Đồ án môn học thiết kế hệ thống nước cấp cho khu dân cư 5000 dân nước mặt

ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN
CƯ 5000 DÂN- NGUỒN NƯỚC MẶT
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1.Khu dân cư:
*Giới thiệu:
Một khu dân cư mới được thành lập vơí dân số khoảng 5000 người, nằm cạnh một dòng
sông, cách xa trung tâm thành phố. Mạng lưới nước thành phố không cung cấp được. Theo
yêu cầu, cần phải thiết kế một trạm xử lý nước cấp đúng tiêu chuẩn cho khu dân cư này.
1.2.Thành phần, tính chất nguồn nước:
Độ đục: 250 NTU
Tổng chất rắn lơ lửng: SS = 230mg/l
Độ màu: 150 Pt-Co
pH: 6.8
Độ kiềm: 60mg CaCO3/l
Tổng chất rắn hòa tan: TDS = 150mg/l
1.3.Chất lượng nước đầu ra:
Chất lượng nước sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống của bộ y tế: Tiêu chuẩn vệ
sinh nước ăn uống ( Ban hành kèm theo Quyết đònh của bộ trưởng Bộ y tế số
1329/2002/BYT/QĐ ngày 18- 4-2002).
Dưới đây là một số chỉ tiêu chính:
STT

Thông số

1

pH

2

Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

mg/l

1000

3

N-Amonia

mg/l

1.5

4

Tổng sắt Fe

mg/l

0.3

5

Độ cứng

mg/l CaCO3

500

6

Cl-

mg/l

250

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

Đơn vò

Giới hạn cho phép
6.5-8.5

-1-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
7

SO42-

mg/l

400

8

Mn

mg/l

0.5

9

Al

mg/l

0.2

10

N-Nitrate

mg/l

6

11

Độ màu

Pt-Co

10

12

Độ đục

FTU

>30 cm

13

Arsen

mg/l

0.05

14

Cr

mg/l

0.05

15

Đồng

mg/l

1

16

Hg

mg/l

0.001

17

Fluor

mg/l

1.5

18

Kẽm

mg/l

5

19

Chì

mg/l

0.05

20

Na

mg/l

200

21

Fecal Coliform

MNP/ 100ml

0

1.4.Công suất của công trình:
Công suất của hệ thống phải đảm bảo cung cấp đầy đủ nhu cầu dùng nước của khu
dân cư, bao gồm:
a) Lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt, ăn uống:
QTB, ngày =

q.N
200 * 5000
=

= 1000 m3/ngày.đêm
1000
1000

Qngày,max = Kngày. max * Qngày. TB = 1.4* 1000 = 1400 m3/ngày.đêm
Qhmax = Kh, max* Qngày,max / 24 =1.7*1400/24 =99.2 m3/ h
b) Nước tưới cây, tưới đường:
Qtưới =8% QTB, ngày =80 m3/ngày.đêm
c) Lưu lượng nước chữa cháy:
Chọn kiểu nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chòu lửa:
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-2-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Qch cháy =10l/s * 3600s/h *3h/ đám cháy = 108 m3
d) Lượng nước cho các dòch vụ và công nghiệp:
Qdvu,CN =20% QTB, ngày = 20%1000 =200 m3/ ngày đêm
* Công suất nứơc cấp cho khu dân cư:
Q = (Qsh + Qtưới+ Qdvu,CN)* a*b
Trong đó:
a- hệ số kể đến lượng nước rò rỉ, đối với hệ thống cấp nước mới b =1.1-1.15 , chọn a=1.13
b-hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước, b =1.05-1.1, chọn b =1.08
Vậy: Q = (1000 + 80 + 200)*1,13*1,08 = 1560 m3/ ng.đêm
=1560/ 24h = 65 m3/h =18,06 l/s
Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
2.1. Sơ đồ khối các bước:

m a ïn g l ư ơ ùi

t r a ïm b ơ m c a áp I I

b e å c h ư ùa

c h a át k e o t u ï
v o âi

c o ân g t r ì n h t h u

c lo

b e å t r o än
cơ khí

b a ùn h b u øn

b e å t a ïo b o ân g

m a ùy e ùp
b u øn

n g u o àn t i e áp
n h a än

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-3-

b e å l a én g l i
t a âm

b e å n e ùn
b u øn

b e å l o ïc n h a n h

l a én g
n ư ơ ùc r ư ûa
l o ïc


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
2.2. Mô tả công nghệ:
Nước từ sông qua công trình thu và trạm bơm nước thô, tại đây có lưới chắn rác giữ lại
những cặn thô, kích thước lớn, rong rêu, túi nilong... Nước được bơm lên cao và tự chảy vào
các công trình tiếp theo.
Đầu tiên nước được bơm lên và chảy qua bể trộn cơ khí, chất keo tụ và vôi hoà trộn sẵn ở
các công trình chuẩn bò dung dòch phèn, bể trộn vôi được cho vào nước và khuấy trộn đều
giúp cho quá trình tạo bông. Nước tiếp tục chảy qua bể tạo bông, bông cặn hình thành sẽ
được loại bỏ bởi quá ttrình lắng ở bể lắng. Phần chất bẩn không lắng được sẽ được loại bỏ
bằng bể lọc. Nước sau lọc sẽ được châm chlor khử trùng và chảy vào bể chứa. Từ đây,
nước được phân phối vào khu dân cư thông qua trạm bơm cấp II và mạng lưới cấp nước.
Phần cặn ở bể lắng sẽ được xử lý qua các công đoạn: nén bùn và khử nước.

Chương 3: TÍNH TOÁN
3.1. CÔNG TRÌNH THU:
Công trình thu đặt ở lòng sông, buồng thu đặt sát bờ, trạm bơmtách riêng.

