ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG: 1.Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình trong một hệ thống xử lý nước cấP

BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN
VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
SVTH : Lê Thu Loan
Lớp : ĐLV06M
GVHD : ThS. Đồn Thị Oanh
1. Đề xuất sơ đồ cơng nghệ và tính tốn các cơng trình trong một hệ thống
xử lý nước cấp theo các số liệu dưới đây:
- Nguồn nước : nước ngầm
- Công suất cấp nước 20.000 m3/ ngày .đêm
- Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước
Chỉ tiêu

Đơn vị đo
0

Nhiệt độ

Giá trị

C

27

pH

-

6,5 – 7,5

Độ màu

TCU

-

Độ đục

NTU

-

TS

mg/l

-

SS

mg/l

50

Hàm lượng sắt tổng số

mg/l

30

Hàm lượng amoni

mg/l

7

Hàm lượng mangan tổng số

mg/l

2.5

2. Thể hiện các nội dung nói trên vào :
- Thuyết minh
- 01 Bản vẽ sơ đồ công nghệ
- 01 Bản vẽ chi tiết
Sinh viện thực hiện
Lê Thu Loan

GVHD:
ThS. Đoàn Thị Oanh

I. LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LY
1

1

1. Tổng quan về nước ngầm
Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá được tạo thành
trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nguồn
nước mặt, nước mưa... nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục
mét hay hàng trăm mét.
Đối với các hệ thống cấp nước, thì nguồn nước ngầm ln là nguồn nước được
ưa thích bởi nước ngầm ít chịu tác động của con người, chất lượng nước ngầm
thường tốt hơn chất lượng nước mặt. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt
keo tụ hay hạt lơ lửng và vi sinh, vi khuẩn gây bệnh.
Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên
nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là
các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng, mưa,
các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện
phong hóa tốt, có nhiều chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ
bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hòa tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo
nước mưa ngấm vào đất.
Thành phần, tính chất của nước ngầm.
Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đục thấp,
nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước khơng có oxy hóa trong
mơi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước có thể thay đổi đột ngột
với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến
sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa.
Thành phần, tính chất của nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc địa
tầng của khu vực và chiều sâu của lớp nước ngầm. Ở những vùng có điều kiện
phong hóa tốt, mưa nhiều hoặc bị ảnh hưởng của nguồn thải thì trong nước ngầm
dễ bị ơ nhiễm bởi các chất khoáng hòa tan, các chất hữu cơ.
Các đặc tính của nước ngầm:
+ nhiệt độ tương đối ổn định
+ độ đục thay đổi theo mùa

+ độ khoáng thường khơng thay đổi
+ sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau
+ CO2 thường xâm thực với hàm lượng lớn.
+ Oxy hòa tan thường khơng có.
+ H2S thỉnh thoảng có mặt trong nước ngầm.
+ NH4+ thường có mặt trong nước ngầm.
+ Nitrat, Silic có hàm lượng thay đổi
+ ít bị ảnh hưởng bởi các chất vơ cơ và hữu cơ
2

2


+ Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc khơng ảnh hưởng tùy theo khu vực.
+ vi sinh vật thuongf là vi kh̉n sắt
Trong nước ngầm thường khơng có mặt Oxy hòa tan nhưng có hàm lượng CO2
cao, thường có hàm lượng sắt tổng cộng với các mức độ khác nhau, từ vài mg/l
đến 100mg/l hoặc lớn hơn, vượt xa tiêu chuẩn cho phép với nước ăn uông sih
hoạt ( tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt trong nước ăn uông sinh hoạt là
0,3mg/l đối với khu vực đô thị và 0,5mg/l đối với khu cực nông thôn). Do đó cần
phải xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Một đặc điểm khác cần quan tâm lag pH
trong nước thường khá thấp, nhiều nơi giảm đến pH = 3-4 ( do hàm lượng CO2
cao), không thuận lợi cho việc xử lý nước.
2. Các công trình xử lý nước ngầm
- Cơng trình làm thống
Mục đích : làm thống là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước.
Làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước. Cơng
trình làm thống được thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2
trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp khơng tốt cho q trình
oxy hố Fe. Sau khi làm thống ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước.

Hóa chất sử dụng ở đây là Clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất
hữu cơ có trong nước, Mn, H2S. Ngồi ra để tạo mơi trường tḥn lợi cho q
trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vơi cùng với clo. Mục đích cho thêm vơi là
để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn. Có
thể làm thống tự nhiên hoặc làm thống nhân tạo.
Các cơng trình làm thống gồm:
+ Làm thống đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ trên
đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m. Hiệu quảxử lý: khử được 30 – 35%
CO2, Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8
+ Dàn mưa (làm thoáng tự nhiên): Khử được 75 – 80% CO2, tăng DO (55% DO
bão hòa).
+ Thùng quạt gió: làm thống tải trọng cao(làm thống cưỡng bức) nghĩa là gió
và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO2, tăng DO lên 70 – 85% DO
bão hòa.
- Bể lắng
Mục đích: lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hồn
thành q trình làm trong nước. Trong thực tế tùy thuộc vào công suất và chất
lượng nước mà người ta sử dụng loại bể lắng phù hợp.

