Tải bản đầy đủ (.doc) (49 trang)

đồ án môn học thiết kế trạm xử lí nước cấp công suất 8500 m3 /ng.đ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (568.65 KB, 49 trang )

 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
Phần I
LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
I. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế.
1. Tổng hàm lượng muối hòa tan.
Xác định dựa vào công thức sau:
[ ] [ ] [ ]
−−+−+
++++=
∑ ∑
2
33
2
13,05,04,1MeP SiOHCOFeAe
Trong đó:
+

+
Me
: Tổng các ion dương có trong nước nguồn, trừ Fe
2+
[ ] [ ] [ ] [ ]
)/(48,962,12316,1212,60
4
22
lmgNHNaMgCaMe
=+++=+++=
+++++


+


Ae
: Tổng các ion âm có trong nước nguồn, trừ HCO
3
-
và SiO
3
2-
[ ] [ ] [ ] [ ]
)/(8,1038,014557
32
2
4
lmgNONOClSOAe
=+++=+++=
−−−−−

)/(153,2935,0.13,0185.5,022,0.4,18,10348,96 lmgP
=++++=⇒
Vậy tổng hàm lượng muối hòa tan là 293,153 (mg/l)
2. Hàm lượng CO
2
hòa tan trong nước nguồn.
Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ các giá trị cho biết:
1
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”

+ Độ kiềm toàn phần K
i
= 3,03 (mgđl/l)
+ Hàm lượng muối hòa tan P = 293,153 (mg/l)
+ Độ pH = 7,5
+ Nhiệt độ nước nguồn t
0
= 21 (
0
C)


[CO
2
] = 9,3 (mg/l)
3. Xác định và kiểm tra độ kiềm toàn phần và độ cứng.
- Độ kiềm toàn phần:
K
iTP
= [OH
-
] + [HCO
3
-
] + [CO
3
2-
] (mgđl/l)
Vì pH = 7,5


[OH
-
] rất nhỏ coi như bằng 0
Mặt khác, ta có pH = 7,5 < 8,4

trong nước có CO
2
và HCO
3
-
, không có
CO
3
2-
, nên [CO
3
2-
] = 0

K
iTP
= 0 + 185/61 +0 = 0,03 (mgđl/l)
- Độ cứng toàn phần:
C
TP
=
04,20
][
2
+

Ca
+
16,12
][
2+
Mg
=
04,20
12,60
+
16,12
16,12
= 4 (mgđl/l)
- Độ cứng Cacbonat:
C
k
=
61
][
3

HCO
=
61
185
= 3,03 (mgđl/l)

K
iTP
, C

TP
, C
k
số liệu tính toán được xác định đúng.
II. Đánh giá chất lượng nước nguồn.
Dựa vào quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:
2009/BYT)
1. Chỉ số Pecmanganat = 2 (mg/l )
2. Hàm lượng Sắt tổng số (Fe
2+
+ Fe
3+
) = 0,3 (mg/l)
3. Hàm lượng Hydro sunfur = 0,05 (mg/l)
4. Coliform tổng số = 0 (vi khuẩn/100ml)
- So sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:
2009/BYT), ta thấy các chỉ tiêu như: độ màu, độ oxy hóa, hàm lượng căn lơ lửng,
2
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
hàm lượng các hợp chất chứa nitơ, hydro sunfur, chỉ số Coliform lớn cần phải
được xử lý.
- Vì nước nguồn có chứa hàm lượng các hợp chất chứa nitơ: NH
4
+
, NO
3
-
, NO

2
-
, và
H
2
S. Do đó cần phải tiến hành clo hóa sơ bộ trước khi đưa nước vào công trình xử
lý.
+ Độ oxy hóa pemanganat = 13 > 0,15.Fe
2+
+ 3 = 0,15.0,22+3 = 3,033

nên phải
khử bằng clo.
+ Hàm lượng cặn và độ màu lớn hơn chỉ tiêu cho phép của chất lượng nước cấp
cho sinh hoạt nên phải làm trong nước và khử màu bằng phèn hoặc than antraxit.
+ Độ cứng toàn phần của nước C
TP
= 4 (mgđl/l), khi cho phèn vào thì độ cứng sẽ
giảm, do đó không cần tính.
+ pH = 7,5 thỏa mãn điều kiện 6,5 đến 8,5 đạt quy chuẩn.
+ Hàm lượng cặn lơ lửng lớn nên dùng phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
để keo tụ.
+ Các chỉ tiêu Na
+
, Ca

2+
, Mg
2+
nằm trong giới hạn cho phép.
+Chỉ số Coliform tổng số = 1200 lớn hơn giới hạn cho phép nên cần xử lý bằng
clo.
III. Sơ đồ dây chuyền xử lý.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền xử lý:
+ Loại nguồn nước xử lý và chất lượng nguồn nước.
+ Yêu cầu chất lượng nguồn nước của đối tượng sử dụng
- So sánh chất lượng nước nguồn với yêu cầu cấp nước để có biện pháp xử lý
+ Điều kiện kinh tế kỹ thuật.
+ Điều kiện địa phương.

