Đồ án công nghệ môi trường:Thiết kế dây truyền xử lý nước ngầm công suất 7000m3 ngày đêm

Đồ án Công nghệ Môi trường
MỤC LỤC


Đồ án Công nghệ Môi trường
LỜI MỞ ĐẦU
Nước là khởi nguồn của sự sống trên trái đất. Sinh vật không có nước sẽ
không thể sống nổi và con người nếu thiếu nước cũng sẽ không tồn tại. Nước vô
cùng quan trọng và là một nguồn tài nguyên vô giá.
Hiện nay nhu cầu về nước sạch cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt ở Việt
Nam ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng. Để cung cấp nước sạch có
thể khai các nguồn nước thiên nhiên từ các tầng nước khác nhau, mỗi tầng có
một đặc điểm và tính chất khác nhau. Vì vậy, viêc xử lý và dây truyền công
nghệ cũng có nhiều sự khác biệt. Nguồn nước ngầm được khai thác từ các tầng
chứa nước dưới đất cũng là một nguồn quan trọng trong nguồn nước đầu vào
của dây truyền xử lý nước cấp. Các dây truyền khai thác và xử lý nước ngầm
cũng đã đóng góp nhiều vào nhu cầu chung của xã hội về nước sạch.
Đã có rất nhiều các phương pháp giúp xử lý nước ngầm khác nhau. Việc
lựa chọn phương pháp xử lý còn phụ thuộc và rất nhiều yếu tố như tính chất,
thành phần của nước, công suất nhà máy hay kinh phí đầu tư xây dựng. Tuy
nhiên việc lựa chọn phương pháp xử lý tốt, tối ưu sẽ giúp giảm thiểu tối đa các
chi phí không cần thiết là một vấn đề thiết thực.
Nhằm hệ thống hóa và hiện thực hóa các kiến thức đã học từ các môn hoc
chuyên ngành, môn học cơ sở mà các thầy cô đã giảng dạy trên lớp về xử lý
nước cấp từ nước ngầm. Trên cơ sở các tài liệu và kiến thức đã có, cùng với sự
giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy cô giáo khoa môi trường nói chung và cô Bùi
Thanh Thủy nói riêng em đã tìm hiểu và thiết kế dây truyền xử lý nước ngầm
công suất 7000m3/ ngày đêm.

2

Đồ án Công nghệ Môi trường
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về các nguồn nước cấp.
Để cung cấp nước sạch có thể khai các nguồn nước thiên nhiên (thường
gọi là nước thô) từ nước mặt, nước ngầm và nước biển.


Nước mặt: Bao gồm các nguồn nước trong các ao, hồ, đầm chứa, sông, suối. Do
kết hợp từ dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên

các đặc trưng của nước mặt là chưa hàm lượng oxy hòa tan tương đối cao.
 Nước ngầm: Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước
ngầm phụ thuộc vào các thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước
ngầm thấm qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và đá granit
thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng
chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat cao.
 Nước biển: Nước biển thường có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình Dương là
32 – 35 g/l). Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi theo mùa tùy theo vị trí
địa lý như: cửa sông gần bờ hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển còn chứa nhiều
chất lơ lửng, càng gần bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động
thực vật.
 Nước lợ: Ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau của các dòng nước
ngạt chảy từ sông ra, các dòng chảy từ đất liền ra hòa trộn với nước biển.
 Nước khoáng: Khai thác từ tầng dưới sâu nước cất hay từ các suối do phun trào
từ lòng đất ra, nước có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ cho
phép đối với nước uống và đặt biệt có tác dụng chữa bệnh.
 Nước chua phèn: Những nơi gần biển (ví dụ như Đồng bằng sông Cửu Long) ở
nước ta thường có nước chua phèn. Nước bị nhiễm phèn do tiếp xúc với đất
phèn, loại này giàu nguyên tố lưu huỳnh ở dạng sunfua hay sunfat và một vài

nguyên tố kim loại như nhôm, sắt.
 Nước mưa: Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn
tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm khí, bụi và thầm chí cả vi khuẩn
có trong không khí.
2. Tổng quan về phương pháp xử lý nước ngầm
2.1. Công trình thu nước ngầm
Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau:
3


Đồ án Công nghệ Môi trường
 Giếng khoan: Là công trình thu nước ngầm mạch sâu. Độ sâu khoan phụ thuộc
vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 ÷ 200m, đôi khi có thể
lớn hơn. Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý. Hiện nay có
4 loại giếng khoan đang được sử dụng:
 Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp
 Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp
 Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp
 Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp
Cấu tạo giếng khoan gồm:
Miệng giếng
Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
Ống lọc
Ống lắng
 Giếng khơi: Là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp, đôi khi





