TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
  
GV hướng dẫn: ThS.KS. Phạm Trung Kiên
Nhóm 05
1. Lương Ngọc Trung Hậu
2. Nguyễn Thò Thu Hoàn
3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang
TP. Hồ Chí Minh, 1/2006
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
  
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Môn học: XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Lớp: DHMT03 – Niên khoá:2005 – 2006
Nhóm: 05
Họ tên sinh viên:
1. Lương Ngọc Trung Hậu
2. Nguyễn Thò Thu Hoàn
3. Nguyễn Đoàn Đăng Quang
Giáo viên hướng dẫn: Phạm Trung Kiên
Ngày giao đồ án: 1/11/2005
Ngày hoàn thành đồn án: 10/1/2005
Nhiệm vụ thiết kế đồ án
Thiết kế trạm xử lý nước cấp công suất: 2500 m
3
/ngđ
- Nguồn nước: ngầm
- Vò trí: Quận 2, TP. Hồ Chí Minh
- Niên hạn thiết kế: t = 20 năm

Bản vẽ thể hiện (A1)
- Mặt bằng bố trí trạm xử lý
- Mặt cắt dọc dây chuyền công nghệ xử lý
- Bản vẽ chi tiết một công trình đơn vò quan trọng nhất
3
Chương I: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN
I. PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ
Cuộc sống con người điều kiện thiết yếu nhất là ăn và uống, kế đến là các sinh
hoạt cá nhân như chùi rữa tấm giặt. Vì vậy nước đặc biệt là nước sạch là rất cần
thiết. Với điều kiện môi trường hiện nay chất lượng các nguồn nước cấp không còn
đảm bảo, chính vì vậy việc xử lý nước an toàn và đạt các tiêu chuẩn cho phép để
cấp cho sinh hoạt là yếu tố tiên quyết.
Đồ án này chúng tôi trình bày quá trình kó thuật và vận hành một công trình xử
lý nước cấp từ nguồn nước ngầm với công suất vận hành là 2500 m
3
/ ngày đêm
Xin chân thành cám ơn ThS.KS. Phạm Trung Kiên và các thầy cô đã giúp đỡ
chúng tôi hoàn thành đồ án này.
II. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế công trình xử lý nước cấp tiêu chuẩn 1329/02/BYT với công suất
2500m
3
/ngđ.
Tính chất nguồn nước ngầm như sau:
- SS mg/l
- Độ kiềm, mg CaCO
3
/l 25
- PH 5,1
- Fe

- Bể trộn
- Giàn mưa
- Bể lọc áp lực
- Bể chứa
5
Chương II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
PHƯƠNG ÁN 1
`
PHƯƠNG ÁN 2
Bể pha
trộn vôi
Bể
trộn
đứng
Giàn
mưa
Bể
lắng
đứng
tiếp
xúc
Bể lọc
nhanh
sắt
Bể
chứa
nước
sạch
Giếng khoan
Bơm cấp 1

3
= 0.5 mgđl/l.
Độ kiềm sau khi chỉnh pH lên 8,5 là 5,5 mgđl/l.
Vậy phải tăng độ kiềm lên một lượng: = 5,5 – 0,5= 5 mgđl/l.
Liều lượng vôi kiềm hoá
L
v
= ∆K. M
Cao
= 5 . 28 = 140mg/l
∑
v
L
= 140.1000.2500 = 350.10
6
mg/ngđ = 350 kg/ngđ
Chọn độ tinh khiết của vôi là 50%:
∑
v
L
thực tế
=
50
100.350
= 700 kg/ngđ
Khi cho CaO vào nước ta có phản ứng
CaO + H
2
O → Ca
2+

dư sau phản ứng. Vậy lượng Ca
2+

không còn sau khi kiềm hoá
nên không cần xử lý lượng Ca
2+
này
Lượng CO
2
dư sau phản ứng: 120 – 110 = 10 mg/l
Lượng HCO
3
-
sinh ra =
40
122.100
= 305,0 mg/l
7
2. Tính toán thiết bò pha trộn vôi
Dung tích bể pha trộn vôi:
W
v
=
γ
10000

h
ptt
b
PnQ

= 3,5 m
3
Bể thiết kế theo dạng hình trụ tròn; đường kính đáy bể phải lấy bằng chiều cao
công tác của bể: d = h . π
W
v
=
4

2
hd
π
=
4
.
3
d
π
⇒ d =
3
.4
π
h
W
=
3
5,3.4
π
= 1,6458 (m)
Chọn số vòng quay của cánh quạt là: 40 vòng/phút. Chiều dài cánh quạt lấy

3
/s
Vận tốc nước dâng v = 25mm/s = 0,025 m/s
Diện tích tiết diện ngang ở phần tràn của bể trộn là:
f
t
=
d
v
Q
=
025,0
02893,0
= 1,1572 ≈ 1,16 m
2
8
Nếu mặt bằng phần trên của bể trộn có hình vuông thì chiều dài mỗi cạnh là:
b
t
=
t
f
= 1,077m
Với Q
tt
= 28,93 l/s. Chọn đường kính ống bằng thép dẫn nước nguồn vào bể là
D = 150mm, ứng với v = 1,48 m/s (v ∈
5,11÷
m/s)
Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bễ sẽ là: 170mm

đ
=
).(.
3
1
dtdtd
ffffh ++
=
)0289,0.16,10289,016,1(245,1.
3
1
++
= 0,569m
3
Thể tích toàn phần của bể với thời gian lưu nước là 1,5 phút:
W =
60
.tQ
=
60
5,1.Q
=
60
5,1.2,104
= 2,605 m
3

Thể tích phần trên (hình hộp) của bể sẽ là:
W
t

2,104
= 52,1 m
3
/h
Diện tích tiết diện máng với tốc độ chảy nước trong máng v
m
= 0,6 m/s là:
f
m
=
m
m
v
q
=
3600.6,0
1,52
= 0,024 m
2

Chọn chiều rộng máng là b
m
= 0,2 m thì chiều cao lớp nước tính toán trong
máng sẽ là:
H
m
=
m
m
b

n =
l
l
f
f
∑
=
000314,0
0289,0
= 92,038 ≈ 93 lỗ
Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm (tính đến tâm lỗ) chu vi phía trong
của máng là P
m
= 4.b
t
= 4.1,077 = 4,308 m
Khoảng cách giữa các tâm lỗ:
n
P
m
=
93
308,4
= 0,046 m
Q = 28,93 l/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 225 mm với v = 0,93 m/s (v ∈
18,0 ÷
m/s)
4. Bể chứa trung gian
 Thiết kế bể chứa trung gian
Bể chứa trung gian nhằm chứa cho bơm hoạt động an toàn. Bơm nước xử lý từ

.h
10
F =
10
2,104
= 10,42 m
2

Diện tích mỗi ngăn của giàn mưa:
f =
N
F
Chọn N = 4: f =
4
42,10
= 2,605 m
2

Chọn kích thướt mỗi ngăn của giàn mưa là: 6.01m x 0,435m = 2,6144 m
2
. tổng
diện tích bề mặt tiếp xúc: F
tx
=
bCK
G
t
∆.
(m
2

hàm lượng CO
2
tự do còn: C
đ
= 120 mg/l
C
t
= C
bđ
.β.γ = 10 . 1 . 1,05 = 10,5 (mg/l)
ng với pH = 8, K = 5,5 mgđl/l ⇒ C
đb
= 10 mg/l
Lượng muối hoà tan là 60 ⇒ β = 1,05
Nhiệt độ t = 20
0
C ⇒ γ = 1,0
Vậy C
l
= 1,64.9 + (120 – 10,08) = 124,68
⇒ G =
1000
2,104.68,124
= 12,99 kg/h
Lực động trung bình của quá trình khử khí
∆C
tb
=
t
C

99,12
= 3374015 m
2
11
Khối tích lớp vật liệu tiếp xúc: W =
tx
tx
f
F
F
tx
lấy theo (bảng 5-3) dùng than cốc d = 24 mm là 120m
2
/m
3

W =
120
39,3376
= 28,14 m
3

Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa:
h
tx
=
F
W
=
42,10

60
.TQ
=
60
40.2,104
= 69,5 m
3

Chọn T = 40 phút. Lấy chiều cao vùng lắng của bể là 24 m (
5,35,1 ÷
m)
Tốc độ nước dân trong bể là:
V =
t
H
l
1000.
=
60.40
1000.4,2
= 1 mm/s
Diện tích toàn phần của bể lắng tiếp xúc
F =
l
H
W
=
4,2
5,69
= 28,96 m

H
nón
=
2
50)35,001.6( tg−
= 3,373 m
Lấy chiều cao phần bảo vệ là 0,5 m
Tổng chiều cao của bể lắng tiếp xúc là: H = 0,5 + 3 + 3,4 = 6,9 m
7. Bể lọc nhanh Fe
Diện tích bể lọc nhanh Fe
F =
btbt
vtatWvT
Q
6,3.
21
−−
Q: công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 2500 m
3
/ngđ
T: thời gian làm việc. T = 24 h
v
bt
: tốc độ lọc ở chế độ bình thường. v
bt
= 5 m
3
/h

5,37,0 ÷
mm, hệ số không đồng nhất
k=
2,22 ÷
. Chiều dày lớp cát lọc 0,7 m.
Số bể lọc cần thiết: N = 0,5.
F
= 0,5.
26,22
= 2,35. Chọn N = 3 bể
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
13
V
tc
= V
bt
.
1
NN
N
−
= 5.
13
3
−
= 7,5 m/h. V
tc
∈
5,76 ÷
Diện tích một bể lọc là: f =

h
n
: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc h
n
= 2 m (≥ 2 m)
h
p
: chiều cao phụ h
p
= 0,5 m
H = 0,7 +0,7 + 2 +0,5 = 3,9 m
 Xác đònh hệ thống phân phối nước rửa lọc
Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước phối hợp. Cường độ nước rửa lọc
W=14l/s.m
2
(
1412 ÷
l/s.m
2
) ứng với mức độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc là 45%.
Cường độ gió rửa lọc W
gió
= 15 l/s.m
2
(
2015 ÷
l/s.m
2
).
Lưu lượng nước rửa của 1 bể lọc

r
=
20
88,103
= 5,194 l/s
Chọn ống bằng thép d
n
= 50 mm, v = 1,62 m/s với ống chính là 300 mm thì tiết
diện ngang của ống là:
Ω =
4
.
2
d
π
=
4
3,0.14,3
2
= 0,07065 m
2

Tổng diện tích lổ lấy bằng 35% tiết diện ngang của ống.
Tổng diện tích ngang của lổ là:
14
W = 0,35 . 0,07065 = 0,0247275 m
2
Chọn lổ có đường kính 12 mm ( quy phạm
1210 ÷
mm)

Khoảng cách giữa các lỗ sẽ là: a =
6.2
325,03−
= 0,2229 m
0,325 đường kính ngoài của ống gió chính.
Chọn 1 ống thoát khí Φ = 32 mm đặt ở cuối ống chính
 Xác đònh hệ thống dẫn gió rửa lọc
Chọn cường độ gió là: W
gió
= 15 m/s thì lưu lượng gió tính toán là:
Q
gió
=
1000
.tW
gio
=
1000
5,7.15
= 0,1125 m
3
/s
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s (
2015 ÷
m/s) đường kính ống
gió chính như sau:
D
gió
=
gio

2
.1
Chọn đường kính lỗ gió là 3mm (
52 ÷
mm), diện tích 1 lỗ gió là:
F
lỗ gió
=
4
003,0.14,3
2
= 0,000007 m
15
Tổng số lổ gió sẽ là: m =
gio
gio
f
W
=
000007,0
00872,0
= 1245,7 ≈ 1246 lỗ
Số lỗ trên 1 ống:
20
1246
= 62,3 ≈ 63 lỗ ⇒ số lỗ mỗi hàng:
2
63
= 31,5 ≈ 32 lỗ
Khoảng cách giữa các lỗ a =

3
2
)57,1(
.
a
q
K
m
+
(m)
a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật với ½ chiều rộng máng. a = 1,3 (
5,11÷
)
k: hệ số đối với tiết diện máng hình tam giác k = 2,1
Ta có B
m
=
5
3
2
)3,157,1(
0525,0
.1,2
+
= 2,1.0,1636 = 0,3432 m
a =
2
m
cn
B

= 0,223 + 0,1 + 0,08 = 0,403 m
Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nước xác đònh
theo công thức: ∆H
m
=
100
.eL
+ 0,25
L: chiều dày lớp vật liệu lọc L = 0,8 m
e: độ giãn nở tương đối ở lớp vật liệu lọc (bảng 4-5) e = 45%
∆H
m
=
100
45.8,0
+ 0,25 = 0,61 m
Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng tải cao hơn lớp vật
liệu ≥ 0,07 m. chiều cao toàn phần của máng thu nước là: H = 0,403 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 2,5 m
⇒ chiều cao ở máng tập trung là: 0,403 + 0,025 = 0,428 m
Vậy ∆H
m
= 0,07 + 0,428 = 0,435 m
Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu đến
máng tập trung xác đònh theo công thức
h
m
=
3
2

= ξ.
g
v
.2
2
0
+
g
v
n
.2
2
v
0
: vận tốc nước chảy đầu ống chính v
0
= 1,37 m/s
v
n
: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh v
n
= 1,84 m/s
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
2

ξ: hệ số sức cản ξ =
2
.
2,2
WK

d
= 0,22.0,7,14 = 2,156 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h
vl
= (a + b.W).L.e (m)
ng với kích thước hạt d=
15,0 ÷
mm; a = 0,76; b = 0,017
E: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L = 0,7
H
vl
= (0,76 + 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m
p lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy h
bm
= 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là
H
t
= h
p
+ h
vl
+ h
đ
+ h
bm
= 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m
 Chọn máy bơm rửa lọc và máy bơm gió rửa lọc

hh
: độ cao hình học từ cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng
thu nước rửa (m) h
hh
= 4 + 3,5 – 2 + 0,61 = 6,11 m
4: chiều sâu mực nước trong bể chứa (m)
3,5: độ chênh lệch mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
2: chiều cao lớp nước trong bể lọc (m)
0,435: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
h
o
: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)
Giả sử chiều dài của ống dẫn nước rửa lọc l = 100 m, đường kính ống rửa lọc
d=500m; Q
r
= 103,88 l/s; 1000i = 0,72
18
h
o
= i.l = 0,072 m
h
cb
: tổn thất áp lực cục bộ nơi nối ống và van khoá
h
cb
=
∑
g
v
2

20
2,104
= 5,21 m
3
/h
Lưu lượng nước rửa trong ngày (mỗi bể rửa 2 ngày 1 lần)
3 bể: W = 3 . 22,26 . 2,1.½ = 70,119 m
3
Diện tích bể lọc: 22,26 m
2

Lưu lượng tuần hoàn q
th
>
24
119,70
= 2,92 m
3

Chọn q
th
= 5 m
3
/h
Thể tích điều hoà: W = n . V
r
– n . q
th
. t
½ số bể lọc cần rửa trong 1 ngày

Còn lại
0_1 4.16
3.00 2.90
1.26 3.78
1_2 4.16
3.20 2.90
1.26 5.04
2_3 4.16
2.50 2.90
1.26 6.30
3_4 4.16
2.60 2.90
1.26 7.56
4_5 4.16
3.50 2.90
1.26 8.82
5_6 4.17
4.10 2.90
1.27
10.09
6_7 4.17
4.50 4.80
0.63 9.46
7_8 4.17
4.90 4.80
0.63 8.83
8_9 4.17
4.90 4.80
0.63 8.20
9_10 4.17

4.50 4.80
0.63 1.27
20_21 4.17
4.50 4.80
0.63 0.64
21_22 4.16
4.80 4.80
0.64
0
22_23 4.16
4.60 2.90
1.26 1.26
23_24 4.16
3.30 2.90
1.26 2.52
100.00 100.00 10.09 10.09
Thể tích bể chứa cấp nước:
W =
100
2500.09,10
= 252.25 m
3
Chọn L x B x H = 10m x 5m x 5m
Cho bể chứa kiểu nửa chìm phần nổi cao 2,5 m chiều cao phần bảo vệ 0,5 m.
Vậy tổng chiều cao của bể H = 5,5 m
20
II. PHƯƠNG ÁN 2
1. Tính toán lượng vôi
Tính tương tự như Phương án 1
2. Tính toán thiết bò pha trộn vôi

Diện tích các bể lọc của trạm xử lý
F =
btbt
vtatWvT
Q
36.
21
−−
Q: công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 2500 m
3
/ngđ
T: thời gian làm việc. T = 24 h
v
bt
: tốc độ lọc ở chế độ bình thường. v
bt
= 5 m
3
/h
a: số lần rửa bể trong ngày đêm. chế độ bình thường a = 2
W: cường độ nước rửa lọc. W = 14l/s.m
2

21
t
1
: thời gian rửa lọc. t
1

Tốc độ tăng cường trong điều kiện rửa lọc 1 bể:
V
tc
=
1
.
NN
N
v
bt
−
=
3
4
.15
= 20 ≤ 20 m/h thoả tiêu chuẩn bảng 4 – 10
Diện tích một bể lọc f =
4
14,3.2.2
= 3,14 m
2

 Hệ thống phân phối nước rửa lọc.
Lưu lượng nước rửa lọc của một bể:
Q
r
=
1000
.Wf
=

m
Q
r
=
12
47
= 4 l/s
Chọn đường kính ống nhánh d = 60 mm, v
n
= 1,04 m/s
Đường kính ống chính d
ống chính
= 200 mm.Tiết diện ống chính:
4
2
d
π
=Ω
=
4
2,0.14,3
2
= 0,0314 m
2
Tổng diện tích lỗ bằng 35% diện tích tiết diện ống chính:
w = 0,35.0,0314 = 0,01099 m
2
22
Chọn lỗ có d = 10 mm (qui phạm
1210

12
2,02
−
= 0,15 m
 Tính toán phân phối nước và thu nươc rửa lọc.
Dạng phễu thu nước rửa lọc, cách lớp vật liệu lọc 0,4 - 0,6 m. Chọn 0,6 m
Kích thước phểu thu rửa lọc tính toán sao cho khoảng cách thu nươc xa nhất
nhỏ 0,7 m.
 Tính toán tổn thất áp lực khi rửa lọc .
Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối nước rửa lọc.
h
p
=
g
v
g
v
o
22
.
2
0
2
+
ξ
v
o
:Tốc độ nước chảy ở đầu ống chính là 1.37 m/s.
v
n

Trong đó kích thứơc hạt d =
75,07,0
÷
23
a = 0,76 b = 0,017
Chiều cao lớp vật liệu lọc 1,2 m
h
vl
= (0,76 + 0,017.15).1,2.0,5= 0,609 m
p lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng h
bm
= 2 m.
Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ:
h
đ
= 0,22.L
s
.W
L
s
= d
16-32
= 200 mm
8-16 = 100 mm
4-8 = 100 mm
2-4 = 100 mm
500=∑
s
L
mm = 0,5 m

p
= ξ.
g
v
.2
2
0
+
g
v
n
.2
2
v
0
: vận tốc nước chảy đầu ống chính v
0
= 1,37 m/s
v
n
: vận tốc nước chảy đầu ống nhánh v
n
= 1,84 m/s
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
2

24
ξ: hệ số sức cản ξ =
2
.

h
d
= 0,22.0,7,14 = 2,156 m
Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc
h
vl
= (a + b.W).L.e (m)
ng với kích thước hạt d=
15,0 ÷
mm; a = 0,76; b = 0,017
E: độ giãn nỡ tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L = 0,7
H
vl
= (0,76 + 0,017.14).0,7.0,45 = 0,314 m
p lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy h
bm
= 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ lọc sẽ là
H
t
= h
p
+ h
vl
+ h
đ
+ h
bm
= 1,9862 + 2,156 + 0,314 + 2 = 6,4561 m