Đồ án công nghệ xử lý nước cấp báo cáo thành phố trà vinh với công xuất 33000 m3s

Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Mục Lục

SVTH: Bùi Tuấn Anh

1


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Chương 1: Mô Tả Hệ Thống Cấp Nước Tại Địa Phương
1.Giới thiệu và dân số toàn khu vực
1.1.Giới thiệu Tp.Trà Vinh
Thành phố Trà Vinh, nằm bên bờ sông Tiền, tỉnh Trà Vinh (Việt Nam). Thành
phố Trà Vinh nằm trên Quốc lộ 53 cách Tp.Hồ Chí Minh khoảng 202 km và
cách thành phố Cần Thơ 100 km, cách bờ biển Đông 40 km, với hệ thống giao
thôngđường bộ và đường thủy khá hoàn chỉnh thuận tiện để phát triển kinh tế, văn
hóa - xã hội với các tỉnh đồng bằng sông Cửu Longvà là vùng kinh tế trọng điểm của
tỉnh.
Thành phố Trà Vinh là tỉnh của tỉnh Trà Vinh, có diện tích tự nhiên 68,035 km²
chiếm gần 3% diện tích của tỉnh. Nằm ở phía Nam sông Tiền có tọa độ địa lý từ
106o18’ đến 106o25’ kinh độ Đông và từ 9o31’ đến 10o1’ vĩ độ Bắc
+
+
+
+

+

Phía Bắc giáp sông Cổ Chiên thuộc tỉnh Bến Tre.
Phía Tây Bắc giáp huyện Càng Long.
Phía Đông và Đông Nam giáp huyện Châu Thành.
Phía Nam giáp huyện Châu Thành.
Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Châu Thành.

1.2.Dân số toàn khu Tp.Trà Vinh
-

Dân số: Theo thống kê từ năm 2015,Thành phố Trà Vinh là 141.602
người,với mật độ 2,08 người/.
Ngày 1/9/2016, Ủy ban Nhân dân thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh, đã tổ
chức lễ công bố quyết định của Thủ tướng Chính phủ công nhận thành phố
Trà Vinh là đô thị loại 2 trực thuộc tỉnh Trà Vinh.

SVTH: Bùi Tuấn Anh

2


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

2.Công suất cấp nước toàn khu vực
Theo TCXDVN 33:2006
STT

II.

Đối tượng dùng nước và thành phần cấp nước

Giai đoạn
2010

2020

120
80

150
100

85
75
10

99
90
10

10

10

22 ÷ 45

22 ÷ 45

< 25

< 20

8 ÷ 10

7÷8

Đô thị loại II, đô thị loại III
a) Nước sinh hoạt:
- Tiêu chuẩn cấp nước ( l.người/ngày ):

-

b)
c)
d)
e)
f)

+ Nội đô
+ Ngoại vi
Tỷ lệ dân số được cấp nước (%):
+ Nội đô
+ Ngoại vi
Nước phục vụ công cộng; Tính theo % của
(a)
Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị;
Tính theo % của (a)

Nước khu công nghiệp
( lấy theo điều 2.4 – Mục 2 )
Nước thất thoát; Tính theo % của
( a + b + c +d )
Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý
nước; Tính theo % của ( a + b + c + d + e )

Lưu lượng ngày tính toán (trung bình trong năm) cho hệ thống cấp nước tậptrung
được xác định theo công thức:

Trong đó:
qi: Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo bảng3.1)
Ni: Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi
fi: Tỷ lệ dân được cấp nước (lấy theo bảng3.1)
D: Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất thoát,
nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 và lượng nước dự
phòng. Lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các lượng
SVTH: Bùi Tuấn Anh

3


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm 5-10% tổng lưu lượng nước cho ăn
uống sinh hoạt của điểm dân cư; Khi có lý do xác đáng được phép lấy thêm nhưng
không quá15%.
Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất ngày

(m3/ngày) được tính theo công thức:
Qngày.max = Kngày.max x Qngày.tb
Qngày.min = Kngày.min x Qngày.tb
Hệ số dùng nước không điều hoà ngày kể đến cách tổ chức đời sống xã hội, chế độ
làm việc của các cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, sự thay đổi nhu cầu dùng nước
theo mùa cần lấy như sau:
K ngày/max = 1,2 ÷ 1,4
K ngày/min = 0,7 ÷ 0,9
Lưu lượng giờ tính toán q m3/h, phải xác định theo công thức:
qgiờ max= Kgiờ max.
qgiờ min= Kgiờ min.
Hệ sống dùng nước không điều hoà K giờ xác định theo biểu thức:
Kgiờ max = αmax x bmax
Kgiờ min = αmin x bmin
Ta có
Các số liệu lấy cho khu vực nội đô:
-tiêu chuẩn cấp nước: q=150(l/người.ngày)
-tỉ lệ dân số được cấp nước: f=99%
→ Qsinh hoạt == =21027 (m3/ng.đêm)
Qphục vụ công cộng= 10% Qsinh hoạt= 0,1. 21027 =2102 (m3/ng.đêm)
Qcông nghiệp dich vụ=10% Qsinh hoạt= 0,1. 21027 =2102 (m3/ng.đêm)
Qthất thoát = 15%( Qsinh hoạt+ Qphục vụ công cộng + Qcông nghiệp dich vụ)