áp lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ gia đình lẻ.
 Đường hầm thu nước: Được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng
chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưu lượng
nhỏ.
 Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên.
 Công trình thu nước thấm.
2.2. Công trình làm thoáng
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và oxy hóa Sắt và Mangan
trong nước. Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:


Làm thoáng đơn giản: Phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ trên
đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m
Hiệu quả:
Khử được 30 – 35% CO2
Tốc độ lọc 5 ÷7m/h; d = 0,9÷1,3mm; Hvll = 1,0 ÷ 1,2m
Cường độ rử lọc bằng nước 10 ÷ 12lít/s.m2; bằng khí 20 lít /s.m2
Fe ≥ 5mg/l; pH sau làm thoáng > 6,8
Giàn mưa: làm thoáng tự nhiên. Khử được 75 ÷80% CO 2, tăng DO (55% DO







bão hòa)
Cấu tạo dàn mưa gồm:


Hệ thống phân phối nước
4




Đồ án Công nghệ Môi trường
 Sàn tung nước (1 ÷ 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m
 Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc
 Sàn và ống thu nước
Thùng quạt gió: Làm thoáng tải trọng cao (làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió
và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO 2, tăng DO lên 70 – 85% DO
bão hòa.
Cấu tạo:
 Hệ thống phân phối nước
 Lớp vật liệu tiếp xúc
 Sàn thu nước có Xi_phông
 Máy quạt gió
 Ống dẫn nước ra
 Ống xả
2.3. Bể lắng:
Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước đi đưa
nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong thực tế thường
dùng các loại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người
ta sử dụng.



Bể lắng 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.
Bể lắng đứng: Thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ
hơn (đến 3000 m3/ng). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy



hình trụ.
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và
tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ
quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với
sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có

công suất đến 3000m3/ng.
 Bể lắng li tâm: Có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. Bể thường được
áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao (>2000mg/l) với
công suất ≥30000 m3/ng thì có hoặc không dùng chất keo tụ.
2.4. Bể lọc


Bể lọc chậm:
5


Đồ án Công nghệ Môi trường
Dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc.
Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử

dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược
điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa
lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp
dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m 3/ng với hàm lượng cặn đến
50mg/l, độ màu đến 50 độ


Bể lọc nhanh phổ thông: Là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên
xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử
dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây
chuyền xử lý nước ngầm.
Bể lọc nhanh 2 lớp: Có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông



nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ
lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể.
 Bể lọc sơ bộ: Được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để
trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ


thông.
Bể lọc áp lực: Là một loại bảo vệ nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép,
có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn.
Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản
ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với
công suất trạm xử lý đến 300m 3/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi
dùng ejector thu khí với công suất <500m 3/ng và dùng máy nén khí cho công



suất bất kỳ.
Bể lọc tiếp xúc: Thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có
dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ
màu đến 150 với công suất bất kỳ hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử
lý có công suất đến 10000m3/ng.

2.5. Khử trùng
Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước cấp.
Trong nước thô có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lị, thương
6


Đồ án Công nghệ Môi trường
hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn
uống.
Trong hệ thống này dùng clo lỏng để khử trùng. Cơ sở của phương pháp này
là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào sinh vật và tiêu diệt
chúng. Ưu điểm của phương pháp này là vận hành đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu
suất chấp nhận được. Dung dịch clo được bơm vào đường ống dẫn nước từ bể
lọc sang bể chứa nước sạch.
2.6. Bể chứa nước sạch
Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm
cấp I và trạm bơm cấp II. Nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3
giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác
của nhà máy.
Bể có thể làm bằng bêtông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhật
hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìm nửa
nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể.

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

23
6
10
6

QCVN
Chú ý
02:2009 - BYT
6,0 - 8,5
15
5
Xử lý

Hàm lượng cặn lơ lửng
mg/l
Hàm lượng các muối hòa tan mg/l
Hàm lượng sắt tổng số
mg/l

12
300
16

0,5

Hàm lượng amoni

mg/l

-

3

Hàm lượng mangan tổng số mg/l
Xác định các chỉ tiêu cần xử lý:

6

-

Chỉ tiêu
Nhiệt độ
pH
Độ màu
Độ đục

1.

