thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất 25000 (m³ng.đ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN
VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Giảng viên hướng dẫn: Phạm Đức Tiến
Họ và tên sinh viên: Lê Đức Tài Thu
Lớp : LDH6M2
1. Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý
nước dùng cho mục đích sinh hoạt và ăn uống theo các số liệu dưới đây:
• Nguồn nước: Mặt
• Mật độ dân số: 20742 (người/km2)
• Diện tích: 10 (km2)
• Tiêu chuẩn cấp nước: 115 (l/người.ngđ)
• Tiêu chuẩn thải rác: 0.7 (kg/người.ngđ)
• Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước:
Chỉ tiêu
Đơn vị đo
Giá
Giới hạn cho
chú thích
trị
phép
(QCVN
02:2009/BYT
pH
6.7
6,5 – 8,0

Màu biểu kiến

Pt - Co

32

Độ đục

NTU

276

Chất rắn tổng
cộng
Chất rắn
không tan
Chất hữu cơ

mg/l

207

mg/l

157.3

mg/l O2

2,3

5

2. Yêu cầu:
• Tính toán tổng nhu cầu sử dụng nước sạch toàn khu vực (Tính công suất)
• Căn cứ tính chất nước nguồn được cho, đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước


• Tính toán các công trình trong hệ thống
3. Tính toán số liệu (nước cấp)
Tính toán tổng nhu cầu sử dụng nước sạch toàn khu vực
Dân số khu vực được tính theo công thức:
N = mật độ dân số × diện tích = 20742 x 10 = 207420 (người)
Lưu lượng ngày tính toán (trung bình trong năm)cho hệ thống cấp nước tập trung được
xác định theo CT :(TCXDVN 33-2006)
N x (tiêu chuẩn cấp nước ) =

+ (8% 21468) = 23185(m³/ ng.đ)

Dựa trên tiêu chuẩn cấp nước của khu vực đề xuất công xuất trạm cấp nước là : 25000
(m³/ng.đ)
(theo tiêu chuẩn TCVN 33 – 2006 cho phép “ Lượng nước dự phòng cho phát triển
công nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm 5-10%
tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư”)


4. Phương án xử lý
a) Phương án 1

Nước nguồn
Song chắn rác

Trạm bơm cấp 1

Vôi, phèn
Bể trộn cơ khí

Bể phản ứng cơ khí

Bể lắng ngang

Sân phơi bùn

Bể lọc nhanh
clo
Khử trùng

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2
• Thuyết minh công nghệ :

Mạng lưới phân
phối nước

Nước mặt từ nguồn sau khi đưa qua song chắn rác được loại bỏ các vật cản lớn (rác,
tôm, cá … ) cho các công trình phía sau, thì được trạm bơm cấp I đưa đến bể trộn tại đây
hóa chất keo tụ và kiềm hóa sẽ được cho vào với liều lượng thích hợp để tạo ra các hạt
keo có khả năng dính lại với nhau và dính các hạt cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các
bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể.

Bể chứa nước sạch

Sau khi trộn nước sẽ đi qua ngăn tách tách khí sang bể phản ứng cớ khí rồi sang bể
lắng ngang thu nước bề mặt, có chức năng hoàn thành hết quá trình keo tụ tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những
bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng, bể thường được chia thành nhiều ngăn
dọc, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn ngang, nhằm tạo dòng nước đi lên đều,
để giữ cho lớp cặn ổn định. Các bông cặn đi lên và lớn dần, khi lên đến bề mặt bể sẽ bị
cuốn đi theo chiều dòng chảy ngang sang bể lắng ngang. Tốc độ nước tràn qua bể mặt
lắng không vượt quá 0,05m/s để tránh làm vỡ các bông cặn. Tại đây các bông cặn sẽ
được lắng xuống đáy bể nhờ trọng lực. Nước sau khi lắng có hàm lượng cặn nhỏ ( 10 –
12 mg/l ) và sẽ tiếp tục chảy sang bể lọc nhanh. Tại bể lọc các hạt cặn chứa lắng được ở
bể lắng và các vi trùng có trong nước sẽ được giữ lại trên bề mặt hoặc trong các khe hở
của lớp vật liệu lọc. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt chuẩn
cho phép ( < 3mg/l ). Vì vậy lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Nước
sau khi qua bể lọc được dẫn đến bể chứa nước sạch. Trên đường đi tới bể là giai đoạn khử
trùng nước để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh.
Phương án 2 :


b) Phương án 2

Nước nguồn
Song chắn rác
Trạm bơm cấp 1

Vôi, phèn
Bể trộn cơ khí

Bể phản ứng có lớp cặn cơ lửng

Bể lắng ngang

Sân phơi
bùn

Bể lọc nhanh
clo
Khử trùng

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp 2

Mạng lưới phân phối


• Thuyết minh công nghệ
Phương án 2 cũng giống như phương án 1 chỉ khác ở chỗ ta thay thế bể phản ứng có
lớp cặn lơ lửng kết hợp với bể lắng ngang thành bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng ( còn
gọi là bể lắng trong ). Trong sơ đồ công nghệ này ta không sử dụng bể phản ứng vì quá
trình phản ứng và tạo bông cặn được thực hiện ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng.
Khi qua lớp cặn lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ va chạm và kết dính với
các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại. Kết quả nước được làm trong. Ngoài ra nước trước
khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí để tránh hiện tượng các bọt khí sẽ kéo
theo các hạt cặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng
c)

