Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước mặt công suất 15000m3 ngày đêm

Khóa luận tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận của mình, em đã nhận được sự quan tâm giúp
đỡ và tạo điều kiện của các thầy cô giáo khoa Hóa học – trường Đại học sư
phạm Hà Nội 2.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo đặc biệt là thầy
giáo Lê Cao Khải – Giảng viên khoa Hóa học, trường Đại học sư phạm Hà
Nội 2 đã động viên, hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong thời gian em hoàn
thành khóa luận của mình.
Do điều kiện và thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên khó tránh khỏi
những hạn chế và thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của
thầy cô và các bạn để khóa luận của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Trần Thị Huế

GVHD: Lê Cao Khải

~1~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
LỜI CAM ĐOAN
Đề tài nghiên cứu được thực hiện từ tháng 10 năm 2009 đến tháng 5
năm 2010 tại trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, Xuân Hòa – Phúc Yên –
Vĩnh Phúc.
Em xin cam đoan là công trình nghiên cứu của mình không trùng với
kết quả của tác giả khác.

Sinh viên
Trần Thị Huế

GVHD: Lê Cao Khải

~2~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
Danh mục các từ viết tắt dùng trong khoá luận ........................................... 4
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 5
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 5
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 6
3. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Hiện trạng cấp nƣớc và sự thiếu hụt nƣớc sạch ở huyện Ninh Hoà ...... 7
1.2. Chọn nguồn nƣớc và địa điểm lấy nƣớc ................................................ 8
CHƢƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
2.1. Đánh giá chất lƣợng nƣớc nguồn ......................................................... 12
2.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ ................................................................... 12
2.3. Thuyết minh công nghệ ........................................................................ 13
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH
3.1. Tính toán thiết bị trộn hóa chất keo tụ trên đƣờng ống........................ 23
3.2.Tính toán ngăn phản ứng tạo bông ........................................................ 27
3.3. Tính toán bể lắng. ................................................................................. 32

3.4. Tính toán bể lọc nhanh. ........................................................................ 41
3.5. Tính toán bể chứa nƣớc sạch sau xử lý ................................................ 52
KẾT LUẬN ................................................................................................. 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO. .......................................................................... 55
PHỤ LỤC.... ................................................................................................ 57

GVHD: Lê Cao Khải

~3~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG KHOÁ LUẬN

TCXDVN: Tiêu chẩn xây dựng Việt Nam
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
BTNMT: Bộ tài nguyên môi trƣờng
BYT: Bộ y tế
SS: Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng
BOD5: Nhu cầu oxi sinh hoá
COD: Nhu cầu oxi hoá học

GVHD: Lê Cao Khải

~4~

SV: Trần Thị Huế

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nƣớc là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật. Không có nƣớc cuộc sống
trên trái đất không thể tồn tại đƣợc. Hàng ngày cơ thể con ngƣời cần từ 3 đến
10 lít nƣớc cho các hoạt động bình thƣờng. Lƣợng nƣớc này thông qua con
đƣờng thức ăn đi vào cơ thể để thực hiện quá trình trao đổi chất, trao đổi năng
lƣợng, sau đó theo đƣờng bài tiết (nƣớc giải, mồ hôi,…) mà thải ra ngoài.
Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lƣợng nƣớc cấp, trong
đó có thể có những chỉ tiêu cao thấp khác nhau, nhƣng nhìn chung các chỉ tiêu
này phải đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh về số vi trùng có trong nƣớc, không có
chất độc hại làm nguy hại đến sức khoẻ con ngƣời và tốt nhất là phải đạt đƣợc
các tiêu chuẩn của tổ chức sức khoẻ thế giới (WHO) hoặc của cộng đồng
Châu Âu.
Ngày nay với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số làm
cho nguồn nƣớc tự nhiên bị hao hụt và ô nhiễm dần. Vì thế con ngƣời phải
biết xử lý các nguồn nƣớc cấp để có đƣợc đủ số lƣợng, đảm bảo chất lƣợng
cho mọi nhu cầu sinh hoạt, sản xuất cũng nhƣ cho chính mình và giải quyết
hậu quả của chính mình.
Trong xử lý nƣớc cấp, tuỳ thuộc vào chất lƣợng nguồn nƣớc và yêu cầu về
chất lƣợng nƣớc cấp mà ngƣời ta quyết định quá trình xử lý để có đƣợc chất
lƣợng nƣớc cấp đảm bảo đủ chỉ tiêu và ổn định chất lƣợng nƣớc cấp cho các
nhu cầu sử dụng.
Nguồn nƣớc tự nhiên bao gồm: Nƣớc mƣa, nƣớc bề mặt, nƣớc ngầm và
nƣớc biển.
Trong các nguồn nƣớc tự nhiên, ta thấy nƣớc bề mặt là nguồn nƣớc tự
nhiên gần gũi với con ngƣời nhất, cũng chính vì vậy mà nƣớc bề mặt cũng là
nguồn nƣớc dễ bị ô nhiễm nhất. Ngày nay chúng ta thấy hiếm có một nguồn

