Đồ án xử lý nước cấp (Có bản vẽ kèm theo)

N MễN HC X Lí NC CP

MC LC
PHN 1:NH GI CHT LNG NC NGUN V LA CHN DY
CHUYN CễNG NGH.1

I.1.Cht lng nc ngun v yờu cu cht lng nc sau khi x lý.1
I.2.La chn cụng ngh x lý nc...2
Phần 2: Tính toán công nghệ, cấu tạo các công trình trong
dây chuyền công nghệ.......11
1

Công trình làm thoáng nhân tạo-thùng quạt gió11

2.2:Tính toán bể lắng tiếp xúc ngang....14
2.3. Tính bể lọc nhanh.
..18
2.4.Tính toán sân phơi bùn..28
2.5. Tính diện tích sân phơi cát....30
2.6.Tính toán bể điều hoà và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc....30
2.7.Tính toán bể lắng đứng xử lý nớc sau lọc..31
2.8.Tính toán bể chứa nớc sạch cho trạm xử lý....31
2.9.Tính toán khử trùng nớc...32
2.10. Tính toán diện tích mặt bằng công trình phụ..34
2.11. Tính toán cao trình dây chuyền công nghệ .
34

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP

PHẦN I
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ LỰA CHỌN DÂY
CHUYỀN CÔNG NGHỆ
I.1.Chất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng nước sau khi xử lý.
1.Chất lượng nước nguồn.
STT

Chỉ tiêu

13

1

Công suất (x1000/ngđ)

25

2

pH

7,3

3

Hàm lượng cặn (mg/l)

4

Độ màu (Pt-Co)

5

Nhiệt độ (t)

6

Hàm lượng (mg/l)

7
8

Tổng chất rắn hòa tan TDS
(mg/l)
Độ kiềm (mgđl/l)

9

Hàm lượng (mg/l)

14

10

Hàm lượng (mg/l)

0,2

11

E.coly ( Vi khuẩn/100ml)

130

12

Độ cứng theo CaC (mg/l)

100

13

Amoni (mg/l)

1,7

14

Asen (mg/l)

GVDH: PGS.TS.VŨ VĂN HIỂU
SVTH: TRỊNH THỊ HÒA MSV:1351060012

22
5
280

2,4

0,007

Page 2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.Yêu cầu chất lượng nước sau khi xử lý.
Bảng tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống
(Ban hành kèm theo Quyết định của Bộ trưởng Bộ Y tế
số 01/ 2009/ BYT / QÐ ngày 17 / 6 /2009)

ST
T

Tên chỉ tiêu

Ðơn

Giới

vị

hạn tối

I

tính

đa
Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ

1

Màu sắc (a)

TCU

15

Mức độ
Phương pháp thử

giám
sát

TCVN 6185-1996
(ISO 7887-1985)

A

Không
2

Mùi vị (a)

có mùi, Cảm quan
vị lạ

3

Ðộ đục (a)

4

pH (a)

5

Ðộ cứng (a)
Tổng chất rắn hoà tan

6
7
8

(TDS) (a)
Hàm lượng nhôm (a)
Hàm lượng Amoni,

NT
U

2
6,5-8,5

mg/l

300

mg/l

1000

mg/l

0,2

mg/l

3

mg/l

0,005

9

tính theo NH4+ (a)
Hàm lượng Antimon

10

Hàm lượng Asen

mg/l

0,01

11

Hàm lượng Bari
Hàm lượng Bo tính

mg/l

0,7

12

chung cho cả Borat

0,3

13

và Axit boric
Hàm lượng Cadimi

mg/l
mg/l

0,003

GVDH: PGS.TS.VŨ VĂN HIỂU
SVTH: TRỊNH THỊ HÒA MSV:1351060012

(ISO 7027 - 1990)
TCVN 6184- 1996

TCVN 6492:1999
hoặc SMEWW
TCVN 6224 - 1996
TCVN 6053 –1995
(ISO 9696 –1992)
TCVN 6657 : 2000
TCVN 5988 – 1995
(ISO 5664 1984)
US EPA 200.7
TCVN 6626:2000
(ISO 6595 –1982)
US EPA 200.7
TCVN 6635: 2000
TCVN6197 - 1996

A
A
A
A
B
B
B
C
B
C

C
C
Page 3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP

14

Hàm lượng Clorua (a) mg/l

250

15

Hàm lượng Crom

mg/l

0,05

mg/l

2

16

Hàm lượng Ðồng
(Cu) (a)

17

Hàm lượng Xianua

mg/l

0,07

18

Hàm lượng Florua

mg/l

1,5

mg/l

0,05

19

Hàm lượng Hydro
sunfua (a)