Đánh giá ưu, nhược điểm của hai phương án

Hai phương án trên chủ yếu khác nhau ở quá trình lắng, vì vậy ta sẽ đánh giá hai bể
lắng để đề xuất phương án tối ưu hơn
Phương
án
Phương
án 1

Phương
án 2

Ưu điểm
Bể lắng ngang : So với bề lắng đứng,
hiệu quả lắng với dòng nước chuyển
động theo phương nằm ngang đạt cao
hơn. Dòng nước chuyển động theo
phương nằm ngang ở trong chế độ chảy
tầng, tốc độ dòng chảy tại mọi điểm
trong bể đều bằng nhau.Thời gian lưu lại
của mọi phần tử nước đi qua bể đều
bằng nhau và bằng dung tích bể chia cho
lưu lượng dòng chảy.
Không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì
quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa
xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc,
ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng.
Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác
và tốn ít diện tích xây dựng hơn.

Nhược điểm
Chi phí cao, khó khan trong

xây dựng

Có kết cấu phức tạp, chế độ
quản lý chặt chẽ, đòi hỏi công
trình làm việc liên tục suốt
ngày đêm và rất nhạy cảm với
sự dao động lưu lượng và
nhiệt độ của nước. Hiện nay,
theo tiêu chuẩn TCXD 33 :
2006, bể lắng trong chỉ nên áp
dụng cho các trạm xử lý có
công suất đến 3000 m3/ ngày
đêm


Qua 2 phương án trên thì ta thấy :
Hiệu quả lắng 2 phương án trên chênh lệch không cao
Diện tích xây dựng phương án 2 hơn so với phương án 1. Chi phí xây dựng ban đầu
thấp hơn. Nhưng khả năng ứng dụng vào thực tế không cao, vì chi phí và khả năng vận
hành cao, khó khăn. Phương án 1 tuy chiếm diện tích xây dựng nhưng không đáng kể.
Khả năng vận hành của phương án 1 dễ dàng và ứng dụng thực tế cao. Vì vậy ta sẽ chọn
phương án 1 để thiết kế và tính toán.


CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP
THEO PHƯƠNG ÁN I
Các công trình được tính toán:
Song chắn rác và lưới chắn rác
Bể trộn
Bể phản ứng cơ khí

Bể lắng ngang
Bể lọc nhanh
Bể chứa nước sạch
Một số công trình đơn vị khác

2.1. Song chắn rác và lưới chắn rác
2.1.1 Song chắn rác
Nhiệm vụ : Nước từ nguồn dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song
chắn rác. Tại đây, các thành phần rác có kích thước lớn như càng cây, vỏ lon, chai… ,
được giữ lại, nhờ đó tránh gây tắc nghẽn và bào mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.
Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước mặt nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện
làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước mặt.
- Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức:
=

x K 1 x K2 x K 3 ( M )

Trong đó :
+ Q : Lưu lượng công trình Q = 25000 m3/ ngđ = 1042 m3/h = 0289 m3/s = 289 l /s
+ d : đường kính thanh thép, chọn d = 8mm ( theo TCXD 33 : 2006 )
+ a: khoảng cách giữa các thanh thép a = 40 – 50 mm, chọn a = 50mm
+ n : số cửa thu nước n = 2
+ K2 : hệ số co hẹp do rác bám vào song K2 = 1,25
+ K3: là hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng thanh thép, thanh tiết diện tròn lấy
K3 = 1,25
+ v: vận tốc nước chảy qua song chắn v = 0,2 – 0,6 m/s, chọn v = 0,4 m/s
+ K1 : hệ số co hẹp do các thanh thép, được tính bằng công thức :

K1
-

Vậy, tiết diện của song chắn rác là :

=

= 1,2


w=

x K1 x K2 x K3 =

x 1,2 x 1,25 x 1,25 = 0,7 ( m2 )

Với công suất Q =25000 m3/ ngày đêm, chọn số ngăn thu là n = 2. Ta có diện tích
song chắn rác là 0,6 m2. Vậy chọn song chắn rác có kích thước L x B = 0,7m x 1m
2.1.2. Lưới chắn rác
Chọn lưới chắn rác kiểu lưới chắn phẳng đặt trong hai ngăn chữ U gắn sát tường
ngăn thu để kéo lên hạ xuống dễ dàng khi cần làm sạch. Lưới được đan bằng thép không
rỉ có đường kính d = 1 – 1,5 ( mm ). Kích thước mắt lưới là 3 x 3 ( mm ). Mặt ngoài của
lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mắt lưới 25 x 25 ( mm ).
- Diện tích của lưới chắn rác :
=

x K1 x K2 x K3 ( m2 )