GVHD: Lê Cao Khải

~5~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
nƣớc bề mặt nào đáp ứng đƣợc chất lƣợng tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và
công nghiệp mà không cần xử lý trƣớc khi đƣa vào sử dụng. Chính vì vậy
việc xử lý nƣớc cấp sinh hoạt là một vấn đề thiết yếu. Đề tài: “Tính toán thiết
kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt từ nguồn nước mặt công suất 15000
m3/ngày đêm” sẽ làm rõ thêm về quy trình, công nghệ xử lý nƣớc cấp sinh
hoạt, tính toán các hạng mục chính trong xử lý nƣớc cấp.
2. Mục đích nghiên cứu
Thiết kế, tính toán đƣợc các hạng mục chính trong xử lý nƣớc cấp.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Áp dụng các tiêu chuẩn và qui chuẩn mới nhất của Việt Nam dựa trên các
công thức tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nƣớc cấp của các tác giả trong
nƣớc và trên thế giới.

GVHD: Lê Cao Khải

~6~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
Tôi đã chọn huyện Ninh Hoà − Khánh Hoà làm nơi thực hiện đề tài
khoá luận của mình.
1.1. Hiện trạng cấp nƣớc và sự thiếu hụt nƣớc sạch ở huyện Ninh Hoà
Ninh Hoà có diện tích tự nhiên là 1195,61 km2 và dân số là 232,977 nghìn
ngƣời, gồm 26 xã và 1 thị trấn, là một huyện giáp biển.
Trên địa bàn huyện có công ty cổ phần đô thị Ninh Hoà đã đƣợc đƣa vào
hoạt động để cung cấp nƣớc sạch phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của nhân dân
thị trấn và một số xã lân cận.
Công ty có:
- Trạm bơm nƣớc cấp I: Nằm ngay trên sông Dinh với chức năng bơm
nƣớc từ các giếng và xử lý thô chuyển đến trạm bơm nƣớc cấp II.
- Trạm bơm nƣớc cấp II: Đặt tại xã Ninh Đông − Ninh Hoà nhận nguồn
nƣớc từ trạm bơm nƣớc cấp I, sau đó xử lý tinh và bơm cao áp vào đƣờng ống
phân phối và chuyển đến ngƣời sử dụng.
Hiện nay, công ty cổ phần đô thị Ninh Hoà chỉ cung cấp đƣợc cho nhu cầu
ngƣời dân của một số vùng thuộc thị trấn và các xã ven thị trấn với công suất
2500 m3/ngày đêm. Tuy nhiên thị trấn có dân số 35000 ngƣời, do đó nƣớc
không cấp đủ cho nhân dân thị trấn. Ngoài ra có số xã lân cận thị trấn có nhu
cầu dung nƣớc sạch nhƣ xã Ninh Đa, Ninh Đông, Ninh Hà,…
Nhu cầu dùng nƣớc trung bình của mỗi ngƣời thƣờng từ 100 - 200
lít/ngƣời/ngày. Với dân số của thị trấn nhƣ trên thì lƣợng nƣớc sạch cần cấp
khoảng 7000 m3/ngày. Toàn huyện có 26 xã, dân số trung bình của mỗi xã
khoảng 7576 dân. Hiện nay với nhu cầu thiếu nƣớc sạch của nhân dân các xã
ven thị trấn (khoảng 6 xã: Ninh Đa, Ninh Đông, Ninh Hà, Ninh Bình, Ninh
An, Ninh Giang) và vùng ven biển (3 xã: Ninh Phƣớc, Ninh Phú, Ninh Vân)

GVHD: Lê Cao Khải

~7~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
thì việc xây dựng thêm một nhà máy xử lý nƣớc sạch là một nhu cầu hết sức
cấp thiết. Trong đó các xã ven thị trấn, mỗi xã có khoảng 1/2 dân số có giếng
đào tự cung cấp nƣớc cho gia đình còn lại vẫn thiếu nƣớc sạch.
Do đó nhu cầu nƣớc sạch của các xã ven thị trấn và ven biển là:
6 × 7576 × 0,2 ×