Từ những điều kiện phân tích trên, ta chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý
nước mặt cho trạm có công suất Q = 8500 (m
3
/ng.đ)
Thiết kế dây chuyền công nghệ

3
Bể trộn
đứng
Bể p/u vách
ngăng
Bể Lắng
ngang
Bể lọc
nhanh


BCNS
Nước nguồn
Phèn+
vôi
Clo hóa sơ
bộ

Khử
trừng
Clo
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
IV. Xác định liều lượng hóa chất đưa vào nước.
1. Xác định lượng clo hóa sơ bộ.
- Lượng clo để khử NH
4
+
, NO
2
-
:
L
Cl
= 6NH
4
+
+ 1,5NO
2
-

+3 = 6.1,2 + 1,5.1 +3 = 11,7 (mg/l)
- Lượng clo để oxy hóa khi [O
2
] > 0,5 . [Fe
2+
] + 3.
L
Cl
= 0,5[O
2
] = 0,5.13 = 6,5 (mg/l)
- Lượng clo để khử H
2
S: theo tiêu chuẩn (TCXD 33 : 2006, phục lục 11, trang
227, có quy định: 2,1mg Clo thì khử được 1 mg H
2
S. Vậy để khử 0,16 mg/l H
2
S,
thì cần lượng Clo là:
L
Cl
= 2,1[H
2
S] = 2,1.0,16 = 0,336 (mg/l)



L
Cl

= 18,6 (mg/l)
2. Xác định liều lượng phèn L
p
.
* Loại phèn được sử dụng là phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
khô. Mục đích là xử lý nước
đục (đặc trưng bởi hàm lượng cặn lơ lửng), độ màu.
- Liều lượng phèn dùng để xử lý nước đục xác định theo hàm lượng cặn lơ lửng,
(tra theo: TCXDVN 33 : 2006, Bảng 6.3. Liều lượng phèn để xử lý nước, trang
42,43)
Với hàm lượng cặn lơ lửng ban đầu C
max
= 680 (mg/l), tra bảng và nội suy ta được:
L
P
tr
= 53,97 (mg/l)
- Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M:
91,213044 === ML
tt
p
(mg/l)

So sánh ta thấy L
P

tr
> L
p
tt
nên ta lấy L
p
= 53,97 (mg/l) để xử lý
4
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
* Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ:
Khi cho phèn vào nước, pH giảm. Đối với phèn nhôm, giá trị pH thích hợp để
quá trình keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5
÷
7,5.
Giả sử, cần kiềm hóa nước để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý,
lượng kiềm được tính:
C
K
e
L
eL
i
P
p
kk
100
.1.
0









+−=
(mg/l)
Trong đó:
+ L
p
: liều lượng phèn đưa vào trong nước = 53,97 (mg/l)
+ e
p
: đương lượng phèn, phèn Al
2
(SO
4
)
3
= 57 (mgđl/l)
+ e
k
: đương lượng của chất kiềm hóa chọn là CaO = 28 (mgđl/l)
+ K
io
: độ kiềm của nước nguồn = 3,03 (mgđl/l)
+ C: nồng độ CaO tỷ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm CaO là 80%

+ 1: Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)
91,37
80
100
103,3
57
97,53
28 −=






+−=⇒
k
L
<0

Độ kiềm của nước đủ để đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hóa.
V. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau khi xử lý.
Sau khi dùng phèn để xử lý nước mà không cần kiềm hóa, nước sau xử lý có pH,
K
i
, giảm, CO
2
và hàm lượng cặn lơ lửng tăng.
1. Xác định độ kiềm K
i
*

.
p
p
ioi
e
L
KK −=
*
(mgđl/l)
Trong đó:
5
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
+ K
io
= 3,03 (mgđl/l): là độ kiềm của nước nguồn.
+ L
p
= 53,97 (mgđl/l): liều lượng phèn đưa vào xử lý nước.
+ e
p
= 57 (mgđl/l): đương lượng phèn.
08,2
57
97,53
03,3
*
=−=⇒
i

K
(mgđl/l)
2. Xác định hàm lương CO
2
.
[ ]
96,50
57
97,53
443,9.44
0
2
*
2
=+=+=
p
p
e
L
COCO
(mg/l)
3. Xác định độ pH
*
.
Được xác định theo biểu đồ Langelier, từ các giá trị cho biết:
+ Độ kiềm toàn phần K
i
*

= 2,08 (mgđl/l)

+ Hàm lượng muối hòa tan P = 293,153 (mg/l)
+ Hàm lượng CO
2
*
= 50,96 (mg/l)
+ Nhiệt độ nước nguồn t
0
= 21 (
0
C)

pH
*
= 6,59
4. Xác định pH ở trạng thái cân bằng bão hòa (pH
s
).
Xác định theo hàm số sau:
)()()()(
4
*
3
2
21
PfKfCaftfpH
i
o
s
+−−=
+

+ t
o
= 21 (
o
C), tra biểu đồ ta được f
1
(t
o
) = 2,08
+ Ca
2+
= 60,12 (mg/l). tra biểu đồ ta được f
2
(Ca
2+
) = 1,69
+ K
i
*
= 2,08 (mgđl/l), tra biểu đồ ta được f
3
(K
*
i
) = 1,32
+ P = 293,153 (mg/l), tra biểu đồ ta được f
4
(P) = 8,835

pH

s
= 2,08 -1,69 - 1,32 + 8,835 = 7,905
5. Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi keo tụ.
Chỉ số ổn định của nước:
I = pH
*
- pH
s
= 6,59 – 7,905 = - 1,315 < 0

Nước có tính xâm thực, cần phải ổn định nước bằng vôi. Hàm lượng vôi được
tính theo hàm lượng CaO trong trường hợp pH
*
<pH
s
<8,4 là:
6
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
v
ivv
C
KeL
100

*
β
=
(mg/l)

