Thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất: 2500 m3/ngđ

Cong ty moi truong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG



GV hướng dẫn: ThS.KS. Phạm Trung Kiên
Nhóm 05
1. Lương Ngọc Trung Hậu
2. Nguyễn Thị Thu Hoàn
3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang

TP. Hồ Chí Minh, 1/2006

De an moi truong chi tiet

0


Cong ty moi truong
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG


NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Môn học: XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Lớp: DHMT03 – Niên khoá:2005 – 2006
Nhóm: 05
Họ tên sinh viên:
1. Lương Ngọc Trung Hậu

2. Nguyễn Thị Thu Hoàn
3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang
Giáo viên hướng dẫn: Phạm Trung Kiên
Ngày giao đồ án: 1/11/2005
Ngày hoàn thành đồn án: 10/1/2005

Nhiệm vụ thiết kế đồ án
Thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất: 2500 m3/ngđ
-

Nguồn nước: ngầm

-

Vị trí: Quận 2, TP. Hồ Chí Minh

-

Niên hạn thiết kế: t = 20 năm

-

Tiêu chuẩn cấp nước: 1329/02/BYT, ăn uống, sinh hoạt

Nội dung thực hiện
-

Lựa chọn sơ đồ công nghệ

-

Tính toán các công trình đơn vị

-

Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý

-

Thiết kế chi tiết một công trình đơn vị do cán bộ hướng dẫn quy định

Số liệu thiết kế
Tính chất nguồn nước ngầm như sau:
-

SS mg/l

De an moi truong chi tiet

1


Cong ty moi truong
-

Độ kiềm, mg CaCO3/l

25

-

PH

5,1

2+

-

Fe , mg/l

9

-

CO2, mg/l

120

-

Độ đục, FTU

-

Độ màu, PI-Co

-

TDS, mg/l

60

-

Mn2+

0,1

Thuyết minh tính toán bao gồm
-

Phân tích nhiệm vụ thiết kế

-

Tính toán các công trình đơn vị

Bản vẽ thể hiện (A1)
-

Mặt bằng bố trí trạm xử lý

-

Mặt cắt dọc dây chuyền công nghệ xử lý

-

Bản vẽ chi tiết một công trình đơn vị quan trọng nhất

De an moi truong chi tiet

2


Cong ty moi truong
Chương I: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN

I. PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ
Cuộc sống con người điều kiện thiết yếu nhất là ăn và uống, kế đến là các sinh
hoạt cá nhân như chùi rữa tấm giặt. Vì vậy nước đặc biệt là nước sạch là rất cần thiết.
Với điều kiện môi trường hiện nay chất lượng các nguồn nước cấp không còn đảm bảo,
chính vì vậy việc xử lý nước an toàn và đạt các tiêu chuẩn cho phép để cấp cho sinh
hoạt là yếu tố tiên quyết.
Đồ án này chúng tôi trình bày quá trình kĩ thuật và vận hành một công trình xử lý
nước cấp từ nguồn nước ngầm với công suất vận hành là 2500 m3/ ngày đêm
Xin chân thành cám ơn ThS.KS. Phạm Trung Kiên và các thầy cô đã giúp đỡ
chúng tôi hoàn thành đồ án này.

II. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế công trình xử lý nước cấp tiêu chuẩn 1329/02/BYT với công suất
2500m3/ngđ.
Tính chất nguồn nước ngầm như sau:
-

SS mg/l

-

Độ kiềm, mg CaCO3/l

25

-

PH

5,1

-

Fe2+, mg/l

9

-

CO2, mg/l

120

-

Độ đục, FTU

-

Độ màu, PI-Co

-

TDS, mg/l

-

60

2+

Mn

0,1

Chất lượng nước đầu ra
-

SS mg/l

-

PH

3
8,5 – 9,5

2+

-

Fe mg/l

< 0,5

-

2+

< 0,2

Mn mg/l

Thời gian phục vụ công trình là 20 năm
Thiết kế kĩ thuật từ quá trình xử lý nước đến bể chứa gồm:
 Phương án 1
-

Bể trộn vôi

De an moi truong chi tiet

3


Cong ty moi truong
-

Giàn mưa

-

Bể lắng đứng tiếp xúc

-

Bể lọc nhanh sắt

-

Bể chứa

 Phương án 2
-

Bể trộn

-

Giàn mưa

-

Bể lọc áp lực

-

Bể chứa

De an moi truong chi tiet

4


Cong ty moi truong
Chương II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

PHƯƠNG ÁN 1

`
Bể pha
trộn vôi
Giếng khoan
Bơm cấp 1

Bể
trộn
đứng

Giàn
mưa

Bể
lắng
đứng
tiếp
xúc

Bể lọc
nhanh
sắt

Bể
chứa
nước
sạch

Bể lọc
áp lực
sắt

Bể
chứa
nước
sạch

Bể lắng nước
rửa lọc

PHƯƠNG ÁN 2

Bể pha
trộn vôi
Giếng khoan
Bơm cấp 1

Bể
trộn
đứng

Giàn

mưa

Bể
chứa
trung
gian
Bể lắng nước
rửa lọc

De an moi truong chi tiet

5


Cong ty moi truong
Chương III: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

