Thuyết minh đồ án môn học xử lý nước thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

thuyết minh

Đồ án môn học xử lý nớc thiên nhiên
-----------------------------------

Phần I
Lựa chọn dây chuyền công nghệ
Các chỉ tiêu chất lợng nớc nguồn trớc khi xử lý:
-

to nớc: 21oC

-

Độ màu theo thang Coban: 15

-

Độ kiềm toàn phần: 3,48 mgđl/l

-

Độ cứng Cacbonat: 3,48 mgđl/l

-

Độ cứng toàn phần: 4,62 mgđl/l

-

Độ oxy hoá pemanganat: 4 mg/l

-

Độ pH: 7,5

-

Hàm lợng sắt toàn phần: 16 mg/l

-

Hàm lợng Fe2+: 15 mg/l

-

Hàm lợng oxy hoà tan: 10 mg/l

-

Hàm lợng cặn lơ lửng: Cmax= 13 mg/l, Cmin= 5 mg/l, CTB= 8 mg/l

- Hàm lợng các ion trong nớc:
. Cation: Na+ = 28 mg/l
Ca2+ = 86 mg/l
Mg2+ = 4 mg/l
. Anion: HCO3-= 212,4 mg/l

SO42- = 52,7 mg/l
SiO32- = 2,18 mg/l
Cl- = 49,7 mg/l
- Hàm lợng các hợp chất chứa Nitơ:
NH4+= 0,4 mg/l
NO2-= 0,1 mg/l
NO3-= 0,4 mg/l
SVTH

Hàm lợng H2S= 0,1 mg/l

1


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

-

Chỉ số E.Coli: 920 con/l

-

Coliform tng s (s khun lc/100ml): 70

I. Xác định các chỉ tiêu còn thiếu:
1.

Tổng hàm lợng muối hoà tan

Xác định dựa vào công thức:
P = M+ + A- + 1,4 [Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO32-]
Trong đó:
+ M+: Tổng hỗn hợp các ion dơng trong nớc nguồn không kể Fe2+
M+ = [Na+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4+]

= 28 +86 + 4 + 0,4 = 118,4 (mg/l)
+ A-: Tổng hàm lợng các ion âm không kể HCO3-, SiO3 A-= [SiO42-] +[Cl-] + [NO2-] + [NO3-]

= 52,7 + 49,7 + 0,1 + 0,4 = 102,9 (mg/l)
P = 118,4 + 102,9 + 1,4.15 + 0,5.212,4 + 0,13.2,18
P = 348,78 (mg/l)

2. Hàm lợng CO2 hoà tan
Đợc xác định theo biểu đồ Langelier, từ giá trị của các tham số đã biết:
to = 22oC, P = 348,78 mg/l, Ki = 4,02 mgđl/l, pH = 7,3
[CO2] = 16,87 mg/l

II. Đánh giá chất lợng nớc nguồn

Trớc tiên, cần kiểm tra độ chính xác của các chỉ tiêu cho trớc:
- Độ kiềm toàn phần
KiTP = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/l)
Vì pH = 7,3 [OH-] rất nhỏ có thể coi = 0
Mặt khác, pH = 7,3< 8,4 trong nớc có CO2 và HCO3-, không có CO32- nên [CO32-] =
0
KiTP = 0 + 245/61,02 + 0 = 4,02 (mgđl/l)
-

Độ cứng toàn phần
CTP =
=

SVTH

[Ca 2+ ] [ Mg 2+ ]
+
20,04
12,16

80,16 12,16
+
= 5 (mgđl/l)
20,04 12,16

2


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

- Độ cứng Cacbonat:
Ck =

[ HCO3]
245
=
=4,02 (mgđl/l)

61,02
61,02

KiTP, CTP, Ck đợc xác định đúng.
Đánh giá chất lợng nớc nguồn:
-So sánh với tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt, ta thấy nguồn nớc này có thể dùng làm
nguồn cấp nớc cho các trạm xử lý nớc cấp cho ăn uống và sinh hoạ.t
-So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lợng nớc cấp cho ăn uống và sinh hoạt, ta
thấy các chỉ tiêu nh độ màu, độ oxy hoá, hàm lợng cặn lơ lửng, độ cứng, hàm lợng các
hợp chất chứa nitơ, H2S, chỉ số E.Coli lớn và cần đợc xử lý.
-Nớc nguồn có hàm lợng các hợp chất chứa nitơ, H2S lớn
Cần tiến hành clo hoá sơ bộ trớc khi đa nớc vào công trình xử lý
-

Độ OH KMnO4 = 13 > 0,15 Fe2+ + 3(= 0,15*0,18+3=3,027) nên phải khử bằng
Clo

-

Hàm lợng cặn và độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lợng nớc cấp cho sinh hoạt
nên phải làm trong nớc và khử màu bằng phèn

-

Độ cứng toàn phần của nớc CTP= 5 mgđl/l = 5.2,8=14odH>CTPTC=12odH. Tuy
nhiên, khi cho phèn vào, độ cứng sẽ giảm nên không cần phải tính toán.

