Đồ án môn Công nghệ Môi trường: Thiết kế dây truyền công nghệ xử lý nước sạch cho trạm với công suất 35000m3ngày đêm

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. Hàng 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 rea 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 cá hộ dân, các khu công nghiệp trên cả nước dùng
nguồn nước mặt với tổng lượng nước khoảng 3 triệu m 3/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 cô Nguyễn Thị Bình
Minh đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt thời 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.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG
1.1.

Tổng quan về nguồn nước mặt
Nước bề mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi với con người, bao gồm nước
sông, hồ, kênh, suối,..và nước mặt có những thành phần sau đây:
+ Nhiệt độ: nhiệt độ của nước ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình xử lý nước. Sự
thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của
nguồn nước mặt dao động rất lơn (từ 4÷40 0C ) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu
nguồn nước.
+ hàm lượng cặn: hàm lượng cặn trong nước sông dao động rất lớn
(20÷5000mg/l), cặn có trong nước song là do các hạt sét, cát, bùn bị nước xói rửa
mang theo và các chất hữu cơ nguồn gôc động thực vật mục nát hòa tan trong nước.
Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu căn bản để chọn biện pháp xử lý.
+ Độ màu của nước: độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp
chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo.
+ Độ cứng của nước: là đại lượng biể thị cho hàm lượng muối canxi và magie
trong nước. Nước có độ cứng cao gây cản trở cho sinh hoạt và sản xuất.
+ Độ pH: nước được đặc trưng bởi nồng độ ion H + trong nước, khi pH=7 nước
có tính trung tính, pH > 7 nước mang tính kiềm, pH<7 nước có tính axit.
+ Độ kiềm của nước: độ kiềm của nước ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và
hiệu quả xử lý nước. Vì thế trong một số trường hợp nước nguồn có độ kiềm thấp
cần thiết phải bổ sung hóa chất để kiềm hóa nước.
+ Hàm lượng sắt: sắt tồn tại trong nước dưới dạng Fe 2+ hoặc Fe3+, nước mặt
chứa Fe3+ ở dạng keo hữu cơ hoặc dạng huyền phù, thường là không cao và có thể

khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục.
+ Hàm lượng mangan: hàm lượng mangan trong nước mặt ít nên có thể kết
hợp khử mangan với khử sắt trong nước.
+ các hợp chất chứa nitơ: tồn tại trong nước dưới dạng nitrit (HNO 2), nitrat
(HNO3) và ammoniac (NH3). Các hợp chất chứa Nitơ có trong nước chứng tỏ nước
nước đã bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt. Việc sử dụng các loại phân bón hóa
học cũng làm tăng hàm lượng ammoniac trong nước thiên nhiên,

3


+ Vi trùng: trong nước thiên nhiên, đặc biêt là nước mặt có rất nhiều vi trùng
và siêu vi trùng, trong đó có rất nhiều loại vi trùng gây bệnh nguy hiểm đó là: kiết
lị, thương hàn, dịch tả, đặc trưng là Ecoli. Ecoli là loại vi khuẩn đường ruột, nếu
trong nước nguồn có mặt của Ecoli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác
và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh. Do đó, sau khi xử lý, nếu trong
nước không xuất hiện Ecoli chứng tỏ các loại vi trùng khác đã bị tiêu diệt nên
chúng được chọn làm vi khuẩn đặc trưng để xác định mức độ nhiễm vi trùng gây
bệnh trong nước.
1.2.

Tổng quan về các biện pháp xử lý
1.2.1.Biện pháp cơ học
+ Song chắn rác: đặt ở đầu công trình thu, có nhiệm vụ loại bỏ rác và các vật
trôi nôi trên dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả xử lý của các
công trình phía sau. Song chắn rác có cấu tạo các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc
10, hoặc các thanh hình chữ nhật đặt song song với nhau và hàn vào khung thép.
Khoảng cách giữa các thanh thép là 40÷50mm, vận tốc nước chảy qua song chắn
khoảng 0,4÷0,8m/s.
+ Bể lắng: bể lắng có nhiệm vụ làm sạch nước sơ bộ trước khi đưa nước vào

bề lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. theo phương chuyển động của dòng
nước qua bể, người ta chia ra thành các loại bể láng sau: bể lắng ngang ( nước
chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể), bể lắng đứng (nước chuyển
động theo chiều từ dưới lên trên), bể lắng li tâm (nước chuyển động từ trung tâm bể
ra phía ngoài), bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng (lắng qua môi trường hạt, nước
chuyển động từ dưới lên).
+ Bể lọc: bể lọc dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy
thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước đầu ra. Quá trình lọc nước là cho nước
đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc
giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Trong
dây chuyền xử lý nước ăn uống, sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong
nước triệt để. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chit lại, làm tốc độ lọc
giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng
nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Bể lọc luôn
luôn phải hoàn nghuyên.
4