I. PHƯƠNG ÁN 1
1. Tính toán lượng vôi
Để nâng độ kiềm của nước ta dùng CaO để kiềm hoá nước.
Độ kiềm ban đầu của nguồn nước là 25 mg/l CaCO3 = 0.5 mgđl/l.
Độ kiềm sau khi chỉnh pH lên 8,5 là 5,5 mgđl/l.
Vậy phải tăng độ kiềm lên một lượng: = 5,5 – 0,5= 5 mgđl/l.
Liều lượng vôi kiềm hoá
Lv= K. MCao= 5 . 28 = 140mg/l

L

v

= 140.1000.2500 = 350.106 mg/ngđ = 350 kg/ngđ

Chọn độ tinh khiết của vôi là 50%:

L

v thực tế

=

350.100
= 700 kg/ngđ
50

Khi cho CaO vào nước ta có phản ứng
CaO + H2O  Ca2+ + 2OH56

40

140

100

Vậy lượng Ca2+ sinh ra là a =

40.140
= 100mg/l
50

Lượng vôi phản ứng với CO2:

Ca2+ + 2OH- + 2CO2  Ca2+ + 2HCO340

44

112

100

110

250

 lượng CO2 dư sau phản ứng. Vậy lượng Ca2+ không còn sau khi kiềm hoá nên
không cần xử lý lượng Ca2+ này
Lượng CO2 dư sau phản ứng: 120 – 110 = 10 mg/l
Lượng HCO3- sinh ra =

100.122
= 305,0 mg/l
40

2. Tính toán thiết bị pha trộn vôi
Dung tích bể pha trộn vôi:

De an moi truong chi tiet

6


Cong ty moi truong

Wv =

Qtt .n.Pp
10000.bh .

Qtt : lưu lượng nước xử lý. Qtt = 2500 m3/ngđ = 104,2 m3/h = 0.029 m3/s
n: thời gian giữa 2 lần hoàn tan. n = 12h
Pv: lượng vôi tính toán. Pv= 140 mg/l
bh: nồng độ dung dịch vôi trong thùng hoà trộn. bh = 5%
: khối lượng riêng của dung dịch = 1 tấn/m3.
Wv =

104,2.12.140
= 3,5 m3
10000.5.1

Bể thiết kế theo dạng hình trụ tròn; đường kính đáy bể phải lấy bằng chiều cao
công tác của bể: d = h . 
Wv =

 .d 2 .h  .d 3
=
4
4

d=

3

4.Wh
=


3

4.3,5
= 1,6458 (m)


Chọn số vòng quay của cánh quạt là: 40 vòng/phút. Chiều dài cánh quạt lấy bằng
0,4 đường kính bể.
Lcq= 0,4 . d = 0,65832  0,66m
 Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 1,32m
Diện tích mỗi cánh quạt chọn 0,2m2/cánh quạt / 1m3 vôi sữa
Fcq = 0,2 . 3,5 = 0,7 m
Chiều rộng mỗi cánh quạt là: bcq=

1 0,7
.
= 0,265 m
2 1,32

3. Tính toán bể trộn
Qtt = 2500 m3/ngđ = 104,2 m3/h = 0.029 m3/s
Vận tốc nước dâng v = 25mm/s = 0,025 m/s
Diện tích tiết diện ngang ở phần tràn của bể trộn là:
ft=

0,02893

Q
=
= 1,1572  1,16 m2
vd
0,025

Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là:
bt =

f t = 1,077m

Với Qtt = 28,93 l/s. Chọn đường kính ống bằng thép dẫn nước nguồn vào bể là D =
150mm, ứng với v = 1,48 m/s (v  1  1,5 m/s)

De an moi truong chi tiet

7


Cong ty moi truong
Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bễ sẽ là: 170mm
Do đó diện tích đáy bể chỗ nối ống sẽ là:
fđ = 0,1702 = 0,0289 m2
Chọn góc nón  = 400 thì chiều cao phần hình tháp (phần dưới bể) sẽ là
hđ =

1
40 0
1
.(bt  bd ). cot ag

= .(1,077  0,17).2,747 = 1,245
2
2
2

Thể tích phần hình tháp của bể trộn bằng
1
.hd ( f t  f d 
3

Wđ=

1
f t . f d ) = .1,245(1,16  0,0289  1,16.0,0289 ) = 0,569m3
3

Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước là 1,5 phút:

Q.t
Q.1,5 104,2.1,5
=
=
= 2,605 m3
60
60
60

W=

Thể tích phần trên (hình hộp) của bể sẽ là:

Wt = W - Wđ = 2,605 – 0,569 = 2,036 m3
Chiều cao phần trên của bể là: ht =

Wt
2,036
=
= 1,755 m
1,16
ft

Chiều cao toàn phần của bể: h = ht + hd = 1,755 + 1,245 = 3 m
Dự kiến thu nước bằng máng vòng có lổ 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:

Q 104,2
=
= 52,1 m3/h
2
2

qm =

Diện tích tiết diện máng với tốc độ chảy nước trong máng vm = 0,6 m/s là:
qm
52,1
=
= 0,024 m2
0,6.3600
vm

fm =

Chọn chiều rộng máng là bm = 0,2 m thì chiều cao lớp nước tính toán trong máng
sẽ là:
Hm =

fm
0,024
=
= 0,12 m
0,2
bm

Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ
ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lổ: vl = 1 m/s

f

l

=

Q
104,2
=
= 0,0289 m2
vl
1.3600

Chọn đường kính lổ dl = 20 mm thì diện tích mỗi lỗ R2 = 0,000315 m2
 Tổng số lổ trên thanh máng sẽ là:

De an moi truong chi tiet

8


Cong ty moi truong

n=

f
fl

l

=

0,0289
= 92,038  93 lỗ
0,000314

Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm (tính đến tâm lỗ) chu vi phía trong của
máng là Pm = 4.bt = 4.1,077 = 4,308 m
Khoảng cách giữa các tâm lỗ:

Pm
4,308
=

= 0,046 m
n
93

Q = 28,93 l/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 225 mm với v = 0,93 m/s (v 
0,8  1 m/s)

4. Bể chứa trung gian
 Thiết kế bể chứa trung gian
Bể chứa trung gian nhằm chứa cho bơm hoạt động an toàn. Bơm nước xử lý từ bể
trộn lên trên giàn mưa. Bể chứa nước đảm bảo cho bơm hoạt động trong 30 phút nếu
không có nước cung cấp.
Qgiàn mưa = 104.2 m3/h
Vậy thể tích bể chứa là 52 m3.
Bể chứa thiết kế: 3m x 4,5m x 4m

 Chọn bơm đưa nước lên giàn mưa
Chọn máy bơm 1 bơm lên giàn mưa, và 1 máy dự phòng.
Lưu lượng Q = 104,2 m3/h, chiều cao cột áp h = 10m.
Chọn bơm CM 100-250: 1450 vòng/ phút, công suất P = 7 KW

5. Tính toán giàn mưa
Diện tích giàn mưa: F =

Q
qm

Q = 104,2 m3/h. Chọn q m = 10 m3/m2.h
F=

104,2
= 10,42 m2
10

Diện tích mỗi ngăn của giàn mưa:
f=

F
10,42
Chọn N = 4: f =
= 2,605 m2
N
4

Chọn kích thướt mỗi ngăn của giàn mưa là: 6.01m x 0,435m = 2,6144 m2. tổng
G
diện tích bề mặt tiếp xúc: Ftx =
(m2)
K .C t b

De an moi truong chi tiet

9


Cong ty moi truong
K là hệ số khử khí. Chọn vật liệu tiếp xúc là than cốc d = 24 mm theo biểu đồ 5-8
xác định đước K = 0,079 ứng với t = 200C.
G lượng CO2 cần khử: G =

Cl Q
1000

Cl lượng CO2 tự do cần khử để tăng pH lên 8
Cl = 1,64.Fe2+ + (Cđ – Ct)
Fe2+ hàm lượng sắt ban đầu = 9 mg/l
Cđ hàm lượng CO2 tự do còn: Cđ = 120 mg/l
Ct = Cbđ.. = 10 . 1 . 1,05 = 10,5 (mg/l)
Ưng với pH = 8, K = 5,5 mgđl/l  Cđb = 10 mg/l
Lượng muối hoà tan là 60   = 1,05
Nhiệt độ t = 200C   = 1,0
Vậy Cl = 1,64.9 + (120 – 10,08) = 124,68
G=

124,68.104,2
= 12,99 kg/h
1000

Lực động trung bình của quá trình khử khí
Ctb =

134,76  10,5
C
2300. lg max
Ct

Cmax = 1,64.Fe2+ + Cđ = 1,64.9 + 120 = 134,76 mg/l
Ctb =

Ftx =

134,76  10,5
= 0,04874 kg/m3
134,76
2300. lg
10,5

12,99
G
=
= 3374015 m2
K .C t b 0,079.0,0487

Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc: W =

Ftx
f tx

Ftx lấy theo (bảng 5-3) dùng than cốc d = 24 mm là 120m2/m3
W=

3376,39
= 28,14 m3
120

Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa:
htx =

28,14
W

=
= 2,7 m
10,42
F

Lấy chiều cao lớp tiếp xúc ở mỗi sàn là 0,3375 m (QP = 0,3  0,4 m)