Trong đó:
+ Q : là lưu lượng tính toán, Q = 0, 289 ( m3/s )
+ n: là số cửa thu nước , n = 2
+ V : là vận tốc nước qua lưới, với lưới chắn phẳng ( v = 0,2 -0,4 m/s) .Ta chọn v =

0,4 ( m/s )
+ K2 : là hệ số co hẹp do rác bám vào lưới. K2 = 1,5
+ K3 :là hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng. K3 = 1,2
+ K1 : là hệ số co hẹp do các thanh thép xác định theo công thức :
K1 =

=

= 1,2

Với
+ a: kích thước mắt lưới, a = 5 ( mm )
+ d : Đường kính dây đan lưới, d = 1 ( mm )
=

x 1,2 x 1,5 x 1,5 = 0,9 m2

Thiết kế lưới chắn rác có kích thước là B x L = 0,9 x 1 m
2.2. Bể trộn cơ khí
2.2.1. Xác định liều lượng hóa chất
- Hóa chất sử dụng: nhôm (Al 2(S04)3
- Do nước nguồn vừa đuc vừa có màu nên ta xét lượng phèn theo hai trường hơp.
- Liều lượng phèn tính theo độ màu:
-


Công thức : P = 4 √M ( Công thức 6 – 1, TCXDVN 33 : 2006 )
Trong đó:
+ Pp : là liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước, mg/l
+ M là độ màu của nước nguồn tính theo thang màu Pt – Co, M = 32 mgđl/ l

 Vây Pp = 4√32 = 22,6 mg/l
- Liều lượng phèn tính theo hàm lượng cặn ( L p )
+ Hàm lượng cặn của nước nguồn : TS = 194 mg/l
+ Tra bảng 6.3 ( TCXDVN 33; 2006 ) , xác định được liều lượng phèn cần thiết để
keo tụ là 30 -40 mg/l. Chọn L p = 40 mg/l.So sánh: Lp > Pp, ta chọn giá trị lớn hơn
là 40 mg/l

2.2.2. Tính toán cho bể trộn cơ khí
Chọn thời gian lưu nước trong bể trộn t = 60s, ta tính được thể tích bể trộn là
V = Q x t = 1042 x

= 17,4 (m3)

Chọn bể trộn có tiết diện ngang là hình vuông.Tỉ lệ chiều cao : chiều rộng = H : 2B
H = 4m, B = 2,1 m
Tính lại thể tích bể trộn:
V bể trộn = H x B x B = 4 x 2,1 x 2,1 = 17,6 m
Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5 m → Chiều cao thực của bể: h = 4,5m.
-

Ống dẫn nước vào đặt ở phía trên của thành bể trộn, ống dẫn phèn đặt ngay cử ống
dẫn vào bể, trước miệng dẫn nước. Nước đi từ trên xuống dưới qua ống dẫn nước ra

-

để qua ngăn phản ứng tạo bông.
Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh hướng xuống dưới để đưa nước từ phía trên xuống.

-

Đường kính máy khuấy ≤ chiều rộng bể.
Chọn đường kính D = chiều rộng bể = × 2,1 = 1,050 m = 1050 mm.
Chiều rộng bản cánh khuấy = đường kính máy khuấy = × 1050 = 210 mm.
Chiều dài bản cánh khuấy = đường kính máy khuấy = × 1050 = 262,5 mm.
Chiều cao bản cánh khuấy = 3 cm = 30 mm.


Bảng 2.1: Thông số thiết kế bể trộn cơ khí
STT

Tên thông số

Số liệu

Đơn vị

thiết kế
1
Chiều rộng
2,1
m
2
Chiều dài
2,1
m
3
Chiều cao
4,5
m
4

Thể tích (m)
17,6
m3
Bể được xây dựng bằng bê tông cốt thép, với thành dày a =
200mm
2.3.
-

Tính toán bể phản ứng cơ khí
Thể tích bể phản ứng cơ khí được tính theo công thức:
V = t . Q ( m3 )

Trong đó :
+ t: thời gian lưu nước lại trong bể phản ứng ( Mục 6.80 TCXDVN 33 – 2006 ). t =
10 – 30 phút, chọn t = 20 phút = 1200s
+ Q: Công suất trạm xử lý, Q = 31000 ( m3/ ngđ ) = 0,358 ( m3/ s )
 Vây V = 1200 x 0,289 = 347 ( m3 )
- Chọn chiều cao của bể phản ứng h = 3,5 chiều rộng b = 4,2
- Tiết diện ngang của một bể là f = B x H = 3,5 x 4,2 = 14,7 ( m2 )
- Chiều cao bảo vệ : Hbv = 0,5 m. Hxd = 4 ( m )
- Chọn 4 bể phản ứng, vậy Chiều dài 1 bể phản ứng là
L=
-

