Báo cáo đồ án công nghệ môi trường: Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình trong một hệ thống xử lý nước

BÁO CÁO ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thị Minh
Lớp

: LDH4KM

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Bình Minh
1.

Nhiệm vụ thiết kế đồ án:

Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình trong một hệ thống xử lý
nước cấp:
-

Nguồn nước: mặt

-

Công suất cấp nước: 25000 m3 / ngày đêm

-

Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước: QCVN 02:2009/BYT
Chỉ tiêu

Nhiệt độ
pH
Độ màu
Độ đục
TS

SS
Hàm lượng sắt
tổng số
Hàm
lượng
amoni
Hàm
lượng
mangan tổng số
2.

Đơn
vị đo

TCXD
Đánh
33 –
giá xử lý
2006
6,5 – 8,5 Không
≤ 15
Có
≤2
Có
–
Không
–
Không

Giá trị

QCVN 02:
2009/BYT

C
TCU
NTU
mg/l
mg/l

6,8
50
157
170
120

6,0 – 8,5
15
5
-

mg/l

02

0,5

≤ 0,3

Có

mg/l

0,7

3

≤ 1,5

Không

mg/l

0,1

-

≤ 0,2

Không

0

Thể hiện các nội dung nói trên vào:

-

Thuyết minh

-

Bản vẽ cao trình sơ đồ công nghệ theo lớp nước

-

Bản vẽ chi tiết một công trình xử lý

-

Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý


MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
Nước sạch là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò đặc biệt trong
việc điều hòa khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hằng ngày cơ thể con người
cần 3 – 10 lít nước cho các hoạt động sống, lượng nước này đi vào cơ thể qua
con đường thức ăn, nước uống để thực hiện quá trình trao dổi chât và trao đổi
năng lượng, sau đó thải ra ngoài theo con đường bài tiết. Ngoài ra con người sử
dụng nước cho các hoạt động khác như dùng cho sinh hoạt, sản xuất..
Nước ta hiện nay nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng do sự phát triển
dân số và mức sống ngày càng tăng cao cùng với sự phát triển dân số. Nguồn
nước cung cấp cho sinh hoạt ở nước ta chủ yếu là nguồn nước mặt được lấy
từ sông hồ..., sau khi qua xử lý sẽ tới các hộ dân, các khu công nghiệp. Hiện
nay, hơn 60% tổng công suất các trạm xử lý sẽ dẫn đến các hộ dân, các khu
công nghiệp trên cả nước dùng nguồn nước mặt với tổng lượng nước khoảng
3 triệu m3/ngày đêm. Con số này tăng lên nhiều trong năm tới nhằm cung cấp
cho các đô thị và khu công nghiệp ngày càng mở rộng và phát triển.

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn cung cấp cho ăn uống
sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng khác nhau. Các nguồn nước
mặt thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao. Chính vì vậy trước
khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng.
Trước thực trạng đó, là một sinh viên chuyên ngành môi trường với
những kiến thức và kỹ năng đã được đào tạo trong suốt thời gian qua, em đã
hoàn thành “ Đồ án môn Công nghệ Môi trường” này dựa trên những kiến
thức đã học và thực tế áp dụng với mong muốn sẽ góp một phần nào đó với
cộng đồng trong việc bảo vệ nguồn nước sạch quý giá của nhân loại.
Để hoàn thành được Đồ án Công nghệ Môi trường này, em xin gửi lời
cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Môi trường, đặc biệt là giảng
viên Nguyễn Thị Bình Minh đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt thời
gian em thực hiện đồ án.
Trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất
mong nhận được sự góp ý của thầy, cô giáo và các bạn.

3


CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
1.1.

Đánh giá chất lượng nước thô và yêu cầu chất lượng nước
sau xử lý

a) Đặc điểm chung của nước mặt:
Nước là một nhu cầu thiết yếu đảm bảo sự sống của con người và các
sinh vật trên trái đất. Việt Nam là một trong những quốc gia có hệ thống sông
ngòi dày đặc. Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông
suối. Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với

không khí nên các đặc trưng cơ bản của nước mặt là:
- Chứa khí hòa tan đặc biệt là ôxy.
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước trong các ao đầm, hồ do
xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ
tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo.
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo.
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có chứa nhiều vi sinh vật
b) Đánh giá chất lượng nước:
Dựa vào các số liệu đã có trên bảng, so sánh chất lượng nước thô và
QCVN 02:2009/ BYT ta thấy nguồn nước có các chỉ tiêu sau đây chưa đảm
bảo yêu cầu:
- Độ màu cao gấp gần 3,3 lần

