý (m
3
/h), Q = 12.00 m
3
/ngày đêm = 500 m
3
/h
q là cường độ nước mưa lấy: 10 – 15(m
3
/ m
2
/h), chọn q= 10 m
3
/ m
2
/h (TCXDVN33-2006)
F
tổng
50 m
2
Xây dựng 4 giàn mưa với công suất nước cấp lên mỗi giàn là 3000 m
3
/s
Diện tích của 1 giàn mưa là : F = 50/4 = 12,5 m
2
• Diện tich mỗi ngăn của1 giàn mưa:
f (CT 5-4 tài liệu 1) chọn N = 8
= 12,5/8 = 1,5625 m
2

chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là: = L x B=1 x 0 6 = 1,6
• Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc:
F
tx
= (CT 5-5 tài liệu 1)
Trong đó:
G: lượng CO
2
tự do cần khử (kg/h)
K: hệ số khử khí lấy theo biểu đồ hình (5-8) (tài liệu 1); động lực trung bình của
quá trình khử khí (kg/m
3
)
G lượng CO2tự do cần khử:
G = ( C
l
x Q)/1000 (kg/h) (CT 5-6 tài liệu 1)
Với C
l
là lượng CO2 tự do đơn vị cần khử để tăng độ pH lên 7,5 tính như sau:
C
l
= 1,64Fe
2+
+ (C
d
– C
t
) (mg/l)
Trong đó: Fe

2+
chính là hàm lượng sắt của nguồn nước = 30 mg/l
C
d
= 45 mg/l
C
t
= C
bd
. (mg/l)
ứng với pH= 7; k = 2 mgdl/l tra biểu đồ hình (5-1) (tài liệu 1) tìm được C
bd
= 19 mg/l
Căn cứ vào lượng muối hòa tan trong nước là 300mg/l tra bảng (5-1) (tài liệu 1) tìm được
. = 0,96
Vậy C
l
= 1,64. 30 + 45 – 17,5 = 76,7 (mg/l)
G = = 38 (kg/h)
Lực động trung bình của quá trình khử khí:
tb
= (kg)
Mà C
max
= 1,64. Fe
2+
+ C
d
= 1,64.30 + 45 = 94,2 (mg/l)
tb

= = 0,055 (kg/ m
3
)
F
tx
= = = 7509 (m
2
)
Diện tích tiếp xúc của 1 giàn là F
tx1
= 7509/4 = 1877,25 m
2
Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc: W =
Trong đó lấy f
tx
theo bảng (5-3) (tài liệu 1) khi dùng than cốc có d= 24 mm là 120 m
2
/m
3
W = = 62,57 m
3
Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc của từng giàn là:
W
1
= 62,57/ 4 =15.67 m
3
Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc giàn mưa có thể tính như sau:
H
tx
= = = 5,0056 m

Chiều cao vật liệu của từng giàn là 5,0056/4 = 1.25 m
Thiết kế 1 giàn mưa gồm 4 tầng (4 sàn). tổng chiều cao1 giàn mưa là 3,5 m, chiều cao
mỗi ngăn là 0,8m, chiều cao ngăn thu 0,3 m. Lấy chiều cao lớp tiếp xúc ở mỗi sàn là :
1,25/4 = 0,31m (QP 0,3-0,4m ). lưu lượng lên mỗi ngăn của1 giàn mưa là:
q= = = 15,625 (m
3
/h)
chọn đường kinh ống dẫn nước lên giàn mưa bằng thép d= 150 mm ứng với v= 0,89 m/s
(nằm trong giới hạn cho phép 0,8 – 1,2 m/s) ống dẫn nước từ sàn thu xuống bể lắng d =
125mm ứng với v = 1,26 m/s (quy phạm 1,0 – 1,5 m/s). Bố trí 4 vòi phun nước rửa sàn d
= 20mm nằm về 1 phía của giàn mưa, với khoảng cách phục vụ xa nhất là 10m. Trang bị
8 ống thoát nước sàn d = 100 mm để xả nước thau giàn mưa. (theo TCXDVN33-2006).
Chú ý:
• Đối với giếng khoan thu nước mạch sâu cần tự động hoá việc ngắt máy
bơm khi mực nước trong giếng hạ thấp xuống dưới giá trị cho phép.
• Trong công trình thu nước ngầm, việc điều khiển máy bơm cần được thiết
kế tự động hoá theo mực nước động trong giếng (trong bể tập trung) hoặc
điều khiển từ xa từ trạm điều khiển trung tâm.
Nước khi qua giàn mưa thì đạt được các mục tiêu sau:
• Thu được lượng oxi hòa tan = 50%, giúp cho quá trình khử Fe, Mn. NH
4
• Khử được 75 – 80 % lượng CO2 có trong nươc
• Khử được hàm lượng Fe , Mn khoảng 70 – 80% tức là khử được Fe = 21 mg/l,
Mn= 7 mg/l và khử được 1 phần NH4.
3.3 Bể lắng đứng tiếp xúc.
Bể lắng đứng tiếp xúc được thiết kế cùng với giàn mưa. Dựa theo yêu cầu và công suất
cho như đề bài thiết kế 4 giàn mưa ứng với 4 bể lắng đúng tiếp xúc.
Nguyên lý làm việc: nước từ sàn thu nước của giàn mưa đi qua ống dẫn nước vào bể
lắng tiếp xúc nước được đi qua ống trung tâm ở đây các cặn được lắng xuống dước bể
lắng và nước không chứa cặn được đấy lên trên đi qua ống dẫn sang bể lọc.