3

3


+ Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có cơng suất
>30000m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng
với bất kì cơng suất nào cho các trạm xử lý khơng dùng phèn.
+ Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có cơng suất nhỏ
hơn (đến 3000 m3/ngày đêm). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng
xốy hình trụ.

+ Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và
tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ
quản lý vận
hành khó, đòi hỏi cơng trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động
lưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có cơng suất
đến 3000m3/ngđ.
+ Bể lắng li tâm: Bể thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm
lượng cặn cao >2000mg/l với cơng suất >=30000 m3/ng, có hoặc khơng dùng
chất keo tụ.
- Bể lọc
Mục đích: giữ lại trên bề mặt và giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn
và vi trùng trong nước.
+Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp
màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi
hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược
điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc
vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng
cho các nhà máy có cơng suất đến 1000m3/ngđ với hàm lượng cặn đến 50mg/l,
độ màu đến 50 Co-pan.
+ Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có
một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong
dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước
ngầm.
+ Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thơng
nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ
lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể.
+ Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để
trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông.
+ Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có
dạng hình trụ đứng cho cơng suất nhỏ và hình trụ ngang cho cơng suất lớn. Loại

bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi
4

4


hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất
trạm xử lý đến 300m3/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu
khí với cơng suất <500m3/ng và dùng máy nén khí cho cơng suất bất kì.
+ Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có
dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu
đến 150 với cơng suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có
cơng suất đến 10000m3/ng.
- Khử trùng
+ Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lí nước cấp.
Trong nước thơ có rất nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lị, thương
hàn cần phải khử trùng nước để đảm bảo chất lượng nước phục vụ nhu cầu ăn
uống.
+ Cơ sở của phương pháp này là dùng chất oxi hóa mạnh để oxy hóa men của tế
bào sinh vật và tiêu diệt chúng.
+ Các biện pháp khử trùng: dùng chất oxi hóa mạnh, tia vật lý, siêu âm, phương
pháp nhiệt, ion kim lọai.
- Bể chứa nước sạch
+ Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I
và trạm bơm cấp II. Ngồi ra nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3
giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác
của nhà máy.
+ Bể có thể làm bằng bê tơng cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhật
hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìm nửa
nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể.

- Keo tụ
Mục đích: tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và kết dính các
hạt cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các bơng cặn lớn hơn có trọng lượng
đáng kể và dễ dàng lắng xuống.
Một số chất keo tụ và trợ keo tụ thường dùng: phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt
FeSO4, FeCl3, các hợp chất cao phân tử (PAA, SiO2)…
3. Xác định các chỉ tiêu cần xử lý
Dựa theo QCVN 02-2009/BYT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
5

5


lượng nước sinh hoạt) và các chỉ tiêu chất lượng nước nguồn ta thấy nguồn
nước sử dụng có các chỉ tiêu sau đây chưa đảm bảo yêu cầu:
Bảng 2.1: Thông số môi trường
Chỉ tiêu

Đơn vị đo

Giá trị

QCVN
02/09/BYT

Đánh giá

C

27

-

-

pH

-

6,5-7,5

6,0-8,5

ĐẠT

Độ màu

TCU

-

15

Độ đục

NTU

-

5

TS

mg/l

-

-

SS

mg/l

50

-

Hàm lượng sắt
tổng số

mg/l

30

0,5

Cần xử lý

Hàm lượng amoni

mg/l

7

3

Cần xử lý

Hàm lượng
mangan tổng số

mg/l

2.5

0,3

Cần xử lý

Nhiệt độ

0

Theo QCVN 02:2009, Tiêu chuẩn ngành – cấp nước mạng lưới bên ngồi
và cơng trình. Tiêu chuẩn thiết kế TCXD – 33:2006. Chỉ tiêu cần xử lý là:
1. Hàm lượng sắt tổng số, theo QCVN 02: 2009 giới hạn tối đa cho phép là
0.5 mg/l, trong đề bài là 30 mg/l, vượt quá 60 lần giới hạn cho phép.
2. Hàm lượng amoni, theo QCVN 02: 2009 giới hạn tối đa cho phép là 3
mg/l, trong đề bài là 7 mg/l, vượt quá 2,3 lần giới hạn cho phép
3. Hàm lượng mangan tổng, theo QCVN 02: 2009 giới hạn tối đa cho phép

là 0,3 mg/l, trong đề bài là 2,5 mg/l, vượt quá 8,3 lần
- Phân loại nước ngầm
Loại nước ngầm
6