20

Hàm lượng Sắt (a)

mg/l

0,5

21

Hàm lượng Chì

mg/l

0,01

22

Hàm lượng Mangan

mg/l

0,3

mg/l

0,001

23

24

Hàm lượng Thuỷ
ngân.
Hàm lượng
Molybden

(ISO 5961-1994)
TCVN6194 - 1996

(ISO 9297- 1989)
TCVN 6222 - 1996
(ISO 9174 - 1990)
(ISO 8288 - 1986)
TCVN 6193- 1996
TCVN6181 - 1996
(ISO 6703/1-1984)
TCVN 6195- 1996
(ISO10359/1-1992)
SMEWW 4500 S2TCVN 6177-1996
(ISO 6332-1988)
TCVN 6193- 1996
(ISO 8286-1986)
TCVN 6002- 1995
(ISO 6333 - 1986)
TCVN 5991-1995
(ISO 5666/1-1983 ÷
ISO 5666/3 -1983)

mg/l

0,07

25

Hàm lượng Niken

mg/l

0,02

26

Hàm lượng Nitrat

mg/l

50

27

Hàm lượng Nitrit

mg/l

3

28

Hàm lượng Selen

mg/l

0,01

29

Hàm lượng Natri

mg/l

200

GVDH: PGS.TS.VŨ VĂN HIỂU
SVTH: TRỊNH THỊ HÒA MSV:1351060012

US EPA 200.7

A
C
C
C
B
B
A
B

A

B
C

TCVN 6180 -1996
(ISO8288-1986)
TCVN 6180- 1996

C

(ISO 7890-1988)
TCVN 6178-1996

A

(ISO 6777-1984)
TCVN 6183-1996
(ISO 9964-1-1993)
TCVN 6196-1996
(ISO 9964/1-1993)

A
C
B

Page 4


N MễN HC X Lí NC CP

30

Hm lng Sulfat (a)

mg/l

250

31

Hm lng km (a)

mg/l

3

32

é oxy hoỏ

mg/l

2

TCVN 6200 -1996
(ISO9280 -1990)
TCVN 6193 -1996
(ISO8288-1989)
TCVN 6186:1996

A
C
A

I.2.La chn cụng ngh x lý nc:
1. Xỏc nh cỏc ch tiờu cũn li trong nhim v thit k v ỏnh giỏ mc
chớnh xỏc cỏc ch tiờu cht lng ngun nc:
- Xác định lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn
Lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn phụ thuộc vào P, t0, Ki, pH và đợc xác định
theo biểu đồ Langlier
Với:

P = 280 (mg/l)
t0 = 220C
pH = 7,3
Ki0 = 2,4 (mg/l)

Tra biu Langlier Hỡnh 6.2 trong TCXDVN 33-2006 ta xác định đợc hàm lợng
[CO2] tự do là 15 (mg/l)
1.2. Đánh giá chất lợng nguồn nớc, chọn biện pháp xử lý, chọn dây
truyền công nghệ
1.2.1. Đánh giá chất lợng nớc nguồn
Dựa theo QCVN 01:2009/BYT QUY CHUN K THUT QUC GIA V CHT LNG nớc ăn uống

của Bộ Y tế và các chỉ tiêu chất lợng nớc nguồn ta thấy nguồn nớc sử

dụng có các chỉ tiêu sau đây cha đảm bảo yêu cầu:
1. Hàm lợng Fe2+ = 14 (mg/l) > 0,5 (mg/l)
2. Chỉ số E. Côli = 13 (con/l) > 0 (con/l)
(Hàm lợng Ca2+ = 5 (mg/l) < 100 (mg/l), hàm lợng Mn= 0,2 <0,5mg/l, đảm bảo
yêu cầu.)
1.2.2. Chọn biện pháp xử lý
GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 5


N MễN HC X Lí NC CP
Trong nớc ngầm, hàm lợng sắt rất lớn, đặc biệt là Fe2+ = 14(mg/l), công suất
của trạm : Q = 25 000 (m3/ngđ) nên dùng phơng pháp làm thoáng nhân tạo kết hợp
với châm hoá chất.

1.2.3. Chọn dây truyền công nghệ:

1.3. Xác định liều lợng hoá chất cần thiết cho quá trình xử lý nớc và
xác định các chỉ tiêu cơ bản
1. 3.1. Kiểm tra xem trớc khi xử lý có phải Clo hoá sơ bộ hay không
Tuy nhiên, trong nớc nguồn khong chứa NH4+ và NO2- nên ta khụng cn phải Clo
hoá sơ bộ
1.3.2. Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng
Độ kiềm sau khi làm thoáng:
Ki* = Ki0 0,036ì[Fe2+]
Trong đó: - Ki0 : Độ kiềm của nớc nguồn = 2,4 (mgđlg/l)
-

Ki* = 2,4 - 0,036ì14 = 1,896 (mgđlg/l

Hàm lợng CO2 sau khi làm thoáng:
CO2* = (1-a)ìCO20 + 1,6ì[Fe2+]
Trong đó:
- a : Hệ số kể đến hiệu quả khử CO2 bằng công trình làm thoáng. Chọn phơng
pháp làm thoáng nhân tạo a = 0,85
-