1
+ 3 × 7576 × 0,2 = 9091,2 m3/ngày đêm
2

Nhƣ vậy để đáp ứng nhu cầu nƣớc sinh hoạt của thị trấn và một số xã lân
cận thì cần một nhà máy nƣớc có công suất khoảng:
9091,2 + 7000 – 2500 = 13591 m3/ngày đêm
Vậy cần một nhà máy nƣớc có công suất khoảng 15000 m3/ngày đêm.
1.2. Chọn nguồn nƣớc và địa điểm lấy nƣớc
1.2.1. Chọn nguồn nƣớc
1.2.1.1. Vị trí nguồn nƣớc
Với lƣợng nƣớc yêu cầu nhƣ trên, để có đủ nguồn nƣớc cấp đi xử lý có hai
phƣơng án khai thác:
− Thứ nhất, khoan giếng lấy nƣớc ngầm. Tuy nhiên, Ninh Hoà là một
huyện gần biển, nền kiến tạo địa chất là sự nhô lên của đại dƣơng do đó nƣớc
ngầm có khả năng bị nhiễm mặn (nƣớc hơi lợ).
− Thứ hai, chọn nguồn nƣớc mặt. Đây là phƣơng án khả thi, tại thị trấn
Ninh Hoà có một con sông chính chảy qua là sông Dinh (hay còn gọi là sông
Cái Ninh Hoà). Sông Dinh có 3 nhánh sông là sông Tân Lạc, sông Đá (sông

Đục) và sông Lốt (hạ lƣu sông Đá Bàn) hợp lại tại ngã ba sông tại cầu Sắt
chảy qua thị trấn rồi đổ ra đầm Nha Phu. Các đặc điểm thuỷ văn của sông
Dinh nhƣ sau:
+ Lƣu lƣợng: Do bắt nguồn từ các vùng núi cao nên lƣu lƣợng của sông
tƣơng đối ổn định.

GVHD: Lê Cao Khải

~8~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
+ Mùa lũ: Mùa lũ nƣớc sông lên cao và thời gian gần đây tiết diện dòng
sông ngày càng mở rộng do sạt lở và ngày càng lấn sâu vào hai bên bờ do
thảm thực vật và các loại cây giữ bờ sông đã bị giảm đi nhiều dƣới tác động
của dân cƣ sống hai bên bờ.

Hình 1: Bản đồ các khu vực cần cấp nước sạch trong tương lai

GVHD: Lê Cao Khải

~9~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
Chú thích:

Ranh giới giữa huyện Ninh Hòa và huyện Vạn Ninh
Vùng cần cấp nƣớc sạch
Vùng đã đƣợc cấp nƣớc sạch
Vị trí lấy nƣớc đi xử lý
1.2.1.2. Chất lƣợng nƣớc nguồn
Chất lƣợng nƣớc sông theo kết quả nghiên cứu đánh giá của Viện Công
nghệ môi trƣờng − Viện khoa học Việt Nam trong “Báo cáo thành phần chất
lƣợng nƣớc” của Nguyễn Minh Sơn nhƣ sau:
Thông số chất lượng nước sông Dinh- Ninh Hoà – Khánh Hoà

TT Thông số

Đơn
vị

Chất

QCVN 08/2008

lƣợng

BTNMT

nƣớc sông

(Cột A1)

6,7

6 - 8,5

6 - 8,5

QCVN 02/2009
BYT (Cột I)

1

pH

2

SS

mg/l

94,66

20

_

3

Độ đục

NTU

107

_

5

4

Độ màu

TCU

95

_

15

5

BOD5

_

7,33

4

_

6

COD

_

18,33

10

_

7

NH4+

_

0,8

0,1

3

8

NO3-

_

1,09

2

_

9

PO43-

_

0,092

0,1

_

10

Pb

_

0,001

0,02

_

11

Hg

_

< 0,2

0,001

_

12

Coliform

Vk/

525.104

_

50

GVHD: Lê Cao Khải

~ 10 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp

100ml
13

Clo dƣ

mg/l

_

0,3 - 0,5

1.2.2. Địa điểm lấy nƣớc
Chọn vị trí thuộc xã Ninh Đông để lấy nƣớc.
Nguyên nhân: xã Ninh Đông có thành phần nƣớc ổn định, cách xa khu dân
cƣ đông đúc của thị trấn, diện tích đất ven sông ở xã này rộng, thoáng nên
đƣợc chọn để xây dựng trạm bơm.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 11 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
CHƢƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
2.1. Đánh giá chất lƣợng nƣớc nguồn
Hầu hết các thông số chất lƣợng nƣớc sông Dinh đều dƣới mức quy chuẩn
cho phép, chỉ có 4 thông số vƣợt quy chuẩn rất lớn là SS, độ đục, độ màu,
coliform (BOD5, COD, NH4+ vƣợt quy chuẩn nhƣng không đáng kể).