Hàm lượng sắt
6


(mg/l)
Nước ngầm có hàm lượng sắt thấp

0,4-10

Nước ngầm có hàm lượng sắt trung

10-20

Nước ngầm có hàm lượng sắt cao

>20

bình

- Đề bài giả thiết hàm lượng sắt là 30 mg/l => loại nước ngầm có hàm lượng sắt
cao.
4. Xác định các chỉ tiêu còn thiếu
Độ kiềm của nước sau khi khử sắt:
Độ kiềm của nước sau khi khử sắt tính theo công thức:
Ki = Ko – 0,036 .[Fe2+] (mgđl/l)

( công thức 5-1, trang 164, Xử lí nước cấp, Nguyễn Ngọc Dung )
Trong đó :
+ Ki : Độ kiềm của nước nguồn sau khi khử sắt (mgđl/l)
+ Ko : Độ kiềm ban đầu của nước nguồn (mgđl/l)
chọn độ kiềm của nước nguồn K0 = 3 mgđl/l
+

C Fe2+

: Hàm lượng sắt của nước nguồn (mg/l), [Fe2+] = 30 mg/l

o

Độ kiềm của nước sau khi khử sắt là:
Ki = Ko – 0,036 .[Fe2+] = 3 – 0,036 . 30 = 1,92 (mgđl/l)
- Hàm lượng CO2 trong nước trước khi làm thống:
Với nước nguồn có pH0 = 6,5 – 7,5 ta chọn pH = 6,5. K0= 3;
t0 = 270c; Ptổng = 350 mg/l
ta xác định được CO20 = 74 mg/l

7

7


Theo mục 6.242, nếu độ kiềm của nước ngầm Ko ≥ (1+ ) , pH của nước sau khi
thủy phân sắt có trị số <6,8 thì áp dụng phương pháp làm thống khử khí CO2 để
tăng pH của nước ngầm.
Hàm lượng CO2 trong nước sau làm thoáng được xác định theo công thức
C(CO2) =(1-a) C( CO2)0 + 1,6 . [Fe2+]

Trong đó:
+

: Hàm lượng CO2 của nước sau khi làm thống (mg/l).

C( CO2 )

+ a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thống (theo Sách xử lý nước cấp
của Ngũn Ngọc Dung/164 – làm thống cưỡng bức a = 0,85÷ 0,9, chọn
a = 0,9)
+

C( CO ) o

: Hàm lượng CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng (mg/l)

2

+

C Fe2+

: Hàm lượng Fe

2+

của nước nguồn trước khi làm thoáng (mg/l)

o

⇒

CO2*= (1 – 0,9) 74 + 1,6 × 30 = 55,4 (mg/l)

- pH sau làm khi làm thoáng :Với CO2*= 55,4

(mg/l); Ki= 1,92 (mg đl/l)

Dựa vào biểu đồ Langelier ta xác định được pH = 6,5< 6,8
Kết luận: theo 6.243 TCVN 33:2006 nguồn nước này khơng khử sắt bằng
phương pháp làm thống đơn giản được.
Lấy 20% lượng CO2 ( theo điều 6.243, nếu làm thống đơn giản khơng đượcmà
sau khi trừ đi 80% lượng CO2 , tìm được trị số pH > 6,8 và độ kiềm > 1mgđl/ l
thì áp dụng làm thoáng trên các giàn tiếp xúc tự nhiên.)
8

8


 CO2 = 0,2 . 55,4 = 11,1 mg/l

Với Ki = 1,92 mgđl/l ; Pt = 350 mg ; t = 270c ; CO2 = 11,1 mg/l
Ta xác định được pH = 7,2 > 6,8
Kết luận: theo 6.243 TCVN 33:2006 nguồn nước này khử sắt bằng
phương pháp làm thoáng tự nhiên, hoặc làm thống cưỡng bức bằng thùng
quạt gió để khử khí CO2.
5. Đề xuất cơng nghệ xử lý, sơ đồ và thuyết minh dây chuyển công nghệ.
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 thơng số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật
xử lý cụ thể. Theo chất lượng nước nguồn đã có đưa ra các phương án xử lý:

9

9


Đề xuất 2 sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp:
Phương án 1:

Clo hoa sơ bộ

Nước nguồn

Thùng quạt gio
Bể lắng đứng

Sân phơi bùn

Bể lọc nhanh 2 lớp

clo

khử trùng

Bể chứa
Trạm

bơmnước sạch
Thuyết minh: Nước ngầm được bơm lên từ giếng khoan được đưa vào làm
2+
thoáng bằng giàn mưa, các hợpNước
chất Fe
, Mn2+ chuyển thành Fe3+ và Mn4+. Quá
nguồn
trình này chủ yếu cung cấp oxy cho nước để khử sắt.
Nước sau khi làm thoáng được đưa vào bể lắng ngang để lắng cặn( TSS, cặn
gio đề giữ lại hết cặn bẩn( cặn lơ lửng)
sắt, Mn..).sau đó nước dẫn quaThùng
bể lọcquạt
nhanh
nhờ vào lớp vật liệu lọc của bể lọc. Nước sau khi qua bể lọc được khử trùng
bằng dung dịch clo để loại bỏ các loại VSV, VK sau đó được dẫn vào bể chứa
Bể lắng ngang
Sân phơi bùn
nước sạch để phục vụ cho cấp nước.
Bể lọc nhanh 2 lớp
Phương án 2:
clo
10