CO20 : Hàm lợng khí Cácbonic tự do ở trong nớc nguồn = 15 (mg/l)
CO2* = (1- 0,85)ì15 + 1,6ì14 = 24,65 (mg/l)

Độ pH của nớc sau khi làm thoáng:
Vì làm thoáng nhân tạo bằng thùng quạt gió nên pH của nớc sau khi làm thoáng
là :
pH *= 7,5
GVDH: PGS.TS.V VN HIU

SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 6


N MễN HC X Lí NC CP
Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng:
Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng đợc tính theo công thức:
C*max = C0max + 1,92ì[Fe2+] + 0,25M (mg/l)
Trong đó:
- C0max:Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nhất trong nớc nguồn trớc khi làm thoáng= 0(mg/l)
- M : Độ mầu của nớc nguồn - tính theo độ Cobal
C*max = 0 + 1,92ì14 + 0,25ì0 = 26,88 (mg/l)
Vì C*max > 20 (mg/l) và công suất trạm xử lý = 25 000 (m3/ngđ) nên ta dùng bể lắng
tiếp xúc ngang.
Kiểm tra điều kiện kiềm hoá nớc sau khi làm thoáng:
Nớc sau khi làm thoáng nếu thoả mãn cả 2 điều kiện sau thì không cần phải kiềm hoá:
pH* 7
Ki* 2 mgđlg/l.
Vì chất lợng nớc sau khi làm thoáng có pH * = 7,5và Ki* = 1,896 mgđlg/l nên phải
kiềm hoá.
1.4. Kiểm tra độ ổn định của nớc sau khi làm thoáng và lựa chọn các
công trình trong sơ đồ dây truyền công nghệ
1.4.1. Kiểm tra độ ổn định của nớc sau khi làm thoáng:
Sau khi làm thoáng, độ pH trong nớc giảm nên nớc có khả năng mất ổn định, vì
vậy ta phải kiểm tra độ ổn định của nớc. Độ ổn định của nớc đợc đặc trng bởi trị số
bão hoà I xác định theo công thức sau:
I = pH* - pHs
Trong đó:
-

PH*: Độ PH của nớc sau khi làm thoáng, theo tính toán ở trên ta đã có PH*=7,5

-

PHs : Độ PH ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO 3 của nớc sau khi khử Fe2+, đợc xác
định theo công thức sau:

pHs = f1(t0) - f2(Ca2+) - f3(Ki*) + f4(P)

-

f1 (t0): Hàm số nhiệt độ của nớc sau khi khử sắt

-

f2 (Ca2+): Hàm số nồng độ ion Ca2+ trong nớc sau khi khử sắt

-

f3 (Ki*): Hàm số độ kiềm Ki* của nớc sau khi khử sắt

-

f4 (P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P của nớc sau khi khử sắt
Với:

Ki* = 1,896 mgđlg/l
Ca2+ = 5 mg/l

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 7


N MễN HC X Lí NC CP
t0 = 22 0C
P = 280 mg/l
Tra biểu đồ Langlier theo quan hệ giữa lợng pH, Ca2+, Ki, t0 , P ta có:
pHs = f1(t0C) f2(Ki) f3(Ca2+) + f4(P) = 2,064 - 1,036 - 0,7 + 8,872
pHs = 9,2
I = pH* pHs = 7,5 - 9,2= 1,7
Nhận thấy rằng I = 1,7 > 0,5 nên sau khi khử Fe2+ nớc ở trạng thái khong ổn định.
I < 0, nghĩa là pH* < pHs , CO2td > CO2cb . Nớc có tính xâm thực, phải ổn định nớc
bằng phơng pháp kiềm hoá. Sử dụng vôi để kiềm hoá.
Với pH* < pHs < 8,4 liều lợng vôi đợc tính theo công thức:
Lv = 28. Kio .

100
Pv

Trong đó: - 28 là đơng lợng của vôi.
-

Pv là độ tinh khiết của vôi (%). Lấy Pv = 80%.
- Kio là giá trị biến thiên của độ kiềm. là hệ số xác định bằng biểu đồ. Kio
là độ kiềm của nớc trớc khi axit hoá (mgđl/l).
Theo trên tính toán: Kio = 1,896 mgđlg/l
Tra biểu đồ giá trị theo pHo và I ta có: = 0,98

=> Lv = 28 . 0,98 .1,896 .