-

pH = 7,3 thuộc khoảng 6,5 đến 8,5 nên đạt tiêu chuẩn nớc cấp cho sinh hoạt

-

Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nên dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 để keo tụ

-

Các chỉ tiêu Na+, Ca2+, Mg2+ nằm trong giới hạn cho phép

-

Chỉ số E.Coli = 920 con/l >TC(<20 con/l) nên xử lý bằng Clo

-

Công suất trạm lớn Q = 36000 m3/ngđ nên dùng bể lắng ngang và bể lọc nhanh
để xử lý

-

Do có dùng phèn nên trong DCCN phải có thêm công trình trộn và phản ứng.
Với trạm có công suất lớn ta dùng bể trộn đứng và bể phản ứng zíc zắc ngang.

iii. Sơ bộ chọn Dây chuyền công nghệ
Các yếu tố ảnh hởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ:
-

Loại nguồn nớc và chất lợng nguồn nớc

- Yêu cầu chất lợng nớc của đối tợng sử dụng

So sánh chất lợng nớc nguồn với yêu cầu cấp nớc để có biện pháp xử lý

SVTH

3


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

-

Điều kiện kinh tế kỹ thuật

- Điều kiện địa phơng
Từ những điều đã phân tích ở trên, sơ bộ ta chọn DCCN xử lý nớc mặt cho trạm xử lý
có công suất 36000m3/ngđ

Nớc
mặt

Clo hoá
sơ bộ

Phèn

Bể trộn
đứng

Bể phản
ứng zíc
zắc ngang

Bể lắng
ngang

Bể lọc
nhanh

BCNS

IV.Xác định liều lợng các hoá chất đa vào trong nớc
1. Xác định lợng Clo hoá sơ bộ
-

Lợng Clo để khử NH4+, NO2-:
LCl = 6NH4+ + 1,5NO2- +3
= 6.1,4 + 1,5.0,4 + 3 = 12 (mg/l)
-

Lợng Clo để oxi hoá:
LCl = 0,5[O2] =0,5.13 = 6,5 (mg/l)

-

Lợng Clo để khử H2S:
LCl = 0,47[H2S] =0,47.0,23 =0,108 (mg/l)
Vậy LCl = 18,608mg/l

2. Xác định liều lợng phèn Lp
* Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al2(SO4)3 khô. Đa phèn vào để xử lý nớc đục và độ
màu
- Liều lợng phèn để xử lý nớc đục đợc xác định theo hàm lợng cặn lơ lửng:
Tính toán với C = 1500mg/l, tra bảng và nội suy ta đợc:
L1p = 84,925 mg/l
- Liều lợng phèn để xử lý độ màu của nớc đợc xác định theo độ màu M:
L2p = 4 M = 4 50 = 28,284 (mg/l)
So sánh ta thấy Lp1>Lp2 nên lấy Lp = 84,925 mg/l để xử lý nớc
* Kiểm tra độ kiềm của nớc theo yêu cầu keo tụ:

SVTH

4


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Khi cho phèn vào nớc, pH giảm. Đối với phèn Al, giá trị pH thích hợp để quá trình
keo tụ xảy ra đạt hiệu quả từ 5,5 đến 7,5.
Giả sử, cần phải kiềm hoá nớc để nâng pH lên giá trị phù hợp với yêu cầu xử lý, lợng kiềm đợc tính:
Lk = ek*(

Lp
100
- Kio + 0,5 )*
ep
C

(mg/l)

Trong đó:
Lp, lp : liều lợng và đơng lợng phèn đa vào trong nớc
Lp = 84,925 mg/l,
ep ((Al2(SO4)3) = 57 mgđl/l,
ek: đơng lợng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên ek = 28 mgđl/l
Kio : độ kiềm của nớc nguồn, Kio = 4,02 mgđl/l
C: nồng độ CaO trong sản phẩm sử dụng, C = 80%
0,5: độ kiềm dự trữ
Lk = 28(

84,925
100
- 4,02 +0,5)*
= -71,05<0
57
80

Nh vậy độ kiềm của nớc đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá.

V. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nớc sau xử lý
Sau khi đa phèn vào trong nớc mà không cần kiềm hoá, nớc sau xử lý có pH, Ki giảm,
CO2 và cặn lơ lửng C tăng.

1. Độ kiềm Ki*
Ki* = Kio -

Lp

(mgđl/l)
ep

Kio : độ kiềm của nớc nguồn, Kio = 4,02 mgđl/l
Lp, ep : liều lợng và đơng lợng phèn: Lp =91,165 mg/l, ep = 57
Ki* = 4,02 -

84,925
=2,530(mgđl/l)
57

2. Hàm lợng CO2
CO2* = CO20 + 44
= 16,87 + 44.

Lp
ep

84,925
=82,426 (mg/l)
57

3. Độ pH*
Xác định bằng cách tra biểu đồ, dựa vào (t0, P, K*i, CO2)
SVTH

5


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Ta có t0 = 220C, P = 379,224mg/l, K*i = 2,53 mgđl/l, CO2 = 82,426 mg/l
pH*=6,4

4. Xác định ph ở trạng thái cân bằng bão hoà(pHs )
Đợc xác định theo hàm số:
pHs = f1(to) - f2(Ca2+) -f3(K*i) + f4(P)
*to =220C. Tra biểu đồ đợc f1(to)=2,06
*Ca2+ = 80,16 mg/l. Tra biểu đồ đợc f2(Ca2+) =1,851
*Ki* =2,53mgđl/l. Tra biểu đồ đợc f3(K*i)=1,405
*P=379,224 mg/l. Tra biểu đồ đợc f4(P)=8,83
pHs = 2,06-1,851-1,405+8,83=7,634

5. Kiểm ra độ ổn định của nớc sau khi keo tụ
Chỉ số ổn định của nớc:
I = pH* -pHs = 6,4-7,634 =-1,234<0
Nớc có tính xâm thực, phải ổn định nớc bằng vôi. Lợng vôi đợc tính theo hàm lợng
CaO trong trờng hợp pH*Lv = ev. .Ki*.

100
(mg/l)
Cv

Trong đó: ev: đơng lợng vôi, ev=28 mgđl/l


: hệ số phụ thuộc pH* và I

Tra biểu đồ ta có =0,4

Ki* : độ kiềm của nớc sau xử lý
Cv = độ tinh khiết của vôi, Cv = 80%


Lv = 28.0,4.2,53.

100
=
80

35,42 (mg/l)

6. hàm lợng cặn lớn nhất sau xử lí
Cmax* = Cmaxo + K.

Lp
ep

+ 0,25M + Lv

K: độ sạch của phèn. Với phèn loại B, K = 1
Cmax* = 1900 + 1.

84,925
57

+ 0,25.50 + 35,42

= 1949,41 (mg/l)

Phèn
+vôi

Khử
trùng

Thiết kế dây chuyền công nghệ:

Nớc nguồn
SVTH

Trộn đứng

B.p/ zíc
zắc ngang

B.lắng ngang

B.lọc nhanh

BCNS

6


Gvhd: ThS. Nguyễn Phương Thảo

bé

Clo
ho¸
s¬

§å ¸n xö lý níc thiªn nhiªn

SVTH

7


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Phần II
Tính toán các công trình trong dây chuyền

Ta lần lợt tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên.

1.Bể hoà phèn:

Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Trạm có công suất khá lớn 36000
m3/ngđ
Dùng bể hoà phèn khuấy trộn bằng cách sục khí nén.
Bể xây dựng bằng gạch. Sàn đỡ phèn gồm các thanh gỗ xếp cách nhau 10-15 mm, sàn
đỡ cách đáy bể 0,6 m. Bên dới sàn đặt một dàn ống phân phối khí nén.
Dung tích bể hoà trộn:
Q.n.Lp

Wh= 1000.b .
(m3)
h
Trong đó:
+Q: công suất trạm, Q=36000 m3/ngđ=1500m3/h
+Lp : liều lợng phèn cho vào nớc.
Lp=84,925(g/m3)
+bh : nồng độ dung dịch trong bể hoà, bh=15%.
+ :khối lợng riêng của dung dịch (ở đây là nớc).
=1 T/m3
+n:số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q
Q=36000m3/ngđ -> n=11 giờ.

