THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 1 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

I. LÝ DO VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. LÝ DO THIẾT KẾ
Song song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án mơn học,
nhằm hồn thành và nắm vững mơn học “xử lý nước cấp”.
2. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế nhà máy cấp nước cho Thị trấn với số dân 50.000 người, Thị trấn khơng có
nhà máy xí nghiệp, có vài hộ gia đình làm tiểu thủ cơng nghiệp.
Phần: Thuyết minh
Tính tốn cơng suất trạm xử lý (m
3
/ngđ)
Tính tốn các cơng trình đơn vị
Phần: Bản vẽ
Trắc dọc theo nước
Bố trí mặt bằng trạm
Bản vẽ chi tiết (một cơng trình đơn vị tự chọn)

6,7

6
–

8.5

02

Độ đu
ïc (N.T.U)

40

< 5

03

Độ màu (Pt
–

Co)

70

< 10

04

Độ kiềm (mgđl/l)


0,002

0

08

Nitrat mg/l (N
–

NO
3
)

0,2

< 5

09

Amonia mg/l (N
–
NH
3
)

0,1

< 3


13

Vi Sinh(Coliform/100mg)

4000

0

14

Độ oxy hoá (mg/l)

5,315

Hàm lượng cặn (mg/l)

500
III. XÁC ĐỊNH LƯNG NƯỚC TIÊU THỤ:

7807800%10%10
1

sh
QQ m
3
/ngđ
3. Lưu lượng nước cho công nghiệp dòch vụ:
7807800%10%10
2

sh
QQ m
3
/ng.đ
4. Lưu lượng nước cho khu công nghiệp:
23407800%30%30
3

sh
QQ m
3
/ng.đ
5. Lượng nước thất thoát:
925.2700.11%25)%(25
3214
 QQQQQ
sh
m
3

3
/h = 0,19 m
3
/s
IV. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHO XỬ LÝ NƯỚC CẤP:
NỘI DUNG TÍNH TOÁN BAO GỒM:
1. ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 4 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3. TÍNH TOÁN CHI PHÍ XỬ LÍ

1. ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ CỦA TRẠM XỬ LÍ
Theo chất lượng nước nguồn thì phương án xử lý được đề ra là :
 Phương án 1:

 Phương án 2

THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ
 Phương án 1:


Phèn
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 5 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

- Nước từ sông sẽ được bơm lên trạm bơm cấp 1, tại miệng thu nước lắp đặt
song chắn rác để cản lại những vật rắn trôi nổi trong nước. Sau đó nước được
bơm đến bể trộn cơ khí.
- Tại bể trộn nước sẽ được tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa. Nhờ có
bể trộn mà hóa chất được phân phối nhanh và đều vào trong nước, nhằm đạt
hiệu quả xử lý cao nhất.
- Sau khi nước tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng. Tại
đây
- Sau đó các bông cặn đó sẽ được lắng ở bể lắng ngang. Tiếp theo nước sẽ
chảy vào mương phân phối và được đưa vào bể lọc nhanh
- Những hạt cặn còn sót lại sau quá trình lắng sẽ được giữ lại trong vật liệu
lọc, còn nước sau lọc thì sẽ tiếp tục qua các công trình xử lý tiếp theo.
- Nước sau khi được làm sạch các cặn lắng thì cần phải được khử trùng để
tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng
- Nước sau khi khử trùng sẽ được đưa đến bể chứa. Sau một thời gian nước sẽ
được bơm ra mạng lưới để đáp ứng cho nhu cầu của người dân.
 Phương án 2
Cũng giống như phương án 1 nhưng ở phương án 2 không dùng bể lắng
ngang mà thay vào là dùng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Ở bể này các hạt
cặn sẽ tự kết hợp tạo thành bông cặn lớn hơn và lắng xuống đáy bể. Vì thế sơ
đồ xử lý này không sử dụng bể phản ứùng.