Khử trùng
10

Bể chứa nước sạch


Clo hoa sơ bô

Trạm bơm

Thuyết minh
- Đầu tiên nước được bơm từ các giếng đưa lên thùng quạt gió làm thống
cưỡng bức.Tại đây sắt trong nước được oxy hóa từ Fe 2+ , Mn2+ thành Fe3+
và Mn4+ , quá trình oxy hóa này sẽ được tăng cường qua các bể lắng ngang
- Tại bể lắng ngang, nước được lưu lại từ 30 -45 phút tạo điều kiện cho quá
trình oxy hóa và thủy phân sắt diễn ra hồn tồn, đồng thời giữ lại một
phần bông cặn nặng trước khi đưa sang bể lọc. Ở đây, cặn được lắng
xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng và theo đường ống sang bể
lọc.
- Sau đó nước được đưua qua bể lọc nhanh, tại đây, không chỉ giữ lại các
hạn cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn, mà còn giữ lại keo sắt, keo
hữu cơ gây độ đục, độ màu.
11

11


- Sau đó nước được dẫn sang bể khử trùng và khử trùng bằng clo để loại bỏ
các vi sinh vật, vi khuẩn rồi được dẫn sang bể chứa nước sạch từ đó đưa
đến trạm bơm để cấp nước cho người sử dụng.
So sánh 2 phương án
So sánh

Phương án 1

Phương án 2

Ưu
điểm

- Bể lắng đứng tiếp xúc: thiết kế nhỏ
gọn, diện tích đất xây dựng khơng
nhiều, tḥn tiện trong việc xả bùn hoặc
tuần hoàn bùn

- Bể lắng ngang:
+ hoạt động ổn định, có thể hoạt
động tốt ngay khi chất lượng nước
đầu thay đổi
+ vận hành đơn giản
+

Nhược - Bể lắng đứng tiếp xúc:
+ hiệu quả xử lý không cao bằng bể
điểm
lắng ngang
+ khó khăn trong q trình xử lý làm
sạch

- Bể lắng ngang :
+ tốn diện tích
+ xây dựng tốn kém hơn bể lắng
đứng tiếp xúc

Từ việc so sánh 2 phương án trên ta thấy phương án 2 là hợp lý, đảm bảo
hiệu quả xử lý nên ta chọn phương án 2 là phương án tính tốn.
Các cơng trình đơn vị gồm:

- Thùng quạt gió

12

-

Bể lắng ngang

-

Bể lọc nhanh 2 lớp

-

Bể chứa nước sạch

12


Clo hóa sơ bợ:
Dùng phương pháp clo hóa nước đến điểm đột biến để xử lí NH4+ .Khi cho
clo vào nước với liều lượng bằng hoặc nhỏ hơn theo tỷ lệ trọng lượng phân tử
gam Cl NH4+ bằng 1 : 1 tức là cứ 2.6 mg clo cho 1 mg NH4+ thì q trình
chuyển hóa NH4+ và clo tự do thành cloramin sau 30 phút (Giáo trình XLNC –
Trịnh Xuân Lai -tr.451).
Lượng clo cần sử dụng trong ngày là :
( Cđ− Cc ) × 2.6 × Q = (7 − 3) × 2.6 × 20.000 × 10-3 = 208 (kg/ngđ)
Trong đó :
+ Cđ là hàm lượng NH4+ ban đầu.Cđ = 7 mg/l
+ Cc là hàm lượng NH+4 sau khi clo hóa sơ bộ. Cc = 3 mg/l

+ Q là lưu lượng nước theo ngày. Q = 20.000 m3 /ngđ
Clo sẽ được châm trực tiếp vào đường ống từ giếng khoan lên giàn mưa.

II. TÍNH TỐN PHƯƠNG ÁN 2
1. Thùng quạt gio

- Mục đích: khử Fe
- Cấu tạo của thùng quạt gió gồm:
13

13


+ Hệ thống phân phối nước
+ Lớp vật liệu tiếp xúc
+ Sàn thu nước có xiphơng
+ Máy quạt gió
+ Ống dẫn nước ra
+ Ống xả
Diện tích, bề mặt thùng quạt gió
- Tổng lưu lượng nước qua thùng quạt gió :
Q = 20000 m3/ngđ = 833 m3/h = 0.23m3/s
Chọn số thùng N = 3 và 1 thùng dự phòng
- Diện tích mỡi thùng quạt gió là :
f = = = 3,1 (m2)
Trong đó:
+ Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h)
qm: cường độ mưa tính tốn ( m3/m2.h), chọn qm = 90 m3/m2.h
N: số thùng quạt gió