→ cần xử lý

- Độ đục cao gấp 31,4 lần

→ cần xử lý

- Hàm lượng sắt tổng số cao gấp 4 lần

→ cần xử lý

- Công suất trạm Q = 25000 m3/ngày đêm nên dùng bể lắng ngang và bể lọc
nhanh để xử lý
- Do có dùng phèn nên trong dây chuyền công nghệ phải có thêm công trình
trộn và phản ứng.
- Do yêu cầu chất lượng nước sau xử lý dùng để cung cấp phục vụ cho mục
đích ăn uống và sinh hoạt nên cần được khử trùng bằng Clo

4


5


1.2. Đề xuất sơ đồ công nghệ
Căn cứ với nước nguồn có thể đưa ra 2 phương án lựa chọn sơ đồ dây
chuyền công nghệ cho việc thiết kế trạm xử lý nước:
-

Phương án 1:
Song chắn rác

Trạm bơm 1

Bể trộn cơ khí

phèn Al2(SO4)3, vôi

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Bể lắng ngang

Nén bùn

Đóng bánh

Bể lọc nhanh
Nước rửa lọc

Khử trùng Clo
Bể chứa nước sạch

Trạm bơm 2

Mạng lưới sử dụng

Hình 1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp (nguồn nước mặt)

6


-

Phương án 2:
Hồ chứa nước thô

Song chắn rác

Trạm bơm 1

Al2(SO4)3, vôi

Sân phơi bùn

Bể trộn đứng

Cặn lắng trong
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Bể lắng bùn

Bể lọc nhanh
Nước rửa lọc

Khử trùng Clo
Bể chứa nước sạch

Trạm bơm 2

Mạng lưới sử dụng

Hình 2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp (nguồn nước mặt)
7


1.3.

Thuyết minh công nghệ:

1.3.1.

Thuyết minh công nghệ phương án 1:
Nguồn nước mặt được bơm qua trạm bơm cấp 1 Clo hóa sơ bộ rồi đưa

đến bể trộn cơ khí của trạm xử lý qua hệ thống dẫn nước thô bằng bơm ly tâm
trục ngang. Nước ở bể trộn luôn được giữ ở mức độ ổn định nhất để có thể tạo
dòng tự chảy cho các công trình phía sau.
Tại bể trộn cơ khí, các hóa chất như phèn, vôi được châm vào với liều

lượng tùy thuộc vào điều kiện nước nguồn, tạo điều kiện phân tán nhanh và
điều hòa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân
tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì sẽ
không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích nước.
Nước sau khi được trộn đều với hóa chất được phân phối vào bể phản
ứng có lớp cặn lơ lửng, bể phản ứng có chức năng hòan 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 tạo nên những bông cặn đủ lớn và sẽ lắng lại
vào trong bể lắng. Từ các máng phân phối sử dụng hệ thống ống để đưa nước
xuống đáy bể. Bể phản ứng được xả cặn định kỳ.
Nước từ bể phản ứng được chảy qua tường chắn hướng dòng sang bể
lắng ngang. Nước sau khi qua bể lắng tạo bông cặn, hạt cặn có kích thước lớn
được dẫn sang bể lắng để giữ lại các hạt cặn trong bể lắng này.
Nước từ bể lắng được dẫn sang bể lọc nhanh chia thành 2 dãy bằng
máng dẫn và phân phối vào mỗi bể lọc bằng các máng phân phối để nước
được phân phối đều trên diện tích bề mặt mỗi bể lọc. Bể lọc có nhiệm vụ giữ
lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không có khả năng giữ được. Vật
liệu lọc được dùng là cát thạch anh 1 lớp, có đường kính hạt từ 0,8 – 2mm.
Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống chụp lọc và đựợc
thu vào hệ thống thu nước lọc và đưa đến bể chứa

8


Nước sau khi qua bể lọc được đưa đến bể chứa nước sạch. Tại đây,
lượng Clo được châm vào đủ để khử trùng nước và đảm bảo lượng Clo dư đạt
tiêu chuẩn trong mạng lưới nước cấp. Nước được đưa đến hố hút. Nước từ hố
hút được các bơm biến tần ở trạm bơm cấp 2 hút và bơm vào mạng lưới tiêu
thụ.
1.3.2.