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN:
 Phương án 1:
 Ưu điểm :

Chọn loại công trình thu nước và trạm bơm bố trí kết hợp trong một nhà
Tính toán công trình thu gồm nội dung sau:
 Song chắn rác
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 7 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

 Lưới chắn rác
 Ngăn hút - Ngăn thu
2.1.1 SONG CHẮN RÁC
Song chắn rác đặt ở cửa thu nước của công trình.
Tính toán song chắn rác dựa trên các thông số sau:
- Lưu lượng công trình, Q = 0,19 m
3
/s
- Đường kính thanh thép, chọn d= 8mm
- Khoảng cách giữa các thanh thép, a=(40  50)mm, chọn a=40 mm.
- Vận tốc nước chảy qua song chắn, theo TCVN-33-85,
v=(0,4  0,8)m/s, chọn v=0,5 m/s
- Số cửa thu nước, chọn n=2
Khi đó, tính được:
- Hệ số co hẹp do các thanh thép:
2,1
40
840
1






s
x H
s
= 0,35 m x 1 m
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 8 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi 2.1.2 LƯỚI CHẮN RÁC
Lưới chắn rác là một tấm lưới đan bằng dây thép có đường kính 1,5 mm,
lưới chắn được đặt cuối đường ống, giữa ngăn thu và ngăn hút.
Chọn loại lưới phẳng để tính toán
Tính toán lưới chắn rác với các thông số sau:
- Q: Lưu lượng công trình, Q=0,19 m
3
/s
- n: số lượng cửa đặt lưới, n=2
- v: vận tốc nước chảy qua lưới, v = (0,2  0,4)m/s, chọn v=0,3m/s
- d: đường kính dây đan lưới, d=(1  1,5)mm, chọn d=1,5 mm
- Kích thước mắt lưới, a=4 mm
Khi đó:
- Hệ số co hẹp :




89,1
4
5,14
2







 KKK
nv
Q


Chọn kích thước mắt lưới là: B
l
x H
l
= 0,8 m x 1,4 m
2.1.3 NGĂN THU –NGĂN HÚT
o Kích thước mặt bằng ngăn thu:
- Chiều dài : A
1
= (1,6  3 )m, chọn A
1
= 2,5 m
- Chiều rộng : B
1
= B
l
+2e = 1 + 2x0,5 = 2,0 m
với e = (0,4  0,6) , chọn e = 0,5 m
o Kích thước mặt bằng ngăn hút:

= 630 mm
- Chiều rộng: để tiện thi công ta chọn B
2
= B
1
= 2 m
- Chiều dài: A
2
= (1,5  3)m , chọn A
2
=3m
Trong ngăn hút ta đặt các bơm trục ly tâm ngang để hút nước đưa vào trạm
xử lý, Sử dụng 2 bơm chìm ( 1 hoạt động, 1 dự phòng ) có lưu lượng 670 m
3
/h.

2.2 TÍNH TOÁN LIỀU LƯNG HÓA CHẤT
2.2.1 THIẾT BỊ ĐỊNH LƯNG LIỀU LƯNG PHÈN
Tính toán dựa trên các thông số sau:
- Q = 16.000 m
3
/ngày
- Hàm lượng cặn là: 500 mg/l
- Độ màu: 70 Pt – Co
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 10 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

- Độ đục: 40 N.T.U
 Căn cứ vào hàm lượng cặn của nguồn nước mặt là: 500mg/l, chọn liều
lượng phèn nhôm không chứa nước dùng để xử lý nước đục theo bảng 6.3





Trong đó:
- Q : lưu lượng nước xử lý, Q = 666,67 m
3
/h
- n : thời gian giữa hai lần hoà tan phèn, với công suất
(10000 50000) m
3
/ngày , n =(8  12)h, chọn n = 10h
- P
p
: liều lượng phèn dự tính cho vào nước , P
p
= 50 mg/l
- b
h
: nồng độ dung dòch phèn trong thùng hoà trộn (1017 %),
lấy b
h
=10%
-  : khối lượng riêng của dung dòch,  =1 tấn/m
3

Chọn 1 bể hoà trộn, kích thước bể là: 2m x 1,5m x 1,1 m = 3,3 m
3

 Dung tích bể tiêu thụ:


 Chọn quạt gió và tính toán ống dẫn khí nén
Lưu lượng gió phải thổi thường xuyên vào bể hoà trộn là:
Q
h
= 0,06 xW
h
x F = 0,06 x 10 x 3,0 = 1,8 m
3
/phút
Trong đó: W
h
= cường độ khí nén ở thùng hoà trộn 10l/sm
2
(theo qui phạm)
 Lưu lượng gió cần thiết ở bể tiêu thụ là:
Q
t
= 0,06 x 5 x3,92 = 1,176 m
3
/phút
Trong đó : cường độ khí nén ở thùng tiêu thụ lấy bằng 5 l/sm
2

 Tổng lương gió phải vào bể hoà trôn và bể tiêu thụ là:
Q
gió
= Q
h
+ Q

h
5005,0
1514,3
03,044








Chọn D
h
= 50 mm
 Đường kính ống dẫn gió đến đáy thùng hoà trộn
mmm
v
Q
D
h
dh
36036,0
21514,3
03,04
2
4




THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 12 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

Theo qui phạm ( 6.22 – 52 TCXD 33-2006 ) :
- d
l
= 3  4mm
- v
l
= 20  30m/s
 Chiều dài ống nhánh;
l
n
=1,5m , chọn d
l
= 3mm ; v
l
= 25m/s
 Diện tích lỗ

4
003,0
4
2
2




l

4



l
l
f
F
n
lỗ
Khoan 1 hàng lỗ thì khoảng cách giữa các lỗ là:
l mmmm
n
L
n
5457,53
28
1500


SƠ ĐỒ BỂ PHA PHÈN SỤC BẰNG KHÔNG KHÍ NÉN
1.
Vòi nước

2. Ống gió
3. Phèn
4. Ghi đỡ phèn
5. Ống dẫn dung dòch hoá chất sang
bể đònh lượng
6. Ống xả

e
1
= 28, e
2
= 57 (mg/mgđl )
- K
t
: độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn, K
t
= 2 ( mgđl/l)
- c: tỉ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng,
c = 80 (%)
 P
t
= 28(50/57 – 2 + 1)x100/80 < 0  Độ kiềm tự nhiên của nước đủ
đảm bảo cho quá trình thủy phân phèn, trường hợp này không cần kiềm
hóa nước.

2.3 BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Bể trộn có tác dụng giúp cho hóa chất tiếp xúc đều với nước. Nó đưa các phần tử
hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo
điều kiện tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng. Khi cho phèn vào
nước chúng sẽ tác dụng với muối kiềm của Ca, Mg để tạo thành các hydroxit kém tan
dễ kết tủa. Bông kết tủa của phèn sẽ hấp dẫn các hạt keo tự nhiên. Do đó, các hạt sẽ
có kích thước lớn và sẽ dễ lắng hơn.
2.3.1 KÍCH THƯỚC BỂ:
Q = 16.000 m
3
/nđ = 666,67 m
3

V
hi
h m
- Chiều cao toàn phần của bể
H = h
hi
+ h
bv
= 2,81 + 0,4 = 3,2 m
Tại cuối bể ta bố trí mương tràn dẫn nước sang công trình tiếp theo.
Mương có chiều ngang 0,6 m, cao 1 m
Chiều dài máng l
m
= 1,4m.
2.3.2 THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN:
Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o hướng lên để khuấy trộn đồng
thời kéo nước từ dưới lên
Đường kính cánh tuabin:
D  0,5a = 0,5x 1,41 = 0,71 m. Chọn D = 0,7 m
Năng lượng cần truyền vào nước :
P = G
2
V =1000
2
 5,56 0,0009= 5004 J/s = 5kW.
Với G = 1000 s
-1
: gradient vận tốc
 = 0,0009 Ns/m
2










Dk
P
n

=3,02 vòng/s =181 (vòng/phút )
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 15 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

- Chiều dài mỗi mái chèo:
L = 0,25 D = 0,25 x 0,7 = 0,175 (m)
- Chiều rộng cánh khuấy:
B = 0,2.D = 0,2 x 0,7 = 0,14 (m)
2.3.3 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC VÀO VÀ RA:
- Đường kính ống dẫn nước vào bể d = 500 mm
- Vận tốc nước chảy trong ống:
47,0
5,02
19,04
2
.4
22

19,0
.4 Bg
Q
h
n
0,08 m
- Vận tốc nước chảy qua máng:



41,108,02
19,0
2 ah
Q
v
n
0,82 ( m/s ).
2.4 BỂ PHẢN ỨNG CÓ LỚP CẶN LƠ LỬNG:
2.4.1 KÍCH THƯỚC BỂ
- Diện tích mặt bằng của bể:

3
102,22
19,0
.



vN
Q

20 - 50
50 - 250
250 – 2500
0,9

1,2
1,6
2,2

- Chọn chiều rộng của bể phản ứng bằng chiều rộng của bể lắng ngang là:
B = 5,6 m.
- Chiều dài ngăn phản ứng:

6,5
09,42
B
S
L 7,5 m
- Thể tích bể phản ứng ứng với thời gian lưu nước trong bể là 25 phút:
139
260
2567,666
60
.




N
tQ

3
60
0
B
atg = 2,16 m
- Chiều cao tổng cộng của bể:
H = h
hi
+ h
d
+ h
bv
= 3,3 + 2,16 + 0,44 = 5,9 m
2.4.2 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC
- Nước theo mương vào máng phân phối nước rồi theo các đường ống
xuống đáy bể.
- Mương phân phối sâu 2,5 m, rộng 0,8 m
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 17 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

- Kích thước máng phân phối: cao h
m
= 1 m, dài L = 7,5 m, chiều rộng
máng 0,8 m.
- Thể tích máng: V
m
= 1x 7,5 x 0,8 = 6 m
3

- Thời gian lưu nước trong máng:

/s)
Chọn ống có đường kính d
c
= 150 mm
- Vận tốc nước chảy:
45,0
15,0
008,04
4
22





c
c
c
d
q
v (m/s)
Từ ống chính nước sẽ đựơc phân theo hai hướng bởi hai ống nhánh để
phân phối nước.
- Lượng nước qua mỗi ống nhánh
004,0
2
008,0
2

c

(m)
Hai ống đầu tiên cách thành bể 0,5 m.
- Khoảng cách giữa hai ống nhánh:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN 50.000 DÂN
GVHD : GS.TS Lâm Minh Triết - 18 - SVTH: Nguyễn Nhật Nam Thi

4,1
4
6,5
4

B
e
n
m
- Tổn thất áp lực qua các mối nối trên đường ống:
g
v
h
2
2
1


Với : hệ số tổn thất cục bộ trong đừơng ống:

1
=1, 
2
= 2,56, 

= 1,5 (h
i
+ h
d
)10
-2
= 1,5(3,3+ 2,16)10
-2
= 0,08 (m)
- Tổn thất áp lực mà nước từ máng cần khắc phục:
h = h
1
+ h
d
+ h
n
= 0,08 + 0,03 + 0,08= 0,19 (m).
2.4.3 TÍNH TOÁN VÁCH NGĂN:
- Trong ngăn phản ứng đặt hai tường tràn để hướng dòng, khoảng cách
giữa các tấm tường:
5,2
3
5,7

cd
e (m)
- Chiều cao lớp nước trên vách tràn: chọn h
nt
= 0,6m.
- Vận tốc nước tràn từ bể phản ứng:

02,0
26,586,0
19,0
2
2



NBh
Q
v
(m/s) < 0,05 thỏa.
- Trước khi qua bể lắng nước sẽ qua tường ngăn để hướng dòng và phân
phối nước. Chiều cao tường ngăn: h
tn
= 0,5  5,9 = 2,95 (m).
- Khoảng cách từ tường ngăn đến tường tràn: e= 0,8 m
- Vận tốc nước chảy qua khe:
021,0
8,06,52
19,0
2
2



eBN
Q
v
k

2
0
505
55,06,3
67,666
5,1
6,3
m
u
Q
F 




 Chọn số bể lắng ngang: n = 2 bể
 Chọn chiều cao vùng lắng: H
0
= 3 m (quy phạm 3 4 m )
 Chiều rộng mỗi bể là:
m
NHv
Q
B
tb
6,5
235,56,3
67,666
6,3
0

o
H
L
= 15 Đúng bằng tỉ số đã chọn
 Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 2,8 m hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức
cặn tính toán là 0,3m (theo qui phạm là 0,3  0,5m) thì diện tích công tác