tính toán và thiết kế các công trình trong nhà máy xử lý nước cấp bị nhiễm mặn

Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
PHẦN I
TỔNG QUAN
1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Cần Giờ là một huyện ngoại thành thành phố Hồ Chí Minh, đây là vùng đất giáp biển và có
hệ thống sông ngòi chằng chòt. Với vò trí đòa lý như vậy cho nên nguồn nước mặt ở đây đã bò
nhiễm mặn và không thể sử dụng vào mục đích sinh hoạt bằng các phương pháp xử lý thông
thường. Người dân ở đây chủ yếu sử dụng nước mưa và nước được vận chuyển từ các nơi
khác đến với giá rất cao. Với mức sống của người dân tại khu vực này nhìn chung còn thấp,
đời sống văn hóa lại khá nghèo nàn, các dòch vụ y tế cũng chưa đầy đủ, chính vì vậy khả
năng lây lan dòch bệnh là khá cao.
Vào mùa mưa người dân thường sử dụng các lu, vại để hứng nước mưa và sử dụng trực tiếp
cho mục đích sinh hoạt, hình thức này còn phổ biến ở một vài trường học hay các công sở,
tuy nhiên lượng nước này cũng khó có thể đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng của người dân. Vào
mùa khô vấn đề nước sinh hoạt thực sự là vấn đề bức xúc của người dân, họ phải đi mua
nước tại các nơi có hệ thống cấp nước tập trung, việc mua nước này gặp nhiều vấn đề khó
khăn về thời gian, sức lực, nhưng trở ngại lớn nhất vẫn là giá thành nước quá cao, khoảng
40.000đ/m
3
.
Từ những vấn đề trên ta có thể thấy được việc xây dựng một nhà máy cấp nước sinh hoạt
đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân cũng
như góp phần thúc đẩy quá trình phát triển kinh tế, xã hội cho huyện Cần Giờ.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài là tính toán và thiết kế các công trình trong nhà máy xử lý nước cấp bò
nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ với công suất là 1000m
3
/ngày.
1.3. NGUYÊN LÝ XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM

THẤU NGƯC ( REVERSE OSMOSIS – RO )
1.3.1. Khái niệm chung
Thực chất của phương pháp này là lọc nước qua màng bán thấm đặc biệt, màng chỉ cho nước
đi qua còn các muối hòa tan bò giữ lại. Để lọc được nước qua màng phải tạo ra áp lực dư
trong nước nguồn cao hơn áp lực thẩm thấu của nước qua màng, để nước đã được lọc qua
màng không trở lại dung dòch muối do quá trình thẩm thấu.
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 1
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
1.3.2. Thẩm thấu ngược - RO
Thẩm thấu ngược sử dụng đặc tính của màng bán thấm là cho nước đi qua trong khi giữ lại
các chất hoà tan trừ một vài phần tử hữu cơ rất giống nước ( có trọng lượng phân tử bé và độ
phân cực lớn ). Giả sử chúng ta có 2 ngăn chứa nước được ngăn cách với nhau bởi một màng
bán thấm, ngăn A chứa nước sạch, ngăn B chứa dung dòch muối, nếu để tự nhiên như vậy thì
nước từ ngăn A sẽ thấm sang ngăn B dưới sự chênh lệch của thế năng hóa học. Khi chúng ta
tăng áp suất lên ngăn chứa dung dòch muối B thì nước sẽ di chuyển theo hướng ngược lại từ B
sang A.
màng màng áp suất

A B A B
thẩm thấu tự nhiên thẩm thấu ngược
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 2
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
.PHẦN II
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC
CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
2.1. CHẤT LƯNG NƯỚC ĐẦU VÀO
Bảng 2.1 - Chất lượng nước đầu vào

