Tải bản đầy đủ (.docx) (34 trang)

Xử lý nước ngầm với công suất 21600 m3/ngày đêm

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (331.94 KB, 34 trang )

LỜI MỞ ĐẦU
Nước là một nhu cầu tất yếu của mọi sinh vật. Không có nước cuộc sống trên
Trái Đất không thể tồn tại được. Hàng ngày trung bình cần 50 – 100 lít nước đáp ứng
cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt hằng ngày. Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu
cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí và các hoạt động cộng đồng như
cứu hỏa, tưới đường... còn công nghiệp, nước cấp dùng trong quá trình làm lạnh, sản
xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu...Hầu như mọi ngành công nghiệp
đều sử dụng nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không gì thay đổi trong sản xuất
Tùy thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp và mức sinh hoạt cao thấp của
mọi cộng đồng mà nhu cầu về cấp nước với số lượng và chất lượng khác nhau. Ngày
nay với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số nguồn nước ngày
càng ô nhiễm và cạn kiệt. Vì thế con người cần phải biết cách xử lý các nguồn nước
cấp để đáp ứng về chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt hằng ngày và sản xuất công
nghiệp
Với mục tiêu đề tài là xây dựng một quy trình nước ngầm đáp ứng được về số
lượng và chất lượng phục vụ nhu cầu của người dân quanh vùng. Nội dung của để tài
nêu lên cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý nước ngầm sau đó đưa ra một số quy trình
xử lý nước, lựa chọn công nghệ thích hợp và thiết kế các công trình đơn vị. Vì vậy đề
tài “Xử lý nước ngầm với công suất 21600 m 3/ngày đêm” được thiết kế và đưa vào
sử dụng


CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU SỐ LIỆU, LỰA CHỌN SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
Tính toán, kiểm tra các chỉ tiêu còn thiếu trong nước ngầm cần xử lý

1.1.

Bảng 1.1: Thông số đầu vào cho nhà máy xử lý nước cấp
ST
T


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

QCVN
Thông số

Kết quả

01:2009/BY

Yêu cầu


T
3

Công suất (m /ngày đêm)
Cao độ mặt đất (m)
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)
HCO3- (mg/L)
SO42- (mg/L)
ClNO2Ecoli (MPN/l)
Nhận xét:

21600
36
18
7,2
5,6
9
12

18
17
0.1
0.4
182,7
50
13
0,6
220
15
11
0,3
190

6,5-8,5
15
15
0,3

Cần xử lý

0,3

3
250
250 – 300
0

Cần xử lý


Trên cơ sở phân tích mẫu nước ngầm và đối chiếu với QCVN 01: 2009/BYT ta
thấy rằng nước ngầm ở khu vực này có:
-

Tổng hàm lượng sắt là 18 mg/L lớn hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn (giới hạn tối đa

-

cho phép là 0,3mg/l), cần phải khử sắt.
Độ pH bằng 7,2.
Các chất độc hại khác đều không nhận thấy qua các kết quả phân tích mẫu nước.
Ngoài ra còn phải xử lí ổn định, làm mềm nước,kiềm hoá nước nếu cần thiết.
Đối chiếu với tiêu chuẩn trên thì yêu cầu đặt ra là nước ngầm tại khu vực này
cần phải xử lý các chất hoà tan là Fe và khử trùng.

1.1.1. Kiểm tra tổng ion dương và ion âm


[ Na ] + [ K ] + [Ca ] + [ Mg ] + [ NH ] = [ HCO ] + [SO ] + [Cl ] + [ NO ] + [SiO ]
+

+

2+

+

2+




4



3

2−





4

2

2−

3

Tổng ion dương:

[ Na ] + [ K ] + [Ca ] + [ Mg ] + [ NH ] = 182,7 + 50 + 13 + 0,6 = 246,3( mg / L )
+

+

2+


+

2+

4



Tổng ion âm:

[ HCO ] + [SO ] + [Cl ] + [ NO ] + [SiO ] = 220 + 15 + 11 + 0,3 + 0 = 246,3( mg / L)


3

2−





4

2

2−

3

 Kết quả chấp nhận được

1.1.2. Tổng hàm lượng muối hòa tan trong nước nguồn

P = + + - + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-] + 0,13[SiO32-] (mg/L)
Trong đó:
+
: Tổng hàm lượng các ion dương không kể đến Fe2+
+
= {[Fetổng] – [Fe2+]} + [Mn2+] + [Na+] + [K+] + [Ca2+] + [Mg2+] + [NH4+]
= {18 – 17} + 0,1 + 182,7 + 50 + 13 + 0,6 = 247,4
(mg/L)
: Tổng hàm lượng các ion âm không kể đến HCO3 và SiO32= [SO42-] + [Cl-] + [NO2-] = 15 + 11 + 0,3 = 26,3 (mg/L)
Như vậy:
P = 247,4 + 26,3 + 1,417 + 0,5220 + 0,130 = 407,5 (mg/L)
1.1.3. Tính độ kiềm toàn phần
Kitp = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] (mgđl/L)
Do pH = 7,2 < 8,4 nên độ kiềm được tạo ra chủ yếu bởi HCO 3-. Khi đó độ kiềm
toàn phần được tính như sau:

1.1.4. Tính độ cứng toàn phần

Độ cứng toàn phần = Độ cứng của

Ca 2+

Mg 2+

+ Độ cứng của

Độ cứng Cacbonat :
1.1.5. Xác định hàm lượng CO2 tự do


Từ các số liệu đề bài cho: nhiệt độ t = 18 0C ; pH = 7,2 ; độ muối P = 407,5
mg/L; độ kiềm Kitp = 3,61 mg/L.
Tra toán đồ Langerlier ta xác định được hàm lượng CO 2 tự do trong nước nguồn
là 18,5 (mg/L)


1.1.6. Kiểm tra nước khi xử lý nước có phải Clo hóa sơ bộ hay không

Mục đích của Clo hóa sơ bộ là :
-

Oxy hóa sắt và mangan hòa tan ở dạng phức chất hữu cơ
Loại trừ rong, rêu, tảo phát triển trên thành các bể
Trung hòa lượng amoni dư, diệt các vi khuẩn tiết ra chất nhầy trên mặt lớp cát lọc
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.
Ta phải Clo hóa sơ bộ trong 2 trường hợp sau :



Trường hợp 1:
[ O2] 0,15[ Fe2+ ] 3 (mgO2/L)
Ta có : [ O2] = 5,6 0,15[ Fe2+ ] 3 = 5,55 (mgO2/L). Vì vậy, cần phải Clo hóa sơ

bộ.
• Trường hợp 2:
Trong nước nguồn có chứa NH3 (ở dạng NH4+) và NO2- nên ta phải Clo hóa sơ bộ.
Liều lượng Clo dùng để Clo hóa sơ bộ tính theo công thức:
[Cl2] = 6

=6
1.1.7. Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng
a. Độ kiềm sau khi làm thoáng

Trong đó:
-

Ko : Độ kiềm ban đầu của nước nguồn, mgđl/L
: Hàm lượng sắt của nước nguồn, mg/L


b.

Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng

Trong đó:
- Hàm lượng khí CO2 tự do của nước nguồn trước khi làm thoáng, mg/L
- Hàm lượng sắt của nước nguồn, mg/L
c. Độ pH của nước sau khi làm thoáng

Từ biểu đồ quan hệ giữa pH, Ki*, CO2* ứng với các giá trị đã biết theo biểu đồ
Langlier. Ta có:
-

Ki* = 2,998 (mg/L)
CO2* = 45,7 (mg/L)
t = 180C
P = 407,5 (mg/L)

Từ biểu đồ quan hệ trên thì pH sau khi làm thoáng là 6,75.

d. Hàm lượng cặn sau khi làm thoáng

Hàm lượng cặn sau làm thoáng xác định theo công thức:
[]
Trong đó:
- Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn, mg/L
Độ màu nước nguồn, Pt-Co
e. Lượng oxi cần thiết để khử sắt

)


1.1.8. Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi làm thoáng

Sau khi làm thoáng, độ pH trong nước giảm nên nước có khả năng mất ổn định,
vì vậy phải kiểm tra độ ổn định của nước. Độ ổn định của nước được đặc trưng bởi trị
số bão hòa J xác định theo công thức (Theo mục 6.202 – Xử lý ổn định nước, TCVN
33-2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế)
Trong đó:
pHo: Độ pH của nước, xác định bằng máy đo pH, pHo = 7,2
pHs

: Độ pH ở trạng thái cân bằng bão hòa CaCO 3 của nước sau khi khử Fe2+, được


xác định theo công thức sau:
((
Trong đó:

f 1(t o )

: Hàm số nhiệt độ của nước sau khi khử sắt
f 2(Ca 2+ )

: Hàm số nồng độ ion Ca2+ trong nước sau khi khử sắt
− Hàm số độ kiềm của nước sau khi khử sắt
f 4( P)

: Hàm số tổng hàm lượng muối P của nước sau khi khử sắt


Tra biểu đồ Langlier ta được (Đồ thị hình 6.1 – Đồ thị để xác định pH của nước
đã bão hòa Canxicacbonat đến trạng thái cân bằng, TCVN 33-2006/BXD – Tiêu
chuẩn thiết kế):





t = 18oC thì = 2,15
[Ca2+] = 50 mg/L =>
= 2,998 mg/L => ( ) 1,48
P = 407,5mg/L => ( ) 8,836
Nhận thấy rằng trị tuyệt đối của J = 0,61 > 0,5, nên sau khi khử Fe 2+ phải xử lý
ổn định nước để đánh giá tác dụng ăn mòn của nước đối với kết cấu bê tông cốt thép,
phải theo tiêu chuẩn về thiết kế bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng nhà và
công trình.
Trong trường hợp này nước có tính xâm thực nên cần thêm vôi với liều lượng
vôi cần thiết là : (Theo mục 6.206 – Xử lý ổn định nước, TCVN 33-2006/BXD – Tiêu
chuẩn thiết kế):



Trong đó:





ek: Trọng lượng đương lượng của vôi (dùng CaO). Chọn ek = 28
Từ chỉ số bão hòa | J | = 0,61 thì b = 0,24.
Ki : Độ kiềm của nước sau khử sắt
Ck: Độ tinh khiết của vôi chọn bằng 80%
Vậy liều lượng chất kiềm cần thiết là 25,18 mg/L.
Lưu lượng vôi dự trữ cần dùng cho 1 ngày.
G1 =

a×Q
(kg )
1000 × P

Trong đó:
-

Q là công suất trạm xử lý
a là liều lượng vôi cần thiết đưa vào (mg/l)
P = 80% CaO tính theo sản phẩm không ngậm nước
Lựa chọn dây chuyền xử lý
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng

1.2.