=

=5,9 ( m )

Chiều dài chia bẻ làm 3 buồng bằng các vách ngăn hướng dòng nước theo chiều
thằng đứng. Chiều dài mỗi buồng: l =

= 1,97 ( m )

-

Dung tích mỗi buồng là : b x l x h = 4,2 x 1,97 x 3,5 = 28,9 m3
 Xác định kích thước cánh khuấy và năng lượng cần thiết cho máy khuấy
Chọn bể phản ứng tạo bông cơ khí dung cánh khuấy tuabin trục đứng, 4 cánh khuấy.
Mỗi ngăn đặt 1 máy khuấy, tổng số máy khuấy n = 6


Tổng diện tích cánh khuấy lấy bằng 20% diện tích bề mặt cắt ngang bể ( quy phạm
15% - 20% )
fc = f x 0,2 = 14,7 x 0,2 = 2,9( m2 )
+ Diên tích 1 bản cánh :

= 0,97 ( m2 )

+ Chiều dài bản cánh khuấy lấy bằng 2,5 m
+ Chiều rộng bản cánh khuấy

= 0, 4 m

Đáy bể đặt độ dốc 2% về một phía và đặt đường ống xả kiệt để thau rửa, xả cặn khi
cần thiết
Cường độ khuấy trộn xác định theo điều 6.83 TCXDVN 33 -2006 như sau: G 1 =
70s ; G2 = 50s-1 ; G3 = 30s-1.
-1

-

Năng lượng cần cho máy khuấy bậc 1:
P = G21.V.µ ( kW)

Trong đó:
+ G1: Cường độ khuấy trộn của máy khuấy bậc 1. G1 = 70s-1
+ V: Thể tích trộn ( m3 ), V = 347( m3 )
+ µ : hệ số nhớt của chất lỏng, µ = 0,001
-

 Vậy P1 = 702 x 347 x 0,001 = 1700 ( J/s ) = 1,7 (kW)
Với hiệu suất động cơ ŋ = 0,8. Công suất động cơ N1 = P1/0,8 = 2,1 KW
Năng lượng cần cho máy khuấy bậc 2
Công suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 2:
P2 = G2.V.µ (kW)


-

P2 = 502 x 347 x 0,001 = 867,5 ( J/s ) = 0,8675 ( kW )
Công suất động cơ N2 = P2/ 0,8 = 1,1 ( KW )
Năng lượng cần cho máy khuấy bậc 2
Công suất tiêu thụ cần thiết :
P3 = G23. V. µ ( kW )




P3 = 302 x 347 x 0.001 = 312,3 ( J ) = 3123 (kW)

Công suất động cơ N3 = P3/ 0,8 = 0,39( KW )
Kết luận: Bể phản ứng cơ khí có 3 bể mỗi bể có 3 ngăn các thông số thiết kế của 1
bể như sau :
Bảng 2.2: Thông số thiết kế bể phản ứng cơ khí
Thông số
Đơn vị
Giá trị
Chiều rộng
m
4,2
Chiều dài bể
m
5,9
Chiểu cao xây dựng
m
4
Chiều dài cánh khuấy
m
2,5
Chiều rộng cánh khuấy
m
0,4
Số bể
Bể
3
Số ngăn mỗi bể
ngăn
3
Bể phản ứng được trang bi : 2 máy khuấy tạo bông bậc 1 có công suất động cơ
2,1 KW, 2 máy khuấy tạo bông bậc 2 có công suất động cơ 0,8675 KW. 2 máy khuấy tạo

bông bậc 3 có công suất động cơ 0,39 KW
2.4. Tính toán bể lắng ngang ( bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt )

Thiết kể 4 bể lắng ngang, trong đó 2 bể thu nước cặn đầu vào, và 2 bể thu
nước cuối. Thiết kế để các bể thu nước cặn đầu vào và thu nước cuối cạnh nhau.
Theo bảng (3-2),( thêm bảng) chọn U0 = 0,5 mm/s. theo bảng (3-1) có K = 10,
= 1,5
- Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể tính theo công thức (3-21)
vtb = K x u0 = 10 x 0,7 = 7 mm/s
-

Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ( Điều 6.71 TCXDVN 33 : 2006 )
Công thức : F =

( m2 )

Trong đó:
+ Q = 1042 m3/h
+ a: Hệ số sử dụng thể tích của bể lắng, lấy a = 1,5
- Tốc độ rơi cặn ( mm/s ) lấy như sau
- Đối với nước ít đục ( hàm lượng cặn < 50 mg/l ) lấy uo = 0,5 mm/s
- Đối với nước đục vừa ( hàm lượng cặn 50 – 250 mg/l ) lấy uo = 0,6 mm/s
- Đối với nước đục ( hàm lượng cặn 250 – 2500 mg/l ) lấy uo = 0,7 – 0,8 mm/s
- Hàm lượng cặn của nước nguồn là 276mg/l, lấy uo = 0,7 mm/s


