ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
LỜI MỞ ĐẦU
Nước sạch có vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống cũng
như sản xuất của con người. Các nguồn nước đang được sử dụng hiên nay
cho sinh hoạt là nước mưa, giếng khoan, ao hồ… Những nguồn nước này
đang bị ô nhiễm bởi các tác nhân như: chất hữu cơ, vi sinh vật, kim loại
nặng…từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nước mưa
chảy tràn sinh hoạt của con người. Nếu không có các biện pháp ngăn
chặn và xử lý kịp thời thì sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường
cũng như sức khỏe của con người.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
1
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Hiện nay có rất nhiều nhà máy xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống
đã và đang sử dụng những dây truyền công nghệ tiên tiến hiện đại để xử
lý nước mặt và nước ngầm. Việc lựa chọn dây truyền công nghệ phù hợp
rất quan trọng và nó phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào, yêu cầu của
nguồn nước đầu ra, điều kiện kinh tế, kỹ thuật.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Mai Quang Tuấn cùng các thầy cô
trong khoa Môi trường của trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường
đã giúp em hoàn thành Đồ án công nghệ mang tên: Thiết kế và tính
toán các công trình chính cho một hệ thống xử lý nước ngầm với
công suất 30.000 m
3
/ngày đêm.
Với lượng kiến thức của bản thân và thực tế chưa nhiều, nên trong quá
trình làm đồ án không thể tránh khỏi những sai sót trong bài.

S. Có thể làm
thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:
- Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ
trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m. Hiệu quảxử lý: khử được 30 –
35% CO
2,
Fe <=5mg/l; pH sau làm thoáng >6,8
- Dàn mưa (làm thoáng tự nhiên): Khử được 75 – 80% CO
2
, tăng DO (55%
DO bão hòa) khử Fe, Mn.
- Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là
gió và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO
2
, tăng DO lên 70 – 85%
DO bão hòa.
1.1.2. Bể lắng
- Mục đích: lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để
hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong thực tế tùy thuộc vào công suất và
chất lượng nước mà người ta sử dụng loại bể lắng phù hợp.
- Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất
>30000m
3
/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp
dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn.
- Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất
nhỏ hơn từ 3000 m
3
/ngày đêm trở xuống. Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp

3
/ngày.
1.1.3. Bể lọc
- Mục đích: giữ lại trên bề mặt và giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các
hạt cặn và vi trùng trong nước.
- Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại
trên lớp màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng
phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý
vận hành đơn giản. Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới
hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công
nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất
đến 1000m
3
/ngđ với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 Co-pan.
- Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên
xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được
sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong
dây chuyền xử lý nước ngầm.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
4
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
- Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ
thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm
tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể.
- Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch
triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc

KM
3
5
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
1.1.5. Bể chứa nước sạch
- Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm
cấp I và trạm bơm cấp II. Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa
cháy trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho
các nhu cầu khác của nhà máy.
- Bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ
nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa
chìm nửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể.
1.2. Lựa chọn phương án xử lý
1.2.1. Đề xuất phương án xử lý
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng nước và
đặc trưng 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 số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và sau xử lý ta thấy
nguồn nước sau xử lý ta thấy nguồn nước sử dụng có chỉ tiêu sau đây
chưa đảm bảo yêu cầu:
Hàm lượng sắt vượt 2,4 lần.
Độ đục vượt 24 lần.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng khá thấp.
Vậy dựa vào số liệu đã có, so sánh với chất lượng nước thô và chất lượng
nước sau khi xử lý thì đưa ra 2 phương án xử lý:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM

2
KM
3
8
Nguồn nước
Thùng quạt gió
Bể lắng đứng
Hồ cô đăc
Cặn
Bể lọc nhanh
Nước rửa lọc
Nước đã
qua rửa
Máy ép bùn
clo
Sân phơi bùn
Bể chứa
Cấp nước vào
mạng lưới
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
1.2.2. Đánh giá 2 phương án
So
sánh
Phương án 1 Phương án 2
Ưu
điểm
- Giàn mưa: Dễ vận hành,
việc duy tu, bảo dưỡng và
vệ sinh định kỳ giàn mưa
cũng không gặp nhiều khó

điện khi vận hành. Khi tăng công
suất phải xây dựng thêm thùng quạt
gió chứ không thể cải tạo.
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
có kết cấu và vận hành phức tạp, rất
nhạy cảm với sự dao động về lưu
lượng và nhiệt độ nguồn nước, chế
độ quản lý chặt chẽ, phải hoạt động
liên tục.
→ Qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy phương án 1 là hợp lý vì vậy sẽ
chọn phương án 1 làm phương án tính toán.
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
9
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
PHẦN II: TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG DÂY
TRUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. Giàn mưa
Mục đích: khử Fe, Mn
Nguyên lý làm việc: nước từ giếng khoan nhờ bơm ngầm được đưa lên
giàn phun mưa gồm 4 tầng. ở các tầng chứa các vật liệu lọc là cuội, sỏi
hoặc than cốc có chiều dày 30 – 40 cm. nước được chảy chàn qua tầng 1 tới
tầng 4 đi qua ngăn thu nước và tới bể lắng ngang.
- Cấu tạo của giàn mưa gồm:
+ Hệ thống phân phối nước
+ Sàn tung
+ Cửa chớp