100
80

= 65,03 (mg/l)

1.4.2 Lựa chọn các công trình chính trong sơ đồ dây truyền công nghệ
Từ các tính toán nh trên ta chọn lựa các công trình chính trong dây chuyền nh sau:

Phng ỏn 1:
Vụi

Nc thụ Lm thoỏng
bng gin ma

B lng
ng
tip xỳc

B lc nhanh 1
lp vt liu lc

B cha
nc sch

Kh trựng
GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP

 Phương án 2:
Vôi
Nước thô Làm thoáng
bằng thùng
quạt gió

Bể lắng
ngang
tiếp xúc

Bể lọc nhanh 2
lớp vật liệu lọc

Bể chứa
nước sạch

Khử trùng

So sánh
Ưu điểm

Phương án 1
Giàn mưa:

Phương án 2

Thùng quạt gió :

+ Dễ vận hành

+ Hệ số khử CO2 trong thùng
+ Việc duy trì,bảo dưỡng,sửa chữa quạt gió là 90 – 95%,cao hơn
so với giàn mưa
ít găp khó khăn
+ Chiếm ít diện tích
Lắng đứng tiếp xúc :
+ giảm được chiều dài của trạm
xử lý

Lắng ngang tiếp xúc

Bể lọc nhanh 1 lớp VLL :

Bể lọc nhanh 2 lớp VLL:

+Tiết kiệm chi phí khi vận hành

+Lọc hiệu quả và gần như triệt
để lượng Mangan

+ Với lượng mangan trong bài
việc sử dụng bể lọc nhanh 1 lớp
VL không lọc triệt để lượng
mangan cần xử lý được.
GVDH: PGS.TS.VŨ VĂN HIỂU
SVTH: TRỊNH THỊ HÒA MSV:1351060012

+ giảm được chiều cao xây
dựng trạm xử lý

Page 9


N MễN HC X Lí NC CP

Nhc im

Gin ma :

Thựng qut giú :

+ Chim nhiu din tớch

+ Thựng qut giú tn in khi
s dng,vn hnh khú hn gin
ma,khú ci to khi cht lng
nc u vo thay i

+ Gin ma to ting n khi hot
ng

+ Khi mun tng cụng sut
phi tng thựng qut giú ch
khụng th ci to
B lc nhanh 1 lp VLL:

B lc nhanh 2 lp VL:

+ Lc hiu qu mangan khụng
trit c lng Mangan

+ Xõy dng tn kộm do x
dng 2 lp vt liu lc

=> Chn phng ỏn 2
1.4.3 Chọn vị trí các điểm đa hoá chất vào:
Clo hoá sơ bộ: Châm Clo ở ống đẩy của máy bơm. Clo có tác dụng khử các hợp chất
hữu cơ, các hợp chất Nito và các chất thể keo, huyền phù khác trong nớc nguồn. Sự có
mặt của các chất này ở các công trình tiếp theo sẽ làm giảm hiệu quả xử lý nớc.
Vôi ổn định nớc: Cho vào tiếp xúc với nớc trong bể trộn đứng. Do hoá chất cần đợc
tiếp xúc đều với nớc và có thời gian để xảy ra các phản ứng hoá học.
GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 10


N MễN HC X Lí NC CP
Clo khử trùng: châm Clo trên đờng ống tử bể lọc nhanh đến bể chứa nớc sạch. Vì lợng
Clo này vừa để khử trùng nớc, vừa đảm bảo lợng Clo d trong nớc khi nớc đi vào mạng
lới.
Phần 2: Tính toán công nghệ, cấu tạo
các công trình trong dây chuyền công nghệ
2

Công trình làm thoáng nhân tạo-thùng quạt gió

Do công suất của trạm lớn (25 000 m3/ngđ) và hàm lợng sắt trong nớc ngầm cao
( Fe2+ = 14 mg/l) nên chọn phơng pháp làm thoáng nhân tạo bằng thùng quạt gió.

Trong đó:
1- Hệ thống phân phối nớc
2- Lớp vật liệu tiếp xúc
3- Sàn thu nớc có xiphông
4- Máy quạt gió
5- ống dẫn nớc ra
6- ống xả
2.1.1. Diện tích tiết diện ngang thùng quạt gió
Diện tích tiết diện ngang thùng quạt gió đợc tính theo công thức sau:
F=
Trong đó:

Q
qm

(m2)

- Q là công suất của trạm. Q = 1042 (m3/h)

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 11


N MễN HC X Lí NC CP
- qm là cờng độ ma tính toán, chọn vật liệu tiếp xúc là sàn gỗ tre từ

40 50 m3/m2-h. Lấy qm = 40 m3/m2-h
Vậy :

F=

1040
40

= 26,05 (m2)

Chia làm 2 thùng, diện tích mỗi thùng là:
f=

F
N

=

26,05
2

= 13,025 (m2)

Từ đó, ta có đờng kính mỗi thùng là:
D=

4f


4 ì 13,025

=

= 4 (m)

2.1.2. Chiều cao thùng quạt gió
Chiều cao thùng quạt gió đợc xác định theo công thức:
H = Hnt + Hvltx + Hfm (m)
Trong đó:
- Hnt : Chiều cao ngăn thu nớc ở đáy, lấy bằng 1 m.
- Hvltx : Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc. Căn cứ vào độ kiềm của nớc nguồn là 2,4
mg/l vật liệu tiếp xúc chọn là sàn gỗ xếp, tra bảng, xác định đợc Hvltx = 2 m.
- Hfm: là chiều cao phun ma trên lớp vật liệu tiếp xúc, lấy bằng 1 m.
Vậy:
H=1+2+1=4

(m)