Do đó cần loại bỏ các thành phần SS, độ đục, độ màu và đặc biệt là
coliform để đảm bảo chất lƣợng nƣớc cấp sinh hoạt.
2.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ
Trạm bơm nƣớc nguồn
Hoá chất điều
chỉnh pH

Hoá chất keo tụ

Ngăn tạo bông

Bể lắng

Bể chứa nƣớc rửa
lọc tách bùn

Bể lọc nhanh
Hoá chất
khử trùng

Bơm rửa lọc

Bể chứa nƣớc sạch sau xử lý

GVHD: Lê Cao Khải

~ 12 ~

SV: Trần Thị Huế

Khóa luận tốt nghiệp
2.3. Thuyết minh công nghệ
Với tính chất của nƣớc nguồn lấy từ nguồn nƣớc mặt của sông Dinh nên
công nghệ đƣa ra sẽ bao gồm:
− Trạm bơm nƣớc lấy từ sông dẫn vào hệ thống lấy từ ống HDPE. Quá
trình keo tụ đƣợc tiến hành thông thƣờng qua hai giai đoạn: giai đoạn trộn hoá
chất đến giai đoạn tạo bông. Ở đây, hoá chất keo tụ đƣợc trộn nhờ vào một
đoạn ống xáo trộn trƣớc khi vào bể tạo bông.
− Nƣớc sau khi qua bể tạo bông chảy tràn vào bể lắng lamella, tại đây
nƣớc đầu ra đƣợc thu trên bề mặt ở phần cuối của bể và dẫn qua bể lọc nhanh.
Sau công đoạn lọc, nƣớc đƣợc dẫn vào bể chứa nƣớc đƣợc dẫn vào bể chứa
nƣớc sạch sau khi đƣợc châm khí clo khử trùng trên đoạn ống.
− Hệ thống cũng tính đến quá trình rửa lọc và thu nƣớc rửa lọc nhƣ sơ đồ
trên.
Tác dụng của từng quá trình:

GVHD: Lê Cao Khải

~ 13 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp

Trạm bơm
cấp nƣớc

Keo tụ

Phá vỡ độ ổn định của các hạt keo và tạo
bông keo có kích thước lớn hơn.

Lắng

Loại bỏ các hạt cặn có khối lượng riêng và
kích thước lớn hơn ra khỏi dòng nước.

Lọc nhanh

Khử trùng

Loại bỏ các chất lơ lửng chưa lắng ở bể
lắng, thể keo tụ và vi sinh vật sau lắng.

Tiêu diệt các loại vi sinh vật gây bệnh có trong
nước nguồn và phòng chống quá trình tái nhiễm
khuẩn trong nước sau xử lý.

Nƣớc sau
xử lý

2.3.1. Quá trình keo tụ
2.3.1.1. Mục đích
Nhằm tách hoặc làm giảm đi các thành phần có trong nƣớc nhƣ các kim
loại nặng, các chất bẩn lơ lửng, các anion PO43−… và có thể cải thiện đƣợc độ
đục và màu sắc của nƣớc.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 14 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
2.3.1.2. Chất keo tụ lựa chọn
Chất keo tụ đƣợc lựa chọn sử dụng ở đây là phèn nhôm, sử dụng cho các
công trình cấp nƣớc. Khi cho phèn nhôm vào nƣớc, chúng phân li thành các
ion Al3+, sau đó các ion này bị thủy phân thành Al(OH)3.
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+
2.3.1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ (hay quá trình thủy
phân) thành Al(OH)3
− Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ đƣợc tạo thành.
− Độ pH của nƣớc có ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình thủy phân. Khi pH
> 4,5 thì không xảy ra quá trình thủy phân. Khi pH > 7,5 làm cho muối kiềm
kém tan ít đi và hiệu quả keo tụ bị hạn chế. Thông thƣờng phèn nhôm đạt
đƣợc hiệu quả keo tụ cao nhất khi nƣớc có pH = 5,5 ÷ 7,5.
− Nhiệt độ cũng có ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ. Nhiệt độ của nƣớc
cao, tốc độ keo tụ xảy ra nhanh chóng, hiệu quả keo tụ đạt đƣợc càng cao,
giảm lƣợng phèn cho vào nƣớc. Độ đục của nƣớc nguồn càng cao thì ảnh
hƣởng của nhiệt độ càng rõ rệt. Nhiệt độ của nƣớc thích hợp khi dùng phèn
nhôm vào khoảng 200 ÷ 400C.
Ngoài ra còn một số nhân tố khác cũng ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ
nhƣ: các thành phần ion có trong nƣớc, các hợp chất hữu cơ, liều lƣợng phèn,
điều kiện khuấy trộn, môi trƣờng phản ứng…
2.3.1.4. Nguyên lý hoạt động
Sau khi đã hòa trộn đều chất keo tụ vào trong nƣớc, giai đoạn thủy phân đã
kết thúc và trạng thái ổn định của hệ keo trong nƣớc đã bị phá vỡ thì chuyển