Thông số Giá trò Thông số Giá trò
SS 160mg/l NH
4
+
3.5mg/l

pH 7.5 HCO
3
-
130mg/l
Độ đục 150NTU Cl
-
3496mg/l
Độ màu 40 Pt-Co SO
4
2-
460mg/l
Ca
2+
45mg/l NO
3
-
0.5mg/l
Na
+
2480mg/l TDS 6615mg/l
2.2. TIÊU CHUẨN NƯỚC ĂN UỐNG
Bảng 2.2 - Tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt
Thông số
Giá trò
đối với đô thò đối với nông thôn
Độ màu < 10 Pt-Co < 10 Pt-Co
SS 5 mg/l 20 mg/l
pH 6.5 – 8.5 6.5 – 8.5
Muối mặn ( vùng ven biển ) 400 mg/l 500 mg/l
Na

+
200 mg/l 200 mg/l
Nitrat 10 mg/l 10 mg/l
SO
4
2-
400 mg/l 400 mg/l
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 3
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
2.3. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
2.4. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THU
Trong trường hợp này chọn công trình thu nước gần bờ sông, công trình thu này gồm ngăn thu
nước và ngăn bơm.
Mép dưới của cửa thu nước cao hơn đáy hồ nhỏ nhất là 0,5 m, mép trên của cửa thu nước phải
đặt thấp hơn mực nước nhỏ nhất là 0,3m để tránh các vật trôi nổi vào hố ga.
Diện tích cửa thu nước xác đònh bởi công thức :
( )
2
321
TB
cửa
m K.K.K.
V
Q
F
=
Trong đó:
Q : Lưu lượng tính toán (m

3
/s); công suất của hệ thống là 1000m
3
/ngày.
Hiệu suất thu hồi qua lọc RO là 75%, lượng nước cần thiết cho nhà máy là 5% tổng
lượng nước xử lý.
Q = 1000 * 1,05 /0,75 = 1400m
3
/ngày = 0,0162m
3
/s
F
cửa
: Tổng diện tích cửa thu (m
2
)
V
TB
: Tốc độ trung bình của nước chảy qua song chắn (m/s); chọn V
TB
= 0,4m/s, (Quy
phạm 0,4 ÷ 0,8m/s)
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 4
BE Å CHỨA
LỌC RO
LỌC
CARTRIDGE
0.65µm
BỂ
LỌC NHANH

CÔNG TRÌNH
THU
BỂ TRỘN
CƠ KHÍ
BỂ
TẠO BÔNG
BỂ LẮNG
LY TÂM
TRẠM BƠM
CẤP II
MÁY
ÉP BÙN
BỂ
NÉN BÙN
LẮNG NƯỚC
RỬA LỌC
Bùn chôn lấp
Xả ra ngoài
vào
Cl
2
Hệ thống phân phối
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
K
1
: Hệ số thu hẹp diện tích cửa thu, họng thu và được tính như sau :
a
da

K
1
+
=
a : Chiều rộng khe hở giữa các song chắn, chọn a = 40mm (Quy phạm 40 ÷
50mm)
d : Chiều rộng đường kính song chắn, chọn d = 10mm
Vậy :
25,1
40
1040
1
=
+
=
+
=
a
da
K
K
2
: Hệ số thu hẹp diện tích do cỏ, rác vướng vào song chắn rác; chọn K
2
= 1,25
K
3
: Hệ số ảnh hưởng hình dáng song chắn, song chắn tròn K
3
= 1.1; song chắn thẳng

K
3
= 1.25; chọn song chắn thẳng nên K
3
= 1,25
Vậy diện tích cửa thu nước là:
2
321
m 08,0
0,4
55.1,25.1,20,0162.1,2
...
===
KKK
V
Q
F
TB
cua
Diện tích cửa thu chọn là : B x L = 0,4 x 0,2m = 0,08 m
2
Số song chắn rác trong cửa thu là:
song 91
40
400
1
=−=−=
a
B
n