Đơn vị đo
o

C
TCU
NTU

Giá trị

Xử lý

Dựa theo QCVN02-2009/BYT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước sinh hoạt) thấy chất lượng nguồn nước trên có 2 chỉ tiêu cần phải xử lý là
độ đục >1,2 lần, hàm lượng sắt tổng số >32 lần.
7


Đồ án Công nghệ Môi trường
2. Lựa chọn phương án xử lý
2.1.Đề xuất phương án xử lý
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng
của nguồn nước thô. Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lý nước
bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý. Dựa vào các số
liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử
lý những gì. Chọn những thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật
xử lý cụ thể.
 Xác

định các thông số còn thiếu
Theo đề bài
 Nhiệt độ t = 23oC
 pH = 6
 Hàm lượng muối hòa tan: P = 300 mg/l
 Độ kiềm toàn phần: Kio = 4 mgđ/l (giả định)
Tra biểu đồ mối quan hệ giữa K i, CO2 và pH (theo hình 6-2 TCXD 33: 2006) ta



có hàm lượng [CO2] trước làm thoáng là 400 mg/l
Xác định chỉ tiêu sau làm thoáng


Độ kiềm sau làm thoáng
Ta có: Ki = = 4 – 0,036 x 16 = 3,424 mg/l
Trong đó:
Kio là độ kiềm ban đầu của nguồn nước. mg/l. Kio = 4 mg/l.

Hàm lượng CO2 sau làm thoáng
Ta có:
Trong đó:
hàm lượng CO2 tự do ban dầu trong nước. = 400 mg/l
[Fe]2+ = 16 mg/l
a: hiệu quả khử CO2 của công trình, tùy thuộc vào công trình làm thoáng.
Chọn phương pháp làm thoáng bằng thùng gió, nên a = 0,8 ÷ 0,95. Chọn a =
0,95



= 400 x ( 1- 0,95) + 1,6 x 16 = 45,6 (mg/l)
pH sau làm thoáng

Tra biểu đồ mối quan hệ giữa Ki, CO2 và độ pH (theo hình 6-2 TCXD 33: 2006)
ta xác định được pH = 6,9 > 6,8 → không phải kiềm hóa nước


Hàm lượng cặn sau làm thoáng:
8


Đồ án Công nghệ Môi trường
Được tính theo công thức:

C*max = Comax + 1,92 x + 0,25 x M
Trong đó :
Comax : Hàm lượng cặn lơ lửng lớn nhất trong nước nguồn trước khi làm
thoáng = 12 mg/l
M : Độ màu của nước nguồn tính theo TCU,
M không xác định : M = 10.
*
C max = 12 + 1,92 x 16 + 0,25 x 6 = 44,22 (mg/l).



Các phương án xử lý
Theo chất lượng nguồn nước đã có. Ta đưa ra 2 phương án xử lý như sau:
Sân phơi bùn

Phương án 1:

Clo

Nguồn nước

Thùng quạt gió

Bể lắng đứng

Bể chứa nước sạch

Bể lọc nhanh

Trạm bơm nước cấp II

Trạm bơm nước cấp I

Mạng lưới phân phối nước sạc

Sân phơi bùn
Phương án 2:

Clo

Nguồn nước

Giàn mưa

Bể lắng đứng

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm nước cấp II

Trạm bơm nước cấp I
9

Mạng lưới phân phối nước sạch


Đồ án Công nghệ Môi trường

10


Đồ án Công nghệ Môi trường
2.2. Lựa chọn phương án xử lý
So sánh hiệu quả và lựa chọn phương án.
Phương án 1
- Thùng quạt gió
+ Áp dụng cho những công suất
vừa và nhỏ.
+ Hệ số khử khí CO2 trong
thùng quạt gió cao đến 90÷95%

Ưu
điểm

Nhược
điểm

Phương án 2
- Giàn mưa
+ Dễ vận hành
+ Việc duy tu ,bảo dưỡng và vệ
sinh định kì cũng không gặp
nhiều khó khăn

+ Thùng quạt gió khó vận hành Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt
hơn giàn mưa,khó cải tạo khi động, khối lượng công trình chiếm
chất lượng nước đầu vào thay diện tích lớn
đổi.

+ Tốn điện khi vận hành
+ Khi tăng công suất phải xây
dựng thêm thùng quạt gió chứ
không cải tạo được.

Từ những đặc điểm trên:
Chọn phương án 1 làm phương án tính toán.
Các công trình đơn vị của nhà máy bao gồm:
-

Trạm bơm nước.
Thùng quạt gió.
Bể lắng đứng.
Bể lọc nhanh.
Bể chứa nước sạch

Thuyết minh phương án chọn :
Nước ngầm được đưa vào thùng quạt gió để làm thoáng từ trạm bơm cấp I. Sau
đó, nước sẽ được chuyển đến bể lắng đứng. Các hạt cặn có thể lắng sẽ được tách
ra khỏi nước nhờ quá trình lắng. Các hạt cặn đã lắng người ta sẽ thu lại ở đáy bể
để xả ra hồ nén cặn, còn nước cần xử lý sau khi đã loại bỏ cặn sẽ tiếp tục được
chuyển đến bể lọc nhanh.
Quá trình lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều
dày nhất định để giữ lại trên bề mặt hoặc lớp khe hở của lớp vật liệu lọc nhằm
loại bỏ hoàn toàn các hạt cặn và một phần vi sinh vật có trong nước. Sau một
11


Đồ án Công nghệ Môi trường
thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị trít lại làm tốc độ lọc giảm. Để phục hồi lại

khả năng làm việc của bể lọc phải tiến hành rửa lọc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi
lớp vật liệu lọc.
Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước là khử trùng chất khử trùng
được dùng là Clo dạng lỏng cùng với nước được chứa và trộn đều bằng các vách
ngăn trong bể nước sạch và phân phối ra mạng lưới cấp nước nhờ trạm bơm cấp
II.