sang giai đoạn hình thành cặn bông lớn. Để tránh cho các bông cặn lớn này bị
phá vỡ thì phải giảm dần cƣờng độ khuấy trộn, đƣa građient vận tốc trung
bình xuống 70s-1 ÷ 30s-1 và thời gian phản ứng từ 15 ÷ 45 phút.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 15 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
Quá trình tạo bông lớn đƣợc thực hiện nhờ dòng chảy ngay trong ống, với
chiều dài ống lớn hơn 20m.

Đến bể lắng

Thải bùn

Ống hóa chất vào
Nƣớc cần xử lý

Hình 2: Thiết bị keo tụ trộn hóa chất bằng cơ khí
2.3.1.5. Ƣu, nhƣợc điểm
− Ƣu điểm: Ƣu điểm của việc lựa chọn giải pháp này là hiệu quả keo tụ
tốt, hóa chất đƣợc hòa trộn đều nhờ lợi dụng dòng chảy của nƣớc trong ống,
các bông lớn hình thành không bị phá vỡ.
− Nhƣợc điểm: Tiêu tốn năng lƣợng điện năng.
2.3.2. Lắng
2.3.2.1. Mục đích

Loại bỏ các hạt cặn có khối lƣợng riêng và kích thƣớc lớn hơn ra khỏi
dòng nƣớc. Trong quá trình lắng dƣới tác dụng của lực trọng trƣờng, các hạt
cặn có khối lƣợng riêng lớn hơn khối lƣợng riêng của chất lỏng bao quanh nó
sẽ tự lắng xuống. Quá trình lắng các hạt có khả năng keo tụ chủ yếu là các tạp
chất hữu cơ có trong nƣớc cần xử lý. Đối với các hạt cặn riêng rẽ không có
khả năng keo tụ.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 16 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
2.3.2.2. Bể lắng đƣợc lựa chọn
Trong công nghệ này tôi đã lựa chọn bể lắng tấm mỏng (hay còn gọi là bể
lắng lamella).
Bể lắng lamella cũng giống nhƣ bể lắng thƣờng gồm có 3 vùng:
− Vùng phân phối nƣớc.
− Vùng lắng.
− Vùng tập trung và chứa cặn.
a. Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng
Nƣớc từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ chuyển động giữa các bản vách ngăn
nghiêng theo hƣớng từ dƣới lên và cặn lắng xuống đến bề mặt bản vách ngăn
nghiêng sẽ trƣợt xuống theo chiều ngƣợc lại và ở dạng tập hợp lớn tập trung
về hố thu cặn. Từ đó theo chu trình xả đi, chất nổi đƣợc tập trung về khoang
trống giữa các tầng và dẫn đi theo mảng chìm.
Khi giảm chiều cao lắng thì giảm độ chảy rối của dòng chảy tự do, giảm
đƣợc dao động của thành phần tốc độ thẳng đứng của dòng nƣớc, kết quả là

tăng hệ số sử dụng dung tích và giảm đƣợc thời gian lắng (chỉ cần một vài
phút).