SVTH: Bùi Tuấn Anh

4


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

= 3784 (m3/ng.đêm)
Qdùng trong trạm xử lý = 7%( Qsinh hoạt+ Qphục vụ công cộng + Qcông nghiệp dich vụ+ Qthất thoát)
=2031 (m3/ng.đêm)
Qdự phòng = 10% Qsinh hoạt=0,1. 21027 =2102 (m3/ng.đêm)
 Qngày.tb = Qsinh hoạt+ Qphục vụ công cộng + Qcông nghiệp dich vụ+ Qthất thoát+ Qdùng trong trạm xử lý

+ Qdự phòng
=33148 (m3/ng.đêm).
Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất:
Qngày max= Kngày max. Qngày.tb = 1,3.33148 =43092 (m3/ng.đêm).
Qngày min= Kngày min. Qngày.tb = 0,8.33148 =26518 (m3/ng.đêm).
Kgiờ max = αmax.bmax =1,2.1,1 = 1,32
( số dân >100000 người → bmax=1,1 theo bảng 3.2 TCVN 33-2006)
Kgiờ min = αmin.bmin = 0,4.0,7 = 0,28
( số dân >100000 người → bmax=0,7 theo bảng 3.2 TCVN 33-2006)
Lưu lượng nước tính toán trong giờ dùng nước nhiều nhất và ít nhất:
qgiờ max = Kgiờ max.= 1,32 . = 2370(m3/h)
qgiờ min = Kgiờ min.= 0,28.= 502(m3/h)
3.Hiện trạng cấp nước trên khu vực.
3.1.Đơn vị cấp nước tại khu vực đô thị
-

-

Công ty TNHH MTV Cấp Thoát nước Trà Vinh đang là đơn vị quản lý sản xuất
và phân phối nước sạch tại hầu hết các đô thị trên tinh Trà Vinh,bao gồm cả
thành phố Trà Vinh.
Công ty đang khai thác 22 giếng thu nước ngầm tầng sâu (từ 120m đến

160m). Công suất mỗi giếng: 80m3/h.Cụm xủ lý nước sạch công suất 50.000
m3/ngàyđêm.

SVTH: Bùi Tuấn Anh

5


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

3.2. Đặc điểm nguồn nước.
Chất lượng: Đối với nước ngầm, các giếng khoan sâu và xây dựng đới phòng
hộ tốt, cách xa các nguồn ô nhiễm, không bị ảnh hưởng bởi các hoạt động sản
xuất nên chất lượng nước ngầm luôn được đảm bảo tiêu chuẩn Nhà nước
+ Loại nước nguồn để sản xuất nước sạch: Hiện nay, hệ thống cấp nước sinh
hoạt, ăn uống, sản xuất chủ yếu sử dụng nguồn nước mặt được khai thác từ
các mạch nước ngầm trên địa bàn tỉnh.
+ Ưu điểm
+

Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu
như hạn hán.Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như
nước mặt.
Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là
trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất
khác nhau. Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt.
+

Nhược điểm

Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn
năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa. Và tầng nước này nói
chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế. Do vậy trong tương lai
cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt.
Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống,
một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng
xuống gây hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân gây hiện
tượng lún sụt đất.
3.3.Dây chuyền xử lý nước tại nhà máy.
-

Xây dựng tuyến ống thu gom, chuyển tải nước thô từ HDPE D700 đến D200
dài 15km.
Xây dựng cụm xủ lý nước sạch công suất 50.000 m3/ngàyđêm.
Xây dựng bể chứa 6.000m3, trạm bơm nước sạch và các hạng mục phụ trợ.
Xây dựng tuyến ống truyền tải và phân phối HDPE D700 - D80, dài 130 km.

SVTH: Bùi Tuấn Anh

6


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Chương 2: Đánh Giá Chất Lượng Nước Nguồn Và Đề Xuất Dây Chuyền Xử Lý
1.Đánh giá chất lượng nước thô dựa vào các quy chuẩn hiện hành của

BTNMT
1.1.Xác định các chỉ tiêu còn thiếu
+

Tính tổng hàm lượng muối

Trong đó:
: Tổng hàm lượng ion dương không kể đến Fe2+
: Tổng hàm lượng ion âm không kể đến HCO3-, SiO2= 147 + 50 + 10 + 0,6 = 207,6 (mg/l)
= 14 + 11 + 0,3 = 25,3 (mg/l)
Như vậy:
P = 207,6+ 25,3 + 1,4 x 17 + 0.5 x 180 + 0.13 x 0 = 346,7 (mg/l).
+

Tính độ kiềm toàn phần

Khi pH < 8.4 thì độ kiềm được tạo ra chủ yếu bởi HCO 3- và [OH-]=0. Khi đó độ kiềm
được xác định theo công thức:

+

Tính độ cứng toàn phần (theo mgđl/l)

Độ cứng toàn phần = Độ cứng của

+

+ Độ cứng của

Xác định hàm lượng CO2 tự do hòa tan trong nước

SVTH: Bùi Tuấn Anh

7


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Ở nhiệt độ t = 180C, độ muối P = 346,7 mg/l, độ kiềm = 2,94 ; pH = 6,8.
Từ nhiệt độ, độ muối, độ kiềm, pH đã biết ta xác định hàm lượng CO 2 tự do hòa tan
trong nước dựa theo biểu đồ dưới đây thì hàm lượng CO 2 xác định được là 40mg/l.

