THIẾT kế TRẠM xử lý nước NGẦM CÔNG SUẤT 10000m3 ngày đêm

TÊN ĐỒ ÁN :THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CÔNG
SUẤT 10000m
3
/ Ngày đêm
1
PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ NƯỚC
1 Tổng quan về các nuồn nước dùng để cấp nước
Để cung cấp nước sạch có thể khai các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô)
từ nước mặt nước ngầm và nước biển.
Nước mặt: bao gồm các nguồn nước trong các ao, hồ, đầm chứa, sông suối. Do kết hợp từ
dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của
nước mặt là chưa hàm lựong oxy hòa tan tương đối cao
Nước ngầm:được khai thác từ các tầng chưa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ
thuộc vào các thành phần khoán hóa và cấu trúc địa tầng mà nước ngầm thấm qua. Do
vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát vàđágranit thường ncó tính axit và chứa ít chất
khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường cóđộ cứng vàđộ
kiềm hydrocacbonat cao.
Nước biển: Nước biển thường cóđộ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình Dương là 32 – 35
g/l). Hàm lường muối trong nước biển thay đổi theo mùa tùy thyeo vị tríđịa lý như: cửa
sông gần bờ hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển còn chứa nhiều chất lơ lửng, càng gần
bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thừc vật.
Nước lợ: ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau sủa các dòng nước ngạt chảy
từ sông ra, các dòng chảy từ đất liền ra hòa trộn với nước biển.
Nước khoáng: Khai thác từ tầng dưới sâu nước cất hay từ các suối do phun trào từ lòng
đất ra, nước có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ cho phép đối với
nước uống vàđặt biệt có tác dụng chữa bệnh.
2
Nước chua phèn: Những nơi gần biển (ví dụ như Đồng bằng sông Cửu Long) ở nước ta
thường có nước chua phèn. Nước bị nhiễm phèn do tiếp xúc với đất phèn, loại này giàu
nguyên tố lưu huỳnh ở dạng sunfua hay sunfat và một vài nguyên tố kim loại như nhôm
sắt.

Nước mưa: nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh
khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm khí, bụi và thầm chí cả vi khuẩn có trong không
khí.
2.2 Ưu và nhược điểm khi sừ dụng nước ngầm
2.2.1 Ưu điểm
-Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như
hạn hán.
-Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước mặt.
-Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là trong
hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau.
-Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí,
bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay. Ngoài ra nước
ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai
thác phân tán tại các hộ dân cư.Đây là ưu điểm nổi bật của nước ngầm trong vấn đề cấp
nước nông thôn.
-Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt.
2.2.2 Nhược điểm
-Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và
ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa. Và tầng nước này nói chung không thể
tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế. Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước
khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt.
-Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng
muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi
đưa vào sử dụng.
-Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, một
mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng xuống gây
hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân gây hiện tượng lún sụt đất.
-Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước
ngầm.
2.3 Các phương pháp xử lý nước ngầm

Về nguyên tắc nước chứa hàm lượng tạp chất ở dạng nào lớn hơn giới hạn cho phép thì
phải xử lý trước khi đem sử dụng. Cho đến nay người ta xử lý nước theo các phương
pháp sau:
a. Phương pháp cơ học
3
Nước từ nguồn được bơm cấp 1 phun qua giàn mưa thành những tia nhỏ để ôxy của
không khí tác dụng với Fe2+ thành Fe3+. Nước dàn mưa được dẫn đi lắng lọc ở các bể
lọc chứa chất lọc (cát, đá, than hoạt tính…)
b. Phương pháp hóa học
Là phương pháp dùng hóa chất, các phản ứng hóa học trong quá trình xử lý nước.
Nếu nước cóđộ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều chất hữu cơ và sinh vật phù du thì dùng
phèn và chất tạo keo tụ để ngưng tạp chất.
Nước chứa nhiều ion kim loại (độ cứng lớn) xử lý bằng vôi, sôđa hoặc dùng phương pháp
trao đổi ion. Nước chứa nhiều độc tố H2S xử lý bằng phương pháp oxy hóa, clo hóa,
phèn.
Nước chứa nhiều vi khuẩn thì phải khử trùng bằng các hợp chất chứa clo, ozon.
Nước chứa Fe thì oxy hóa Fe2+ bằng oxy không khí (làm thóang giàn mưa) hoặc dùng
chất oxy hóa để xử lý…
Độ kiềm của nước nhỏ làm cho quá trình keo tụ khó khăn, nước có mùi vị thì phải kiềm
hóa bằng amoniac (NH3).Sau khi cacbon hóa, clo hóa sơ bộ rồi thêm KMnO4.
Nước có nhiều oxy hòa tan thì phải xử lý bằng cách dùng các chất khử để liên kết oxy.
Đó là hydrazin, natrithisunfat…
Nhìn chung các phương pháp xử lý hóa học thường đạt năng suất và có hiệu quả cao.
c. Phương pháp vi sinh
Trên thế giới hiện nay phương pháp xử lý nước bằng vi sinh đang được nghiên cứu và có
một số nơi đã áp dụng. Trong phương pháp này một số chủng loại vi sinh đặc biệt đãđược
nuôi cấy vàđược đưa vào trong quá trìng xử lý nước với liều lượng rất nhỏ nhưng đạt
hiệu quả cao. Tuy nhiên cho đến nay những kết quả nghiên cứu của phương pháp này
chưa được công bố rộng rãi.
Tùy thuộc vào nguồn nước làm nguyên liệu cho các lãnh vực khác nhau mà ngườt ta đã

