Thiết kế và tính toán các công trình chính cho một hệ thống xử lý nước ngầm với công suất 30 000 m3 ngày đêm

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
LỜI MỞ ĐẦU
Nước sạch có vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống cũng
như sản xuất của con người. Các nguồn nước đang được sử dụng hiên nay
cho sinh hoạt là nước mưa, giếng khoan, ao hồ… Những nguồn nước này
đang bị ô nhiễm bởi các tác nhân như: chất hữu cơ, vi sinh vật, kim loại
nặng…từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nước mưa
chảy tràn sinh hoạt của con người. Nếu không có các biện pháp ngăn
chặn và xử lý kịp thời thì sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường
cũng như sức khỏe của con người.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
1
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Hiện nay có rất nhiều nhà máy xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống
đã và đang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiến hiện đại để xử
lý nước mặt và nước ngầm. Việc lựa chọn dây truyền công nghệ phù hợp
rất quan trọng và nó phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào, yêu cầu của
nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật.
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 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 30.000 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!!!
Sau đây em xin đề xuất dây truyền công nghệ hợp lý để xử lý
nguồn nước thô cấp cho sinh hoạt.
PHẦN I: LỰA CHỌN DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
1.1. Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng
1.1.1. Công trình làm thoáng
- Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước.
Làm thoáng trước để khử CO
2
, hòa tan O
2
và nâng 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 không
tốt cho quá trình oxy hoá Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để
khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng ở đây là Clo – một chất oxy hóa
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
2
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H
2

S. Có thể làm
thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:
- Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ
trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m. Hiệu quảxử lý: khử được 30 –
35% CO
2,
Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8
- Dàn mưa (làm thoáng tự nhiên): Khử được 75 – 80% CO
2
, tăng DO (55%
DO bão hòa) khử Fe, Mn.
- Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là
gió và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO
2
, tăng DO lên 70 – 85%
DO bão hòa.
1.1.2. Bể lắng
- Mục đích: lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để
hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong thực tế tùy thuộc vào công suất và
chất lượng nước mà người ta sử dụng loại bể lắng phù hợp.
- Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất
>30000m
3
/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp
dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn.
- Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất
nhỏ hơn từ 3000 m
3
/ngày đêm trở xuống. Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp

với bể phản ứng xoáy hình trụ.
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng
khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo
phức tạp, chế độ quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên
tục và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể
chỉ áp dụng đối với các trạm có công suất đến 3000m
3
/ngđ.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
3
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
- Bể lắng li tâm: Bể thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có
hàm lượng cặn cao >2000mg/l với công suất >=30000 m
3
/ng, có hoặc
không dùng chất keo tụ.
- 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.
1.1.3. Bể lọc
- Mục đích: giữ lại trên bề mặt và giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các
hạt cặn và vi trùng trong nước.
- Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại
trên lớp màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng
phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý
vận hành đơn giản. Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới
hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công
nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất
đến 1000m
3
/ngđ với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 Co-pan.
- Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên
xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được
sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong
dây chuyền xử lý nước ngầm.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
4
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
- Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ
thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm
tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể.
- Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch
triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc

nhanh phổ thông.
- Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng
thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công
suất lớn. Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có
dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l,
độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m
3
/ng, hay dùng trong
công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất <500m
3
/ng và
dùng máy nén khí cho công suất bất kì.
- Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt
có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l,
có độ màu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm
cho trạm xử lý có công suất đến 10000m
3
/ng.
1.1.4. Khử trùng
- Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước
cấp. Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả,
lị, thương hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục
vụ nhu cầu ăn uống.
- Cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men
của tế bào sinh vật và tiêu diệt chúng.
- Các biện pháp khử trùng: dùng chất oxi hóa mạnh, tia vật lý, siêu âm,
phương pháp nhiệt, ion kim lọai.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2

KM
3
5
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
1.1.5. Bể chứa nước sạch
- Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm
cấp I và trạm bơm cấp II. Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa
cháy trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và 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 hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa
chìm nửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể.
1.2. Lựa chọn phương án xử lý
1.2.1. 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 chất lượng nước thô và sau xử lý ta thấy
nguồn nước sau xử lý ta thấy nguồn nước sử dụng có chỉ tiêu sau đây
chưa đảm bảo yêu cầu:
Hàm lượng sắt vượt 2,4 lần.
Độ đục vượt 24 lần.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng khá thấp.
Vậy dựa vào số liệu đã có, so sánh với chất lượng nước thô và chất lượng
nước sau khi xử lý thì đưa ra 2 phương án xử lý:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM

3
6
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
PA1:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
7
Nước nguồn
Giàn mưa
Hồ cô đăc
Bể lắng ngang
Cặn
Nước đã
qua rửa
Bể lọc nhanh
Máy ép bùn
Nước rửa lọc
clo
Sân phơi bùn
Bể chứa nước
sạch
Cấp nước vào
mạng lưới
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
PA2:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH

2
KM
3
8
Nguồn nước
Thùng quạt gió
Bể lắng đứng
Hồ cô đăc
Cặn
Bể lọc nhanh
Nước rửa lọc
Nước đã
qua rửa
Máy ép bùn
clo
Sân phơi bùn
Bể chứa
Cấp nước vào
mạng lưới
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
1.2.2. Đánh giá 2 phương án
So
sánh
Phương án 1 Phương án 2
Ưu
điểm
- Giàn mưa: Dễ vận hành,
việc duy tu, bảo dưỡng và
vệ sinh định kỳ giàn mưa
cũng không gặp nhiều khó

khăn.
- Bể lắng ngang: Bể lắng
ngang được sử dụng trong
các trạm có công suất lớn
hơn 3000 m
3
/ngày đêm.
- Hệ số khử khí CO
2
trong thùng
quạt gió là 90 – 95% cao hơn so với
giàn mưa.
- Bể lắng đứng: phù hợp với công
suất ≤ 3000 m
3
/ngày đêm, hiệu qủa
cao khi kết hợp với bể phản ứng.
Nhược
điểm
- Giàn mưa tạo tiếng ồn khi
hoạt động, khối lượng công
trình chiếm diện tích lớn.
- Hiệu suất xử lý CO
2
,
Fe ,Mn của giàn mưa nhỏ
hơn thùng quạt gió.
- Thùng quạt gió vận hành khó hơn
giàn mưa, khó cải tạo khi chất
lượng nước đầu vào thay đổi, tốn

điện khi vận hành. Khi tăng công
suất phải xây dựng thêm thùng quạt
gió chứ không thể cải tạo.
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
có kết cấu và vận hành phức tạp, rất
nhạy cảm với sự dao động về lưu
lượng và nhiệt độ nguồn nước, chế
độ quản lý chặt chẽ, phải hoạt động
liên tục.
→ Qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy phương án 1 là hợp lý vì vậy sẽ
chọn phương án 1 làm phương án tính toán.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
9
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
PHẦN II: TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG DÂY
TRUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. Giàn mưa
Mục đích: khử Fe, Mn
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 ngang.
- Cấu tạo của giàn mưa gồm:
+ Hệ thống phân phối nước
+ Sàn tung
+ Cửa chớp

+ Hệ thống thu, thoát khí
+ Sàn và ống thu nước
2.1.1. Diện tích bề mặt giàn mưa:
- Diện tích dàn mưa được tính theo công thức:

2
125
10
1250
m
q
Q
F
m
===
(Nguồn: công thức 5-3 sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD)
Trong đó:
+ Q = 30000 m
3
/ngđ = 1250 m
3
/h = 0,347 m
3
/s
` + q
m
: 10 ÷ 15 m
3
/m
2

h. Chọn q
m
= 10 (m
3
/m
2
h)
Chia giàn mưa thành N = 10 ngăn. Diện tích mỗi ngăn là:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
10
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
f =
5,12
10
125
==
n
F
m
2
Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là: 4,2 x 3 (m)
2.1.2. Chiều cao giàn mưa:
+ Thiết kế giàn mưa có 4 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 4 = 2,8 m