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. Theo chất
lượng nước nguồn đã có đưa ra 2 phương án xử lý sau:

Để lựa chọn được phương pháp hợp lý ta căn cứ vào trị số độ kiền 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 khi làm thoáng : Ki = 2,998 mgđl/L
Hàm lượng CO2 sau làm thoáng : CO2 = 45,7 mg/L
pH sau làm thoáng : pH = 6,75.


Do pH < 6,8 nên không áp dụng được phương pháp làm thoáng đơn giản. (Điều
kiện pH > 6,8 và độ kiềm > 1 mgđl/l). Lượng CO2 còn lại sau khi trừ đi 80% lượng
CO2 :
=
pH của nước sau khi làm thoáng theo toán đồ Langlier ứng với hàm lượng
CO2=9,14 (mg/L), độ kiềm 2,998 mgđl/l xác định bằng 7,46. Vì vậy áp dụng phương
pháp làm thoáng bằng giàn mưa.
So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án để có được lựa chọn chính xác hơn:
So sánh
Ưu điểm

-

-


Phương án 1
Hệ số khử khí CO2 trong
thùng quạt gió là 90% 95% cao hơn so với giàn
mưa.
Khối lượng công trình
nhỏ, ít chiếm diện tích.
Bể lọc nhanh trọng lực có
kết cấu đơn giản

Phương án 2

-

-

Nhược
điểm

Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt
động, khối lượng công trình
chiếm diện tích lớn.

-

-

Giàn mưa:
 Dễ vận hành.
 Việc duy trì , bảo

dưỡng và vệ sinh định
kỳ giàn mưa cũng
không gặp nhiều khó
khăn.
Bể aquazur V có máng chữ V
vừa giữ chức năng phân phối
nước vừa có vai trò tạo ra lớp
nước quét trên bề mặt cát lọc
nên tiết kiệm nước và hiệu
quả lọc cao hơn

Thùng quạt gió vận hành khó
hơn giàn mưa, khó cải tạo khi
chất lượng nước đầu vào thay
đổi, tốn diện tích khi vận
hành. Khi tăng công suất phải
xây dựng them thùng quạt
gió chứ không thể cải tạo.
Bể lọc nhanh trọng lực có kết
cấu đơn giản nhưng tốc độ
lọc lại chậm hơn bể Aquazur
V.

 Vậy ta lựa chọn dây chuyền công nghệ 2 để xử lý nước ngầm có số liệu đã cho.

Thuyết minh dây chuyền công nghệ :


Đầu tiên nước ngầm được hút từ các giếng khoan nhờ hệ thống máy bơm và được
clo hóa sơ bộ rồi vào công trình làm thoáng. Công trình làm thoáng có chức năng

chính là khử CO2, hòa tan oxy không khí vào nước để oxy hóa Fe 2+ thành Fe3+, để dễ
dàng kết tủa, dễ dàng lắng đọng để khử ra khỏi nước nâng cao hiệu quả của các công
trình lắng và lọc.
Sau khi làm thoáng bằng giàn mưa, nước được đưa vào bể trộn đứng, tại đây
nước được hòa trộn với vôi sữa. Bể trộn đứng được sử dụng để hòa trộn vôi sữa phục
vụ quá trình ổn định nước và làm mềm nước. Bể trộn đứng bảo đảm giữ cho các phần
tử vôi ở trạng thái lơ lửng, làm cho quá trình hòa tan vôi được triệt để hơn nữa. Bể trộn
đứng có thể áp dụng với công suất xử lý bất kì.
Nước được đưa xuống bể lắng tiếp xúc ngang. Mục đích của công trình này là để
các phản ứng diễn ra và thu hồi cặn của các phản ứng và đưa về bể nén cặn , nước
trong ở phần trên tiếp tục đưa sang bể lọc. Thời gian lưu nước lắng thường 90 – 120
phút.
Sau đó nước được đưa qua bể lọc nhanh. Tại đây, nước không chỉ giữ lại các hạt
cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt vật liệu
lọc mà còn giữ lại keo sắt, keo hữu cơ gây độ đục, độ màu. Bể lọc sử dụng cát thạch
anh và rửa bằng hệ thống gió nước kết hợp. Nước rửa lọc được thu và đưa vào hệ
thống thoát nước.
Sau khi đã được lọc, nước được đưa sang bể chứa nước sạch. Trước khi sang bể
chứa nước sạch nước được châm với hóa chất khử trùng là Clo để loại trừ vi sinh vật
tồn tại trong nước ngầm. Nước sau đó được phân phối vào mạng lưới sử dụng.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG DÂY CHUYỀN
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM


Tính toán hệ thống làm thoáng tự nhiên (giàn mưa)

2.1.

Vì công suất trạm xử lý khá lớn 21600 m 3/ngàyđêm nên ta chia làm 2 đơn nguyên

để xử lý. Mỗi đơn nguyên có công suất 10800 m3/ ngàyđêm.


Chức năng : giàn mưa hay còn gọi là công trình làm thoáng tự nhiên, có chứ năng làm
giàu oxi cho nước và khử CO2, H2S trong nước, nâng giá trị pH của nước. Giàn mưa
cho khả năng thu được lượng oxi hòa tan bằng 55% lượng oxi bão hòa và có khả năng
khử được 75 – 80% lượng CO2 có trong nước. Nhưng lượng CO2 còn lại sau làm
thoáng không thấp hơn 5 – 6 mg/l. Ngoài ra, nước còn nhận được oxi từ không khí để









cung cấp oxi cho quá trình oxi hóa Fe2+ có trong nước thành Fe3+.
Cấu tạo gồm có:
Hệ thống phân phối nước
Hệ thống máng phân phối bao gồm
Sàn tung nước
Sàn đổ vật liệu tiếp xúc
Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước
Sàn và ống thu nước
Fe 2+ ≤ 25 (mg/L)

Áp dụng khi hàm lượng sắt nguồn

. Nước sau khi làm thoáng


 NH 4+  ≤ 1 (mg/L)
pH ≥ 6,8 K i' ≥ 2
đạt được chỉ tiêu
,
(mgđl/L),
2.1.1. Xác định kích thước giàn mưa
- Lưu lượng nước qua 1 giàn mưa :

Q = 10800 m3/ ngàyđêm = 450 m3/h
 Diện tích bề mặt cần cho giàn mưa là:
F = = = 45 (m2)
Trong đó:
-

Q : là lưu lượng tính toán, Q = 450 (m3/ h)
qm : là cường độ phun mưa (10- 15 m3/m2.h) chọn qm= 10 m3/m2.h
Chọn kích thước giàn mưa : L B = 8m 6m = 48 (m2)
Chia giàn mưa thành 2 ngăn, diện tích tiếp xúc mỗi ngăn là:

Trong đó:


-

F : là diện tích giàn mưa (m2)
N : là số ngăn của giàn mưa, chọn N = 2.
Chọn kích thước mỗi ngăn: l b = 6m 4m.



Hệ thống phân phối nước
Dùng hệ thống giàn ống phân phối nước gồm ống chính và các ống nhánh nối với

nhau theo dạng hình xương cá. Số ống phân phối chính trên giàn mưa là 2 ống, khoảng
cách giữa các ống là 5m, chiều dài mỗi ống phân phối chính là 3m.
• Ống dẫn nước thô lên giàn mưa:
Tốc độ nước chảy trong ống dẫn nằm trong khoảng 0,8 – 1,2 m/s, chọn v =1m/s
(Theo TCVN 33: 2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế). Vậy đường kính ống dẫn nước thô
lên giàn mưa là:
Trong đó : Q là lưu lượng nước lên giàn mưa, Q = 450 m3/h = 0,125 m3/s.
 Chọn đường kính ống dẫn nước lên giàn mưa là 400 mm. Kiểm tra lại vận tốc:


Ống phân phối nước chính:
Lưu lượng nước lên mỗi ngăn của giàn mưa:
Trong đó:



Q: Công suất trạm xử lý (tính cho 1 đơn nguyên của giàn mưa), Q = 450 m3/h
N: Số ngăn giàn mưa. Chọn N = 2 ngăn.

Đường kính ống chính phân phối nước vào các ống nhánh trên giàn mưa với vận tốc
nước chảy trong ống là v = 0,9 m/s
 Đường kính ống là:
Chọn đường kính ống phân phối chính là 300 mm. Kiểm tra lại vận tốc trong ống
phân phối chính:


Hệ thống ống nhánh:

 Số ống nhánh :
Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều rộng của mỗi ngăn. Khoảng cách giữa
2 ống nhánh theo quy phạm (0,2 – 0,3 m). Chọn l = 0,3 m. Số ống nhánh cần thiết:
(Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, trang 145)
Trong đó:
L* : là chiều rộng của 1 ngăn giàn mưa, L* = 4m.
l : là khoảng cách giữa các trục ống nhánh , l = 300mm.


 Lưu lượng nước qua mỗi ống nhánh:
 Đường kính ống nhánh :

Trong đó:


vn: Vận tốc nước trong ống phân phối nhánh vn = 1,8 m/s (Theo mục 6.246, TCVN 33:
2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế).
Chọn ống nhánh bằng thép với đường kính là dn = 40 mm.

2.1.2. Sàn tung nước

Sàn tung nước được đặt dưới máng phân phối với khoảng cách 0,6 m làm bằng
ván gỗ rộng 20 cm đặt cách nhau 10 cm hay bằng nửa cây tre xếp cách mép nhau 5
cm. (Theo mục 6.246, TCVN 33: 2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế). Chọn các ván gỗ
rộng 20 cm đặt cách nhau 10 cm. Dưới sàn tung nước là các sàn đổ lớp vật liệu tiếp
xúc, cuối cùng là sàn thu nước bằng bê tông.
2.1.3. Sàn đổ lớp vật liệu tiếp xúc
Vị trí nằm dưới sàn tung nước, khoảng cách giữa các sàn là 0,5m, 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.
2.1.4. Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước
Để có thể thu oxy trong không khí kết hợp với việc khử khí CO2, 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 45o. 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).
2.1.5. 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
Bố trí 3 vòi phun nước rửa sàn (mỗi ngăn một vòi) với vòi rửa sàn tung có đường
kính dv = 20mm với khoảng cách phục vụ không quá 10m, áp lực vòi phun tối thiểu là
10m, nằm về một phía của giàn mưa. Bố trí 3 ống thu nước (mỗi ngăn một ống) thoát
nước sàn với đường kính dt = 100 – 200mm để xả nước và thau rửa sàn.
2.1.6. Tính toán chiều cao giàn mưa
H DM = H FM + HVL + H N = 0,6 + 1,9 + 0,3 = 2,8 (m)
Trong đó:


HFM: Chiều cao từ lớp vật liệu thứ nhất đến giàn phun. Chọn HFM = 0,6m (Theo TCVN




33: 2006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế).
HVL: Chiều cao vật liệu tiếp xúc. Dàn mưa thiết kế có 3 sàn tung với khoảng cách 0,5
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).
HVL = 2.0,5 + 3.0,3 = 1,9 (m)


2.2.

HN: Chiều cao ngăn thu nước. Chọn H N = 0,3 (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc
Dung, trang 176).
Tính toán công trình bể trộn vôi sữa
Dung tích bể:
W=

Q× n× a
( m3 )
10000 × bv × γ

Trong đó: Q là công suất trạm xử lý (m3/h)
n là số giờ làm việc giữa 2 lần pha vôi (h)
a là liều lượng vôi cần thiết đưa vào
bv là nồng độ vôi sữa (5%)
γ

Khối lượng riêng vôi sữa là 1 T/m3.


Bể được làm bằng bê tông cốt thép, phần trên hình trụ, phần dưới là hình nón, góc
nghiêng giữa 2 phần của bể là 45o, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác.


Chiều cao phần nón:
Thể tích phần hình nón:
Thể tích phần hình trụ là: Wtru = W – Wn = 1 m3
Chiều cao công tác phần hình trụ:
Chọn chiều cao trụ là 0,4 m
Chiều cao tổng cộng bể là: H = h + htru + hatoan = 0,95+0,4+0,3=1.65 (m)
1
2.2.1.

Tính toán bể lắng ngang

Cấu tạo bể lắng ngang
Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể bằng gạch hoặc bê tông cốt thép
thường được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất lớn hơn 3000m 3/ngày đêm đối
với xử lý bằng phèn và áp dụng công suất bất kỳ cho các trạm không cần dùng phèn.
Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm có bốn bộ phận chính

-

Bộ phận phân phối nước rửa vào bể
Vùng lắng cặn
Hệ thống thu nước đã lắng
Hệ thống thu xả cặn

Hình 1: Cấu tạo bể lắng ngang tiếp xúc

1
2
3
4
5

Ống dẫn nước từ bể trộn cơ khí
Máng phân phối nước
Vách phân phối đầu bể
Vùng lắng
Vùng chứa cặn

6
7
8
9

Vách ngăn thu nước cuối bể
Máng thu nước
Ống dẫn nước sang bể lọc
Ống xả cặn


2.2.2.

Tính toán kích thước bể lắng
Theo bảng 6.9 TCXDVN 33:2006: Tốc độ rơi của hạt cặn u 0 (quy phạm 0,35 – 0,45
mm/s), chọn u0 = 0,45 mm/s.
Chọn tỷ số L/Ho = 15, theo bảng 3 – 1: Trị số K và
10,


α

α

phụ thuộc vào tỷ số L/Ho thì K =

= 1,5 (Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung, 1999, trang 76).

Vận tốc trung bình dòng nước trong bể là:
vtb = K.uo = 10.0, 45 = 4,5 (mm/s)


Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang là:
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước đưa vào bể lắng, m3/h
α

: Hệ số sử dụng thể tích của bể lắng
− u0 : Tốc độ rơi của cặn ở trong bể lắng, mm/s


Chọn chiều cao vùng lắng Ho = 3,5m (Quy phạm 1,5 – 3,5m, theo TCVN 332006/BXD – Tiêu chuẩn thiết kế)
Chọn số bể lắng N = 4 bể, chiều rộng mỗi bể là:
Chọn B = 4 m.
Chiều dài bể 1 lắng là:
Kiểm tra tỷ số L/Ho theo tính toán là : 52/3,5 = 15 đúng bằng tỷ số đã chọn


Hệ thống phân phối nước vào bể:

Để có thể phân phối đều nước trên toàn bộ diện tích bể lắng, cần đặt vách ngăn có

đục lỗ ở đầu bể, cách tường (1-2m), chọn bằng 1,5m. Đoạn dưới của vách ngăn trong
phạm vi chiều cao từ 0,3-0,5m kể từ mặt trên của vùng lắng chứa nén cặn không cần phải
khoan lỗ. Các lỗ của ngăn phân phối có kích thước cạnh 50x150mm, vận tốc nước qua lỗ
0,2-0,3m/s. Khoảng cách giữa tâm các lỗ từ 0,25-0,5m
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, vlo1 = 0,2 – 0,3m/s. Chọn vlo1 =
0,3m/s

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 thu nước, vlo1 = 0,5m/s.
Diện tích 1 lỗ phân phối nước:

flo =

50 × 150
= 7,5 × 10−3 (m 2 )
1000000

Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất là:

Chọn n1 = 28 lỗ
Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ hai là :
Chọn n1 = 17 lỗ


Thể tích vùng chứa nén cặn của bể lắng
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:(Theo Xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc
Dung, trang 77)

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

10 mg/L.
− Cmax: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, Cmax = 46, 89 mg/L.