=> Mỡi thùng có kích thước : 2,1 x 1,5 (m2)
-

Lưu lượng nước vào mỗi thùng quạt gió :
qt = = 277.7 (m3/h) = 0,077 ( m3/s)

- Đường kính thùng quạt gió :
D = = = 3.95 m
Chọn đường kính thùng quạt gió là D = 4 m
- Chiều cao thùng quạt gió xây dựng theo cơng thức :
H = Hnt+ Hvltx+ Hfm
Trong đó :
+ Hnt : chiều cao ngăn thu nước ở đáy thùng lấy = 1 m
+ Hvltx : chiều cao vật liệt tiếp xúc, chọn vltx là vòng rasiga, với độ kiềm
3 mgdl/l tra bảng 5.4 trang 181/XLNC – Nguyễn Ngọc Dung, được
Hvltx= 2 m.
+ Hfm : Chiều cao phun mưa trên lớp vật liệu tiếp xúc tối thiểu 1 m.
Vậy : H = Hnt+ Hvltx+ Hfm = 1 + 2 + 1 = 4 m
Vậy kích thước mỡi thùng quạt gió là: 2.1 x 1.5 x 4 (m)
- Lượng gió cần thiết đưa vào ứng với tiêu chuẩn là 10 m3 không khí cho 1 m3
nước là :
14

14


Qg = 10× 833 = 8330 ( m3/h) = 2.314 (m3/s)
 Chu kì rửa thùng quạt gió để tẩy sạch các cặn Fe đọng lại trong lớp vật liệu tiếp
xúc từ 1 - 3 ngày.
Tính tốn hệ thống ống phân phối nước.

- Đường kính ống phân phối nước vào thùng quạt gió.
( Vc = 0,8÷1,2 m/s ) chọn Vc = 1,2 m/s.
Dc = = = 0,22 (m)
Chọn đường kính ống chính = 220 mm

- Đường kính ống nhánh :
Ống nhánh được bố trí dọc theo 2 bên của ống chính và theo chiều dài mỡi
thùng quạt gió. Khoảng cách giữa 2 ống nhánh theo quy định (250 – 350mm),
chọn 350mm.
Số ống nhánh cần thiết cho 1 thùng là:
m= x 2 = 8 nhánh
- Lưu lượng qua mỗi ống nhánh.
qn = = = 9,6.10-3 (m3/s)
- Chọn tốc độ chảy trong ống nhánh là vn = 2m/s ( theo mục 6.111 – TCVN
33:2006)
Đường kính ống nhánh :
= = = 0,039 (m)
Chọn đường kính ống nhánh bằng = 40 mm.
- Tiết diện ngang của ống chính:
S = = = 0,038 m2
Theo mục 6.111 – TCVN 33:2006, tổng diện tích các lỡ lấy bằng 0,25 – 0,5
diện tích tiết diện ngang của ống chính. Chọn = 0,3
- Tổng diện tích các lỡ là :
- ω = 0,3.S = 0,3.0,038 = 0,012 (m2)
chọn đường kihs lỡ là 12mm. Diện tích 1 lỡ là:
= = = 1,13.10-4 m2

- Số lỗ cần thiết : ∑n = = = 100 lỗ
Số lỗ trên ống nhánh : n = == 12 lỗ.
Các lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau hướng lên trên và nghiêng 1 góc

45° so với phương nằm ngang.
Tính hệ thống ống thổi khí.
15

15


- Lưu lượng khí đưa vào ứng với tiêu chuẩn là 10 m3 khơng khí cho 1 m3
nước.
- Lưu lượng gió đưa vào:
Qg = 10 × = 10 × 833 = 8330 ( m3/h ) = 2,3 (m3/s)
- Đường kính ống gió :
Dg = = = 0,22 m
Chọn Dg = 220 mm
- Áp lực gió được xác định theo cơng thức :
Hg = Hvltx + Hcb + Hpp + Hsàn (m)
Trong đó :
+ Hvltx tổn thất áp lực qua lớp vật liệu tiếp xúc lấy bằng 30 mm trên 1 m chiều
+
+
+

+
+
+

cao vật liệu tiếp xúc. Hvltx = 2 × 30 = 60 mm
Hsàn = tổn thất qua sàn phân phối lấy bằng 10 mm
Hcb tổn thất cục bộ Hcb = 15÷20 mm chọn Hcb = 15 mm
Hpp tổn thất qua ống phân phối. Hpp = 15 mm

 Hg = Hvltx + Hcb + Hpp + Hsàn = 60 +15 + 15 + 10 = 100 mm
- Công suất máy thổi gió :
N=
Trong đó :
ɣ khối lượng riêng khơng khí:
ɣ = 1,165 kg/m3
ɳ hiệu suất máy quạt gió ɳ = 85%
 N = = 3,09×10-3 (KW) = 3,09(W)
 Vậy chọn quạt gió có cơng suất là : 3,09 ( W)