+ Chọn chiều cao ngăn thu nước là 0,3m
→ Chiều cao giàn mưa: H = 0,7 x 4 + 0,3 = 3,1 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.
- Hệ thống thu, thoát khí, ngăn nước: ta bố trí hệ thống cửa chớp làm bằng
bê tông cốt thép. Góc nghiêng giữa các chớp với mặt phẳng ngang là 45
0
,
khoảng cách giữa hai cửa chớp kế tiếp là 200 mm, cửa chớp được bố trí
xung quanh trên toàn bộ chiều cao giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với
không khí. Các cửa chớp được xây dựng cách mép ngoài của sàn tung 0,6 m,
khoảng cách này dùng làm lối đi xung quanh khi tiến hành vệ sinh giàn mưa.
- 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.
- 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
xử lý.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
11
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
2.1.3. Hệ thống ống phân phối nước:
- Diện tích ống dẫn nước là:
( )

m
v
Q
S 347,0
1.86400
30000
===
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD)
Trong đó: Vận tốc dòng nước theo quy phạm từ 1-1,5 m/s, chọn v =1m/s
- Đường kính ống dẫn :
14,3
347,0.4.4
==
π
S
D
=0,665 (m)
(Nguồn: công thức 5-12 sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD).
Chọn ống có đường kính 600 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy :
===
86400.665,0.14,3
4.30000
.
4.
22
D
Q
v
π
1m/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 600 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:
1.14,3.2.86400
4.30000
86400
4.
==
v
Q
D
π
= 0,470 (m)
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 25– NXBXD).
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
12
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Chọn đường kính ống phân phối chính là 400 mm, kiểm tra lại vận tốc
nước chảy trong ống :
.)470,0.(14,3.2.86400

4.30000
.
4.
22
==
D
Q
v
π
=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:
43)1
3,0
1
.(10
=+=
n
- Lượng nước vào ống nhánh là
)/(10.04,4
2.43.86400
30000
43
33
sm
Q
q
nh
−

===
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD)
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
051,0
.2.14.3
4.10.04,4
.
4.
3
===
−
π
Chọn ống nhánh đường kính 50 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước trong
các ống nhánh:
)/(2
)051,0.(14,3
4.10.04,4
.
4.
2
3
2

sm
d
q
v
nh
nh
===
−
π
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
13
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
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
028,0
4
)347,0.(14,3
3,0
4
.
3,0
22
====
x

D
xS
chính
π
(m
2
)
Chọn đuờng kính lỗ phun mưa là 12 mm ( đường kính từ 10-12 mm).
Số lỗ phun mưa trên một ống nhánh là:
- Số lỗ= tổng diện tích lỗ/diện tích một lỗ
248
4
012,0.14,3
028,0
2
=
(lỗ)
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):
)(756,0
81,9
8,222
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 1. các thông số của giàn mưa
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
14
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Các thông số tính toán Kết quả
Diện tích bề mặt giàn mưa 125m
2
Số ngăn 10
Chiều dài x chiều rộng mỗi ngăn 4,2 x 3 m
Số sàn tung 4
Chiều cao 3,1m
Đường kính ống dẫn nước 600mm
Đường kính ống phân phối chính 400mm
Đường kính ống nhánh trên mỗi ngăn 50 mm
Số nhánh trên mỗi ngăn 43
2.2. Bể lắng ngang
2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang
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
Nguyên lý hoạt động của bể: nước được phân phối vào đầu bể lắng sau đó
đi qua các lỗ trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng, tại đây các phản ứng
oxy hóa tiếp tục xảy ra và tạo kết tủa rồi lắng xuống đáy bể. Nước sau khi từ
đầu bể đến cuối bể sẽ đi qua các lỗ thu trên ống thu nước bề mặt và các
máng thu nước ở cuối dẫn vào mương thu nước và phân phối nước đi vào
các bể lọc. Cặn lắng được xả ra ngoài theo định kỳ bằng áp lực thủy tĩnh qua
dàn ống thu xả cặn.
2.2.2. Tính toán cho bể lắng ngang
- Dung tích bể lắng:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
15
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
t
Q
W .
60
=
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 38– NXBXD)
w=
30.
60
1250
= 625(m
3
)

Trong đó:
Q: công suất xử lý của trạm (m
3
/h)
T: thời gian lưu nước trong bể 30-45 phút (TCXDVN 33:2006). Chọn T
= 30 phút.
Chọn chiều cao vùng lắng H = 3 m ( chiều cao này từ 2- 3,5 m).
- Diện tích mặt bằng bể lắng:
)(208
3
625
2
m
H
W
F ===
Chọn hệ thống xử lý gồm 6 bể lắng chia thành hai ngăn lắng, mỗi ngăn xem
như một bể lắng nhỏ (theo TCXDVN 33- 2006 chiều rộng này lấy không quá
6 m).
-Chiều dài của bể lắng là:
F
1
=
)(5,34
6
208
2
m
N
F