δ

: Nồng độ trung bình cặn đã nén chặt,
Diện tích mặt bằng một bể lắng:




δ

= 15000g/m3

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén căn là:
Chiều cao trung bình của bể lắng:
Hb = Ho + Hc = 3,5+ 0,06 = 3,56 (m)
Chiều cao xây dựng bể có tính đến chiều cao bảo vệ (0,3 – 0,5m):
Hxd= 3,56 + 0,5 = 4,06 (m)
Tổng chiều dài bể lắng kể cả hai ngăn phân phối và thu nước
Lb = L + 2.1,5 =52 +3 = 55(m)
Bảng 2: Kích thước bể lắng ngang
Thông số

STT

Ký hiệu

Số lượng

Đơn vị

1

Số đơn nguyên

N


4

cái

2

Chiều rộng 1 đơn nguyên

B

4

m

3

Chiều dài bể

L

55

m

4

Chiều cao bể

HXD


4,06

m

2.3.
Bể lọc Aquazur V
2.3.1. Ưu điểm của bể lọc Aquazur V

Bể lọc Aquazur V tập hợp tát cả các nguyên lý làm việc tốt của một thiết bị lọc và
-

rửa lọc hiệu quả:
Nước lọc được cấp liên tục từng phần hoặc toàn bộ vào bể lọc trong cả thời gian rửa bể
để đảm bảo quét nước bề mặt. Các bể lọc khác không chịu sự tăng lưu lượng và vận tốc

-

lọc trong thời gian rửa bể.
Chiều sâu lớp nước trên bề mặt bể lọc 1 – 1,2m nên tiết kiệm chiều cao xây dựng công

-

trình, giảm kích thước xây dựng công trình.
Bể lọc phù hợp với tốc độ lọc cao. Để thực hiện điều đó người ta sử dụng cát lọc có chiều
cao từ 1,5-2m, thông thường là 1,2m.


-


Nó giữ một áp suất dương trên tất cả bề dày của cát lọc và kéo dài trong tất cả chu trình

-

lọc.
Việc rửa lọc với tác dụng của dòng nước quét bề mặt làm tăng hiệu quả rửa lọc cũng như

-

tiết kiệm nước rửa.
Tổn thất áp lực khi rửa lọc là tối thiểu (do có dòng nước quét trên bề mặt) nên áp lực bơm

rửa lọc không cần cao, tiêu hao năng lượng ít.
2.3.2. Tính toán công trình
• Thông số chọn
- Bể lọc một lớp vật liệu lọc là cát thạch anh.
- Đường kính hạt lớn nhất dmin = 0,7 (mm) và dmax = 1,6(mm), đường kính hạt hiệu dụng d10
-

= 0,75 – 0,8 (mm). (Theo TCXDVN 33:2006)
Độ nở tương đối e = 40%
Chiều dày lớp vật liệu lọc là: L = 1,5 m
Hệ số đồng nhất K = 1,5
Vận tốc lọc: v = 7 (m/h)
Tốc độ lọc khi làm việc bình thường: vbt = 7(m/h)
Do hệ thống Aquazur V có hệ thống quét bề mặt nên khi 1 bể rửa lọc các bể khác
không phải làm việc tăng cường, do vậy khi tính toán ta chỉ cần tính với vận tốc làm việc
bình thường
Phương pháp rửa lọc: rửa lọc bằng nước và gió kết hợp. cường độ rửa lọc là: W gió =
60 (m3/m2.h), trong 2 phút. Rửa kết hợp nước, gió trong thời gian 5 phút với cường độ 50

(m3/m2h), nước là 10 (m3/m2h). sau đó cường độ nước rửa thuần túy là Wn = 20 (m3/m2h),
cường độ quét bề mặt 7(m3/m2h), trong 2 phút.


Chu kỳ lọc
- Độ rỗng thực tế của cát lọc trong khoảng 0,41 – 0,42, chọn r=0,41
- Chiều dày lớp cát lọc: L = 1,5 m
- Thể tích chứa cặn của 1 m3 cát lọc
-

Khối lượng cặn chiếm 3-4% (cặn nhẹ 3%)

-

Tốc độ lọc 7 m/h, lớp cát dày 1,5m, hàm lượng cặn sau bể lắng theo điều 6.61
TCXDVN 33 – 2006 là 12g/m3 , mỗi khối cát trong một giờ sẽ phải giữ lại

-

được khối lượng cặn là: 7 12 = 84g = 0,084kg.
Chu kỳ lọc để đảm bảo chất lượng:


Để chất đảm bảo chất lượng nước, Chọn chu kỳ lọc là T = 24h Với T=24h, mỗi bể sẽ lần lượt được rửa trong 1 ngày.
• Diện tích mặt bằng các bể lọc
- Tổng diện tích mặt bằng của các bể lọc tính như sau:
Trong đó:
Q - Công suất trạm. Q = 21600 m3/ngđ.
T-Thời gian làm việc trong ngày của bể. T = 24 h.

vbt - Tốc độ làm việc bình thường của bể. vbt = 6 m/h.

-

Ta có:
Số bể lọc :
Chọn số bể lọc là n= 6 bể.
Kiểm tra vận tộc lọc tăng cường : vtc = 7 - 9,5 (m/h) ( Tra bảng 6.11 TCXDVN 332006).
Kiểm tra tốc độ lọc tăng cường:

 Nằm trang khoảng cho phép. Như vậy số bể lọc n = 6 là hợp lý.
Diện tích mỗi bể là :
Chọn bể có 2 ngăn lọc, bề rộng mỗi ngăn là 1,8 m.
Chiều dài một ngăn là :
Chiều rộng bể bao gồm cả máng thu nước rửa lọc ở giữa bể là:
B = 2 × bn + bm + 2 × d m (m)

Trong đó:
-

bn là chiều rộng mỗi ngăn.
bm là chiều rộng máng, chọn bm = 0,6 m
dm là chiều dày thành máng, dm = 0,1 m


Vậy B = 1,8 + 0,6 + 0,2 = 4,4 m
Kich thước bể là: B L = 4,4 (m2)


Tính toán chụp lọc.