Đường kính ống dẫn nước xuống bể lắng của 1 thùng:
D = = = 0,29 m
Q: lưu lượng nước trạm, Q = 0,077m3/s
: vận tốc nước chảy trong ống , = 1,2 m/s
( quy phạm 1-1,5m/s. Theo mục 6.120 – TCVN 33:2006)
Chọn D = 300mm
Đường kính ống chung dẫn nước xuống bể lắng:
D = = = 0.495 m
16

16


Chọn D = 500mm

Bảng 1: Số liệu thùng quạt gio
Thông số

Đơn vị
thùng

m
m
m
mm
m
ống
mm

Số thùng
Chiều cao của thùng
Chiều rộng của thùng
Chiều dài của thùng
Đường kính ống phân phối nước chính
Chiều dài ống chính
Số ống nhánh
Đường kính ống nhánh

17

17

Giá trị
3
4
1,5
2,1
220
2,2
8
40

2. Bể lắng ngang
Tính tốn bể lắng ngang
tính tốn kích thước bể:
Q= 20000m3/ngđ = 833m3/h = 0,231m3/s
- Diện tích mặt bằng bể tính theo cơng thức (3-25sách XLNC – ngũn ngọc
dung )
F = x = = 771,3 m2
Trong đó: Q: lưu lượng nước vào bể
: tốc độ lắng của hạt cặn, = 0,35 – 0,45mm/s. Chọn = 0,45mm/s
Chọn tỉ số L/= 15, theo bảng 3-1 sách XLNC – nguyễn ngọc dung tra hệ số sử dụng thể
tích của bể lắng = 1,5, hệ số phụ thuộc giữa chiều dài và chiều sâu K=10

-

Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể tính theo cơng thức (3-21)
vtb = K x U0 = 10 x 0,45 = 4,5 mm/s

-

Chọn chiều cao vùng lắng H0 = 3 m (Quy phạm 2,5 – 3,5 m)
Chọn số bể lắng ngang N = 3 bể và 1 bể dự phòng
chiều rộng mỗi bể là:
B = = = 5,9 m
chọn B= 6 m
Mỗi bể lắng chia làm 2 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là b = 6/2 = 3m

-

Chiều dài mỗi bể lắng sẽ là:
L = = = 42,8 m

-

Chọn L = 43m
Nếu chiều rộng mỗi ngăn b=3m, hàng lỡ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn
tính tốn là 0,3 ( quy phạm 0,3 – 0,5m )thì diện tích cơng tác của vách ngăn
phân phối vào bể, đặt cách đầu bể 1,5m ( quy phạm 1 – 2m) sẽ là:
Fn = b.(H0 – 0,3) = 3.(3 – 0,3) = 8,1 m2
Lưu lượng nước tính tốn qua mỡi ngăn của bể là:
qn = = 138,8 m3/h = 0,038 m3/s
Diện tích cần thiết của các lỡ ở vách ngăn phân phối nước vào là:
= = = 0,126 m2 ( quy phạm vlỡ 1 = 0,2 – 0,3m/s)

Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể đặt cách tường
1,5m là:
= = = 0,076 m2 ( quy phạm vlỡ 2 = 0,5 m/s)
Lấy đường kính ở vách ngăn ngăn phân phối thứ nhất d1 = 0,06 m ( quy phạm d
= 0,05 – 0,15m). Diện tích một lỡ flỡ 1 = 0,00285 m2 , tổng số lỗ ở vách ngăn phân
phối thứ nhất là:
18

18


n1 = = = 45 lỡ
Đường kính lỡ ở vách ngăn thu nước thứ 2 là d2 = 0,05 m diện tích lỡ flỡ 2 =
0,00196 m2
Tổng số lỡ ở vách ngăn thu nước thứ 2 là:

n2 = = = 39 lỡ
Vách ngăn phân phối bố trí thành 9 hàng dọc và 5 hàng ngang tổng số lỗ đục là 9
x 5= 45 lỗ. Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng dọc là: (3- 0,3) :5 = 0,54 m
khoảng cách giữa trục các lỗ theo chiều ngang là: 3:9 = 0,33 m
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa 2 lần xả cặn T =
24h. Thể tích vùng chứa cặn của một bể lắng là:
Wc = = = 6,8 m3
Trong đó: C = 12mg/l
Cmax = Cn + KP + 0,25M + v = 50 + 1,0.90 + 0,25.10 + 0 = 165mg/l
-

Diện tích mặt bằng 1 bể lắng là:
fbể= = = 257,1 m2

-

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là:
Hc = = 0,026 m

-

Chiều cao trung bình của bể lắng
Hb = H0 + Hc = 3 + 0,026 = 3,03 m

-

Chiều cao xây dựng có kể chiều cao bảo vệ ( 0,3 – 0,5m) là :
Hxd = Hb + Hbv = 3,03 + 0,4 = 3,1 m