Chọn hai

Wh =

1500.11 .84,925
9,342(m 3 )
10000.15.1
bể hoà trộn, dung tích mỗi bể:

Kích thớc mỗi bể :
*Dung tích bể tiêu thụ:

W=

Wtt =

9,342
= 4,671(m 3 ) 2,4x2x1 m
2

Wh .bh
btt

+Wh: dung tích bể hoà trộn, Wh=9,342 m3
+bh=15%
+btt:nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, btt=7%

Wtt =

9,342.15
= 20(m 3 )
7

Chọn hai bể tiêu thụ, kích thớc mỗi bể:
2,5x2,7x1,5=10,125 m3

SVTH

8


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Cấp n ớc sạch

Cấp khí nén

0.5 -0.6 m
d.dịch 7%
d.dịch 15%

Thiết bị định l ợng
0.1 - 0.2 m

Hệ thống thoát n ớc
H1: Sơ đồ bể hoà phèn và tiêu thụ phèn
Sàn đỡ phèn
Dàn ống phân phối khí nén

SVTH

Bể hoá phèn
ống xả

Bể tiêu thụ

9


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

*Hệ thống phân phối khí nén:
Sử dụng hệ thống dẫn ống xơng cá bằng vật liệu chống ăn mòn.

*Cờng độ khí nén:
-ở bể hoà trộn: Wkk=10 l/s.m2
-ở bể tiêu thụ: Whh=5 l/s.m2
Lu lợng gió phải thổi thờng xuyên vào bể hoà trộn:
Qh=0,06.Wkk.F
F: diện tích bề mặt bể
Qh=0.06.10.2.2.33.2=5,592(m3/ph)
Với bể tiêu thụ:
Qt=0.06.Whh.F=0,06.5.2.2,5.2,7=4,05 (m3/ph)
Tổng lu lợng gió đa vào 2 bể:
Qgió=Qh+Qtt=5,592+4,05=9,642 (m3/ph)

2.Bể pha chế dung dịch vôi sữa

(1) : Cánh quạt
(2): Bộ giảm tốc
(3): Động cơ điện

H2: Cấu tạo bể khuâý trộn vôi sữa
bằng máy trộn cánh quạt

SVTH

10


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Dung tích bể pha với sữa xác định theo công thức:

Wv =

Q.n. Lv
10000.bv .

+Q: công suất trạm, Q=1500 m3/h
+n: số giờ giữa 2 lần pha vôi, n=10 h
+Lv: liều lợng vôi, Lv=35,42 (mg/l)
+bv:Nồng độ vôi, bv=5%
+ : tỉ trọng vôi, =1 T/m3

Wv =

1500.10.35,42
= 10,626( m 3 )
10000.5.1

Thiết kế bể khuấy tiện bằng máy tiện cánh quạt.Bể xây hình tròn, đờng kính bằng
chiều cao công tác
d =3

Wv .4 3 10,626.4
=
2,4(m)



Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút

3.Thiết bị định lợng

a) Thiết bị định lợng phèn:
Dùng bơm định lợng để bơm dung dịch phèn công tác vào bể hoà trộn
Lợng phèn cần dùng cho một ngày

Q. L p
1000000

=

36000.84,925
= 3,0573( T )
1000000

Bơm định lợng phải bơm
Lu lợng bơm:

q=

dung dịch phèn công tác 7 %

3057,3.100
= 0,506(l / s )
7.24.3600

b. Thiết bị định lợng vôi:
Sử dụng thiết bị bơm vôi sữa tỉ lệ với lu lợng nớc xử lý.

4.Kho dự trữ hoá chất

Kho dùng để dự trữ hoá chất đủ cho 1-2 tháng tiêu thụ
Diện tích sàn kho:

Q. P.T.
(m 2 )
10000.Pk .h.Go
3

Fkho =

+Q=36000 m /ngđ
+P: liều lợng hoá chất tính toán(g/m3)
+T: thời gian dự trữ hoá chất trong kho
T= 40 ngày
+: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho
=1,3
+Pk: độ tinh khiết của hoá chất
+h: chiều cao cho phép của lớp hoá chất
+G0: Khôí lợng riêng của hoá chất, G0=1,15 T/m3
*Tính cho kho phèn:
SVTH

11


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

36000.84,925.40.1,3
= 72,26(m 2 )
10000.100.2.1,1 vôi:
*Tính cho kho
F1 =

F2 =

36000.35,42.40.1,3
= 50,232(m 2 )
10000.80.1,5.1,1

*Tổng diện tích:
F=F1+F2=122,492(m2)