Thu nước lọc qua sàn bê tông có gắn chụp lọc nhựa có chuôi dài, mật độ 50
chiếc/m2 đặt cách đáy bể 1,0 m (để có thể chui vào kiểm tra). Tổng diện tích khe hở của
chụp lọc lấy bằng 0,6 ÷ 0,8% diện tích công tác của bể lọc (theo điều 6.114 tiêu chuẩn
thiết kế 20 TCN 33-85).
Số chụp lọc trong một bể lọc là:
N = 50. Fbể = 50 × 26 = 1300 chiếc.
Mỗi chụp lọc có 20 khe hở, mỗi khe hở có kích thước l × b = 12 × 0,5
Diện tích khe hở của mỗi chụp lọc:
fchụp lọc = 20 × 12 × 0,5 = 120 (mm2) = 0,00012 m2
Tổng số chụp lọc sử dụng trong bể là:
N = 36 × 36 = 1296 chiếc.
Tổng diện tích khe hở của chụp lọc một bể:
∑fchụp lọc = 1296 × 0,00012 = 0,156 m2


Nằm trong khoảng 0,6÷0,8% Theo (mục 3.4.1- Xử Lý Nước Cấp-Ts.Nguyễn Ngọc
Dung)
Như vậy đảm bảo tổng diện tích khe hở theo quy phạm.
Tổng số chụp lọc trên 1m2 sàn đỡ là:
Các chụp lọc cần được phân bố đều trên toàn diện tích của sàn bể nhằm phân bố đều
lượng gió rửa lọc cũng như thu nước đều trên toàn diện tích bể.
-

Theo chiều rộng bể, bố trí 15 chụp lọc trên 1 ngăn, khoảng cách giữa các chụp

-

lọc là : a1= 1,8/15 = 0,12m
Theo chiều rộng bể, bố trí 43 chụp lọc trên 1 ngăn, khoảng cách giữa các chụp


lọc là : a1= 6/43 = 0,14m.
• Hệ thống phân phối nước vào bể lọc
Ta sử dụng máng để phân phối nước vào các bể lọc, kích thước máng B*H = 0,8
*1,5 (m) với vận tốc trong máng là v = 0,6 (m/s), ở đầu các bể lọc có cửa phân phối nước
vào có kích thước 30 * 30 (cm).
Cửa thu nước vào máng chứ V :

Trong đó:
-

vc là vận tốc nước chảy qua lỗ, lấy vc = 1,2 (m/s)
qc là lưu lượng nước chảy qua lỗ:

Kích thước lỗ chọn là: b* h = 0,1*0,16 (m)


Tính toán máng chữ V
 Tiết diện nước qua máng chữ V là :

Trong đó:
-

qm là lưu lượng nước chảy trong máng, qm = qc = 0,02(m3/s)
vm là vận tốc nước chảy trong máng vm = 0,6 m/s


Máng chứ V với góc nghiêng hợp với phương đứng 45 o ta đính được kích thước
của máng như sau: b = 0,1 m, h= 0,6 m
 Tính toán lỗ phân phối nước của máng chứ V:


Chọn đường kính lỗ d = 20mm, vận tốc nước chảy qua lỗ là v = 1,2 (m/s). Tiết diện
1 lỗ là: f = 0,314.10-3 (m2)
Tổng tiết diện lỗ là: F = q/V = 0,02/1,2= 0,016 (m2)
Tổng số lỗ trên máng là:
Khoảng cách giữa các lỗ là: a = 6000/51= 118 (mm)
Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc
Quy trình rửa lọc: đầu tiên sục gió với cường độ 12 l/s – m 2 trong vòng 2 phút. Tiếp theo


-

sục gió với cường độ 18 (l/s.m 2) đồng thời với cường độ nước là 3(l/s.m 2) trong vòng 4
phút. Cuối cùng ngừng sục khí, rửa nước thuần túy với cường độ 8 (l/sm 2) trong vòng 4
phút. Trong quá trình rửa lọc có lượng nước quét bề mặt lớp vậy liệu lọc với cường độ 2
(l/s/m2).
Máng thu nước rửa lọc là một máng chính chạy dọc theo chiều dài bể, nằm ở giữa
bể và chia bể thành 2 ngăn. Máng có kich thước hình chữ nhật, và chiều cao của máng
được tính như sau:
Hm = Ll +h
Trong đó: Ll là chiều dày của lớp vật liệu lọc, Ll = 1,5 m
h là khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép máng thu (m)
h = Le + 0,25 = 1,5 0,3 + 0,25 = 0,7 (m)
 Hm = 1,5 + 0,7 = 2,2m

Thiết kế máng có độ dốc i = 1% về hầm thu nước ở cuối bể. Do vậy chiều cao
máng ở cuối bể là:
Thiết kế chiều dày đáy máng là : 0,1 m



Tính toán đường ống dẫn nước rửa lọc
- Đường kính ống dẫn nước rửa lọc là :


Trong đó :
-

qr là lưu lượng nước rửa lọc của 1 bể

vr là vận tốc nước chảy trong ống, chọn vr = 1,8m/s
 Dn = 350 mm
• Tính toán đường ống dẫn gió rửa lọc :
- Cường độ rửa gió thuần túy là :Wg = 18 (l/s-m2)
- Vận tốc gió trong ống dẫn : vg =15 – 20 (m/s), chọn vg = 18 m/s.
- Lưu lượng gió cấp cho 1 bể là :
-