Trong đó:
+ e
v
= 28 (mgđl/l): là đương lượng vôi CaO.
+
β
: hệ số phụ thuộc pH
*
và I, tra biểu đồ ta có
β
= 0,6
+ K
i
*
= 2,08 (mgđl/l): độ kiềm của nước sau khi xử lý.
+ C
v
= 80%: độ tinh khiết của CaO

L
v
= 28.0,6.2,08.
80
100
= 43,68 (mg/l)
* Kiểm tra xem ta có thêm Sôđa vào hay không:
Ta có
[ ]







+⋅= K
CO
d
K
22
7,0
2
, mgđl/l
Trong đó:
+
[ ]
2
CO
: Nồng độ CO
2
sau khi xử lý,
[ ]
2
CO
= 50,96 mg/l
+ K: Độ kiềm nước sau khi xử lý, k = 2,08 mgđl/l
7,308,2
22
96,50
7,0 =+⋅=⇒
K

d
mgđl/l = 129,5 mg/l
Vậy: D
K
= 43,68 < d
k
= 129,5

Xử lý ổn định nước bằng vôi, không dùng thêm
Sô đa.
6. Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi xử lý.
C
max
*
= C
max
o
+ K.
p
p
e
L
+ 0,25M + L
v
Trong đó: K: độ sạch của phèn, với phèn loại B, K = 1

C
max
*
= 680 + 1.

57
97,53
+ 0,25 + 43,68 = 724,88 (mg/l)
7
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
Phần II
TÍNH TOÁN CẤU TẠO CÁC CÔNG TRÌNH
TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ
1. Bể hòa trộn phèn.
Có nhiệm vụ hòa tan phèn và lắng cặn bẩn. Đối với trạm xử lý có công suất từ
5000
÷
20000 (m
3
/ng.đ) có thể hòa trộn phèn trong bể bằng máy khuấy hoặc bơm
tuần hoàn. Trong dây chuyền công nghệ này ta chọn bể trộn phèn khuấy trộn bằng
cơ khí. Bể được xây dựng bằng gạch và hình tròn. Bể này vừa làm nhiệm vụ hòa
trộn phèn và vừa làm bể tiêu thụ
8
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
* Dung tích bể hòa trộn tính theo công thức (6-3), TCXDVN 33 : 2006, trang
46:
γ
10000

1

b
b
pnq
W
=
(m
3
)
Trong đó:
+ q = 8500 (m
3
/ng.đ) = 351,16 (m
3
/h): Lưu lượng nước xử lý.
+ p = 53,97 (mg/l) = 53,97 (g/m
3
): Liều lượng hóa chất (phèn) dự tính cho vào
nước.
+ n: Số giờ giữa 2 lần hòa tan (pha chế) đối với trạm có công suất: 1200 – 10000
(m
3
/ng.đ) thì n = 12 (h).
+ b
b
: Nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng hòa trộn tính bằng %, lấy theo
TCXDVN 33 : 2006 , mục 6.20, trang 47, ta chọn b
b
= 10 %
+ γ = 1 (T/m
3

) Khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước).
294,2
1.10.10000
97,53.12.16,354
1
==⇒ W
(m
3
)

Chọn 2 bể hòa trộn, một bể công tác và một bể dự phòng.
9
Hình 1. Bể hòa trộn phèn
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”

Kích thước mỗi bể: đường kính bể d = 1 (m), chiều cao bể h = 1,5 (m)

Lựa chọn mấy khuấy cho bể hòa trộn phèn:
 Số vòng quay của cánh quạt lấy theo TCXDVN 33 : 2006 , mục 6.22,
trang 47, ta chọn n = 30 (vòng/phút)
 Chiều dài cánh quạt khuấy tính từ trục quay lấy bằng 0,4
÷
0,45 bể rộng của
bể, ta chon l = 0,4 . 1 = 0,4 (m)
 Diện tích bản cánh khuấy lấy bằng 0,1
÷
0,2 (m
2

/1m
3
) dung tích bể, ta lấy
bằng 0,23 (m
2
)
Chú ý: Tra theo giáo trình xử lý nước cấp, TS. Nguyễn Ngọc Dung, trang 23, nxb
xây dựng, 2010

Loại động cơ dùng cho máy khuấy có công suất:
zdnhN 5,0
43
η
ρ
=
(KW)
Trong đó:
+ ρ: Trọng lượng thể tích dung dịch khuấy trộn , lấy ρ = 0,003794(kg/m
3
)
+ η: Hệ số hữu dụng của động cơ =0,01
+ n: Số vòng quay của cánh quạt trong 1 giây, lấy n = 0,5 (vòng/s)
+ d: Đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, lấy d = 2 (m)
+ z: Số cánh quạt trên trục vòng quay, z = 4
+ h: Chiều cao cánh quạt, lấy h = 0,25 m
38,0425,025,0
01,0
003794,0
5,0
43

=⋅⋅⋅⋅⋅=⇒ N
kW
2. Bể pha chế dung dich vôi.
10
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
- Dung tích bể pha vôi sữa xác định theo công thức
γ
10000

v
v
v
b
LnQ
W =
(m
3
)
Trong đó:
+ Q: Công suất trạm xử lý, Q = 354,16 (m
3
/h)
+ n: Số giờ giữa 2 lần pha vôi, (6
÷
12)h, ta chọn n = 10 (h)
+ L
v
: Liều lượng vôi, L

v
= 43,68 (mg/l)
+ b
v
: Nồng độ vôi sữa = 5 %
+ γ: Khối lượng riêng của vôi sữa 1 (T/m
3
)
094,3
1.5.10000
68,43.10.16,354
==⇒
v
W
(m
3
)
Thiết kế bể khuấy trộn vôi sữa bằng máy trộn cánh quạt. Bể xây hình tròn, có
đường kính bằng chiều cao công tác, (h = d).
Ta có thể tích của bể:
4
.
4