2.1.3. Máy quạt gió


Thiết kế mỗi thùng gió có một máy quạt gió riêng
Lu lợng nớc vào một thùng quạt gió:
q1 =

Q
N

=

1042
2



521 (m3/h) = 0,144 (m3/s)

Lợng gió đa vào:
Lợng gió cần thiết đa vào ứng với tiêu chuẩn là 10 m3 không khí cho 1m3 nớc.
Qgió = 10 ì 0,144 = 1,44 (m3/s)


áp lực gió:
Hgió hvltx + hcb + hsàn + hmáng
GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

(mm)

Page 12


N MễN HC X Lí NC CP
Trong đó:
- Tổn thất qua lớp vật liệu tiếp xúc lấy bằng 30 mm/1m chiều cao thùng gió
hvltx = 30 ì 2 = 60 (mm)
- Tổn thất cục bộ thờng là 15-20 mm cột nớc, lấy bằng 15 mm.
- Tổn thất qua ống phân phối gió: 15-20 mm , lấy bằng 15 mm.
- Tổn thất qua sàn phân phối đợc lấy bằng 10 mm.

Hgió = 60 + 15 + 15 + 10 = 100 (mm)

Vậy:


Chọn 6 máy quạt gió (5 máy vận hành, 1 máy dự trữ ) theo các thông số cơ bản:
Q gió = 1,44 m3/s
Hgió = 100 mm
2.1.4. Rửa vật liệu tiếp xúc
Cờng độ gió rửa là 20 l/cm3 nớc.
=> Qgió rửa = 20 ì q1 = 20 ì 0,144 = 2,88 (l/s)
Khi rửa thùng quạt gió, nớc có thể xả trực tiếp vào bể lắng.
2.1.5. Tính toán hệ thống phân phối nớc vào thùng quạt gió
Với q = 144 l/s, chọn vật liệu làm ống là thép, tra bảng tính toán thuỷ lực có các
thông số sau:
Đờng kính ống dẫn nớc vào thùng
Chọn đờng kính ống dẫn nớc vào thùng là 400 mm.
Vận tốc nớc chảy trong ống là V=1,22 (m/s)
Chọn ống chính
Vận tốc đảm bảo khoảng 1 (m/s)
Chọn đờng kính ống chính là 450 mm.
Vận tốc nớc chảy trong ống là V=0,965 (m/s)
Chọn ống nhánh
Vận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s).
Khoảng cách giữa các ống nhánh là 250 300 (mm)
Thiết kế 14 ống nhánh. Lu lợng 1 ống nhánh q1n = 10,28 l/s
Chọn đờng kính ống nhánh là 80 mm.
Vận tốc nớc chảy trong ống là V=1,66 (m/s)
Trên các ống nhánh đục các lỗ 10 thành 2 hàng hớng xuống dới và nghiêng so với
phơng nằm ngang một góc 450. Diện tích một lỗ là:

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 13


N MễN HC X Lí NC CP

F1lỗ =

d 2
4

3,14 ì (0,01)2
4

=

Flỗ

Fống chính

Mặt khác, theo quy phạm ta có:

Fống chính =

d
4

2

=

= 7,85ì 10-5 (m2)

= 0,25 ữ 0,5. Lấy tỷ số = 0,5 ta có:

3,14 ì (0,45)2
4

= 0,16 (m2)

Flỗ = 0,5 ì 0,16 = 0,08 (m2)
Các lỗ bố trí thành từng đôi một. Mặt khác dàn ống bố trí trên tiết diện hình tròn.
Nên số đôi lỗ phải khoan trên 1/4 tiết diện thùng quạt gió là:
0,08
Flỗ


n=

16 ì Flỗ

=

16 ì 7,85ì 10 - 5

= 64 (lỗ)

2.2:Tính toán bể lắng tiếp xúc ngang

S B LNG

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 14


N MễN HC X Lí NC CP
2.2.1. Diện tích bể lắng:
Dùng bể lắng ngang thu nớc ở cuối bể, diện tích mặt bằng bể là:
Q
ì
3,6 ì u
0
F=
(m2)
Q : Công suất trạm , Q = 1042 (m3/h)
u
0

u -

V

tb

30
=

(1) là hệ số kể đến ảnh hởng của thành phần nớc thẳng đứng.
Trong đó:
- u0 : Tốc độ lắng cặn, ly bng 0,6 (mm/s)
- Vtb : Vận tốc trung bình chuyển động ngang của dòng nớc. Vtb = Kìu0
Với K là hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài và chiều cao của bể lắng.
L
H
Chọn
= 10 K = 7,5 Vtb = 7,5ì 0,6 = 4,5 (mm/s).
0,6
4,5
0,6 30
Thay vào công thức (1) ta có:
=
= 1,333
1042
ì 1,333
3,6 ì 0,6
Nh vậy,
F=
643 (m2)
B trớ 2 b lng, mi b cú din tớch l 321,5 (m2)
0

2.2.2. Chiều rộng bể lắng
Chiều rộng của bể lắng đợc tính theo công thức:
Q
3,6 ì V ì N ì H
tb
B=

Trong đó:
-

H: Chiều cao vùng lắng, H = 3 (m)

-

N: Số bể lắng, lấy N = 2 bể.