Thuyết minh công nghệ phương án 2:
Nước từ nguồn sẽ được bơm lên trạm, tại miệng thu của bơm có đặt một

song chắn rác để giữ lại những vật rắn trôi nổi và các vật gây hại cho các công
trình phía sau thì được trạm bơm 1 đưa đến bể trộn đứng để trộn đều chất
phản ứng với nước. Ở đây vôi được dùng để kiềm hóa nước và làm mềm nước
hoặc để ổn định nước.
Sau khi nước được tạo bông cặn ở bể trộn đứng sẽ được sang bể lắng
trong có lớp cặn lơ lửng các hạt cặn và keo va chạm với nhau trong bể.
Nước sau lắng được đưa sang bể lọc nhanh qua lớp vật liệu lọc để làm
trong nước triệt để và trước khi chuyển sang bể chứa nước sạch để phân phối
đến nơi tiêu thụ thì nước được khử trùng bằng Clo để loại bỏ các vi sinh vật
gây bệnh. Cuối cùng nước sạch được dẫn ra trạm bơm cấp 2 và mạng lưới cấp
sử dụng.
Tại bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có một phần cặn lắng trong đi vào
bể lắng bùn, tách nước và phân lớp nước có các hạt cặn lơ lửng được keo tụ ra
khỏi nước. Sau đó bùn được chuyển ra sân phơi bùn làm cho giảm kích thước
của bùn và mang đi chôn lấp.
1.4.

Phân tích công nghệ xử lý

1.4.1.

Bể trộn

-

Phương án 1: bể trộn cơ khí

Khuấy trộn cơ khí dung năng lượng của cánh khuấy chuyển động trong

nước tạo ra sự xáo trộn dòng chảy. Năng lượng của cánh khuấy phụ thuộc vào
đường kính và tộc độ chuyển động của cánh..

9


Khuấy trộn nhằm tăng khả năng phân tán lượng hóa chất được đưa vào
nguồn nước cần xử lý
Ưu điểm:
+ Thời gian khuấy trộn ngắn (t =30 – 60 giây) nên dung tích bể nhỏ
+ Có thể điều chỉnh được cường độ khuấy theo ý muốn
+ Thiết bị được lắp đăt gọn gàng, hoạt động hiệu quả, dễ vận hành
Nhược điểm:
+ Cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác.
+ Đòi hỏi trình độ quản lý, vận hành cao.
Phương án 2: Bể trộn đứng

-

Bể trộn đứng là một loại bể trộn thủy lực áp dụng cho các trạm xử lý vừa
và nhỏ. Mặt khác bể trộn đứng được dùng trong các nhà máy nước xử lý bằng
vôi sữa. Với chiều nước từ dưới lên các hạt vôi sẽ được giữ lại ở trạng thái lơ
lửng và hòa tan dần.
Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản, không cần máy móc thiết bị phức tạp, giá thành quản
lý thấp.
Nhược điểm:
+ Không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn khi cần thiết và do tổn

thất áp lực lớn nên công trình phải xây dựng cao hơn.
1.4.2.
-

Bể phản ứng
Phương án 1: Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường được xây dựng liền phía trước bể
lắng ngang. Nước vào bể qua các máng phân phối đều đặt dọc theo mặt bể.
Các ống đứng dẫn nước từ máng xuống đáy bể. Ở đây, các bức vách nghiêng
ở đáy bể có chức năng làm giảm toàn bộ bề mặt bể. Mặt khác, đáy bể có cấu
tạo giống bể phản ứng xoáy hình côn, nên qua hết phần đáy nước đã được
khuấy trộn sơ bộ và các bông cặn nhỏ đã hình thành. Từ đây nước chứa các
bông cặn nhỏ tiếp tục đi lên với tốc độ không đổi. Các bông cặn đã hình thành
10


tiếp tục hấp thụ các hạt cặn nhỏ và lớn dần lên. Trọng lượng của bông cặn lớn
dần làm cho tốc độ đi lên của nó giảm dần trong khi tốc độ dòng nước không
đổi. Sự lệch pha đó giúp cho các hạt cặn nhỏ trong dòng nước va chạm và kết
dính với bông cặn. Lên đến bề mặt bể các bông cặn sẽ bị cuốn đi theo dòng
chảy ngang sang bể lắng
Ưu điểm:
+ Hiệu quả cao
+ Cấu tạo đơn giản
+ Không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng
Nhược điểm:
+ Khởi động chậm.
+ Thường lớp cặn lơ lửng được hình thành và làm việc có hiệu quả chỉ
sau 3 – 4h làm việc.

1.4.3.

Bể lắng
Phương án 1: Bể lắng ngang

-

Dùng bể lắng ngang thu nước bề mặt các máng đục lỗ, bể được xây dựng
kế tiếp ngay sau bể phản ứng. Được sử dụng cho các trạm xử lý có công suất
lớn hơn 3000 m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lý có dung phèn.
Bể lắng ngang được chia làm 2 loại: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể
lắng ngang thu nước đều trên mặt. Bể lắng ngang thu nước ở cuối thường
được kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng. Bể phản ứng thu nước đều trên bề mặt thường kết hợp với bể phản ứng
có lớp cặn lơ lửng.
Phương án 2: Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

-

Nguyên lý: Nước sau khi hòa trộn hóa chất khong cần qua bể phản ứng mà
được đưa ngay vào bể lắng với tốc độ thích hợp.
Ưu điểm:
+ Không cần xây dựng bể phản ứng, Hiệu quả xử lý cao hơn các loại bể
khác
+ Tốn ít diện tích xây dựng
Nhược điểm:
11


+ Có kết cấu phức tạp

+ Chế độ quản lý chặt chẽ, đòi hỏi chế độ làm việc liên tục, nhạy cảm
với sự thay đổi lưu lượng và nhiệt độ
+ Áp dụng đối với trạm có công suất đến 3000 m3/ ngày đêm
1.4.4.