GVHD: Lê Cao Khải

~ 17 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp

Hình 3: Sơ đồ bể lắng lamella điển hình
b. Các điểm quan trọng trong cấu trúc bể lắng
Cấu trúc cửa nhập nƣớc vào phải làm sao phân bố đƣợc dòng chảy thật
đồng đều trên toàn bộ diện tích tiết diện dòng chảy.
Vùng lắng, trong đó các phần tử lắng đi qua lớn nƣớc phải sao cho không
có sự rối loạn do sự thay thế chất lỏng vào vị trí hạt lắng.
Cấu trúc cửa thoát nƣớc cũng phải đảm bảo quá trình thu nƣớc đƣợc đồng
đều trên toàn tiết diện thu.
Vùng chứa bùn phải đảm bảo cho việc tích lũy bùn và định kỳ thải ra
ngoài.
c. Đặc điểm của bể lắng lamella

GVHD: Lê Cao Khải

~ 18 ~

SV: Trần Thị Huế

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 4: Tấm lắng trong bể lắng lamella
Vùng lắng đƣợc chia thành nhiều lớp mỏng với khoảng không gian nhỏ
hẹp, nhờ các tấm đƣợc đặt nghiêng. Khi dùng các tấm lƣợn sóng hoặc tấm
phẳng thì tiện lắp ráp và dễ quản lý hơn. Nếu dùng các ống thì chắc chắn hơn
và đảm bảo kích thƣớc đƣợc đồng đều hơn và tốc độ dòng chảy có thể tăng
hơn nhƣng lại chóng bị lắng cặn, tăng khối lƣợng công tác tẩy rửa. Ở đây
dùng các tấm có dạng nửa lục giác và khi ghép các tấm lại thì sẽ tạo thành
khối ống có mặt cắt ngang nhƣ những ống lục giác ghép lại. Nhƣ vậy sẽ vừa
đảm bảo đƣợc tính linh động trong thi công cũng nhƣ độ bền xây dựng khi
hợp khối các tấm, khu vực lắng đƣợc lắp các môđun dạng khối hộp chữ nhật.
Các môđun này tạo nên bởi sự lắp ghép của các tấm lamella nghiêng (600).
Những tấm lamella này bằng nhựa PVC chất lƣợng cao. Hai tấm lamella ghép
lại với nhau sẽ cho ra những ống hình lục giác (dạng giống nhƣ tổ ong).
2.3.2.3. Ƣu, nhƣợc điểm
a. Ƣu điểm:
Phƣơng pháp này cho kết quả tốt nhất: với cùng một lƣu lƣợng và thể
tích bể, các bể lắng hình chữ nhật dài, hẹp và sâu cho hiệu quả lắng cao hơn.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 19 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
b. Nhƣợc điểm:

Nhƣợc điểm lớn nhất của bể lắng kiểu ống lắng hay tấm mỏng là khó
khăn trong quá trình làm sạch bản lắng sau một thời gian vận hành.
2.3.3. Lọc
2.3.3.1. Mục đích
Sau quá trình lắng, vẫn còn các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và vi sinh
vật trong nƣớc, nên phải sử dụng thêm quá trình lọc nhằm cải thiện chất
lƣợng nƣớc cả về mặt vật lý, hóa học và sinh học.
2.3.3.2. Thiết bị lọc đƣợc lựa chọn
Do công suất thiết kế ở đây là khá lớn (15000 m3/ngày đêm) nên ở đây sử
dụng thiết bị lọc nhanh.

Hình 5: Sơ đồ cấu tạo bể lọc
2.3.3.3. Nguyên lý làm việc
Trong quá trình lọc nhanh, nƣớc cần xử lý đi qua lớp hạt có kích thƣớc
trung bình lớn, vận tốc lọc rất cao. Ta chia bề dày lớp vật liệu lọc thành nhiều

GVHD: Lê Cao Khải

~ 20 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
lớp mỏng với kích thƣớc hạt khác nhau. Ban đầu đa số cặn bẩn trong nƣớc
tiếp xúc với bề mặt của vật liệu lọc lớp trên cùng và đều đƣợc giữ lại ở đó.
Theo thời gian, bề dày lớp màng cặn tăng dần, độ bền liên kết của lớp màng
cặn với vật liệu lọc giảm đi. Khi lực liên kết giữa lớp màng và vật liệu lọc yếu
đi, lớp màng cặn bị phá vỡ, một phần cặn bẩn bị cuốn đi sâu hơn xuống các
lớp hạt lọc, hiệu quả lọc là kết quả của hai quá trình ngƣợc nhau: quá trình kết