Khi đó:
B=

1042
3,6 ì 4,5ì 2 ì 3

10 (m)

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 15


N MễN HC X Lí NC CP

Chia mỗi bể thành 2 ngăn, chiều rộng của một ngăn là bn =

B
2

=

10
2

= 5 (m)

2.2.3. Chiều dài bể lắng
Chiều dài bể lắng là:
L=
Kiểm tra:

L
H

=

32
3

F
BìH

=

643
10 ì 2

32 (m)

= 10,67 (đạt yêu cầu)

Chọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m). Sử dụng phơng pháp cặn trợt về phía
đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể).
2.2.4. Tính hệ thống phân phối nớc vào bể:
Để phân phối và thu nớc đều trên toàn bộ diện tích bề mặt bể lắng ta đặt các vách
ngăn có đục lỗ ở đầu và cuối bể.
Thiết kế hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 (m) theo quy
phạm là 0,3ữ0,5 (m).
Đặt vách ngăn phân phối nớc vào bể cách đầu bể một khoảng 1,5 (m).
Diện tích của vách ngăn phân phối nớc vào bể là:
Fngăn = bnì (H0 0,3) = 5 ì (3 0,3) = 13,5 (m2)
Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn của bể là:
1042
2,0 ì 2,0
qn =
= 260,5 (m3/h) = 0,072 (m3/s)
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nớc vào là:
qn
0,072
V
0,3
lỗ1
Flỗ 1 =
=
= 0,24 (m2)
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nớc ở cuối bể là:
qn
0,072
V

0,5
lỗ2
Flỗ 2 =
=
= 0,144 (m2)
( Quy phạm: Vlỗ1 = 0,2 0,3 m/s ,Vlỗ2 = 0,5 m/s )


Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn phân phối d1 = 100 mm.
( Quy phạm: d1 = 50 150 mm )
GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 16


N MễN HC X Lí NC CP
f1lỗ = 0, 007854(m2)

Diện tích một lỗ là

Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối là:
0,24
Flỗ1
0,00785
f1lỗ
n1 =
=
= 30 (lỗ)
vách ngăn phân phối bố trí thành 6 hàng dọc và 5 hàng ngang. Theo quy phạm,

hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là: 0,3-0,5 m.


Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn thu nớc
Diện tích một lỗ là

d2 = 80 mm

f1lỗ = 0,00503(m2)

Tổng số lỗ ở vách ngăn thu nớc là:
0,144
Flỗ2
0,00503
f1lỗ
n1 =
=
= 28 (lỗ)
vách ngăn thu nớc bố trí thành 7 hàng dọc và 4 hàng ngang
5 - 0,3
5
Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng dọc là: dọc =
= 0,94 (m)
9
9
Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng ngang là: ngang = = 1 (m)
2.2.5.Tính diện tích vùng chứa cặn
Do lợng cặn vào bể phần lớn lắng xuống ở phía đầu bể nên bố trí hố thu cặn đặt ở
phía đầu bể. Sử dụng phơng pháp cặn trợt về phía đầu bể. Bể lắng đợc xả cặn định
kỳ.

Thể tích vùng chứa cặn đợc tính toán theo công thức:
T ì Q( Mc - m )
c
W0 =
(m3)
Trong đó:
-

T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lợng cặn rất nhỏ, chất lợng nớc
khó gây thối rữa nên lấy T = 78 (giờ)

-

-

Q : Lu lợng nớc vào bể lắng, Q =1042/2 = 521 (m3/h)

-

m: Hàm lợng cặn trong nớc sau khi lắng, m = 10 (mg/l)

c: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy c = 150 000 (g/m3)
- Mc: Tổng hàm lợng cặn trong nớc đó vào bể lắng, Mc = 35,54 (mg/l)

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 17

N MễN HC X Lí NC CP



W0 =



78 ì 521x( 35,54 - 10)
150 000

= 6,9 (m3)

Chiều cao vùng chứa và nén cặn
Chiều cao vùng chứa và nén cặn đợc tính theo công thức:
W
6,9
0
321,5
F
hc =
=
= 0,02 (m)



Chiều cao bể lắng
Chiều cao bể lắng đợc xác định theo công thức:
Hbể = HL + hc + hbảo vệ

Trong đó:-

HL : Chiều cao vùng lắng nớc, HL =2,5 (m)

hbảo vệ : Chiều cao bảo vệ, lấy = 0,5 (m)

-

hc : Chiều cao tầng cặn. Nh trên đã tính hc = 0,02 m


Hbể = 2,5 + 0,02 + 0,5 = 3,02 (m)
Lợng cặn một bể lắng xả ra:
Qc =

W o .K
60.t

Trong đó: - Wc là dung tích của ngăn chứa cặn
-

t là thời gian xả cặn, t = 9 phút

-

K: hệ số phụ thuộc vào cách xả, K = 1,3.
=> Qc =

Wo.1,3
60 x9

=

6,9 ì 1,3
60 ì 9

= 0,017 (m3/s)