Bể lọc nhanh
Lọc nước là quá trình tiếp theo của quá trình lắng, có nhiệm vụ giữ lại

các hạt cặn nhỏ trong nước không lắng được ở bể lắng, do đó làm trong nước
một cách triệt để hơn, với mức độ cao hơn và làm giảm đáng kể lượng vi
trùng trong nước
Do tốc độ lọc nhanh (từ 6 – 15 m/h) nên diện tích xây dựng bể nhỏ và
cơ giới hóa công tác rửa bể nên làm giảm nhẹ công tác quản lý và nó trở
thành loại bể lọc cơ bản, được sử dụng phổ biến.
1.4.5.

Bể chứa nước sạch

Chọn bể chứa nước sạch hình chữ nhật, đặt nửa chìm, nửa nổi để thuận tiện
cho việc bố trí bể lọc. Bên trên bể có lắp đậy, ống thông hơi và lớp đất trồng
cây cỏ để giữ cho nước khỏi nóng.
1.5.

Lựa chọn phương án xử lý tối ưu
Bảng 1: So sánh 2 phương án

So sánh
Bể trộn
Ưu điểm

Nhược
điểm

Phương án 1
Bể trộn cơ khí
- Thời gian khuấy trộn ngắn.
- Có thể điều chỉnh được cường
độ khuấy theo ý muốn
- Thiết bị được lắp đăt gọn
gang, hoạt động hiệu quả, dễ
vận hành
- Cần có máy khuấy và các thiết
bị cơ khí khác.
- Đòi hỏi trình độ quản lý, vận
hành cao.

12

Phương án 2
Bể trộn đứng
- Cấu tạo đơn giản, không
cần máy móc thiết bị phức
tạp, giá thành quản lý thấp.

- Không điều chỉnh được
cường độ khuấy trộn khi
cần thiết và do tổn thất áp
lực lớn nên công trình phải
xây dựng cao hơn.

Bể phản
ứng

Bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng

Ưu điểm

- Hiệu quả cao
- Cấu tạo đơn giản
- Không cần máy móc cơ khí,
không tốn chiều cao xây dựng

Nhược
điểm

- Khởi động chậm.
- Thường lớp cặn lơ lửng được
hình thành và làm việc có hiệu
quả chỉ sau 3 – 4h làm việc

Bể lắng
Ưu điểm

Bể lắng ngang

Bể lắng trong có lớp cặn
lơ lửng
- Gọn, có thể thu cặn ở đầu bể - Không cần xây dựng bể

và có thể thu cặn ở dọc chiều phản ứng, Hiệu quả xử lý
dài của bể.
cao hơn các loại bể khác
- Làm việc ổn định, an toàn
- Tốn ít diện tích xây dựng
- Vận hành đơn giản

Nhược
điểm

- Giá thành cao.
- Có kết cấu phức tạp
- Có nhiều hố thu cặn làm tăng - Chế độ quản lý chặt chẽ,
thêm khối tích không cần thiết đòi hỏi chế độ làm việc
của công trình
liên tục, nhạy cảm với sự
thay đổi lưu lượng và
nhiệt độ
- Áp dụng đối với trạm có
công suất đến 3000 m3/
ngày đêm

Nhận xét

- Nước thô được dẫn vào bể
trộn cơ khí, các hóa chất như
phèn, vôi được châm vào với
liều lượng tùy thuộc vào điều
13

-Nước thô được dẫn vào
bể trộn đứng, các hóa chất
như phèn, vôi được châm
vào với liều lượng tùy


kiện nước nguồn, tạo điều kiện
phân tán nhanh và đều hóa chất
vào toàn bộ khối lượng nước
nhờ hoạt động của cánh khuấy
- Nước từ bể trộn cơ khí được
đi vào bể chứa có lớp cặn lơ
lửng kết hợp với bể lắng ngang,
do đố hiệu suất lắng cặn ở bể
lắng ngang là khá cao.
- Nước đi từ bể lắng ngang đi
vào bể lọc nhanh tốc độ tương
đối cao

thuộc vào điều kiện nước
nguồn, tạo điều kiện phân
tán nhanh và đều hóa chất
vào toàn bộ khối lượng
nước .
- Với công suất là Q =
25000m3/ng.đ thì sẽ gây
khó khăn cho việc thiết kế.
-Nước từ bể trộn đứng đi
sang bể lắng trong có lớp
cặn lơ lửng. Bể lắng trong

có lớp cặn lơ lửng thường
đực sử dụng cho công suất
đến 3000 m3/ng.đ.