22
dhd
W
v
ππ
==

- Đường kính của bể công tác:
)(58,1
4.094,3
4.
3
3
m
W
d
v
===⇒
ππ
11
Hình 2. Bể khuấy trộn vôi sữa bằng máy trộn cách quạt
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
- Xây dựng 2 bể, trong đó một bể công tác, bể còn lại dự phòng.
- Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 (vòng/ phút)
- Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,4
÷
0,45d, chọn 0,45d

l
cq
= 0,45.1,58 = 0,711
(m)

Chiều dài toàn phần của cánh quạt = 1,422 (m).
- Diện tích cánh quạt thiết kế 0,15 m

2
cánh quạt/ 1m
3
vôi sữa trong bể.
f
cq
=0,15.3,094 = 0,464 (m
2
)
- Chiều rộng mỗi cánh quạt:
16,0
422,1
464,0
2
1
=⋅=
cq
b
(m)
3. Thiết bị định lượng.
a. Thiết bị định lượng phèn.
- Dùng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn công tác vào bể hòa trộn.
Liều lượng phèn cần thiết dùng cho một ngày:
4587,0
1000000
97,53.8500
1000000
.
===
p

phèn
LQ
Q
(T)
Trong đó:
+ Q = 8500 (m
3
/ng.đ): Lưu lượng nước xử lý.
+ L
p
= 53,97 (mg/l): Liều lượng phèn cho vào nước.
- Bơm định lượng phải bơm dung dịch phèn công tác bằng = 7 %

Lưu lượng bơm:
08,0
7.3600.24
100.7,458
==q
(l/s)
b. Thiết bị định lượng vôi.
- Dùng bơm định lượng để bơm vôi sữa tỉ lệ với lưu lượng nước xử lý vào bể hòa
trộn.
- Liều lượng vôi cần dùng cho một ngày là:
37128,0
1000000
68,43.8500
1000000
.
===
v

Vôi
LQ
Q
(T)
Trong đó:
+ Q = 8500 (m
3
/ng.đ): Lưu lượng nước xử lý.
+ L
p
= 43,68 (mg/l): Liều lượng vôi cho vào nước.
- Bơm định lượng phải bơm dung dịch vôi công tác bằng = 5 %

Lưu lượng bơm:
09,0.
5.3600.24
100.28,371
==q
(l/s)
12
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
4. Kho dự trữ hóa chất.
Kho dự trữ hóa chất nhằm mực đích đảm bảo lượng hóa chất sử dụng liên tục cho
1
÷
2 tháng tiêu thụ. Kho chứa hóa chất phải khô ráo, thoáng mát, có mái che.
- Diện tích sàn kho tính theo công thức (2-9), (giáo trình xử lý nước cấp,
TS.Nguyễn Ngọc Dung,trang 36, nxb xây dựng, 2010.)

ok
kho
GhP
TPQ
F
10000

α
=
(m
2
)
Trong đó:
+ Q = 8500 (m
3
/ng/đ): Lưu lượng nước xử lý.
+ P: Liều lượng hóa chất tính toán (g/m
3
) (phèn = 53,97 g/m
3
, vôi = 43,68 g/m
3
)
+ T: Thời gian giữ hóa chất trong kho, (T = 40 ngày)
+ α: Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, α = 1,3
+ G
o
: Khối lượng riêng của hóa chất (T/m
3
), thường lấy G

o
= 1,1 (tấn/m
3
)
+ P
k
: Độ tinh khiết của hóa chất (%)
+ h: Chiều cao cho phép của lớp hóa chất lấy theo (TCXDVN 33 : 2006,mục
6.331, trang 127)
Phèn nhôm cục: h = 2 (m)
Vôi cục chưa tôi: h = 1,5 (m)
a. Tính cho kho phèn.
843,10
1,1.2.100.10000
3,1.40.97,53.8500
1
==F
(m
2
)
b. Tính cho kho vôi.
63,14
1,1.5,1.80.10000
3,1.40.68,43.8500
2
==F
(m
2
)


Tổng diện tích kho dự trữ:
5,2563,14843,10
21
=+=+= FFF
(m
2
)
5. Bể trộn đứng.
13
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
Vì bể trộn đứng thường áp dụng cho các trạm xử lý có công suất vừa và nhỏ.
Mặt khác, bể trộn đứng thường được dùng trong các nhà máy nước có xử lý bằng
vôi sữa.
Cấu tạo bể trộn đứng gồm 2 bộ phận: phần thân trên có tiết diện vuông, phần
đáy có dạng hình côn với góc hợp thành giữa các tường nghiêng trong khoảng 30
÷
40
0
, ta chọn 40
0
(Lấy theo TCXDVN 33 : 2006, mục 6.56, trang 53)
1. Thể tích của mỗi bể được tính theo công thức:
N
tQ
W
b
.60
.

