Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.1 T ÍNH CƠNG SUẤT TRẠM XỬ LÝ
Trong khu công nghiệp, nước được dùng vào các việc sau:
 Nước dùng trong quá trình sản xuất.
 Nước dùng trong ăn uống và sinh hoạt của công nhân.
 Nước dùng cho việc tưới đường và tưới cây xanh.
 Ngoài ra còn nước dùng cho tram xử lý để rửa các bể lắng, bể lọc …. và nước bò rò rỉ.
Tiêu chuẩn dùng nước của khu công nghiệp:
 n uống và sinh hoạt của công nhân: q
sh
= 25 l/người.ngày.
 Công nghiệp tập trung: q
sx
= 60 m
3
/ha.ngày.
 Tưới cây xanh và tưới đường bằng cơ giới: q
t
= 4 l/m
2
diện tích tưới.
a. Nước dùng trong ăn uống và sinh hoạt của công nhân
Q
sh
ngay.đêm
1675
1000
6700025
1000
=

 f: Diện tích đất dùng cho sản xuất, f = 0,7x200 ha
 q
sx
: Tiêu chuẩn dùng nước công nghiệp, q
sx
= 60 m
3
/ha.ngày
21
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
c. Nước dùng cho việc tưới cây và rửa đøng
Trong khu công nghiệp, khoảng 20% đất dùng cho việc làm đường và trong cây xanh.
Q
t
ngay.đêm
1600
1000
100002002,04
1000
=
×××
=
×
=
Fq
t
m
3
/ngày.đêm.
d. Nước dùng để chữa cháy.

ngày.đêm
+ Q
sx
ngày.đêm
+ Q
t
ngày.đêm
= 11675 m
3
/ngày.đêm.
Công suất củaa trạm bơm cấp II phat vào mạng lưới cấp nước:
Q
ML
=
Q
tb
ngày.đêm
x K
r
= 11675 x 1,25 = 14593,75 m
3
/ngày.đêm.
Trong đó,
K
r
: Hệ số kể đến lưu lượng nước rò rỉ trên mạng lưới và lượng nước dự phòng, K
r
=
1,1 ÷ 1,4. Chọn K
r

XL
= 16000 m
3
/ngày.đêm.
 Q
tb
ngày.đêm

13500
2,1
16000
max
==
ng
XL
K
Q
m
3
/ngày.đêm.
 Q
min
ngày.đêm
= K
ng
min
x Q
tb
ngày.đêm


min
=×=×
h
ng
K
Q
m
3
/ngày.đêm
Trong đó,
 K
ng
max
:
Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất,
K
ng
max

= 1,2 – 1,4. Chọn K
ng
max

= 1,2
 K
ng
min
:
Hệ số không điều hòa ngày nhỏ nhất,
K


= 0,4 – 0,6. Chọn K
ng
max

= 0,4.
Bảng 3.1: Ý nghóa lưu lượng
23
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Lưu lượng Mục tiêu cho thiết kế và vận hành
Q
ngày
tb
Đánh giá chi phí bơm(điện năng) và hóa chất.
Q
ngày
max
Xác đònh kích thước của bể chứa, trạm xử lý.
Q
ngày
min
Kiểm tra sự lắng cặn của mương dẫn.
Q
h
max
Tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp nước.
Q
h
min
Dãy lưu lượng của thiết bò đo lường,thời gian nghỉ

≤ 250 mg/l 5
NO
2
-
Phenoldisulfonic ≤ 50 mg/l 0,01
NO
-
3
Phenoldisulfonic ≤ 50 mg/l 0
SO
4
2-
Turbidimetric BaSO
4
≤ 250 mg/l 10,14
PO
4
3-
Turbidimetric BaSO
4
mg/l 3,56
Cu
2+
ISO 8288 – 1986 ≤ 1,0 mg/l 0,02
Pb
2+
ISO 8288 – 1986 ≤ 0,05 mg/l KPH
Zn
2+
ISO 8288 – 1986 ≤ 5 mg/l KPH