Kết luận : Chọn phương án 1 vì hiệu quả cao, xử lý triệt để được các
chỉ tiêu phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH
Xác định lưu lượng tính toán

2.1.
•

Tính lưu lượng lớn nhất:

Lưu lượng nước trung bình ngày đêm ( m3/ngđ)
Lưu lượng nước trung bình giờ (

):

Lưu lượng nước trung bình giây (

):

Lưu lượng nước lớn nhất giây (

):

14

(Trong đó K0max là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (K 0max=1,5-3,5), chọn
K0max=2,5)
Tính toán hóa chất sử dụng

2.2.

a) Lượng Clo dùng để xử lý sắt tổng số:

Theo TCXD 33:2006 mục 6.245, để khử 1mg/l sắt tiêu thụ 0,7 mg/l Clo
và độ kiềm giảm 0.018 mgdl/l.
Vậy để khử hàm lượng sắt tổng số từ 2 xuống 0,3 để đạt TCXD 33:2006
lượng clo dùng là:
(2 – 0,3) x 0,7 = 1,19 (mg/l) = 1,19 (g/m3)
Liều lượng Clo cần thiết dùng để khử trùng trong một ngày là:
QCl1 = Q x a = 25000 x 1,19 = 29750 (kg)
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước xử lí (m3/ngày đêm)
a: Liều lượng Clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCXD 33:2006).
b) Lượng Clo dùng để khử trùng

Khử trùng nước là giai đoạn cuối của quá trình xử lý nước cấp phục vụ
cho sinh hoạt. Khử trùng bằng Clo là phương pháp phổ biến nhất, hiệu quả
cao.
Liều lượng Clo khử trùng lấy bằng 3 mg/l =3 g/m 3(Theo điều 6.162 TCXD
33:2006, lượng Clo 2 – 3 mg/l)
Lượng Clo cần dùng trong 1 ngày:
QCl2 = Q x a = 25000 x 3 = 75000 (g) = 75 (kg)
Vậy tổng Clo cần dùng là:
QCl = QCl1 + QCl2 = 29750 + 75 = 29825 (kg)
Lượng Clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày là:

m = QCl x 30 = 29825x 30 = 894750 (kg) = 894,75(tấn)
Lượng nước tính toán để cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m 3 cho 1kg Clo
(theo 6.169, TCVN33: 2006).
Lưu lượng nước cấp cho một ngày là:
15


m3/ngày
Đường kính ống dẫn Clo (theo công thức 6-30, TCXD 33:2006)
m
Trong đó:
Q: lưu lượng giây lớn nhất của Clo lỏng (m3/s), lấy lớn hơn lưu lượng
trung bình giờ từ 3-5 lần
V: tốc độ trong đường ống, lấy bằng 0,8m/s đối với Clo lỏng.
Ta có:
Vậy đường kính ống dẫn Clo là:
c) Lượng phèn nhôm

Do hàm lượng cặn của nguồn nước là 120 mg/l nên ta chọn lượng phèn
nhôm không chứa nước dùng để xử lý là P Al = 35 mg/l (theo bảng 6.3 TCVN
33/2006)
Khi xử lý nước có màu tính theo công thức:(theo 6-1 TCVN 33/2006)
Pp = 4 (mg/l)
Trong đó:
Pp: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước.
M: Độ màu của nước nguồn tính bằng độ theo thang màu PlatinCôban.
Vậy lượng phèn cần dùng để xử lý nước nhằm giảm cả độ đục và độ màu của
nước là PAL = 35 mg/l
So sánh giữa liều lượng phèn tính theo hàm lượng cặn và theo độ màu, ta
chọn liều lượng phèn tính toán là Pp=35 mg/l

Lượng phèn thô 35% tính theo sản phẩm không ngậm nước cần dùng trong
một ngày là:

16


Liều lượng phèn cần dùng trong 1 tháng:
.
Vậy liều lượng phèn cần dùng sẽ lấy giá trị theo độ đục là 35mg/l.
d) Lượng vôi(theo công thức 6-2, TCXD 33:2006).