1.2.2.Biện pháp hóa học
+ Keo tụ: tức là cho vào nước các cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các
hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong
nước tạo thành các bong cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó các bong cặn
mới tạo thành dễ dàng và lắng xuống ở bể lắng và bị giữu lại trong bể lọc. Dể thực
hiện quá trình keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng như phèn nhôm
Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4 hoặc FeCl3. Để tăng cường quá trình keo tụ, tăng
hiệu suất của các công trình xử lý, có thể dùng thêm các chất trợ keo tụ cho vào
cùng với phèn, các chất trợ keo tụ như: poliacrilamit (PAA) hoặc axit silic hoạt hóa
(theo SiO2).
+ Khử trùng: khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý
nước ăn uống, sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và vi

trùng gây bệnh. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là sau khi qua bể lọc, phần lớn các
vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hết các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành
khử trùng nước. Hiện nay, ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp
khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh ( Clo, Ozon,..).
1.2.3.Biện pháp lý học
Dùng các tia vật lý dể khử trùng nước nhuwtia tử ngoại, song siêu âm. Điện
phân nước biển để khử muối.

5


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
2.1.Đánh giá chất lượng nguồn nước đầu vào:
Công suất: 35000 m3/ngđ = 0,4 m3/s
- Nguồn nước đầu vào: nước mặt.
- Đề xuất công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử
lý nước cấp nguồn nước ngầm công suốt 35000 m3/ngày đêm. Số liệu được
cho như bảng sau:
Chỉ tiêu
Nhiệt độ
pH
Độ màu
Độ đục
TS
SS
Hàm lượng sắt tổng số
Hàm lương amoni
Hàm lượng mangan tổng
số

Đơn
vị đo
0

C
TCU
NTU
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá
trị
6.8
50
353
260
120
02
0.7
0.1

QCVN
02:2009/
BYT
6.0-8.5
15
5

0.5
3
4

Vượt tiêu
chuẩn bao
nhiêu lần
-

Chỉ tiêu
cần xử lý

3.3
70.6

XL
XL

4

XL
XL

Nhận xét: So sánh chất lượng nước đầu vào với QCVN 02:2009/BYT-Quy
chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt, nhận thấy nguồn nước đầu
có độ màu vượt quá 3.3 lần so với quy chuẩn, độ đục vượt khoảng 70.6 lần quy
chuẩn và hàm lượng chất rắn lơ lửng rất cao, hàm lượng sắt tổng vượt quá 4 lần so
với quy chuẩn. Ngoài ra, trong nguồn nước có amoni,và mangan tổng số nhưng
hàm lượng không vượt so với quy chuẩn.Chất lượng nước đầu ra được sử dụng để
cấp cho sinh hoạt và công nghiệp nên cần phải qua khử trùng bằng Clo trước khi

đến mạng lưới phân phối.
→ Cần chú trọng xử lý hàm lượng sắt, cặn, độ màu và độ đục.

6


2.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ:
Căn cứ vào chất lượng 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 như sau:

Phương án 1:
Nguồn nước

SCR
Trạm bơm cấp 1

Bể trộn đứng
Phèn,Clo
Bể phản ứng có
lớp cặn lơ lửng

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh
Clo khử trùng
Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2

Nguồn tiếp nhận

7

Bể nén bùn

Lắng nước
rửa lọc


Phương án 2:
Nguồn nước

SCR
Trạm bơm cấp 1

Bể trộn đứng
Phèn,Clo
Bể phản ứng có
vách ngăn

Bể lắng li tâm

Bể lọc nhanh
Clo khử trùng
Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2

Nguồn tiếp nhận

8

Bể nén bùn

Lắng nước
rửa lọc


So sánh hai phương án:

Bể
ứng

Phương án 1
phản Bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng
-Thường được đặt ngay trong
phần đầu của bể lắng ngang.
-Bể thường được chia thành
nhiều ngăn dọc, đáy có tiết
diện hình phễu với các vách
ngăn ngang, nhằm mục đích
tạo dòng nước đi lên đều, để
giữ cho lớp cặn lơ lửng được
ổn định.
 Ưu điểm của bể này là cấu
tạo đơn giản, không cần máy
móc cơ khí, không tốn chiều
cao xây dựng.