sử dung cac phương pháp khác nhau để xử lý nước cấp cho lãnnh vực đó. Thông thường
thì người ta kết hợp cả 2 phương pháp cơ học và hóa học để xử lý nước.
2.4 Kỹ thuật và công nghệ xử lý nước ngầm
2.4.1 Các công trình thu nước ngầm
Giếng khoan
Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suất trung bình và lớn, cóđộ
sâu vài chục đến vài trăm mét và đường kính giếng phụ thuộc vào lưu lượng cần khai
thác. Giếng khoan gồm có: giếng khoan hoàn chỉnh (khoan tới lớp cách nước) và giếng
khoan không hoàn chỉnh (khoan lưng chừng đến lớp đất chứa nước) giếng khoan cóáp và
không áp. Khi cần khai thác một lượng nước lớn, người ta có thể dùng một nhóm giếng
khoan, tuy nhiên trong trường hợp này các giếng sẽ bị ảnh hưởng lẫn nhau khi làm việc
đồng thời.
Hệ thống thu nước ngầm tầng nông
4
Đây là loại công trình dùng để thu nước ngầm mạch nông ở những nơi nước ngầm sâu bị
nhiễm mặn, việc đào giếng khó khăn.
Đường ống thu nước bao gồm một hệ thống ống thu nước đặt nằm ngang dạng đục lỗ
hoặc dạng xẻ rãnh ở đường ống, đặt trong lớp đất có chứa nước, cóđộ dốc để nước tự
chảy về giếng tập trung, từ đây có thể dùng gào múc hoặc máy bơm để lấy nước. Để ngăn
không cho cát chui vào bên trong ống thu nước, người ta thường xếp đá dăm, cuội, sỏi
xung quanh ống.
Trên đường ống đưa nước về giếng tập trung, cứ khoảng 25-30m phải bố trí một giếng
thăm để kiểm tra nước, lấy cặn và thông hơi.
Phương tiện lấy nước từ giếng lên
Để lấy nước từ giếng lên người ta thường sử dụng gầu múc nước bằng tay (với các giếng
đào khơi) hoặc các loại bơm giếng khác nhau.
Một trong những bơm giếng phổ biến nhất ở vùng nông thôn là giếng bơm tay theo
mô hình của UNICEF. Để bơm nước từ các giếng khoan qui mô nhỏ, người ta thường sử
dụng các loại bơm ly tâm hoặc máy nén khí.Đối với các giếng khoan qui mô công
nghiệp, người ta thường sử dụng bơm hỏa tiễn.

Tính toán thủy lực giếng lấy nước ngầm có thể chia ra: giếng đơn chiếc (không chịu ảnh
hưởng của các giềng bơm khác), và nhóm giếng bơm, với sơ đồ bố trí có quan hệ thủy
lực với nhau.
2.4.2Công trình xử lý sắt, mangan
Các phương pháp khử sắt, mangan trong nước ngầm
a. Khử sắt,mangan bằng phương pháp làm thoáng
Sắt, Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Fe2+, Mn2+ vì vậy muốn loại chúng ra
khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối Fe3+, Mn4+ ở dạng ít tan rối dùng phương
pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước. Muốn oxy hóa Fe2+ thành
Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp làm thoáng tự nhiên hay
cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt gió). Thực chất của phương pháp làm thoáng là làm
giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Fe2+ oxy hoá thành Fe3+ sau đó Fe3+ thực hiện
quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3,Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể
lọc để giữ lại.
b. Khử sắt,mangan bằng phương pháp dùng hóa chất
Khử sắt,mangan bằng chất oxy hóa mạnh
- Các chất oxy mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl2, KMnO4, O3…So sánh với phương
pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản ứng xảy ra nhanh
hơn, pH môi trường thấp hơn (pH<6). Nếu trong nước có tồn tại các hợp chất như: H2S,
NH3 thì chúng sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình khử sắt,mangan.
c. Các phương pháp khác để khử sắt và mangan
Khử sắt,mangan bằng phương pháp trao đổi ion
Việc sử dụng phương pháp trao đổi ion khử sắt và mangan cũng tương đối thông dụng.
Do hai nguyên tố này có hóa trị hai nên dễ dàng bị hấp phụ bởi các vật liệu trao đổi ion.
5
Khó khăn của phương pháp này là nếu sắt và mangan bị oxy hóa bởi oxy thì nó sẽ bám
lên các vật liệu trao đổi ion và mất tác dụng của chúng.
Vì vậy việc kiểm soát hàm lượng oxy hòa tan trong nước vào hệ thống trao đối ion là rất
quan trọng.
Khử sắt bằng phương pháp điện phân

Dùng các cực âm bằng sắt, nhôm cùng cac cực dương bằng đồng mạ niken và dùng điện
cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực phẳng.
Phương pháp dùng muối polyphotphat
Polyphotphat có thể tạo nên các kết tủa sắt và mangan rất nhanh và hiệu
quả.Polyphotphat được hòa trộn với liều lượng khoảng gấp 2 lần nồng độ của sắt và
mangan.Tuy nhiên phương pháp dùng muối polyphotphat sẽ không thích hợp cho các
nguồn nước có hàm lượng sắt và mangan vượt quá 1 mg/l.
3.4.4 Khử trùng
Về nguyên lý các quá trình khử trùng có thể thực hiện bằng phương pháp vật lý hoặc
phương pháp hóa học.
Phương pháp vật lý
a. Phương pháp nhiệt: khi đun sôi nước ở 100 oc đa số các vi sinh vật bị tiêu diệt.
Tuy nhiên có một số vi sinh vật khi nhiệt độ cao liền chuyển sang dạng bào tử với lớp
bảo vệ vững chắc. Để tiêu diệt nhóm vi khuẩn này cần đun sôi nước đến 120 oc. Phương
pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn năng lượng và thiết bị nên thường áp dụng ở quy mô
nhỏ.
b. Phương pháp UV: tia UV (tia cực tím) có khả năng tiêu diệt hầu hết các vi sinh
vật. Trong kỹ thuật, khi lưu lượng nước cần khử trùng nhỏ, có thể sử dụng các thiết bị
khử trùng bằng tia UV. Cơ cấu chính của thiết bị là các đèn bức xạ, tia tử ngoại đặt trong
dòng chảy của nước. Hiệu quả của phương pháp này chỉ đạt được hoàn toàn khi trong
nước không có chất hữu cơ và cặn lơ lửng.
c. Phương pháp siêu âm: Dòng siêu âm với cường độ từ 2w/cm2 trở đi trong khoảng
thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
d. Phương pháp lọc: Đại bộ phận vi sinh vật trong nước có kích thước từ 1-2
micromet. Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỗng nhỏ hơn 1 micromet có
thể loại trừ được đa số vi khuẩn. Lớp lọc thường dùng các tấm sành, sứ, xốp với khe rỗng
cực nhỏ.Dùng phương pháp này nước phải có hàm lượng cặn nhỏ hơn 2 mg/l.
Khử trùng bằng phương pháp vật lý có ưu điểm cơ bản không làm thay đổi tính chất lý
hóa của nước không gây nên các hậu quả phụ. Tuy nhiên do hiệu suất thấp nên thường
chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép.

6
Phương pháp hóa học:
Cở sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men của tế
bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Các hóa chất thường dùng là Clo, Brôm, Iốt, Ozôn,
Kalipemanganat.
a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của nó
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào dù là nguyên chất hay hợp chất khi tác
dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit có tác dụng khử trùng nước mặt. Tốc độ
của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ trong nước tăng,
đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùngvì quá trình khuếch tán
trong vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn trong quá trình phân ly. Tốc độ khử trùng bị chậm rất
nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác.Khi cho Clo
vào nước xảy ra các phản ứng sau:
Cl2 + H2O = HOCl + HCl.
Hoặc ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O = 2H+ + OCl- + Cl-
Khi sử dụng Clorua vôi làm chất sát trùng phản ứng sẽ là:
Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl
2HOCl = 2H+ + 2OCl-
Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm đi tương
ứng.Để quá trình khử trùng nước bằng Clo có hiệu quả cao nhất nên tiến hành khi nước
cóđộ pH thấp, trước khi xử lý ổn định nước.Khi trong nước có muối amoni, amoniac hay
các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm amoni thì axit hypoclorit tham gia vào phản ứng với
chúng tạo thành monocloramin vàđicloramin:
HClO + NH3 = NH2Cl + H2O
HClO + NH2Cl = NHCl2 + H2O
HOCl + NHCl2 = NCl3 + H2O
Đồng thời khả năng diệt trùng bị giảm đi.Khả năng diệt trùng của monocloramin thấp
hơn của đicloramin 2 đến 3 lần.
Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt hiệu quả tốt, sau khi khử trùng cần giữ lại trong

nước một lượng clo dư thích hợp. Với các hệ thống cấp nước sinh hoạt lượng clo dư
thường từ 0,2-0,3 mg/l để chống sự tái nhiễm bẩn trong mạng lưới đường ống phân phối
hoặc nơi tiêu thụ.
b.Khử trùng nước bằng Iốt: Iốt là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng
nước ở các bể bơi. Là chất khó hòa tan nên Iốt được dùng ở dạng dung dịch bão hòa. Độ
hòa tan của Iốt phụ thuộc vào nhiệt độ nước. Ở 0oc đọ hòa tan của Iốt là 100mg/l, ở 20oc
là 300mg/l. Khi độ pH của nước nhỏ hơn 7 liều lượng Iốt sử dụng lấy từ 0,3-1 mg/l. Nếu
sử dụng liều lượng cao hơn 1,2 mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị Iốt.
c.Khử trùng nước bằng ion các kim loại nặng:
Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các loại sinh vật và rêu
tảo sống trong nước. Diệt trùng bằng ion kim loại nặng đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn.
7
Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ kim loại nặng để giảm thời gian diệt trùng vì khi
đó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng nước.
d.khử trùng nước bằng ozôn
Hiện nay khử trùng nước bằng ozôn đang phát triển mạnh trên thế giới. Khi cho Ozôn
vào nước, nó phá hủy không chỉ các men và cả vi sinh chất của tế bào. Với vi khuẩn bào
tử ozôn có tác dụng mạnh hơn Clo 300-800 lần. Đồng thời ozôn còn oxy hóa các hợp
chất hữu cơ gây ra màu, mùi vị của nước. Tuy nhiên ozôn rất độc đối với con người.
Trong nước nó phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Tốc độ phân hủy
tăng nhanh khi nồng độ muối, pH và nhiệt độ muối tăng.
Ozôn được sản xuất tại các nhà máy nước bằng các thiết bị đặc biệt, hoạt động theo
nguyên lý phóng điện qua không khí.
PHẦN II – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
2.1 MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN
• Nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng hệ thống xử lý nước mang tính khả thi
cao, phù hợp với phương án bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
• Cung cấp đầy đủ nước cho các nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, thương mại, dịch
vụ và chữa cháy
2.2 NỘI DUNG THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN

• Lựa chọn công nghệ thích hợp với thông số chất lượng nước thô đầu vào và thuyết
minh công nghệ
• Thiết kế chi tiết các công trình xử lý đơn vị
• Vẽ 2 bản vẽ
 Mặt bằng trạm xử lý
 Sơ đồ công nghệ
2.3 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THÔ
Chất lượng nước có 3 thành phần cần xử lý
 Amoni: Hàm lượng Amoni 7mg/l vượt quá tiêu chuẩn cho phép
 Fe: Hàm lượng Sắt tổng số30mg/l. Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng Fe như
vậy là rất cao, phải sử dụng thêm hóa chất mới có thể xử lý nước đạt yêu cầu nước cấp.
 Mangan tổng số : Hàmlượng Mangan tổng số 2.5 mg/l cũng vượt tiêu chuẩn cho
phép khá nhiều lần
8
 Bảng thông số chất lượng nước thô :
Thông số Giá trị Đơn vị đo
QCVN/01:2009
So Sánh Ghi chú
Nhiệt độ
pH
Độ màu
Độ đục
TS
SS
Fe Tổng số
Amoni
Mn Tổng số
-
6.5-7.5
-

-
-
50
30
7
2.5
°C
-
TCU
NTU
Mg/l
Mg/l
Mg/l
Mg/l
Mg/l
-
6.5-8.5
-
-
-
-
0.3
3
0.3
-
Đạt
-
-
-
Đạt

>100 lần
>2.3 lần
>8.3 lần
Xử lý
Xử lý
Xử lý
2.4 .LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
• Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng vàđặc 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 các số liệu đã
có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử lý những
gì, chọn những thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý
• Cụ thể theo chất lượng nước nguồn đã có đưa ra 2 phương án xử lý:
Phương án 1 Phương án 2
9
Nguồn NướcNguồn Nước
Trạm Bơm Cấp Nước
Trạm Bơm Cấp Nước
Thùng Quạt Gió
Giàn Mưa Phổ Thông
Bể Lắng Ngang
Bể Lắng Ngang
So sánh và lựa chọn phương án
Về hiệu quả xử lý
Ta thấy cả hai phương án 1 và phương án 2 đều đạt hiệu quả xử lý nước, có chất
lượng nước sau khi xử lý đáp ứng tiêu chuẩn nước cung cấp cho nhu cầu ăn uống và sinh
hoạt của bộ Y tế - TCVN 01/2009. Nhưng phương án 1 có một số đặc điểm nổi trội hơn
Phương án 1 do có sử dụng hệ thống thùng quạt gió có cường đọ mưa lớn nên diện
tích xây dựng nhỏ, công trình gon nhẹ. Không khí được cấp bằng quạt gió nên rất chủ
động, diện tích tiếp xúc lớn nên nên phần lớn nên tốc độ Oxi hóa Sắt và Mangan diienx

ra nhanh chóng. Các khí cản trở quá trình Oxi hóa như CO
2
,H
2
S, NH
3
… thoát ra với tỷ
lệ cao. Còn trong phương án 2 hệ thống giàn mưa phổ thong chỉ xử lý được nguồn nước
có hàm lượng sắt < 25mg/l. Không xử lý triệt để được lượng sắt có trong nước.
Trong phương án 1 ta có thêm hệ thống tháp hấp thụ trao đơi ION.Hàm lượng
amoni sau khi qua tháp gần như được hấp thụ hoàn toàn. Còn trong phương án 2 lượng
amoni xử lý không triệt để.
Về kinh tế
Ta thấy trong dây chuyền công nghệ của phương án 2, số công trình phải xây dựng
nhiều hơn ở phương án 1 là bể lọc chậm, kinh phí để xây dựng tháp trao đổi ION thấp
hơn so với bể lọc chậm nên kinh phí xây dựng và quản lý theo phương án 2 sẽ lớn hơn
phương án 1.
Do đó ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế vừa đảm bảo có thể xử lý
triệt để các thông số vừa tiết kiệm chi phí xây dựng và dễ quản lý nhà máy cấp nước
(do số công trình ít – cấu tạo đơn giản).
Hệ thống xử lý bao gồm các công trình :
• Trạm bơm cấp nước
• Thùng quạt gió
• Bể lắng Ngang
• Bể lọc nhanh
• Cột trao đổi ION
10
Bể Lọc Nhanh
Bể Lọc Nhanh
Cột trao đổi ION

Bể Lọc Chậm
Clo khử trùng
Clo khử
trùng
Bể chứa nước sạch
Bể chứa nước sạch
• Bể chứa nước sạch
Tài liệu tham khảo
• QCVN01_2009/ Bộ Y tế
• Tiêu chuẩn ngành – cấp nước mạng lưới bên ngoài và công trình. Tiêu chuẩn thiết
kế TCXD – 33:2006
• TS.Trịnh Xuân Lai – Cấp nước tập 2. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002
• PTS.Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp. Nhà xuất bản xây dựng 2005
PHẦN III : TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH
3.1. Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng
3.1.1. Công trình thu nước ngầm
Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau
Giếng khoan:là công trình thu nước nầm mạch sâu. Độ sâu khoan phụ thuộc vào độ sâu
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. Hiện nay có 4 loại giếng khoan đang
được sử dụng:
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp
Cấu tạo giếng khoan gồm
+ Miệng giếng
+ Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
+ Ống lọc
+ Ống lắng

Giếng khơi:là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi khi áp lực yếu,
chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ gia đình lẻ.
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 dùng nước với lưu lượng nhỏ.
Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên
Công trình thu nước thấm
3.1.2. Công trình làm thoáng
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và OXH Sắt và Mangan trong nước.
Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:
11
- 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 quả:
- Khử được 30 – 35% CO
2
- Tốc độ lọc 5 – 7m/h; d = 0,9 – 1,3mm; H
vll
= 1,0 – 1,2m
- Cường độ rử lọc bằng nước 10 – 12l/s.m
2
; bằng khí 20l/s.m
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)
Cấu tạo dàn mưa gồm:
+ Hệ thống phân phối nước

+ Sàn tung nước (1 – 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m
+ 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. Khử được 85 – 90% CO
2
, tăng DO lên 70 – 85% DO bão
hòa.
Cấu tạo:
- Hệ thống phân phối nước
- Lớp vật liệu tiếp xúc
- Sàn thu nước có Xi_phông
- Máy quạt gió
- Ống dẫn nước ra
- Ống xả
3.1.3. Bể lắng:
Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước đi đư nước vào
bể lọc để hoàn than quá trình làm trong nước. Trong thực tế thường dùng các loại bể
lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử dụng
Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m
3
/ng 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 (đến
3000 m
3
/ng). 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
/ng.
12
Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. 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 thì có hoặc không dùng chất keo tụ
3.1.4. Bể lọc
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
/ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ
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
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.
3.1.5. 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.
Trong hệ thống này dùng clo lỏng để khử trùng. 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. Ưu điểm
13
của phương pháp này là vận hành đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu suất chấp nhận được.
Dung dịch clo được bơm vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa nước sạch.
3.1.6. 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.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 beetong 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.

3.2 Tính toán các công trình
3.2.1 . Thùng quạt Gió
Tính toán chi tiết
Diện tích thùng quạt gió :
F = (m
2
)
Trong đó :
Q : 10000m
3
/ngày đêm = 420m
3
/h = 0,117m
3
/s
q
m
: Cường độ mưa tính toán (m
3
/m
2
-h)
Chọn vật liệu tiếp xúc là sàn tre ; q
m
= 40 m
3
/m
2
-h
(QP : 40 : 50 m

3
/m
2
-h)
F= 420/40 = 10 m
2
Chia làm 2thùng , diện tích 1 thùng là :
f= F/2 = 10/2 = 5 m
2
Đường kính mỗi thùng sẽ là :
m
f
D 5,2
14.3
544
=
×
==
π
Chiều cao thùng quạt gió được tính theo công thức :
H= H
nl
+ H
vltx
+ H
fm
(m)
Trong đó :
H
vllx

: chiều cao vật liệu tiếp xúc (m) tra bảng H
vllx
= 2m
H
nl
: Chiều cao ngăn nước thu ở đáy , lấy bằng 0,5m
H
fm
Chiều cao phun mưa trên lớp vật liệu tiếp xúc lấy bằng 1m
H = 0,5 + 2 + 1 = 3,5 m
Lượng gió cần thiết đưa vào ứng với tiêu chuẩn là 10 m
3
không khí cho 1 m
3
nước
Q
gió
= 10 x 420 = 4200 m
3
/h = 1,17 m
3
/s
14
Áp lực gió : H
gió
= h
vltx
+ h
cb
+ h

sàn
+ h
máng
(m)
h
vltx
Tổn thất qua lớp vật liệu tiếp xúc : 30x2 =60 mm
h
cb
Tổn thất cục bộ, lấy bằng 15 mm
h
máng
Tổn thất qua ống phân phối gió, lấy bằng 15mm
h
sàn
Tổn thất qua sàn phân phối, lấy bằng 10 mm
H
gió
= 60 + 15 +15 +10 = 100 mm
Chọn máy quạt gió theo các thong số cơ bản :
Q
gió
= 1,17 m
3
/s
H
gió
= 100 mm
3.2.2 Bể lắng Ngang
Diện tích mặt bằng bể lắng

2
0
337
45,06,3
4203,1
6,3
m
U
Q
F
=
×
×
=
×
×=
α
Trong đó
U
o
: tốc độ rơi của cặn (Theo bảng 6.9 TCVN 33:2006)
α
= 1,3: hệ số sử dụng thể tích của bể lắng (Theo TCVN : 2,5 – 3,5m)
Chiều dài bể lắng
L =
m
NB
F
28
112

337
=
×
=
×
Chia bể lắng làm 4 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn B = 3m (B=3-5m).
Để phân phối đều trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cần đặt các vách
ngăn có lỗ ở đầu bể, cách tường 1,5m (Theo TCXDVN 33:2006: 1 – 2m).
Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể
smq
n
/03,0
4
117,0
3
==
Diện tích của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào
2
06,0
5,0
03,0
m
v
q
f
lo
n
lo
===∑
(Theo TCXDVN 33:2006 vận tốc lỗ qua vách ngăn lấy bằng 0,5m/s)

Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là d
1
=0,08m(Theo sách Cấp nước –
Trịnh Xuân Lai: d=0,075-0,2m)
Diện tích một lỗ f
1lo
= 0,005
Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối
15
12
005,0
06,0
1
==
∑
=
lo
lo
f
f
n
lỗ
ở vách ngăn phân phối nước vào bố trí thành 4 hàng dọc và 3 hàng ngang. Theo sách Cấp
nước – Trịnh Xuân Lai, khoảng cách giữa tâm các lỗ từ 0,25 – 0,45m
Thời gian xả cặn T = 4 ngày xả cặn một lần.
Chiều cao trung bình của bể lắng:
mHHH
ctb
7,37,03
0

=+=+=
Ho: Chiều cao vùng lắng Ho = 3m
Hc: Chiều cao trung bình của vùng nén cặn = 0,7m
Chiều cao xây dựng bể bao gồm chiều cao bảo vệ:
mhHH
bvtbxd
43,07,3
=+=+=
Thể tích một bể lắng:
3
1
134542812 mW
b
=××=
Thời gian xả cặn Theo TCXDVN 33:2006 t = 10 – 20 phút. Lấy t = 20 phút
Chọn đường kính ống xả cặn d
c
=150mm
Máng thu nước bể lắng
Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng thu nước răng cưa.
Xác định tổng chiều dài máng thu
Theo điều 6.84 TCXDVN 33:2006, máng phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng. Vậy chiều
dài máng:
mLL
m
1828
3
2
3/2 =×=×=
Mỗi ngăn đặt 3 máng

Chiều dài 1 máng
m
L
l
m
m
6
3
18
3
===
Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v = 0,6m/s (Theo TCVN 33:2006,
điều 6.84 v = 0,6 – 0,8m/s)
2
09,0
6,02
117,0
2
m
v
Q
F
m
=
×
=
×
=
Chọn máng thu có chiều rộng 0,3m
16

Chiều sâu máng thu
m
b
F
h
m
m
m
3,0
3,0
09,0
===
Máng thu nước từ 2 phía, chiều dài mép máng thu
mLL
mm
361822 =×=×=∑
Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng
msl
L
Q
q
m
./25,3
36
117
==
∑
=
Với Q = 0,097m
3

/s = 117l/s
1m dài máng phải thu 0,0032m
3
/s
Chọ tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90
o
để điều chỉnh cao độ mép máng. Chiều cao hình
chữ V là 5cm, đáy chữ V là 10cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh
là 20cm.
Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V:
sm
q
q /104,6
5
0032,0
5
34
0
−
×===
Chiều cao mực nước qua khe chữ V
cmcm
q
hhq 56,4046,0)
4,1
104,6
()
4,1
(4,1
5/2

4
5/2
0
2/5
0
<==
×
==⇒=
−
đạt yêu cầu
Với Q = 0,117m
3
/s, với v = 1,5m/s, lấy với khả năng lớn hơn lưu lượng tính toán
20 – 30% cho nên ta chọn đường kính ống dẫn sang ngăn phân phối nước của bể lọc là
d = 600mm
3.2.3 .Bể lọc nhanh (vật liệu lọc cát thạch anh với các cỡ hạt khác nhau)
Trong bể lọc, chọn vật liệu lọc là cát thạch anh có:
- d
min
= 0,5 mm
- d
max
= 1,25 mm
- d
td
= 0,6 – 0,65 mm, chọn d
td
= 0.65 mm
- Hệ số không đồng nhất K = 1,5 ÷ 1,7, chọn K = 1,7
- Chiều dày lớp cát lọc chọn L = 800 mm

- Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường V
tb
= 5 ÷ 6 (m/h), chọn V
tb
= 6 (m/h)
- Tốc độ lọc ở chế độ làm việc tăng cường V
tc
= 6 ÷ 7,5 (m/h), chọn V
tc
= 7,5 (m/h)
(Lấy theo bảng 6.11, điều 6.103, TCXDVN 33: 2006)
17
* Tổng diện tích của bể xác định theo công thức 6 – 20 TCXDVN 33: 2006:
F =
tb 1 2 tb
Q
TV 3,6aWt at V
− −
(m
2
)
Trong đó:
T: Thời gian làm việc của bể lọc trong ngày, T = 20h
V
tb
: Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm bình thường, chọn V
tb
=6 m/h (theo bảng 6.11,
điều 6.103,TCXDVN 33: 2006 ).
a: Số lần rửa mỗi bể lọc trong ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường,chọn a = 1 lần

W: Cường độ nước rửa (l/s.m
2
) chọn W = 14 l/s.m
2
(theo bảng 6.13,điều 6.115
TCXDVN 33: 2006 )
t
1
: Thời gian rửa chọn t
1
= 5 phút (theo bảng 6.13,điều 6.115 TCXDVN 33: 2006)
t
2
: Thời gian ngừng bể lọc trong ngày để rửa, t
2
= 0,35 h (Điều 6.102, TCXDVN 33:
2006 )
F =
5.35,0.2
60
5
.14.2.6,35.24
10000
−−
= 92,5m
2
* Số bể lọc cần thiết xác định theo công thức:
N = 1/2 * = 5(bể)
→ Ta chọn số bể lọc là: N = 5 bể.
* Diện tích một bể lọc là:

f =
N
F
=
5
5,92
= 18,5 m
2
* Chọn kích thước một bể là:
L
×
B = 5
×
4 = 20(m
2
)
* Chiều cao xây dựng bể:
Chiều cao toàn phần của bể là
H
b
= h
p
+ h
s
+ h
d
+ h
v
+ h
n

+ h
bv
Trong đó:
h
p
: chiều cao từ sàn lọc đến đáy bể, h
p
=0,7 m
h
s
: chiều dày lớp sàn, h
s
= 0,1 m
h
d
: chiều cao lớp sỏi đỡ, h
d
= 0,3 m, là tổng của 3 chiều dày vật liệu sau:
Đường kính d = 2 – 4 mm, chiều dày d = 0,1 m.
Đường kính d = 4 – 8 mm, chiều dày d = 0,1 m.
Đường kính d = 8 – 16 mm, chiều dày d = 0,1 m.
h
v
: chiều cao lớp vật liệu lọc, h
v
= 0,8 m
h
n
: chiều cao lớp nước trên bề mặt, h
n

= 2 m
h
bv
: chiều cao bảo vệ., h
bv
= 0,3 m
→ Vậy :H
b
= 0,7 +0,1 + 0,3 + 0,8 + 2 + 0,3 = 4,2 m.
18
Tính toán hệ thống dẫn nước, gió rửa lọc:
* Tính toán hệ thống dẫn nước:
Chọn biện pháp rửa bể bằng gió, nước kết hợp.
Cường độ nước rửa lọc W
n
= 12 l/s.m
2
. Quy phạm là 12 ÷ 14 l/s.m
2
, (theo bảng 6.13,điều
6.115 TCXDVN 33: 2006 ), ứng với độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là e = 45%.
Lưu lượng nước rửa lọc của một bể lọc là:
q
rn
=
1000
n
Wf ×
=
1000

141,23 ×
= 0,32m
3
/s
Đường kính ống chính của hệ thống phân phối :
Tốc độ nước chảy trong ống chính v
n
= 1,5 – 2 m/s, chọn v
n
= 2 m/s (Điều 6.120,
TCXDVN 33: 2006 )
Chọn ống chính bằng thép đường kính ống d
c
= 500 mm, v = 1,9m/s
Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc
Chọn cường độ gió là: W
gió
= 15 m/s thì lưu lượng gió tính toán là:
Q
gió
=
1000
fW
g
×
=
1000
1.2315×
= 0,34 m
3

/s
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 17 m/s (
2015
÷
m/s) đường kính ống gió chính
như sau:
D
gió
=
gio
gio
v
Q
.
.4
π
=
1714,3
34,04
×
×
= 0,16m
chọn D
gió
= 160 mm
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0.28 m ( Theo quy phạm cho phép 0.25 – 0.3 m)
thì số ống nhánh của 1 bể lọc sẽ là:
m= B/0.28 * 2 = (4*2)/0.28 = 28m
Lưu lượng nước rửa lọc trong mỗi ống nhánh là:
q= 0,34/28 = 12,1 l/s

Chọn đường kính ống nhánh d
n
= 60 mm bằng thép, thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh
là:
v= (4q)/(3.14.d
2
) =1,98 m/s
( Nằm trong giới hạn cho phép 1.8 – 2.0 m/s )
Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diên ngang của ống ( Quy phạm cho phép
30 – 35%), tổng diện tích lỗ:
0.35 0.0314 0.01
ω
= × =
m
2
Chọn lỗ có đường kính 12mm (Quy phạm 10 – 12mm), diện tích 1 lỗ sẽ là:
2
3.14 0.0012
0.000113
4
lo
ω
×
= =
m
2
19
Tổng số lỗ sẽ là:
0
0.01

90
0.000113
n = =
lỗ
Số lỗ trên mỗi nhánh sẽ là:
90
7
14
=
lỗ
Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
Bể có chiều rộng là 4 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 = 4/2 = 2 m (Theo TCVN 33:2006: d
≤
2,2m)
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng
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
l: chiều dài của máng l = 6 m
q

m
= 14x2x6 = 168 l/s = 0,168 m
3
/s
Chiều rộng máng tính theo công thức
B
m
=
5
3
2
)57,1(
.
a
q
K
m
+
(m)
Trong đó
a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,3 (Theo TCVN
33:2006: a =
5,11
÷
)
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1
Ta có: B
m
=
5

3
2
)3,157,1(
)168,0(
1,2
+
×
= 0,50 m
a =
2
m
cn
B
h
⇒ h
cn
=
2
.aB
m
=
2
3,158,0 ×
= 0,30m
Vậy chọn chiều cao máng thu nước là h
cn
= 0,4m 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.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa
H
m
= h
cn
+ h
d
+ δ
m
= 0,4 + 0,2 + 0,08 = 0,68 m
20
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo công
thức: ∆H
m
=
100
He
+ 0,3 (TCXDVN 33:2006)
Trong đó
H: chiều cao lớp vật liệu lọc H = 0,8 m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45%
∆H
m
=
100
458,0 ×

+ 0,3 = 0,66 m
Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửaphải nằm cao
hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H
m
= 0,68 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 6 m
⇒ Chiều cao ở máng tập trung là: 0,68 + 0,01
×
7 = 0,73 m
Vậy ∆H
m
sẽ phải lấy bằng: ∆H
m
= 0,07 + 0,73 = 0,8 m
Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng tập
trung xác định theo công thức
h
m
=
3
2
2
73,1
∆g
q
+ 0,2(TCXDVN 33:2006)
Trong đó
q
m

: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước q
m
= 0,196
×
2 = 0,392m
3
/s
∆
: chiều rộng của máng tập trung
∆
= 0,7m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng máng tập
trung không nhỏ hơn 0,6 m)
g = 9,81 m/s
2
gia tốc trọng trường
h
m
=
3
2
2
7,081,9
392,0
73,1
×
×
+ 0,2 = 0,7 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 TCXDVN 33:2006)
Tổng số chụp lọc trong một bể là: N = 36
11098,3036 =×=× f
cái
Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc
21
)/(109,3/39,0
36
14
36
34
smsl
W
q
n
n
−
×====
Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc
)/(102,4/42,0
36
15
36
34
smsl
W
q
g
g

−
×====
Tổn thất áp lực qua chụp lọc:
8,0
5,081,92
2
2
2
2
2
2
=
××
==
µ
g
V
h
cl
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
L
s
: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,8 m
W: cường độ rửa lọc W = 14 l/s.m
2
h
d
= 0,22.0,8
×
14 = 2,464 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h
vl
= (a + b.W).L.e (m)
Ứng với kích thước hạt d=
15,0
÷
mm; a = 0,76; b = 0,017
(Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung)
e: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8
h
vl
= (0,76 + 0,017.14).0,8.0,45 = 0,359 m
Áp lức 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:

=
t
h
mhhhh
bmvldp
8,42359,0464,2
=++=+++
Tính bơm nước rửa lọc
Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức:
H
r
= h
hh
+ h
o
+h
t
+ h
cb
h
hh
: độ cao hình học từ cột mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng
thu nước rửa (m)
h
hh
= 4 + 3,5 – 2 + 0,61 = 6,11 m
22
4: chiều sâu mực nước trong bể chứa (m)
3,5: độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
2: chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)

0,61: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
h
o
: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)
Giả sử chiều dài của ống dẫn nước rửa lọc l = 100 m, đường kính ống rửa
lọc d=300m; Q
r
= 196 l/s; 1000i = 32,8
h
o
= i
×
l = 0,0328
28,3100
=×
m
h
cb
: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá
h
cb
=
∑
g
v
2
.
2
ξ
(m)

Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có: 2 cút 90
0
, 1 van khoá, 2 ống ngắn
Cút 90
o
: 0,98, Van khóa : 0,26, Ống ngắn : 1
h
cb
= (2.0,98 + 0,26 + 2)
81,9.2
7,1
2
= 0,62 m
H
r
= 6,11 + 3,28 + 8 + 0,62 = 18 m
Công suất bơm
N = =
7,01000
81,999818392,0
×
×××
= 100 kW
η: hiệu suất chung của bơm, η = 0,7
Chọn bơm rửa lọc có công suất 100 kW, với lưu lượng là 1411 m
3
/h và cột áp là 18 m
Tính bơm khí r ử a l ọ c
 Bơm khí dùng rửa lọc được tính toán dựa trên các yêu cầu sau
Tính cột áp cần thiết của bơm khí

Cột áp của bơm được tính theo công thức
H = h
1
+ h
2
+ h
3
Trong đó:
h
1
: cột áp để khắc phục tổn thất áp lực chung trong ống dẫn khí tính từ máy thổi khí đến
bể lọc.
h
2
: cột áp để khắc phục cột nước và lớp cát lọc trên lỗ phân phối gió
h
3
: cột áp để khắc phục tổn thất từ hệ thống phân phối đến mép máng thu nước rửa lọc
23
Chọn h
1
= 1 m
Tính h
2
:
h
2
= γ× H
1
+ H

2
Với:
γ là trọng lượng riêng của cát
H
1
là chiều cao lớp cát
H
2
là chiều cao lớp nước từ mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng
Ta có γ = 2,6, H
1
= 0,8 m
H
2
= 0,8 m
⇒ h
2
= 2,6 × 0,8 + 0,8= 2,88 m
Chọn h
3
bằng chiều cao lớp nước từ ống phân phối đến mép máng thu nước rửa, h
3
= 2 m
⇒ vậy cột áp cần thiết của bơm gió rửa lọc là:
H = 1 + 2,88 + 2 = 5,88 m
Chọn bơm khí rửa lọc có cột áp là 6 m, với lưu lượng là 0,5 m
3
/s
Bể thu hồi nước rửa lọc
Ống thu nước rử lọc từ bể chứa ra ống xi phông đồng tâm:

Lưu lượng thu nước lọc của 1 bể là:
sm
Q
q /04,0
3
117,0
3
3
===
Đường kính ống từ 1 bể ra xi phông đồng tâm, chọn d = 0,15m
Vận tốc nước chảy trong ống:
sm
d
q
v /26,2
15,0
04,044
22
=
×
×
=
×
×
=
ππ
Thiết bị xi phông:
Đường kính ống xi phông đồng tâm:
mdd
xp

15,0
==
Nước qua xi phông ra mương chứa nước sạch, từ đó nước được dẫn về bể chứa
Ống dẫn nước tới bể chứa
Với v = 1m/s, q = 0,17m
3
/s, chọn d = 350mm
24
3.2.4 . Cột trao đổi ION
Giới thiệu về nhựa trao đổi Ion
Về nguyên tắc, vật liệu dùng để trao đổi ion là những chất không hoà tan và có chứa các
ion có thể dễ dàng trao đổi với các ion khác trong dung dịch phản ứng với nó. Sự trao đổi
này không làm biến đổi tính chất vật lý của vật liệu trao đổi ion.Nhiều hợp chất tự nhiên
như protein, cellulose, tế bào sống … có khả năng trao đổi ion vàđiều này đóng vai trò
quan trọng trong các quy trình trong tự nhiên.
Nhựa trao đổi ion là một loại polymer có khả năng trao đổi những ion cụ thể của nó với
các ion khác hiện diện trong dung dịch chảy qua cột phản ứng. Vật liệu trao đổi ion tổng
hợp được sử dụng phổ biến là nhựa polystyrene với nhóm sulphonate có khả năng trao
đổi ion dương và nhóm amine trao đổi ion âm.Các loại nhựa tổng hợp được sử dụng chủ
yếu để tinh sạch nước, ngoài ra còn nhiều ứng dụng khác bao gồm việc phân tách các yếu
tố lẫn trong dung dịch.
Ứng dụng trong xử lý loại bỏ các ION tạp chất trong nước
Mục đích của việc dùng nhựa trao đổi ion trong xử lý nước cấp nhằm xử lý Amoni và
loại bỏ các chất khoáng không cần thiết trong nước. Amoni được loại bỏ bằng cách sử
dụng một loại nhựa có chứa ion Na+ liên kết với một cation (ion âm) khác, cation đó có
khả năng liên kết với NH
4
+
mạnh hơn Na+. Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion NH
4

+
và cho
nước cần xử lý chảy qua cột, cation có trong nhựa sẽ liên kết với các ion và giữ chúng lại
trong cột, đồng thời sẽ giải phóng Na+ vào nước, cách này giúp loại bỏ ion CNH
4
+
có
trong nước ngầm. Giúp nước đạt Tiêu chuẩn cho phép.
Nếu nước xử lý yêu cầu phải loại bỏhoàn toàn lượng khoáng có trong nước thì tiếp tục xử
lý bằng cách cho nước chảy qua cột trao đổi ion với nhựa chứa H+ (sẽ loại bỏ được
25