De an moi truong chi tiet

10


Cong ty moi truong
De an bao ve moi truong
De an bao ve moi truong don gian
 Thiết kế giàn mưa 8 tầng, tổng chiều cao giàn mưa sẽ là: 9,1 m, chiều cao mỗi
ngăn sẽ là 1,1375m, chiều cao ngăn thu là 0,3 m.
 Chọn 2 giàn mưa: mỗi giàn cao: 4,55 m
Lưu lượng nước lên mỗi ngăn của giàn mưa: (2 giàn)
Q=

Q
104,2
=
= 13,025 m3/h = 3,62 l/s
2 .N
2.4

Chọn d = 60, v = 0,96 m/s ( 0,8  1 m/s)
Ong dẫn nước từ sàn thu xuống bể lắng d = 50mm, v = 1,15 m/s ( 1  1,5 m/s)

Bố trí 4 vòi phun nước rửa sàn d = 20 mm (ứng với 1 sàn) nằm về cùng một phía
với khoảng phục vụ xa nhất 10 m trang bị 2 ống thoát nước dưới sàn d = 100 mm thau
rửa giàn mưa.

6. Bể lắng đứng tiếp xúc
Dung tích bể W =

Q.T
104,2.40
=
= 69,5 m3
60
60

Chọn T = 40 phút. Lấy chiều cao vùng lắng của bể là 24 m ( 1,5  3,5 m)
Tốc độ nước dân trong bể là:
V=

H l .1000
2,4.1000
=
= 1 mm/s
t
40.60

Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc
F=

69,5
W

=
= 28,96 m2
2,4
Hl

Lưu lượng nước qua bể q = 28,93 l/s
Chọn ống trung tâm bằng thép. Tốc độ nước chảy qua ống v = 0,85 l/s thì đường
kính ống trung tâm 200 mm
Chọn bể lắng hình trụ đường kính 6,01m ta có

 .d 2  .6.12

=29,209 m2 chiều
4
4

cao vùng lắng bằng 0,8 chiều cao phần hình trụ.
Htrụ =

Hl
2,4
=
=3m
0,8
0,8

Chọn chiều rộng hố thu cặn ở đáy 0,35 m. Chiều cao phần nón là:
Hnón =

(6.01  0,35)tg 50

= 3,373 m
2

De an moi truong chi tiet

11


Cong ty moi truong
Lấy chiều cao phần bảo vệ là 0,5 m
Tổng chiều cao của bể lắng tiếp xúc là: H = 0,5 + 3 + 3,4 = 6,9 m

7. Bể lọc nhanh Fe
Diện tích bể lọc nhanh Fe
F=

Q
T .vbt  3,6.W .t1  a.t 2 .vbt

Q: công suất trạm (m3/ngđ). Q = 2500 m3/ngđ
T: thời gian làm việc. T = 24 h
vbt: tốc độ lọc ở chế độ bình thường. vbt = 5 m3/h
a: số lần rửa bể trong ngày đêm. Ơ chế độ bình thường a = 2
W: cường độ nước rửa lọc. W = 14l/s.m2
t 1 : thời gian rửa lọc. t1 = 5 phút =

5
h
60

t 2: thời gian ngừng bể lọc để rửa. t2 = 0,35 h.
F=

2500
= 22,26 m2
5
24.5  3,6.14.  2.0,35.5
60

Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt dtd = 0,7  3,5 mm, hệ số không đồng nhất k=
2  2,2 . Chiều dày lớp cát lọc 0,7 m.
Số bể lọc cần thiết: N = 0,5. F = 0,5. 22,26 = 2,35. Chọn N = 3 bể
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
Vtc = Vbt .

N
3
= 5.
= 7,5 m/h. Vtc  6  7,5
N  N1
31

Diện tích một bể lọc là: f =

F
22,26
=
= 7,42 m2
N
3

Chọn kích thước bể là: B . L = 2,5 . 3 = 7,5 m2
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác định theo công thức:
H = hd + hv + hn + hp
hd: chiều cao lớp sỏi đỡ hd = 0,7 m
hv: chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 0,7 m
hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc hn = 2 m ( 2 m)
hp: chiều cao phụ hp = 0,5 m
H = 0,7 +0,7 + 2 +0,5 = 3,9 m

De an moi truong chi tiet

12


Cong ty moi truong

 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước phối hợp. Cường độ nước rửa lọc
W=14l/s.m2 ( 12  14 l/s.m2) ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 45%.
Cường độ gió rửa lọc Wgió = 15 l/s.m2 ( 15  20 l/s.m2).
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc
Qr =

f .W
7,42.14
=
= 0,10388 m3/s = 103,88 l/s
1000
1000

Chọn ống chính bằng thép đường kính ống dc = 300, v = 1,37 ( 2 m/s)
Khoảng cách giữa các ống nhánh là: 0,25 m ( 0,25  0,3 m). Thì số ống nhánh của
B
2,5
một bể lọc là: m =
.2 =
.2 = 20
0,25
0,25
Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là:
qn =