Chiều dài song chắn bằng chiều dài cửa chắn rác. Song chắn rác cấu tạo bằng các thanh thép,
tiết diện tròn.
Thiết kế ngăn lắng cát, để giữ lại những hạt cát có kích thước d = 0,4 mm. Vận tốc dòng chảy
ngang của dòng là V
TB
= 0,4 m/s tra bảng 2-1 Sách Tính Toán và Thiết Kế Các Công Trình
Trong Hệ Thống Cấp Nước Sạch của TS.TRỊNH XUÂN LAI có vận tốc lắng của hạt là U
o
= 4
cm/s = 0,04 m/s.
Vậy diện tích bề mặt của ngăn lắng cát là:
2
405,0
04,0
0162,0
m
U
Q
F
o
===
Chọn chiều rộng ngăn lắng cát là 0,5 m thì chiều dài ngăn lắng cát là 0,8 m. Trong ngăn lắng
cát phải có hố thu cát, đáy ngăn lắng cát phải có độ dốc 3 ÷ 5% về hố thu, trong hố thu dặt một
bơm để đưa cát ra ngoài. Trong ngăn lắng cát phải bố trí các vòi phun sát đáy, lấy nước từ trạm
bơm về để lùa cát vào hố thu cát.
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 5
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
Lưới chắn rác nhằmbảo vệ bơm. Lưới chắn đặt cuối ngăn lắng cát vào buồng thu.

Diện tích lưới được tính theo công thức :
( )
2
321
TB
lưới
m K.K.K.
V
Q
F
=
Trong đó :
V
TB
: Tốc độ trung bình của nước đi qua lưới chắn, chọn V
TB
= 0,2m/s, (Quy phạm
0,2 ÷ 0,4m/s)
K
1
: Hệ số thu hẹp tiết diện do các thanh của lưới chắn:
96,1
5
25
a
da
K
22
1
=







+
=






+
=
K
2
; K
3
: Chọn như trên : K
2
= 1,25; K
3
=1,25
Vậy diện tích lưới được tính :
2
321
m 25.0
0,2

56.1,25.1,20,0162.1,9
...
===
KKK
V
Q
F
TB
lưới
Kích thước lưới chắn là: 0,5 x 0,5 m
2
Chọn lưới chắn rác phẳng, kích thước mắt lưới a = 5mm, lưới chắn có đường kính 1,5 ÷ 2,5 mm,
chọn 2 mm
Cấu tạo ngăn thu là: ngăn đầu bố trí song chắn rác rồi đến ngăn kế tiếp bố trí lưới chắn rác.
Chiều cao ngăn thu lấy từ đáy sông đến mặt đất là : H = 8 m
Chọn loại máy bơm ly tâm một cửa vào, ký hiệu CM, với công suất Q = 58,3m
3
/h. Dựa vào đồ
thò ( sách Sổ tay máy bơm của Th.s Lê Dung ) ta xác đònh được máy bơm CM 80-200 tương ứng
với H = 10m; số vòng quay n=1450v/ph, hiệu suất 75%, công suất trên trục 3kW.
Trong ngăn thu bố trí hai bơm cùng công suất, một bơm hoạt động còn một bơm kia để dự
phòng, hai bơm này được mắc song song với nhau.
2.5. TÍNH TOÁN LƯNG PHÈN SỬ DỤNG VÀ BỂ HOÀ TRỘN PHÈN
Tính toán lượng phèn sử dụng
Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 40 Pt-Co, ta xác đònh được lượng phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3

cần thiết để khử màu theo công thức :
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 6
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng

3,2540.4M.4P
Al
===
mg/l
Tính toán bể hòa trộn phèn
Có thể cho phèn vào nước dưới dạng bột, hạt khô hoạc dưới dạng dung dòch. Để đònh lượng
được phèn vào nước dưới dạng bột hoạc hạt khô thì phải có phèn sản xuất ra dưới dạng bộ,
nhưng ở nước ta không sản xuất loại phèn này, thêm vào đó việc đònh lượng phèn dưới dạng
bột khô thường không chính xác và thường không đảm bảo vệ sinh vì nhiều bụi, nên có thể
loại trừ việc dùng phèn bột. Thường đònh lượng phèn vào nước dưới dạng dung dòch có nồng
độ từ 1 ÷ 5%
Việc tăng nồng độ của dung dòch phèn sẽ làm giảm độ chính xác khi đònh lượng, vì vậy đầu
tiên dùng các thùng hoà trộn để hoà trộn phèn có nồng độ cao, đồng thời để lắng bớt các cặn,
tạp chất không tan trong nước ở bễ hoà tan, sau đó mới chuyển qua bể tiêu thụ để pha loảng
nồng độ 1 ÷ 5% rồi đònh lượng vào nước
Từ biểu đồ dưới cho thấy, đối với phèn cục sau bốn giờ khuấy trộn bằng khí nén có thể nhận
được dung dòch phèn 40 ÷ 50% tính theo Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2