Cứng tổng cộng Titrimetric – EDTA ≤ 300 mgCaCO
3
/l 58
Sắt tổng cộng Phenanthorlin ≤ 0,5 mg/l 9
26
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.2.2 Đề ra các phương án xử lý phương án xử lý
Với tính chất nguồn nước như vậy, có 2 phương án được đề ra để xử lý nguồn nước trên.
 Phương án 1:
Giếng bơm Cl Nước bùn Nơi tiêu thụ
Thải ra cống
27
Thùng quạt gió
Lắng
tiếp xúc
Lọc hai lớp
Bể chứa
Sân phơi bùn
Hố thu cặn
Nước
ngầm
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
 Phương án 2:
Giếng bơm

= 50 ÷ 100 m
3
/m
2
.h . Chọn q
m
= 70 m
3
/m
2
.h
28
Dàn mưa Lọc
tiếp xúc
Lọc một lớp
Bể chứa
Sân phơi bùn
Hố thu cặn
Nước
ngầm
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

2
76,4
70
33,333
m
q
Q
F

====
b. Tính chiều cao thùng quạt gió
Chiều cao của thùng quạt gió, được tính theo công thức.
H = H
n
+ H
vltx
+ H
fm
Trong đó,
 H
fm
: Chiều cao phun mưa trên lớp vật liệu tiếp xúc,
chọn H
fm
= 0,5m
 H
n
: Chiều cao ngăn thu nước ở đáy, chọn H
n
= 0,6m.
 H
vltx:
Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc. Vật liệu tiếp xúc chọn là các vòng nhựa,
tổng chiều dày lớp vật liệu 1,5m.
→ Chiều cao của thùng quạt gió:
H = H
n
+ H
vltx











−×−
×−
−
++=
R
K
tK
D
R
K
tK
COSCO
D
D
e
R
K
e
CCCC
1

o
C → K
D
= 0,84.
 R: Tỷ lệ gió và nướ: R = 15 ÷ 60. chọn R = 20.
 t: Thời gian lưu nước trong thùng quạt gió.

sh
q
H
t
m
1330371,0
70
6,2
====
 K
2
: Năng suất truyền tách khi kỹ thuật, phụ thuộc vào bản chất khí và diện tích
bề mặt tiếp xúc của công trình, được tính theo công thức:

244
2
102102100102
−−−
×=××=××=
V
A
K
 A: Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí và nước.

D
D
3,6
20
84,0
1
1
69169
1
1
20
84,0
113302,0
20
84,0
113302,0
1
1
2
2
22
=
×−
−
×−+=
×−
−
×++=









−×−












−×−
Hiệu suất khử CO
2
,

%90
69
3,669
=
−
=


−×−
×−
−
++=
R
K
tK
D
R
K
tK
OSOO
D
D
e
R
K
e
CCCC
1
1
2
2
2
1
1
Trong đó,
 C
o

31
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

( )
( )
l
mg
e
e
C
e
R
K
e
CCCC
R
K
tK
D
R
K
tK
OSO
D
D
82,7
20
03165,0
1
1



−××−












−××−












−×−


=
µ
,
P : Tổng hàm lượng muối(mg/l),
022,01000
=→≤
µ
P
 K
1
: Hằng số phân ly bậc một của axit cacbonic,
t = 25
o
C, ta được K
1
= 4,31x 10
-7
 C: Nồng độ CO
2
trong nước sau quá trình làm thoáng bằng thùng
quạt gió, C = 2,98mg/l

1,7022,0
3,61031,4
084,144
log
7
=−
××
×

×
=
π
Chọn ống chính bằng thép có đường kính D
c
= 140 mm, phần ống nằm phía trong dàn
mưa chọn bằng nhựa PVC có cùng đường kính.
Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều dài của mỗi thùng. Khoảng cách giữa 2 ống
nhánh theo quy đònh (0,2 – 0,3) m, chọn 0,225 m. Số ống nhánh cần thiết:

82
225,0
9,0
=×=
m
. Chọn m = 8 ống
Lưu lượng qua mỗi ống nhánh:

s
m
m
q
q
t
n
3
001925,0
8
0154,0
===

4
=
×
×
=
×
×
=
π
.
Chọn ống nhánh bằng nhựa PVC, có đường kính d
n
= 42mm, dày 3mm.
Để nước có thể phân phối đều trên khắp diện tích của mỗi thùng quạt gió, trên các ống
nhánh ta khoan các lỗ có đường kính d
l
= 8mm( quy phạm 5 – 10 mm). Tổng diện tích các lỗ
này lấy bằng (30 – 35 %) diện tích tiết diện ngang của ống chính. Chọn 35 %, tổng diện tích lỗ:

2
22
00539,0
4
14,014,3
35,0
4
35,0 m
D
c
=

8
4,94
22
===
∑
n
n
, Chọn n = 12 lỗ
Trên mỗi ống nhánh ta khoan 12 lỗ, các lỗ này xếp thành 2 hàng so le nhau hướng lên
trên và nghiên một góc 45
o
so với phương nằm ngang.
Trên mỗi hàng của ống nhánh có 6 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ:

m
DL
a
c
06,0
62
1435,09,0
62
=
×
−
=
×
−
=
e. Tính hệ thống ống thổi khí

×
=
×
×
=
π
, Chọn D
g
= 110mm
p lực gió, được tính theo công thức:

ppcbvltxg
HHHH
++=
Trong đó,
 H
vltx
: Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu tiếp xúc, lấy bằng 30mm/1m chiều cao lớp
vật liệu tiếp xúc. H
vltx
= 30 x 1,5 = 45mm.
 H
cb
: Tổn thất cục bộ, H
cb
= 15 ÷20mm. Chọn H
cb
= 20mm.
34
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

3
=×=
×
××
=
−

35
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Hình 3.1: Thùng quạt gió
36
2600
518
82
Ø168
375
20
375
50
50
Ø 140
308
Ø
4
2
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.3.2 Tính bể lắng tiếp xúc.
a. Tinh diện tích của bể lắng tiếp xúc.
i. Diện tích của bể lắng tiếp xúc
Diện tích tiết diện ngang vùng lắng của bể lắng ngang được xác đònh theo công thức:

−=
.
chọn
s
mm
v
tt
56,0
=

β
: Hệ số dự phòng kể đến việc phân phối nước không điều trên toàn bộ mặt
cắt ngang của bể. Đối với bể lắng ngang kết hợp với bể lắng có lớp cặn lơ lửng
thì
2,1
=
β
→
2
4,198
56,06,3
33,333
2,1
6,3
m
v
Q
F
tt
=

Chiều cao vùng lắng, đối với bể lăng tiếp xúc H
l
= 1,5 ÷ 3,5 m. Chọn H
l
= 2 m.
Kiểm tra thời gian lưu trong bể lắng:

2,488,0
11,111
6,402,2
==
×
==
h
q
W
t
b
phút, đạt yêu cầu.
Kích thước mỗi bể: A x B = 3,2 x 20,8 = 66,56 m
2
.
Để cặn có thể lắng tốt, trong bể ta đặt 8 tấm ngăn. Khoảng cách giữa các tấm hướng dòng:

m
l
l
hd
75,1
8

=
×
==
∑
π
l
l
f
f
n
lỗ, Chọn n = 21 lỗ
Nước từ dưới đáy bể đi lên, để phân phối đều khắp bể, ta dùng hệ thống ống đục lo có đường
kính lỗ d
lỗ
= 20 mm. Trong mỗi bể ta đặt 2 ống dọc theo chiều dài bể, khoảng cách giữa 2 ống.

m
b
l
o
6,12
4
2.3
2
4
=×=×=
Lưu lượng qua mỗi ống.

h
m

Đường kính mỗi ống:

m
f
D
o
o
156,0
14,3
4019,0
4
=
×
=
×
=
π
.
Chọn ống bằng nhựa PVC có D
ống
= 160 mm.
Tổng diện tích lỗ phân phối lấy bằng 40% diện tích ống phân phôi:

2
0076,0
100
40019,0
100
40
m

. Chọn n = 24 lỗ
Trên mỗi ống, các lỗ được khoan thành 2 hàng so le với nhau (mỗi hàng 12 lỗ) hướng xuống
dưới làm với phương thẳng đứng một góc 45
o
.