Qr
103,88
=
= 5,194 l/s
n
20

Chọn ống bằng thép dn = 50 mm, v = 1,62 m/s với ống chính là 300 mm thì tiết
diện ngang của ống là:
=

 .d 2
3,14.0,32
=
= 0,07065 m2
4
4

Tổng diện tích lổ lấy bằng 35% tiết diện ngang của ống.
Tổng diện tích ngang của lổ là:
W = 0,35 . 0,07065 = 0,0247275 m2
Chọn lổ có đường kính 12 mm ( quy phạm 10  12 mm)
 diện tích 1 lỗ là: Wlỗ =
Tổng số lỗ là: n =

3,14.0,012 2
= 0,115.10-3 m2
4

0,0247275
W
=
= 218,827  219 lỗ
Wlo
0,115.10 3

 số lỗ trên mỗi ống nhánh

219
= 10,95  11 lỗ
20

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới
và nghiêng 1 góc 450 so với mắt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh
là 6 và 5 lỗ.
Khoảng cách giữa các lỗ sẽ là: a =

3  0,325
= 0,2229 m
2 .6

0,325 đường kính ngoài của ống gió chính.
Chọn 1 ống thoát khí  = 32 mm đặt ở cuối ống chính

De an moi truong chi tiet

13


Cong ty moi truong

 Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc
Chọn cường độ gió là: Wgió = 15 m/s thì lưu lượng gió tính toán là:
Qgió =

Wgio .t
1000

=

15.7,5
= 0,1125 m3/s
1000

Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s (15  20 m/s) đường kính ống
gió chính như sau:
Dgió =

4.Q gio

 .v gio

=

4.0,125
= 0,097m = 97 mm
 .15

Số ống gió nhánh cũng lấy bằng 20.
Lượng gió trong một ống nhánh sẽ là:

0,1125
= 0,005625 m3/s
20

Đường kính ống gió nhánh là: dgió =

4.0,005625
= 0,0218 m
 .15

Tổng diện tích các lỗ lấy bằng 40% diện tích tiết diện ngang ống gió chính
( 35%  40% )  Wgió = 0,4 . 0,0218 = 0,00872 m2.1
Chọn đường kính lỗ gió là 3mm ( 2  5 mm), diện tích 1 lỗ gió là:
Flỗ gió =

3,14.0,003 2

= 0,000007 m
4

Tổng số lổ gió sẽ là: m =

Số lỗ trên 1 ống:

W gio
f gio

=

0,00872
= 1245,7  1246 lỗ
0,000007

1246
63
= 62,3  63 lỗ  số lỗ mỗi hàng:
= 31,5  32 lỗ
20
2

Khoảng cách giữa các lỗ a =

3  0,12
= 0,045 m
2.32

(0,12 đường kính ngoài của ống gió chính)

Đường ống nhánh được đặt 2 hàng so le và nghiêng 1 góc 450 so với trục thẳng
đứng của ống.

 Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
Bể có chiều dài là 3 m. Chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hìanh
tam giác. Khoảng cách giữa các máng là d = 3/2 = 1,5 m ( 2,2m)
Lượng nước rửa thu vào mỗi máng xác định thao công thức:
q m = W.d.l (l/s)
W = 14 l/s.m3 ( cường độ rửa lọc)
De an moi truong chi tiet

14


Cong ty moi truong
d: khoảng cách giữa các tâm máng d = 1,5 m
l: chiều dài của máng l = 2,5 m
q m = 14.1,5.2,5 = 52,5 l/s = 0,0525 m3/s
Chiều rộng máng tính theo công thức:
Bm = K .5

q m2
(m)
(1,57  a ) 3

a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,3 ( 1  1,5 )
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1
Ta có Bm = 2,1.5

a=

0,05252
= 2,1.0,1636 = 0,3432 m
(1,57  1,3) 3

hcn
B .a 1,3.0,3432
 hcn = m =
= 0,22308
Bm
2
2
2

Vậy chiều cao máng thu nước là hcn = 0,22308 lấy chiều cao của đáy tam giác hd =
0,1 m. Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01 chiều dài thành
máng là m = 0,08 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
Hm = hcn + hd + m = 0,223 + 0,1 + 0,08 = 0,403 m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác định theo
L.e
công thức: Hm =
+ 0,25
100
L: chiều dày lớp vật liệu lọc L = 0,8 m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45%
Hm =

0,8.45
+ 0,25 = 0,61 m

100

Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng tải cao hơn lớp vật liệu
≥ 0,07 m. chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H = 0,403 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 2,5 m
 chiều cao ở máng tập trung là: 0,403 + 0,025 = 0,428 m
Vậy Hm = 0,07 + 0,428 = 0,435 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
hm = 1,753

q M2
+ 0,2
g. A 2

q m: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước q m = 0,105

De an moi truong chi tiet

15


Cong ty moi truong
A: chiều rộng của máng tập trung A = 0,5 (≤ 0,6 m)
G = 9,81 m/s2 gia tốc trọng trường
hm = 1,753