Bể lắng

Bể lắng ngang
-Dùng để thu nước bề mặt
bằng các máng đục lỗ, bể
được xây dựng kế tiếp ngay
sau bể phản ứng.
- Được sử dụng trong các
trạm xử lí có công suất lớn
hơn 3000 m3/ngày đêm đối
với trường hợp xử lí nước có
dùng phèn.
Căn cứ vào biện pháp thu
nước đã lắng, người ta chia bể
lắng ngang làm hai loại: bể
lắng ngang thu nước ở cuối và
bể lắng ngang thu nước đều
trên bề 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 lắng ngang thu
nước đều trên bề mặt thường
kết hợp với bể phản ứng có
lớp cặn lơ lửng.
Ưu điểm: Dễ thiết kế,xây
9

Phương án 2

Bể phản ứng vách ngăn
-Thường được xây dựng kết
hợp với bể lắng ngang.
-Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể
là dùng các vách ngăn để tạo ra
sự đổi chiều liên tục của dòng
nước.
 Ưu điểm là đơn giản trong
xây dựng và quản lí vận hành.
Tuy nhiên, nó có nhược điểm là
khối lượng xây dựng lớn do có
nhiều vách ngăn và bể phải có
đủ chiều cao để thoả mãn tổn
thất áp lực trong toàn bể.
Bể lắng ly tâm
-Bể lắng dùng lực ly tâm tác
dụng lên hạt cặn,tốc độ chuyển
động của các hạt cặn theo
hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ
lớn hơn rất nhiều so với vận tốc
lắng tự do của hạt cặ khỏi nước
trong khối nước tĩnh,do đó các
hạt cặn có thể tách ra bằng các
thiết bị ly tâm hay xiclon thủy
lực.
Các thiết bị lắng ly tâm có
hiệu quả lắng cao nhưng cấu tạo
phức tạp,quản lý khó khăn,Chi
phí vận hành cao và đòi hỏi kinh
nghiệm.

dựng và vận hành.
 Nhược điểm:Thời gian lưu
dài,chiếm mặt bằng và chi phí
xây dựng cao.

Kết luận:
So với phương án 2 thì phương án 1 có nhiều ưu điểm hơn, hệ thống làm việc
ổn định và vận hành đơn giản hơn. Vì vậy chọn sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp ở
phương án 1 là sơ đồ công nghệ phù hợp.

10


THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
-

Nước từ nguồn được bơm lên trạm bơm cấp 1, đi qua song chắn rác để cản lại
những vật trôi nổi trong nước. sau đó nước được bơm lên bể trộn đứng.

-

Tại bể trộn nước sẽ tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa. Nhờ có bể trộn mà
hóa chất được phân phối nhanh và đều trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao
nhất.

-

Sau khi nước được tạo bông cặn ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng. tại đây

các bông cặn tạo thành các bông cặn lơn hơn.

-

Sau đó các bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng ngang. Tiếp theo nước được đưa vào
bể lọc nhanh.

-

Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc,
còn nước sẽ được đưa sang các công trình xử lý tiếp theo.

-

Nước rửa lọc được đưa vào bể lắng nước rửa lọc, tại đây các cặn lắng được lắng và
đưa sang bể nén bùn, phần nước được đưa vào hệ thống thoát nước chung của khu
vực.

-

Nước sau khi làm sạch cặn lắng thì được khử trùng bằng clo để làm tiêu diệt vi
khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng.

-

Sau khi khử trùng nước được đưa vào bể chứa. sau đó nước được cung cấp ra
mạng lưới sử dụng nước qua trạm bơm cấp 2 để đáp ưng nhu cầu của người dân.

11

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
Xác định lưu lượng tính toán

3.1.


Tính lưu lượng lớn nhất:
Lưu lượng nước trung bình ngày đêm ( m3/ngđ)
Lưu lượng nước trung bình giờ (

Qtbh

Lưu lượng nước trung bình giây (

Lưu lượng nước lớn nhất giây (

):

Qtbs

s
Qmax

):

):

(Trong đó K0max là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (K0max=1,5-3,5), chọn K0max=2,5)
3.2.

Tính toán hóa chất sử dụng

3.2.1.