=
, m
3
Trong đó:
+ Q: Công suất nước xử lý (m
3
/h), Q = 8500 (m
3
/ng.đ) =354,17 (m
3
/h) = 0,0984
(m
3
/s)
+ t: Thời gian lưu nước trong bể 1,5 - 2 phút khi trộn vôi và phèn, chọn 2 phút.
+N: Số bể chọn thiết kế. Chọn N = 2

Công suất nước xử lý của mỗi bể là:
Q
1be
= 177,08 m
3
/h = 0,0492 m
3
/s
14
Hình 3. Bể trộn đứng
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”

6
2.60
2.17,354
==⇒
b
W
(m
3
)
2. Diện tích phần trên bể, với vận tốc v
1
= 25 (mm/s) = 0,025 (m/s)
2
025,0
0492,0
1
1
1
===⇒
v
Q
F
be
(m
2
)
3. Diện tích đáy dưới bể, với vận tốc v
2
= 1,2 (m/s)
04,0

2,1
0492,0
2
1
2
===⇒
v
Q
F
be
(m
2
)
4. Xây dựng bể bằng bê tông cốt thép, có kích thước:
- Kích thước phần trên bể (phần hình vuông) là a (m):
5,12
1
=== Fa
(m)
- Kích thước phần đáy dưới bể (phần hình côn) là b (m):
3,0045,0
2
≈== Fb
(m)
5. Chiều cao phần dưới đáy bể là h
1
(m):
7,165,1
2
40

cot
2
3,05,1
2
cot
2
1
≈=

=

=
o
gg
ba
h
α
(m)
6. Thể phần dưới của bể trộn:
( ) ( )
4,133,1045,02045,027,1
3
1
3
1
212111
≈=⋅++⋅⋅=⋅++⋅⋅= FFFFhW
(m
3
)

7. Thể tích phần trên của bể trộn:
6,44,16
12
=−=−= WWW
b
(m
3
)
8. Chiều cao phần trên của bể là h
2
(m):
4,23,2
2
6,4
1
1
2
≈===
F
W
h
(m)
9. Chiều cao toàn phần của cả bể trộn (kể cả h
3
: Chiều cao bảo vệ lấy = 0,5
m)
6,45,07,14,2
321
=++=++=⇒ hhhH
(m)

10. Với Q
1be
= 177,08 (m
3
/h) = 0,0492 (m
3
/s) = 49,2 (l/s), ta có đường kính ống
dẫn nước vào bể tra theo bảng tra thủy lực cấp thoát nước chọn ống cấp nước bằng
thép (TOCT 110704-63), ta tra được D = 200mm, nội suy ta được v = 1,44 m/s,
thỏa mãn TCXDVN 33 : 2006, điều 6.56, trang 53, quy định vận tốc vào bể v = 1
– 1,5 m/s)
15
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”

Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể là D = 225 mm
11. Tính kích thước máng thu nước:
Dự tính là máng thu nước là máng vòng có lỗ ngập nước. Nước chảy trong
máng đến chổ ống nước ra khỏi bể theo 2 hướng ngược chiều nhau, vì vậy lưu
lượng nước tính toán của máng sẽ là:
54,88
2
08,177
2
1
===
be
m
Q

q
(m
3
/h) = 0,0246 (m
3
/s)
Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng v
máng
= 0,6 (m/s)
(Theo TCXDVN 33:2006, mục 6.56, trang 53)
05,0041,0
36000.6,0
54,88
≈===
m
m
m
v
q
f
(m
2
)
Chọn chiều rộng máng là b
m
= 0,3(m), chiều dài của máng 0,17m) thì chiều cao
lớp nước tính toán trong máng sẽ là :
17,0
3,0
05,0

===
m
m
m
b
f
H
(m)
- Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ
ngập thu nước ở tành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ lấy bằng v
l
= 1 (m/s)
(Theo TCXDVN 33:2006, mục 6.54, trang 52)

=== 0492,0
3600.1
08,177
l
l
v
Q
f
(m
2
)
- Chọn đường kính lỗ d
l
= 30 (mm) thì diện tích mỗi lỗ là:
S
l

= πR
2
=
42
101,7015,0

⋅=⋅
π
(m
2
)

Tổng số lỗ trên máng là:
70
101,7.
0492,0
4
=

==


l
l
s
f
n
lỗ
- Các lỗ được bố trí ngập nước 70 (mm) (tính đến tâm lỗ), chu ví phía trong của
máng:

P
m
= 4.a = 4.1,403 = 5,612 (m)
a: Mặt bằng phần trên của bể trộn có dạng hình vuông, chiều dài mỗi cạnh:
- Khoảng cách giữa các tôm lỗ =
m
n
P
e
m
08,0
70
612,5
===
- Khoảng cách giữa các lỗ =
mde

05,003,008,0 =−=−
16
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
Với Q = 49,2 (l/s), chọn ống dẫn sang bể phản ứng là ống thép có đường kính
ống D = 250 (mm), với v = 0,924(m/s), điều kiện v = 0,8
÷
1 (m/s)
6. Bể phản ứng có vách ngăn đứng.
Bể phản ứng có vách ngăn đứng thường được sử dụng cho các trạm xử lý
có công suất trên 6000m
3

/ng.đ.
Ngoài ra bể phản ứng có vách ngăn đứng được kết hợp với bể lắng ngang.
Do đó ta có thể tiết kiệm được chi phí khi thiết kế cũng như khi thi công công
trình.
Vì bể phản ứng có vách ngăn đứng kết hợp với bể lắng ngang, do đó khi
thiết kế phải đảm bảo chiều cao nước chảy sang bể lắng, và chiều dài của bể phản
ứng bằng chiều rộng của bể lắng ngang.
a. Dung tích của bể phản ứng có vách ngăn đứng được tính theo công thức:
3
,
60
m
N
tQ
W
be


=
Trong đó:
+ Q: Lưu lượng nước xử lý m
3
/h, Q = 8500 m
3
/ng.đ = 354,17 m
3
/h
+ t: Thời gian lưu nước trong bể, lấy t = 20 phút vì xử lý nước đục.
+ N: Số bể phản ứng, chọn N = 2 bể.