0,1050 2
+ 0,2 = 0,456 m
9,81.0,6 2

 Tính tổn thức áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ
Hp = .

v02
v2
+ n
2.g
2 .g

v0: vận tốc nước chảy đầu ống chính v0 = 1,37 m/s
vn: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh vn = 1,84 m/s
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2
: hệ số sức cản  =
=

2,2
+ 1 (KW = 0,35)
K .W 2

2,2
+ 1 = 18,96
0,35 2

1,37 2
1,84 2
hp = 18,96.
+
= 1,9862 m

29,81 2.9,81
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hd = 0,22.Ls.W
Ls: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,7 m
N: cường độ rửa lọc N = 14 l/s.m2
hd = 0,22.0,7,14 = 2,156 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
hvl = (a + b.W).L.e (m)
Ưng với kích thước hạt d= 0,5  1 mm; a = 0,76; b = 0,017
E: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L = 0,7
Hvl = (0,76 + 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m
Ap lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là
Ht = hp + hvl + hđ + hbm = 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m
 Chọn máy bơm rửa lọc và máy bơm gió rửa lọc

De an moi truong chi tiet

16


Cong ty moi truong
Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức:
Hr = hhh + ho + hp + hđ + hvl + hbm + hch
Ta có ht = hp + hvl + hđ + hbm = 6,4562 m
hhh: độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu
nước rửa (m) hhh = 4 + 3,5 – 2 + 0,61 = 6,11 m
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)

0,435: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
ho: 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=500m; Qr = 103,88 l/s; 1000i = 0,72
ho = i.l = 0,072 m
hcb: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá
hcb =

v2

 . 2g

(m)

Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có: 2 cút 900, 1 van khoá, 2 ống ngắn
hcb = (2.0,98 + 0,26 + 2,1)

1,37 2
= 0,413 m
2.9,81

Hr = 6,4562 + 0,413 + 6,11 + 0,072 = 13,0512 m
 Chọn máy bơm nước và khí rửa lọc
Quá trình rửa lọc lần lượt từ bể. Chọn 2 máy bơm, 1 máy dự phòng
Qr = 103,88 l/s
Hr = 13,0512 m
Chọn máy bơm Eta R 250-500. Hiệu suất 84%, công suất máy P = 50KW

8. Bể lắng nước rửa lọc
Chọn lưu lượng tuần hoàn qrl  5% Q =

104,2
= 5,21 m3/h
20

Lưu lượng nước rửa trong ngày (mỗi bể rửa 2 ngày 1 lần)
3 bể: W = 3 . 22,26 . 2,1.½ = 70,119 m3
Diện tích bể lọc: 22,26 m2

De an moi truong chi tiet

17


Cong ty moi truong

Lưu lượng tuần hoàn qth >

70,119
= 2,92 m3
24

Chọn qth = 5 m3/h
Thể tích điều hoà: W = n . Vr – n . qth . t
½ số bể lọc cần rửa trong 1 ngày
t: thời gian giữa 2 lần rửa bể liên tiếp t = 1h
W = ½.2,1.22,26 - ½ .5.1 = 20,873 m3
Bể trên cao 2,5 m  diện tích mặt bằng:

20,873

= 8,3492 m2
2,5

H = 2,5 m, D = 3,26 m

9. Bể chứa
Thể tích bể chứa nước mặt
Chế độ
giờ
0_1
1_2
2_3
3_4
4_5
5_6
6_7
7_8
8_9
9_10
10_11
11_12
12_13
13_14
14_15
15_16
16_17
17_18
18_19
19_20
20_21

Chế độ
xử lý
nước
4.16
4.16
4.16
4.16
4.16
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17

De an moi truong chi tiet

Chế độ sử
dụng nước

k=1,35
3.00
3.20
2.50
2.60
3.50
4.10
4.50
4.90
4.90
5.60
4.90
4.70
4.40
4.10
4.10
4.40
4.30
4.10
4.50
4.50
4.50

Chế độ
bơm
2.90
2.90
2.90
2.90
2.90

2.90
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80
4.80

Lượng
nước
vào bể
1.26
1.26
1.26
1.26
1.26
1.27

Lượng
nước ra
bể

Còn lại
3.78
5.04
6.30
7.56
8.82

0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63

10.09
9.46
8.83
8.20
7.57
6.94

6.31
5.68
5.05
4.42
3.79
3.16
2.53
1.90
1.27
0.64

18


Cong ty moi truong
21_22
22_23
23_24

4.80
4.60
3.30

4.80
2.90
2.90

100.00

100.00

4.16
4.16
4.16

0.64
1.26
1.26
10.09

0
1.26
2.52

10.09

Thể tích bể chứa cấp nước:
W=

10,09.2500
= 252.25 m3
100

Chọn L x B x H = 10m x 5m x 5m
Cho bể chứa kiểu nửa chìm phần nổi cao 2,5 m chiều cao phần bảo vệ 0,5 m. Vậy
tổng chiều cao của bể H = 5,5 m