5.Bể trộn đứng
-Công suất thiết kế:
Q=1500 m3/h=0,417(m3/s)
-Thời gian nớc lu lại trong bể: t=2
-Số bể thiết kế: lấy N=2 bể, mỗi bể có Q=0,2085 m3/s
-Thể tích bể:
Wb =

Q.t
1500.2
=
= 25(m 3 )
60.N
60.2

-Diện tích đáy trên bể tính với vận tốc v1 = 25mm/s = 0,025m/s
Q 0,2085
=
= 8,34(m 2 ) <
v1
0,025

15m2

Q 0,2085
=
= 0,189(m 2 ) <
v2
1,1

15m2

Ư F1 =

- Diện tích đáy dới bể tính với v2 = 1,1m/s
F2 =

v1: vận tốc nớc dâng ở phần trên
v2 vận tốc nớc dâng ở phần dới
- Kích thớc bể:
a = F1 = 8,34 = 2,888m
b=

SVTH

F2 = 0,189 = 0,435m

12


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

-Chiều cao tầng đáy:

ab
2,888 0,435
40 o
h2 =
cot g =
cot g
2
2
2
2
h2 3,37(m)

-Dung tích phần dới:

1
1
W2 = .h2 .( F1 + F2 + F1. F2 ) = .3,37.(8,34 + 0,189 + 8,34.0,189 )
3

3
W2 10,99m 3 11( m 3 )

-Dung tích phần trên:
W1=W-W2=25-11=14(m3)

h1 =

W1 14
=
1,68(m)
F1 8,34

-Chiều cao trớc mặt nớc đến đáy tấm che của bể (chiều cao bảo vệ), lấy h3=0,4 m
Chiều cao toàn phần của bể:
Hb=h1+h2+h3=1,68+3,37+0,4=5,45 (m)

SVTH

13


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

6. bể lắng ngang:
Tổng diện tích măt bằng bể
F=

Q

3,6.u 0

(m2)

Trong đó:
Q: công suất trạm, Q = 1500m3/h
u 0 :tốc độ rơi của cặn trong điều kiện tĩnh, phụ thuộc hàm lợng cặn C
C > 250mg/l u 0 = 0,55mm/s
:hệ số phụ thuộc u 0
=

uo
uo

vtb
30

vtb: tốc độ trung bình của dòng nớc trong bể
- Tính vtb:
Sơ bộ chọn bể có L/HL =15
L:chiều dài vùng lắng
HL:chiều cao vùng lắng
Từ L/h=15 tra tiêu chuẩn ta đợc hệ số K=10
Vậy vận tốc trung bình của chuyển động ngang: vtb=K.u0 = 10.0,55 = 5,5 (mm/s)
0,55
=
5,5 =1,5
0,55

30

Do vậy tổng diện tích mặt bằng:
F=

1500
.1,5 =1136 m2
3,6.0,55



Chiều cao trung bình vùng lắng chọn tc lấy sơ bộ HL=2,8 m
Chiều dài vùng lắng là: L = HL.15=2,8.15=42m
- Mơng phân phối nớc rộng 1m
- Máng phân phối nớc rộng 1m
Tất cả đều tính với vận tốc v = 0,5m/s
Thiết kế 1 mơng phân phối và 1 máng phân phối ở 2 đầu bể ( 1 hệ thống để phân phối
nớc vào, 1 hệ thống để thu nớc sau lắng).
Chiều rộng tổng cộng của mơng và máng ở 2 đầu là 2m.
Tổng chiều dài bể:
L = 42 +2 +2 = 46 (m)
Chiều rộng bể:
SVTH

14


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Chọn số bể lắng ngang N=3, chiều rộng mỗi bể sẽ là:
B=

Q
1500
=9 m
=
3,6 vtb .h0 .n 3,6.5,5.2,8.3

Chiều dài mỗi bể lắng:
L=

F
1136
=
= 42 m
B.N
9.3

Kiểm tra lại tỉ số: L/HL = 42/2,8 = 15, đúng bằng tỉ số đã chọn. Nh vậy chọn sơ
bô là đúng
Vậy, chiều rộng mỗi bể 9m. Mỗi bể lắng chia làm 3 ngăn, mỗi ngăn có
chiều rộng là:b= 9/3 = 3 m. Trong mỗi ngăn có các vách ngăn hớng dòng có đục lỗ,
hàng lỗ cuối cùng lằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 m (quy phạm 0,3-0,5) thì diện
tích công tác của vách ngăn phân phối vào bể đặt cách đầu bể 1,5 m là:
Fn=b(HL-0,3)= 0,3.(2,8-0,3) =7,5 m2
Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn bể:
qn=