Lượng vôi cần thiết để kiềm hóa được tính theo công thức sau:
Dv = K = 28 = 3,2 (mg/l)
Trong đó:
Pp: lượng phèn cần thiết để dùng keo tụ (mg/l) = 30
K: đương lượng gam của chất kiềm hóa, K (CaO) = 28.
e: trọng lượng đương lượng phèn. Vì sử dụng phèn nhôm nên e = 57
(mgđ/l).
k: độ kiềm của nước 1,5mg/l.
Lượng vôi cần thiết để dùng trong 1 ngày là:
mvng = Dv x Q = 6,05 x 10-3 x 25000 = 136,5 (g/ngđ)
Vậy lượng vôi cần thiết để dùng trong 1 tháng là:
mvt = mvng x 30 = 136,5 x 30 = 4095 (g) = 4,1 (kg)
2.3.

Tính toán các công trình xử lý
2.3.1.

Song chắn rác

Nhiệm vụ : Nước từ nguồn dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải
qua song chắn rác. Tại đây, các thành phần rác có kích thước lớn như cành
cây, vỏ lon, chai,…được giữ lại, nhờ đó tránh gây tắc nghẽn và bào mòn bơm,
đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước mặt
nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý
nước mặt.
Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức:
Trong đó:
Q: lưu lượng công trình Q = 25000 m3/ ngđ = 0,29 m3/s
d: đường kính thanh thép, chọn d = 8 mm
17


a: khoảng cách giữa các thanh thép a = 40-50 mm, chọn a = 50 mm
n: số cửa thu nước n = 1
K2 : hệ số co hẹp do rac bám vào song K2 = 1,25
K3: Là hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng thanh thép, thanh tiết
diện tròn lấy K3 = 1,25
v: vận tốc nước chảy qua song chắn v = 0,2-0,6 m/s chọn v = 0,6 m/s
(theo mục 5.38 TCVN 33: 2006)
K1: hệ số co hẹp do các thanh thép, được tính bằng công thức:
K1 =
 Tiết diện của song chắn rác là:
Với công suất Q = 25000 m3/ngày đêm , chọn số ngăn thu là n = 1. Ta có diện
tích song chắn rác là 0,9 m 2 => chọn song chắn rác có kích thước L x B=
0,9m x 1m
Song chắn rác được bố trí móc kéo để dễ dàng nâng lên, hạ xuống khi rửa.
Tổn thất cục bộ:
hsc = ξ
Trong đó:

ξ: hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn được xác định bởi công thức :
ξ = β x ( ) 3/4 = 1,25 x ()3/4 = 0,32
β: hệ số hình dạng đối với thanh thép hình chữ nhật β = 1,25
k : hệ số dự trữ k = 3
vậy hsc = ξ
2.3.2.

Lưới chắn rác

Chọn lưới chắn rác kiểu lưới chắn phẳng đặt trong hai ngăn chữ U gắn
sát tường ngăn thu để kéo lên hạ xuống dễ dàng khi cần làm sạch. Lưới được
đan bằng thép không rỉ có đường kính d = 1- 1,5 (mm). Kích thước mắt lưới

18


là 2,5 x 2,5(mm). Mặt ngoài của lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích
thước mắt lưới 25 x 25 (mm).
Diện tích của lưới chắn rác: (theo công thức 5-1, TCXD 33 : 2006)
= . K1 . K2 . K3 (m2)
Trong đó:
Q: Là lưu lượng tính toán. Q = 0,29(m3/s).
n là số cửa thu nước, chọn n = 1
V: Là vận tốc nước qua lưới, với lưới chắn phẳng (v = 0,2 - 0,4 m/s).
Ta chọn v = 0,4 (m/s).
K2: Là hệ số co hẹp do rác bám vào lưới. K2= 1,5.
K3: Là hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng, K3= 1,2.
K1: Là hệ số co hẹp do các thanh thép xác định theo công thức:
K1 =
Với: a: Kích thước mắt lưới, a = 5 (mm).

d: Đường kính dây đan lưới, d = 1 (mm).
m2
Thiết kế lưới chắn rác có kích thước là B x L = 1,96 x 1 m

Tổn thất cục bộ:

hlc = ξ .

(m)

Trong đó:
ξ : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn được xác định:
ξ =β . (

)3/4 =1,15 = 0,34

β : hệ số hình dạng β =1,15
K : hệ số dự trữ K= 3
vậy hsc = ξ
2.3.3.

Trạm bơm

Công suất trạm bơm:
Trong đó:
γ: Khối lượng /thể tích nước, γ = 1000kg/m3
19


Q: Công suất Q = 0,29 m3/s

H: Chiều cao mực nước của bơm H = 10m.
n: Hiệu suất của bơm, n = 80%
Sử dụng 2 bơm trong trạm, 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng.
2.3.4.