Tính lượng phèn và mức độ kiềm hóa



Tính toán lượng phèn dựa trên các thông số sau:
Công suất trạm xử lý: 35000m3/ngày đêm
Hàm lượng cặn: 120 mg/l
Độ màu: 50 TCU
Độ đục: 353 NTU
Sử dụng phèn nhôm sạch loại chứa 45% Al2(SO4)3 và không ngậm nước để xử
lý độ màu và độ đục của nguồn nước, vì nước nguồn vừa đục vừa có màu nên ta
xác định hàm lượng phèn như sau:
Hàm lượng phèn xác định theo độ màu: Căn cứ vào độ màu của nước là 50
TCU , theo công thức 6-1 TCVN 33:2006/BXD ta có công thức tính lượng phèn
như sau:
Pp = = 4 = 28,28 (mg/l)

12


Trong đó:
Pp là liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước
M là độ mầu của nước nguồn tính theo thang màu Platin-Côban.
Hàm lượng phèn xác định theo hàm lượng cặn của nước nguồn: căn cứ vào
hàm lượng cặn của nước nguồn là 120 mg/l, thì lượng phèn được xác định theo

bảng 6-3, TCXDVN 33:2006 là 35 mg/l.
So sánh lượng phèn nhôm xác định theo độ mầu và theo hàm lượng cặn, chọn
liều lượng phèn tính toán là PAl = 35 mg/l = 35 mg/m3
Liều lượng phèn cần thiết sử dụng trong một ngày:
LP1 = 35.Q = 35.35000=1225000 g/ngày đêm = 1225 kg/ngày đêm
Liều lượng phèn dùng trong 1 giờ:
LP2 = 1225/24 = 51,04 kg/giờ
Liều lượng phèn sử dụng trong 1 tháng (30 ngày) là:
LP3 = 1225 x 30 = 36750 kg/tháng


Xác định mức độ kiềm hóa
Trong quá trình keo tụ nước bằng phèn nhôm thì độ kiềm trong nước giảm,
trong nước sẽ xuất hiện các ion H +, các ion này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên
của nước. Nhưng nếu như độ kiềm tự nhiên của nước không đử để trung hòa thì ta
phải tiến hành kiềm hóa nước bằng CaO.
Liều lượng hóa chất để kiềm hóa được xác định theo công thức 2-2, trang 19/ sách
xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung như sau:
Pk = e1.(Pp/e2 –Kt +1).100/c

(mg/l)

Trong đó:
Pk: hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l)
Pp: hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l)
e1: trọng lượng đương lượng của chất kiềm hóa tính bằng mgđl/l
Đối với vôi (theo CaO)

e1 = 28

Đối với Sôđa (Na2CO3)

e1 = 53

e2 :trọng lượng đương lương của phèn (mg/mgđl)
Đối với Al2(SO4)3 :

e2 = 57

Đối với FeCl3

:

Đối với Fe2(SO4)3

:

e2 = 54
e2 = 67
13


Kt: Độ kiềm nhỏ nhất của nước tính bằng mgđl/l, K t = 2mgđl/l
1 là độkiềm dự phòng của nước (mgđl/l)
C: Tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%)
Pk = 28. = -13,5 < 0 (m
→ Vậy độ kiềm của nước đảm bảo keo tụ không cần phải kiềm hóa
3.2.2.

Tính toán lượng Clo

a.Lượng Clo dùng để xử lí 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 = 35000 x 1,19 = 41650 (kg)
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước xử lí Q=35000 (m3/ngày đêm)
a: Liều lượng Clo hoạt tính (lấy theo tiêu chuẩn TCXD 33:2006).
b.Lượng Clo cho 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.
Khử trùng bằng Clo lỏng, liều lượng Clo hoạt tính cho vào nước lấy bằng
3mg/l (Quy phạm 2÷3mg/l, theo 6.162, TCXDVN 33:2006)
Lượng Clo cần dùng trong 1 giờ là:
Trong đó:
Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q= 1458,3 m3/h
LCl: liều lượng Clo cần dùng (kg/m3), LCl=3.10-3 kg/m3
Lượng nước tính toán để cho clorator làm việc lấy bằng 0,6 m 3 cho 1kg clo
( theo6.169, TCVN33: 2006).