12


Đồ án Công nghệ Môi trường
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH
Tính toán thùng quạt gió
a. Diện tích thùng quạt gió :
F = (m2)
1.

Trong đó :
Công suất: Q = 7000m3/ngđ = 291.7 m3/h = 0,08 m3/s = 80 l/s
qm : Cường độ mưa tính toán (m3/m2-h)
Chọn vật liệu tiếp xúc là sàn gỗ ; q m = 40 m3/m2-h (theo TCXD33/2006:
40 ÷50 m3/m2-h)
F= = 7,3 m2
Chia làm 2 thùng , diện tích 1 thùng là :
f= F/2 = 7,3/2 = 3,6 m2
Đường kính mỗi thùng sẽ là :

-

Dthùng =

Chiều cao thùng quạt gió được tính theo công thức :
H= Hnl + Hvltx + Hfm (m)
Trong đó :
+ Hvllx : chiều cao vật liệu tiếp xúc (m) tra bảng Hvllx = 2m
+ Hnl : Chiều cao ngăn nước thu ở đáy, lấy Hnl = 0,5m
+ Hfm Chiều cao phun mưa trên lớp vật liệu tiếp xúc lấy bằng 1m
H = 0,5 + 2 + 1 = 3,5 m
b. Tính công suất máy quạt gió phân phối gió vào thùng quạt gió
Lượng gió cần thiết đưa vào ứng với tiêu chuẩn là 10 m 3 không khí cho 1 m3
nước
-

Qgió = 10 x 291,7 (m3/h) = 2917 m3/h = 0.8 m3/s
Áp lực gió được xác định theo công thức:
Hgió = hvltx + hcb + hsàn + hmáng (m)
Trong đó:
+ hvltx: tổn thất qua lớp vật liệu tiếp xúc (quy phạm 30mm/1m chiều
cao lớp vật liệu tiếp xúc) => hvltx = 30.Hvltx = 30.2 = 60 mm
+ hcb: tổn thất cục bộ 15-20 mm cột nước, lấy bằng 15 mm
+ hsàn: tổn thất qua sàn phân phối, lấy bằng 10 mm
13


Đồ án Công nghệ Môi trường
+ hmáng: tổn thất qua ống phân phối gió 15-20 mm, lấy bằng 15 mm
Hgió = 60 + 15 + 10 + 15 = 100 (mm)
Chọn máy quạt gió theo các thông số cơ bản:
Qgió = 0,8 m3/s
Hgió = 100 mm
c. Tính hệ thống phân phối nước vào thùng quạt gió:

Đường kính ống dẫn nước lên thùng quạt gió:
Chọn vận tốc nước chảy trong ống là: v ống = 1.0 m/s (giới hạn cho phép là
0.8÷1.2 m/s)
dống = (m)
Trong đó:
+ dống: đường kính ống dẫn nước lên thùng quạt gió (m)
+ vống: vận tốc nước chảy trong ống (m/s)
+ QXL: lưu lượng nước xử lý, QXL = 291,7 (m3/h) = 0,08 (m3/s)

=> dống = = 0,1 (m)
Vậy lấy 1 ống dẫn nước lên thùng quạt gió có đường kính là 100 mm.
-

Hệ thống phân phối nước cho thùng quạt gió
Hệ thống phân phối nước bao gồm giàn ống chính và ống nhánh được bố trí
theo hình xương cá.
-

Lưu lượng nước của mỗi thùng quạt gió
q=

Q XL
N

Trong đó:
QXL: Lưu lượng nước xử lý
N: số thùng quạt gió, N = 2
q=

0.08

2

= 0,04 m3/s

- Ống chính

Lấy vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính: v c = 1 m/s (giới hạn 1÷2
m/s).
14


Đồ án Công nghệ Môi trường
Tiết diện ống chính được tính theo công thức:

Fc = (m2)
Trong đó:
Fc: Tiết diện ống chính (m2)
q: Lưu lượng nước mỗi thùng quạt gió
vc: vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính (m/s)
→ Fc

= = 0,04 (m2)

Đường kính ống chính là:

Dc =

4 × Fc
π

= = 0,22 (m). Lấy 250 (mm)

Vậy ta lấy đường kính ống phân phối nước chính là: Dc = 250 mm.
Thử lại; ta có: vc = = = 1 m/s (thoả mãn giới hạn cho phép)
- Ống nhánh:
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh trên ống chính là 0.2 m (theo TCXD là 0.2
÷ 0.3m)
Số ống nhánh là:
Lthùng

n=

0.3

= = 10 (ống).