==
Chọn chiều dài bể lắng: L= 10m
B==
Kích thước mỗi bể: 3,5 x 10 = 35 m
2
Tổng diện tích bể là: 35 x 6 = 210 m
2
-Tính lại thời gian lưu nước trong bể lắng.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
16
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
T =
)(312,3)(72,198
24/30000
4.5,34.2
hp
Q
V
===
Đầu bể lắng thiết kế một tường chắn để phân phối dòng nước vào bể.
Tường này cách đầu bể 1,5 m. Trên tường phân phối đục các lỗ, tổng diện
tích các lỗ phụ thuộc vào vận tốc nước qua lỗ.
- Tổng diện tích các lỗ phân phối trong một bể lắng là:
Tổng S
=
lưu lượng nước vào bể/vận tốc nước

)(058,0
30.2,0.86400
30000
2
m
==
Trong đó:
- Theo vận tốc này 0,2- 0,3 m/s, chọn vận tốc nước là 0,2 m/s
- Chọn lỗ hình vuông kích thước 40 x 40 mm. Tổng số lỗ trên một
vách phân phối trong ngăn lắng là:
- Tổng số lỗ = tổng diện tích lỗ/kích thước một lỗ=
36
04,004,0
058,0
=
x
(lỗ)
Chọn số lỗ phân phối trên vách phân phối trong ngăn lắng là 36 lỗ
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy qua lỗ:
V = lưu lượng vào một bể / tổng diện tích lỗ
=
)/(2,0
30.04,0.04,0.36.86400
30000
sm
=
Chiều cao hữu ích của vách phân phối chính bằng chiều cao vùng lắng
trong bể.
- Diện tích hữu ích của vách phân phối nước vào là: 2 x 3 = 6 m
2

.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
17
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Chọn lỗ phân phối được bố trí cách chiều cao lớp cặn 0,3 m (chiều
cao này 0,3 -0,5m).
Chọn chiều cao hàng lỗ dưới cùng cách lớp cặn 0,3 m, chiều cao vùng
chứa cặn 1m. Vậy hàng lỗ dưới cùng cách đáy bể 1,3 m.
- Chiều dài làm việc của bể lắng là:
L
b
= 10 – 1,3 = 8,7(m)
- Chiều dài ống thu nước
===
7,8
3
1
3
1
xLL
b
2,9(m)
Sử dụng một ống thu khoảng cách giữa ống và tường bể là 1m.
- Lưu lượng nước dùng tính đường kính ống thu lấy lớn hơn 30% lưu lượng
tính toán.
- Lưu lượng nước chảy vào mỗi ống thu trong một ngăn lắng là:

Q
ống
=
)/(015,0
30.86400
30000.3,1
3
sm
=
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 25– NXBXD).
Theo TCXDVN 33- 2006 vận tốc nước chảy trong ống thu 0,6 -0,8
m/s, chọn vận tốc nước bằng 0,8 m/s.
- Đường kính ống thu nước:
D
ống thu
=
==
8,0.14,3
015,0.4
.
.4
v
Q
ong
π
0,154(m)
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 25– NXBXD).
Chọn đường kính ống 150 mm kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong
ống thu:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ

LỚP LDH
2
KM
3
18
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
===
4/)154,0.(14,3
015,0
4/.
22
D
Q
v
ông
π
0,81(m/s)
Trên các ống thu khoang lỗ đường kính d = 25 mm, vận tốc nước chảy
qua lỗ 1m/s (chọn theo TCXDVN 33:2006, điều 6.84).
-Tổng diện tích các lỗ trên một ống thu:
S
lỗ=
)(015,0
1
015,0
2
m
v
Q
lo

óng
==
- Tổng số lỗ trên một ống là:
Tổng số lỗ= S
lỗ
/diện tích một lỗ=
6,30
4/)025,0.(14,3
015,0
4/.
015,0
22
==
D
π
(lỗ)
Chọn số lỗ trên mỗi ống 31 lỗ, bố trí hai bên thành ống so le với nhau
mỗi bên 5 ống. Khoảng cách giữa các lỗ:
)(58,0
5
9,2
mI
==
Tính chiều cao bể lắng
Chiều cao từ mực nước đến sàn công tác là 0,3 m (theo quy phạm
chiều cao này 0,3-0,5 m). Chọn phương pháp xả cặn bằng thủy lực, chọn
chiều cao vùng chứa cặn 1m.Chiều cao từ lớp cặn đến vùng lắng 0,3m.
- Chiều cao bể lắng là:
H= H
I