II. PHƯƠNG ÁN 2
1. Tính toán lượng vôi
Tính tương tự như Phương án 1

2. Tính toán thiết bị pha trộn vôi
Tính tương tự như Phương án 1
3. Tính toán bể trộn
Tính tương tự như Phương án 1
4. Tính toán giàn mưa
Tính tương tự như Phương án 1

5. Tính toán bể chứa trung gian
Lưu lượng nuớc từ giàn mưa đến bể áp lực là q = 104,2 m3/h
Với 4 bể lọc áp lực, thời gian rửa lọc là 8 phút. Tổng thời gian rửa 4 bể lọc trong
là:

8
h
15

Lượng nước trong bể trung gian để đảm bảo nước cho bể áp lực là
W = 104,2 m3/h .

8
h = 55,6 m3
15

Vậy thiết kế bể chứa trung gian: 4,5m x 5m x 2,5m

6. Tính toán bể lọc áp lực
Chọn bể áp lực, độ giãn nỡ là 50%, quy trình rữa lọc bằng nước, cường độ rửa lọc
là 15 l/s.m2. Thời gian rửa lọc là 6 phút
Diện tích các bể lọc của trạm xử lý

De an moi truong chi tiet

19


Cong ty moi truong

F=

Q
T .vbt  36.W .t1  a.t 2 .vbt

Q: công suất trạm (m3/ngđ). Q = 2500 m3/ngđ

T: thời gian làm việc. T = 24 h
vbt: tốc độ lọc ở chế độ bình thường. vbt = 5 m3/h
a: số lần rửa bể trong ngày đêm. Ơ chế độ bình thường a = 2
W: cường độ nước rửa lọc. W = 14l/s.m2
t 1 : thời gian rửa lọc. t1 = 5 phút =

5
h
60

t 2: thời gian ngừng bể lọc để rửa. t2 = 0,35 h.
F=

2500
= 22,26 m2
5

24.5  3,6.14.  2.0,35.5
60

Trong bể lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt dtd = 0,7  3,5 mm, hệ số không đồng nhất k =
2  2,2 . Chiều dày lớp cát lọc 0,7 m.
Chọn bể lọc dngoài = 2 m, h = 3,3 m. Số bể lọc là 4 bể
Tốc độ tăng cường trong điều kiện rửa lọc 1 bể:
Vtc = vbt .

N
4
= 15. = 20  20 m/h thoả tiêu chuẩn bảng 4 – 10
3
N  N1

Diện tích một bể lọc f =

2.2.3,14
= 3,14 m2
4

 Hệ thống phân phối nước rửa lọc.
Lưu lượng nước rửa lọc của một bể:
Qr =

f .W
3,14.15
=
= 0,047 m3/s = 47 l/s
1000

1000

Chọn ống dẫn nước chính bằng thép. Đường kính ống 200 mm, vc = 1,37 m/s
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,25 mm(qui phạm 0,25  0,3 ) thì số ống
nhánh trong 1 bể là:
 D

m= 
 1  2 = 12 ống nhánh
 0,25 
Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong ống nhánh.
qn =

Qr
47
=
= 4 l/s
m
12

De an moi truong chi tiet

20


Cong ty moi truong
Chọn đường kính ống nhánh d = 60 mm, vn = 1,04 m/s
Đường kính ống chính dống chính = 200 mm.Tiết diện ống chính:

d 2

3,14.0,2 2
=
= 0,0314 m2
4
4



Tổng diện tích lỗ bằng 35% diện tích tiết diện ống chính:
w = 0,35.0,0314 = 0,01099 m2
Chọn lỗ có d = 10 mm (qui phạm 10  12 mm)
wlỗ =

3,14.0,012
= 0,0000785 m2
4

Tổng số lỗ n0 =

0,01099
= 140 lỗ
0,0000785

Số lỗ trên mỗi nhánh là :

140
= 12 lỗ
12

Trên mỗi ống nhánh xếp hai hàng so le nhau, hướng xuống dưới nghiêng một góc

12
450 so với mặt nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng trên ống nhánh là:12,
= 6 lỗ.
2
Khoảng cách giữa các lỗ là:
a=

2  0,2
= 0,15 m
12

 Tính toán phân phối nước và thu nươc rửa lọc.
Dạng phễu thu nước rửa lọc, cách lớp vật liệu lọc 0,4 - 0,6 m. Chọn 0,6 m
Kích thước phểu thu rửa lọc tính toán sao cho khoảng cách thu nươc xa nhất nhỏ
0,7 m.