1500
= 167 (m3/h) =0,0463 (m3/s)
3.3

Tốc độ nớc chảy qua các lỗ đục đối với vách ngăn đầu bể: vl1 = 0,3 (m/s)
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nơc vào:

f

l1

=

q n 0,0463
=
= 0,154 (m2)
v l1
0,3

Tốc độ nớc chảy qua các lỗ đục đối với vách ngăn cuối bể: vl2 = 0,5 (m/s)
Diện tích cần thiết của các lỗ ở ngăn thu cuối bể (đặt cách tờng 1,5 m) là:

f

l2

=

q n 0,0463
=

= 0,093 (m2)
vl 2
0,5

Lấy đờng kính lỗ vách ngăn thu nớc thứ nhất d=0,06 m. Diện tích một lỗ
fl1 = 0,00285 m2, tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất:
n1=

f l1

f 11

=

0,154
= 54 (lỗ)
0,00285

Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn thu nớc thứ hai là d2=0,05m .Diện tích lỗ
flỗ=0,00196 m2
Tổng số lỗ
n2=

fl2

fl2

=

0.093

= 48 (lỗ)
0,00196


ở vách ngăn phân phối, bố trí thành 9 hàng dọc và 6 hàng ngang, tổng số
lỗ đục :9x6 =54 lỗ .
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc :
(2,8-0,3):6=0,42 m
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang :
SVTH

15


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

3:9=0,33 m
Việc xả cặn chu kỳ, thời gian giữa hai lần xả cặn T=24 giờ.
Thể tích vùng chứa nén cặn của bể lắng:
Wc=

T .Q(C max m)
(m3)
. tb

Trong đó:
T: chu kì xả cặn, T = 24h.
Q: lu lợng nớc của 1 ngăn, Q = 1500/3 = 500 (m3/h)

Cmax: hàm lợng cặn lớn nhất trong nớc trớc khi vào bể, Cmax = 1949,41 (mg/l)
m: hàm lợng cặn cho phép còn lại trong nớc sau khi ra khỏi bể lắng, m = 10
(mg/l)
tb : nồng độ trung bình của cặn đã nén sau 24h, tb = 41000(g/m3)
Wc=



24.500(1949,41 10)
= 567,63 (m3)
41000

Diện tích mặt bằng một bể lắng :
fbể=F/N=1136/3=379 m2
Chiều cao trung bình vùng chứa nén cặn:
Hc =

Wc 567,63
=
= 1,5 m
fb
379



Chiều cao trung bình của bể lắng:
Hbể=HL+Hc=2,8 +1,5 =4,3 m
Chiều cao bảo vệ của bể lấy là 0,4m
Chiều cao xây dựng của bể
Hb=4,3+0,4= 4,7 m

Tổng chiều dài bể lắng (nh đã tính ở trên)
L = 46m

Thể tích 1 bể lắng:
Wb = L.Hb.B = 46.4,3.9 = 1780,2 (m3)

Lợng nớc tính bằng % mất đi khi xả cặn ở 1 bể là:
P=

K p .Wc
Q.T

.100(%)

Trong đó:
Kp: hệ số pha loãng xả cặn bằng thuỷ lực, Kp = 1,5
1,5.567,63
.100 = 7,10(%)
P = 15000
.24
3

Hệ thống xả cặn làm bằng máng đục lỗ ở 2 bên và đặt theo trục mỗi ngăn. Thời
gian xả cặn quy định t = 8_10. Tốc độ nớc chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s.

SVTH

16

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

7. bể phản ứng có vách ngăn zíc zắc ngang

Chiều rộng bể lắng ngang (đã tính ở phần 6): B = 9m
Chiều dài bể phản ứng lấy bằng chiều rộng bể lắng ngang: L = 9m
Số bể phản ứng lấy bằng số bể lắng ngang = 3 bể.