Dung tích của bể phản ứng là:
03,59
.2.60
20.17,354
.60
.
===
N
tQ
W
b
m
3
b. Diện tích bề mặt bể được xác định theo công thức sau:
b
b
b
H
W
F =
, m
2
Trong đó:
+ W
b
: Dung tích của bể, m
3
, W
b
= 59,03 m

3
+ H
b
: Chiều cao của bể thường lấy 2 – 3 m, chọn H
b
= 3 m
2067,19
3
03,59
≈===
b
b
b
H
W
F
m
2
c. Diện tích một ô của bể phản ứng được tính theo công thưc sau:
v
Q
f

=
3600
, m
2
Trong đó:
17
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m

3
/ng.đ”
+ Q: Lưu lượng nước xử lý m
3
/h, Q = 8500 m
3
/ng.đ = 0,0984 m
3
/s
+ v: Vận tốc dòng chảy nước dọc theo hành lang, lấy bằng 0,2 m/s (khoảng 0,2 –
0,3 m/s)
5,0
2,0360024
8500
=
⋅⋅
=⇒ f
m
2
d. Số ô trong một bể là:
40
5,0
20
===
f
F
n
b
Trong đó:
+ F

b
: Diện tích bề mặt của 1 bể, F
b
= 20 m
2
+ f: Diện tích một ô của bể phản ứng, f = 0,5 m
2

Các ô sắp xếp theo chiều rộng là 4 ô và chiều dài là 10 ô.
* Kiểm tra lại chỗ ngoặt đổi chiều dòng nước
91
4
40
1
4
=−=−=
n
m
chỗ ngoặt, mà quy phạm cho phép (8 – 10 chỗ), thỏa mãn
điều kiện.
e. Chiều dài của bể phản ứng bằng chiều rộng của bể lắng ngang, L = 5,2 m
f. Chiều rộng của bể phản ứng:
9,3
2,5
20
≈==
L
F
B
b

m
g. Kích thước mỗi ô :
b =
1
4
9,3
=
m;
52,0
10
2,5
==l
m
h. Tốc độ chuyển động của dòng nước trong bể phản ứng có tính độ dày của
tấm chắn (
m2,015,0 ÷=
δ
), lấy bằng 0,15 m

Diện tích của mỗi ô là f
ô
= 0,5 – 0,15 = 0,35 m
2
i. Vận tốc nước chảy trong các ô là:
28,0
35,03600
17,354
35,03600
=


=

=
Q
v
ô
m/s (quy chuẩn v = 0,2 – 0,3 m/s)
j. Tổn thất áp lực trong bể phản ứng:
mvh
ô
⋅⋅=
2
15,0
Trong đó:
18
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
+
ô
v
: Vận tốc nước chảy trong các ô, v = 0,28 m/s
+ m: Số lần dòng nước đổi chiều, m = 9
mh 1,0928,015,0
2
=⋅⋅=⇒
7. Bể lắng ngang thu nước ở cuối bể.
Bể lắng ngang được kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn thẳng đứng. Số bể lắng
ngang lấy N = 2 bể
a. Diện tích mặt bằng của bể lắng ngang.

- Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang được tính theo công thức (6-
13), điều 6.71, trang 58, TCXDVN 33 : 2006
0
6,3 U
Q
F


=
α
, m
2
Trong đó:
+ Q: Lưu lượng nước đưa vào bể lắng, Q = 8500 m
3
/ng.đ = 354,17 m
3
/h
+ U
0
: Tốc độ rơi của cặn ở trong bể lắng, tra theo bảng 6.9, trang 59, TCXDVN
33 : 2006, với đặc điểm nước nguồn đục với hàm lượng cặn là 680 mg/l, thì tốc độ
rơi của cặn U
0
= 0,5 mm/s
+
α
: Hệ số sử dụng thể tích của bể lắng lấy bằng 1,33
262
5,06,3

17,35433,1
=


=⇒ F
m
2

Diện tích mặt bằng của mỗi bể là
131
2
262
1
===
N
F
F
be
m
2
b. Chiều rộng của bể lắng ngang được tính theo công thức sau:
NHV
Q
B
tb
6,3
0
=
, m
Trong đó:

+ Q: Lưu lượng nước đưa vào bể lắng, Q = 8500 m
3
/ng.đ = 354,17 m
3
/h
+ V
tb
: Tốc độ trung bình của dòng chảy ở phần đầu của bể lắng.
Chọn tỉ số giữa chiều vùng lắng cặn và chiều cao vùng lắng cặn L/H
0
=10 (tra theo
bảng 10 – 1,trang 150, tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước
sạch, TS. Trịnh Xuân Lai, nxb khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003)
 K = 7,5; α = 1,33.
19
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”

Vận tốc trung bình dòng nước trong bể:
v
tb
= K.U
0
= 7,5.0,5 = 3,75 mm/s.
+ H
0
: Chiều cao trung bình của vùng lắng, lấy trong giới hạn từ (2,5 – 3,5 m)
chọn 2,5 m
+ N: Số bể lắng, N = 2

2,5
2.5,2.75,3.6,3
17,354
==⇒ B
m
c. Chiều dài của bể lắng ngang
25
2.2,5
262
.
===
NB
F
L
m
Trong đó:
+ F: Diện tích mặt bằng của bể, F = 262 m
2
+ B: Chiều rộng của bể lắng ngang, B = 5,2 m
+ N: Số bể lắng, N = 2

Kiểm tra tỷ số
10
5,2
25
0
==
H
L
đúng bằng tỷ số đã chọn.