O hay dung dòch phèn 20 ÷ 23% tính
theo Al
2
(SO
4
)
3.
0
1 2 3
4
5
6
10
20
30
40
50

Thời gian hoà tan (giờ)

Nồng độ dung dòch phèn,%
Biểu đồ biểu diển tốc độ hoà tan phèn cục vào nước ở 20°C
khuấy trộn bằng khí nén với cừng độ 4 l/s m2
Tốc độ hoà tan phèn cục ở trong nước tăng nhanh khi kích thước các cục phèn càng nhỏ, tăng
cường độ tuần hoàn của nước trong bể hoà tan và tăng nhiệt độ của nước. Vì vậy để đảm bảo
thời gian hoà trộn phèn phù hợp với yêu cầu của các nhà quản lý đề ra cho nhàmáy của mình,
thì cần phải đập nhỏ phèn trước khi cho vào bể hoà trộn
Nhiệm vụ của bể hoà trộn là hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Nồng độ dung dòch phèn trong
bể hòa trộn thường cao nhưng không vượt quá nồng độ bão hòa. Theo TCXD – 33:1985 có thể
lấy nồng độ dung dòch phèn trong bể hoà trộn trong khoảng 10 ÷ 17%. Để hòa tan phèn trong

bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn.
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 7
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
Nhưng đối với trương hợp này thì ta hòa trộn phèn bằng máy khuấy, bể xây bằng bê tông cốt
thép, bộ phận khuấy trộn gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khuấy kiểu phẳng.
Bể hoà trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng, số cánh quạt là 2, số vòng quay là 20 ÷ 40
vòng/phút.
Dung tích bể hoà trộn phèn tính theo công thức

γ
..10000
..
h
p
h
b
PnQ
W =
Trong đó :
Q
:Lưu lượng nước xử lý (m
3
/h).
n
: Thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, đối với trạm xử ly ùcó công suất <10000
m
3
/ngày đêm thì lấy :

n
= 24 giờ.
p
P
: Liều lượng lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m
3
).
h
b
:Nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (%). Chọn
h
b
= 5%.
γ
: Khối lượng riêng của dung dòch
1
=
γ
tấn/m
3
.
Trong bai toán này loại phèn sử dụng để làm chất keo tụ là phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
không chứa
nước.
Vậy dung tích bể hoà trộn phèn là:

3
7,0
1.5.10000.24
3,25.24.1400
mW
==
Chọn 2 bể hoà trộn đặt trong trạm, một bể làm việc còn một bể chuẩn bò dung dòch dự trữ.
Kích thước mỗi bể là: dài x rộng x cao =1 ×1 × 0,7m = 0,7 m
3
Chọn chiều cao an toàn cho bể hoà trộn phèn là : 0,5 m. (Theo tiêu chuẩn chọn chiều cao an
toàn nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,5 m).
Kích thước thực của mỗi bể là: dài x rộng x cao =1 ×1 ×1,2m
Tính toán thiết bò khuấy trộn phèn
Bể được khấy trộn bằng máy trộn cánh quạt, dung tích bể khuấy trộn được tính ở trên là W =
0,7 m
3
.
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 8
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (Quy phạm ≥ 40 vòng/phút). Chiều dài cánh
quạt lấy bằng 0,4 bề ngang bể (Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45b).
l
cq
= 0,4.b = 0,4.1 = 0,4 m.
Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,4.2 = 0,8 m
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m
2
cánh quạt/1 m