F=

= 620,2 m2

Chiều cao vùng lắng Ho: 2,5 – 3,5. Chọn Ho = 2,5 m, số bể N = 3 bể, trong đó 2 bể
hoạt động và 1 bể dự phòng
Chiều rộng mỗi bể là:
B=

(m)

Trong đó:
+ vtb : lấy tương ứng với uo như sau:
+ uo = 0,5 mm/s thì vtb = 6 -8 mm/s
+ uo = 0,6 mm/s thì vtb = 7 -10 mm/s
+ uo = 0,7- 0,8 mm/s thì vtb = 9 -12 mm/s.
+ Chọn uo = 9 mm/s


B=

= 4,2 m

- Chia mỗi bể thành n = 3 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn b = B/3 = 1,71
- Chiều dài bể:
L=

=

= 49,2 ( m )

Nước từ bể phản ứng cơ khí chuyển sang bể lắng qua vách ngăn sát thành tràn, ngập
sâu 0,3 hướng dòng nước chảy xuống phân bố đều trên bể và tránh xáo động bề mặt bể.

- Chiều cao nước trên thành tràn :
∆H =

(m)

Trong đó:
+ qn: lưu lượng nước qua một ngăn. qn = Q/N.n = 0,289/ 3.3 = 0,032 m3/s
+ b: chiều rộng một ngăn, b = 2,1 m.
+ v : vận tốc nước qua ,thành tràn v = 0,05 m/s.


∆H =

= 0,3 m

 Tính toán máng thu nước bề mặt.
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 :

=

=32,8 m

Cứ mỗi ngăn bố trí 2 máng thu, khoảng cách giữa các tâm máng:
a=

= 0,53 ( m )

Tốc độ trong máng thu lấy vm = 0,7 m/s với vm = 0,6 – 0,8 m/s ( Theo TCVN 33 : 2006,
điều 6.84 v = 0,6 -0,8 m/s)
Tiết diện máng thu :
Ft =

= 0,02 ( m2 )

=

Chiều rộng máng chọn: bm = 0,2 ( m )
Chiều sâu máng: hm =
-

=

= 0,1 ( m )

Máng thu nước từ hai phía, chiều dài mép máng thu
= 2 x 32,8 = 65,6 (m)

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.
Tốc độ nước chảy, qua lỗ v1 = 1m/s. Diện tích lỗ trên một máng thu
∑dlỗ =

= 0, 016 m2

=

Chọn đường kính lỗ dlỗ = 25mm, ( quy phạm: d ≥ 25mm ).
flỗ = r x

=

= 0,00049 m2

- Số lỗ trên máng : m = ∑dlỗ / flỗ = 0,016 / 0,00049 = 32 lỗ
Mỗi bên bố trí 16 lỗ, các lỗ nằm ngang hai bên ống, lỗ phải đặt cao hơn đáy máng
0,5 – 0,8m, chọn là 0,5 m
Khoảng cách giữa các tâm lỗ = 32,8 / 32 = 1,025 m
Mép trên của máng cao hơn mức trong bể 0,1m
-Đường kính ống dẫn nước sang bể lọc
- Lưu lượng của một bể Q = 0,289 m3/s
Vận tốc nước chảy trong ống : v = 1,2m/s ( TCXDVN 33 : 2006 )
D=

=

= 0,55 m = 550 mm

Ta dung phương pháp xả cặn thủy lực.
Chọn độ dốc : i = 2%
Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa hai lần xả cặn là T = 24
giờ. Thể tích vùng chứa nén cặn:
Wc =
Trong đó
-C : hàm lượng cặn trong nước còn lại sau khi lắng, 10 -12 mg/l chọn C = 10 mg/l
- Cmax = Cn + KP + 0,25M + v = 276 + 0,55 . 40 + 0,25 . 33 + 0 = 306,3 mg/l
Với :

+ Cn : hàm lượng cặn nước nguồn, Cn = 194 mg/l
+ P : liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngâm nước, P = 40 ( mg/l ) = 40
3
( g/m )
+ K là hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng. Sử dụng phèn nhôm
sạch, K = 0,55.
+ M: độ màu của nước nguồn ( độ ) thang màu platin – coban, M = 33 độ
+ V : liều lượng vôi kiềm hóa, v = 0
+ N : Số bể lắng, N = 3
+ : nồng độ trung bình của cặn đã nén ( g/m3 ) tra bảng 6.8 TCXDVN 33 : 2006, �
= 40000 g/m3 )
Wc =

= 61,7 m3

=

Diện tích mặt bằng 1 bể lắng là:
fbể =

= 206,7 ( m2 )