Trong đó:
+ n: số ống nhánh (ống)
+ Lthùng: độ dài cạnh thùng quạt gió (m); L = 2 m
Vậy số ống nhánh là 10 ống.
Lấy tốc độ nước chảy trong ống nhánh là vn = 1 m/s (giới hạn ≤ 2 m/s)
Tiết diện ống nhánh là:

Fn =

Q XL
n
vn

(m2)

Trong đó:
+ Fn: Tiết diện ống nhánh (m2)
15


Đồ án Công nghệ Môi trường
+ QXL: Lưu lượng nước xử lý, QXL= 0,08 (m3/s)
+ n: Số ống nhánh; n = 10 ống
+ vn: vận tốc nước chảy trong ống nhánh (m/s)
Vậy:

Fn =

Q XL
n
vn

= = 8.10-3(m2)

Đường kính ống nhánh:
4 × Fn
π

Dn =

= = 0,1 (m)

Lấy đường kính ống nhánh là 100 mm.
- Lỗ phun

Đường kính các lỗ phun trong ống nhánh theo quy định d = 6 ÷ 15 mm.
Ta lấy dl = 10 mm
Tiết diện lỗ phun:

Flỗ =

π × d l2
4

= = 7,85.10-5 (m2)

Với đường kính ống chính là 250 mm, thì tiết diên ngang của ống là (F):

F=

π ×d2
4

= = 0,05 (m2)

Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống (Quy phạm cho
phép 30 ÷35%.)
Tổng diện tích lỗ = F x 0.35 = 0,05. 0,35 = 0,02 (m2)
Số lỗ trên 10 ống nhánh là:

∑F

l

Nl =

Fl

= = 255 (lỗ)

Vậy số lỗ trên 1 ống nhánh là: n0 = (lỗ)
-

Sàn thu nước

16


Đồ án Công nghệ Môi trường
Sàn thu nước được làm bằng tấm inox đục lỗ đặt lên các thanh thép, có độ
nghiêng (i = 2%) và được đặt dưới lớp vật liệu lọc, nước được thu lại và tập
trung vào ống đường kính 200 mm ở giữa sàn thu nước
Đường kính ống dẫn nước từ sàn thu nước sang bể lắng đứng

-

Lấy vận tốc nước chảy trong ống xả là vx = 1m/s (giới hạn là 1.0 – 1.5 m/s)

Ta có:

dx =

4 × Q XL
π × vx

(m)

Trong đó:
dx: đường kính ống dẫn nước từ sàn nước sang bể lắng đứng (m)
vx : vận tốc nước chảy trong ống xả (m/s)
QXL : lưu lượng nước xử lý ; QXL = 666,7 (m3/h) = 0,185 (m3/s)

dx =

4 × Q XL
π × vx

=

4 × 0,08
π ×1

= 0,30 (m) =300 mm

Vậy lấy ống dẫn nước từ sàn thu nước sang bể lắng đứng có đường kính là
300mm
d. Tính toán hệ thống phân phối nước rửa thùng quạt gió
Chu kỳ rửa thùng quạt gió để tẩy sạch các cặn sắt đọng lại trong lớp vật liệu
tiếp xúc. Chọn biện pháp rửa thùng quạt gió bằng gió nước phối hợp.
-

Cường độ nước rửa lọc W = 12 (l/s.m 2) (quy phạm là 10 ÷ 14 l/s.m 2). Lấy ống
phân phối nước rửa thùng quạt gió và ống dẫn nước lên thùng quạt gió chung 1

-

đường ống, dống = 400 mm.
Lưu lượng nước rửa thùng quạt gió là:
Qr =

f ×W
1000

Trong đó:
+ f: diện tích thùng quạt gió, f = 3,6 (m)
+ W: cường độ nước rửa lọc, W = 12 (l/s.m2) (quy phạm 10 ÷ 14 l/s.m2)
→ Qr =

f ×W
1000

= = 0,04 (m3/s)

17


-

Đồ án Công nghệ Môi trường
Cường độ gió rửa lọc Wg = 15 (l/s.m2)(quy phạm 15 ÷20 l/s.m2). Lấy hệ thống
phân phối gió cho thùng quạt gió để cấp gió rửa thùng quạt gió.
Lưu lượng gió rửa thùng là:
Qg =

f ×W

1000

= = 0,054 (m3/s).

Các thông số quạt thông gió
Thông số
Số thùng
Chiều cao thùng
Diện tích thùng
2.