Xả cặn bằng phơng pháp thuỷ lực.
Khoảng cách giữa các ống thu cặn (không lớn hơn 3 m), lấy bằng 2 m .
Vách nghiêng của hố thu cặn = 450.
Độ dốc của ống thu cặn: i = 5%.
Vận tốc cặn chảy trong ống: v = 1,8 m/s.
Đờng kính lỗ thu cặn (không nhỏ hơn 25 mm.), lấy bằng: d = 25 mm.
Khoảng cách giữa các tâm lỗ Tiêu chuẩn 300 500 mm), lấy bằng 400 mm.

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 18


N MễN HC X Lí NC CP
2.3. Tính bể lọc nhanh
Chọn bể lọc mơng 2 tầng, tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng
cờng.

Sơ đồ cấu tạo bể lọc

1-Mơng phân phối nớc lọc (nớc từ bể lắng đến)

2-Mơng tập trung nớc rửa
3-Máng thu nớc rửa lọc
4-Lớp vật liệu lọc và lớp vật liệu đỡ
5-Hệ thống thu nớc trong và phân phối nớc rửa- Sàn gắn chụp lọc
6-Hầm thu nớc trong và phân phối nớc rửa
7-ống dẫn nớc trong về bể chứa nớc sạch
8-ống cấp nớc rửa
9-ống xả nớc rửa
10-Mơng thoát nớc rửa
11-Cửa quản lý
12-ống dẫn khí rửa bể

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 19


N MễN HC X Lí NC CP

2.3.1. Các kích thớc cơ bản
Chọn vật liệu tiếp xúc là cát thạch anh có:
dmax = 1,6 (mm)
dmin = 0,7 (mm)
dtơng đơng =0,8 ữ1,0 (mm)
Độ đồng nhất K = 2,0
Chiều dày L = 1,2 (m)
Hệ số dãn nở tơng đối e = 30%
=> Vận tốc bình thờng: Vbt = 7 (m/h)
Vận tốc tiêu chuẩn : Vtc = 10 (m/h)

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).
Chọn biện pháp rửa lọc:
Phơng pháp rửa lọc: Gió nớc kết hợp.
Chế độ rửa lọc nh sau: Bơm không khí với cờng độ 18 (l/s.m2) thổi trong 2 phút
sau đó kết hợp khí và nớc: nớc với cờng độ nớc 2,5 (l/s.m2) và khí với cờng độ
18 (l/s.m2) sao cho cát không bị trôi vào máng thu nớc rửa trong vòng 4 phút. Cuối
cùng ngừng bơm không khí và tiếp tục rửa nớc thuần tuý với cờng độ 6 (l/s.m2) trong
5 phút.

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 20


N MễN HC X Lí NC CP

Tổng diện tích mặt bằng của bể đợc xác định theo công thức:
Q
T ì V - 3,6 ì W ì t - n ì t ì V
bt
1
2
bt
F=
(m2)
Trong đó:
-

Q: Công suất trạm xử lý, Q = 25 000 (m3/ngđ)

-

Vbt : Vận tốc ở chế độ làm việc bình thờng, tra theo bảng lấy Vbt = 7 (m/h)

-

n : Số lần rửa bể lọc trong một ngày đêm, thờng lấy bằng 1-2. Vì đây truyền
xử lý nớc ngầm, hàm lợng cặn không nhiều lắm nên chọn chu kì rửa bể 1
lần/ngđ và rửa lọc hoàn toàn bằng điều khiển tự động.

-

T: Tổng thời gian làm việc của bể lọc trong một ngày đêm, lấy T = 24 giờ

-

W: Cờng độ nớc rửa lọc lấy theo kết quả thí nghiệm tơng ứng với từng loại
vật liệu lọc. Với đờng kính tơng đơng 0,8-1 mm, biện pháp rửa gió nớc
kết hợp, tra bảng (Trang 128-sách Xử Lý Nớc Cấp của trờng Kiến Trúc) có:
W = 6 (l/s.m2)

-

t1 : Thời gian rửa lọc, t1 = 2+4+6=12 (phút) = 0,2 (giờ)

-

t2 : Thời gian ngừng làm việc để rửa lọc, t2 = 0,35 (giờ)

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 21


N MễN HC X Lí NC CP



F=

25 000
24 ì 7 - 3,6 ì 6 ì 0,2 - 1 ì 0,35 ì 7

155 (m2)