bám của lớp cặn mới từ nƣớc lên bề mặt hạt lọc và quá trình tách cặn bẩn từ
bề mặt hạt lọc đƣa vào nƣớc. Hai quá trình trên diễn ra đồng thời và lan dần
theo chiều sâu lớp vật liệu lọc.
Vận tốc lọc thƣờng là 1,5.10−3 m/s, vận tốc lớn nhƣ vậy đã gây ra hiện
tƣợng chóng tắc vật liệu lọc. Vì vậy phải định kỳ rửa lọc để làm sạch hoàn
nguyên vật liệu lọc: dùng dòng nƣớc ngƣợc chiều cọ rửa các hạt, làm xốp lớp
hạt và cuốn theo các chất bẩn thành nƣớc thải. Nƣớc rửa lọc sẽ đƣợc tận dụng
nguồn nƣớc lấy từ bể chứa nƣớc trƣớc khi khử trùng.
Ở đây tôi lựa chọn dòng chảy từ trên xuống dƣới, dùng nhiều lớp vật liệu
lọc có kích thƣớc giảm dần theo chiều dòng chảy, nƣớc bẩn tiếp xúc với các
hạt lớn của lớp vật liệu lọc trƣớc, do đó lớp vật liệu có khả năng giữ đƣợc
nhiều chất bẩn, trở lực lọc không tăng đƣợc nhiều. Ở phần dƣới của lớp vật
liệu lọc, nƣớc sạch tiếp xúc với vật liệu hạt nhỏ mịn nên chất lƣợng nƣớc lọc
tốt.
2.3.3.4. Ƣu, nhƣợc điểm
− Ƣu điểm: Ƣu điểm của dạng bể lọc này là tạo đƣợc động lực cho quá
trình nhờ chênh lệch áp suất trƣớc và sau lớp vật liệu lọc (nhờ lực trọng
trƣờng). So với bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc cùng bề dày lớp vật liệu lọc
thì bể lọc nhiều lớp có mức tăng tổn thất áp lực nhỏ hơn và thời gian lọc hiệu
quả lớn hơn với cùng một nguồn nƣớc và tốc độ lọc.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 21 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
− Nhƣợc điểm: Nhƣợc điểm của dạng bể này là khi rửa vật liệu lọc phải sử

dụng dòng ngƣợc chiều, các hạt nhỏ đƣợc đẩy lên trên và các hạt to đƣợc giữ
lại ở đáy. Do đó khi làm nƣớc tiếp xúc với các hạt nhỏ trƣớc dễ làm tắc mao
quản lọc, trở lực lọc tăng nhanh và thời gian cần rửa lọc bị rút ngắn. Để tránh
hiện tƣợng này ngƣời ta dùng khối lƣợng riêng của các hạt lớn dần tỉ lệ
nghịch với kích thƣớc hạt. Ta dùng than antraxit làm lớp trên cùng, cát nặng
hơn ở giữa và cát thạch anh có khối lƣợng riêng lớn nhất ở lớp dƣới cùng.
Cấu trúc các lớp vật liệu lọc đƣợc sắp xếp nhƣ trên hình 5.
2.3.4. Khử trùng
2.3.4.1. Mục đích
Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh mà quá trình lọc nhanh không đạt đƣợc hiệu
quả khử trùng.
2.3.4.2. Phƣơng pháp khử trùng
Ở đây lựa chọn khử trùng bằng phƣơng pháp hóa học, cụ thể là dùng clo.
2.3.4.3. Nguyên lý hoạt động
Hóa chất clo sẽ đƣợc bơm trực tiếp trên đƣờng ống từ bể lọc nhanh tới bể
chứa để lợi dụng građient vận tốc của dòng chảy làm quá trình đảo trộn hóa
chất có hiệu quả cao.
2.3.4.4. Ƣu, nhƣợc điểm
− Ƣu điểm: Nguồn nƣớc có nồng độ coliform cao, do đó hàm lƣợng clo sử
dụng có thể đến 10 mg/l hoặc hơn để đảm bảo cả hiệu quả khử trùng triệt để
và cả việc oxi hóa các chất gây mùi, vị.
− Nhƣợc điểm: Khi lƣợng clo dƣ sau khử trùng quá lớn, phải tìm biện
pháp khử bớt clo dƣ xuống đến tiêu chuẩn cho phép từ 0,3 ÷ 0,5 mg/l.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 22 ~