1.
2.Đánh giá chất lượng nước nguồn:
+

So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt
Tên số liệu

Thông số

Nhiệt độ (oC)
pH
Độ oxy hóa (mg/L)
Độ mầu (pt - co)
Chất rắn lơ lửng (mg/l)
Fe tổng (mg/L)
Fe II (mg/L)

Mn (mg/L)
H2S (mg/L)
Na+ + K+ (mg/L)
Ca2+ (mg/L)
Mg2+ (mg/L)
NH4+ (mg/L)

18
6.8
4
9
9
18
17
0.1
0.1
144.7
50
10
0.6

SVTH: Bùi Tuấn Anh

TCXDVN33:2006
QCVN01:2009/BYT
6,5-8,5
<2
<15
20
<0,3

<0,3
<0,3
<0,05
<200
<100
<3
8

So sánh

Xử lý

Xử lý
Xử lý
Xử lý


Đồ Án Nước Cấp
HCO3- (mg/L)
SO42- (mg/L)
ClNO2E.coli (MPN/l)

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa
180
14
11
0.3
1

<250

<250
<3
0

Xử lý

+ Đánh giá chung nguồn nước
-

-

Theo như bảng số liệu trên đã so sánh trong nước ngầm có các ion là: Độ oxy
hóa ,Fe tổng, H2S, E.coli với nồng độ lớn so với các TCXDVN
33:2006,QCVN01:2009/BYT cho nên cần phải xử lý mới đảm bảo nước cấp và
sinh hoạt.
pH thuộc vào khoảng 6,5-8,5 cho nên không phải kiềm hóa.
Hàm lượng cặn lơ lửng thấp nên không dùng đến phèn nhôm Al 2(SO4)3.

2.Tính toán lượng hóa chất cho vào
• Kiểm tra nước khi xử lý nước có phải Clo hóa sơ bộ hay không
Do đặc đặc nước ngầm có hàm lượng chất rắn thấp vì vậy không cần phèn để đông
keo tụ, hóa chất sử dụng chỉ bao gồm hóa chất clo hóa sơ bộ. Độ oxy hóa theo
KMnO4 cũng không cao:
Liều lượng Clo dùng để Clo hóa sơ bộ tính theo công thức:
mg/l)

3.Đề xuất dây chuyền 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.

SVTH: Bùi Tuấn Anh

9


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Theo chất lượng nước nguồn đã có đưa ra các phương án xử lý:

Trạm bơm cấp 1

NaOH

Nước từ trạm bơm giếng khoanDàn mưa

Trạm bơm cấp 2

Hệ thống phân phối

+

Clo
Bể lắng ngang

Xả cặn ra hồ nén bùn

Bể chứa nước sạch

Hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm:

Giếng khoan: là công trình thu nước nầm 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.

SVTH: Bùi Tuấn Anh

10

Bể lọc nhan


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Dàn mưa: làm giàu oxy cho nước và khử khí CO2 có trong nước. giàn mưa có khả
năng thu được oxy hòa tan bằng 55% lượng oxy bão hòa và khử được khoảng 70%80% lượng CO2 trong nước ngầm. Nhưng lượng CO2 sau làm thoáng không được
xuống thấp hơn 5-6 mg/l.
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 lọc nhanh : 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 chứa nước sạch:Bể chứa nước sách được dùng để rửa bể lọc, pha hóa chất,

phục vụ vệ sinh, dự trữ cứu hỏa. Thể tích nước cần thiết cho tiếp xúc khử trùng và
dung tích nước điều hòa cho mạng lưới…, tất cả đều được chứa trong bể chứa nước
sạch. Dung tích và vị trí của bể chứa được xác định theo yêu cầu chung của toàn bộ
hệ thống cấp nước. Bể chứa nước sạch được đặt gần bể lọc và trạm bơm cấp II . Bể
có hình dạng là hình hộp chữ nhật bằng bê tông cốt thép có nắp đậy phía trên và có
trồng cỏ ở trên.
Thuyết minh quy trình công nghệ
∗

∗

∗

∗
∗
∗

Đầu tiên, nước ngầm được hút từ đất lên nhờ hệ thống bơm cấp 1, sẽ dẫn
nước vào công trình làm thoáng. Với mục đích chính là khử CO 2, hòa tan oxi
từ không khí vào nước để oxi hóa Fe 2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ để dễ dàng
kết tủa, dễ dàng lắng đọng để khử ra khỏi nước nâng cao công suất của các
công trình lắng và lọc.
Sau khi làm thoáng nước tiếp tục sẽ qua Bể lắng ngang được châm NaOH
.Nước cần xử lý vào ống trung tâm của bểđược phân phối vào bể keo tụ sau
đó vào bể lắng ngang và được châm Clo. Nước từ bể keo tụ vào bể lắng sẽ
chuyển động giữa các bản vách ngăn nghiêng theo hướng từ dưới lên và lắng
cặn xuống đến bề mặt bản vách ngăn nghiêng sẽ trượt xuống theo chiều
ngược lại và ở dạng tập hợp tập trung về hố thu cặn, từ đó theo chu kỳ xả đi.
Sau đó nước được đưa qua bể lọc nhanh. Tại đây, không chỉ giữ lại các hạt
cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ rộng tạo ra giữ các hạt