Tốc độ nớc chảy trong hành lang giữa các vách ngăn lấy v = 0,2m/s

Dung tích bể phản ứng:
Wb =
Trong đó:
Q: công suất trạm, Q = 1500 m3/h
t: thời gian phản ứng, t = 20
Wb =



1500.20
= 166,67( m 3 )
60.3

Diện tích bề mặt bể:
Fb =

Hb: chiều cao bể. Lấy Hb = 2,5m

Fb =


Q.t
.( m)
60.N

Wb
.(m 2 )
Hb

166,67
= 66,67(m 2 )
2,5

Chiều rộng bể phản ứng:
B=

Fb 66,67
=
= 7,4(m )
L
9


Chọn số hành lang là n = 8 hành lang
Từ công thức:
L = n.b + (n-1).
Với : chiều rộng của vách ngăn (tờng bê tông cốt thép). Lấy = 0,15m
Chiều rộng mỗi hành lang:

L (n 1). 9 (8 1).0,15
b=
=
1(m )
n

Vậy số lần dòng nớc đổi chiều là m = 9 lần.

Tổn thất áp lực qua bể phản ứng:

SVTH

8

17


§å ¸n xö lý níc thiªn nhiªn

SVTH

Gvhd: ThS. Nguyễn Phương Thảo

18


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

8. bể lọc nhanh trọng lực
Bể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng cờng.
Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán:
dmax = 1,6 (mm)
dmin = 0,7 (mm)
dtơng đơng =0,8 ữ1,0 (mm)
Hệ số dãn nở tơng đối e = 20%, hệ số không đồng nhất k = 2,0.
Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)
Hệ thống phân phối nớc lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc đầu có
khe hở. Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo
quy phạm là 0,8 ữ 1,0 m).
Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý :
F =

Q
T .vbt 3,6.W .t1 at 2 .vbt

Trong đó:
Q =1500 m3/h = 36000m3/ngđ .Công suất của TXL.
T :Thời gian làm việc của 1 trạm trong một ngày đêm (giờ).
T = 24h
vbt :Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thờng (m/h)
Tra bảng với bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc với cỡ hạt khác nhau, dtđ = 0,8 ữ 1mm,
vbt = 7m/h.
a :Số lần rửa mỗi bể trong 1ngđ ở chế độ làm việc bình thờng,
lấy a = 2 lần.
W :Cờng độ rửa lọc (l/s_m2).Tra bảng :W = 8 (l/s_m2)
t1 :Thời gian rửa lọc (giờ). t1 = 6 ' = 0,1 giờ
t2 :Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t2 = 0,35 giờ
F =

36000
224,69 (m2)
24.7 3,6.8.0,1 2.0,35.7

Số bể lọc cần thiết:
N = 0,5 F = 0,5 224,69 =8(bể)
*Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cờng khi đóng một bể để rửa hoặc sửa chữa.

SVTH

19


§å ¸n xö lý níc thiªn nhiªn

Gvhd: ThS. Nguyễn Phương Thảo

N
8
=7
= 8 (m/h)
N − N1
8 −1
N1 :Sè bÓ läc ngõng ®Ó söa ch÷a :N1 = 1
vtc = 8m/h < vtccf = 8 ÷ 10m/h

DiÖn tÝch 1 bÓ läc lµ : f = F/N = 224,69/8 =29 m2
Chän kÝch thíc bÓ lµ : L x B = 5,4X5,4m = 29,16m2

vtc = vbt.

KÝch thíc 1 bÓ läc

SVTH

20


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh :
H = hđ + hv + hn + hp (m)
Trong đó:
hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng hđ = 0,3 m (rửa bằng gió nớc kết
hợp).
hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc. hv = 1,2 m
hn :Chiều cao lớp nớc trên lớp vật liệu lọc (m):hn 2 m.Lấy hn=2m
hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng nớc khi đóng 1 bể để rửa.
hP = 0,5m
H = 0,3 + 1,2 + 2 + 0,5 = 4 m

a. Tính toán máng thu nớc rửa lọc gió nớc kết hợp
Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nớc chảy i = 0,01.
Mỗi bể bố trí 3 máng thu.
Khoảng cách giữa các tâm máng là 1,8 (m) < 2,2 (m)
SVTH

21


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Khoảng cách từ tâm máng đến tờng là 0,9 (m) < 1,5 (m)
Lu lợng nớc rửa một bể lọc là:
qr = F1bì W (l/s)
Trong đó:
-

W: Cờng độ nớc rửa lọc, W = 8 (l/s.m2)

-

F1b: Diện tích của một bể: F1b = 29,16 (m2)


qr = 8ì 29,16 = 233,28 (l/s) = 0,23328 (m3/s)

Do một bể bố trí 3 máng thu nên lu lợng nớc đi vào mỗi máng là:
0,23328
q1m =
=0,078 (m3/s)
3
Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này.
Chiều rộng của máng
Đợc tính theo công thức:

Bm = K ì

5

qm2
(1,57 + a ) 3

Trong đó:
-

qm : Đã tính toán ở trên = 0,078 (m3/s)

-

a: Tỷ số giữa chiều cao hình chữ nhật và một nửa chiều rộng máng, a = 1,5
(quy phạm là 1ữ1,5)

-

K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng, với máng có tiết diện đáy hình
tam giác ta lấy K = 2,1


Bm= 2,1ì

5

( 0,078) 2

(1,57 + 1,5) 3

0,4 (m)

Chiều cao của phần máng chữ nhật
1,5 ì Bm 1,5 ì 0,4
H1 =
=
= 0,3 (m)
2
2
Chiều cao của máng
H2 = H1 + 0,5ì Bm = 0,3 +

1
ì 0,4 = 0,5 (m)
2

Chiều cao toàn bộ máng
Hm = H2 + m (m)
Trong đó: m là chiều dày đáy máng, lấy m = 0,1 (m)
SVTH

22


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Do đó Hm = 0,1 + 0,5 = 0,6 (m)

Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nớc đợc
xác định theo công thức:
h=

Hìe
+ 0,25 (m)
100

Trong đó:
- e : Độ trơng nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 20%
- H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)
1,2 ì 20
=> h =
+ 0,25 (m) = 0,49 (m)
100
Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dới cùng của máng dẫn nớc rửa phải nằm
cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m).
Chiều cao toàn phần của máng thu nớc rửa là: Hm = 0,6 (m) . Vì máng dốc về phía
máng tập trung 0,01, máng dài 5,4 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là:
0,6 + 0,054 = 0,654 (m)
Do đó khoảng cách giữa mép trên lớp vật liệu lọc đến mép dới cùng của máng thu
Hm phải lấy bằng:
Hm = 0,654 + 0,07 = 0,724 (m)

SVTH

0,5B

0,75
B

B

23


Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Máng thu kiểu đáy hình tam giác.
Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mơng tập trung nớc đợc xác định theo công
thức sau:
hm = 1,75ì

3

q2m
+ 0,2 (m)
g ì B2 m

Trong đó:
-

qm : Lu lợng nớc chảy vào máng tập trung nớc; qm =qr = 0,23328 ( m3/s)

-

Bttm: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn Bttm = 0,7 (m)

-

g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/ s2

Vậy:
hm = 1,75ì

3

0,23328 2
9,81 ì 0,7 2

+ 0,2 (m)

hm = 0,59 (m)
Chọn vận tốc nớc chảy trong mơng khi rửa lọc là 0,8 (m /s)
Tiết diện ớt của mơng khi rửa là:
q
Fmơng = r ( m2)
Vk
0,23328
Fmơng =
= 0,29 ( m2)
0,8
Chiều cao nớc trong mơng tập trung khi rửa là:
F
0,29
h= B =
= 0,42 (m)
0,7

m

SVTH

24


Đồ án xử lý nớc thiên nhiên

Gvhd: ThS. Nguyn Phng Tho

Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nớc sạch ít nhất phải cách mực nớc trong mơng khi
rửa là 0,3m, vậy ta phải bố trí ống thu nớc sạch có cốt đáy ống cách đáy mơng một
khoảng 0,75 (m) .
b. Tính toán hệ thống rửa lọc
Bể đợc sử dụng hệ thống phân phối nớc trở lực lớn là sàn chụp lọc. Rửa lọc bằng
gió và nớc kết hợp.
Quy trình rửa bể:
Đầu tiên, ngng cấp nớc vào bể.
Khởi động máy sục khí nén, với cờng độ 18 (l/s.m2), cho khí nén sục trong vòng 2
phút.
Cung cấp nớc rửa lọc với cờng độ 2,5 (l/s.m2), kết hợp với sục khí trong vòng 5
phút.
Kết thúc sục khí, rửa nớc với cờng độ 8 (l/s.m2) trong vòng 5 phút.
Cung cấp nớc vào bể tiếp tục quá trình lọc và xả nớc lọc đầu.
Tính toán số chụp lọc
Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, loại chụp lọc này có khe rộng 1 (mm).
Sơ bộ chọn 50 chụp lọc trên 1 (m2) sàn công tác, tổng số chụp lọc trong một bể là:
N = 50ì F1b = 50ì 29,16 = 1458 (cái)
Bố trí 40 hàng chụp lọc, mỗi hàng 40 cái tổng cộng 1600 cái

SVTH

25