=

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn
Hcặn =

=

= 0,3( m )

Chiều cao trung bình của bể lắng :
Hb = Ho + Hcặn + Hbv = 2,5 + 0,3 + 0,5 = 3,3 m
Hệ thống xả cặn làm bằng máng đục lỗ và đặt dọc theo trục mỗi ngăn. Thời gian xả
căn quy định t = 8 -10 phút. Tốc độ nước chảy ở cuối máng v m ≥ 1m/s, chọn vm = 1m/s.
Chọn t = 8
Dung tích chứa cặn 1 ngăn là :
Wc – n = 61,7 : 6 = 10,3 ( m3 )
Lưu lượng cặn ở một ngăn :
Qc – n =

=

= 0,02 m2

Tốc độ nước chảy qua lỗ bằng vlỗ = 1,5 m/s , chọn đường kính lỗ dlỗ = 25mm ( quy
phạm: dlỗ ≥ 25mm nên flỗ = 0,00049 m2
Tổng diện tích lỗ trên 1 ống xả cặn :
∑f1 =

=

= 0,014 ( m2 )

Số lỗ trên một máng xả cặn :
n=

=

Khoảng cách giữa tâm các lỗ : =

= 28 lỗ
= 1,7

Đường kính ống xả cặn : với q c –n = 0,02 m3/s, chọn Dc = 250 mm ứng với vận tốc
vc = 1,83 m/s


-

Tổn thất trong hệ thống xả cặn:
H = ( €d +

+ ∑€ ) x

= ( 11,4 +

+ 0,5 ) x

= 2,15 m

Trong đó :
+ ) €d : hệ số tổn thất qua các lõ đục của máng, lấy = 11,4
+ ) ∑€ : hệ số tổn thất cục bộ trong máng, lấy = 0,5
+ ) fc2 : diện tích ống xả cặn :
=

= 0,049

+ ) fm2 : diện tích máng xả cặn, fm2 = 0,0582 m2
+ ) Vc : tốc độ xả cặn, Vc = 1,83 m/s
+ ) g = 9,81 ( gia tốc trọng trường )
Bảng 2.3 : Thông số bể lắng ngang
STT
Tên
Thông số
1
Số bể
3
2
Số ngăn một bể
3
3
Chiều cao
3,3
4
Chiều dài
49,2
5
Chiều rộng
4,2
6
Chiều cao máng thu
0,1
7
Chiều rộng máng thu
0,2
8

Chiều dài máng thu
32,8
9
Chiều cao vùng lắng
2,5
10
Đường kính ống dẫn
550
nước vào
2.5.

Đơn vị
Bể
Ngăn
m
m
m
m
m
m
m
mm

Tính bể lọc nhanh
 Tính toán kích thước bể

Chọn loại bể lọc cho trạm xử lý là lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh
với cỡ hạt khác nhau. Lớp vây liệu lọc có đặc điểm như sau :
( Bảng 6.11 Điều 6.103 và bảng 6.13 điều 6.115 TCXDVN 33 : 2006 )
+

+
+
+
+
+
+
+

-Đường kính nhỏ nhất : 0,5 mm
Đường kính lớn nhât : 1,25 mm
Đường kính hiệu dụng d10 = 0,6 – 0,65 mm
Hệ số không đồng nhất : K = 1,5 – 1,7
Chiều dày lớp vật liệu lọc : 700 – 800 mm
Tốc độ lọc làm việc ở chế dộ bình thường vbt = 5 – 6 m/h
Tốc độ lọc cho phép ở chế độ lọc tang cường : vtc = 6 – 7,5 m/h
Độ giãn nở tương đối của vật liệu lọc : 45 %


+
+

Cường độ rửa lọc 12 -14 l/s. m2
Thời gian rửa lọc 5 – 6 phút

* Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý xác định theo công thức :
( m2 )

F=
Trong đó:

+ Q = 25000 m3/ ngđ
+ T : Thời gian làm việc của trạm bơm trong một ngày đêm, T = 24h
+ a : số lần rửa mỗi bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, lấy
a=2
+ t1 : thời gian rửa bể lọc, với vật liệu lọc là d eff = 0,75 – 0,8 thì t 1 = 5 – 6 phút,
chọn t1 = 6 phút = 0,1h
+ t2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa, t2 = 0,35h
+ W : Cường độ rửa lọc, W = 12 – 14 l/s.m2, chọn W = 14 ( l/s.m2 )
+ Chọn vbt = 6 m/h


= 185,5 m2

F=

Số bể lọc cần thiết : N = 0,5 .
= 0,5 .
Chọn N = 7 bể
Tốc độ tính toán ở chế độ làm việc tang cường :
Vtc = Vtb .

=6.