14


Lưu lượng nước cấp cho trạm Clo là:
Lượng Clo dùng trong một ngày là:
kg/ngày đêm
Lượng Clo dùng trong 30 ngày là:

kg/tháng
Lưu lượng nước cấp cho một ngày là:
m3/ngày
Đường kính ống dẫn Clo (theo công thức 6-30, TCXDVN 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:
3.3. Tính toán các công trình xử lý
3.3.1. Song chắn rác
Mục đích:
Nước từ nguồn dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua SCR. 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.( Hình dạng song chắn rác cần
phù hợp với hình dạng của cửa thu nước (cửa thu nước hình chữ nhật).
Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức:
Trong đó:
Q: lưu lượng công trình Q = 35000 m3/ ngđ = 0,4 m3/s
15


d: đường kính thanh thép, chọn d = 8 mm
a: khoảng cách giữa các thanh thép a = 40-50 mm, chọn a = 50 mm
n: số cửa thu nước n = 2
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 K 3
= 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 = 35000 m3/ngày đêm , chọn số ngăn thu là n = 1. Ta có diện
tích song chắn rác là 0,6 m 2 => chọn song chắn rác có kích thước B x L = 0,6m x
4m
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 :
d
a

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
3.3.2.Công trình chuẩn bị phèn


Bể hòa tan phèn
Mục đích: hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn
Theo 6.20, TCXDVN 33:2006 nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn lây
bằng 10-17%, trong bể tiêu thụ 4-10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.

16


Sử dụng máy khuấy có cánh khuấy kiểu phẳng để hòa trộn phèn: máy khuấy
kiểu cánh phẳng có số vòng quay là 20-30vòng/phút, số cánh quạt không được nhỏ
hơn 2. Chiều dài cánh khuấy tính từ trục quay lấy bằng 0,4-0,45 bề rộng của
bể.Diện tích bản cánh lấy bằng 0,1 – 0,2m 2/1m3 dung tích bể (theo 6.22, TCXDVN
33:2006).
Dung tích bể hòa trộn phèn tính theo công thức 6-3, TCXDVN 33:2006/BXD như
sau:
Trong đó:
Q: là lưu lượng nước xử lý (m3/h), (Q=35000m3/ngày đêm = 1458,3 m3/h)
P là liều lượng hóa chất dự tính cho vào nước (g/m 3), PAl =35 mg/l
n: Số giờ giữa 2 lần hoà tan đối với trạm công suất:
10.000 -50.000 m3/ngày; n = 8 - 12 giờ , chọn n = 10 h
(mục 6.19- TCXDVN 33:2006)
bh : Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng hoà trộn tính bằng %.(10-17%) chọn
bh= 10% (Trong mục 6.20-TCXDVN 33:2006:trang 47).
là khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1T/m3
Vậy:
Chọn bể hòa trộn có kích thước của bể là: L x B x H = 2,35 x 2,18 x 1 = 5,12 m 3 (.
Lấy chiều cao an toàn của bể là 0,3m (Theo TCXD 33:2006, H bv = 0,3 – 0,5m).
Số cánh khuấy 2 (mục 6.22- TCXD 33:2006).

17


Bảng 2.2. Các thông số thiết kế bể hòa trộn phèn
STT
1

2
3
4
5
6


Thông số
Số bể
Dung tích bể (W1)
Chiều cao bể (H)
Chiều dài bể (L)
Chiều rộng bể (B)
Số cánh khuấy

Đơn vị
Bể
m3
m
m
m
cánh

Số liệu thiết kế
1
5,1
1
2,35
2,18
2

Bể tiêu thụ phèn
Nhiệm vụ: Pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho
phép. Theo TC 33-2006/BXD , nồng độ dung dịch phèn lấy bằng 4-10% tính theo
sản phẩm không ngậm nước.
Dung tích bể tiêu thụ phèn (theo công thức 6-4, TC 33-2006/BXD):
Trong đó:
W1: Dung tích bể hòa trộn phèn (m3), W1 = 5,1 (m3)
bh: Nồng độ dung dịch phèn trong bể phèn trong bể hòa trộn, lấy b h = 10%
bt: Nồng độ dung dịch hoá chất trong thùng tiêu thụ (4-10%), chọn bt = 5%
Chọn 2 bể tiêu thụ, một bể làm việc và một bể dự phòng với kích thước mỗi bể là:
L x B x H = 2,6 x 2,0 x 1 = 5,12 (m3)
Bảng 2.3. Kích thước bể tiêu thụ phèn
STT
Thông số
1
Số lượng bể
1
Dung tích bể (W2)
2
Chiều dài (L)
3
Chiều rộng (B)
4
Chiều cao (H)
Hệ thống phân phối khí nén