 Chọn mỗi bể chia làm 2 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là: b = 2,6 m.(Theo
TCXDVN 33: 2006, điều 6.72, trang 69 – 60, quy định chiều rộng mỗi ngăn không
quá 6 m). Trong mỗi ngăn hướng dòng có đục lỗ, hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn
mực cặn tính toán 0,3 m, (TCXD 33 : 2006, điều 6.77, trang 60, quy định 0,3 – 0,5
m) thì diện tích công tác của vách ngăn phân phối nước vào bể đặt cách đầu bể
1,5m (TCXD 33 : 2006, điều 6.77, trang 60, quy định 1 - 2 m) sẽ là:
72,5)3,05,2(6,2)3,0(
0
=−⋅=−⋅= Hbf
n
m
2
d. Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn của bể là:
q
n
=
54,88
24.2.2
8500
.
==
nN
Q
(m
3
/h) = 0,024 (m
3
/s)
20
Hình 4. Ngăn phân phối nước

 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
Trong đó:
+ Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 354,17 m
3
/h
+ N: Số bể lắng, N = 2
+ n: Số ngăn chia trong một bể, n = 2 ngăn
e. Tổng diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là:
12,0
2,0
024,0
===


n
vao

v
q
f
m
2
Trong đó:
+ v
lỗ
= 0,2 m/s, (theo TCXDVN 33:2006, điều 6.80, trang 61, quy định tốc độ nước
chảy trong hành lang lấy bằng 0,2 – 0,3 m/s ở đầu bể)
+ q

n
: Lưu lượng nước xử lý qua mỗi vách ngăn, q
n
= 0,024 m
3
/s
* Chọn đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước là d
lỗ vào
= 80 mm, (lấy khoảng
50 – 150 mm)

Diện tích của mỗi lỗ:
3
22
10.026,5
4
08,0
4

=

=

=
ππ
d
S

m
2

f. Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối:
24
10.026,5
12,0
3
===



vaolô

S
f
n
lỗ
Trong đó:
+ f
lỗ vào
: Diện tích của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào, f
lỗ vào
= 0,12 m
2
+ S
lỗ
: Diện tích của mỗi lỗ, S
lỗ
= 5,026.10
-3
m
2

 Bố trí theo chiều cao H
0
là 4 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ lấy bằng (2,5 –
0,3):4= 0,55 m, bố trí theo chiều L là 6 lỗ, khoảng cách giữa các hàng lấy bằng 2,6 :
7 = 0,37. Tổng cộng có 24 lỗ.
* Chú ý:- Khí thiết kế ta lấy kích thước của tấm chắn lấy bằng kích thước ngang
của bể nhân với chiều cao vùng lắng B x H = 5,2 x 2,5 m
g. Tổng diện tích của vách ngăn thu nước ở cuối bể:
048,0
5,0
024,0
===


n
ra

v
q
f
m
2
21
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
Trong đó: v
lỗ
: Tốc độ nước qua lỗ thu nước ở cuối, thường lấy nhỏ hơn hoặc
bằng 0,5 m/s, chọn v


= 0,5 m/s.
* Chọn đường kính lỗ ở vách ngăn thu nước là d
lỗ ra
= 60 mm, (lấy khoảng 50 –
150 mm)

Diện tích của mỗi lỗ:
3
22
10.83,2
4
06,0
4

=

=

=
ππ
d
S

m
2
h. Tổng số lỗ ở vách ngăn thu nước:
18
8310,2
048,0

3
===



thulô

S
f
n
lỗ
Trong đó:
+ f
lỗ ra
: Diện tích của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào, f
lỗ vào
= 0,48 m
2
+ S
lỗ
: Diện tích của mỗi lỗ, S
lỗ
= 2,83.10
-3
m
2
 Bố trí theo chiều cao H
0
là 3 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ lấy bằng 0,73 m, bố trí
theo chiều L là 6 lỗ, khoảng cách giữa các hàng lấy bằng 0,37 m. Tổng cộng có 18

lỗ.
i. Tính toán hệ thống thu và xả cặn của bể lắng ngang.
 Xác định hàm lượng cặn đã lắng trong bể được tính theo công thức:
tb
c
N
mCQT
W
δ

−⋅⋅
=
)(
max
, m
3
Trong đó:
+ T: Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn, chọn T = 24 h
+ N: Số bể lắng ngang, N = 2 bể.
+ m: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau lắng (10 -12mg/l), chọn m = 10 mg/l
+ Q: Lưu lượng nước xử lý, Q = 354,17 m
3
/h
+
tb
δ
: Nồng độ trung bình của cặn đã nén sau 24 h, lấy (theo bảng 3-3, trang 78,
sách "Xử lý nước cấp" của TS.Nguyễn Ngọc Dung), ta chọn được δ
tb
=35000.( từ

400÷1000 )
+ C
max
: Hàm lượng cặn lớn nhất được đưa vào bể lắng, được tính ở phần V.6, trang
6, C
max
= 724,88 (mg/l)
22
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
80,86
350002
)1088,724(17,35424
=

−⋅⋅
=⇒
c
W
m
3
+ Chiều cao trung bình vùng nén cặn:
66,0
131
80,86
1
===
be
c

c
f
W
H
m
+ Chiều cao trung bình của bể lắng:
2,366,05,2
0
≈+=+=
cb
HHH
m
+ Chiều cao xây dựng bể:
7,35,02,3 =+=+=
bvbxd
HHH
m
( Lấy H
bv
= 0,5 m, quy chuẩn 0,3 – 0,5 m)
+ Tổng chiều dài của bể lắng (kể cả ngăn phân phối là 1,5 m, và ngăn thu nước
1,5m)
285,15,125 =++=++=
thuphphb
BBLL
m
+ Thể tích của một bể lắng:
4602,516,328 =⋅⋅=⋅⋅= BHLW
bbbe
m