3
phèn trong bể.
f
cq
= 0,15.W
h
= 0,15.0,7 = 0,105 m
2
Chiều rộng mỗi cánh quạt là:
m 13,0
4,0.2
105,0.1
.
2
1
===
cq
cq
cq
l
f
b
2.6. TÍNH TOÁN BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Chọn thời gian lưu nước trong bể trộn t = 60s, ta tính được thể tích bể trộn là:
V = Q x t = 0,0162 . 60 = 1m
3
Chọn bể trộn hình tròn, có chiều cao là 1,25m, vậy đường kính bể trộn là 1m. Lấy chiều cao
bảo vệ là 0,25m vậy chiều cao thực của bể là 1,5m.
Năng lượng cần thiết cho khuấy trộn là:
P = G

2
. µ.V
Trong đó:
P : năng lượng cần thiết cho khuấy trộn.(W)
G : gradient vận tốc trung bình (s
-1
)
µ : độ nhớt động học (Ns/m
2
)
V : thể tích bể (m
3
)
Chọn G = 750s
-1
, với µ (30
0
C) = 7,98.10
-4
, ta có
P = G
2
. µ.V = 750
2
. 7,98.10
-4
. 1 = 435W
Đường kính cánh khuấy được tính thông qua công thức :
P = K.ρ.n
3

.D
5

SVTH : Nguyễn Tiến Thành 9
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
Trong đó: K: hệ số sức cản của nước phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy, chọn tuabin 6
cánh phẳng đầu vuông K = 6,3.
ρ : khối lượng riêng của chất lỏng = 1000kg/m
3
n : số vòng quay trong 1 giây, chọn số vòng quay là 3v/s
D : đường kính cánh khuấy (m)

2.7. TÍNH TOÁN BỂ TẠO BÔNG
Nước và hoá chất phản ứng sau khi đã được hoà trộn đều trong bể trộn sẽ được đưa sang bể tạo
bông. Bể tạo bông có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tao thành những bông
cặn đủ lớn, để được giữ lại trong bể lắng.
Chọn bể tạo bông dạng vách ngăn, thời gian lưu nước là 40phút, cường độ khuấy trộn lần lượt
là: G
1
= 50s
-1
; G
2
= 30s
-1
; G
3

= 20s
-1
.
Thể tích bể tạo bông là : V = 0,0162 . 60 .40 =38,9m
3
.
Chọn kích thước bể là: dài x rộng x cao = 6 . 3,3 . 2m , bể được chia làm 3 ngăn bằng nhau, mỗi
ngăn rộng 1,1m, chọn chiều cao lớp bảo vệ là 0,3m.
Thể tích của mỗi ngăn là : 38,9 / 3 = 13m
3
.
Vận tốc nước chảy trong mỗi ngăn là:
Tổn thất áp lực cần thiết qua ngăn thứ nhất có cường độ khuấy trộn G
1
= 50s
-1
là:
Mỗi ngăn đặt 5 tấm chắn, khoảng cách giữa các tấm chắn là 1m.
Tổn thất áp lực qua mỗi tấm là : h = 0,164 / 5 =0,033m.
Vận tốc nước qua khe giữa tấm chắn và thành bể được xác đònh qua công thức:
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 10
5
3
.. nK
P
D
ρ
=
m30,0
3.1000.3,6

435
5
3
==
smv /0074,0
2.1,1
0162,0
,
==
m
Qg
vVG
h 164,0
0162,0.81,9
13.10.01,8.50
.
722
1
===
−
sm
h
vvh /47,0
15,0
033,0
15,0
.15,0
2
===⇒=
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m