Trong trường hợp bờ sông có độ dốc thoải, lòng sông ở xa bờ, ta bố trí họng thu và
trạm bơm xa nhau, công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ.
Đầu họng thu đặt lưới chắn, mắt lưới 5 x 5mm, bằng sợi dây đồng, đường kính 2mm,
khung thép hàn có thể tháo lắp dễ dàng để làm sạch và thay thế khi cần.
Vận tốc chảy qua lưới v≤ 0,6m/s để tránh hiện tượng kéo rác vào ống.
Diện tích lưới chắn xác đònh theo công thức:
F1 = K 1

Q
V

Trong đó:
Q- Lưu lượng cần thu Q=0,0181 m3/s
v- vận tốc qua lưới <0,6m/s, chọn v=0,5m/s
K1- hệ số thu hẹp diện tích do các dây làm lưới choán chỗ và rác bám, K=1,51,6, chọn K=1,5
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-4-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
F1 = 1,5

0,0181
= 0,055m 2
0,5

vậy kích thước lưới chắn là 0,24 x 0,24m.
Lấy kích thước buồng thu là 3 x 3 m

*Trạm bơm:
Công suất của trạm bơm
N=

γ.Q.H 1000 x 0,0181x 20
=
= 5KW
102 η
102 x 0,8

Trong đó:
Q- Công suất Q=0,0181m3/s
H- áp lực của bơm, chọn H= 20 m
γ- Khối lượng thể tích của nước, γ=1000 kg/m3
η-hiệu suất của bơm, lấy η=80%
Trong ngăn thu bố trí hai bơm cùng công suất 5 kW, một bơm hoạt động còn một bơm kia
để dự phòng, hai bơm này được mắc song song với nhau.
3.2. CÁC CÔNG TRÌNH CHUẨN BỊ DUNG DỊCH PHÈN.
3.2.1.Bể trộn phèn
Có thể cho phèn vào nước dưới dạng bột, hạt khô hoạc dưới dạng dung dòch. Để
đònh lượng được phèn vào nước dưới dạng bột hoạc hạt khô thì phải có phèn sản xuất ra
dưới dạng bộ, nhưng ở nước ta không sản xuất loại phèn này, thêm vào đó việc đònh lượng
phèn dưới dạng bột khô thường không chính xác và thường không đảm bảo vệ sinh vì
nhiều bụi, nên có thể loại trừ việc dùng phèn bột. Thường đònh lượng phèn vào nước dưới
dạng dung dòch có nồng độ từ 1 ÷ 5%.
Việc tăng nồng độ của dung dòch phèn sẽ làm giảm độ chính xác khi đònh lượng, vì
vậy đầu tiên dùng các thùng hoà trộn để hoà trộn phèn có nồng độ cao, đồng thời để lắng
bớt các cặn, tạp chất không tan trong nước ở bể hoà tan, sau đó mới chuyển qua bể tiêu thụ
để pha loảng nồng độ 1 ÷ 5% rồi đònh lượng vào nước
Tốc độ hoà tan phèn cục ở trong nước tăng nhanh khi kích thước các cục phèn càng

nhỏ, tăng cường độ tuần hoàn của nước trong bể hoà tan và tăng nhiệt độ của nước. Vì vậy
để đảm bảo thời gian hoà trộn phèn phù hợp với yêu cầu của các nhà quản lý đề ra cho
nhàmáy của mình, thì cần phải đập nhỏ phèn trước khi cho vào bể hoà trộn
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-5-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Nhiệm vụ của bể hoà trộn là hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Nồng độ dung dòch
phèn trong bể hòa trộn thường cao nhưng không vượt quá nồng độ bảo hòa. Theo TCXD –
33:1985 có thể lấy nồng độ dung dòch phèn trong bể hoà trộn trong khoảng 10 ÷ 17%. Để
hòa tan phèn trong bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoạc bơm tuần hoàn.
Nhưng đối với trương hợp này thì ta hòa trộn phèn bằng máy khuấy, bể xây bằng bê
tông cốt thép, bộ phận khuấy trộn gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khuấy
kiểu phẳng.
Bể hoà trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng, số cánh quạt là 2, số vòng quay là 60
vòng/phút.
Tính toán:
Liều lượng phèn để xử lý nước đục theo bảng sau:
Bảng 1: Liều lượng phèn để xử lý độ đục
Hàm lượng cặn của nước

Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3

nguồn (mg/l)

không chứa nước (mg/l)

Đến 100

25-35

101-200

30-45

201-400

40-60

401-600

45-70

601-800

55-80

801 -1000

60-90

1001 -1400

65-105

(Bảng 2-1, Sách xử lý nước cấp của TS Nguyễn Ngọc Dung- NXB xây dựng)
Ứng với hàm lượng cặn nước nguồn 230mg/l, chọn lượng phèn P=50 mg/l

Căn cứ vào độ màu của nước nguồn là 150 Pt.Co, ta xác đònh được lượng phèn nhôm
Al2(SO4)3 cần thiết để khử màu theo công thức :

PAl = 4. M = 4. 150 = 49 mg/l
Vậy chọn lượng phèn là P=50mg/l
Dung tích bể hoà trộn phèn tính theo công thức:

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-6-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt

Wh =

Q.n.

Pp

1000 = Q.n.Pp (m 3 )
bh
10000.bh .γ
.γ .1000
100

Trong đó :
Q :Lưu lượng nước xử lý (m3/h). Q= 65 m3/h

n : Thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, lấy n = 24 giờ
Pp : Liều lượng lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3). Pp = 50mg/l = 50g/m3

bh :Nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (%). Theo TCXD-33:1985 có thể
lấy nồng độ dung dòch phèn trong bể hoà trộn trong khoảng 10 ÷ 17%. Chọn bh =
10%.