3
+ Phần trăm lượng nước mất đi khi xả cặn ở một bể:
100⋅


=
TQ
WK
P
b
cp
, %
Trong đó: K
p
: Hệ số pha loãng lấy bằng 1,5
06,3100
2408,177
80,865,1
=⋅


=⇒ P
%
 Tính hệ thống xả cặn
Hệ thống xả cặn được làm bằng máng đục lỗ ở hai bên và đặt dọc theo trục mỗi
ngăn. Thời gian xả cặn quy định t = 8-10 phút, lấy t = 10 phút. Tốc độ nước chảy ở
cuối máng không nhỏ hơn 1 m/s.
+ Dung tích chứa cặn ở một ngăn là:
4,43
2

80,86
===
n
W
W
c
cc
m
3
+ Lưu lượng cặn ở một ngăn:
23
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
072,0
6010
4,43
=

==
t
W
q
cc
cc
m
3
/s
+ Diện tích máng xả cặn: chọn v
m

= 1,5 m/s (quy định

1mm/s)
05,0
5,1
072,0
===
m
cc
m
v
q
F
m
2
+ Kích thước máng a = 0,2 b; chọn a = 0,16m thì b = 0,32 m
+ Tốc độ nước chảy qua lỗ bằng 1,5 m/s. Chọn đường kính lỗ: d
lỗ
= 30 mm, (quy
chuẩn

25 mm)

Diện tích của mỗi lỗ:
4
22
10.07,7
4
03,0
4


=

=

=
ππ
d
f

m
2
+ Tổng diện tích lỗ trên một máng xả cặn:
048,0
5,1
072,0
===


cn

v
q
f
m
2
+ Số lỗ một bên máng xả cặn:
34
10.07,72
048,0

2
4
=

=

=



lo

f
f
n
lỗ
+ Khoảng cách các tâm lỗ:
735,0
34
25
===
n
L
l
m
+ Đường kính ống xả cặn, với q
cc
= 0,072 m
3
/s = 72 l/s, chọn D = 250 mm, v

ống
=
1,43 m/s, (tra theo bảng thủy lực cấp thoát nước chọn ống cấp nước bằng gang
(TOCT 5525-61 và 9583-61)
+Tổn thất trong đường ống xả cặn
g
v
f
f
H
c
m
C
d
2
)(
2
2
2

++=
ξξ
, m
Trong đó:
+ ξ
d
: Tổn thất cục bộ qua các lỗ; ξ
d
= 11,4.
+ ∑ξ: Tổn thất cục bộ qua máng; ∑ξ = 0,5.

+ f
c
: Diện tích ống xả cặn,
05,0
4
25,0
4
2
2
=

=

=
π
π
c
c
d
f
m
2
24
 Đồ án môn học “ Thiết Kế Trạm Xử Lí Nước Cấp Công Suất 8500 m
3
/ng.đ”
+ f
m
: Diện tích máng; f
m

= 0,16. 0,32 = 0,05 m
2
.
+ v
c
: Tốc độ xả cặn, v
c
:=1,43 m/s
34,1
81,92
43,1
5,0
05,0
05,0
4,11
2
2
2
=









++=⇒ H
m

Khi xả cặn ở một ngăn, mực nước trong bể hạ xuống một khoảng:
∆H =
576,0
2.25
10.60).024,0072,0(
.60).(
=

=

=∆
n
ncc
f
tqq
H
(m)
8. Bể lọc nhanh trọng lực .
Theo TCXDVN 33 : 2006, mục 6.101, trang 67, có quy định bể lọc phải được
tính toán theo 2 chế độ làm việc, chế độ bình thường và chế độ tăng cường.
Theo thiết kế, dựa vào (TCXDVN 33:2006, bảng 6.11, trang 68,69) ta chọn bể
lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh, với các thông số sau:
1. Đường kính nhỏ nhât, d
min
= 0,7 (mm)
2. Đường kính lớn nhất, d
max
= 1,60 (mm)
3. Đường kính hiệu dụng, d
1o

= 0,75
÷
0,8 (mm)
4. Hệ số không đồng nhất K = 1,3
÷
1,5
5. Chiều dày của lớp vật liệu lọc, L = 1300
÷
1500 (mm)
6. Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường, v
tb
= 6
÷
8 (m/h)
7. Tốc độ lọc cho phép ở chế độ làm việc tăng cường, v
tc
= 7
÷
9,5 (m/h)
Hệ thống phân phôi nước bằng chụp lọc loại đuôi dài, có khe hở. Tổng diện tích
của các lỗ cần lấy bằng 0,25
÷
0,5% diện tích tiết diện ngang của bể lọc.
1. Tổng diện tích các bể lọc của trạm xử lý được xác định theo công thức (6-
20), (TCXDVN 33 : 2006, trang 68)
tbtb
VtatWaTV
Q
F
6,3

21
−⋅⋅−
=
(m
2
)
Trong đó:
+ Q: Công suất của trạm xử lý, (m
3
/ng.đ), Q = 8500 (m
3
/ng.đ).
+ T: Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h), lấy T = 24 (h).
+ V
tb
: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h), tra theo bảng
6.11, TCXDVN 33 : 2006, trang 68 – 69, chọn V
tb
= 6 (m/h)
25

×