 Tính toán tổn thất áp lực khi rửa lọc .
Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối nước rửa lọc.
2

2
v
vo
hp =  .
 0
2 g 2g

vo :Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính là 1.37 m/s.
vn : Tốc độ nước ở đầu ống nhánh là 1,04 m/s.
Hệ số sức cản:



2,2
2, 2
 1 = 18,96
+1 =
2
0,35
kW

De an moi truong chi tiet

21


Cong ty moi truong

hp = 18,96 .

1.37 2
1,04 2

= 1.87 m
2  9,81 2  9,81

Tổn thất áp lựcqua lớp vật liệu lọc.
hvl = (a + b.W).L.e
Trong đó kích thứơc hạt d = 0,7  0,75
a = 0,76

b = 0,017

Chiều cao lớp vật liệu lọc 1,2 m
hvl = (0,76 + 0,017.15).1,2.0,5= 0,609 m
Ap lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng hbm = 2 m.
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:
hđ = 0,22.Ls.W
Ls = d16-32 = 200 mm
8-16 = 100 mm
4-8 = 100 mm
2-4 = 100 mm

 Ls  500 mm = 0,5 m
hđ = 0,22.0,5.15 = 1,65 m
Tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là:
ht = hp + 1,65 + 0,25 + 2 = 5,77 m
Chọn máy bơm:
Ap lực công tác cần thiết:
Hr = hhh + ho + ht
5 m: chiều cao mực nước trong bể chứa.
3,5 m : độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa.
1,6 m : chiều cao lớp nước trong bể lọc.
0,6 m : khoảng cách từ vật liệu lọc đến mép máng.
hhh = 5 + 3,5 - 1,6 + 0,6 = 7,5 m
 Tính tổn thức áp lực khi rửa bể lọc nhanh
Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ
Hp = .

v02

v2
+ n
2.g
2 .g

v0: vận tốc nước chảy đầu ống chính v0 = 1,37 m/s

De an moi truong chi tiet

22


Cong ty moi truong
vn: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh vn = 1,84 m/s
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2
: hệ số sức cản  =
=

2,2
+ 1 (KW = 0,35)
K .W 2

2,2
+ 1 = 18,96
0,35 2

hp = 18,96.

1,37 2
1,84 2

+
= 1,9862 m
29,81 2.9,81

Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hd = 0,22.Ls.W
Ls: chiều dày của lớp sỏi đỡ: 0,7 m
N: cường độ rửa lọc N = 14 l/s.m2
hd = 0,22.0,7,14 = 2,156 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
hvl = (a + b.W).L.e (m)
Ưng với kích thước hạt d= 0,5  1 mm; a = 0,76; b = 0,017
E: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L = 0,7
Hvl = (0,76 + 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m
Ap lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là
Ht = hp + hvl + hđ + hbm = 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m

De an moi truong chi tiet

23


Cong ty moi truong
Chương IV: TÍNH TOÁN KINH TẾ
I. PHƯƠNG ÁN 1
1. Thiết bị
STT
1
2

3
4
5
6
7
8
9

Tên thiết bị
Máy bơm
Động cơ
Bộ giảm tốc
Cánh khuấy
Thiết bị sắt, thép
Thiết bị inox
Đường ống
Dây điện
Các thiết bị khác

Số lượng
10
10
10
2
10 000
5 000

Đơn giá
5 000 000
2 000 000

3 000 000
500 000
7850 kg
8500 kg

Tổng

Thành tiền
50 000 000
20 000 000
30 000 000
1 000 000
78 500 000
42 500 000
86 100 000
20 000 000
10 000 000
372 200 000

2. Chi phi thi công
Tên thiết bị

STT

Công trình

Thành tiền

Công trình xử lý
1

2
3
4
5
6
7

Bể trộn
Bể chứa trung gian
Bể lắng
Bể lọc gồm 3 bể
Bể lắng nước rửa lọc
Bể chứa cặn thải
Bể chứa nước sạch

1
2
3
4
5
6
7
8

Trạm bơm cấp 1
Trạm bơm giàn mưa
Trạm bơm rửa lọc
Trạm bơm cấp 2
Nhà hoá chất
Nhà thí nghiệm

Kho xưởng
Nhà điều hành

4 m3
59 m3
130 m3
330 m3
31 m3
113 m3
270 m3

14 000 000
206 500 000
455 000 000
1 155 000 000
108 500 000
395 500 000
945 000 000

264 m3
95 m3
230 m3
291 m3
240 m3
240 m3
480 m3
360 m3

462 000 000
155 250 000

402 500 000
509 250 000
420 000 000
420 000 000
840 000 000
630 000 000
7 118 500 000

Đơn giá
1 000 000 tấn

Thành tiền
25 550 000
5 000 000
600 000 000
630 550 000

Công trình đơn vị

Tổng

3. Chi phí quản lý vận hành
STT
1
2
3

Tên
Vôi
Điện

Nhân công

Số lượng
25,55 tấn/năm

De an moi truong chi tiet

50 người
Tổng

1 000 000 ng/tháng

24