Tính bể lắng đứng tiếp xúc thu nước cho trạm xử lý có công suất 12.000 m
3
/ ngày đêm.
Thiết kế 4 bể lắng đứng tiếp xúc mỗi bể có công suất 3000 m
3
/ ngày đêm
Xác định dung tích bể:
W = (m
3
)
Với:
• Q: công suất trạm xử lý (m
3
/h)
• t thời gian lưu lại nước trong bể 30 -45phut (TCXDVN 33-2006) chọn t
=40 phút.
 W = = 333 m
3
Dung tích của 1 bể là W
1
= 333/4 = 83,25 m
3
Lấy chiều cao vùng lắng H
l
= 2,4 m (quy phạm 1,5 – 3,5 theo TCXDVN 33-2006)
Tốc độ nước dâng trong bể là:
v = = = 1 mm/s
Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc:
F = = = 139 (m
2

)
Chia làm 4 bể, diện tích của từng bể là:
f = = = 34,75 m
2
lưu lượng nước qua mỗi bể:
q = = = 125,0 m
3
/h = 34,7 l/s
chọn tốc độ nước chảy qua ống trung tâm là 1,01 l/s đường kính ống trung tâm sẽ là
=200mm
Tổng diện mỗi bể kể cả ống trung tâm là:
f + = 34,70 + = 35 m
2
chọn bể lắng với kích thước 6 x 6 = 36 m
2
. chiều cao vùng lắng = 0,8 chiều cao phần
hình trụ (TCXDVN 33-2006)
H
trụ
= = = 3,0 m
Chiều cao phần hình nón là :
H
nón
= = 3,5 m
(0,4 là chiều rộng hố thu cặn ở đáy)
Lấy chiều cao lớp bảo vệ = 0,5 m
Tổng chiều cao của bể lắng tiếp xúc sẽ là :
H = H
trụ
+ H

nón
+ H
bảo vệ
= 3 + 3,5 + 0,5 = 7 m
Chu kỳ xả cặn của bể từ 7- 30 ngày.
Đường kính ống xả của bể lắng lấy từ 150-200 mm(TCXDVN 33-2006)
(công thức tính toán bể lắng đứng tiếp xúc theo trang 177 – tài liệu 1).
Nước từ giàn mưa qua bể lắng đưng tiếp xúc đạt được các chỉ tiêu sau:
• Thời gian lưu nước trong bể của bể lắng là 30 – 45 phút tạo điều kiện cho quá trình oxi
hóa và phân hủy Fe, Mn, NH4 diễn ra hoàn toàn, đồng thời giữ một phần bông cặn nặng
trước khi đưa sang bể lọc.
• Chức năng chính của bể lắng tiếp xúc là để cho Fe, Mn, NH4 tiếp xúc với oxi của khí trời
nhằm giảm tối đa hàm lượng.
Nước sau bể lắng đứng tiếp xúc sẽ loại bỏ triệt để các cặn có trong nước, bao gồm các cặn Sắt và
Mn bị oxi hóa.
3.4 Bể lọc nhanh:
Nguyên lý làm việc:
- Khi lọc: nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp
vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong.
- Khi rưả: nước rửa do bơm cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi
đỡ, các lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn kéo vào máng thu nước rửa, ở giữa
chảy cuối bể và xả rác ra ngoài theo mương thoát nước. Quá trình rửa lọc được
tiến hành đến khi hết nước đục thì ngưng.
- Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế,rồi cho vào bể làm việc.
Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn nên chất lượng nước lọc ngay
sau rữa chưa được đảm bảo, phải xả nước lọc dầu, không đưa qua bể chứa, thời
gian xả lọc dầu = 10 phút.
Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý xác định theo công thức:(4-50 tài liệu 1)
F=
công thức 4-50 tài liệu 1