SV: Trần Thị Huế

Khóa luận tốt nghiệp
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH
Chọn thời gian làm việc của hệ thống là 20 giờ mỗi ngày
3.1. Tính toán thiết bị trộn hóa chất keo tụ trên đƣờng ống
3.1.1. Tính toán đƣờng ống dẫn nƣớc thô về trạm
Với lƣu lƣợng 15000 m3/ngày đêm, trạm bơm nƣớc thô đƣợc chia thành 5
bơm, mỗi bơm có công suất tƣơng ứng 3000 m3/ngày đêm (35 l/s).
Dựa vào [11], ta sẽ chọn vận tốc nƣớc chảy trong ống là 0,96 m/s, lƣu
lƣợng tải 35 l/s = 0,035 m3/s.
Khi đó đƣờng kính của ống sẽ là:
d=

v
0, 785w

Trong đó: v: Lƣu lƣợng thể tích (m3/s); v = 0,035 m3/s
w: Tốc độ trung bình (m/s); w = 0,96 m/s
d=

0, 035
 0, 216m
0, 785  0,96

Nhƣ vậy có 5 đƣờng ống dẫn về trạm xử lý, đƣờng kính mỗi ống là
0,216m. Vật liệu sử dụng làm ống dẫn là ống HDPE, PN 12,5.
3.1.2. Tính toán đoạn ống trộn hóa chất
Trong hệ thống này chúng tôi chọn thiết bị khuấy trộn có tấm chắn khoan
lỗ. Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ thực chất là một cái máng bên trong có 3
tấm thẳng đứng (các tấm chắn có khả năng tháo lắp đƣợc, trên các tấm chắn

có khoan nhiều hàng lỗ. Các lỗ khoan sẽ tạo nên rất nhiều xoáy nƣớc, làm cho
các chất phản ứng trộn đều với nƣớc. (Để tránh không khí hòa trộn vào nƣớc,
hàng lỗ trên cùng phải ngập sâu trong nƣớc từ 0,1÷ 0,15m).
Vật liệu làm bể trộn có tấm chắn khoan lỗ là thép không gỉ.
Tốc độ dòng nƣớc qua lỗ là vl = 0,96 m/s, tốc độ dòng nƣớc cuối máng
trộn vm = 0,6 m/s.

GVHD: Lê Cao Khải

~ 23 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
Công suất trạm xử lý là: 15000 m3/ngày đêm = 625 m3/h ≈ 0,174 m3/s
Lấy đƣờng kính lỗ: dl = 60 mm = 0,06m
Diện tích mỗi lỗ là: fl =

 dl2
4

3,14  0, 062
=
= 2,826.10-3 m2
4

≈ 2,83.10-3 m2
4

2

3
1
4

5

Hình 6: Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ
1 − Ống dẫn nước vào; 2 − Ống dẫn hóa chất; 3 − Ống xả tràn
4 − Tấm chắn khoan lỗ; 5 − Ống dẫn nước ra
Diện tích tất cả các lỗ trên một tấm chắn là:

Q 0,174
∑fl =
=
≈ 0,1813 m2
vl
0,96
Số lỗ trên mỗi tấm chắn là:
n=

f
fl

l

=

0,1813

≈ 64,06 lỗ (lấy n = 65 lỗ)
2,83.103

GVHD: Lê Cao Khải

~ 24 ~

SV: Trần Thị Huế


Khóa luận tốt nghiệp
Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn là:

vl2
h= 2
(m)
  2g
Trong đó : vl: vận tốc nƣớc chảy qua lỗ; vl = 0,69 m/s
µ: hệ số lƣu lƣợng qua lỗ, phụ thuộc vào tỉ số giữa đƣờng
kính lỗ và chiều dày tấm chắn.
+ Đƣờng kính lỗ: dl = 0,06m
+ Chọn chiều dày tấm chắn δ = 0,06m
→

dl



0, 06
=1

0, 06

=

Theo [1], ta có µ = 0,75
g: gia tốc trọng trƣờng; g = 9,8 m2/s

vl2
0,962
h= 2
=
≈ 0,084m
  2 g 0, 752  2  9,8
Tính tiết diện ở cuối máng bể trộn (vm = 0,6 m/s)
fm =

Q
0,174
=
= 0,29 m2
vm
0, 6

Chọn chiều cao cuối máng: H = 0,6m (H ≥ 0,5m)
Chiều rộng cuối máng: b =

0, 29
≈ 0,483m (lấy b = 0,5m)
0, 6

Theo [1 – trang 40] ta có: Tổng diện tích các lỗ trên một tấm chắn chiếm
30 ÷ 35% diện tích làm việc của tấm chắn đó.
→ Tiết diện bể trộn chỗ đặt các tấm chắn:
Fb =

f

l

30%

=

f
30

l

100 =

0,1813
100 ≈ 0,604 m2
30

Chiều rộng của bể trộn:

GVHD: Lê Cao Khải

~ 25 ~

SV: Trần Thị Huế