Số bể lọc đợc xác định theo công thức:
F
155
N = 0,5ì
= 0,5ì
= 6,22 (bể)
Lấy 8 bể, khi đó diện tích của một bể là:
F
155
N
8

f=
=
20 (m3)
Diện tích xây dựng của một bể là 4 ì 5 (m2).
Tính toán kiểm tra tốc độ lọc tăng cờng
Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc tăng cuờng đuợc xác định theo công thức:
N
8
N -1
8 -1
Vtc = Vtbì
= 7ì
= 8 (m/h)
Thấy rằng Vtc< 10 (m/h) nên đảm bảo yêu cầu.
2.3.2. Tính toán hệ thống thu nớc sạch và phân phối nớc rửa
Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nớc chảy i = 0,001.
Khoảng cách giữa các tâm máng là 2 (m) < 2,2 (m)
Khoảng cách từ tâm máng đến tờng là 1,1 (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 = 6 (l/s.m2)

-

F1b: Diện tích của một bể: F1b = 20 (m2)

qr = 6ì 20 = 120 (l/s) = 0,120 (m3/s)

Do một bể bố trí 3 máng thu nên lu lợng nớc đi vào mỗi máng là:
0,120
3
q1m =
=0,04 (m3/s)
Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này.

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 22


N MễN HC X Lí NC CP

Chiều rộng của máng đợc tính theo công thức:
5

Bm = K ì

q 1m 2

(1,57 + a ) 3

Trong đó:
-

qm : Lu lợng nớc đi vào 1 máng = 0,04 (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
5



Bm= 2,1ì

( 0,04) 2

(1,57 + 1,5) 3

0,296 (m)

Chiều cao của máng
H = 0,75ìBm + 0,5ìBm = 0,75ì0,296 + 0,5ì0,296
= 0,37 (m)
Chiều cao toàn bộ máng
Hm = H + m (m)
Trong đó: m là chiều dày đáy máng (TC: 0,1-0,75), lấy m = 0,1 (m)
Do đó

Hm = 0,37 + 0,1 = 0,47 (m)

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 23


N MễN HC X Lí NC CP
Khi tính toán phải đảm bảo khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên
của máng thu nớc để khi rửa, vật liệu lọc không bị trôi theo đờng máng.
Khoảng cách này đợc xác định theo công thức:
Hìe
100
h=
+ 0,25 (m)
Trong đó:
-

e : trng n ca vt liu lc khi ra, e = 30%

- H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)
0,37 ì 30
100
=> h =
+ 0,25 (m) = 0,361 (m)
Chiều cao toàn phần của máng thu nớc rửa là: Hm = 0,47 (m) . Vì máng dốc về
phía máng tập trung 0,01, máng dài 6 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập trung
là:
0,47 + 0,06 = 0,53 (m)

Do khoảng cách giữa mép trên lớp vật liệu lọc đến mép dới cùng của máng thu
0,07m theo tiêu chuẩn nên chiều cao áp trên lớp vật liệu lọc đến điểm trên cùng của
máng Hm là:
Hm = 0,53 + 0,07 = 0,6 (m)
Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy muơng tập trung nuớc đuợc xác định theo công
thức sau:
3

hmơng = 1,75ì

q2m
g ì B2m

+ 0,2 (m)

Trong đó:
-

qm : Lu lợng nớc chảy vào mơng; qm =qr = 0,12 ( m3/s)

- Bttm: Chiều rộng của mơng thờng là 0,7- 0,8 m. Lấy bằng 0,7 m.
-

g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/ s2
0,122
3

Vậy:

hmơng = 1,75ì

9,81ì 0,72

+ 0,2 (m)

hmơng = 0,45 (m)
Chọn vận tốc nuớc chảy trong muơng khi rửa lọc là 0,8 (m /s)
Tiết diện ớt của mơng khi rửa là:
GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 24


N MễN HC X Lí NC CP

qr
Vk

( m2)
0,12
0,8
Fmơng =
= 0,15 ( m2)
Fmơng =

Chiều cao nuớc trong muơng tập trung khi rửa là:
F
0,15
B

0,7
m
h=
=
= 0,21 (m).
2.3.3.Tính toán hệ thống rửa lọc, hệ thống thu nớc rửa
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.
Sau đó, giữ nguyên cờng độ khí, cung cấp nuớc rửa lọc với cuờng độ 2,5 (l/s.m2),
kết hợp với sục khí trong vòng 4 phút.
Kết thúc sục khí, rửa nuớc với cuờng độ 6 (l/s.m2) trong vòng 6 phút.
Cung cấp nuớc vào bể tiếp tục quá trình lọc và xả nuớc 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 = 50 ì 20= 1000 (cái)
Vậy với 8 bể lọc, số chụp lọc cần thiết là: 8000 chụp lọc.
Vận tốc nuớc qua các khe chụp lọc theo tiêu chuẩn là không nhỏ hơn 1,5 m/s.
Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc là:
V2K
2ìgì à
hPP =
(m)
(Theo 6.114 TCXDVN 33:2006)
Trong đó :
- VK : Vận tốc nuớc qua chụp lọc; VK = 1,5 (m/s)

GVDH: PGS.TS.V VN HIU
SVTH: TRNH TH HềA MSV:1351060012

Page 25