1

Đơn vị

Bể
m3
m
m
m

Số liệu thiết kế
2
10,2
2,6
2,0
1

Hệ thống phân phối khí nén
Sử dụng hệ thống dẫn ống xương cá bằng vật liệu chống ăn mòn

2

Cường độ khí nén:
Lưu lượng gió thổi vào bể (theo CT 2.3 Trang 22-Sách Nguyễn Ngọc Dung)
18


Qgió =0,06 . W. F (m3/phút)
Trong đó: W: là cường độ sục khí trong bể (l/s.m2)
F : là diện tích bề mặt bể (m 2)
- Ở bể hòa trộn Wkk = 10 l/s.m2 (Theo mục 6.22- TC 33-2006/BXD)
- Ở bể tiêu thụ Whh = 5 l/s.m2 (Theo mục 6.22- TC 33-2006/BXD)
Có 1 bể hòa trộn diện tích của bể là : 2,6 x 2 = 5,12 m2
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hòa trộn:

Qh = 0,06 . Wkk . F = 0,06 .10. 5,12 = 3,07 m3/phút
Có 2 bể tiêu thụ là việc,diện tích tổng cộng của 2 bể là :
2 x( 2,6 x 2) = 10,2 (m 3)
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể tiêu thụ
Qt = 0,06 . Whh . F = 0,06 .5 .10,2 = 3,06 m3/phút
Tổng lưu lượng gió đưa vào bể
Qgió = Qh+ Qt =3,07 + 3,06 = 6,13 m3/phút
3.3.3 Bể trộn đứng
Công suất trạm xử lý là 35000 m3/ngđ
Q = 35000 m3/ngđ = 1458,3 m3/h = 0,4 m3/s = 400 l/s
Cấu tạo của bể trộn đứng gồm 2 phần: phần thân trên có tiết diện vuông hoặc tròn
( chọn hình vuông), phần đáy có dạng hình côn với góc hợp thành giữa các tường
nghiêng trong khoảng 30 – 40o.
Kích thước bể trộn được tính với chỉ tiêu:
- Diện tích mặt bằng của bể F1 15 m2.
- Vận tốc nước dâng ở phần thân trên: V2 = 25 – 28 mm/s (chọn V2 = 25 mm/s).
- Chiều cao của bể tính theo thời gian hòa trộn:
+ Pha trộn với phèn: t = 1,5 – 2 phút.
-Kích thước máng thu tính theo vận tốc nước chảy trong máng V m = 0,6 m/s. Ngoài
ra còn có thể sử dụng giàn ống khoan lỗ thu nước thay cho máng vòng hoặc thu
nước bằng phễu.

Xác định kích thước bể:
Thời gian lưu nước lại trong bể; t = 1,5 p
Số bể thiết kế lấy N = 3

Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể trộn tính với vận tốc nước dâng
19

•

V2 = 25 mm/s = 0.025 m/s là:
ft = = = 16 (m2)
Nếu mặt bằng trên của bể trộn có hình vuông, thì chiều dài mỗi cạnh là:
bt = = (m)
Chọn đường kính đường kính ống dẫn nước nguồn và bể là: D = 600 mm.
Ứng với Q = 0,4 m3/s thì v = 1,4 m/s tức là nằm trong giới hạn cho phép từ
(1 – 1,5) m/s.
Đường kính ngoài của của ống dẫn nước vào bể sẽ là 500 mm.
Do đó diện tích đáy bể (chỗ nối với ống) sẽ là:
fđ = 0,5 x 0,5 0.25 (m2)
Chọn góc nón = 40o thì chiều cao phần hình tháp (phần dưới bể) sẽ là:
hd = (m)
Thể tích hình tháp của bể trộn là:
Wd =
= ) 29,2 (m3)
Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu lại nước trong bể là 1,5 phút sẽ
là:
W = Q x t = 0,4 x 1,5 x 60 = 36 (m3)
Thể tích phần trên của hình hộp sẽ là:
Wt = W – Wd = 36 – 29,2 = 6,8 (m3)
Chiều cao phần trên của bể là:
ht = Wt : ft = 6,8 : 16 0,4 (m)
Chiều cao toàn phần của bể là:
h = ht + hd = 0,4 + 4,8 = 5,2 (m)
Chiều cao xây dựng của bể là:
hxd = h + hbv = 5,2 + 0,5 = 5,7 (m)

Dự kiến thu nước bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Nước chảy trong máng

đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, vì vậy lưu
lượng nước tính toán của máng sẽ là:
qm = Q : 2 = 0.4 : 2 = 0,2 (m3/s)
Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng v m = 0,6 m/s sẽ là:
fm = qm : vm = 0,2 : 0,6 (m2)
Chọn chiều rộng máng: bm = 0,25 m thì chiều cao lớp nước tính trong máng sẽ là:
hm = fm : bm = 0,3 : 0,25 = 1,2 (m)
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 lỗ v l = 1 m/s sẽ là:
20


(m2)
Chọn đường kính lỗ dl = 30 mm thì diện tích của mỗi lỗ sẽ là: ft = 0,0007 m2.
Tổng số lỗ trên thanh máng sẽ là:
n = = = 571 (lỗ)
Các lỗ đươc bố trí ngập trong nước 70 mm (tính đến tâm lỗ), chu vi phía trong của
máng là:
Pm = 4 x bt = 4 x 4 = 16 (m)
Khoảng cách giữa các tâm lỗ:
e = Pm : n = 16 : 571 = 0,02 (m)
Với Q = 0,4 m3/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng với d = 550 mm, ứng với v = 0,84
m/s (quy phạm 0,8 – 1 m/s).

21


2.4 Bảng kích thước thiết kế bể trộn đứng:
Thông số
Số lượng bể

Cạnh của bể a

Giá trị
3
4

Đơn vị
Bể
m

Chiều cao của bể h

5,7

m

3.3.4 Bể lắng ngang
Chọn bể lắng ngang thu nước bề mặt


Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể :
Hàm lượng cặn 120 mg/l
Chọn U0 = 0,5 mm/s (quy phạm 0,45-0,5, bảng 3-2-trang 77 Nguyễn Ngọc Dung)
Lấy α = 1,5 thì K = 10(L/ H0=15,tra bảng 3-1-trang 76 Nguyễn Ngọc Dung)
Vtb = K .U0 = 10 . 0,5 = 5 m/s (Theo CT 3-21-76 Nguyễn Ngọc Dung)
U0 : tốc độ rơi của hạt cặn



Tổng diện tích mặt bằng bể:

Q = 35000 m3/ngđ = 1458,3 m3/h
α .Q
1,5.1458,3
=
=
3,6.U o
3,6.0,5

F=
1215,25 m2 (Theo CT 3-25,trang 77 Nguyễn Ngọc Dung)
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước đưa vào bể lắng (m3/h)
α: hệ số sử dụng thể tích của bể lắng
U0 : tốc độ rơi của hạt cặn (mm/s)
Chọn số bể lắng ngang: N = 3 bể
Chọn chiều cao vùng lắng H0 = 3 m ( Quy phạm 2,5-3,5, trang 77, Nguyễn Ngọc
Dung)
Chiều rộng mỗi bể là:

B=

Q
1458,3
=
=
3,6.Vtb .N .Ho 3,6.5.3.3

9 m (3-24, trang 77, Nguyễn Ngọc Dung)

Mỗi bể lắng ngang được chia làm 3 ngăn

Chiều rộng mỗi ngăn là:

b=

B 9
= =
3 3

3m
22


Chiều dài bể lắng:

L=

F
1215,25
=
=
B.N
9.3

45 m

Tỉ số L/ H0 theo tính toán sẽ là : 45/3 = 15
 vậy chiều rộng mỗi bể là 9 m chia làm 3 ngăn mỗi ngăn rộng b=3 m.
Nước từ bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng chuyển sang bể lắng qua vách ngăn sát
thành tràn, ngập sâu 0,3m hướng dòng nước chảy xuống phân bố đều trên bể và tránh
xáo động bề mặt bể.

Lưu lượng nước qua mỗi ngăn của bể :
qn = =

162,03m 3 / h = 0,045m 3 / s

Chiều cao nước trên thành tràn
=

= 0, 3 (m)

Trong đó:
qn : Lưu lượng nước qua mỗi ngăn bể (m3/s), qn = 0,045(m3/s)
b :chiều rộng của mỗi ngăn (m), b = 3 (m)
v : vận tốc nước qua thành tràn (m/s) , v = 0,05 (m/s)
Phần thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng đục lỗ chảy ngập trên mặt
nước cuối bể:

Theo điều 6.84 TCXD 33-2006, máng thu phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng. vậy
chiều dài máng:

Lm =

2
2
.L = .45 = 30
3
3

Cứ mỗi ngăn bố trí 2 máng thu khoảng cách giữa các tâm máng là:

a=

b 3
= = 1,5m
2 2

Tốc độ trong máng thu lấy Vm = 0,6m/s (theo quy phạm 0,6 – 0,8 m/s,mục 6.84
TC33-2006/BXD)

-

Tiết diện máng thu: F =

qn
2.Vm

=

0,045
2.0,6

= 0,037 m2
23


Chọn máng thu có chiều rộng 0,35 m

Chiều sâu máng thu hm =

Fm

bm

=

0,037
0,35

= 0,1m

Tốc độ qua lỗ: vl = 1m/s, diện tích lỗ trên máng thu:
∑flỗ = (m2)
Đường kính lỗ chọn dlỗ = 25mm (quy phạm dlỗ).
Số lỗ trên máng:
n = = 50 (lỗ)
Mỗi bên bố trí 25 lỗ. Các lỗ thường nằm ngang hai bên ống, lỗ của máng phải đặt
cao hơn đáy máng 50 – 80mm.
Khoảng cách giữa các tâm lỗ: (m).
Mép trên của máng, cao hơn mức nước cao nhất trong bể 0,1 m.
• Tính toán vùng chứa cặn của 1 bể lắng
Hàm lượng cặn trong nước nguồn đưa vào bể lắng tính bằng g/m 3 được tính
theo công thức 6 – 11 (TCXDVN33:2006)
C = Cn + K. P + 0,25.M + V
Trong đó:
Cn :hàm lượng cặn trong nước nguồn (mg/l), Cn =120 mg/l
K : hệ số với phèn sạch lấy bằng 0,5 ; phèn không sạch lấy bằng 1
P : Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước ,P = 35 ( g/m3)
M : độ màu của nước nguồn, M= 50 TCU
V : liều lượng vôi(nếu có) cho vào nước (mg/l),
C = 120 + 0,5 . 35 + 0,25 . 50 = 150 ( mg/l) = 150 g/m3
Dự kiến tiến hành xả cặn theo chu kỳ với thời gian giữa 2 lần xả cặn T=24

giờ. Thể tích vùng chứa nén cặn của một bể lắng theo công thức 6- 10
(TCXDVN33:2006)
Wc = (m3)
trong đó:
T : Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn (giờ),T=24 giờ.
Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 35000m3/ ngày đêm = 1458,3 m3/h
C :Hàm lượng cặn đưa vào bể lắng (g/m3), C = 150 (g/m3)
m : hàm lượng cặn sau lắng, lấy từ 10÷12 mg/l.Lấy m = 10 (mg/l)
N: số bể lắng , N = 3 bể

24


δ : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m 3), lấy theo bảng 6.8 –
TCXDVN33 :2006. Hàm lượng cặn trong nước nguồn C n = 120 (mg/l) nằm trong
khoảng 100÷400 mg/l => δ = 40000 (g/m3)
 Wc = = 40,8 (m3)
 Diện tích mặt bằng một bể lắng:

f bể=

F 1215,25
=
= 405,08m 2
N
3

Chiều cao vùng chứa và nén cặn được tính theo công thức:
Hc = Wc : f = 40,8 : 405,08= 0,1 (m)
Chiều cao trung bình của bể lắng

Hb = H0 + Hc = 3 + 0, = 3,1 (m)
Chiều cao xây dựng bể bao gồm chiều cao bảo vệ:
Hxd

= Htb + hbv = 3,1 + 0,5 = 4 (m)

Thể tích một bể lắng:
Wlb

= L x B x Hxd = 45 x 9 x 4 = 1620 (m3)

Bảng 2.5: các kích thước thiết kế bể lắng ngang
(03 bể mỗi bể 3ngăn, kích thước mỗi ngăn)
Thông số
Số lượng bể N
Chiều rộng bể B
Chiều dài bể L
Chiều cao bể HXD

Số lượng
03
9
45
4

Đơn vị
bể
m
m
m

3.3.5 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
-

Công suất trạm xử lý: 35000m3/ngày đêm
Q = 35000 m3/ngđ = 1458,3 m3/h = 0,4 m3/s
Bể lắng ngang được chia làm 3 bể, N= 3 (Vì loại bể này thường đặt ngay trong

-

phần đầu của bể lắng ngang )
Hàm lượng cặn: 120 mg/l
 v = 1,6 mm/s (Theo trang 57-SGK Nguyễn Ngọc Dung)

-

Diện tích mặt bằng của bể:

25