3
/ng
Diện tích khe hở là :
2
034,0
47,0
0162,0
m
v
Q
f
===
Chiều rộng khe là: b
1
= f/h = 0,034/2 = 0,017m
Tổn thất áp lực cần thiết qua ngăn thứ hai có cường độ khuấy trộn G
2
= 30s
-1
là:
Tổn thất áp lực qua mỗi tấm là : h = 0,06/ 5 =0,012m.
Vận tốc nước qua khe giữa tấm chắn và thành bể là:
Diện tích khe hở là :
Chiều rộng khe là: b
2
= f/h = 0,06/2 = 0,03m
Tổn thất áp lực cần thiết qua ngăn thứ hai có cường độ khuấy trộn G
3
= 20s
-1

là:
Tổn thất áp lực qua mỗi tấm là : h = 0,027/ 5 =0,0053m.
Vận tốc nước qua khe giữa tấm chắn và thành bể là:
Diện tích khe hở là :
2
45,0
035,0
0162,0
m
v
Q
f
===
Chiều rộng khe là: b
3
= f/h = 0,45/2 = 0,22m
2.8. TÍNH TOÁN BỂ LẮNG NGANG DẠNG HÌNH TRÒN
Sau khi qua bể tạo bông nước được tiếp tục dẫn qua bể lắng, chọn loại bể lắng ngang có dạng
hình tròn, diện tích bể lắng được xác đònh theo công thức sau:
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 11
m
Qg
vVG
h 06,0
0162,0.81,9
13.10.01,8.30
.
722
2
===

−
sm
h
v /28,0
15,0
012,0
15,0
===
2
06,0
28,0
0162,0
m
v
Q
f
===
m
Qg
vVG
h 027,0
0162,0.81,9
13.10.01,8.20
.
722
3
===
−
sm
h

v /035,0
15,0
0053,0
15,0
===
)(
2
0
m
u
Q
F
=
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
Trong đó: Q : lưu lượng nước cần xử lý ( m
3
/h), Q = 1400m
3
/ng
u
0
: tốc độ lắng cặn được xác đònh dựa vào đồ thò ( m/h ), u
0
= 1,8m/h
Đường kính của bể lắng là:
m
F
D 4,6

14.3
4,32.44
===
π
Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 2h, như vậy thì chiều cao của bể lắng sẽ là:
Xác đònh chiều dài máng thu nước dựa vào tải trọng máng thu là A = 1 – 3lít/s.m dài của máng,
ứng với tải trọng 1lít/s.m thì chiều dài máng thu sẽ là:
Do bể lắng có dạng hình tròn nên máng thu nước được đặt theo chu vi bể cũng có dạng hình
tròn, ứng với tải trọng như trên thì đường kính máng thu sẽ là:
Tuy nhiên với đường kính của bể là 6,4m thì ta có thể chọn đường kính của máng thu nước lớn
hơn để đạt hiệu suất cao hơn, chọn đường kính máng thu nước là 5,8m, như vậy thì khoảng
cách từ máng thu nước tới thành bể theo phương bán kính sẽ là:
l = 0.5 ( D – D
m
) = 0.5 ( 6,4 – 5,8 ) = 0,3m
chọn chiều sâu máng thu nước là 0,3m.
Sử dụng 1 đường ống để dẫn nước từ máng thu qua bể lọc nhanh, chọn vận tốc nước chảy trong
ống là 1m/s, vậy đường kính ống sẽ là:

Chọn loại ống nhựa φ 145mm.
Sử dụng máy bơm để bơm cặn từ bể lắng sang bể nén bùn, lượng cặn khô xả ra sau một ngày
đêm từ bể lắng được tính theo công thức:
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 12
)(4,32
8,1.24
1400
2
mF
==⇒
m

F
tQ
H 6,3
4,32.24
2.1400.
===
m
A
Q
L 2,16
1.3600.24
1000.1400
===
m
L
D
m
2,5
14.3
2,16
===
π
m
v
Q
d 144,0
1.14.3.3600.24
1400.4
.
4

===
π
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
( )
( )
kg ,
1000
CC.Q
W
max
−
=
Trong đó: C: hàm lượng cặn đầu ra, lấy C = 10mg/l
C
max
: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, với
C
max
= C
n
+ K.P + 0,25.M + P
k
(mg/l)
C
n
: Hàm lượng cặn nước nguồn mg/l (C
n
= 160 mg/l).

P : Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (mg/l). (Tra bảng 2-1
sách XỬ LÝ NƯỚC CẤP của Nguyễn Ngọc Dung ta có P = 40 mg/l)
M : Độ màu của nước nguồn tính theo thang màu Platin_Coban. M = 40 Pt-Co
P
k
: Liều lượng vôi kiềm hoá nước nếu có (mg/l). P
K
= 0
K : Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn đang sử dụng
Đối với phèn nhôm sạch K = 0,05
Đối với phèn nhôm không sạch K = 1
Đối với phèn sắt clorua K = 0,8
(Đối với công nghệ này thì dùng phèn nhôm không sạch tức là K =1)
Như vậy hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng là:
C
max
= C
n
+ K.P + 0,25.M + P
k

= 60 + 1.40 + 0,25.40 + 0 = 110 mg/l.
Vậy lượng bùn cặn tích lại ở bể lắng sau một ngày đêm là:
( )
( )
kg 140
1000
10110.1400
1000
.

max
=
−
=
−
=
CCQ
W
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 13
Đồ án môn học – Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp bò nhiễm mặn cho huyện Cần Giờ, c.suất 1000m
3
/ng
Giả sử độ ẩm của cặn lắng khi được hút là 95%, mỗi ngày hút cặn 1 lần, như vậy tổng thể tích
cặn ướt mà bơm cần hút trong 1 chu kỳ hút cặn sẽ là:
2.9. TÍNH TOÁN BỂ LỌC NHANH
Trong quá trình lọc nhanh, nước cần xử lý đi qua lớp hạt có kích thước trung bình - lớn, nên có
vận tốc rất cao. Trong thời gian ban đầu đa số cặn bẩn trong nước tiếp xúc với bề mặt vật liệu
lọc lớp trên cùng và đều bò giữ lại trên đó, theo thời gian, bề giày lớp màng cặn tăng dần, độ
bền liên kết của lớp màng cặn với vật liệu lọc giảm đi, thì lớp màng cặn bò phá vỡ, một phần
cặn bẩn bò cuốn đi sâu hơn xuống các lớp hạt lọc bên dưới và lại kết bám lên bề mặt hạt tại đó,
cứ như vậy, với mỗi lớp hạt lọc, hiệu quả lọc là kết quả của hai quá trình ngược nhau: quá trình
kết bám của lớp cặn mới từ nước lên bề mặt hạt lọc và quá trình tách cặn bẩn từ bề mặt hạt vật
liệu vào nước. Hai quá trình trên diễn ra đồng thời và lan dần theo chiều sâu bề dày lớp vật
liệu lọc.
Khi lọc nước qua lớp vật liệu lọc, cặn bẩn bò lớp vật liệu lọc giữ lại còn nước được làm trong,
cặn tích luỹ dần trong các lỗ rỗng làm tăng tổn thất áp lực của lớp lọc.
Vận tốc lọc nhanh thông thường là 5 ÷ 7 m/h, vận tốc lớn như vậy đã gây ra hiện tượng chóng
làm tắc vật liệu lọc, vì vậy việc làm làm sạch, hoàn nguyên lại vật liệu lọc theo chu kỳ là rất
cần thiết.
Diện tích bề mặt bể lọc của trạm xử lý được xác đònh theo công thức :

( )
2
bt
m
T.v
Q
bt
vtatW
F
...6,3
21
−−
=
Trong đó :
Q : Công suất trạm xử lý (m
3
/ngày đêm)
T : Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ). T=24giờ
v
bt
: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h) Chọn v
bt
= 6m/h
a : Số lần rữa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường. Chọn 1
lần, điều kiện rửa lọc hoàn toàn tự động
W : Cường độ nước rửa lọc (l/m
2
s). Chọn bằng 15 l/m
2
s.

t
1
: Thời gian rửa lọc (giờ). Chọn bằng 6 phút = 0,1h
t
2
: Thời gian ngừng bể lọc để rửa (giờ) t
2
= 0,35h
SVTH : Nguyễn Tiến Thành 14
ngaym
mkg
ngaykg
V
can
/8,2
/1000).95,01(
/140
3
3
=
−
=