γ : Khối lượng riêng của dung dòch γ = 1 tấn/m3.
Trong bài toán này loại phèn sử dụng để làm chất keo tụ là phèn nhôm Al 2(SO4)3 không
chứa nước.
Vậy dung tích bể hoà trộn phèn là:
Wh =

65.24.50
= 0,78m 3
10000.10.1

Chọn kích thước bể 1 x 1 x 0,8 m = 0,8 m3
Chọn chiều cao an toàn cho bể hoà trộn phèn là : 0,4 m. (Theo tiêu chuẩn chọn chiều cao
an toàn nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,5 m).
Tính toán thiết bò khấy trộn phèn
Bể được khấy trộn bằng máy trộn cánh quạt, dung tích bể khấy trộn được tính ở trên là W h
= 0,78 m3.
Bể được thiết kế hình vuông với tỉ lệ kích thước như sau: a x b x h = 1 x 1 x 0,8 m Chọn số
vòng quay cánh quạt là 60 vòng/phút (Quy phạm ≥ 40 vòng/phút). Chiều dài cánh quạt lấy
bằng 0,45 bề ngang bể (Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45b).
lcq = 0,45.b = 0,45.1 = 0,45 m.
Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,45.2 = 0,9 m
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m2 cánh quạt/1 m3 phèn trong bể.
fcq = 0,15.Wh = 0,15.0,78 = 0,117 m2

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-7-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

1 f cq
0,117
bcq = .
=
= 0,13 m
2 l cq
2.0,45
Năng lượng khuấy trộn cần thiết:
P = k .ρ .n 3 .Dkh5 (W)
Trong đó:
k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k = 1,08 với cánh khuấy
kiểu phẳng hai cánh
ρ: Khối lượng riêng của dung dòch, ρ = 1000 kg/m3
n: số vòng quay trong 1 giây, n = 60/60 vòng /s
Dkh: Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,9 m
3

 60 
P = k.ρ.n 3 .D 5kh = 1,08 * 1000 *   * 0,9 5 = 638 (W)
 60 
Kiểm tra số Reynold: N R =

D 2kh .n.ρ 0,9 2 × 60 / 60 × 1000
=
= 910.112 >> 10000
µ
0,89.10 −3

Đạt chế độ chảy rối
Công suất động cơ:
N=

P 638
=
= 800 W
η 0,8

3.2.2. Bể tiêu thụ phèn.
Dung tích bể tiêu thụ phèn được tính theo công thức :
Wt =

Wh .bh 0,78.10
=
= 1,11 m3
bt
7

Trong đó :

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-8-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
bt : Nồng độ dung dòch phèn trong thùng tiêu thụ (%). Theo TCN –

33 – 85 nồng

độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4 ÷ 10% tính theo sản phẩm không ngậm
nước. Chọn bt = 7%.
bh :Nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (%) (như trên)
Chọn hai bể tiêu thụ đặt trong trạm, một bể làm việc còn một bể chuẩn bò dung dòch dự
trữ.
Kích thứơc mỗi bể : a x b x h = 1 x 1 x 1,1 m
Lấy chiều cao an toàn cho bể tiêu thụ phèn là 0,3 m. (Theo tiêu chuẩn chọn chiều cao an
toàn nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,5 m).
Dung dòch phèn 7% ở bể tiêu thụ được đònh lượng đều với lưu lượng không đổi bằng bơm
đònh lượng để đưa vào bể trộn cơ khí phía sau
Tính toán thiết bò khuấy trong bể tiêu thụ phèn
Chọn số vòng quay cánh quạt là 60 vòng/phút (Quy phạm ≥ 30 vòng/phút). Chiều dài cánh
quạt lấy bằng 0,45 bề ngang bể (Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45b).
lcq = 0,45.b = 0,45.1 = 0,45 m.
Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,45.2 = 0,9 m
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m2 cánh quạt/1 m3 phèn trong bể.
fcq = 0,15.Wt = 0,15.1,11 = 0,17 m2
Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

1 f cq
0,17

bcq = .
=
= 0,19 m
2 l cq
2.0,45
Năng lượng khuấy trộn cần thiết:
P = k .ρ .n 3 .Dkh5 (W)
Trong đó:
k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k = 1,08 với cánh khuấy
phẳng hai cánh
ρ: Khối lượng riêng của dung dòch, ρ = 1000 kg/m3
n: số vòng quay trong 1 giây, n = 60/60 vòng /s
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

-9-


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Dkh: Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,9 m
3

3

P = k.ρ.n .D

5
kh

Kiểm tra số Reynold: N R =

 60 
= 1,08 * 1000 *   * 0,9 5 = 638 (W)
 60 

D 2kh .n.ρ 0,9 2 × 60 / 60 × 1000
=
= 910.112 >> 10000
µ
0,89.10 −3

Đạt chế độ chảy rối
Công suất động cơ:
N=

P 638
=
= 800 W
η 0,8

3.3. THIẾT BỊ PHA CHẾ VÔI:
Vôi được dùng để kiềm hoá nươc, làm mềm nước hoăïc để ổn đònh nước. Vôi cho
vào nước có thể ở dạng vôi sữa hay vôi bão hoà.
Trước tiên vôi sống phải được đem tôi. Bể tôi vôi thường có dung tích đủ cho 30 ÷
40 ngày tiêu thụ của nhà máy và được chia làm nhiều ngăn để tiện việc lau rữa. Có thể
dùng xẻng hoạc gàu ngạm xúc vôi sang bể pha trộn
-Công thức xác đònh liều lượng chất kiềm hoá