Đơn vị
Chiếc
m
m2

Giá trị
2
3,5
4

Bể lắng đứng.
Xác định dung tích bể :
W = = = 219 m3
Trong đó:
Q: Công suất trạm xử lí (m3/h)
t: Thời gian lưu nước lại trong bể 30 45 phút
Chọn t = 45 phút
Lấy chiều cao vùng lắng của bể là 2,7 m (quy phạm 1,5 3,5 m)
Tốc độ nước dâng trong bể sẽ là:

v = = = 1 mm/s (trong giới hạn cho phép)
Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc:
F = = = 81,1 m2
Chia làm 4 bể, kích thước mỗi bể, diện tích mỗi bể là:
f = = = 20,3 m2
Lưu lượng nước qua mỗi bể sẽ là:
q = = = 72,93 (m3/h) = 20,3 (l/s)
Tốc độ nước qua ống trung tâm là 1,2 l/s thì đường kính ống trung tâm sẽ là 250
mm
Tổng diện tích mỗi bể kể cả ống trung tâm sẽ là:
f + = 20,3 + = 20,33 m2
18


Đồ án Công nghệ Môi trường
Chọn bể lắng tiếp xúc hình vuông với kích thước 5x5 = 25 m 2 chiều cao vùng
lắng bằng 0,8 chiều cao hình trụ
Htrụ = = = 3,4 m
Chiều cao phần hình nón:
Hnón = = 2,4 m
(1m là chiều rộng hố thu cặn ở đáy)
Lấy chiều cao bảo vệ là 0,5m
Tổng chiều cao của bể lắng tiếp xúc là:
H = Htrụ + Hnón + Hbảo vệ = 3,4 + 2,4 + 0,5 = 6,3 m
Hệ thống máng thu nước và ống xả cặn
Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng xung quanh bể và 4 máng
hình nan quạt chảy tập trung vào máng chính. Nước chảy theo 2 chiều, nên diện
tích mặt cắt ngang của máng vòng tính như sau:
fv = = = 0,06 m2
Trong đó:

+ Q = 291,7 m3/h = 0,08 m3/s.
+ V: Vận tốc nước chảy trong máng, v = 0,6 m/s
Thiết kế máng có tiết diện: 0,2 x 0,3 m
Tiết diện của máng nan quạt:
fq = = = 0,05 m2
Chọn tiết diện máng: 0,25 x 0,2 m
STT
1
2
3
4
5
3.

Tên thông số
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao
Diện tích toàn phần
Số lượng

Đơn
vị
m
m
m
m
cái

Bể lắng

đứng
5
5
6,5
81,1
4

Tên
Máng thu
nước vòng
0,3
0,2

Máng nan
quạt
0,25
0,2

4

16

Bể lọc nhanh 1 lớp
a. Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý
F = (m2)
( Theo công thức 6- 20 mục 6.103 – TCXD 33: 2006/BXD)
19


Đồ án Công nghệ Môi trường

Trong đó:
+ Q: Công suất trạm xử lý (m3/ngđ). Q = 7000 (m3/ngđ)
+ T: Thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm, T = 24h
+ Vtb: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, Vtb = 6 ÷ 8 m/h (
Bảng 6.11 – TCXD 33/2006). Chọn Vtb = 6 m/h.
+ W: Cường độ rửa lọc, W = 14 ÷ 16 l/s 2 (Bảng 6.13 mục 6.115/TCXD 33 :
2006). Chọn Wn = 15 lít/s.m2
+ t1: Thời gian rửa lọc, t1 = 6 ÷ 7 phút (bảng 6.13 – TCXD 33/2006). Chọn t1
= 6 phút = 0,1h.
+ t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa, t2 = 0,35 h (mục 6.102 – TCXD 33 :
2006)
+ a: Số lần rửa mỗi bể lọc trong một ngày đêm làm việc ở chế độ làm
việc bình thường, a = 2.
- Theo bảng 6.11 mục 6.103 – TCXD 33 – 2006/BXD ta có thể chọn vật liệu
lọc như sau:
Chọn bể lọc nhanh 1 lớp, vật liệu lọc là cát thạch anh có các tính chất sau:
+ Đường kính: d = 0,7 ÷1,6 mm
+ Đường kính hiệu dụng: d10 = 0,75 ÷ 0,8 mm
+ Hệ số không đồng nhất: K = 1,3 ÷ 1,5. Chọn K = 1,5
+ Chiều dày của lớp vật liệu lọc: 1300 ÷ 1500 mm. Chọn = 1300 mm=
1,3m.
Do đó, diện tích của bể lọc là:
F = ≈ 56 (m2)
- Số bể lọc cần thiết xác định:
N = 0,5 x = 0,5 x = 3,74 (bể) . Lấy N= 4 (bể)
Khi đó diện tích 1 bể lọc là:
f = ≈ 14(m2)
Chọn kích thước bể là: L x B = 4 x 3,5 = 14 (m2 )
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng cửa 1 bể để rửa (theo công
thức 6 – 21 mục 6.105 TCXD 33 – 2006)

vtc = = 8 (m/h) nằm trong khoảng 7 ÷ 9,5 → thỏa mãn.
Trong đó:

-

+ vtb: lấy theo bảng 6.11 - mục 6.103 – TCVN 33:2006, vtb = 6 m/h
+ N1: Số bể lọc dùng để sửa chữa
Chiều
cao
toàn
phần
của
bể
lọc
nhanh:
Trong đó :
+ hd là chiều cao lớp sỏi đỡ, chọn cỡ hạt lớp đỡ bằng 5 mm, chọn hd = 0,07
m (Theo bảng 6.12 TCXD 33: 2006)
20


Đồ án Công nghệ Môi trường
+ hvl là chiều dày lớp vật liệu lọc, h v = 1,3 m (Theo Bảng 6.11 TCXD
33:2006, hv = 1300÷1500 mm)
+ hn là chiều cao lớp nước trên vật liệu lọc, h n = 2 m (Theo 6.106 TCXD
33:2006)
+ hh chiều cao tầng hầm thu nước, hh = 1 m
+ hbv là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
Vậy: H = 0,07 + 1,3 + 2 + 1 + 0.5 = 4,5 (m)
b. Đường kính ống dẫn nước đến bể lọc:

Ddn =
Trong đó:
Q: Công suất trạm xử lý (m3/s), Q = 7000 (m3/ngđ) = 0,08 (m3/s)
v: Vận tốc trong ống dẫn nước đến bể lọc. Chọn v = 2 m/s (v =1,5 ÷ 2 m/s –
theo mục 6.111 – TCXD 33/2006)
→ Ddn = = 0,23 (m) = 230 (mm) chọn Ddn = 250 (mm)
c.

Xác định hệ thống phân phối rửa lọc
Chọn biện pháp rửa lọc bằng nước, khí kết hợp.
Cường độ rửa lọc Wn = 15 (l/s.m2) (Theo bảng 6.13 TCXD 33 : 2006, W = 14 ÷
16 l/s.m2) ứng với độ nở tương đối của vật liệu là: e = 30 %. Cường độ gió rửa
lọc Wg = 15 l/s.m2 (Theo 6.123 TCXD, Wg= 15 – 20 l/s.m2)
-

Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc là:
Qn = = 0,21 (m3/s)
Chọn đường kính ống chính dẫn nước rửa lọc là D c = 200 (mm) = 0,2 (m), tra

bảng tính toán thủy lực của Nguyễn Thị Hồng (ống thép) ta có vận tốc nước
chảy trong ống là v = 0,28 ( m/s). Nằm trong giới hạn cho phép < 2 m/s (theo
TCXD 33/2006).
-

Lưu lượng gió tính toán là :

Lấy tốc độ gió là vgió = 15 m/s (Theo 6.122 TCXD 33:2006, vgió = 15 – 20 m/s),
đường kính ống gió chính tính như sau:

21


Đồ án Công nghệ Môi trường
- Tính toán máng phân phối nước rửa lọc:
Bể có chiều rộng là 3,5 m, chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy
hình tam giác, khoảng cách giữa các máng sẽ là 3,5/2 = 1,75m (quy phạm không
được lớn hơn 2,2m)
Lượng nước thu vào mỗi máng xác định theo công thức:
qm = W.d.l = 15.1,75.4 = 105 (l/s) = 0,105 (m3/s)
Trong đó
W: Cường độ rửa lọc; W = 15 l/s.m2
d: Khoảng cách giữa các tâm máng; d = 1,75 m
l: Chiều dài của máng, l = 4 m

-

Chiều rộng máng tính theo công thức (điều 6.117 TCVN 33 :2006)
Bm = K = 2,1. = 0,48 m
Trong đó:
-

a: Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (h CN) với nửa chiều rộng của

máng
Lấy a = 1 (quy phạm 11,5)
K: Hệ số, đối với tiết diện máng hình tam giác K = 2,1
a=

= = = 0,24m

Vậy chiều cao phần máng hình chữ nhật là = 0,24m. Lấy chiều cao phần đáy
hình tam giác là Chiều cao đáy:
hd =

hcn 0,24
=
= 0,24
a
1

(m)

Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0,01, chiều dày
thành máng lấy là: = 0,08m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
Hm= hCN + hđ + = 0,24 + 0,24 + 0,08 = 0,56 (m)
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến lớp mép trên máng thu nước xác
định theo công thức (điều 6.119, TCVN 33:2006)
= + 0,3 = + 0,3 = 0,468 (m)