h. Chọn q
m
= 10 (m
3
/m
2
h)
Chia giàn mưa thành N = 10 ngăn. Diện tích mỗi ngăn là:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
10
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
f =
5,12
10
125
==
n
F
m
2
Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là: 4,2 x 3 (m)
2.1.2. Chiều cao giàn mưa:
+ Thiết kế giàn mưa có 4 sàn tung nước
+Chiều cao hiệu quả đối với giàn mưa là 3m, vậy ta chọn khoảng cách giữa
các sàn tung là 0,7m.
Chiều cao phần làm thoáng là: 0,7 x 4 = 2,8 m

m
v
Q
S 347,0
1.86400
30000
===
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD)
Trong đó: Vận tốc dòng nước theo quy phạm từ 1-1,5 m/s, chọn v =1m/s
- Đường kính ống dẫn :
14,3
347,0.4.4
==
π
S
D
=0,665 (m)
(Nguồn: công thức 5-12 sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung – NXBXD).
Chọn ống có đường kính 600 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy :
===
86400.665,0.14,3
4.30000
.
4.
22
D
Q
v
π
1m/s

4.30000
.
4.
22
==
D
Q
v
π
=1m/s
Chọn khoảng cách giữa cách ống nhánh là 300 mm (theo quy phạm
khoảng cách này được lấy từ 250-300 mm).
-Số ống nhánh trên một ống phân phối chính sẽ là:
43)1
3,0
1
.(10
=+=
n
- Lượng nước vào ống nhánh là
)/(10.04,4
2.43.86400
30000
43
33
sm
Q
q
nh
−

sm
d
q
v
nh
nh
===
−
π
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
13
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Tổng diện tích lỗ trên các ống nhánh theo quy phạm chọn từ 30-35 %
diện tích tiết diện ngang của ống chính, chọn tỷ lệ này là 30 %, tổng diện
tích lỗ phun là:
Tổng diện tích lỗ
028,0
4
)347,0.(14,3
3,0
4
.
3,0
22
====
x

xh
t
===
-Tổn thất áp lực qua giàn mưa: do nước rơi tự do trên giàn mưa nên chọn sơ
bộ tổn thất thủy lực của nước qua giàn là 0,5 m.
Bảng 1. các thông số của giàn mưa
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
14
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Các thông số tính toán Kết quả
Diện tích bề mặt giàn mưa 125m
2
Số ngăn 10
Chiều dài x chiều rộng mỗi ngăn 4,2 x 3 m
Số sàn tung 4
Chiều cao 3,1m
Đường kính ống dẫn nước 600mm
Đường kính ống phân phối chính 400mm
Đường kính ống nhánh trên mỗi ngăn 50 mm
Số nhánh trên mỗi ngăn 43
2.2. Bể lắng ngang
2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang
Cấu tạo gồm 4 thành phần chính:
1 Bộ phận vùng phân phối nước vào bể
2 Vùng lắng cặn
3 Hệ thống thu nước đã lắng

Trong đó:
Q: công suất xử lý của trạm (m
3
/h)
T: thời gian lưu nước trong bể 30-45 phút (TCXDVN 33:2006). Chọn T
= 30 phút.
Chọn chiều cao vùng lắng H = 3 m ( chiều cao này từ 2- 3,5 m).
- Diện tích mặt bằng bể lắng:
)(208
3
625
2
m
H
W
F ===
Chọn hệ thống xử lý gồm 6 bể lắng chia thành hai ngăn lắng, mỗi ngăn xem
như một bể lắng nhỏ (theo TCXDVN 33- 2006 chiều rộng này lấy không quá
6 m).
-Chiều dài của bể lắng là:
F
1
=
)(5,34
6
208
2
m
N
F

)(058,0
30.2,0.86400
30000
2
m
==
Trong đó:
- Theo vận tốc này 0,2- 0,3 m/s, chọn vận tốc nước là 0,2 m/s
- Chọn lỗ hình vuông kích thước 40 x 40 mm. Tổng số lỗ trên một
vách phân phối trong ngăn lắng là:
- Tổng số lỗ = tổng diện tích lỗ/kích thước một lỗ=
36
04,004,0
058,0
=
x
(lỗ)
Chọn số lỗ phân phối trên vách phân phối trong ngăn lắng là 36 lỗ
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy qua lỗ:
V = lưu lượng vào một bể / tổng diện tích lỗ
=
)/(2,0
30.04,0.04,0.36.86400
30000
sm
=
Chiều cao hữu ích của vách phân phối chính bằng chiều cao vùng lắng
trong bể.
- Diện tích hữu ích của vách phân phối nước vào là: 2 x 3 = 6 m
2