m
vb
q
h
b
t
19,0
05,02,33600
11,111
=
××
=
×
=
b. Tính chiều cao của bể lắng tiếp xúc
Chiều cao của bể lắng ngang tiếp xúc:

bvclb
HHHH
++=

Trong đó:
 H
bv

−×
−
=
−×
−
=

α

Trong đó, α là góc nghiêng ở đáy trên của ngăn chứa cặn. Chọn α = 50
o
→ Chiều cao của bể lắng ngang tiếp xúc:

mHHHH
bvclb
2,33,07,02,2
=++=++=
. Chọn H
b
= 3,2m
Chọn chiều cao bể lắng có lớp cặn lơ lửng bằng chiều cao của bể lắng ngang, bằng 3,2 m.
Để cặn dễ tháo ra ngoài, bể được xây dựng với độ dốc 0,02%. Chiều cao xây dựng cuối bể:

( )
mH
xd
664,34,98,1302,02,3
=+×+=
, chọn H
xd


h
kg
qCq
bc
09,511,1111084,45
3
max
=××=×=
−

Hàm lượng cặn có trong ngăn chứa cặn trong 12 giờ:
Q
c
= 5,09 x 12 = 61,08 kg/h.
Thể tích cần thiết của vùng chứa cặn, được tính ứng với thời gian giữa 2 lần xả cặn 12h.

3
3
4,6
9500
1008,61
m
Q
W
tb
c
c
=
×

=+××
+
=
, đạt yêu cầu.
Để tháo cặn ra khỏi bể lắng, ta dùng các ông khoan lỗ đặt ở đáy ngăn chứa cặn. Đường kính
ống tính toán với điều kiện xả hết cặn trong ngăn chứa cặn trong trong 15 phút .

s
m
t
W
q
c
x
3
0217,0
6015
9,18
=
×
==

Cặn trong bể được xả ra ngoài bằng cách tự chảy, với vận tốc chảy trong ống thu cặn v = 1
m/s.
Đường kính ông thu cặn:
41
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

m
v

= 1,5m/s.
Diện tích của một lỗ:

2
22
000314,0
4
025.014,3
4
m
d
f
l
l
=
×
=
×
=
π

Tổng diện tích lỗ trên ống xả cặn:
∑
2
01467,0
5,1
0217,0
m
v
q

42
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Trong mỗi bể lắng ta đặt một máng thu nước răng cưa, máng được đặt dọc theo chiều dài
của bể.
Chiều dài máng thu nước được tính theo công thức.

m
vH
Q
L
tt
72,6
00095,09,2360024
8000
5
=
×××
=
××
≥
Chọn chiều dài máng L
m
= 6,8m
Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Công thức tính lưu lượng qua mỗi răng hình chữ V :

5
2
8
2
15 2

=
s
m
tgQ
v
3
2
5
000225.003.081.92
2
90
6.0
15
8
=×××××=
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Chọn máng rộng b= 0,3 m
Nước chảy trong máng thu với vận tốc v = 0,42 m/s, độ dốc của máng i = 0.01
Thời gian lưu nước trung bình trong máng:
Thể tích máng thu:
Chiều cao máng thu nước :
Chiều cao máng thu cuối bể : 0,12 + 0,01x6,8 = 0,19m.
Nước thu từ các bể lắng được tập trung vào một máng thu truớc khi phân phối sang các bể lọc, thời
gian lưu nước trong máng 9s, thể tích máng cần thiết:

3
833,09
243600
8000
mtQV

8,6
=
+
=
s
v
L
t
m
1,8
42,0
2
8,6
2
===
3
25,01,8
3600243
8000
mtQV
=×
××
=×=
m
bB
V
h 12,0
3,08,6
25,0
=

20800
200
685
1900
1650
1650
1650 1650
1650
1650
1650
3200
6750
1700
Hình 3.2: Bể lắng tiếp xúc
3.3.6 Tính toán bể lọc nhanh hai lớp
a. Tính kích thước bể
Diện tích các bể lọc nhanh hai lớp được tính theo công thức:
45