THIẾT kế TRẠM xử lý nước THIÊN NHIÊN

Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

I. Lựa chọn công nghệ xử lý nớc
1. Xác định các chỉ tiêu còn lại trong nhiệm vụ thiết kế và đánh giá mức độ
chính xác các chỉ tiêu nguồn nớc
a. Tổng hàm l ợng muối
Tổng hàm lợng muối trong nớc nguồn đợc tính theo công thức sau:
P=
Trong đó:
- : Tổng hàm lợng các ion dơng
- : Tổng hàm lợng các ion âm
Ta có:

hay: (mg/l)


hay:

=

6,119Ae
Nh vậy:
P = 138,45+ 119,6 + 1,4ì 17 + 0,5ì278,1 + 0,13 ì2
P = 421,16 (mg/l)
b. Xác định l ợng CO
2
tự do có trong n ớc nguồn
Lợng CO2 tự do có trong nớc nguồn phụ thuộc vào P, t
0
, Ki, PH và đợc xác
định theo biểu đồ Langlier

Với:
P =421,16 (mg/l)
t
0
=20
0
C
PH = 7,6
Ki
0
= 4,56 (mg/l)
Tra biểu đồ ta xác định đợc hàm lợng [CO
2
] tự do là 10 (mg/l)
c. Kiểm tra độ Kiềm toàn phần
Do PH = 7,6 nên độ Kiềm toàn phần của nớc chủ yếu là do [HCO
3
-
], ta xác
định đợc:
Ki
tf

61,02
-][HCO
3
= 4,55 (mg/l)
Nh vậy độ Kiềm toàn phần xấp xỉ độ cứng Cacbonat = 4,56 (mg/l) nên số
liệu tính toán là chính xác.
2. Đánh giá chất lợng nguồn nớc

SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
1
[ ] [ ] [ ]
++
++++

23
2
SiO0,13.HCO0,5.Fe1,4.AeMe
[ ] [ ] [ ] [ ]
+++++
+++=

4
222
NHMgCaCaMe
2895,32,1063,0
+++=
[ ] [ ] [ ] [ ]

+++=

32
2
4
NONOSOClAe
6,425,764,01,0
+++=

+

Me


Ae
45,138=

+
Me
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Dựa theo tiêu chuẩn vệ sinh nớc ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định số
1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002 của Bộ Y tế) và các chỉ tiêu chất lợng nớc
nguồn ta thấy nguồn nớc sử dụng có các chỉ tiêu sau đây cha đảm bảo yêu cầu:
1. Độ Oxy hoá Pemaganat = 3 (mgO
2
/l) > 2 (mgO
2
/l)
2. Hàm lợng Fe
2+
= 17 (mg/l) > 0,5 (mg/l)
3. Hàm lợng H
2
S = 0,1 (mg/l) > 0,05 (mg/l)
4. Hàm lợng Ca
2+
= 106,2 (mg/l) > 100 (mg/l)
5. Hàm lợng cặn lơ lửng = 6 (mg/l) > 3 (mg/l)
6. Chỉ số Ecôli = 720 (con) > 0 (con)
3. Sơ bộ lựa chọn dây chuyền công nghệ

Do hàm lợng Fe
2+
= 17(mg/l), công suất trạm Q = 8000 (m
3
/ngđ) nên để xử lý
sắt ta dùng phơng pháp làm thoáng tự nhiên.
a. Kiểm tra xem tr ớc khi xử lý có phải Clo hoá sơ bộ hay không
Ta phải Clo hoá sơ bộ trong 2 trờng hợp sau:
-
[O
2
]
0
> 0,15ì[Fe
2+
] + 3
-
Nớc nguồn có chứa NH
3
, NO
2
Do [O
2
] = 3 (mg/l) < 0,15ì[Fe
2+
] + 3 = 0,15ì17 + 3 = 5,55 (mg/l) nên điều kiện
này không yêu cầu phải Clo hoá sơ bộ.
Tuy nhiên, trong nớc nguồn có chứa NH
3
(ở dạng NH

4
+
)


và NO
2
-


nên ta phải
Clo hoá dơ bộ. Liều lợng Clo dùng để Clo hoá sơ bộ tính theo công thức:
L
Cl
= 6ì[NH
4
+
] + 1,5ì[NO
2
-
] + 3 (mg/l)
= 6ì0,3 + 1,5ì0,1 + 3 = 4,95 (mg/l)
b. Xác định các chỉ tiêu sau khi làm thoáng
Độ kiềm sau khi làm thoáng:
Ki
*
= Ki
0
0,036ì[Fe
2+

]
Trong đó:
- Ki
0
: Độ kiềm của nớc nguồn = 4,65 (mg/l)
Ki
*
= 4,56 - 0,036ì17 = 3,948 (mgđ g/l)
Hàm lợng CO
2
sau khi làm thoáng:
CO
2
*
= (1-a)ìCO
2
0
+ 1,6ì[Fe
2+
]
Trong đó:
-
a : Hệ số kể đến hiệu quả khử CO
2
bằng công trình làm thoáng. Chọn
phơng pháp làm thoáng tự nhiên a = 0,5
-
CO
2
0

: Hàm lợng khí Cácbonic tự do ở trong nớc nguồn = 10 (mg/l)
CO
2
*
= (1-0,5)ì10 + 1,6ì17 = 32,175 (mg/l)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
2
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Độ PH của nớc sau khi làm thoáng:
Từ biểu đồ quan hệ giữa PH, Ki, CO
2
ứng với các giá trị đã biết:
Ki
*
= 3,948
CO
2
*
= 32,175 (mg/l)
t
0
= 20
0
C
P = 421,16 (mg/l)
Tra biểu đồ quan hệ giữa lợng PH, Ki, CO
2
ta có PH
*

= 7,1
Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng:
Hàm lợng cặn sau khi làm thoáng đợc tính theo công thức:
C
*
max
= C
0
max
+ 1,92ì[Fe
2+
] + 0,25M (mg/l)
Trong đó:
-
C
0
max
: Hàm lợng cặn lơ lửng lớn nhất trong nớc nguồn trớc khi làm
thoáng = 12 (mg/l)
-
M : Độ mầu của nớc nguồn - tính theo độ Cobal
C
*
max
= 12 + 1,92ì17 + 0,25ì6 = 46,14 (mg/l)
Vì C
*
max
> 20 (mg/l) và công suất trạm xử lý = 8000 (m
3

/ngđ) nên ta dùng bể
lắng tiếp xúc ngang.
c. Kiểm tra độ ổn định của n ớc sau khi làm thoáng
Sau khi làm thoáng, độ PH trong nớc giảm nên nớc có khả năng mất ổn định,
vì vậy ta phải kiểm tra độ ổn định của nớc. Độ ổn định của nớc đợc đặc trng bởi
trị số bão hoà I xác định theo công thức sau:
I= PH
*
- PHs
Trong đó:
-
PH
*
: Độ PH của nớc sau khi làm thoáng, theo tính toán ở trên ta đã có
PH
*
= 7,08
-
PHs : Độ PH ở trạng thái cân bằng bão hoà CaCO
3
của nớc sau khi khử
Fe
2+
, đợc xác định theo công thức sau:
PHs =f1(t
0
)- f2(Ca2+)- f3(Ki*)+ f4(P)
Trong đó:
-
f1(t

0
): Hàm số nhiệt độ của nớc sau khi khử sắt
-
f2(Ca
2+
): Hàm số nồng độ ion Ca
2+
trong nớc sau khi khử sắt
-
f3(Ki*): Hàm số độ kiềm Ki* của nớc sau khi khử sắt
-
f4(P) : Hàm số tổng hàm lợng muối P của nớc sau khi khử sắt
Tra biểu đồ Langlier ta đợc:
-
t
0
= 20
0
C => f1(t
0
) = 2,1
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
3
Clo
Làm thoáng
nhân tạo
Lắng tiếp
xúc
ngang
Lọc nhanh

Khử trùng
N ớc nguồn
Bể chứa
n ớc
sạch
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

-
[Ca
2+
] = 106,2 (mg/l) => f2 (Ca
2+
) = 2,025
-
Ki* = 3,948 (mgđl/l) => f3(Ki*) = 1,6
-
P = 421,16 (mg/l) => f4(P) = 8,84
Nh vậy, PHs = 2,1 2,025 1,6 + 8,84 = 7,315
I = PH* PHs = 7,08 7,315 = 0,235
Nhận thấy rằng I = 0,235 < 0,5 nên sau khi khử Fe
2+
nớc nguồn ở trạng thái
ổn định
Từ các tính toán nh trên ta chọn lựa các công trình chính trong dây chuyền:
II. Tính toán công nghệ, cấu tạo và các công trình trong dây chuyền công
nghệ
1. Công trình làm thoáng tự nhiên
Để làm thoáng tự nhiên ta sử dụng giàn ma, sau đây ta sẽ đi tính giàn ma.
a. Tính diện tích giàn m a
Diện tích mặt bằng giàn ma đợc tính theo công thức:

F =
m
q
Q
(m
2
)
Trong đó:
-
Q:

Công suất Trạm xử lý (m
3
/h)

-
q
m
: Cờng độ ma tính toán. Theo quy phạm ta có = 10 ữ 15 (m
3
/m
2
-h).
Chọn
q
m
= 12 (m
3
/m
2

-h) ta có:
Theo thiết kế, Q = 8000 (m
3
/ngđ)

= 333,33 (m
3
/h)
F =
12
333,33
= 27,75 28 (m
2
)
Thiết kế hai giàn ma, diện tích mỗi thùng là: f =
2
28
= 14 (m
2
)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
4
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Thiết kế mỗi ngăn giàn ma với a = 4 (m) b =
a
f
= 3,5 (m).
Vậy mỗi ngăn giàn ma đợc thiết kế = 4ì 3,5 (m)
Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cần thiết xác định nh sau:

F
tx
=
tb
2COK
2G8
ì
Trong đó:
-
K : Hệ số tách khí, chọn vật liệu tiếp xúc lầ than cốc có đờng kính trung
bình d = 24 (mm) xác định đợc K = 0,075 ứng với t = 20
0
C
-
tb
2CO
: lực động trung bình của quá trình khử khí, đợc tính nh sau:
CO
2
tb
=
t
max
tmax
C
C
lg2300
C - C
ì
(kg/m

3
)
Với Cmax = 1,64
ì
Fe
2+
+ C
đ
= 1,64
ì
17 + 10,0 = 37,88 (mg/l)


CO
2
tb
=
9,35
37,88
lg2,3
9,35 - 37,88
ì
= 20,41(kg/m
3
)
-
G : Lợng CO
2
tự do cần khử (kg/h) đợc tính nh sau:
G =

1000
QC ì
l
(kg/h)
Với: C
l
- lợng CO
2
tự do đơn vị cần khử để tăng độ PH của nớc sau khi làm
thoáng lên 7,5.
C
l
= 1,64
ì
Fe
2+
+ (C
đ


C
t
) (mg/l)
Fe
2+
= 17 (mg/l)
C
đ
= 10
C

t
= C
bđ
ìì
(mg/l)
ứng với PH = 7,6 và K = 4,56

C
bđ
= 10,0 (mg/l). Với P = 421,16 (mg/l)


= 0,935. ứng với nhiệt độ của nớc t = 20
0
C



= 1.

C
t
=10,0
ì
0,935
ì
1 = 9,35 (mg/l)
Nh vậy C
l
= 1,64

ì
17+ (10

9,35)
= 28,53 (mg/l)
G =
1000
QC ì
l
=
1000
333,3328,53ì
= 9,5 (kg/h)
Do đó:
F
tx
=
20,410,075
9,5
ì
= 6,2 (m
2
)
Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc là: W =
tx
f
F
tx
Tra bảng Đặc tính lớp vật liệu lọc ta có: f
tx

= 120 (m
2
/m
3
)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
5
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

W =
120
6,2
= 0,0516 (m
3
)
Do diện tích tiếp xúc của lớp vật liệu tiếp xúc quá nhỏ nên không cần dùng
lớp vật liệu tiếp xúc, thay vào đó ta dùng 2 sàn đập Bê tông đợc bố trí nh hình vẽ.
b. Tính giàn ống phun m a
Q =
N
Qtrạm
=
2
333,33
= 166,66 (m
3
/h)
Chọn cống chính
Chọn vận tốc nớc chảy trong giàn ống chính là V = 1 (m/s) ta có:
Q = ì V =

4
d
2

ì V
d =
V
Q4
ì
ì

=
36003,14
166,664
ì
ì
= 0,243 (m)
Ta lấy d
chính
= 0,25 (m) = 250 (mm) V = 0,94 (m/s)
Chọn cống nhánh
Vận tốc đảm bảo trong khoảng 1,2 ữ 2 (m/s)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
6
C
l
2
1,0
m
0,7

m
0,8
m
1550
150
156
156
150
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Thiết kế 18 ống nhánh, đờng kính mỗi ống là
nhánh
= 50 (mm), lu lợng nhánh
là:
Q
nhánh
=
360018
166,66
ì
= 2,57ì 10
-3
(m
3
/s)
Diện tích ngang ống nhánh là:
=
4
d
2

=
4
(0,05)3,14
2
ì
= 1,9625ì 10
-3
(m
2
)
V
n

=

Q
=
1,9625
2,57
= 1,37 (m/s)

thoả mãn điều kiện.
Khoảng cách giữa các ống nhánh là:
x =
8
20,3-4 ì
= 0,425 (m)
Trên các ống nhánh đục các lỗ 10 thành 2 hàng hớng xuống dới và nghiêng
so với phơng nằm ngang một góc 45

0
. Diện tích một lỗ là:
F
1lỗ
=
4
d
2

=
4
(0,01)3,14
2
ì
= 7,85ì 10
-5
(m
2
)
Mặt khác, theo quy phạm ta có:
chính cống
lỗ
F
F

= 0,25 ữ 0,5. Lấy tỷ số = 0,5 ta có:
F
ống chính
=
4

d
2

=
4
(0,25)3,14
2
ì
= 0,049 (m
2
)
F
lỗ
= 0,5ì 0,049 = 0,0245 (m
2
)
S lỗ phải khoan là:
n =
lỗ
lỗ
F18
F
ì

=
3-
107,8518
0,0245
ìì
= 17,3 (lỗ) lấy n = 18 (lỗ).

Mỗi hàng đục 9 lỗ, khi đó khoảng cách giữa các lỗ là:
R =
8
1504-1550 ì
= 156,25 (mm)
Sơ đồ giàn ma đợc bố trí nh sau:
2. Tính toán bể lắng tiếp xúc ngang
a. Diện tích bể lắng
Dùng bể lắng ngang thu nớc ở cuối bể, diện tích mặt bằng bể là:
F =

ì
ì
0
u3,6
Q
(m
2
)
Q : Công suất trạm , Q = 333,33 (m
3
/s)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
7
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải



=
30

V
-u
u
tb
0
0
(1) là hệ số kể đến ảnh hởng của dòng chảy rối trong vùng lắng.
Trong đó:
-
u
0
: Tốc độ lắng cặn, lấy bằng 0,6 (mm/s)
-
V
tb
: Vận tốc trung bình chuyển động ngang của dòng nớc. V
tb
= Kìu
0
Với K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số chiều dài và chiều cao của bể lắng. Chọn
H
L
= 10

K = 7,5

V
tb
= 7,5
ì

0,6 = 4,5 (mm/s). thay lại công thức (1) ta
có:


=
30
4,5
-0,6
0,6
= 1,333
Nh vậy, F =
1,333
0,63,6
333,33
ì
ì
200 (m
2
)
b. Chiều rộng bể lắng
Chiều rộng của bể lắng đợc tính theo công thức:
B =
HNV3,6
Q
tb
ììì
Trong đó:
-
H: Chiều cao vùng lắng, H = 2,5 (m)
-

N: Số bể lắng, lấy N = 2 bể.
Khi đó:
B =
2,524,53,6
333,33
ììì
4,0 (m)
Chia mỗi bể thành 2 ngăn, chiều rộng của một ngăn là b
n
=
2
B
=
2
4,0
= 2,0
(m)
c. Chiều dài bể lắng
Theo cách chọn nh trên, chiều dài bể lắng là:
L = 10ì H = 10ì 2,5 =25 (m)
Chọn hai vách ngăn đặt cách tờng 1,5 (m). Sử dụng phơng pháp cặn trợt về
phía đầu bể (hố thu cặn đặt ở phía đầu bể).
d. Tính hệ thống phân phối n ớc vào bể
Để phân phối và thu nớc đều trên toàn bộ diện tích bề mặt bể lắng ta đặt các
vách ngăn có đục lỗ ở đầu và cuối bể.
Thiết kế hàng lôc cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính toán là 0,3 (m)
theo quy phạm là 0,3
ữ
0,5 (m).
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44

8
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Đặt vách ngăn phân phối nớc vào bể cách đầu bể một khoảng 1,5 (m).
Diện tích của vách ngăn phân phối nớc vào bể là:
F
ngăn
= b
n
ì (H
0
0,3) = 2,0ì (2,5 0,3) = 4,4 (m
2
)
Lu lợng nớc tính toán qua mỗi ngăn của bể là:
q
n
=
2,02,0
333,33
ì
= 83,3325 (m
3
/h) = 0,023 (m
3
/s)
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nớc vào là:
f
lỗ 1
=

lỗ1
V
n
q
=
0,3
0,023
= 0,0767 (m
2
)
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nớc ở cuối bể là:
f
lỗ 2
=
lỗ2
V
n
q
=
0,5
0,023
= 0,046 (m
2
)
Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn phân phối thứ nhất d
1
= 0,06 (m), diện tích một
lỗ là
f
1lỗ

= 0,00285 (m
2
)
Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là:
n
1
=
1lỗf
lỗ1

F
=
0,00284
0,0767
= 28 (lỗ)
Lấy đờng kính lỗ ở vách ngăn thu nớc d
2
= 0,05 (m), diện tích một lỗ là
f
1lỗ
= 0,00196 (m
2
)
Tổng số lỗ ở vách ngăn thứ nhất là:
n
1
=
1lỗf
lỗ2

F
=
0,00196
0,046
= 24 (lỗ)
ở vách ngăn phân phối bố trí thành 7 hàng dọc và 4 hàng ngang, khoảng
cách giữa các lỗ theo hàng dọc là:
dọc
=
4
0,3-2,5
= 0,55 (m)
Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng ngang là:
ngang
=
7
2,0
= 0,286 (m)
e. Tính diện tích vùng chứa cặn
Thể tích vùng chứa cặn đợc tính toán theo công thức:
W
0
=
( )
c
m - McQT

ì
(m
3

)
Trong đó:
-
T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, do hàm lợng cặn nhỏ nên lấy T = 96
(giờ)
-
Q: Lu lợng nớc vào bể lắng, Q = 333,33 (m
3
/h)
-
m: Hàm lợng cặn trong nớc sau khi lắng, m = 10 (mg/l)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
9
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

-

c: Nồng độ trung bình của cặn nén sau thời gian T, lấy

c = 10000
(g/m
3
)
-
Mc: Tổng hàm lợng cặn trong nớc đa vào bể lắng, Mc = 46,14 (mg/l)
W
0
=
( )
10000

10 - 46,14333,33ì96
= 115,65 (m
3
)
f. Chiều cao vùng chứa và nén cặn
Chiều cao vùng chứa và nén cặn đợc tính theo công thức:
h
c
=
F
W
0
=
205,71
115,65
= 0,56 (m)
g. Chiều cao bể lắng
Chiều cao bể lắng đợc xác định theo công thức:
H
bể
= H
L
+ h
c
+ h
bảo vệ
Trong đó:
-
H
L

: Chiều cao vùng lắng nớc, H
L
=2,5 (m)
-
h
bảo vệ
: Chiều cao bảo vệ, lấy = 0,5 (m)
-
h
c
: Chiều cao tầng cặn
H
bể
= 2,5 + 0,56 + 0,5 = 3,56 (m)
3. Tính bể lọc nhanh trọng lực
Bể lọc đợc tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thờng và tăng cờng.
Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán:
d
max
= 1,6 (mm)
d
min
= 0,7 (mm)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
10
1,5 m
1,5 m
i

=

0
,
0
3
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

d
tơng đơng
=0,8 ữ1,0 (mm)
Hệ số dãn nở tơng đối e = 30%, hệ số không đồng nhất k = 2,0.
Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)
Hệ thống phân phối nớc lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc
đầu có khe hở. Tổng diện tích phân phối lấy bằng 0,8% diện tích công tác của
bể lọc (theo quy phạm là 0,8
ữ
1,0 m).
Ph ơng pháp rửa lọc: Gió nớc kết hợp.
Chế độ rửa lọc nh sau: Bơm không khí với cờng độ 18 (l/s.m
2
) thổi trong 2 phút
sau đó kết hợp khí và nớc với cờng độ nớc 2,5 (l/s.m
2
) sao cho cát không bị trôi
vào máng thu nớc rửa trong vòng 5 phút. Cuối cùng ngừng bơm không khí và tiếp
tục rửa nớc thuần tuý với cờng độ 12 (l/s.m
2
) trong 5 phút.
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
11

mặt cắt ngang
1. cát; 2. đan bê tông cốt thép; 3. đầu lọc; 4. máng thu nuớc rửa lọc
5. Kênh cấp nuớc trộn khí để lọc và thau rửa; 6. máng xả bùn
2 1
3
66
6
5
sơ đồ bể lọc khối ghép kiểu t
Đ ờng ống dẫn n ớc thô tới bể lọc
Dẫn n ớc lọc về nể chứa n ớc sạch
ống xả n ớc rửa lọc
Đ ờng ống dẫn n ớc sạch rửa lọc
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

a. Sơ bộ tính toán chu kỳ lọc
Thực tế độ rỗng của lớp cát lọc thờng bằng 0,41 ữ 0,42, lấy 0,41.
Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng 1,2 (m)
Vận tốc lọc nớc tra theo bảng lấy V= 7 (m/h)
Khí đó thể tích chứa cặn của 1 (m
3
) cát lọc là:
V=
4
1
ì 0,41ì 1= 0,1025 (m
3
)
Trọng lợng cặn trong 1 (m
3

) vật liệu lọclà:
Trọng lợng cặn chiếm 4% thể tích chứa cặn, tức là G = 40 kg/m
3
ì 0,1025 m
3

=
4,1 (kg)
Tốc độ lọc 7 (m/h), lớp cát dày 1,2 (m), mỗi khối cát 1 giờ phải giữ lại đợc: 7ì10=
70 (g) hay bằng 0,07 (kG)
Để đảm bảo chất lợng nớc, chu kỳ lọc là:
T
chất lợng
=
0,07
4,1
= 58,57 (giờ) ,
Lấy chu kỳ lọc nhỏ hơn
Tchất lợng
bằng 48 (giờ), tức là 2 (ngày).
b. Tổng diện tích mặt bằng của bể
Tổng diện tích mặt bằng của bể đợc xác định theo công thức:
F =
bt21bt
Vta-tW3,6-VT
Q
ììììì
(m
2
)

Trong đó:
-
Q: Công suất trạm xử lý, Q = 8000 (m
3
/ngđ)
-
V
bt
: Vận tốc ở chế độ làm việc bình thờng, tra theo bảng lấy V
bt
= 7 (m/h)
-
n : Số lần rửa bể lọc trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thờng,
theo tinhs toán ở trên có n= 0,5(lần/ngđ) và rửa lọc hoàn toàn bằng điều
khiển tự động.
-
T: Tổng thời gian làm việc của bể lọc trong một ngày đêm, lấy T = 24 giờ
-
W: Cờng độ nớc rửa lọc lấy theo kết quả thí nghiệm tơng ứng với từng loại
vật liệu lọc, lấy = 14 (l/s.m
2
) - TCVN 33.85
-
t
1
: Thời gian rửa lọc, t
1
= 12 = 0,2 (giờ)
-
t

2
: Thời gian ngừng làm việc để rửa lọc, t
2
= 0,35 (giờ)
F =
70,350,5-0,2143,6-724
8000
ììììì
51,5 (m
2
)
Số bể lọc đợc xác định theo công thức:
N = 0,5ì
F
= 0,5ì
51,5
= 3,6 (bể)
Lấy 4 bể, khi đó diện tích của một bể là:
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
12
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

f =
N
F
=
4
51,5
13 (m
3

)

Và diện tích xây dựng bể là 3,6ì 3,6 (m
2
).
Tính toán kiểm tra tốc độ lọc tăng c ờng
Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc tăng cờng đợc xác định theo công thức:
V
tc
= V
tb
ì
1-N
N
= 7ì
1-4
4
= 9,33 (m/h)
Thấy rằng 8 < V
tc
<10 (m/h) nên đảm bảo yêu cầu.
c. Tính toán máng thu n ớc rửa lọcgió n ớc kết hợp
Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nớc chảy i = 0,001.
Khoảng cách giữa các tâm máng là 1,8 (m) < 2,2 (m)
Khoảng cách từ tâm máng đến tờng là 0,9 (m) < 1,5 (m)
Lu lợng nớc rửa một bể lọc là:
q
r
= F
1b

ì W (l/s)
Trong đó:
-
W: Cờng độ nớc rửa lọc, W = 14 (l/s.m
2
)
-
F
1b
: Diện tích của một bể: F
1b
= 13 (m
2
)
q
r
= 14ì 13 = 182 (l/s) = 0,182 (m
3
/s)
Do một bể bố trí hai máng thu nên lu lợng nớc đi vào mỗi máng là:
q
1m
=
2
0,182
=0,091 (m
3
/s)
Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này.
Chiều rộng của máng

Đợc tính theo công thức:
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
13
3,6
m
0,9 m
1,8 m
0,9 m
3,6 m
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

B
m
= K ì
( )
5
3
2
a1,57
q
m
+
Trong đó:
-
q
m
: Đã tính toán ở trên = 0,091 (m
3
/s)
-

a: Tỷ số giữa chiều cao hình chữ nhật và một nửa chiều rộng máng, a =
1,5 (quy phạm là 1
ữ
1,5)
-
K: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của máng, với máng có tiết diện đáy
hình tam giác ta lấy K = 2,1
B
m
= 2,1ì
( )
( )
5
3
2
1,51,57
0,091
+
0,4 (m)
Chiều cao của phần máng chữ nhật
H
1
=
2
B1,5 mì
=
2
0,41,5ì
= 0,3 (m)
Chiều cao của máng

H
2
= H
1
+ 0,5ì B
m
= 0,3 +
2
1
ì 0,4 = 0,5 (m)
Chiều cao toàn bộ máng
H
m
= H
2
+
m
(m)
Trong đó:
m
là chiều dày đáy máng, lấy
m
= 0,1 (m)
Do đó H
m
= 0,1 + 0,5 = 0,6 (m)
Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nớc
đợc xác định theo công thức:
h =
100

eHì
+ 0,25 (m)
Trong đó:
-
e : Độ trơng nở của vật liệu lọc khi rửa, e = 30%
-
H: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)
=> h =
100
01,2 3ì
+ 0,25 (m) = 0,61 (m)
Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dới cùng của máng dẫn nớc rửa phải
nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 (m).
Chiều cao toàn phần của máng thu nớc rửa là: H
m
= 0,6 (m) . Vì máng dốc về
phía máng tập trung 0,01, máng dài 3,6 (m) nên chiều cao máng ở phía máng tập
trung là:
0,6 + 0,036 = 0,636 (m)
Do đó khoảng cách giữa mép trên lớp vật liệu lọc đến mép dới cùng của máng
thu H
m
phải lấy bằng:
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
14
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

H
m
= 0,636 + 0,07 = 0,706 (m)

Khoảng cách từ đáy máng thu tới đáy mơng tập trung nớc đợc xác định theo
công thức sau:
h
m
= 1,75ì
3
m
2
m
2
Bg
q
ì
+ 0,2 (m)
Trong đó:
-
q
m
: Lu lợng nớc chảy vào máng tập trung nớc; q
m
=q
r
= 0,182 ( m
3
/s)
-
B
tt
m
: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn B

tt
m
= 0,7
(m)
-
g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/ s
2
Vậy:
h
m
= 1,75ì
3
2
2
0,79,81
0,182
ì
+ 0,2 (m)
h
m
= 0,53 (m)
Chọn vận tốc nớc chảy trong mơng khi rửa lọc là 0,8 (m /s)
Tiết diện ớt của mơng khi rửa là:
F
mơng
=
k
r
V
q

( m
2
)
F
mơng
=
0,8
0,182
= 0,23 ( m
2
)
Chiều cao nớc trong mơng tập trung khi rửa là:
h =
m
B
F
=
0,7
0,23
= 0,33 (m)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
15
0,5B
0,75
B
B
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nớc sạch ít nhất phải cách mực nớc trong m-
ơng khi rửa là 0,3m, vậy ta phải bố trí ống thu nớc sạch có cốt đáy ống cách đáy

mơng một khoảng 0,65 (m) .
d. Tính toán hệ thống rửa lọc
Bể đợc sử dụng hệ thống phân phối nớc trở lực lớn là sàn chụp lọc. Rửa lọc
bằng gió và nớc kết hợp.
Quy trình rửa bể:
Đầu tiên, ngng cấp nớc vào bể.
Khởi động máy sục khí nén, với cờng độ 18 (l/s.m
2
), cho khí nén sục trong
vòng 2 phút.
Cung cấp nớc rửa lọc với cờng độ 2,5 (l/s.m
2
), kết hợp với sục khí trong vòng 5
phút.
Kết thúc sục khí, rửa nớc với cờng độ 8 (l/s.m
2
) trong vòng 5 phút.
Cung cấp nớc vào bể tiếp tục quá trình lọc và xả nớc lọc đầu.
Tính toán số chụp lọc
Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài, loại chụp lọc này có khe rộng 1 (mm).
Sơ bộ chọn 50 chụp lọc trên 1 (m
2
) sàn công tác, tổng số chụp lọc trong một
bể là:
N = 50ì F
1b
= 50ì 13 = 650 (cái)
Sau pha rửa gió nớc đồng thời, cờng độ rửa nớc thuần tuý là W = 12 (l/s.m
2
)

Lu lợng nớc đi qua một chụp lọc là: q =
N
W
=
50
12
= 0,24 (l/s) = 2,4ì 10
-4
(m
3
/s)
Lấy diện tích khe chụp lọc bằng 0,8% tổng diện tích sàn công tác, tổng diện
tích khe chụp lọc trong một bể =
100
13
0,8ì
= 0,104 (m
2
)
Diện tích khe hở của một chụp lọc là: f
1 khe
=
650
0,104
= 1,6ì 10
-4

(m
2
)

Vận tốc nớc qua khe của một chụp lọc khi đó là:
V =
khe1
f
q
=
4-
10ì
ì
1,6
2,4
-4
10
= 1,5 (m/s) đảm bảo theo quy phạm.
Vậy chọn 50 chụp lọc trong 1m
2
bể, khoảng cách giữa tâm các chụp lọc theo
chiều ngang và chiều dọc bể đều là 14,12 (cm).
Tổn thất qua hệ thống phân phối bằng chụp lọc là:
h
PP
=
à
ììg2
V
K
2
(m) (Theo 6.114 TCVN 33.85)
Trong đó :
- V

K
: Vận tốc nớc qua chụp lọc; V
K
= 1,5 (m/s)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
16
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

-
à
: Hệ số lu lợng của chụp lọc, vì dùng chụp lọc có khe hở nên
à
=0,5
- g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s
2
)
h
PP
=
0,59,812
1,5
2
ìì
= 0,229 (m)
Tính toán các đờng ống kỹ thuật
Đờng ống dẫn nớc rửa lọc
Công thức:
d
r
=

r
r
V
q4
ì
ì

(m)
Trong đó:
- q
r
: Lu lợng nớc rửa một bể lọc, q
r
= 0,182 (m
3
/s)
- V
r
: Vận tốc nớc trong đờng ống, V
r
= 1,5 (m/s)
=> d
r
=
1,53,14
0,1284
ì
ì
= 0,33 (m)
Ta chọn đờng kính ống là 0,35 (m)

Hệ thống cấp khí
Cờng độ rửa gió thuần tuý là: W = 18 (l/s.m
2
)
Vận tốc của gió trong ống là: V = 20 (m/s) (quy phạm là 15
ữ
20 m/s)
Lu lợng gió cung cấp cho một bể là:
q
gió
= Wì F
1b
= 18 ì 13= 234 (l/s) = 0,234 (m
3
/s)
Đờng kính ống dẫn gió chính:
d
d
=
V
q4
gió
ì
ì

=
203,14
0,2344
ì
ì

= 0,122 (m)
Chọn ống dẫn gió có đờng kính là: 0,13 (m)
Đờng ống thu nớc sạch tới bể chứa
Sử dụng một đờng ống chung thu nớc từ 4 bể lọc về bể chứa. Đờng ống đợc
đặt ở trên cao trong khối bể lọc và xuống thấp khi ra khỏi khối bể lọc.
Đờng kính ống từ một bể ra ống thu nớc sạch chung là 0,15 (m). Vận tốc nớc
của ống thu nớc sạch chung là 1,2 (m/s)
Đờng kính ống chung:
D
chung
=
cV
Q4
ì
ì

(m)
Trong đó:
- Q : Lu lợng nớc toàn trạm, Q = 8000 (m
3
/ngđ) = 333,33(m
3
/h) = 0,0926
(m
3
/s)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
17
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

- V
c
: Vận tốc nớc chảy trong ống, V
c
= 1,2 (m/s)
D
chung
=
cV
Q4
ì
ì

=
1,23,14
0,09264
ì
ì
= 0,331 (m)
Chọn đờng kính ống là 0,3 (m). Kiểm tra lại tốc độ nớc chảy:
V
c
=
chung
D
Q4
ì
ì

=

2
0,33,14
0,09264
ì
ì
= 1,3 (m/s) > 1,2 (m/s)
Nh vậy, đờng kính ống là 0,3m là hợp lý.
Đờng ống xả kiệt
Lấy đờng kính ống là D100 (mm).
Đờng ống xả rửa lọc
Lấy đờng kính ống là D400 (mm).
e. Ttính toán tổng tổn thấ táp lực khi rửa bể lọc
Tổng tổn thất qua sàn chụp lọc
Theo tính toán ở trên là: 0,229 (m)
Tổng tổn thất qua lớp vật liệu đỡ
h
đỡ
= 0,22ì L
đỡ
ì W (m)
Trong đó:
- L
đỡ
:Chiều dày lớp sỏi đỡ dày = 0,2 (m)
- W : Cờng độ nớc rửa lọc = 14 (l/s.m
2
)
Vậy h
đỡ
= 0,22ì 0,2ì 14 = 0,616 (m)

Tổn thất áp lực bên trong lớp vật liệu lọc
h
VLL
= ( a+ b ì W) ì h
L
Trong đó:
- a,b là các thông số phụ thuộc đờng kính tơng đơng của lớp vật liệu lọc,
với d
tđ
= 0,9 (mm) => a = 0,16; b = 0,017
- h
L
: Chiều cao lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)
Vậy h
VLL
= ( 0,16+ 0,017 ì 14) ì 1,2
= 0,4272 (m)
Tổng tổn thất trên đờng ống dẫn nớc rửa lọc
h = h
dd
+ h
CB
Trong đó:
- h
dd
: Tổn thất trên chiều dài ống từ trạm bơm nớc rửa đến bể chứa. Sơ bộ
chọn bằng 100 (m). Theo tính toán ở trên ta có lu lợng nớc chảy trong ống
q
r
= 0,0926 ( m

3
/s), đờng kính ống D
chung
= 300 (mm).
Tra bảng ta có 1000 i = 7,26
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
18
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

h
dd
= i ì L = 7,26 ì
1000
100
= 0,726 (m)
- h
CB
: Tổn thất áp lực cục bộ trên van khoá, sơ bộ chọn h
CB
= 0,3 (m)
Vậy h = 0,726 + 0,3 = 1,026 (m)
f. Tính toán chọn bơm rửa lọc
áp lực cần thiết của bơm rửa lọc đợc tính theo công thức:
h
B
= h +h
r
+h
dt
+ h

dl
(m)
Trong đó:
- h : Độ chênh lệch hình học giữa mực nớc thấp nhất trong bể chứa nớc
sạch tới cao độ máng thu nớc, đợc tính theo công thức:
h =
MĐ
+ h
K
+ h
S
+ h
đ
+ h
l
+ H
m
+ H
m
Với

MĐ
: Cốt mặt đất tại trạm xử lý;

MĐ
= 60 (m)
: Cao độ mực nớc thấp nhất trong bể chứa, = 60,5 (m)
h
K
: Chiều cao hầm phân phối nớc: h

K
= 1 (m)
h
S
: Chiều dày sàn chụp lọc, h
S
= 0,1 (m)
h
đ
: Chiều cao lớp vật liệu đỡ; h
đ
=0,2 (m)
h
l
: Chiều cao lớp vật liệu lọc; h
l
= 1,2 (m)


Hm : Khoảng cách từ mép dới của máng phân phối đến lớp vật
liệu lọc,

Hm = 0,706 (m)
H
m
: Chiều cao máng thu nớc rửa lọc; Hm = 0,6 (m)
=> h = 60 - 60,5 + 1 + 0,1 + 0,2 + 1,2 + 0,706+ 0,6 = 3,306 (m)
- h
r
: Tổng tổn thất áp lực khi rửa lọc:

h
r
= h
PP
+ h
VLL
+ h
đ
(m)
Theo tính toán ở trên ta có: h
r
= 0,229 + 0,616 + 0,4272 = 1,2722 (m)
- h: Tổng tổn thất trên đờng ống dẫn nớc rửa lọc:
h = 1,026 (m)
- h
dt
: áp lực dự trữ để phá vỡ kết cấu ban đầu của hạt vật liệu lọc, lấy h
dt
= 2
(m)
Tóm lại:
h
B
= 3,306 + 1,2722 +1,026 + 2 = 7,6042 (m)
Để tiện cho tính toán, lấy h
B
= 7,6 (m).
Vậy chọn bơm nớc rửa lọc có Q
r
= 0,182 ( m

3
/s) và áp lực H
r
= 7,6 (m)
g. Chiều cao xây dựng bể lọc
Chiều cao xây dựng bể lọc đợc xác định theo công thức:
H
xd
= h
k
+ h
S
+ h
d
+ h
l
+h
n
+ h
BV
Trong đó:
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
19
MNTN
BC

MNTN
BC

MNTN

BC

Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

- h
k
, h
S
, h
d
, h
l
: là các hệ số đã đợc trình bày ở trên
- h
BV
= 1 (m)
- h
n
: chiều cao lớp nớc trên vật liệu lọc 2 (m)
H
xd
= 1+ 0,1+ 0,2 + 1,2 + 2 + 1
H
xd
= 5,5 (m)
4. Tính toán sân phơi vật liệu lọc
Số lợng bùn tích lại ở bể lắng sau một ngày đợc tính theo công thức:
G
1
=

1000
)C-(CQ
21
ì
(kg)
Trong đó:
- G
1
: Trọng lợng cặn khô tích lại ở bể lắng sau một ngày, (kg)
- Q: Lợng nớc xử lý, Q = 8000 (m
3
/ngđ)
- C
2
: Hàm lợng cặn trong nớc đi ra khỏi bể lắng, lấy bằng 10 (g/m
3
)
- C
1
: Hàm lợng cặn trong nớc đi vào bể lắng, sau làm thoáng hàm lợng cặn
trong nớc là:
C
1
= 46,14 (mg/l)
Vậy nên G
1
=
1000
10)-(46,148000ì
= 289,12 (kg)

Số lợng bùn tích lại ở bể lọc sau một ngày đợc tính theo công thức:
G
2
=
1000
)C-(CQ
21
ì
(kg)
Trong đó:
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
20
5500
1000
100
200
1200
2000
1000
Lớp n ớc trên vật liệu lọc
Lớp vật liệu lọc
Lớp vật liệu đỡ
3600
Sàn chụp lọc
760
Hầm thu n ớc
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

- G
2

: Trọng lợng cặn khô tích lại ở bể lọc sau một ngày, (kg)
- Q: Lợng nớc xử lý, Q = 8000 (m
3
/ngđ)
- C
2
: Hàm lợng cặn trong nớc đi ra khỏi bể lọc, lấy bằng 3 (g/m
3
) (tiêu
chuẩn là không nhỏ hơn 3 g/m
3
)
- C
1
: Hàm lợng cặn trong nớc đi vào bể lọc, lấy bằng lợng cặn đi ra khỏi bể
lắng, C
1
= 10 (g/m
3
)
Vậy nên G
2
=
1000
3)-(108000ì
= 56 (kg)
Vậy tổng lợng cặn khô trung bình xả ra trong một ngày là G = G
1
+ G
2

=
345,12 (kg)
Tính sân phơi bùn có khả năng giữ bùn lại trong vòng 3 tháng.
Lợng bùn khô tạo thành sau 1 năm là:
G
nén
= 345,12ì 30ì 12 = 31060 (kg)
Thiết kế sânphơi hình chữ nhật có tổng diện tích là 150 (m
2
).
Sau khi phơi, bùn đạt đến độ ẩm 60% nên khối lợng bùn khô sau khi phơi là:
g
khô
=
40
31060
ì 100 = 77650 (kg)
Lấy tỷ trọng bùn ở độ ẩm 60% là 1,2 (t/m
3
), thể tích bùn khô là:
V
khô
=
khô
khô
g

=
1,2
77,65

= 64,7 (m
3
)
Chiều cao bùn khô trong sân là:
h
khô
=
F
V
khô
=
150
64,7
= 0,431 (m)
Trong thực tế cặn tạo thành đa ra sân phơi nằm trong hỗn hợp với nớc có độ
ẩm 95% nên tổng lợng bùn loãng xả ra từ khối bể lắng và lọc trong một ngày là:
g
loãng
=
5
345,12
ì 100 = 6902,4 (kg/ngđ)
Lấy tỷ trọng bùn ở độ ẩm 95% là 1,02 (t/m
3
), thể tích bùn loãng xả ra trong
một ngày là:
V
loãng
=
loãng

loãng
g

=
1,02
6,9024
= 6,767 (m
3
)
Chiều cao bùn loãng trong sân là:
h
loãng
=
F
V
loãng
=
150
6,767
= 0,045 (m)
Vậy chiều dày của lớp bùn trong sân phơi là:
H
sân

= h
khô
+ h
loãng
= 0,476 0,48 (m)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44

21
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Lấy chiều cao dự trữ = 0,22 (m), chiều dày lớp sỏi ở đáy h
đáy
= 0,3 (m)

khi đó
chiều cao thành máng của sân phơi là 0,48 + 0,22 + 0,3 = 1,0 (m).
Thiết kế 2 sân phơi bùn có chiều dày 1,0 (m), chiều dài bằng 3 lần chiều rộng,
diện tích mỗi sân 75 (m
2
), kích thớc:15ì 5 (m
2
).
5. Tính toán bể điều hoà và bơm tuần hoàn nớc rửa lọc
a. L u l ợng tuần hoàn
Để đảm bảo khi bơm tuần hoàn làm việc gián đoạn, không ảnh hỏng đén chế
độ thuỷ
lực của các công trình xử lý, q
th
phải nằm trong khoảng
24
W
< q
th
< 5%Q
trạm
.
Có 5%Q

trạm
=
100
5
ì 333,33 = 16,67 (m
3
/h)
Lợng nớc rửa lọc trong một ngày
Do rửa gió nớc đồng thời, pha rửa gió nớc với cờng độ 2,5 (l/s.m
2
) trong 5
phút, pha sau rửa nớc với cờng độ 12 (l/s.m
2
) trong vòng 5 phút nên thể tích nớc
rửa một bể là: V
r
1 bể
=
F
1000
F
1000
ì
ìì
+ì
ìì 560125605,2
= 4,35F (m
3
)
Theo trên ta có chu kỳ rửa lọc là một ngày rửa 2 bể nên lu lợng nớc rửa trong

một ngày: W = 4,35ì 13ì 2 = 113,1 (m
3
)

24
W
=
24
1,113
= 4,7125 (m
3
/h)
Vậy chọn lu lợng nớc tuần hoàn q
th
= 10 (m
3
/h)
b. Thể tích bể điều hoà l u l ợng n ớc rửa
Thể tích bể điều hoà nớc rửa đợc tính theo công thức:
V = nì V
r
1 bể
nì q
th
ì t
= 2ì 4,35ì 13 2ì 10ì 1

= 93 (m
3
)

(chọn thời gian giữa hai lần rửa các bể kế tiếp nhau là t = 1 giờ)
Thiết kế bể tròn cao 3 (m), đờng kính bể 6,3 (m), diện tích mặt bằng 31 (m
2
).
6. Tính toán bể lắng đứng xử lý nớc sau lọc
Diện tích bể lắng đứng đợc tính theo công thức:
F = ì
0
u
Q
(m
2
)
Trong đó:
- Q : Lu lợng nớc đến bể lắng từ bể điều hoà, Q = 10 (m
3
/h) 2,778ì 10
-3
(m
3
/s)
- u
0

: Tốc độ lắng cặn, lấy bằng 0,0006 (m/s)
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
22
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

- : Hệ số dự phòng kể đến việc phân phối nớc không đều trên toàn bộ mặt

cắt ngang của bể. Lấy tỷ số giữa đờng kính và chiều cao vùng lắng là D/H =
1,5 thì = 1,5 F = 1,5ì
0,0006
-
102,778
3
ì
= 6,95 (m
2
)
Do xây sựng bể lắng đứng có ngăn phản ứng xoáy hình trụ đặt ở giữa nên đ-
ờng kính bể là:
D =

f)(F4 +ì
(m)
Trong đó:
- F : Diện tích vùng lắng = 6,95 (m
2
)
- f : Diện tich sbề mặt ngănphản ứng, f =
NH60
tQ
ìì
ì
Với H : chiều sâu vùng lắng nớc, lấy bằng 2,5 (m)
N :Số bể lắng = 1 bể
t : Thời gian lu nớc trong bể, lấy t = 20 phút (theo quy phạm là 15
ữ
20

phút)
f =
1360
1810
ìì
ì
= 1 (m
2
)
D =
3,14
1)(6,954 +ì
3,2 (m)
Tỷ số
H
D
=
2,5
3,2
= 1,28 < 1,5 nên đạt yêu cầu.
Vậy thiết kế bể lắng đứng có ngăn phản ứng xoáy hình trụ có D = 3,2 (m), cao
3 (m) gồm một đờng ống dẫn nớc đến từ van xả nớc rửa lọc và 2 đờng ống, 1 dẫn
cặn ra sân phơi bùn và 1 đa nớc sau lọc quay trở lại trớc bể lắng.
7. Tính toán bể chứa nớc sạch cho trạm xử lý
Thiết kế bể chứa nớc sạch có dung tích = 20% Q
trạm
do đó dung tích bể:
Q
bể
=

100
20
ì 8000 = 1600 (m
3
/ngđ)
Thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung tích 800 (m
3
/ngđ) với chiều cao mỗi bể là 4,2
(m)
Diện tích một bể là: F
1bể
=
4,2
800
= 190 (m
2
)
Vậy kích thớc 1 bể là 13,8ì 13,8 = 190,44 (m
2
) 190 (m
2
)
8. Tính toán khử trùng nớc
a. Tính l ợng Clo cần dùng
Phơng pháp khử trùng nớc bằng Clo lỏng, sử phụng thiết bị phan phối Clo
bằng Clorator.
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
23
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

Lợng Clo dùng để khử trùng lấy bằng 1,3 (mg/l)
Vậy tổng lợng Clo bao gồm cat lợng Clo đã dùng để Clo hoá sơ bộ là:
L
Cl
= L
KT
+ L
sơ bộ
= 1,3 + 4,95 = 6,25 (mg/l) = 6,25ì 10
-3
(kg/m
3
)
Lợng Clo cần dùng trong một giờ là:
q
CL2
= Q ì L
Cl

Trong đó:
- Q: Công suất trạm xử lý, Q
trạm
= 333,33 (m
3
/h)
- L
Cl
: Đợc xác định ở trên = 6,25ì 10
-3
(kg/m

3
)
Vậy q
CL2
= 333,33ì 6,25ì 10
-3
= 1,60 (kg/h)
Năng suất bốc hơi của một bình ở nhiệt độ không khí 20
0
C là C
s
= 0,7 (kg/h)
Do đó số bình Clo dùng đồng thời là: N =
0,7
q
2
Cl
=
0,7
1,6
= 2,3. Vậy dùng 2 bình
Clo sử dụng đồng thời.
Lợng nớc tính toán cho Clorator làm việc lấy bằng 0,6 (m
3
/ kg.Clo)
Lu lợng nớc cấp cho trạm clo là:
Q
cấp
= 0,6 ì q
CL2

= 0,6 ì 1,6 = 0,96 (m
3
/h) = 0,267 l/ s)
Đờng kính ống:
D =
0,63,14
0,0002674
V
Q4
ì
ì
ì
ì
=

= 0,024 (m)
Với 0,6 (m/s) là tốc độ nớc chảy trong ống.
Lợng Clo dùng trong một ngày:
Q
Cl2
= 24ì q
CL2
= 38,4 (kg/ngđ)
Lu lợng nớc tiêu thụ trong một ngày là:
Q
cấp
=0,96ì 24 = 23,04 (m
3
)
Do đặc thù về vị trí địa lý của trạm xử lý gần khu vực sản xuất Clo nên chọn

số bình Clo dự trữ trong trạm đủ dùng trong 30 ngày.
Lợng clo dùng cho 30 ngày là :
Q
Cl2
= 30ì 38,4 = 1152 (kg)
Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43 (kg/l) nên tổng lợng dung dịch Clo là:
Q
lỏng
Cl2
=
1,43
1152
= 805,6 (l) 806 (l)
Chọn 3 bình clo loại 400 (l), 2 bình hoạt động và một bình để dự trữ.
Chọn thiết bị định lợng clo loại PC5, 2 Clorator có công suất 1,28 ữ20,5 (kg/l).
Trong đó có một Clorator dự trữ .
b. Cấu tạo nhà trạm
- Trạm clo đợc xây cuối hớng gió
- Trạm đợc xây dựng 2 gian riêng biệt: 1 gian đựng Clorato, 1 gian đặt bình
clo lỏng, các gian có cửa thoát dự phòng riêng.
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
24
Thiết kế trạm xử lý nớc thiên nhiên GVHD : Đỗ hải

- Trạm đợc xây cách ly với xung quanh bằng các cửa kín, có hệ thống thông
gió thờng xuyên bằng quạt với tần suất bằng 12 lần tuần hoàn gió. Không
khí đợc hút ở điểm thấp.
- Trong trạm có giàn phun nớc áp lực cao, có bể chứa dung dịch trung hoà
Clo, khi có sự cố dung tích bình đủ để trung hòa.
- Đờng kính ống cao su dẫn Clo:

d
Cl
=1,2ì
V
Q
Trong đó:
- Q: Lu lợng giây lớn nhất của khí Clo lỏng
Q =
3600
106,14
3
ìì
=
ì
3600
q4
h
Cl
= 1,78ì 10
-6
(m
3
/s)
- V: Vận tốc trong đờng ống, lấy V= 0,8 (m/s)
d
Cl
= 1,2ì
0,8
101,78
6

ì
= 1,79 (mm)
ống cao su đợc đặt trong ống lồng có độ dốc 0,01 đến thùng đựng Clo lỏng,
ống không có mối nối.
9. Tính toán cao trình dây chuyền công nghệ
Mục đích
Đảm bảo nớc trong trạm là tự chảy. Sơ bộ ta tính cao độ các công trình dựa
vào tổn thất. Chọn tổn thất áp lực trong các công trình theo TCVN 33.85.
- Tổn thất từ bể lọc tiếp xúc tới bể chứa nớc sạch: 1,0 (m)
- Tổn thất từ bể lắng tiếp xúc tới bể lọc nhanh : 0,6 (m)
- Tổn thất trong bể lắng : 0,6 (m)
- Tổn thất qua bể lọc nhanh : 3,0 (m)
Cốt mặt đất tại nơi xây dựng trạm: 60 (m)
a. Cốt mực n ớc
Cốt mặt nớc trong bể lọc

MNBL
= 60 + h
K
+ h
S
+ h
đỡ
+ h
1
+ h
n

MNBL
= 60+ 1 + 0,1 + 0,2 + 1,2 + 2 = 63,5 (m)

Cốt mực nớc trong mơng thu nớc sạch ở bể lọc

M
BL
= 63,5 0,1 = 63,4 (m)
Cốt mực nớc cao nhất trong bể chứa nớc sạch
62,41
BL
M
MNCN
BCNS
==
(m)
Cốt mực nớc trong mơng thu nớc của bể lắng
SV: Nguyễn Hữu Hoà 44MN1 - Ms:6263.44
25