Q
ống
=
)/(015,0
30.86400
30000.3,1
3
sm
=
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 25– NXBXD).
Theo TCXDVN 33- 2006 vận tốc nước chảy trong ống thu 0,6 -0,8
m/s, chọn vận tốc nước bằng 0,8 m/s.
- Đường kính ống thu nước:
D
ống thu
=
==
8,0.14,3
015,0.4
.
.4
v
Q
ong
π
0,154(m)
(Nguồn: sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 25– NXBXD).
Chọn đường kính ống 150 mm kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong
ống thu:
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ

óng
==
- Tổng số lỗ trên một ống là:
Tổng số lỗ= S
lỗ
/diện tích một lỗ=
6,30
4/)025,0.(14,3
015,0
4/.
015,0
22
==
D
π
(lỗ)
Chọn số lỗ trên mỗi ống 31 lỗ, bố trí hai bên thành ống so le với nhau
mỗi bên 5 ống. Khoảng cách giữa các lỗ:
)(58,0
5
9,2
mI
==
Tính chiều cao bể lắng
Chiều cao từ mực nước đến sàn công tác là 0,3 m (theo quy phạm
chiều cao này 0,3-0,5 m). Chọn phương pháp xả cặn bằng thủy lực, chọn
chiều cao vùng chứa cặn 1m.Chiều cao từ lớp cặn đến vùng lắng 0,3m.
- Chiều cao bể lắng là:
H= H
I

can
=8,7.10
-
3
(m
3
/s)
Chọn vận tốc xả cặn trong ống xả 1 m/s.
- Đường kính ống xả cặn là:
D
xả cặn
=
=
−
1.14,3
10.7,8.4
3
0,105(m)
Chọn ống xả cặn loại ống PVC đường kính 100 mm, chiều dài 8,7 m.
Chọn khoảng các giữa các lỗ xả cặn 400mm (theo quy phạm khoảng
cách này 300-500 mm).
-Vậy số lỗ trên ống xả cặn là:
25,6831
4,0
7,8
=





20
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
-Lưu lượng tính toán máng thu lấy hơn 30% lưu lượng xử lý
→Q
tt
= 1,3.
86400
30000
=0,45(m
3
/s)
Chọn chiều cao chảy vào máng thu là 0,6 m.
→Diện tích mặt cắt ngang máng thu là:
)(25,0
6,0.3
45,0
2
m
v
Q
S
thu
===
Chọn máng có kích thước 0,154 x 0,154 m. Chiều cao từ sàn công tác
đến mặt nước trong máng là 0,3m.
Chọn tổn thất áp lực qua bể lắng là 0,5 m.
Bảng 2: Các thông số tính toán bể lắng ngang
Các thông số tính toán Kết quả
Dung tích bể lắng 625 m
3

vtatWavT
Q
6,3
21
(m
2
)
(Nguồn: điều 6.103 - TCXDVN 33:2006)
Trong đó:
+ Q: Công suất trạm (m
3
/ngđ). Q = 30000m
3
/ngđ
+ T: Thời gian làm việc của trạm trong 1 ngày đêm. T = 24 h
+ v
bt
: Tốc độ lọc ở chế độ bình thường. (Tra bảng 6.11 - TCXD33:2006
ta có lớp vật liệu lọc có d
max
= 1,25 (mm); d
min
= 0,5 (mm); d
tương đương
= 0,6 ÷
0,65 (mm); Độ đồng nhất K = 1,5 - 1,7; Chiều dày L = 700 - 800 mm thì v
bt

= 6m/h).
+ a: Số lần rửa bể trong ngày đêm ở chế độ bình thường, a = 2

6,7267,231.5,0.5,0
===
FN
(bể)
- Lấy 8 bể, khi đó diện tích của một bể là:
f =
N
F
=
8
267,231
= 28,9 (m
2
)=29(m
2
)
Diện tích xây dựng của một bể là 5,4 x 5,4 = 29,16 (m
2
).
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
V
tc
= V
bt
x
1
- NN
N
= 6 x
1-8

: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc h
n
= 2m (Theo
TCXD33:2006, h
n
= 2 m)
+ h
bv
: chiều cao bảo vệ

= 0,5 m
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
23
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
Do đó, chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh là:
H = 0,7 +0,8 + 2 +0,5 = 4 m
c) Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc:
Chọn biện pháp rửa lọc bằng gió, nước kết hợp. Cường độ nước rửa lọc
W
n
= 14 l/s.m
2
độ trương nở của lớp vật liệu lọc là 45%. Cường độ gió rửa
lọc W
gió
= 15 l/s.m

×
=
1000
2915
×
= 0,435(m
3
/s)
Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 15 m/s ( theo quy phạm v = 15 -
20m/s) đường kính ống gió chính như sau:
D
gió
= =
1514,3
435,04
×
×
= 0,192(m)
Chọn D
gió
= 200 mm
(Nguồn: Sách xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung trang 145- NXBXD.)
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2
KM
3
24
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.s MAI QUANG TUẤN
e) Tính toán máng phân phối và thu nước rửa lọc

=
5
3
2
)2,157,1(
)136,0(
1,2
+
×
= 0,51 m
a =
2
m
cn
B
h
→ h
cn
=
2
.aB
m
=
2
2,151,0
×
= 0,31m
SVTH: TRIỆU THỊ KÝ
LỚP LDH
2