= 6,8

= 7 ( m/h )

Nhận thấy, Vtc = 7 nằm trong khoảng ( 6 – 7,5 ), đảm bảo.
Diện tích một bể lọc
F=

=

=26,5 m2

Chọn kích thước bể : L x B = 6 x 4,5 = 27 m2
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh
H = hd + hvl + hn + hp + hs + hc = 0,7 + 0,8 + 2 + 0,5 + 1 + 0,1 = 5,1 ( m )
Trong đó


+ hd – Chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy theo bảng 6.12, TCVN 33 : 2006, chọn hd = 0,7m
+ hv – Chiều cao lớp vật liệu lọc, hvl = 0,8
+ hn – Chiều cao lớp nước, hn ≥ 2m, chọn hn = 2m
+ hp – Chiều cao dự phòng, chọn bằng 0,5m
+ hs – Chiều cao từ đáy bể đến sàn đỡ chụp lọc, hs = 1m
+ hc – Chiều cao sàn đỡ chụp lọc, hc = 0,1 m
 Đường kính ống dẫn nước rửa đến bể lọc

Trong đó:
• Q: Công suất trạm xử lý (m3/s), Q = 25000 (m3/ngđ) = 0,289(m3/s)
• v: Vận tốc ống dẫn nước rửa đến bể lọc, chọn v = 2 m/s (v = 1,5 – 2 m/s – Theo
mục 6.111 - TCVN 33:2006)
chọn D = 410 mm
 Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc
Hệ thống phân phối nước rửa lọc được bố trí sắp xếp đi qua các đường ống chính và
ống nhánh. Phương pháp phân phối nước rửa lọc áp dụng phương pháp thông thường,
ngoài phần nước sạch từ bể lọc nhanh qua bể chứa nước sạch, phần khác được giữ lại để
tiến hành rửa lọc
 Ống chính

. Cường độ rửa lọc Wn = 14 l/s.m2. (Theo mục 6.123 – TCVN 33:2006)
- Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc:

- Đường kính ống chính:

Trong đó:
 vc: vận tốc ống dẫn nước rửa, vc = 1,5 – 2 m/s (Theo mục 6.120 - TCVN
33:2006), chọn vc = 2 m/s


5m
-->Chọn ống chính bằng thép có đường kính Dc = 490 mm
 Ống nhánh
- Khoảng cách giữa các ống nhánh (250 – 350 mm) Theo mục 6.111 TCVN 33:2006,
chọn 350 mm
- Số ống nhánh của 1 bể lọc:

Trong đó: L: chiều dài bể lọc (m)
- Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi nhánh là:

- Chọn tốc độ chảy trong ống nhánh là vn =2 m/s (Theo mục 6.111 – TCVN 33:2006: v
= 1,6 – 2 m/s)
- Đường kính ống nhánh:

Chọn ống nhánh là ống 80 mm
Tiết diện ngang của ống chính là:

Theo mục 6.122 – TCVN 33: 2006, tổng diện tích các lỗ lấy bằng 0,35 – 0,4
diện tích tiết diện ngang của ống chính. Chọn 0,35
- Tổng diện tích các lỗ là:

Chọn đường kính lỗ là 12 mm (Theo mục 6.111 – TCV 33:2006, d = 10 – 12
mm). Diện tích 1 lỗ sẽ là:

- Tổng số lỗ sẽ là:


- Số lỗ trên mỗi ống nhánh sẽ là:
- chọn 18lỗ
Trên mỗi ống nhánh, các lỗ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống phía
dưới và nghiêng 1 góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang.
Chiều dài mỗi ống nhánh:

 Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc:
Bể có chiều rộng là 4,5 m. chọn mỗi bể bố trí 1 máng thu nước rửa lọc có
đáy hình tam giác. Khoảng cách giữa các tim máng là d = 4,5/2 = 2,25 m (Theo
mục 6.117 – TCVN 33:2006, d ≤ 2,2 m )
-

Lượng nước rửa thu vào mỗi máng là:

Trong đó:
+
+
+

Wn: Cường độ rửa lọc, Wn = 14 l/s.m2
d: Khoảng cách giữa các tâm máng, (m)
l: Chiều dài của máng, l = 6,5 m
-

Chiều rộng máng tính theo công thức:

(Theo mục 6.117 – TCVN 33:2006)
Trong đó:
+
+

a: tỉ số giữa chiều cao của phần hình chữ nhật với nửa chiều rộng máng, (a = 1 ÷
1,5). Chọn a = 1,3
K: Hệ số đối với máng hình tam giác, K = 2,1
Ta có:


0,58 m

Vậy chọn chiều cao máng thu nước là hcn = 0,38 m, lấy chiều cao của đáy
tam giác hđ = 0,2 m. Độ dốc của máng lấy về phía máng nước tập trung là i = 0,01;
chiều dày thành máng lấy là δm = 0,08 m.
-

Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa:
(Trang 147 – XLNC –Nguyễn Ngọc Dung)

-

Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép thu nước xác định theo công thức:
(Theo mục 6.118 – TCVN 33:2006)

Trong đó:




H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m),H = 0,8 (m)
e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc %, lấy theo bảng 6.113 – mục 6.115 –
TCVN 33:2006. Ta có e =50

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: Hm = 0,66 m. Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài
0,5m.
→ Chiều cao ở phía máng tập trung là: 0,66 + 0,01. 5 = 0,71 m
Vậy h sẽ phải lấy bằng:
h = 0,71 + 0,07 = 0,78 (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 (mục 6.118 – TCVN 33:2006):


Trong đó:
+ qm: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước qm = 0,189 m3/s
+ Δ: chiều rộng của máng tập trung Δ = 0,7m (Theo TCVN 33:2006: chiều rộng
máng tập trung không nhỏ hơn 0,6 m)
+ g = 9,81 m/s2 gia tốc trọng trường

 Ống thu nước lọc
Nước sau khi lọc được đưa sang bể chứa. Đường kính ống từ 1 bể ra ống thu nước
sạch chung là 0,3 m. vận tốc nước của ống thu nước sạch chung là 1,2 m/s (Theo mục
6.120 – TCVN 33:2006: v = 1 – 1,5 m/s).
Đường kính ống chung:

Trong đó:
+
+

Q: Lưu lượng nước toàn trạm, Q = 25000 m3/ngđ = 0,289 m3/s.
vc: Vận tốc nước chảy trong ống, vc =2 m/s.


-

Tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh (Theo sách XLNC –Nguyễn Ngọc Dung)
Tính tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ:

Trong đó:
+
+
+
+

v0: Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính, v0 = 1,5 m/s, ( theo 6.111 TCXD 33:2006)
vn: Tốc độ nước chảy ở đầu ống nhánh, vn= 1,8 m/s, s ( theo 6.111 TCXD 33:2006)
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
ξ: Hệ số sức cản


Với kW: Tỉ số giữa tổng diện tích các lỗ trên ống chính và tiết diện ngang
của ống chính, kW = 0,35

-

Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:

Trong đó:
+
+

-

LS: chiều dày lớp sỏi đỡ; LS = 0,5 m
W: Cường độ rửa lọc; W = 14 l/s.m2
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:

Trong đó:
+
+
+

Với kích thước hạt d = 0,5 – 1 mm; a = 0,76; b = 0,017
L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, L =0,8 mm
e: Độ nở tương đối của vật liệu lọc, e = 50%
Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m
Vậy tổng tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc là:
Chọn bơm nước rửa lọc. Dựa trên 2 trị số cơ bản là: lưu lượng nước rửa và áp lực
công tác cần thiết của máy bơm (Hr)
Trong đó:

+
+

hhh: Là độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu
nước rửa (m): Hhh = 4,7 + 3 – 4,1 + 0,79 = 4,39 m.
• 4,7: Chiều sâu mức nước trong bể chứa


• 3: Độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa
• 4,1: Chiều cao lớp nước trong bể lọc
• 0,79: Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng
+ Hô : Tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc.
Giả sử chiều dài của ống dẫn nước rửa lọc l = 100 m, đường kính ống rửa
lọc d = 500 m; 1000i = 11,5
Hô = i × l = 0,0115 x 100 = 1,15 m.
+

hcb: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá, xác định theo công thức:
v2
(m)
2g
(Theo trang 142 – XLNC – Nguyễn Ngọc Dung)
Giả sử trên đường ống dẫn nước rửa lọc có: 2 cút 900, 1 van khoá, 2 ống
ngắn :Cút 90o : 0,98, Van khóa : 0,26, Ống ngắn : 1

hcb = ∑ ξ .

hcb = (2 . 0,98 + 0,26 + 2)

= 0,8 m

Hr = 4,39 + 5,64 + 1,15 + 0,8 = 11,98 m
Với Hr = 11,98m, chọn được máy bơm nước rửa lọc phù hợp. Ngoài 1 máy

bơm rửa lọc công tác, phải chọn 1 máy bơm dự phòng. Tỉ lệ lượng nước rửa so với
lượng nước vào bể lọc theo công thức (4 - 60) – trang 143 XLNC – Nguyễn Ngọc
Dung:

Trong đó:
+
+
+
+
+

W: Cường độ rửa lọc (l/s.m2) , W = 14 (l/s.m2)
f: Diện tích 1 bể lọc (m2), f = 27m2
N: Số bể lọc.là 7 bể
Q: Công suất trạm xử lý ( m3/h) , Q =1042 m3 / h
T0:Thời gian công tác của bể giữa 2 lần rửa ( giờ)

( Theo công thức trang 143, XLNC - Nguyễn Ngọc Dung )
Trong đó:
+
+
+

T: thời gian công tác của bể lọc trong 1 ngày (giờ)
n: số lần rửa bể lọc trong 1 ngày, chọn n = 2
t1, t2, t3: thời gian rửa, xả nước lọc đầu, thời gian chết của bể ( giờ)

Vậy: