ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Phần I
Lựa chọn dây chuyền công nghệ
Các chỉ tiêu chất lượng nước nguồn trước khi xử lý:
-
t
o
nước: 22
o
C
-
Độ màu theo thang Coban: 40
-
Độ kiềm toàn phần: 3,3 mgđl/l
-
Độ cứng Cacbonat: 3,3 mgđl/l
-
Độ cứng toàn phần: 3,5 mgđl/l
-
Độ oxy hoá pemanganat: 6,8 mg/l
-
Độ pH: 7,5
-
Hàm lượng sắt toàn phần: 0,3 mg/l
-
Hàm lượng Fe
2+
: 0 mg/l
-
Hàm lượng cặn lơ lửng: C
max

Cl
-
=14 mg/l
-
Hàm lượng các hợp chất chứa Nitơ:
NH
4
+
= 0,5 mg/l
NO
2
-
= 0,1mg/l
-
Hàm lượng H
2
S= 0,1 mg/l
-
Chỉ số E.Coli: 25 con/l
I. Xác định các chỉ tiêu còn thiếu:

1
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
1) Tổng hàm lượng muối hoà tan :
Xác định dựa vào công thức:
P =
∑
M
+
+

+
]
= 19 + 60,12 + 6,1 + 0,5 + = 85,72 (mg/l)
+
∑
A
-
: Tổng hàm lượng các ion âm không kể HCO
3
-
, SiO
3
-
∑
A
-
= [SO
4
2-
] +[Cl
-
] + [NO
2
-
] + [NO
3
-
]
= 21 + 14 + 0,1 + 0 = 35,1 (mg/l)
⇒

Vì pH = 7,5
⇒
[OH
-
] rất nhỏ có thể coi = 0
Mặt khác, pH = 7,5< 8,4
⇒
trong nước có CO
2
và HCO
3
-
, không có CO
3
2-
nên
[CO
3
2-
] = 0
⇒
K
iTP
= 0 + 201/61,02 + 0 = 3,29 (mgđl/l)
-
Độ cứng toàn phần:
C
TP
=
04,20

iTP
, C
TP
, C
k
được xác định đúng.
• Đánh giá chất lượng nước nguồn:
- So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, ta thấy nguồn nước này có thể
dùng làm nguồn cấp nước cho các trạm xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt.
- So sánh các chỉ tiêu với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh
hoạt, ta thấy các chỉ tiêu như độ màu, độ oxy hoá, hàm lượng các hợp chất chứa
nitơ, H
2
S, chỉ số E.Coli lớn và cần được xử lý.
-Nước nguồn có hàm lượng H
2
S lớn
 Cần tiến hành clo hoá sơ bộ trước khi đưa nước vào công trình xử lý
-
Độ OXH KMnO
4
= 6,8 mgđl/l > 0,15 Fe
2+
+ 3 = 0,15*0 + 3 = 3 nên phải khử
bằng Clo
-
Độ màu lớn hơn các chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho sinh hoạt nên phải
khử màu bằng phèn Al
2
(SO

/ngđ nên dùng bể lắng ngang và bể lọc
nhanh để xử lý
-
Do có dùng phèn nên trong DCCN phải có thêm công trình trộn và phản ứng.
Với trạm có công suất lớn ta dùng bể trộn đứng và bể phản ứng zíc zắc
ngang.

3
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
iii. Sơ bộ chọn Dây chuyền công nghệ :
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây chuyền công nghệ:
-
Loại nguồn nước và chất lượng nguồn nước
-
Yêu cầu chất lượng nước của đối tượng sử dụng
So sánh chất lượng nước nguồn với yêu cầu cấp nước để có biện pháp xử lý
-
Điều kiện kinh tế kỹ thuật
-
Điều kiện địa phương
Từ những điều đã phân tích ở trên, sơ bộ ta chọn DCCN xử lý nước mặt cho trạm
xử lý có công suất 41000m
3
/ngđ
IV.Xác định liều lượng các hoá chất đưa vào trong nước
1) Xác định lượng Clo hoá sơ bộ :
-
Lượng Clo để khử NH
4
+

Bể chứa
nước sạch
Clo hóa sơ bộ
Phèn
& vôi

Nuớc nguồn
4
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
Vậy
∑
L
Cl
= 9,45 mg/l.
2) Xác định liều lượng phèn Lp :
* Loại phèn sử dụng là phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
khô. Đưa phèn vào để xử lý độ màu:
- Liều lượng phèn để xử lý độ màu của nước được xác định theo độ màu M:
L
p
= 4
M
= 4
40
= 25,298 (mg/l)

((Al
2
(SO
4
)
3
) = 57 mgđl/l,
+ e
k
: đương lượng kiềm, chọn chất kiềm hoá là CaO nên e
k
= 28 mgđl/l
+ K
io
: độ kiềm của nước nguồn, K
io
= 3,3 mgđl/l
+ C: nồng độ CaO trong sản phẩm sử dụng, C = 80%
+ 0,5: độ kiềm dự trữ
 L
v
= 28(
57
925,84
- 3,3 +0,5)*
80
100
= -45,85<0
Như vậy độ kiềm của nước đảm bảo keo tụ, không cần phải kiềm hoá.
V. Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước sau xử lý :

: liều lượng và đương lượng phèn: L
p
=91,165 mg/l, e
p
= 57
 K
i
*
= 3,3 -
57
925,84
=1,81(mgđl/l)
2) Hàm lượng CO
2
:
CO
2
*
= CO
2
0
+ 44
ep
Lp
= 9,9 + 44.
57
925,84
=75,456 (mg/l)
3) Độ pH* :
Xác định bằng cách tra biểu đồ, dựa vào (t

(Ca
2+
) - f
3
(K
*
i
) + f
4
(P)
*t
o
=22
0
C. Tra biểu đồ được f
1
(t
o
)=2,06
*Ca
2+
= 60,12 mg/l. Tra biểu đồ được f
2
(Ca
2+
) =1,79
*K
i
*
=1,81mgđl/l. Tra biểu đồ được f

= e
v
.
β
.K
i
.
Cv
100
(mg/l)
Trong đó: e
v
: đương lượng vôi, e
v
=28 mgđl/l

β
: hệ số phụ thuộc pH* và I
Tra biểu đồ ta có
β
=0,4
K
i
: độ kiềm của nước trước khi đưa vôi vào
C
v
= độ tinh khiết của vôi, C
v
= 80%
⇒

Tính toán các công trình trong dây chuyền
Ta lần lượt tính toán các công trình cho dây chuyền công nghệ thiết kế trên.
1) Bể hoà phèn:
Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Trạm có công suất khá lớn
41000 m
3
/ngđ
 Dùng bể hoà phèn khuấy trộn bằng cách sục khí nén.

7
)(889,3
1.10.10000
298,25.9.1708
3
mW
h
≈=⇒
tt
hh
tt
b
bW
W
.
=
)(8
5
10.4
3
mW

= 25,298 (g/m
3
)
+ b
h
: nồng độ dung dịch trong bể hoà, b
h
=10%.
+
γ
:khối lượng riêng của dung dịch (ở đây là nước).
γ
=1 T/m
3
+ n : số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q. Q=41000m
3
/ngđ  n=9
giờ.

Chọn hai bể hoà trộn, dung tích mỗi bể : W
h
= 2 m
3
.
Kích thước mỗi bể : 1 x2x1 m
Dung tích bể tiêu thụ:
+W
h
: dung tích bể hoà trộn, W
h

)(49,2
1.10.10000
22,16.9.1708
3
mW
h
≈=⇒
tt
hh
tt
b
bW
W
.
=
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
*Hệ thống phân phối khí nén:
Sử dụng hệ thống dẫn ống xương cá bằng vật liệu chống ăn mòn.
*Cường độ khí nén:
- ở bể hoà trộn: W
kk
= 10 l/s.m
2
- ở bể tiêu thụ: W
hh
= 5 l/s.m
2
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn:
Q
h

công suất nhà máy khá lớn nên ta chọn thiết bị dùng khí nén để tôi vôi cục, hòa tan
vôi thành vôi sữa.
 Dung tích bể hoà trộn:
W
h
=
γ
10000

h
V
b
LnQ
(m
3
)
Trong đó:
+ Q : công suất trạm, Q=41000 m
3
/ngđ = 1708 m
3
/h
+ L
V
: liều lượng vôi cho vào nước.
L
V
= 16,22 (g/m
3
)

3
+b
h
=10%

10
)(6
5
10.3
3
mW
tt
==⇒
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
+b
tt
:nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ, b
tt
=5%
Chọn hai bể tiêu thụ, kích thước mỗi bể: 2 x 1 x 1,5 m.
Sơ đồ thiết bị tôi vôi và pha vôi sữa
1 – Bể hòa tan vôi; 2 - rọ tôi vôi có khớp soay nối với thành bể; 3 – ròng rọc
nâng rọ để đỗ bả vôi ra ngoài; 4 – ống dẫn nước vào bể tôi vôi; 5 – bơm nâng
dung dịch vôi bằng khí nén; 6 – ống dẫn dung dịch tuần hoàn để pha vôi; 7 – ống
dẫn khí nén; 8 – máng thu cặn bã vôi sau khi tôi; 9 – bể chứa cặn vôi; 10 – bể
tiêu thụ vôi sữa 5%; 11 – máy khuấy; 12 – bơm định lượng.
Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc sau :
Vôi cục được cho vào rọ (2) , vặn cho nước từ ống dẫn (4) vào rọ để tôi vôi,
đồng thời cho máy bơm dung dịch bằng khí nén (5) (air - lift) hoạt động để tuần
hoàn dung dịch. Vôi tôi theo ống đứng đi xuống đáy bể hòa tan, được bơm (5) bơm

3

Rọ có tiết diện hình chữ nhật, thể tích rọ :
W
R
= 0,4 x 0,4 x 0,3 = 0,048m
3
 Tính bơm air – lift tuần hoàn dung dịch vôi.
- Diện tích tiết diện ngang của rọ : 0,4 x 0,4 = 0,16m
3

Cường độ tuần hoàn dung dịch để tôi và hoàn tan vôi cục là 3,5m
3
/m
2
ph.
Lưu lượng bơm tuần hoàn cần :
Q = 3,5.0,16 = 0,56 m
3
/ph = 33,6 m
3
/h
- Bơm đặt ở độ sâu 1,7 m so với dung dịch trong bể, chiều cao nâng h = 0,5m,
tỉ số H/h= 3,4m, tra bảng ta được hiệu suất bơm
η
= 0,59
Lưu lượng không khí cần thiết :
W =
1
4,1

+ G : Trọng lượng không khí khô đi qua đường ống .
G=
γ
.Q= 1,842.9,31 = 17,149 kg/h.
+
β
: Tra bảng theo G ta được
β
= 1,54
p
1
=
5
2
20.842,1
20.149,17.54,1.5,12
= 0,019 kg/cm
2
= 0,19 m cột nước.
- Tổn thất cục bộ :
p
2
= 0,063.v
2
.
∑
ξ
= 0,063.10
2
.12= 75,6 mm = 0,076m.

slq ==
)(
10000

2
m
GhP
TPQ
F
ok
kho
α
=
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
H
h
- Lưu lượng của hỗn hợp khí nước trong ống tuần hoàn Q = 33,6 + 9,31 =
42,91m
3
. Chọn đường kính côn d
1
= 110mm, đường kính ống d
2
= 60mm.
 Chọn động cơ cánh khuấy :
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút
3) Thiết bị định lượng:
 Thiết bị định lượng phèn:
Dùng bơm định lượng để bơm dung dịch phèn công tác vào bể hoà trộn
Lượng phèn cần dùng cho một ngày :

2
mF ==
2
40
cot
2
5,03
2
cot
2
12
1
o
gg
aa
h
−
=
−
=
α
)(5,3
1
mh ≈⇒
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
+α: hệ số kể đến diện tích đi lại và thao tác trong kho
α=1,3
+P
k
: độ tinh khiết của hoá chất

- Thể tích mỗi bể:
)(47,28
2.60
2.1708
.60
.
3
m
N
tQ
W
b
===
- Diện tích đáy dưới bể tính với v
1
= 1,2m/s
)(198,0
2,1
237,0
2
1
1
m
v
Q
F ===
- Diện tích đáy trên bể tính với vận tốc v
2
= 28mm/s = 0,028m/s
)(464,8

m
- Chiều cao tầng đáy:
- Dung tích phần dưới :

14
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
3
212111
6,11)464,8.198,0464,8198,0(5,3
3
1
).(
3
1
mFFFFhW =++=++=
- Dung tích phần trên :
W
2
= W – W
1
= 28,47 – 11,6 = 16,87 m
3
.
- Chiều cao phần trên :
h
2
=
m
F
W

=
2
3
296,0
8,0
237,0
m
v
Q
==
lấy S
m
= 0,2m
2
 Kích thước máng a x b = 40x50 cm

15
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
6) Bể lắng ngang:
Ta tính với bể lắng ngang dùng để lắng cặn có keo tụ. Ta chọn tốc độ lắng tính
toán u
0
=0,53mm/s để đạt hiệu quả lắng R=98%, tiêu chuẩn nước ra có độ đục
≤
2NTU
≈
4mg/l. Dự tính thiết kế hai bể lắng với công suất của nhà máy là Q=1708
m
3
/h= 0,474m

=
uN
Q
= 449,47 m
2
. (u
0
= 0,53 mm/s = 1,9 m/h)
- Ta chọn phượng pháp cào cặn cơ khí với hệ thống cào đặt trên dầm cầu
chạy, kích thước bể chọn B x L = 9 x 50 m, đảm bảo tỷ số
6,5
9
50
==
B
L
>5.
- Chọn chiều cao vùng lắng H =3m, đảm bảo tỷ số
67,16
3
50
==
H
L
>15.
- Vận tốc dòng chảy ngang trong bể : v
0
=
3.9.2
1708

Độ nhớt động học :
ν
= 1,31.10
-6
m
2
/s, với t=10
0
C.
 R
e
=
=
−
−
6
2
10.31,1
80,1.10.879,0
12087<20000
+ Chỉ số Froud :
Fr =
==
−
80,1.81,9
)10.879,0(
.
22
2
0

 R
e
=
=
−
−
6
2
10.31,1
38,1.10.318,1
13844<20000
 Fr =
==
−
38,1.81,9
)10.318,1(
.
22
2
0
Rg
v
1,28.10
-5
>10
-5

Vậy kích thước mỗi bể được chọn là BxLxH = 9x50x2m kích thước này đảm
bảo các điều kiện thủy lực về dòng chảy, về điều kiện ổn định dòng và phù hợp với
công suất thiết kế của nhà máy.

4.79,0
.14,3
4).(
=
∑
d
F
=100 lỗ.
- Ta bố trí theo chiều H 8 hàng lỗ, khoảng cách giữa các hàng lấy 0,22m, theo
chiều L bố trí 13 hàng lỗ với khoảng cách giữa các hàng lấy 0,64m, như vậy ta có
tổng cộng 104 lỗ.
2000
220
220
640
640
 Đồng thời để tạo hiệu qủa cho việc phân phối đều nước vào bể lắng thì mỗi
bể ta bố trí 4 cửa lấy nước từ mương dẫn chung vào.
c) Tính toán máng thu nước đã lắng :
Máng thu nước được tính toán sao cho nước thu vào máng đạt chất lượng tốt
nhất.
- Tổng chiều dài máng :

18
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
L >
==
00053,0.2.5
474,0
.5

=
m
3
/s, lấy vận tốc nước dẫn trong mỗi máng là 0,3m/s ta sẽ có
tiết diện mỗi máng là
02,0
3,0
06,0
=
m
2
, chọn kích thước tiết diện ngang của máng là
bxh = 20x10cm.
- Các rảnh thu nước mỗi bên mép máng ta bố trí dạng răng cưa, với góc của
chữ V là 90
0
. Chiều dài mép máng của mỗi máng là 20m, tải trọng nước thu 1m
dài mép máng là q=
003,0
20
06,0
=
m
3
/s. Ta chọn khoảng cách giữa các đỉnh răng trên
1m dài là 20cm, tức trên 1m dài sẽ có 5 răng thu nước, lưu lượng nước thu trên
mỗi răng là q
0
=
2

W
b
=
).(
.60
.
m
N
tQ
Trong đó:
+ Q: công suất trạm, Q = 1708 m
3
/h
+ t : thời gian phản ứng, t = 30’
⇒
W
b
=
)(427
2.60
30.1708
3
m=
- Diện tích bề mặt bể:
F
b
=
).(
2
m

50000
2000
11200
i

=

2
%
3000
500
Bể lắng ngang
20
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
b =
==
2.2.2,0.3600
1708
3600 NHv
Q
b
0,59m<0,7m
 Ta chọn b=0,7m.
- Số hành lang : n =
δ
+b
B
+
δ
: Chiều dài của vách ngăn (tường bê tông cốt thép) chọn

min
= 0,7 (mm)
 d
tương đương
=0,8 ÷1,0 (mm)
- Hệ số dãn nở tương đối e = 20%, hệ số không đồng nhất k = 2,0.

21
ĐAMH : Xử lý nước thiên nhiên (nước mặt) GVHD : Trần Thanh Tùng
- Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)
- Hệ thống phân phối nước 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
÷
1,0 m).
 Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý :
F =
btbt
vattWvT
Q
6,3.
21
−−
Trong đó:
Q =1708 m
3
/h = 41000m
3
/ngđ .Công suất của TXL.
T : Thời gian làm việc của 1 trạm trong một ngày đêm (giờ).

7.35,0.21,0.10.6,37.24
41000
−−
≈ 257 (m
2
)
- Số bể lọc cần thiết:
N = 0,5
F
= 0,5
257
= 8(bể)
- Diện tích mỗi bể lọc :
f =
2
32
8
257
m
N
F
=≈=
- Chọn kích thước mỗi bể : LxB = 4x8 m
- Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường khi đóng một bể để rửa hoặc sửa chữa.
v
tc
= v
bt
.
8

+ h
n
+ h
p
(m)
Trong đó:
h
đ
:Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng h
đ
= 0,4 m (rửa bằng gió nước
kết hợp).
h
v
:Chiều dày lớp vật liệu lọc. h
v
= 1,2 m
h
n
:Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m):h
n
≥ 2 m.Lấy h
n
=2m
h
P
:Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng 1 bể để rửa.
h
P
= 0,5m

1m
=
2
0,320
=0,16 (m
3
/s)
Chọn máng hình tam giác, ta đi tính toán máng dạng này.
Chiều rộng của máng
Được tính theo công thức:
B
m
= K ×
( )
5
3
2
a1,57
q
m
+
Trong đó:
+ q
m
: Đã tính toán ở trên = 0,16 (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
÷

2
= 0,5× B
m
=
2
1
× 0,6 = 0,3 (m)
Chiều cao toàn bộ máng
H
m
= H
1
+ H
2
+ δ
m
(m)
Trong đó: δ
m
là chiều dày đáy máng, lấy δ
m
= 0,1 (m)
Do đó H
m
= 0,45 + 0,3 + 0,1 = 0,85 (m)
Kiểm tra khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc tới mép trên của máng thu nước
được xác định theo công thức:
h =
100
eH ×

h
m
= 1,75×
3
m
2
m
2
Bg
q
×
+ 0,2 (m)
Trong đó:
-
q
m
: Lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước; q
m
=q
r
= 0,23328
( m
3
/s)
-
B
tt
m
: Chiều rộng của máng tập trung , Theo quy phạm, chọn B
tt

)
F
mương
=
0,8
0,23328
= 0,29 ( m
2
)
Chiều cao nước trong mương tập trung khi rửa là:
h =
m
B
F
=
0,7
0,29
= 0,42 (m)
Theo TTVN 33.85 đáy ống thu nước sạch ít nhất phải cách mực nước trong
mương khi rửa là 0,3m, vậy ta phải bố trí ống thu nước sạch có cốt đáy ống cách
đáy mương một khoảng 0,75 (m) .
b. Tính toán hệ thống rửa lọc
Bể được sử dụng hệ thống phân phối nước trở lực lớn là sàn chụp lọc. Rửa lọc
bằng gió và nước kết hợp.
Quy trình rửa bể:
Đầu tiên, ngưng cấp nước vào bể.
Khởi động máy sục khí nén, với cường độ 18 (l/s.m
2
), cho khí nén sục trong
vòng 2 phút.