TRƯỜNGĐẠI
ĐẠIHỌC
HỌCTÀI
TÀINGUYÊN
NGUYÊNVÀ
VÀMÔI
MÔITRƯỜNG
TRƯỜNGHÀ
HÀNỘI
NỘI
TRƯỜNG
KHOA MÔI TRƯỜNG


BÁO CÁO
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
CÔNG SUẤT 8000 M3/ NGÀY ĐÊM

Giáo viên hướng dẫn
Danh sách nhóm

:
:

Th.S. Đoàn Thị Oanh
Phạm Tuấn Anh

Hà Nội, năm 2017





Bảng thông số chất lượng nước thô :
Chỉ tiêu

Đơn vị đo
0

Giá trị

Nhiệt độ
pH
Độ màu
Độ đục
TS
SS
Hàm lượng sắt tổng số

C
TCU
NTU
mg/l
mg/l
mg/l

7.2
150
10

Hàm lượng amoni

độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 – 200m, đôi khi có thể lớn hơn.
Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý. Hiện nay có 4 loại giếng khoan
đang được sử dụng:
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp
Cấu tạo giếng khoan gồm
+ Miệng giếng
+ Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
+ Ống lọc
+ Ống lắng
Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi khi áp
lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ gia đình lẻ.
Đường hầm thu nước: được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng
chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưu lượng nhỏ.
Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên
Công trình thu nước thấm
2.1.2. Công trình làm thoáng
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước.
Làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước. Công trình
làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO 2 vì lượng CO2 trong nước cao sẽ
làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe. Sau khi làm
thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng ở đây là Clo –
một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H2S. Ngoài ra
để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với
Clo. Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe
diễn ra nhanh hơn
Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:

Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m 3/ng 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
(đến 3000 m3/ng). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ.
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít
diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận hành
khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và
nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có công suất đến 3000m3/ng.
Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. Bể thường được áp
dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao(>2000mg/l) với công suất
>=30000 m3/ng thì có hoặc không dùng chất keo tụ
2.1.4. Bể lọc
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 1000m3/ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ
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.
5


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng

2.2.1 Đề xuất phương án xử lý
Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng 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 các số liệu đã có, so sánh
chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần xử lý những gì, chọn những

6


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể. Theo chất lượng nước
nguồn đã có đưa ra các phương án xử lý:
Sơ đồ công nghệ xử lý:
Phương án 1:
Giàn mưalắng
Nước từ trạm bơm giếng khoan

Bể
Bể lọc nhanh
đứng

Xả ra sân phơi bùn
Clorine

Cung cấp

Bể chứa


GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

+ Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh mưa
định kỳ giàn mưa cũng không gặp - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng đạt
nhiều khó khăn.
hiếu suất cao hơn bể lắng ngang
- Bể lắng ngang:
- Khối lượng công trình nhỏ ít chiếm
+ Hoạt động ổn định, có thể hoạt diện tích.
động tốt ngay khi chất lượng nước
đầu thay đổi.
+ Vận hành đơn giản.

Khuyết
điểm

- Khi nước qua bể lắng ngang thì hiệu
suất xử lý gần như tương đương so
với bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng.
- Giàn mưa tạo tiếng ồn khi hoạt - Thùng quạt gió vận hành khó hơn
động, khối lượng công trình chiếm giàn mưa, khó cải tạo khi chất lượng
diện tích lớn
nước đầu vào thay đổi, tốn điện khi
vận hành. Khi tăng công suất phải xây
dựng them thùng quạt gió chứ không
thể cải tạo

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng xây
dựng và vận hành phức tạp, rất nhạy

= 16,7
q m × N 10 × 2

m2

qm: 10 ÷ 15 m3/m2h. Chọn qm = 10 m3/m2h
Chia giàn mưa thành N=4 ngăn
Diện tích mỗi ngăn
F 16,7
=
= 4,2
n
4

f=
m2
Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa là: L x B = 3m x 1,5m
 Tổng diện tích mặt bằng của giàn mưa: 4 x (3 x 1,5) = 18 m2
- Sàn tung nước:
Chọn số sàn tung là 3, vì hiệu quả hoạt động của 3 sàn tung đầu tiên thường là cao
còn các sàn kế tiếp thường rất kém. Khoảng cách giữa các sàn tung càng cao thì thời gian
tiếp xúc không khí càng lớn, khoảng cách này cũng làm ảnh hưởng đến việc làm vệ sinh
sau này (chiều cao càng lớn càng dễ làm vệ sinh) và đặc biệt nó ảnh hường đến hiệu quả
khử CO2 so với hiệu quả hòa than O2 (khoảng cách càng lớn thì hiệu quả khử CO2 càng
cao). Chọn khoảng cách. Giữa các sàn tung là 0,7m.
Chọn sàn tung là các tấm inox có chiều dầy 10mm.
Sử dụng sàn tung nước bằng các tấm inox có đục lỗ có d = 3mm, khoảng cách
giữa các lỗ là 100mm.
Hệ thống thu, thoát khí và thu nước; để có thể thu oxy khí trời kết hợp với việc
đuổi CO2 đồng thời đảm bảo nước không bắn ra ngoài, ta bố trí cửa chớp làm bằng bê

a. Ống phân phối chính:
- Lưu lượng trên mỗi ngăn của giàn mưa
q=

Qn 0,092
=
= 0,023(m 3 / s )
N
4

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/s)

N: Số ngăn của giàn mưa.
- Đường kính ống chính phân phối nước vào các ống nhánh trên giàn mưa với vận tốc
nước chảy trong ống là v = 0,8 m/s
d=

4× q
4 × 0,023
=
= 0,16m
π ×v
π × 1,2

Trong đó:
v: vận tốc nước chảy trong ống, v = 0,8 1,2 m/s (Theo mục 6.246
TCVN 33 – 2006). Chọn v = 1,2.
Q: lưu lượng nước trên mỗi ngăn của giàn mưa (m3/s).

D=

4 × 0.00115
= 0,029(m) = 29(mm)
π × 1,8


Chọn đường kính ống nhánh d = 30mm. Trên mỗi ống khoan 2 hàng lỗ so le nhau
hướng xuống dưới nghiêng 1 góc 45o so với phương ngang.
- Kiểm tra lại vận tốc:

= = 1,6 (m/s)  thỏa mãn
- Tiết diện ngang của ống chính là:
Đường kính lỗ khoan lấy là d = 7 mm (theo TCVN 33:2006: 5- 10 mm).
Theo mục 6.111 TCXD 33:200, tổng diện tích lỗi láy bằng 20-50% diện tích tiết
diện ngang của ống chính. Chọn 30%.
- Như vậy, tổng diện tích các lỗ:
S = 30% x S = 30% x 0,02 = 0,006 (m2)
- Diện tích mỗi lỗ phun là:
= 1,92.10-5 (m2)
- Tổng số lỗ phun mưa:

= 312 (lỗ)
- Số lỗ trên mỗi nhánh

= = 16 (lỗ)
Trên mỗi nhánh khoan 1 hàng lỗ mỗi lỗ có đường kính 7 mm. Số lỗ trên 1 hàng
của mỗi ống nhánh là 16 lỗ.
- Chiều dài ống nhánh:
= = 0,65 (m)

π ×v
3,14 × 0,8

Chọn D=400mm.
Sàn thu nước đặt dưới đáy giàn mưa để hứng nước sau quas trình làm thoáng, có
độc dốc 0,05 về phía ống xả cặn, ống xả cặn có đường kính D = 100 – 300 mm( theo mục
6.286/TCVN 33 – 2006) Chọn D = 300 mm; sàn làm bằng bê tông, chiều cao sàn thu là
0,3 m; ống dẫn nước sạch để cọ rửa có đường kính D = 50 mm; ống thu nước bố trí cách
đáy sàn thu 0,5 m
Bảng 1: Số liệu của giàn mưa
Thông số dàn mưa
Số đơn nguyên
Số giàn mưa
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao
Đường kính ống chính
Đường kính ống nhánh
Đường kính ống thu

Đơn vị
Ngăn
m
m
m
mm
mm
mm

Giá trị

: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích lấy trong giới hạn 1,3 – 1,5. Ta lấy = 1,5
Do đó:
F = 1,5 ×

333
= 34,7 m 2
3,6 × 0,5 × 4 × 2

b. Diện tích ngăn phăn ứng xoáy hình trụ:
Q ×T
333× 15
=
= 2,1m 2
60 × H × N 60 × 5 × 2 × 4

f =

 Fbể = F + f = 34,7 + 2,2 = 36,8 m2.

Trong đó:
T là thời gian lưu nước trong ngăn phản ứng, lấy t = 15 (Theo TCXD
33:2006, lấy T = 15- 20 phút)
H là chiều cao vùng lắng. Chọn chiều cao vùng lắng bằng 5m (Theo
TCXD 33:2006 lấy H = 2,6 – 5m). Tỷ số giữa đường kính bể lắng và chiều cao vùng lắng
không quá 1,5 m.
• Đường kính của bể lắng là:
(F + f ) × 4
=
π


Q(C max − C )

Trong đó:
Wc: Dung tích phần chứa cặn của bể, m3.
Wc =

π × hn
3

 D2 + d 2 + D × d 


4



hn: chiều cao phần nón nén chứa cặn
hn =

D−d
6,9 − 0,6
=
= 5,5m
o
2tg (90 − α ) 2tg (90 o − 60 o )

(Chọn = 60o; d = 600mm)
13



=
= 49(h)
Q(C max − C ) 333(344,5 − 12)

Lượng nước dung cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần tram lượng nước xử lý
được xác định:
P=

P=

K p × Wc × N
Q ×T
K p × Wc × N
Q ×T

× 100%

(Theo XLNC – TS. Nguyễn Ngọc Dung)
× 100% =

1,15 × 75 × 2 × 4
× 100% = 0,042
333× 49

Trong đó:
(Kp: hệ số pha loãng cặn bằng 1,2 -1,15. Lấy Kp = 1,15)
Để thu nước đã lắng, dung hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể và
8 máng hình nan quạt tập trung vào máng chính. Nước chảy theo 2 chiều nên diện tích
mặt cắt ngang của máng vòng là:
f =


Thông số
Đường kính bể
Số bể
Đường kính ngăn phản ứng
Đường kính đáy
Góc nghiêng
Chiều cao nón
Chiều cao bể

Số lượng
6,9
8
1,6
0,6
60
5,5
5

Đơn vị
m
Bể
m
m
Độ
m
m

3.3.Tính bể lọc nhanh
Diện tích bể lọc nhanh

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

Số bể lọc cần thiết.Chọn N = 3 bể
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:

Vtc = Vbt .
Theo TCVN 33:2006: Vtc=

N
N − N1

6 ÷ 7,5m / h ⇒

= 5.

3
3 −1

= 7,5m/h.

đảm bảo yêu cầu

74
F
3
Diện tích một bể lọc là: f = N =
= 24,7 m2

Chọn kích thước bể là: L . B = 7 x 4
Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh

Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

Chọn cường độ gió là: Wgió = 15 m/s thì lưu lượng gió tính toán là:
Wg × f

Qgió =

1000

=

15 × 24,7
1000

= 0,37 m3/s

Lấy tốc độ gió trong ống dẫn gió chính là 17 m/s ( 15 ÷ 20 m/s) đường kính ống gió
chính như sau:
4.Q gio

Dgió =

π .v gio

=

4 × 0,37
3,14 × 17

17


Đồ án xử lý nước cấp

2,1 × 5

Ta có: Bm =

a=

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

(0,196) 2
(1,57 + 1,3) 3

hcn
Bm

2

= 0,58 m

Bm .a
⇒ hcn = 2 =

0,58 × 1,3
2

= 0,38m


Theo quy phạm khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm
cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước là: Hm = 0,68 m
Vì máng dốc về phía máng tập trung i = 0,01, máng dài 7 m
×

⇒ Chiều cao ở máng tập trung là: 0,68 + 0,01 7 = 0,73 m
Vậy ∆Hm sẽ phải lấy bằng: ∆Hm = 0,07 + 0,73 = 0,8 m
Nước rửa lọc từ máng thu nước tập trung. Khoảng cách từ đáy máng thu đến máng
tập trung xác định theo công thức
18


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

1,733

hm =

q2
g∆2

+ 0,2

(TCXDVN 33:2006)

Trong đó

qn =

Wn 14
=
= 0,39l / s = 3,9 × 10 −4 (m 3 / s )
36 36

Lưu lượng gió đi qua 1 chụp lọc
qg =

Wg
36

=

15
= 0,42l / s = 4,2 × 10 −4 (m 3 / s )
36

Tổn thất áp lực qua chụp lọc:
V2
22
hcl =
=
= 0,8
2 gµ 2 2 × 9,81× 0,5 2

Trong đó
19


mm; a = 0,76; b = 0,017

(Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung)
e: độ giãn nở tương đối của lớp vật liệu lọc e = 0,45
L: chiều dày lớp cát lọc L = 0,8 m
hvl = (0,76 + 0,017.14).0,8.0,45 = 0,359 m
Áp lức phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy hbm = 2 m
Vậy tổn thất áp lực trong nội bộ bể lọc:
ht = h p + hd + hvl + hbm = 2,464 + 0,359 + 2 = 4,8m

•

Tính bơm nước rửa lọc
Áp lực công tác cần thiết của máy bơm rửa lọc xác định theo công thức:
Hr = hhh + ho+ht+ hcb
hhh: độ cao hình học từ cột mực nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa
(m)
hhh = 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)
0,61: khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
ho: tổn thất áp lực đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)
20


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh


0,392 × 18 × 998 × 9,81
1000 × 0,7

= 100 kW
η: hiệu suất chung của bơm, η = 0,7

Chọn bơm rửa lọc có công suất 100 kW, với lưu lượng là 1411 m3/h và cột áp là 18 m
Tính bơm khí rửa lọc
Bơm khí dùng rửa lọc được tính toán dựa trên các yêu cầu sau
Tính cột áp cần thiết của bơm khí
Cột áp của bơm được tính theo công thức
H = h 1 + h2 + h3
Trong đó:
h1: cột áp để khắc phục tổn thất áp lực chung trong ống dẫn khí tính
từ máy thổi khí đến bể lọc.
h2: cột áp để khắc phục cột nước và lớp cát lọc trên lỗ phân phối gió
h3: cột áp để khắc phục tổn thất từ hệ thống phân phối đến mép máng
thu nước rửa lọc

Chọn h1 = 1 m

Tính h2:
h2 = γ × H1 + H2


21


Đồ án xử lý nước cấp



4× q
4 × 0,031
=
= 1,75m / s
2
π ×d
π × 0,15 2

- Thiết bị xi phông:
d xp = d = 0,15m

Đường kính ống xi phông đồng tâm:
Nước qua xi phông ra mương chứa nước sạch, từ đó nước được dẫn về bể chứa
Ống dẫn nước tới bể chứa
Với v = 1m/s, q = 0,092m3/s, chọn d = 350mm
Bảng 3: Các thông số thiết kế của bể lọc

Thông số
Bể lắng lọc
Chiều rộng bể B
Chiều dài bể L
Chiều cao bể Hxd
Ống dẫn nước rửa
Ống dẫn gió
Chiều dài máng thu Lm
Chiều rộng máng thu bm

Số lượng
3

Chiều sâu máng thu hm
Đường kính ống xả cặn

0,7
0,6

m
mm

Thép

3.4. Hồ cô đặc bùn và sân phơi bùn.
Lượng cặn khô xả ra hằng ngày :
Q × (C max − C )
G1 =
1000 × δ

⇒ G1 =

8000 × (107 − 12)
= 50,67(kg / ngày )
1000 × 15

Lượng bùn cần nén trong 4 tháng mùa lũ :
G k = 4 × 30 × 50,67 = 6080,4(kg )

Diện tích mặt hồ cần thiết :
G
6080,3
F= k =

G = 50,67kg / ngày

γ = 1,011T / m .
Trọng lượng dung dịch cặn xả ra hằng ngày :
3

23

, nồng độ cặn 0,4%, tỷ trọng


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh

50,67
× 100 = 12667,5(kg / ngày )
0,4

Gl =

Thể tích bùn loãng xả ra hằng ngày :
Vl =

Gl
12667,5
=
= 12,53(m 3 / ngày )
γ 1,011 ×1000


Chiều cao bể Hxd

Số lượng
1
2
5,5
10
1

Đơn vị
Bể
Ngăn
m
m
m

Vật liệu
Bê tông cốt thép
-

3.5. Khử trùng nước
Liều lượng Clo khử trùng lấy bằng 1mg/l =10-3kg/m3(Theo TCVN 33:2006: lượng
Clo 0,7 – 1 mg/l)
24


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: Th.S Đoàn Thị Oanh


Lưu lượng nước cấp trong 1 ngày
Qngày = 24 × Qt = 0,2 × 24 = 4,8(m 3 / ngđ )

Lượng Clo dự trữ đủ dùng trong 30 ngày
m = 30 x 4,8 = 144 (kg)
Clo lỏng có tỷ trọng riêng là 1,43(kg/l) nên tổng lượng dung dịch Clo
Qdd =

144
= 100(lít )
1,43

Đường kính ống dẫn Clo
d Cl

Q s max
= 1,2
V

Lưu lượng giây lớn nhất của Clo lỏng
Q s max =

4 × C 4 × 0,3333
=
= 3,7 × 10 − 4
3600
3600

25