Công trình chuẩn bị phèn

a) Bể hòa trộn phèn

Dung tích của bể trộn phèn tính theo công thức:

(theo công thức 6 – 3, TCXD 33:2006)
Trong đó:
Q: là lưu lượng nước xử lý = 1041,67 (m3/h)
Pp: liều lượng hóa chất dự tính cho vào nước = 35 (mg/l)
n: số giờ giữa 2 lần hòa tan, đối với trạm công suất 10000 -50.000
m3/ngày, (n = 8 -12h) => chọn n = 8h
bh: là nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng hòa trộn = 10 %
γ: là khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1T/m3
(m3)
Chọn 1 bể hòa tan
Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể
W1 =
Chiều cao dự trữ: Hdt = 0,3m ( quy phạm 0,3 – 0,5m)


Tổng chiều cao của bể: H = 1,5 + 0,3 = 1,8 (m)
Bảng 2.1: Thông số thiết kế bể hòa trộn phèn.

STT

1
2
3
4

Thông số
Số bể
Dung tích bể (W1)
Chiều cao bể (H)
Đường kính

Đơn vị
Bể
m3
m
m

20

Số liệu thiết kế
1
2,9
1,8
1,5


b)

Bể tiêu thụ phèn

Nhiệm vụ: Pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng
độ cho phép. Theo TCXD 33-2006, nồng độ dung dịch phèn lấy bằng 4-10%
tính theo sản phẩm không ngậm nước.
Để hòa trộn đều dung dịch phèn trong bể tiêu thụ ta chọn phương pháp dùng
không khí với cường độ sục khí trong bể tiêu thụ là 3 – 5 (l/s.m2)
Dung tích bể tiêu thụ phèn (theo công thức 6-4, TC 33-2006):

Trong đó:
W1: Dung tích bể hòa trộn phèn (m3), W1 = 2,9 (m3)
b h: Nồng độ dung dịch phèn trong bể phèn trong bể hòa trộn, lấy b h =
10%
bt: Nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng tiêu thụ, lấy bt=5%
W2 = 5,8 m3.
Chọn 1 bể tiêu thụ phèn
Bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể bằng chiều cao công tác của bể
W2 =
Chiều cao dự trữ: Hdt = 0,3m ( quy phạm 0,3 – 0,5m)


Tổng chiều cao của bể: H = 1,9 + 0,3 = 2,2 (m)
Bảng 2.2. Thông số bể tiêu thụ phèn
STT
1
2
3
4
2.3.5.

Thông số
Số bể

Dung tích bể (W1)
Chiều cao bể (H)
Đường kính
Bể trộn cơ khí

Đơn vị
Bể
m3
m
m

Số liệu thiết kế
1
5,8
2,2
1,9

Mục đích: hòa trộn đều dung dịch phèn (từ bể tiêu thụ) với nước cần xử
lý.
21


Nguyên tắc: nước và phèn đi vào bể từ phía đáy bể, sau khi hòa trộn đưa
sang bể phản ứng để tạo bông.
Chọn phương pháp trộn cơ khí. Vì loại bể này có thời gian khuấy trộn ngắn,
dung tích của bể nhỏ, tiết kiệm vật liệu xây dựng, có thể điều chỉnh được
cường độ khuấy trộn.
Thời gian khuấy trộn: 45 giây – 90 giây ( điều 5.68, theo TCVN 33:2006)
•

Tính toán cho bể trộn cơ khí

Chọn thời gian khuấy là t = 60 giây
Công suất xử lý Q = 25000 m3/ngđ = 0,29 m3/s
Khi đó thể tích của bể cơ khí là: V = t.Q = 60 .0,29= 17,4 m3
Chọn 1 bể trộn cơ khí, kích thước bể: H x L x B= 3,3 x 2,3 x 2,3
Chọn chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5m

Hxd =3,8m.

Bảng 2.3: Thông số thiết kế bể trộn cơ khí.

•

Thông số
Đơn vị
Bể trộn cơ khí
Bể
Chiều cao
m
Chiều rộng
m
Chiều dài
m
Thể tích
m3
Xác định kích thước cánh khuấy

Kích thước
1

3,8
2,3
2,3
17,4

Dùng máy khuấy tua bin 3 cánh nghiêng góc 45 0 hướng xuống dưới để
đưa nước từ trên xuống. Đường kính máy khuấy D

1/2 a -> chọn D = 1 m.

Trong bể đặt ba tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao của
tấm chắn 1m, chiều rộng 0,08 m bằng 1/10 đường kính bể.
- Đường kính cánh khuấy lấy :

D = 0,9 m.

- Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng: h = D=0,9 m.
- Chiều rộng bản cánh khuấy :

B= D = x 0,9 = 0,18 (m)

- Chiều dài bản cánh khuấy:

A= D = x 0,9 = 0,225 (m)

- Chiều dài vùng trộn:

L = 1,5D = 1,35 m

2.3.6. Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

22


(Tham khảo tài liệu: Xử lý nước cấp_TS.Nguyễn Ngọc Dung/Tr 57)
Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng được chia làm 3 bể: N = 3
Diện tích bề mặt của bể phản ứng: F = m2
Trong đó: v là tốc độ đi lên của dòng nước trong bể phản ứng ở phần trên.
Ứng với hàm lượng cặn của nước nguồn 170mg/l, v = 1,6 mm/s = 0,0016m/s
N: số bể phản ứng
(m2)
Lấy chiều rộng của bể phản ứng: B = 6 m
Chiều dài ngăn phản ứng: L =
Thể tích bể phản ứng tính với thời gian nước lưu lại trong bể t = 20 phút
m3
Chiều cao của bể phản ứng H = 4 m
Trong ngăn phản ứng đặt 4 tấm chắn hướng dòng, khoảng cách giữa các tấm
chắn là :
Đáy ngăn phản ứng đặt ống khoan lỗ để phân phối nước. Mỗi ngăn đặt 3 ống,
tốc độ nước chảy trong ống theo quy phạm v = 0,5 – 0,6 m/s, lấy v = 0,6 m/s
Tiết diện ống phân phối: (m2)
Chọn d = 400 mm
Lấy tổng diện tích lỗ phân phối bằng 30% tiết diện ống
Tổng diện tích lỗ: ∑ f lỗ = m2
ống khoan lỗ d = 25mm. Diễn tích mỗi lỗ:
flỗ = m2
Tổng số lỗ: n =
Mỗi bên 25 lỗ khoan thành 2 hàng so le ở thành ống, lỗ hướng xuống phía
dưới nằm với phương đứng 1góc 450
Khoảng cách giữa các tim lỗ: e =
Tổng tổn thất áp lực qua giàn ống phân phối:

23


K: Tỉ số tất cả các lỗ của ống phân phối trên tiết diện ngang của ống phân
phối 30% = 0,3
Tốc độ nước từ ngăn phản ứng sang bể lắng v t = 0,05 m/s chiều cao lớp nước
trên vách tràn:
Khoảng cách giữa tường bể phản ứng và tấm ngăn bể lắng tính với tốc độ
nước chảy ở đây là vn = 0,03m/s
l=m
( theo xử lý nước cấp của TS. Nguyễn Ngọc Dung trang 57)
Bảng 2.4: Thông số thiết kế bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.
Thông số
Số lượng bể
Chiều cao
Chiều dài
Chiều rộng
Diện tích bề mặt
2.3.7.
Bể lắng
a) Chức năng

Giá trị
3
4
10
6
60

Đơn vị
Bể
m
m
m
m2

ngang

Được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m 3/ng đối với
trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào cho
các trạm xử lý không dùng phèn.Ở đây, cặn được lắng xuống đáy, nước trong
thì được thu vào máng
Cấu tạo
Bể lằng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông

b)

cốt thép. Bể gồm 4 bộ phận chính:
- Bộ phận phân phối nước vào bể
- Vùng lắng cặn
- Hệ thống thu nước đã lắng
- Hệ thống thu xả cặn
c) Tính toán
Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang thu nước bề mặt (theo công
thức 6 – 13, TCVN 33:2006) xác định theo công thức:
24


Diện tích mặt bằng bể: F = α x

Trong đó:
U0: tốc độ rơi của cặn, chọn U0 = 0,45 (mm/s) (theo bảng 6.9, TCXD
33:2006)
Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể: vtb = K x U0 = 7,5 x 0,45 = 3,4
(mm/s).
α = 1,3: hệ số sử dụng thể tích của bể lắng =>K = 7,5 (theo bảng 3.1/ trang
76 sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung).
Chọn hiều cao vùng lắng H0 = 3m (theo 6.72 TXCD 33:2006 : H0 = 3 – 4 m).
K: phụ thuộc vào tỉ số L/H0 => chọn L/H0 = 10
Chọn số bể lắng ngang là: N = 3 bể, mỗi bể 3 ngăn.
Chiều rộng của bể là: B = (m)
Chiều rộng mỗi ngăn là: b = 9,45 : 3 = 3,15 (m)
Chiều dài bể lắng là: L = =
Nước từ bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chuyển sang bể lắng qua vách ngăn
sát thành tràn, ngập sâu 0,3 m hướng dòng nước chảy xuống phân bố đều trên
bể và tránh xáo động bề mặt bể
Lưu lượng nước tính toán qua mỗi ngăn bể:
Chiều cao nước trên thành tràn: ΔH = = 0,2 (m)
Trong đó:
qn : là lưu lượng nước qua một ngăn
b: là chiều rộng một ngăn
v: là vận tốc nước qua thành tràn (v = 0,05 m/s)
Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt
nước cuối bể.
Chiều dài máng: Lm =
Cứ mối ngăn bố trí 2 máng thu, khoảng cách giữa các tâm máng:

25