-

Tổng chiều dài bể lắng kể cả 2 ngăn phân phối và thu nước
Lb = 43 + 2x1,5 = 46 m

-

Thể tích 1 bể lắng là:
Wb = Lb.Hb.B = 46.3,03.6 = 836,28 m3
Lượng nước tính bằng phần trăm mất đi khi xả cặn ở một bể là
P = = x 100 = 0,05 %

-

Hệ thống xả cặn bằng máng đục lỗ ở hai bên và đặt dọc theo trục mỗi ngăn.
Thời gian xả cặn quy định t = (8-10) phút lấy t bằng 10 phút. Tốc độ nước chảy ở
cuối máng không nhỏ hơn 1 m/s
19

19


-

Dung tích chứa cặn của một ngăn là
Wc-n = = 3,4 m3

-

Lưu lượng cặn ở 1 ngăn
qc-n = = = 5,6.10-3 m3/s

-

Diện tích của máng xả cặn chọn vm = 1,5 m/s
Fm = = 3,7. 10-3 m2

Kích thước máng a = . Nếu a = 0,3 m thì b = 0,6 m. Tốc độ nước qua lỗ bằng
1,5 m/s. Chọn dlỗ = 30 mm. Quy phạm d lỗ 25 mm. F lỡ = 0,0007 m2
-

Tổng diện tích lỡ trên 1 máng xả cặn:
= = = 3,7. 10-3 m2

-

Số lỗ một bên máng xả cặn:
n = = = 3 lỡ

Đường kính ống xả cặn với: qc-n = 0,036, chọn Dc = 300 mm ứng với vc =
1,04 m/s ( tra trong các bảng tính tốn thủy lực, Th.s Nguyễn Thị Hồng, NSB
xây dựng,2001)
-

Tổn thất trong hệ thống xả cặn
H =(d + + ) x

Trong đó:
+
+

: Là hệ số tổn thất qua các lỗ đục của máng, lấy bằng 11,4
: Là hệ số tổn thất cục bộ trong máng. Lấy bằng 0,5
π .dc2 3,14*0.32
2
d

fc =

+
+
+
+

4

=

4

= 0.07m

fc: Diện tích ống xả cặn:
fm: Diện tích máng xả cặn: fm = 3,7. 10-3 m2
vc: tốc độ xả cặn bằng 1,04 m/s
g: gia tốc trọng trường bằng 9,81
H = (11,4 + + 0,5) x = 0,97m
Thiết kế ngăn phân phối
Để phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể cần đặt các vách ngăn
ở đầu mỗi bể, cách tường 1-2m, chọn = 1,5m. Vận tốc nước qua lỗ vách
ngăn lấy bằng 0,5m/s. Đoạn dưới của vách ngăn trong phạm vi chiều cao

20

20


0,3- 0,5m kể từ mặt trên của vùng chứa và nén cặn khong phải lỗ khoan
( theo mục 6.77 TCVN 33:2006)
Tiết diện ống phân phối , ống dẫn nước vào, tiết diện lớn hơn lưu lượng
tính tốn từ 20 – 30% ( theo mục 6.85 – TCVN 33:2006)
Q: lưu lượng nước vào mỗi bể, Q = 6667m3/ngđ = 278 m3/h
-

Lưu lượng nước tính tốn qua mỡi bể là:
Qtt = + 278 = 333,6 m3/h
Lưu lượng nước tính tốn qua mỡi ngăn của bể:
= = = 166,8 m3/h = 0,05 m3/s
Diện tích cần thiết của các lỡ ở vách ngăn phân phối nước là:
flỗ1 = = = 0,1 m2

(vlỗ1 = 0,5m/s)
Lấy đường kính lỡ ở vách ngăn phân phối nước vào là
Diện tích một lỡ

= 0,06m

= 2,84.10-3 m2

Tổng số lỡ ở vách ngăn phân phối nước vào:
n1 = = = 30 lỡ

Ở vách ngăn phân phối bố trí thành 5 hàng dọc và 6 hàng ngang
Tính tốn máng thu nước sau bể lắng :
Máng thu nước sau bể lắng dùng hệ thống máng thu nước răng cưa
Xác định tổng chiều dài máng thu
Theo mục 6.84 TCVN 33-2006, máng thu tối thiểu phải đặt trên 2/3 chiều dài bể
lắng. Vậy chiều dài máng :
21

Lm = 2/3 . L = 2/3 .43= 28,6 m.
Mỗi ngăn đặt 2 máng thu.
Chiều dài 1 máng :
Khoảng cách giữa các tâm máng:

21


Tiết diện 1 máng thu cần thiết với vận tốc cuối máng v= 0,6 m/s ( theo
TCVN 33 : 2006, điều 6.84 , v= 0,6-0,8 m/s)
(m)
-

Chọn máng thu có chiều rộng 0,5 m
Chiều sâu máng thu :
(m)

-

Máng thu nước từ hai phía, chiều dài mép máng thu
= 2. 14,3 = 28,6(m)

-

Tải trọng thu nước trên 1 chiều dài mép máng :
( m3/s)

Cho tấm xẻ khe chữ V, góc đấy 900 để điều chỉnh cao độ mép máng. Chiều
cao hình chữ V là 50mm, mỗi đáy chữ V dài 100mm, khoảng cách giữa các đỉnh
là 200 mm
-

Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V :
l/s.m = 0,00143 (m3/s)

-

Chiều cao mực nước qua khe chữ V :
=> = 63 mm < 100 mm

 đạt yêu cầu.