+ Hcc + Hct = 3+ 1,3 + 0,3 = 4,6 (m)
Trong đó:
H
I:
Chiều cao vùng lắng
H
cc
: Chiều cao vùng chứa cặn
H
ct
: Chiều cao sàn công tác
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
19
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Hệ thống thu xả cặn: sử dụng ống thu xả cặn đặt ở trung tâm bể lắng
dọc theo chiều dài bể.
- Thể tích của cặn là:
V
cặn
= 3 x 1 x 8,7 = 26,1 (m
3
)
Tính toán ống xả cặn sao cho lượng cặn cần xả là 60 % trong thời gian 30
phút. Lượng cặn cần phải xả bằng 0,6x26,1 =15,66 m
3
→Q

can
=8,7.10
-
3
(m
3
/s)
Chọn vận tốc xả cặn trong ống xả 1 m/s.
- Đường kính ống xả cặn là:
D
xả cặn
=
=
−
1.14,3
10.7,8.4
3
0,105(m)
Chọn ống xả cặn loại ống PVC đường kính 100 mm, chiều dài 8,7 m.
Chọn khoảng các giữa các lỗ xả cặn 400mm (theo quy phạm khoảng
cách này 300-500 mm).
-Vậy số lỗ trên ống xả cặn là:
25,6831
4,0
7,8
=







+ x
= 68 (lỗ)
Đáy bể lắng ngang có độ dốc theo chiều dọc là 0,02 theo chiều ngược
với chiều nước chảy và độ dốc ngang từ thành bể về phía ống thu cặn là 45
o
.
- Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể lắng là:
)/(10.3,6
6.6,4.2.86400
30000
2
3
sm
HB
Q
v
lang
tb
−
===
Thiết kế phần máng thu nước ở cuối bể lắng để phân phối nước vào bể
lọc: máng này được xây dựng bằng bê tông cốt thép ở cuối bể lắng, ba ống
thu nước cùng chảy vào một máng thu.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3

20
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
-Lưu lượng tính toán máng thu lấy hơn 30% lưu lượng xử lý
→Q
tt
= 1,3.
86400
30000
=0,45(m
3
/s)
Chọn chiều cao chảy vào máng thu là 0,6 m.
→Diện tích mặt cắt ngang máng thu là:
)(25,0
6,0.3
45,0
2
m
v
Q
S
thu
===
Chọn máng có kích thước 0,154 x 0,154 m. Chiều cao từ sàn công tác
đến mặt nước trong máng là 0,3m.
Chọn tổn thất áp lực qua bể lắng là 0,5 m.
Bảng 2: Các thông số tính toán bể lắng ngang
Các thông số tính toán Kết quả
Dung tích bể lắng 625 m
3

Số bể lắng 6
Chiều dài x chiều rộng mỗi bể 10 x 3,5 m
Chiều cao bể 4,6 m
Thời gian lưu nước 3, 312 h
Đường kính ống thu nước 150mm
2.3. Bể lọc nhanh
Chọn bể lọc với 1 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và 1 lớp sỏi đỡ, tính toán
với 2 chế độ làm việc là bình thường và tăng cường.
2.3.1. Nguyên tắc làm việc của bể lọc nhanh
+ Nguyên tắc làm việc của bể: gồm 2 quá trình
- Quá trình lọc: Nước được dẫn từ bê lắng sang, qua mương phân phối vào
bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa
vào bể chứa nước sạch.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
21
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
- Quá trình rửa lọc: Nước rửa và khí được cấp vào bể lọc qua hệ thống phân
phối nước và khí rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn
tràn vào máng thu nước rửa, thu vào máng tập trung, rồi được xả ra ngoài
heo mương thoát nước. Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết
đục thì ngừng rửa.
2.3.2. Tính toán cho bể lọc
a) Diện tích bể lọc
- Tổng diện tích mặt bằng của bể được xác định theo công thức:
F =
btbt

vtatWavT
Q
6,3
21
(m
2
)
(Nguồn: điều 6.103 - TCXDVN 33:2006)
Trong đó:
+ Q: Công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 30000m
3
/ngđ
+ T: Thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm. T = 24 h
+ v
bt
: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường. (Tra bảng 6.11 - TCXD33:2006
ta có lớp vật liệu lọc có d
max
= 1,25 (mm); d
min
= 0,5 (mm); d
tương đương
= 0,6 ÷
0,65 (mm); Độ đồng nhất K = 1,5 - 1,7; Chiều dày L = 700 - 800 mm thì v
bt

= 6m/h).
+ a: Số lần rửa bể trong ngày đêm ở chế độ bình thường, a = 2

+ W: Cường độ nước rửa lọc. W = 14 (l/s.m
2
)
+ t
1
: Thời gian rửa lọc: t
1
= 6 phút = 6/60h
+ t
2
: Thời gian ngừng bể lọc để rửa. t
2
= 0,35 h.
Do đó diện tích của bể lọc là:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
22
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
F =
6.35,0.2-
60
6
.14.2.6,3-6.24
30000
= 231,267 m
2
- Số bể lọc được xác định theo công thức:

6,7267,231.5,0.5,0
===
FN
(bể)
- Lấy 8 bể, khi đó diện tích của một bể là:
f =
N
F
=
8
267,231
= 28,9 (m
2
)=29(m
2
)
Diện tích xây dựng của một bể là 5,4 x 5,4 = 29,16 (m
2
).
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
V
tc
= V
bt
x
1
- NN
N
= 6 x
1-8

8
= 6,9(m/h).
(Nguồn: TCXDVN 33:2006 điều 6.105)
Theo TCXDVN 33:2006: V
tc =
6 - 7,5 m/h →

đảm bảo yêu cầu
b) Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh
H = h
d
+ h
v
+ h
n
+ h
bv
Trong đó:
+ h
d
: chiều cao lớp sỏi đỡ h
d
= 0,7 m
+ h
v
: chiều dày lớp vật liệu lọc h
v
= 0,8 m
+ h
n

: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc h
n
= 2m (Theo
TCXD33:2006, h
n
= 2 m)
+ h
bv
: chiều cao bảo vệ

= 0,5 m
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
23
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Do đó, chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh là:
H = 0,7 +0,8 + 2 +0,5 = 4 m
c) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc:
Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước kết hợp. Cường độ nước rửa lọc
W
n
= 14 l/s.m
2
độ trương nở của lớp vật liệu lọc là 45%. Cường độ gió rửa
lọc W
gió
= 15 l/s.m

2
.
(Nguồn: Sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung - NXBXD)
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc:
Q
r
=
1000
n
Wf
×
=
1000
1429
×
= 0,406(m
3
/s)
Chọn ống chính bằng thép đường kính ống d
c
= 300 mm, v = 1,53m/s.(Theo
TCVN 33:2006: v = 1,5 - 2 m/s)
d) Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc
Lưu lượng gió tính toán là:
Q
gió
=
1000
fW
g

×
=
1000
2915
×
= 0,435(m
3
/s)
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s ( theo quy phạm v = 15 -
20m/s) đường kính ống gió chính như sau:
D
gió
= =
1514,3
435,04
×
×
= 0,192(m)
Chọn D
gió
= 200 mm
(Nguồn: Sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 145- NXBXD.)
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
24
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
e) Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc

Bể có chiều rộng là 5,4 m. Chọn mỗi bể bố trí 3 máng thu nước rửa lọc
có đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa các tim máng là d = 5,4/3 = 1,8 (m).
(Theo TCVN 33:2006: d = 2,2m).
- Lượng nước rửa thu vào mỗi máng là:
q
m
= W
n
x d x l (l/s)
Trong đó:
+ W
n
= 14 l/s.m
3
( cường độ rửa lọc)
+ d: khoảng cách giữa các tim máng
+ l: chiều dài của máng l = 5,4 m
q
m
= 14 x 1,8 x 5,4 = 136,08 (l/s) = 0,136(m
3
/s)
- Chiều rộng máng tính theo công thức:
(Nguồn: TCXDVN 33:2006, điều 6.117)
Trong đó:
+ a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,2
(Theo TCVN 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(
)136,0(
1,2
+
×
= 0,51 m
a =
2
m
cn
B
h
→ h
cn
=
2
.aB
m
=
2
2,151,0
×
= 0,31m
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2

KM
3
25