mà còn lọc giữ lại keo sắt,keo hữu cơ gây độ đục, độ màu.
Kế tiếp là nước được dẫn vào bể chứa nước sạch, với hóa chất khử trùng là
dung dich Clo để loại trừ vi sinh vật tồn tại trong nước ngầm.
Nước đã được khử trùng được đưa qua bể chứa nước sạch.
Cuối cùng nhờ hệ thống bơm cấp 2 phân phối nước cho người dân sử dụng.

SVTH: Bùi Tuấn Anh

11


Đồ Án Nước Cấp

SVTH: Bùi Tuấn Anh

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

12


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Chương 3: Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Đơn Vị
1.Tính giàn mưa
1.1. Cấu tạo và Chức năng
+
−
−

−
−

•

Gồm các bộ phận sau:
Hệ thống phân phối nước.
Sàn tung mưa.
Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước.
Sàn và ống thu nước

Chức năng:làm giàu oxy cho nước và khử khí CO 2 có trong nước. giàn mưa có
khả năng thu được oxy hòa tan bằng 55% lượng oxy bão hòa và khử được
khoảng 70%-80% lượng CO2 trong nước ngầm. Nhưng lượng CO2 sau làm
thoáng không được xuống thấp hơn 5-6 mg/l.

1.2.Xác định tính ổn định của nước sau làm thoáng
Để lựa chọn được phương pháp hợp lý ta căn cứ vào trị số độ kiềm và độ pH của
nguồn nước sau khi làm thoáng. Để oxi hóa và thủy phân 1 mg Fe 2+ thì tiêu thụ
0,143 mg O2 đồng thời làm tăng 1.6 mg CO2 và độ kiềm giảm 0,036 mg dl/l.
• Độ kiềm sau làm thoáng:
Ki = Kio – 0,036.Fe2+ = 2,94 – 0,036.17 = 2,328 (mg/l)
Trong đó: Kio: là độ kiềm ban đầu của nước nguồn Kio = 2,94 mgđl/l
Fe2+: hàm lượng sắt ban đầu của nước nguồn Fe2+ = 17 mg/l
• Lượng CO2 sau làm thoáng:
CO2 = CO2+ 1,6.Fe2+ = 40 + 1,6.17 = 67,2 mg/l
• PH của nước ngồn sau làm thoáng

SVTH: Bùi Tuấn Anh

13


Đồ Án Nước Cấp

•

Tra biểu đồ ta được : pH = 6.5

•

Tra biểu đồ ta được : pH = 6.81

SVTH: Bùi Tuấn Anh

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

14


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Do pH < 6,8 nên không áp dụng được phương pháp làm thoáng đơn giản. (Điều kiện
pH > 6,8 và độ kiềm > 1 mgdl/l). Lấy 20% CO 2 tự do trong nước thì ta tra biểu đồ
được pH = 6,81 .Thỏa mãn điều kiện pH > 6.8 và độ kiềm > 1 mgdl/l thì dùng
phương pháp khử sắt bằng làm thoáng tư nhiên bằng giàn mưa :
•

Hàm lượng cặn sau làm thoáng xác định theo công thức:
Trong đó:

-

C0max: hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn (mg/l)
M: độ màu nước nguồn (Pt-Co)
1.3.Hệ thống dàn mưa
Nhiệm vụ: Khử CO2 trong nước, làm giàu oxy trong nước, tạo điều kiện để Fe 2+
thành Fe3+. Dạng giàn mưa làm thoáng tự nhiên. Công suất nhà máy 18800 m 3/ngày
đêm. Thiết kế giàn mưa với hai đơn nguyên. Lưu lượng đi vào mỗi đơn nguyên:
q = Q/2 =33148/2 = 16574(m3/ngày đêm)
q = 16574 m3/ ngày = 690 m3/h
Diện tích mặt bằng giàn mưa được tính theo công thức (Theo Xử lý nước cấp của
Nguyễn Ngọc Dung, 1999, trang 171) :
Trong đó:

-

qm: cường độ mưa (10 – 15 m3/m2.h) chọn bằng 15
Chọn diện tích mặt bằng cho giàn mưa là: 7x7 m
Diện tích 1 ngăn: f = F/N
Trong đó F là diện tích giàn mưa (m2)
N là số ngăn của giàn mưa, Chọn N = 4

 Diện tích 1 ngăn: f = 3.5x3.5. Chiều rộng giàn mưa

(Theo Xử lý nước cấp của

Nguyễn Ngọc Dung, 199, trang 171).

 Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, 1999,
trang 173):

Trong đó:

SVTH: Bùi Tuấn Anh

15


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

K: Hệ số khử khí, chọn vật liệu tiếp xúc là than cốc có d = 24mm, theo biểu đồ xác
định hệ số tác khí K khi cường độ lưới là 10 m 3/m2.h. Ta xác định được K = 0,077
m/h ứng với nhiệt độ nước nguồn là 19 0C (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc
Dung, 1999, trang 173)
− G: Lượng CO2 tự do cần khử
+ Cl: Lượng CO2 tự do đơn vị cần khử để tăng độ pH lên 7.5
−

Trong đó:
−
−
−
−
−

: Hàm lượng sắt của nước nguồn,

= 17 mg/L
1,64: Lượng CO2 tự do tách ra khi thủy phân 1 mg sắt của nước nguồn, mg/L
Cd: Hàm lượng CO2 tự do ban đầu trong nước ngầm, Cd = 40 mg/L
Ct: Nồng độ CO2 tính toán ứng với độ pH = 7,5 và độ kiềm của nước nguồn
1.042= 39.6 mg/l
Trong đó:

−

Cbd: Nồng độ CO2 tự do xác định theo biều đổ Langlier ứng với trị số pH và độ kiềm
đã biết ở nhiệt độ 180C. Ta có Cbd = 40 mg/L

−

: Hệ số kể đến hàm lượng muối hòa tan trong nước có thể xác định theo bảng sau
(Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, 1999, trang 173)
Lượng muối trong
nước (mg/L)

100

20
0

300

750

100
0

1,0
5

1,0

0,96 0,94 0,92 0,87

0,83

400

500

Chọn B = 0.95
−

: Hệ số kể đến nhiệt độ của nước có thể xác định trong bảng sau (Theo Xử lý nước
cấp của Nguyễn Ngọc Dung, 1999, trang 173)
Nhiệt độ (0C) 0
1,5
5

10

20

30

40

50

60

1,2
1

1,
0

0,
9

0,8
9

0,8

0,79

Chọn γ =1.042
 Động lực trung bình của quá trình khử khí xác định theo công thức

Trong đó:
SVTH: Bùi Tuấn Anh

16

Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc:
Trong đó:
ftx: Diện tích bề mặt đơn vị. Chọn f tx = 120 m2/m3 (Theo Xử lý nước cấp của
Nguyễn Ngọc Dung, 1999, trang 174)
− Ftx: Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc (m2)
− Chọn số sàn tung là 3, vì hiệu quả hoạt động của 3 sàn tung đầu tiên thường
làcao còn các sàn kế tiếp thường rất kém. Khoảng cách giữa các sàn tung
càng cao thì thời gian tiếp súc tiếp xúc không khí càng lớn, khỏang cách này
cũng làm ảnh hưởng đến việc làm vệ sinh sau này (chiều cao càng lớn càng
dễ làm vệ sinh) và đặc biệt nó ảnh hưởng đến hiệu quả khử CO 2 so với hiệu
quả hòa tan O2 (khoảng cách càng lớn thì hiệu quả khử CO 2 càng cao). Chiều
cao hiệu quả đối với giàn mưa là 2m. ( theo các tài liệu tham khảo) nhưng
nếu khoảng cách giữa các sàn tung lớn thì hiệu quả khử CO 2 cũng không tăng
lên bao nhiêu mà lại rất tốn chi phí xây dựng. chọn khoảng cách giữa các sàn
tung là 0,7 m. chiều cao phần làm thoáng là: 3 x 0,7 = 2,1 m.
−

1.4. Sàn tung nước
 Sàn đổ lớp vật liệu tiếp xúc

Vị trí nằm dưới sàn tung nước, khoảng cách giữa các sàn là 0,7 m, sàn đổ lớp vật
liệu tiếp xúc làm bằng tôn hay bê tông có xẻ khe hay đục lỗ. Tỷ lệ khe hoặc lỗ chiếm
30 – 40% diện tích sàn. Ngoài ra còn dùng thanh tre hoặc gỗ đặt cách nhau 20mm.
Phía dưới đổ lớp vật liệu tiếp xúc dày 30 – 40cm. Lớp vật liệu tiếp xúc thường là
cuội, sỏi, than cốc, than xỉ. Lớp vật liệu này có chức năng chia nước thành những
màng mỏng xung quanh vật liệu tiếp xúc để tăng khả năng tiếp xúc nước và không

khí. (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, 1999, trang 171)
Chọn sàn đổ lớp vật liệu tiếp xúc làm bằng các tấm đan bê tông dày là 30 – 40mm,
đường kính lỗ d = 15mm. Chọn tỷ lệ lỗ chiếm 35% diện tích sàn
Tổng diện tích các lỗ là:
Tổng số lỗ trên các tấm đan:

1.5.Hệ thống phân phối nước
 Dẫn nước lên dàn phun: Tốc độ nước chảy trong ống dẫn nằm trong khoảng 0,8

– 1,2 m/s. Chọn v = 1m/s thì diện tích ống dẫn nước là:
SVTH: Bùi Tuấn Anh

17


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Chọn đường kính ống D = 500 mm, kiểm tra lại vận tốc
 Hệ thống dàn phun mưa: Chọn 2 ống, mỗi ngăn 1 ống chính và có vận tốc 0,9

m/s nên đường kính ống là:

Chọn đường kính đường ống dẫn lên giàn mưa bằng thép d = 250mm. Kiếm tra lại
vận tốc:
Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều rộng của mỗi ngăn. Khoảng cách giữa 2
ống nhánh theo quy phạm (bảng 6.19 TCVN 33-2006) là 240 - 340 mm. Chọn d c =
0.32 m. Số ống nhánh cần thiết: (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, trang
145)

Trong đó:
−

L: Chiều dài một đơn nguyên, m
Lưu lượng vào ống nhánh:
Đường kính ống nhánh:
Trong đó:vn: Vận tốc nước trong ống phân phối nhánh v n = 1.2 m/s (Theo mục 6.246,
TCVN 33: 2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế)
Chọn ống nhánh với đường kính là dn = 50 mm thép
Với ống chính d = 250mm, thì tiết diện ngang của ống:

Để nước có thể phẩn phối đều khắp diện tích mỗi ngăn của giàn mưa, trên các ống
nhánh ta khoan các lỗ có đường kính d lo = 7 mm (Quy phạm theo TCVN 33:
2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế thì là 5 – 10 mm).
Tổng diện tích các lỗ này lấy bằng (30 – 35%) diện tích tiết diện ngang của ống
chính. Chọn 35% tổng diện tích lỗ (Theo TCXDVN 33 :2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết
kế ). Tổng diện tích lỗ tính được:

Số lỗ cần thiết:
SVTH: Bùi Tuấn Anh

(lỗ)
18


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Số lỗ trên mỗi ống nhánh: , lấy bằng 24 lỗ

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau và hướng xuống phía
dưới và nghiêng một góc 45 0 so với mặt phẳng nằm ngang. Số lỗ trên mỗi hàng của
ống nhánh là: 26/2 = 12 lỗ
Trên mỗi hàng của ống nhánh có 6 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ:
1.6.Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước
Để có thể thu oxy trong không khí kết hợp với việc khử khí CO 2, đồng thời đảm bảo
nước không bắn ra ngoài ta bố trí các cửa chớp bằng bê tông cốt thép hoặc bằng
gỗ. Góc nghiêng giữa các chớp mặt phẳng nằm ngang là 45 o. Khoảng cách giữa hai
cửa chớp kế nhau là 200mm và chiều rộng mỗi cửa là 200mm. Cửa chớp được bố trí
xung quanh trên toàn bộ chiều cao của giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không
khí. Các cửa chớp này được xây dựng cách mép ngoài của sàn tung là 0.6m khoảng
cách này được làm lối đi xung quanh khi làm vệ sinh giàn mưa (Theo Xử lý nước cấp
của Nguyễn Ngọc Dung, trang 171).
1.7.Tính chiều cao giàn mưa
Trong đó:
HFM: Chiều cao từ lớp vật liệu thứ nhất đến giàn phun. Chọn H FM = 0.7 m (Theo TCVN
33: 2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế)
− HVL: Chiều cao vật liệu tiếp xúc. Dàn mưa thiết kế có 3 sàn với khoảng cách 0,7 m.
Trên mỗi sàn đặt vật liệu tiếp xúc là than cốc dạng cục có đường kính d = 29mm.
Mỗi lớp vật liệu tiếp xúc có chiều dày 0,3 m (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc
Dung, trang 171)
−

HN: Chiều cao ngăn thu nước. Chọn H N = 0,3 (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc
Dung, trang 176)
− Chiều cao giá đỡ: 0.5 m
−

1.8.Sàn và ống thu nước
Sàn thu nước được đặt ở dưới đáy giàn mưa, có độ dốc từ 0,02 – 0,05 về phía

ống dẫn dưới nước xuống bể lắng tiếp xúc. Sàn làm bằng bê tông cốt thép.
Hệ thống ống thu nước và xả cặn: ống thu đặt cách đáy sàn thu nước 0,2 m
nhằm ngăn cặn bẩn không theo dòng nước vào các công trình sau, cứ 2 ngăn ta bố
trí một ống thu đặt giữa chiều rộng ngăn, vận tốc nước trong ống là 1,5 m/s. Diện
tích ống thu nước là:
Trong đó:

q : Lưu lượng xả nước của ngăn tiếp nhận, (m 3/ngày đêm)

SVTH: Bùi Tuấn Anh

19


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Đường kính ống thu nước:
Ta chọn đường kính ống thu nước là 300 mm.
Ống xả cặn, ống dẫn nước sạch để cọ rửa: Theo TCXD 33:2006, đường kính ống xả
cặn từ 100-200 mm. Chọn ống xả cặn là ống PVC có đường kính 100 mm, cứ mỗi
ngăn đặt một ống xả cặn ở giữa ngăn dọc theo chiều dài ngăn và sát sàn thu nước,
phía đáy thấp, toàn giàn mưa có 8 ống xả cặn. Ống dẫn nước sạch cọ rửa là ống PVC
đường kính 50 mm.
Các thông số tính toán giàn mưa
Thông số
Số đơn nguyên
Chiều dài giàn mưa
Chiều rộng giàn mưa

Chiều cao giàn mưa + chân đỡ
Chiều cao lớp vật liệu thứ nhất đến giàn
phun
Chiều cao ngăn thu nước
Đường kính ống phân phối nước chính
Đường kính ống nhánh
Số lỗ trên mỗi hàng của ống nhánh
Số ống nhánh
Số sàn tung