Bảng 2: Các thông số thiết kế bể lắng ngang

22

ST
T

Thông số

01

Bể lắng ngang

02

Số ngăn

03

Đơn vị

Số lượng

Bể

3

ngăn

2

Chiều dài bể

m

43

04

Chiều rộng bể

m

6

05

Chiều cao xây dựng

m

3,1

22


3. Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Chọn bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc. Lớp vật liệu lọc ở phía trên có kích
cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn làm cho sức chứa cặn bẩn của bể lọc
tăng lên từ 2- 2,5 lần so với bể lọc nhanh 1 lớp. Vì vậy, khi cần ta có thể
tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kỳ lọc của bể.
Chọn vật liệu lọc:
Theo Bảng 6.11, mục 6.103 – TCVN 33:2006 ta chọn lớp vật liệu lọc như sau:

-

Lớp phía dưới là cát thạch anh , có đường kính d = 0,5 – 1,2mm, có đường
kính tương đương d td

= 0,6 -0,65 mm. Hệ số không đồng nhất K = 1,5 –

1,7. Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng L 1
-

= 700mm. Độ rỗng là 50%

Lớp phía trên là lớp than antraxit
Đặc trưng của lớp vật liệu lọc d = 0,8 -1,8 mm,
Đường kính hiệu dụng 0,9 – 01,1 mm
Hệ số không đồng nhất K = 1,5 – 1,7
Chiều dày của lớp vật liệu lọc 500mm (Theo Bảng 6.11 – TCXD

33:2006
- Tổng chiều dày lớp vật liệu lọc là : 700+ 500 = 1200mm = 1,2m
Lớp sỏi đơ
Chọn tổng chiều dày lớp sỏi đỡ là 300mm. Lớp sỏi đỡ gồm 2 lớp:
- Lớp trên là lớp sỏi đỡ nhỏ đường kính 5-10mm; kích thước trung bình là
7,5mm, chiều dày là 150mm, độ rỗng là 45%
- Lớp dưới đáy có đường 10-20mm; kích thước trung bình là 15,5mm,
chiều dày là 150mm, độ rỗng là 45%.
- Nguyên tắc làm việc của bể lọc nhanh:
- Quá trình lọc: nước được dẫn từ bể lắng sang, qua mương phân phối của
bể loc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa
vào bể chứa nước sạch.
23

23

Quá trình rửa lọc: nước rửa được cấp vào bể lọc qua hệ thống phân phối
nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào
máng thu nước rửa, thu vào máng tập trung, ròi được xả ra ngồi theo
mương thốt nước. Q trình rửa lọc được tiến hành đến khi nước rửa hết
đục thì ngừng.
Theo mục 6.103 TCVN 33-2006
-

Diện tích bể lọc nhanh
F=

Q
T .vbt − 3,6.a.W .t1 − a.t 2 .vbt

Trong đó
+ Q: Công suất trạm (m3/ngđ). Q = 20000m3/ngđ
+ T: Thời gian làm việc. T = 24 h
+ vbt: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường. v bt = 9 m3/h (Tra bảng 6.11
+
+
+
+

TCXD33:2009)
W: Cường độ nước rửa lọc, W = 14 – 16 l/s.m 2 (Theo bảng 6.13 –
TCVN 33 : 2006), chọn W = 15 l/s.m2
t1: Thời gian rửa lọc (h), t 1 = 6 – 7 phút (Theo bảng 6.13 – TCVN
33:2006), chọn t1 = 6 phút = 0,1h
t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa (h), t 2 = 0,35h (Theo mục 6.102 –
TCVN 33: 2006).

a: Số lần rửa bể trong 1 ngày đêm, cơ chế độ bình thường a = 2
F=
= 97,8 m2

- Số bể lọc được xác định theo công thức:

24

24


Chọn N = 5 bể

- Lấy 5 bể, khi đó diện tích mỡi bể là:
chọn xây dựng = 20m2

Kích thước mỡi bể là L x B= 5× 4
- Tốc độ lọc tính tốn theo chế độ làm việc tăng cường xác định theo công
thức:

(Theo mục 6.105 – TCVN 33: 2006)
Trong đó:
+ vtb: lấy theo bảng 6.11 - mục 6.103 – TCVN 33:2006
+ N1: Số bể lọc dùng để sửa chữa

Theo TCVN 33:2006: (Vtc = 8,5 – 12) => đảm bảo yêu cầu
Đường kính ống dẫn nước rửa đến bể lọc

25

25