 Pp
 100

PK = e1  − K t + 1.
mg/l
 e2
 c
Trong đó:
Pk : Hàm lượng chất kiềm hoá (mg/l)
Pp : Hàm lượng phèn cần thiết dùng để keo tụ (mg/l) , đã tính Pp=50mg/l
e1, e2 :Trọng lượng đương lượng của chất kiếm hoá và của phèn (mg/mgđl). (Trong
trường hợp này sử dụng chất kiềm hoá là CaO nên e 1 = 28; và đối vơi chất keo tụ
là Al2(SO4)3 nên e2 = 57
Kt : Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l)
1 : Độ kiềm dự phòng của nước (mgđl/l)
này

c : Tỉ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%). (Trường hợp
c = 80%)

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 10 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Vậy ta có :

 Pp
 100
 50
 100

PK = e1 
− K t + 1.
= 28. − 1,2 + 1
= 23,7 mg l
e
c
57
80


 2

Dung tích bể pha vôi sữa được xác đònh theo công thức

Wv =

Q.n.Pk
(m3)
10000.bv .γ

Trong đó:
Q : Lưu lượng nước tính toán (m3/h), Q = 65 m3/h
n : Số giờ giữa hai lần pha vôi (Theo quy phạm là 6 ÷ 12 giờ), lấy n=12
Pk : Liều lượng vôi cho vào nước (mg/l) =23,7mg/l
bv : Nồng độ vôi sữa (5%)
γ : Khối lượng riêng của vôi sữa 1 tấn/m3

Wv =

Q.n.Pk

65.12.23,7
=
= 0,37 m3
10000.bv .γ 10000.5.1

Tại trạm bố trí hai bể, một làm việc, một dự phòng
Dung dòch vôi 5% ở bể tiêu thụ được đònh lượng đều với lưu lượng không đổi bằng bơm
đònh lượng để đưa vào bể trộn đứng, tương tự thì ta cũng bố trí hai bơm đònh lượng ở hai bể.
Tính toán thiết bò khấy trộn vôi sữa
Bể được khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt; dung tích bể pha vôi sữa được tính
toán ở trên là Wv = 0,37 m3.
Bể được thiết kế hình tròn, đường kính của bể phải lấy bằng chiều cao công tác của bể d =
h, chiều cao xây dựngcủa bể là h + 0,4m ( theo Quy phạm chiều cao an toàn của bể lấy 0,3
÷ 0,5 m).

π .d 2 .h π .d 3
Wv =
=
4
4
Vậy đường kính bể :
d =3

Wv .4
0,37.4
=3
= 0,78 m
π
3,14

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 11 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Chọn số vòng quay của cánh quạt là 60 vòng/phút (Quy phạm ≥ 40 vòng/phú), chiều dài
cánh quạt lấy bằng 0,45 đường kính bể (Quy phạm = 0,4 ÷ 0,45d).
lcq = 0,45.d = 0,45.0,78 = 0,35 m.
Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là 0,35.2 = 0,7 m.
Diện tích mỗi cánh quạt thiệt kế 0,15 m 2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (Quy phạm = 0,1 ÷
0,2m2).
fcq = 0,15.Wv = 0,15. 0,37 = 0,056 m2
Chiều rộng mỗi cánh quạt là:

1 f cq 0,056
bcq = .
=
= 0,08 m
2 l cq
2.0,35
Năng lượng khuấy trộn cần thiết:
P = k .ρ .n 3 .Dkh5 (W)
Trong đó:
k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k = 1,08 với cánh khuấy
phẳng 2 cánh
ρ: Khối lượng riêng của dung dòch, ρ = 1000 kg/m3
n: số vòng quay trong 1 giây, n = 60/60 vòng /s
Dkh: Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,7 m

3

Vậy:

 60 
P = k.ρ.n 3 .D 5kh = 1,08 * 1000 *   * 0,7 5 = 278 (W)
 60 

Công suất động cơ:
N=

P 278
=
= 348 W
η 0,8

3.4. BỂ TRỘN CƠ KHÍ.
Mục đích:
So với lượng nước cần xử lý, lượng hoá chất sử dụng thường chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ.
Mặt khác phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước. Vì vậy,
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 12 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh và đều hoá chất ngay sau khi chúng vào nước
nhằm đạt được hiệu quả xử lý cao nhất.
Chọn bể trộn tròn, với Q= 15600m3/ngày đêm=0,0181m3/s, nhiệt độ t=300C

Chọn gradient vận tốc G= 800 s-1
Thời gian khuấy HRT= 40s
Chiều sâu lớp nước H= D
Thể tích bể trộn:
V = HRT x Q =40s x 0,0181 m3/s = 0,724 m3
Mà

V= H x πD2/4 =D. πD2/4 =0,724

Nên H= D = 1 m
Chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,3m
Vậy chiều cao bể

Hbể = 1 + 0,3= 1,3

Năng lượng khuấy:
P= µ.V.G2 =0,8.10-3x 0,724 x 8002= 371W
Với: µ-Độ nhớt động lực của nùc, ở 300 C- µ=0,8.10-3N.s/m2
-Công suất của động cơ
N = P/η = 371/0,8 = 463,8 W
Dùng máy khuấy tuabin bốn cánh nghiêng góc 45 0, hướng lên trên. Đường kính cánh khuấy
Dkh =0,5m (Dkh =1/2 D). Trong bể đặt bốn tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước,
chiều cao tấm chắn: hch =1m, rộng 0,1m (1/10D)
Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng, h =Dkh =0,5m
Chiều rộng cánh khuấy bằng 1/5 Dkh =0,1m
Chiều dài cánh khuấy bằng ¼ Dkh =0,13m
Tốc độ quay:
n=3

P

k .ρ .Dkh5

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 13 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Trong đó:
P-năng lượng khuấy cần thiết, P = 464W
ρ- KLR của nước, ρ =1000kg/m3
k-hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, lấy k=1,08 với cánh khuấy
tuabin 4 cánh nghiêng 450
n=3

464
= 2,4 vòng/s = 144 vòng/phút
1,08 x1000 x0,5 5

D 2kh .n.ρ 0,5 2 × 144 / 60 × 1000
=
= 674.158 >> 10000
Kiểm tra số Reynold: N R =
µ
0,89.10 −3
Đạt chế độ chảy rối
3.5. BỂ TẠO BÔNG
Trong quá trình xử lý nước bằng các chất keo tụ, sau khi phèn đã được trộn đều với
nước và kết thúc giai đoạn thủy phân sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn. Cần xây

dựng các bể phản ứng với mục đích đáp ứng các yêu cầu kết dính để tạo ra bông cặn.
Nguyên lý làm việc của bể là quá trình tạo bông kết tủa diễn ra nhờ sự xáo trộn của
dòng nước trong bể bằng biện pháp cơ khí. Bộ phận chính của bể là các cánh khuấy, cánh
khuấy thường có dạng bản phẳng, đặt đối xứng qua trục quay. Kích thước bản cánh được
tính với tỉ lệ tổng diện tích bản cánh với mặt cắt ngang bể là 15-20%. Các cánh khuấy được
lắp vào trục quay tạo thành guồng khuấy. Mỗi ngăn đặt một guồng khuấy. Tốc độ quay của
guồng lấy từ 3-5 vòng/phút. Lấy tốc độ lớn cho ngăn đầu và giảm dần ở những ngăn sau.
Nhờ sự điều chỉnh tốc độ khuấy trộn này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các bông cặn tạo
thành ngày càng lớn.
Chọn bể tạo bông khuấy trộn bằng cánh guồng, trục ngang, dòng chảy ngang.
Dung tích của bể được tính theo công thức sau:
Q.t 65
V =
= .30 = 32,5 m3
60 60
Trong đó:
Q-Lưu lượng cần xử lý. Q = 1560 m3/ ngày đêm = 65 m3/giờ
t- thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30 phút ( qui phạm 10-30 phút)
Chia bể làm 3 ngăn, chọn kích thước chiều rộng và chiều cao của mỗi ngăn là:
h = b = 2,3 m.
Tiết diên ngang của một ngăn:
f = h.b = 2,3 * 2,3 = 5,29 m2
Chiều dài bể:
V 62,5
L= =
= 6m
f 5,29
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 14 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Chiều dài mỗi ngăn: l = L/3 = 6/3 = 2 m
Các ngăn được ngăn cách với nhau bằng các vách hướng dòng theo phương thẳng đứng.
Dung tích mỗi ngăn:
2,3 x 2,3 x 2 = 10,6 m3
Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và bốn bản cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn bộ
đặt theo phương ngang.
-Tổng diện tích bản cánh lấy bằng 17% diện tích mặt cắt ngang bể (qui phạm: 15-20%)
fc = f * 0,17 = 5,29 * 0,17 = 0,9 m2
Diện tích một bản cánh là:
fc/4 = 0,9/4 =0,225 m2
Chọn chiều dài cánh là: lcánh = 0,2 m
Nên chiều rộng cánh là: bcánh = 0,225/2 = 0,113 m
Các bản cánh đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là:
R1 = 0,9 m và R2 = 0,6 m.
Chọn tốc độ quay của guồng khuấy ở ngăn đầu là 5 vòng/phút, ngăn giữa là 4 vòng/phút,
ngăn cuối là 3 vòng/phút.
Tốc độ chuyển động của bản cánh khuấy so với mặt nước bằng 75% vận tốc của bản thân
đầu bản cánh.
2π .R.n.0,75
v p = 0,75.v k =
= 0,0785R.n (m/s)
60
-Nhu cầu năng lượng cho xáo trộn:
C D. A.ρ .v 2p
C D . A.ρ .v 3p
(W)

P=
.v p =
2
2
Trong đó:
CD: Hệ số trở lực của nước, phụ thuộc vào tỉ lệ giữa chiều dài và chiều rộng bản
l
2
≈ 20 → CD = 1,5
cánh: với =
b 0,11
A: Diện tích cánh khuấy, A = fc = 0,9 m2
ρ: khối lượng riêng của dung dòch, ρ ≈ 1000 kg/m3
Với 2 bản cánh, R1 = 0,9 m và R2 = 0,6 m
C D . A.ρ .(v 3p1 + v 3p 2 ) 1,5 * 0,9 * 1000 * 0,0785 3 * n 3 * ( R13 + R23 )
P=
=
= 0,3265 * (0,9 3 + 0,6 3 ) * n 3
2
2
Vậy: P = 0,3086. n3
Ở ngăn thứ nhất, n = 5 vòng/phút
P1 = 0,3086 * 53 = 38,58 W
Ngăn thứ hai, n = 4 vòng/phút
P2 = 0,3086 * 43 = 19,75 W
ngăn cuối, n = 3 vòng/phút
P3 = 0,3086 * 33 = 8,33 W
-Giá trò gradient vận tốc:

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân

SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 15 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt

G=

P
(s-1)
µ .Vng

Trong đó:
P - Nhu cầu năng lượng (W)
Vng- thể tích của một ngăn tạo bông, V = 10,6 m3
µ - Độ nhớt động học của nước, ở 300C, µ = 0,798.10-3 N.s/m2
Vậy, ở ngăn đầu, P1 = 38,58 W, ta có
38,58
G1 =
= 67,53 s-1
−3
0,798.10 .10,6
Ngăn giữa, P2 = 19,75 W,
G2 =

19,75
= 48,3 s-1
0,798.10 −3.10,6

Ngăn cuối, P3 =8,33 W,
8,33
G3 =
= 31,4 s-1
0,798.10 −3.10,6
3.6. BỂ LẮNG LI TÂM:
-Nguyên tắc làm việc:
Nước cần xử lý vào ống trung tâm của bể, rồi được phân phối vào vùng lắng. Trong
vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài và từ dưới lên trên. đây, cặn
được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường ống sang bể
lọc.
So với một số kiểu bể lắng khác, bể lắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết
bò gạt bùn, nên đáy có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng , do đó chiều cao công tác của
bể nhỏ, thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao. Bể vừa làm việc vừa
xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường.
Tính toán:
-Diện tích bề mặt bể xác đònh theo công thức:
Q
F = 0,21.
 uo





1, 07

+ f (m2)

Trong đó:

Q- lưu lượng xử lý, Q = 65 m3/giờ
U0- tốc độ lắng cặn tính toán, uo = 0,5 ( uo = 0,4 – 1,5mm)
f- Diện tích vùng xoáy của bể lắng, đây là phần diện tích nằm giữa bể do
chuyển động xoáy của dòng nước, cặn không lắng xuống được: f = π.rx2 (m2)
rx: bán kính vùng xoáy, rx = rp + 1
rp: Bán kính ngăn phân phối nước hình trụ, chọn rp = 2 m ( qui phạm 2÷4 m)
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 16 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
rx = rp + 1 = 2 + 1 = 3 m
f = π.rx2 = 3,14. 32 = 28,25 m2
1, 07

 65 
F = 0,21
 + 28,25 = 66,63m 2
Vậy
0
,
5


Bán kính của bể là:
F
66,63
R=

=
= 4,6 m
π
3,14
Chọn chiều sâu tại thành bể là h = 2,4 m
Chọn độ dốc đáy bể là: i= 0,06 ( qui phạm 5÷ 8 %)
Chiều cao của bể lắng sẽ là:
H = h + i.R = 2,4 + 4,6.0,06 = 2,7 m
Chọn chiều cao bảo vệ là 0,3m
Q ngày
1560
=
= 54 m3/m.ngày, đạt yêu cầu
Kiểm tra lại tải trọng máng tràn: L m =
2 πR 2 π × 4,6
Tính ngăn phân phối nước:
Ngăn phân phối nước được thiết kế hình trụ có khoan lỗ trên vách ngăn, mép dưới
vách ngăn ngập dưới mực nước trong bể ở độ sâu bằng chiều sâu bể lắng tại thành bể (h =
1,5 m)
-Diện tích xung quanh của ngăn phân phối là:
fp = π.d.h = 3,14.4.1,5 = 18,84 m2
Tổng diên tích các lỗ trên vách ngăn:
Q 0,0181
∑ f lo =
=
= 0,0603 m2 ( lấy vlỗ = 0,3 m/s)
vlo
0,3
Chọn đường kính lỗ dlỗ = 36 mm (qui phạm 36 ÷ 40mm), flỗ = 0,00102 m2
Số lỗ:

∑ flỗ = 0,0603 = 60 lỗ
n=
flỗ
0,00102
Xếp thành 4 hàng so le nhau, mỗi hàng 15 lỗ
Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều đứng:
= h/4 = 1500/4 = 375 mm
Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang:
en = l/15 = (2*3,14*2000)/15 = 830 mm
Tỉ số diện tích các lỗ với diện tích bề mặt xung quanh ngăn phân phối nước:
0,0603
k=
* 100% = 0,32%
18,84
-Lượng cặn lắng thu được sau một ngày đêm:
Q.(C max − C ) 3
Qc =
(m )
δ
Trong đó :
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 17 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Q : Lưu lượng nước đưa vào bể (m3/ngày đêm). Q = 1560 m3/ngày đêm
C : Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng (c = 10 ÷ 12mg/l).Trong
trường hợp này C = 12 mg/l

δ-nồng độ trung bình của cặn đã lắng lấy theo bảng nồng độ cặn sau lắng (bảng
2), chọn δ =30.000 g/m3
Cmax- hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, xác đònh theo công thức
Cmax = Cn + k.P + 0,25.M + v (mg/l)
Cn: hàm lượng cặn trong nước nguồn, Cn =230 mg/l
K: hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng, chọn k = 1 ứng với phèn
nhôm không sạch
M: độ màu nước nguồn, M = 150 Pt –Co
v: liều lượng vôi kiềm hoá nước, v = 23,7 mg/l
P: Liều lượngao2, P=50mg/l
Cmax = 230 + 1x50 + 0,25 x 150 + 23,7 = 341,2 mg/l
Q.(C max − C ) 1560 * (341,2 − 12)
=
= 17,12 m3/ngày đêm
δ
30000

Vậy Qc =

Bảng 2: Nồng độ cặn sau lắng
Hàm lượng cặn có trong nước

Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng

nguồn (mg/l)

(g/m3) sau khoảng thời gian
6h

8h

12h

24h

Đến 50

6000

6500

7500

8.000

Trên 50 đến 100

8000

8500

9300

10.000

Trên 100 đến 400

24.000

25.000

27.000

30.000

Trên 400 đến 1000

27.000

29.000

31.000

35.000

1)

Khi xử lý có dùng phèn

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 18 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Trên 1000 đến 2500

34.000

36.000

38.000

41.000

2) Khi xử lý không dùng phèn

-

-

-

150.000

(nguồn: sách xử lý nước cấp – TS. Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD)

3.7. BỂ LỌC NHANH:
Chọn bể lọc nhanh 2 lớp, rửa nước thuần tuý
Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
Lớp phía trên là than ăngtraxit nghiền nhỏ, có đường kính tương đương d td=1,1 mm, hệ số
không đồng nhất, k=2, chiều dày lớp cát lọc lấy L1 = 400mm.
Lớp phía dưới là cát thạch anh, cỡ hạt dtd=0,7mm, k=2, L2=400mm
-Khi lọc: Nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu
lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa nước sạch.
-Khi rửa: Nước rửa do bơm cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ,
các lớp vật liệu lọc và kéo theo các cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa ở giữa chảy về
cuối bể và xả ra ngoài theo mương thoát nước. Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước
rửa hết đục thì ngưng.

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc. Do cát mới
rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn nên chất lượng nước lọc ngay sau rửa chưa đảm bảo,
phải xả nước lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa. Thời gian xả lọc đầu qui đònh là 10
phút.
Tính toán:
Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý xác đònh theo công thức:
F=

Q
T.v bt − 3,6W .t1 − a.t 2 .vbt

(m )
2

Trong đó :
Q : Công suất trạm xử lý (m3/ngày đêm), Q=1560m3/ ngày đêm
T : Thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ). T=24giờ
có

vbt : Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h), ở đây bể lọc nhanh
2 lớp vật liệu lọc, chọn vbt =8m/h

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 19 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
a : Số lần rữa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường. Chọn a=2,

điều kiện rửa lọc hoàn toàn tự động
W : Cường độ nước rửa lọc (l/sm2) với bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc rửa nước thuần
tuý thì 15 ÷ 16 l/sm2. Chọn bằng W = 15 l/ms2.
t1 : Thời gian rửa lọc (giờ), Chọn bằng 7 phút
t2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa (giờ) t2 = 0,35 giờ
Vậy ta tính được tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý là :
F=

1560
=9 2
7
m
24.8 − 3,6.15. − 2.0,35.8
24

Số bể lọc cần thiết xác đònh theo công thức:
N = 0,5 F = 0,5. 9 = 1,5
Chọn N = 3 bể ( N không được nhỏ hơn 3 để khi một bể ngưng làm việc thì vận
tốc trọng các bể còn lại không vượt quá 1,5 lần bình thường).
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng một bể để rửa :
vtc = vbt .

N
(m/h)
N − N1

Trong đó :
vtc : Tốc độ lọc tăng cường (m/h)
N1: Số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa
vtc = vbt .

N
3
= 8.
= 12m / h .
N − N1
3 −1

Nằm trong khoảng (8-12m), → đảm bảo.
Diện tích mỗi bể lọc là:
Fbể = 9/3 = 3 m2
Chọn kích thứơc bể là 1,75 x 1,75 m
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh xác đònh theo công thức:
H = hđ + hv + hn + hp
Trong đó :
hp : Chiều cao lớp bảo vệ của bể lọc (0,3 ÷ 0,5m), lấy hp = 0,5m
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 20 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
hd: Chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy hd = 0,7m
hn : Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, lấy hn = 2m
hv : Chiều dày lớp vật liệu lọc gồm than Antraxít và cát thạch anh, h v= L1+L2 = 0,8m
Vậy chiều cao bể là :
H = hd + hv + hn + hp = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 = 4 m
Tính đường ống từ bể lắng sang bể lọc nhanh
Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng sang các bể lọc nhanh được tính theo công thức:

D=

4.Q
,m
π .v

Với: Q =65 m3/h.
v: Vận tốc nước trong đường ống, chọn v = 1 m/s.
Thay các giá trò vào công thức trên ta có:
D=

4.Q
4.65
=
= 0,15 m
π .v
3,14.1.3600

Vậy chọn ống dẫn nước từ bể lắng sang máng phân phối nước của bể lọc có đường kính là
D = 150mm.
RỬA LỌC:

Xác đònh hệ thống phân phối nước rửa
Chọn biện pháp rửa bể bằng gió và nước kết hợp.
Cường độ nước rửa lọc W = 15 l/s.m 2 (Theo quy phạm là 15 ÷16 l/s.m 2, ứng với mức độ nở
tương đối của lớp vật liệu lọc là 50%)
Lưu lượng nước rửa của một bể lọc là :
Qr =

f .W

3.15
=
= 0,045 m 3 / s
1000 1000

Chọn đường kính ống chính là dc = 200 mm bằng thép thì tốc độ nước chảy trong
ống là vc = 1,5 m/s (nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2 m/s).
Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,28m, (theo quy phạm 0,25 ÷ 0,3m).
Số ống nhánh của một bể lọc sẽ là:

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 21 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt

B
1,75.2
.2 =
= 12 ống nhánh
0,28
0,28

m=

Bố trí các ống : ống nhánh được đặt vuông góc với ống chính, khoảng cách giữa các ống
nhánh la 0,28 m; bố trí dàn ống theo kiểu xương cá.
Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ống nhánh là :

qn =

Qr 0,045.1000
=
= 3,75 l/s
m
12

Chọn đường kính ống nhánh dn = 50 mm bằng thép, thì tốc độ nước chảy trong ống nhánh
sẽ là vn = 1,91 m/s (nằm trong giới hạn cho phép 1,8 ÷ 2,0 m/s).
Với đường kính ống chính là 200mm, nên tiết diện ngang của ống chính sẽ là:

π .d 2 3,14.0,2 2
Ω=
=
= 0,0314 m 2
4
4
Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống chính, (quy phạm cho
phép 30 ÷ 35%)
Vậy tổng diện tích lỗ được tính là :

ω = 35%.Ω = 0,35.0,0314 = 0,011 m 2
Chọn lỗ có đường kính là 12 mm (theo quy phạm 10 ÷ 12mm), vậy diện tích một lỗ sẽ là :

ωlỗ =

π .d 2 3,14.0,012 2
=

= 0,000113 m 2
4
4

Tổng số lỗ sẽ là :
no = ω

0,011
= 97 lỗ
ω lỗ =
0,000113

Số lỗ trên mỗi ống nhánh là :
97

12

= 8 lỗ

Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành hai hàng so le nhau, hướng xuống phía dưới và
nghiêng một góc 45o so với mặt phẳng nằm ngang.
Số lỗ trên một hàng của ống nhánh là:

8/2 = 4 lỗ

Khoảng cách giữa các tâm lỗ sẽ là :
a=

L 1,75
=

= 0,2 m
2 .4 2 .4

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 22 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt

Tính toán máng thu nước rửa lọc:
Vì kích thước của bể là 1,75 x 1,75m nên ta chỉ bố trí một máng thu ở giữa bể, mép trên
của máng thu thẳng và nằm ngang, đáy máng có độ dốc 0,01 về phía cuối máng, đáy có
hình tam giác
Chiều rộng máng tính theo công thức :

B m = K.5

q 2m

( m)

(1,75 + a) 3û

Trong đó :
a : Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hCnưa3 chiều rộng máng, lấy a = 1,3
(Quy phạm a = 1 ÷ 1,5)
qm: Lưu lượng nước rửa qua máng, cũng chính là lượng nước rửa cho mỗi bể
qm = Qr = 0,045 m3/s

lọc,

K: Hệ số, đối với tiết diện máng hình tam giác K = 2,1
Vậy chiều rộng máng được tính là:

Bm = K .

5

q m2

(1,57 + a ) 3û

0,045 2
= 2,1.
= 0,32 m
(1,57 + 1,3) 3
5

Suy ra : Chiều cao máng chữ nhật là
a=

hCN
B .a 0,32.1,3
⇒ hCN = m =
= 0,21 m
Bm
2
2

2

Lấy chiều cao phần đáy tam giác hđ = 0,2 m.
Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 1%,
Chiều dày thành máng lấy là : δ m = 0,05 m
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là :
Hm = hCN + hđ + δ m = 0,21 + 0,2 + 0,05 = 0,46 m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước được xác đònh theo
công thức :
∆H m =

L vl .e
+ 0,25 ( m )
100

Trong đó :
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 23 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
Lvl: Chiều dày lớp vật liệu lọc, Lvl = 0,4 + 0,4 = 0,8 m
e : Độ giản nở tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 50%
Vậy ta tính được :
∆H m =

Lvl .e
0,8.50

+ 0,25 =
+ 0,25 = 0,65 m
100
100

Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẩn nước rửa phải nằm cao
hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa H m = 0,46 m, vì máng dốc i = 1%, dài 1,75 m
nên chiều cao máng ở phía cửa ra là:
0,46 + 1,75.i = 0,46 + 1,75.0,01 = 0,478 m
Khoảng cách tối thiểu giữa mép trên cùng của máng dẫn nước rửa tới lớp vật liệu lọc là:

∆H , m =0,478 + 0,07 = 0,548 m
Vậy ∆H m phải lấy bằng:

∆H m = 0,65 m
Tính tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh:
-Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ:
v c2 v n2
hp = ξ.
+
(m)
2g 2g
Trong đó:
vc: Vận tốc nước chảy ở đầu ống chính, vc =1,5 m/s
vn: Vận tốc nước chảy ở đầu ống nhánh, vn = 1,91 m/s
g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
ξ: Hệ số sức cản
ξ=2,2/K2w + 1 =2,2/0,352 +1 =18,96
với K2w là tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống và diện tích tiết diện

ngang của ống chính, K2w = 0,35
vậy

v c2 v n2
1,5 2
1,912
hp = ξ.
+
= 18,96
+
= 2,36m
2g 2g
2.9,81 2.9,81

-Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đơ:õ
GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 24 -


ĐAMH: Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 5000 dân – nguồn nước mặt
hđ =0,22.Ls.W = 0,22.0,7.15 = 2,31 m
Trong đó:
Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls =0,7 m
W: Cường độ rửa lọc, W=15 l/s.m 2
-Tổn thất áp lực qua các lớp vật liệu lọc:
hvl = (a+bW).L.e
Trong đó:
L: Chiều dày lớp mỗi vật liệu lọc, L= L1= L2= 0,4m

e: độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc, e = 0,5
a, b: các hằng số phụ thuộc vào vật liêu lọc
Với cát thạch anh, dtđ = 0,7 mm, a= 0,76 ; b=0,017
Than ăngtraxit, dtđ = 1,1 mm, a=0,85; b=0,004
hvl = (0,76 + 0,017.15).0,4.0,5 + (0,85 + 0,004.15).0,4.0,5 = 0,39m
-p lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lấy bằng hbm = 2 m
*Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là:
ht = hp + hđ + hvl + hbm =2,36 + 2,31 + 0,39 +2 = 7,06 m
Tính toán bơm rửa lọc:
p lực cần thiết của máy bơm rửa lọc
Hb =hhh + hô + ht + hcb
Trong đó:
hhh: độ cao hình học đưa nước tính từ mức nước thấp nhất trong bể chứa
đến mép máng thu nước rửa lọc (m)
hhh = 4 + 3,5 – 2 + 0,65 = 6,15
4: Chiều sâu mực nước trong bể chứa (m)
3,5: Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
2: Chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)
0,65: Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)

GVHD: TS Nguyễn Phước Dân
SVTH: Nguyễn Văn Vũ

- 25 -