Ký
hiệ
u
N
L
B
HDM

Số liệu
thiết
kế
2
7
7
3.8

HFM

0.7

m

HN
Dc
dn

0.3
300
50
24
48
3

m
mm
mm
lỗ
cái
tấm

m
n

Đơn vị
Cái
m
m
m

2.Cấu tạo bể lắng ngang

Dung tích của bể ( theo Xử lý nước cấp, Nguyễn Ngọc Dung, trang 178):
Trong đó: Q là công suất của trạm xử lý
T= 90 phút là thời gian lưu nước trong bể. theo quy phạm: Nếu hàm lượng cặn
tổng cộng lớn nhất Cmax lớn hơn 20 mg/l thì phải dùng bể lắng tiếp xúc, thời gian
nước lưu lại trong bể lắng tiếp xúc tối thiểu phải lấy bằng 90 phút, tối đa là 150
phút (theo mục 2.7.7 TCVN 07 :2010/BXD)
Lấy chiều cao vùng lắng Hl = 3m (chọn Hl = 1,5 – 3,5 m)
Diện tích bể lắng tiếp xúc là
Thiết kế bể lắng ngang tiếp xúc với 4 đơn nguyên.
Diện tích mỗi đơn nguyên là 172,5 m2.
Kích thước mỗi bể là:= 175,5 (m2)
Tổng diện tích bể là:
Theo chiều dài của bể sẽ được chia làm 10 ô.
Kích thước mỗi ô là: m. Quy phạm 2-4 m.
Diện tích cửa sổ hướng dòng lấy bằng 40% diện tích vách ngăn. Lấy bằng 30 – 50%
SVTH: Bùi Tuấn Anh

20


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Tốc độ dòng nước qua cửa sổ là:
Chiều cao của cửa sổ hướng dòng:Hhd=7,15/3.25=2,2 m
 Nếu chiều rộng bể b = 3.25m, hành lỗ cuối cùng nằm cao hơn mực nước cặn tính

toán là 0,3m (Quy phạm theo TCVN 33:2006/ BXD là 0,3 – 0,5m) thì diện tích công
tác của vách ngăn phân phối vào bể đặt cách đầu bể 1,5 m (Quy phạm theo TCVN

33: 2006/BXD là 1 – 2 m) sẽ là :
Lưu lượng tính toán qua mỗi ngăn của bể:

Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào:
Trong đó:
−

vlo1: Vận tốc qua lỗ ở vách ngăn phân phối nước, v lo1 = 0.2 – 0.3m/s. Chọn v lo1 = 0.2
m/s
Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối nước thứ nhất d 1 = 0,06m (Quy
phạm theo TCVN 33: 2006 thì d = 0,05 – 0,15m). Diện tích một lỗ f lo = 0,001875 m2.
Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất là:
Chọn n = 81 lỗ
Ở vách ngăn phân phối bố trí thành 9 hàng dọc và 9 hàng ngang. Tổng số lỗ đục là
81 lỗ. Khoảng cách so với mép tấm là 0,3 m.
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là (3 – 0,3)/(9+1) = 0,27 m.
Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang là: 3/(9+1) = 0.3m.
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể đặt cách tường 1,5m
Trong đó:
− vlo2: Vận tốc qua lỗ ở vách ngăn phân phối nước, v lo1 = 0,3m/s.
Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ hai là d 2 = 0,05m, diện tích lỗ f lo2 = 0,00196m2.
Tổng số lỗ ở vách ngăn thu nước thứ 2 là:
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa 2 lần xả cặn T = 24h.
Thể tích vùng chứa nén cặn của một bể lắng là:
Trong đó:

−
−
−

T: thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn, t = 6 – 24h, chọn T = 24h
Q: Lưu lượng nước đưa vào bể, m3/h
N: Số lượng bể lắng ngang
SVTH: Bùi Tuấn Anh

21


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

−
−

C: Hàm lượng cặn còn lại trong bể nước sau khi lắng, C = 10 – 12mg/L
Cmax: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, mg/L

−

: Nồng độ trung bình cặn đã nén chặt,
33:2006-BXD)

= 15000g/m3 (Theo bảng 6.8, TCVN

Độ dốc dọc theo bể về phía cửa xả

, chọn

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén căn là:

Chiều cao nhỏ nhất của bể lắng ( chưa tính đến độ dốc bể):
Hb= H0+ Hc = 3+ 0.10= 3.1 m
Chiều cao xây dựng bể có tính đến chiều cao bảo vệ (0,3 – 0,5m)
Hxd= 3.1 + 0.4 = 3.5 m
Tổng chiều dài bể lắng kể cả ngăn phân phối và thu nước
Lb = L + 2x0.65 =54 +1,3 = 55,3 (m)
Hố thu gom cặn có độ dốc không nhỏ hơn 45 0 . Chọn chiều rộng hố thu gom bằng
chiều rộng bể lắng ngang b =3.25 m, h = 0,5 m , l = 2 m
Bảng 1: Kích thước bể lắng ngang
STT