22


Đồ án Công nghệ Môi trường
Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải
nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07m
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là = 0,56 m, vì máng dốc về phía
máng tập trung i = 0,01, máng dài 4 m nên chiều cao máng ở phía máng tập
trung là: 0,56 + 4.0,01 = 0,6 m

Vậy sẽ phải lấy bằng:
= 0,6 + 0,07 = 0,67 m
Nước rửa lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước
Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định theo công
thức( điều 6.118 TCXDVN 33:2006)
hm = 1,75. + 0,2 = 1,75.+ 0,2 = 0,43 m
Trong đó:
+ qm : Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung (m3/s)
+ A: Chiều rộng của máng tập trung, chọn A= 0,7m
(quy phạm không được nhỏ hơn 0,6m)
+ g: Gia tốc trọng trường g = 9,81m/s2
Nước rửa lọc từ máng thu đổ thẳng vào đường ống dẫn ra hố thu cặn
d.

Tính toán số chụp lọc
Sử dụng loại chụp lọc có đuôi dài, có khe rộng 17 mm
Chọn 35 chụp lọc trên 1m2 sàn công tác (Theo TCXDVN 33:2006)
Tổng số chụp lọc trong một bể là: N = 35f = 35 x 14 = 490 cái
Lưu lượng nước đi qua 1 chụp lọc
qn =

Wn 15
=
= 0,42l / s = 4,2 × 10 − 4 (m 3 / s)
36 36

Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc
qg =

Wg

36

=

15
= 0,42l / s = 4,2 × 10 −4 (m 3 / s )
36

23


Đồ án Công nghệ Môi trường
Khi dùng loại chụp lọc dài đuôi, hiệu quả sử dụng phương pháp nước và gió kết
hợp rất có hiệu quả. Tại tầng thu nước, sẽ hình thành 2 tầng khí và nước riêng
biệt. Khi đó, có thể sẽ không cần thiết kế giàn ống phân phối nước và gió.
( XLNC – Nguyễn Ngọc Dung)
Thông số
Số bể
Chiều dài bể lọc
Chiều rộng bể lọc
Chiều cao bể lọc
4.

Đơn vị
Cái
m
m
m

Giá trị

4
7
2
5,5

Khử trùng
-3
3
-Liều lượng clo khử trùng lấy bằng 1mg/l =10 kg/m (Theo TCVN 33:2006:
lượng clo 0,7 – 1 mg/l)
-Lượng clo cần dùng trong 1 giờ
291,7 x 10-3 = 0,29 ( kg/h)
Trong đó:
+ Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h) . Q = 291,7 (m3/h)
+ a: liều lượng clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33:2006).
a = 10-3 kg/m3.
-

Lượng nước tính toán để cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m3 cho 1kg clo
(Theo TCXDVN 33:2006)

-

Lưu lượng nước cấp cho trạm clo:
= 0,048 ( l/s)

-Liều

lượng clo cần thiết dùng để khử trùng trong một ngày là:

-Lượng

clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày :
M= 6,96 x 30 = 208,8 ( kg )
-Đường kính ống dẫn clo:


5.

Dcl = 1,2 x
Lưu lượng giây lớn nhất của clo lỏng:
Qmax = = = 0,00032 (m3/h)
Dcl = 1,2 x = 0,02 m = 20 mm

Bể chứa nước sạch
Dung tích bể chứa:
24


Đồ án Công nghệ Môi trường
Wc = 20% × Q = 0,2 × 7000 = 1400

(m3)

H c = 5m

Chọn chiều cao bể chứa là

Chọn chiều cao bảo vệ là 0,5m
Tiết diện bể:

Sc =

Chọn:

Wc 1400
=
= 280
Hc
5

(m2)

Chiều dài bể: 20 m

Chiều rộng bể: 14 m
Vậy ta có kích thước bể chứa: B

×

L

×

H = 14m

×

20m

×

5m

Thông số bể chứa nước sạch
Thông số
Số bể
Chiều dài bể
Chiều rộng bể
Chiều cao bể

Đơn vị
Cái
m
m
m

Giá trị
1
20
14
5

6. Tính toán sân phơi bùn
- Lượng cặn khô vào máy nén bùn.
W = W1 + W2
Trong đó:
+ W1: Lượng cặn từ bể lắng
+ W2: Lượng cặn thu hồi từ nước rửa lọc
- Lượng cặn từ bể lắng:

W1 =

Trong đó:
+ Q: Lưu lượng nước nguồn (m3/ngđ)
+ Cmax : hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng
+ C: hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng (mg/l). (theo
T CXDVN 33-2006 quy phạm 10-12mg/l) Chọn C = 12mg/l
W1 = = 225,54 kg/ngđ
- Lượng cặn thu hồi từ nước rửa lọc: W2 = = = 84 kg/ngđ
25