-

Đường kính ống dẫn gió chính là :

 Chọn đường kính ống dẫn gió chính là Dg = 200 mm
• Đường kính ống xả nước rửa lọc :

Ống xả nước rửa lọc nối từ mương thu nước rửa trong bể xuống mương thu nước
rửa lọc chung.
Đường kính ống thu nước rửa lọc :

Trong đó :
-


là tổng lượng nước xả khi rửa lọc (bao gồm lượng nước rửa thuần túy và
lượng nước dùng để quét bề mặt lớp vật liệu lọc)

vx là vận tốc nước trong ống xả , vx = 1,8 m/s (TCXDVN 33-2006)
 Chọn đường kính ống thu nước rửa lọc : Dx= 400 mm.
• Tính toán chiều cao xây dựng bể lọc
-

Chiều cao xây dựng bể lọc:
HXD = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 (m)
(Công thức 4-54 Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn Ngọc Dung).

Trong đó:
+ h1 : chiều cao từ chụp lọc đến đáy bể, h1 = 1,0(m)
+ h2 : chiều dày sàn đỡ chụp lọc, h2 = 0,1
+ h3 : chiều dày lớp vật sỏi đỡ, h 3 = 0,3 (m) (bảng 4-7 Xử lý nước cấp – TS.Nguyễn
Ngọc Dung).
+ h4 : chiều dày lớp vật liệu lọc, h4 = 1,5(m)


+ h5 : chiều cao lớp nước trên mặt vật liệu lọc, h5 = 1,5 (m)
+ h6 : chiều cao bảo vệ bể, h6= 0,5 (m).
⇒ HXD =1,0 + 0,1 + 0,3 + 1,5 + 1,5 + 0,5 = 4,9 (m).
Bảng 2.7 Các thông số thiết kế bể lọc nhanh aquazur-V
Thông số

STT

Ký hiệu


Số lượng

Đơn vị

1

Số đơn nguyên

N

6

chiếc

2

Chiều rộng bể, B

B

4,4

m

3

Chiều dài bể, L

L


6

m

4

Chiều cao bể, HXD

HXD

4,9

m

5

Ống dẫn nước rửa lọc

Dr

350

mm

6

Ống dẫn gió chính

Dg


200

mm

7

Số máng trong một bể

n

1

cái

8

Chiều dài máng

Lm

6

m

9

Chiều rộng máng

Bm


0,6

m

10

Chiều sâu máng

Hm

2,2

m

2.3.3. Tính toán sân phơi vật liệu lọc

Diện tích sân phơi cát phải đảm bảo phơi và chứa 10% toàn bộ lượng cát có trong
các bể lọc (đối với bể lọc nhanh có chiều dày 0,1m).
Thể tích vật liệu lọc trong 6 bể:
-

Lượng cát phơi cần tính toán là :

-

Thiết kế sân phơi cát lọc với chiều cao phơi : hp = 0,1m
Diện tích sân phơi :

 Thiết kế 2 sân phơi có kích thước mỗi sân : a b = 13,2 8,8 (m)

-

2.1. Tính toán khử trùng nước
Tính toán lưu lượng Clo khử trùng
Chọn phương pháp khử trùng bằng clo lỏng
Lượng clo dùng cho trạm xử lý trong 1 h xác định theo công thức:
Qcl =

Q × LCl
(kg / h)
1000 × 24


Trong đó:
-

Q là công suất trạm xử lý, Q= 21600(m3/ngđ)
Lclo: liều lượng clo sử dụng (g/m3)
Lclo = Lclo vào + Lclo sơ bộ + Lclo dư (g/m3)

 Lclo

vào

là clo châm vào nước sau khi lắng, lọc. Chọn L clo = 0.8 (mg/l) theo TCXDVN

33:2006
 Lclo sơ bộ là lượng clo dùng để clo hóa sơ bộ. Lclo sb = 0 mg/l
 Lclo dư lượng clo dự tối thiểu trong nước Lclo dư = 0,3 mg/l
Lclo = 0,8 + 0 + 0,3 = 1,1 (mg/l) = 1,1 (g/m3)

Lưu lượng nước tính toán cho Clorator làm việc bằng 0,6 (m3/kg Cl)
Lưu lượng nước cấp cho trạm Clo:
Q=0,6Qcl = 0,60,99 = 0,59 (m3/h)=0,00016(m3/s)
Vận tốc nước chảy trong ống v= 0,6 m/s
Đường kính ống dẫn nước là:
Chọn đường ống có D = 20mm
Lượng clo dùng trong 30 ngày là:
Qthcl = Qcl24 =0,992430 =712,8 (kg/tháng)
Clo lỏng có trọng lượng thể tích 1,4 (kg/l) nên tổng lượng dung dịch clo lỏng là:

2.4.

Tính toán bể chứa nước sạch
Wchứa = Wđiều hòaBC + Wchữa cháy + Wdùng cho chạm xử lý = 3240 + 0,486 + 2160 = 5400,5 (m3)
Trong đó:
Wđiều hòaBC = 15%.Q =0,15.21600 = 3240 (m3)


Wchữa cháy: Dung tích dự trữ cấp nước cho chữa cháy (trong 3h liên tục)
Wchữa cháy = 10,8.n.qcc = 10,8.3. 0,015 = 0,486 (m3)

Trong đó:



n: Số đám cháy xảy ra đồng thời, lấy n = 3
qcc: Tiêu chuẩn cấp nước chữa cháy, lấy qcc = 15 l/s



×