Thông số

Ký hiệu

Số lượng

Đơn vị

1

Số đơn nguyên

N

4

cái

2

Chiều rộng 1 đơn
nguyên

B

3.25

m

3

Chiều dài bể

L

55.3

m

4

Chiều cao bể

HXD

3.5

m

3. Tính bể lọc nhanh.
•

Diện tích bể lọc nhanh
Q
F = T .vbt − 3,6.a.W .t1 − a.t 2 .vbt

Trong đó
Q: Công suất trạm (m3/ngđ). Q = 33148m3/ngđ
T: Thời gian làm việc. T = 24 h
vbt: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường. vbt = 6 m3/h
a: Số lần rửa bể trong ngày đêm. Ơ chế độ bình thường a = 2
W: Cường độ nước rửa lọc. W = 14 l/s.m2

SVTH: Bùi Tuấn Anh

22


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

t1 : Thời gian rửa lọc. t1 = 6phút =

h

t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa. t2 = 0,35 h.

 F=

•

•

Số bể lọc cần thiết:
Chọn N = 8 bể

bể

Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:

Theo TCVN 33:2006: Vtc=

đảm bảo yêu cầu

Diện tích một bể lọc là:
Chọn kích thước bể là: L . B = 7 x 4,5 = 31,75( m 2)
Lưu lượng nước đi vào một bể lọc là:
Đường kính ống dẫn vào bể là:
Dg = =
Chọn đường kính ống nước vào trong bể lọc là D = 320 mm
 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc:

Chọn biện pháp rửa bể bằng gió và nước phối hợp. Chọn cường độ nước rửa
lọc W = 12 l/s.m2 (Quy phạm là 12 – 14 l/s.m2 ứng với mức độ nở tương đối
của lớp vật liệu lọc là 45%).
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc là :
Chọn đường kính ống chính là Dc = 500 mm bằng thép không gỉ thì tốc độ
nước chảy là :

(nằm trong giới hạn cho phép, theo TCVN 33-2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết
kế)

SVTH: Bùi Tuấn Anh

23


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

 Xác định hệ thống dẫn gió rửa lọc
•

Chọn cường độ gió là: Wgio = 17 m/s thì lưu lượng gió tính toán là:
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là v gio = 17 m/s (Quy phạm theo TCVN
33: 2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế thì vgio = 15 – 20 m/s)
Đường kính ống gió chính:ấy Dg = 200 (mm)
Kiểm tra lại vận tốc gió:(thỏa mãn yêu cầu)
 Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc
• Với kích thước bể là 4,5x7 m. Chọn mỗi bể bố trí 2 máng thu nước rửa lọc có

đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa các tim máng là d = 2 m (Theo TCVN
33:2006: d≤ 2,2m)
• Lượng nước rửa thu vào mỗi máng qm = Wn.d.l (l/s)
Trong đó: Wn = 16 l/s.m3 ( cường độ rửa lọc)
d: khoảng cách giữa các tim máng , d = 2(m)
l: chiều dài của máng l = 7 m
qm = 14 x 2 x 7 = 196 (l/s) = 0,196(m3/s)

•

Chiều rộng máng tính theo công thức

•

Trong đó:
qm: lưu lượng nước rửa tháo qua máng
a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng, lấy a
=1,3
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1

Chiều cao phần máng hình chữ nhật là:
Vậy chọn chiều cao máng thu nước là hcn = 0,225m
chiều cao của đáy tam giác hđ=0,2m
Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01; chiều dày
thành máng là δm = 0,08 m.
• Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa
Hm = hcn + hd + δm = 0,225 + 0,2 + 0,08 = 0,505 (m)
• Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác
•
•

định theo công thức:
SVTH: Bùi Tuấn Anh

24


Đồ Án Nước Cấp

GVHD:Nguyễn Thanh Hòa

Trong đó
L: chiều cao lớp vật liệu lọc L = 1,3 m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45%
• Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa
phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m.
• Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H m = 0,68 m
• Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 7 m
Chiều cao ở máng tập trung là: 0,505 + 0,01 7 = 0,575 (m)
Vậy ∆Hm sẽ phải lấy bằng: ∆Hm = 0,07 + 0,575 = 0,645 (m)
• Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu

đến máng tập trung xác định theo công thức
Trong đó
qmg: lưu lượng nước chảy vào trong mương, qmg = qr = 0,150 (m3/:
A:chiều rộng của máng tập trung A = 0,7m (Theo TCVN 33:2006: A 0,6 m)
g = 9,81 m/s2 gia tốc trọng trường

 h=

+ 0,2= 0,467 (m)
• Đường kính ống thoát nước rửa lọc được xác định theo công thức
DX = = = 0,37 (m), lấy DX = 400 (mm)
Trong đó Qm : là lượng nước xả khi rửa lọc (m3/s) Qm=0,196
VX : vận tốc nước trong ống thoát (m/s), TCVN 33-2006 : V X = 1,5 – 2 (m/s)
• Đường kính ống thu nước sạch tới bể chứa
Sử dụng một đường ống chung thu nước từ 8 bể lọc về bể chứa. Đường ống được
đặt ở trên cao trong khối bể lọc và xuống thấp khi ra khỏi khối bể lọc.

Đường kính ống từ một bể ra ống thu nước sạch chung là 0,4 (m).
 Tính toán số chụp lọc

SVTH: Bùi Tuấn Anh

25