BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Hồ Thanh Cường
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA PHÈN SẮT (FeCl3)
VÀ POLYMER TRONG XỬ LÝ NƯỚC
TẠI CÔNG TY CP. ĐẦU TƯ VÀ KINH DOANH
NƯỚC SẠCH SÀI GỊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chun ngành :
Mã số
:
Kỹ thuật Cấp thốt nước
8580213
Người hướng dẫn khoa học : TS. Võ Anh Tuấn
TP.HỒ CHÍ MINH - 2019
i
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên
: HỒ THANH CƯỜNG
Ngày sinh
: 16/7/1968
Cơ quan công tác
: Công ty CP. Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn
Tác giả đề tài
: Nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa phèn sắt (FeCl3) và
Polymer trong xử lý nước tại Công ty CP. Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài
Gòn
Học viên lớp cao học : 25CTN11 – CS2
Chuyên ngành
: Kỹ thuật Cấp thoát nước
Mã số
: 8580213
Tơi xin cam đoan cơng trình này là cơng trình nghiên cứu thực sự của cá nhân học
viên dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Võ Anh Tuấn. Công trình này chưa được cơng
bố lần nào. Tất cả các nội dung tham khảo đều được trích dẫn nguồn đầy đủ và đúng theo
quy định.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung và lời cam đoan này.
Học viên thực hiện
Hồ Thanh Cường
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
ii
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Võ Anh Tuấn là người đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ cho em hồn thành được đề tài này; xin chân thành cảm ơn Quý Thầy
Cơ trong Bộ mơn Cấp Thốt Nước và Khoa Kỹ thuật – Tài nguyên nước , Trường Đại học
Thủy lợi, đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt q trình học tập tại
trường.
Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo và tập thể
cán bộ nhân viên Công ty cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn đã cung cấp
tài liệu và tạo điều kiện cho em thu thập những dữ liệu và số liệu quan trọng cần thiết, cũng
như những thơng tin hữu ích để em có thể hồn thành đề tài này.
Với những nỗ lực và cố gắng của bản thân trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn
sẽ không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm trong q trình thực hiện luận văn. Tuy
nhiên, với những ý kiến đóng góp chân thành từ quý Thầy Cô và những kiến thức được
trang bị trong quá trình học tập tại Trường sẽ là nền tảng, hành trang quý báu giúp em hoàn
thiện hơn kỹ năng chun mơn nghiệp vụ, góp phần hồn thành nhiệm vụ sản xuất, cung
cấp nước sạch an toàn, liên tục, chất lượng, phục vụ ngày càng tốt hơn cho nhân dân thành
phố Hồ Chí Minh .
Trân trọng.
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2019
Học viên thực hiện
Hồ Thanh Cường
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
1
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN
i
LỜI CẢM ƠN
ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
9
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
10
LỜI MỞ ĐẦU
12
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
13
1.1. Sơ lược về Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh
nước sạch Sài Gịn
13
1.1.1. Quy mơ, cơng suất của Nhà máy
13
1.1.2. Quy trình cơng nghệ của Nhà máy
14
1.2. Quy trình cơng nghệ của các nhà máy nước tương tự. So sánh và phân tích
ưu nhược điểm
25
1.2.1. Quy trình cơng nghệ của các nhà máy nước tương tự tại khu vực
Thành phố Hồ Chí Minh
25
1.2.1.1. Nhà máy nước Thủ Đức trực thuộc Tổng Cơng ty Cấp nước
Sài Gịn – Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)
25
1.2.1.2. Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP BOO Thủ Đức
26
1.2.1.3. Nhà máy nước Tân Hiệp trực thuộc Tổng Cơng ty Cấp nước
Sài Gịn – Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)
27
1.2.1.4. Nhà máy nước Tân Hiệp 2 trực thuộc Công ty CP Đầu tư
nước Tân Hiệp
28
1.2.2. Quy trinh công nghệ của các nhà máy nước trên thế giới
28
1.2.2.1. Nhà máy xử lý nước Auchel (CHLB Đức)
28
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
2
1.2.2.2. Nhà máy xử lý nước Biebesheim (CHLB Đức)
29
1.2.3. Phân tích ưu nhược điểm của các quy trình cơng nghệ mà Nhà máy
đang áp dụng với quy trình cơng nghệ của các nhà máy nước tương tự tại khu
vực Thành phố Hồ Chí Minh
30
1.2.3.1. Ưu điểm
30
1.2.3.2. Nhược điểm
30
1.3. Tính cấp thiết của đề tài
30
1.4. Các bước tiếp cận vấn đề nghiên cứu
32
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU
GIÚP TỐI ƯU HĨA QUY TRÌNH CHÂM HÓA CHẤT PHÈN SẮT (FECL3)
VÀ POLYMER
33
2.1. Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng nước thô, chất lượng nước sau khi
xử lý và trước khi hòa vào mạng lưới cấp nước của Thành phố
33
2.2. Cơ sở lý thuyết quá trình keo tụ, tạo bông và lắng trong hệ thống xử lý
nguồn nước mặt
33
2.2.1. Lý thuyết quá trình keo tụ
33
2.2.2. Các chất keo tụ thơng thường
35
2.2.3. Phương trình thủy phân của muối kim loại vơ cơ
36
2.3. Hiện trạng q trình vận hành nhà máy xử lý nước SWIC
39
2.4. Giới thiệu về Phần mềm R và các bước thực hiện phân tích dữ liệu bằng R
43
2.4.1. Giới thiệu sơ lược về phần mềm R
43
2.4.2. Các bước phân tích dữ liệu bằng R
44
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỐI ƯU CHO QUY
TRÌNH CHÂM HĨA CHẤT PHÈN SẮT (FeCl3) VÀ POLYMER TẠI NHÀ
MÁY NƯỚC TRỰC THUỘC SWIC
50
3.1. Mơ tả quy trình, trang thiết bị sử dụng cho việc nghiên cứu
50
tích
3.1.1. Thu thập và biên tập các dữ liệu dùng cho việc nghiên cứu và phân
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
50
3
3.1.2. Mơ tả quy trình và trang thiết bị dùng cho việc nghiên cứu và phân
tích dữ liệu
54
3.1.2.1. Mơ tả quy trình phân tích dữ liệu
54
3.1.2.2. Các trang thiết bị dùng cho việc nghiên cứu
54
3.2. Phân tích dữ liệu thu thập trong q trình nghiên cứu
54
3.2.1. Phân tích diễn biến độ đục nước thô trên sông Đồng Nai và so sánh
độ đục nước thơ bình qn giữa mùa khơ và mùa mưa qua các năm 2016, 2017,
2018
54
3.2.2. Phân tích mối tương quan giữa các biến số
56
3.2.3. Xác định tầm quan trọng của các biến số
61
3.2.4. Phân tích phương sai các biến số
65
3.2.4.1. Phân tích phương sai cho biến số “FeCl3”
3.2.4.2. Tương tự cho việc phân tích phương sai và hậu định phương
sai đối với biến số độ đục nước thô “rw.ntu” qua các năm 2016, 2017,
2018
3.2.4.3. Nhận xét
65
70
72
3.2.5. Phân tích mơ hình hồi quy tuyến tính cho biến số “FeCl3” có tính
đến yếu tố ảnh hưởng tương tác giữa các biến số “rw.ntu” và biến số “seasons”
và các giải định
72
3.3. Kết quả thực hiện mơ hình nghiên cứu tối ưu
90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
99
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC SỐ 1 . CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM JARTEST
PHỤ LỤC SỐ 2 . CÁC CÂU LỆNH DÙNG TRONG PHÂN TÍCH DỮ LIỆU
BẰNG R
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
4
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1. Văn phịng Cơng ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gịn
13
Hình 1.2. Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ tại Nhà máy
14
Hình 1.3. Vị trí trạm bơm nước thơ và họng thu nước tại Hóa An trên Google
Map
15
Hình 1.4. Bên trong Trạm bơm nước thơ
15
Hình 1.5. Phối cảnh các hạng mục khu xử lý nước và nhà hành chính của Cơng
ty
16
Hình 1.6. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lắng
17
Hình 1.7. Minh họa sơ đồ cụm bể lắng
17
Hình 1.8. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lọc
20
Hình 1.9. Trạm bơm nước sạch (Trạm cấp II)
22
Hình 1.10. Minh họa các trạm châm hóa chất và thiết bị bên trong các trạm
23
Hình 1.11. Sơ đồ mặt bằng quy trình thu hồi nước sau rửa lọc
24
Hình 1.12. Khu xử lý bùn thải
24
Hình 1.13. Minh họa hệ thống điều khiển SCADA
25
Hình 1.14. Quy trình cơng nghệ của Nhà máy nước Thủ Đức
26
Hình 1.15. Quy trình xư lý nước nhà máy BOO Thủ Đức
27
Hình 1.16. Quy trình cơng nghệ của Nhà máy nước Tân Hiệp
27
Hình 1.17. Quy trình xử lý nhà máy nước Tân Hiệp 2
28
Hình 1.18. Sơ đồ công nghệ xử lý nước của Nhà máy nước Auchel
29
Hình 1.19. Cơng nghệ xử lý nước của Nhà máy nước Biebesheim
29
Hình 2.1. Lược đồ phản ứng keo tụ
36
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
5
Hình 2.2. Tính chất keo tụ của hợp chất polyme Fe(III)
38
Hình 2.3. Bể lắng và bể lọc khi châm Polymer với liều lượng > 0.3ppm. Ảnh
chụp vào tháng 7/2017
42
Hình 2.4. Minh họa phần mềm phân tích dữ liệu R
43
Hình 2.5 : Mơ tả mơ hình hồi quy tuyến tính đơn giản nhất đi qua hai điểm
47
Hình 2.6 : Mơ tả phương pháp xác định tham số a và b của mơ hình hồi quy
tuyến tính
48
Hình 3.1. Mẫu báo cáo số liệu hằng ngày của Ban Điều hành NMN
50
Hình 3.2. Chi tiết các số liệu trong mẫu báo cáo của Ban Điều hành NMN
51
Hình 3.3. Minh họa các biến số và dữ liệu được biên tập lại
52
Hình 3.4. Minh họa các tập tin dữ liệu ở dạng Excel
53
Hình 3.5. Biểu đồ diễn biến độ đục nước thô sông Đồng Nai qua các năm
2016,2017,2018
55
Hình 3.6. Biểu đồ so sánh độ đục bình quân giữa các mùa của các năm 2016,
2017, 2018
55
Hình 3.7. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số được tổng hợp trong
3 năm: 2016, 2017, 2018
57
Hình 3.8. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2016
58
Hình 3.9. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2017
59
Hình 3.10. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2018
60
Hình 3.11. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” năm 2016
62
Hình 3.12. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” năm 2017
63
Hình 3.13. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” năm 2018
64
Hình 3.14. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” tổng hợp 3 năm 2016, 2017, 2018
65
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
6
Hình 3.15. Biểu đồ lượng hóa chất FeCl3 bình qn qua các năm 2016, 2017,
2018
66
Hình 3.16. Biểu đồ phân bố chuẩn của biến số “FeCl3”
67
Hình 3.17. Kết quả phân tích phương sai của biến số “FeCl3”
67
Hình 3.18. Kết quả phân tích hậu định phương sai theo phương pháp TuKey
68
Hình 3.19. Biếu đồ thể hiện sự khác biệt của biến số “FeCl3”
68
Hình 3.20. Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “FeCl3” theo Phương
pháp Kruskal Wallis
69
Hình 3.21. Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “FeCl3” theo Phương
pháp Kruskal Wallis
69
Hình 3.22. Kết quả phân tích phương sai biến số “FeCl3” theo mơ hình hóa
69
Hình 3.23. Kết quả phân tích phương sai biến số “FeCl3” theo mơ hình hóa
70
Hình 3.24. Biểu đồ độ đục nước thơ bình qn qua các năm 2016, 2017, 2018
70
Hình 3.25. Biểu đồ phân bố chuẩn của biến số “rw.ntu”
71
Hình 3.26. Kết quả phân tích phương sai của biến số “rw.ntu”
71
Hình 3.27. Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “rw.ntu” theo phương
pháp TuKey
71
Hình 3.28. Biếu đồ thể hiện sự khác biệt của biến số “rw.ntu”
72
Hình 3.29. Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính của năm 2016
73
Hình 3.30. Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến
số rw.ntu:seasons của năm 2016
74
Hình 3.31. Biểu đồ của mơ hình hồi quy tuyến tính năm 2016
75
Hình 3.32. Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính của năm 2017
76
Hình 3.33. Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến
số rw.ntu:seasons của năm 2017
77
Hình 3.34. Biểu đồ của mơ hình hồi quy tuyến tính năm 2017
78
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
7
Hình 3.35. Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính của năm 2018
79
Hình 3.36. Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến
số rw.ntu:seasons của năm 2018
80
Hình 3.37.Biểu đồ mơ hình hồi quy tuyến tính của năm 2018
81
Hình 3.38.Các ước số để xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính tổng hợp 3 năm
82
Hình 3.39.Các ước số để xây dựng mơ hình hồ quy tuyến tính có loại bỏ biến số
rw.ntu:seasons của tổng hợp 3 năm
83
Hình 3.40.Biểu đồ mơ hình tuyến tính tổng hợp 3 năm
84
Hình 3.41. Biểu đồ mơ phỏng phần lượng dư của một mơ hình hồi quy tuyến
tính
85
Hình 3.42. Biểu đồ phân bố chuẩn phần dư của dữ liệu tệp dat2018R.csv
86
Hình 3.43. Biểu đồ thể hiện đường quan sát (màu hồng) “gần” với đường tuyến
tính (màu xanh đứt khúc - đường kỳ vọng)
86
Hình 3.44. Biểu đồ xác định phương sai của phần dư
87
Hình 3.45. Giá trị p = 0 < 0.05 , nghĩa là biến FeCl3 có thể được xem là biến độc
lập
87
Hình 3.46. Kết quả có thể thấy khơng có giá trị ngoại vi nào và đối tượng có id
là 222 có giá trị về độ lệch chuẩn cao nhất
88
Hình 3.47. Có 3 đối tượng id: 221, 222, 223 có khả năng làm ảnh hưởng đến ước
số của mơ hình hồi quy tuyến tính
88
Hình 3.48. Các ước số xây dựng mơ hình hổi quy tuyến tính năm 2018 theo
phương pháp BMA
89
Hình 3.49. Biếu đồ so sánh giữa thực nghiệm và các mơ hình đề xuất
91
Hình 3.50. Các ước số của mơ hình hồi quy tuyến tính thơng thường
92
Hình 3.51. Các ước số của mơ hình hồi quy tuyến tính theo phương pháp BMA
92
Hình 3.52. Biểu đồ so sánh lần 2 kết quả các mơ hình hồi quy tuyến tính
94
Hình 3.53. Các ước số xây dựng các mơ hình hồi quy tuyến tính thơng thường,
lần 2
95
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
8
Hình 3.54. Các ước số của mơ hình hồi quy tuyến tính theo phương pháp BMA,
lần 2
95
Hình 3.55. Kết quả Jartest mơ hình Y = 24.17 + 0.37*X
96
Hình 3.56. Kết quả Jartest lúc 14 giờ ngày 08/1/2019
97
Hình 3.57. Kết quả Jartest lúc 14 giờ ngày 09/1/2019
97
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
9
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 : Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy bơm nước thô
16
Bảng 1.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể trộn
18
Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể tạo bông
19
Bảng 1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lắng
19
Bảng 1.5. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lọc
20
Bảng 1.6. Lượng hóa chất xử lý nước tại Nhà máy trực thuộc SWIC từ năm 2016 đến
2017
31
Bảng 2.1. So sánh cơ bản việc sử dụng các loại hóa chất keo tụ
40
Bảng 2.2. Kết quả Jartest khi độ đục nước thô thấp
42
Bảng 2.3. Kết quả Jartest khi độ đục nước thô cao
42
Bảng 3.1. So sánh các mô hình hồi quy tuyến tính
84
Bảng 3.2. So sánh mơ hình hồi quy tuyến tính giữa các phương pháp
90
Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả các mơ hình
93
Bảng 3.4. Tổng hợp kết quả các mơ hình lần 2
96
Bảng 3.5 : So sánh định mức hóa chất xử lý nước bình qn qua các năm 2017,
2018, 2019
98
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
10
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A.I.T
Viện Kỹ thuật Châu Á (Asian Institute of Technology)
Al2(SO4)3
Phèn nhơm sulfat
Anthracite
Một loại than hoạt tính dùng trong xử lý nước
BMA
Phương pháp phân tích mơ hình hồi quy tuyến tính theo
trường phái Bayes (Bayesian Model Averaging)
CHLB Đức
Cộng hịa Liên bang Đức
DN…
Đường kính danh nghĩa …
Dry
Mùa khơ
FeCl3
Hóa chất phèn sắt (Ferric Chloride)
LME
Tấm lắng Lamella
NMN
Nhà máy nước trực thuộc SWIC
NXB
Nhà xuất bản
NTU
Đơn vị đo độ đục của nước
PAC
Hóa chất Poly Aluminium Chloride
Rain
Mùa mưa
REE
Công ty Cổ phần Cơ Điện lạnh
SAWACO
Tổng Cơng ty Cấp nước Sài Gịn – Trách nhiệm hữu hạn
Một thành viên
SWIC
Công ty Cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài
Gịn
Turbo - LME
Cơng nghệ lắng nhanh lamella của Công ty Passavant
Roediger GmbH
QCVN08:2015/BTNMT
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (cột
A2) do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành năm 2015
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
11
QCVN01-1:2018/BYT
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử
dụng cho mục đích sinh hoạt do Bộ Y tế ban hành năm
2018
WASECO
Công ty Cổ phần Đầu tư và Xây dựng Cấp thoát nước
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
12
LỜI MỞ ĐẦU
Nhu cầu tiếp cận nước sạch và điều kiện sống hợp vệ sinh là một trong những quyền
cơ bản của con người trên trái đất này . Điều này đã được thông qua tại Đại hội đồng Liên
hiệp quốc vào cuối tháng 7-2010 với 122 phiếu ủng hộ, 44 phiếu trắng và khơng có phiếu
chống .
Tốc độ phát triển dân số đang ngày càng gia tăng, quá trình đơ thị hóa và cơng nghiệp
hóa đang diễn ra nhanh chóng tại nhiều quốc gia; mức độ ơ nhiễm về nguồn nước, khơng
khí đang diễn biến ngày càng trầm trọng, đặc biệt tại các vùng đô thị, các khu công nghiệp;
sự biến đổi khí hậu nóng dần lên đang diễn ra ngày càng rõ rệt hơn, với tính chất khắc
nghiệt hơn, cùng với đó là mực nước biển dâng cao gây ra hiện tượng xâm nhập mặn vào
sâu trong khu vực nội địa ven biển của các quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng, gây ra tình trạng khan hiếm và khủng hoảng nước sạch. Trong khi đó, q trình
sử dụng nước, quản lý nguồn nước và xử lý các vấn đề môi trường của các quốc gia, đặc
biệt là những nước đang phát triển vẫn chưa được coi trọng một cách đúng mức, khiến cho
nước sạch có thể sẽ là một nguồn tài nguyên quý giá trong thế kỷ 21 này và cả trong tương
lai.
Với quy trình xử lý nước mặt thơng thường vẫn đang được áp dụng tại phần lớn các
nhà máy xử lý nước sạch từ trước cho đến nay là keo tụ – tạo bông – lắng – lọc – khử trùng.
Trong đó, q trình keo tụ, tạo bơng được xem là quan trọng nhất, vì q trình này sẽ làm
mất tính ổn định của hệ keo các chất bẩn lơ lửng và hịa tan trong nước bằng cách cho hóa
chất phèn vào trong nước, đồng thời tạo ra hệ keo mới có khả năng liên kết thành các bơng
cặn lớn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng sẽ hấp thụ và kéo theo cặn bẩn, cũng
như các chất gây mùi, vị của nước (Giáo trình Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp,
TS. Trịnh Xuân Lai, NXB. Xây Dựng tái bản năm 2016, trang 62).
Đối tượng của đề tài nghiên cứu này là làm sáng tỏ tính hiệu quả của việc sử dụng
hóa chất phèn sắt (FeCl3) và Polymer trong xử lý nước tại Nhà máy nước trực thuộc Công
ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn.
Các nội dung cần nghiên cứu bao gồm :
- Các tiêu chuẩn, quy trình vận hành nhà máy xử lý nước tại Cơng ty.
- Quy trình cơng nghệ xử lý nước và hệ thống châm hóa chất phèn sắt (FeCl3) và
Polymer đang áp dụng tại Công ty.
- Nghiên cứu, đề xuất giải pháp mơ hình tối ưu hóa chất phèn sắt (FeCl 3) và Polymer
trong xử lý nước tại Công ty.
- Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý, điều hành quy trình tối ưu cơng nghệ
xử lý nước đã nghiên cứu.
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
13
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Sơ lược về Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước
sạch Sài Gịn
Theo tài liệu giới thiệu của Cơng ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn,
quy mơ và quy trình cơng nghệ của Nhà máy nước trực thuộc Công ty như sau :
Công ty Cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn (gọi tắt là SWIC) được
thành lập ngày 28/1/2011 theo chủ trương của UBND Thành phố Hồ Chí Minh tại Văn bản
số 5783/UBND-ĐTMT ngày 13/11/2010 về thành lập công ty cổ phần để thực hiện dự án
Nhà máy nước Thủ Đức 3, công suất 300.000 m3/ngày. Các cổ đông sáng lập Công ty gồm
có: Tổng Cơng ty Cấp nước Sài Gịn – Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)
góp 60% vốn điều lệ; Công ty cổ phần Cơ điện lạnh (REE) góp 30% vốn điều lệ, Cơng ty
Cổ phần Đầu tư và Xây dựng Cấp thốt nước (WASECO) góp 10% vốn điều lệ. Tổng vốn
điều lệ của Công ty là 150 tỷ đồng .
Hình 1.1. Văn phịng Cơng ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gịn
1.1.1. Quy mơ, cơng suất của Nhà máy
Nhà máy có cơng suất 300.000 m3/ngày, sử dụng quy trình cơng nghệ xử lý
nước theo bản quyền do Công ty Passavant Roediger GmbH (CHLB Đức) chuyển giao.
Nhà máy được khởi công xây dựng mới từ tháng 4/2013, đến tháng 8/2015 thì
hồn thành; sau đó vận hành thử trong 04 tháng và đến đầu tháng 1/2016 chính thức vận
hành, phát nước hịa vào mạng lưới cấp nước của Thành phố.
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
14
1.1.2. Quy trình cơng nghệ của Nhà máy
Hình 1.2. Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ tại Nhà máy
Tại Trạm bơm nước thơ Hóa An :
- Nguồn nước thơ phục vụ cho việc khai thác và xử lý được lấy từ sơng Đồng
Nai tại khu vực cách Cầu Hóa An khoảng 200 mét về phía thượng nguồn.
- Sơng Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi phía bắc thuộc cao nguyên Lang Biang
(Nam Trường Sơn) ở độ cao 1.770m. Hướng chảy chính của sơng là Đơng Bắc - Tây Nam
và Bắc - Nam. Sau khi hợp hai nhánh Đa Nhim và Đa Dung, sơng Đồng Nai vịng bao lưu
vực sơng La Ngà, chảy qua nhiều thác ghềnh, mà thác cuối cùng nổi tiếng là thác Trị An
cách Biên Hòa 30km. Qua Trị An, sông Đồng Nai chảy vào đồng bằng. ở thượng lưu thác
Trị An, sơng Đồng Nai có nhánh lớn La Ngà gia nhập, với diện tích lưu vực 4.100km 2. Ở
hạ lưu thác Trị An, lại nhận thêm nhánh sơng Bé với diện tích lưu vực 8.200km2. Độ cao
của các lưu vực thay đổi từ 80 đến 200m. Sau khi qua thác Trị An, sông Đồng Nai đi vào
đỉnh tam giác châu và trở nên rất thuận lợi cho giao thơng thủy. Về phía tây lưu vực có
sơng Sài Gòn bắt nguồn từ cao nguyên Hớn Quản chảy song song với sông Bé và đổ vào
sông Đồng Nai. Từ thượng nguồn đến hợp lưu với sơng Sài Gịn, dịng sơng chính dài
khoảng 530 km. Đoạn sơng Đồng Nai từ đó đến chỗ gặp sơng Vàm Cỏ có tên là sông Nhà
Bè. Đoạn này dài khoảng 34 km (Đề án khai thác sử dụng nước mặt khu vực hạ lưu sông
Đồng Nai, SWIC, tháng 1/2012).
- Điểm lấy nước cách bờ hữu của sông khoảng 60 mét và ở độ sâu trung bình
cách mặt nước 7 mét (Khi thủy triều lên là 10 mét – Tính từ tâm miệng thu; Khi thủy triều
xuống là 5 mét – Tính từ tâm miệng thu).
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
15
- Nước sơng Đồng Nai qua cơng trình thu vào 2 hầm thu thông qua 2 đoạn ống
thép DN 2400 mm đưa nước vào hầm bơm. Tại miệng thu nước có lắp đặt hệ thống song
chắn rác để giữ rác. Hệ thống song chắn rác này làm việc dựa vào hệ thống máy thổi khí
được đặt trên hầm thu nước phía sau nhà bơm.
- Nước thơ được bơm về Khu xử lý tại Thủ Đức qua tuyến ống bê tông nịng
thép DN1800 mm có chiều dài 10,8 Km; Trong nhà bơm lắp đặt 03 bơm nước thô với công
suất mỗi bơm 6.570 m3/h và cột áp là 50m. Hai bơm chạy và một bơm dự phòng
- Định kỳ 03 lần /tuần thực hiện việc Clor hóa sơ bộ ở trạm bơm nước thơ Hóa
An, mục đích : vệ sinh đường ống nước thơ.
Hình 1.3. Vị trí trạm bơm nước thơ và họng thu nước tại Hóa An trên Google Map
Hình 1.4. Bên trong Trạm bơm nước thô
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
16
Bảng 1.1 : Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy bơm nước thơ
THƠNG SỐ KỸ THUẬT BƠM NƯỚC THÔ
Kiểu bơm
Ly tâm trục ngang
Hoạt động
Biến tần
Số lượng
3 bơm (2 chạy + 1 dự phịng)
Lưu lượng
6570 m3/h
Cột áp
50 m
Cơng suất động cơ
1800 kW
Tốc độ
746 RPM
Hiệu suất
86,5%
Điện áp
6.600V (3 pha, 50 Hz)
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Tại Khu xử lý Nhà máy nước Thủ Đức III:
Hình 1.5. Phối cảnh các hạng mục khu xử lý nước và nhà hành chính của Cơng ty
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Tại khu xử lý nước, nước thô đi qua tuyến ống truyền tải DN 1800 mm từ Hóa
An về, được đưa vào bể tiếp nhận và vào khu nhà lắng tại bể phân chia lưu lượng thông
qua 03 đoạn ống thép DN 1200 mm.
Quy trình keo tụ - tạo bơng và lắng bằng công nghệ Turbo Lamella
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
17
Hình 1.6. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lắng
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Hình 1.7. Minh họa sơ đồ cụm bể lắng
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Quy trình Turbo-LME sử dụng hệ thống đa ngăn cùng với q trình tuần
hồn bùn, bao gồm 5 bước như sau:
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
18
-
Bước 1 (Ngăn I) - Quá trình làm mất ổn định của nước thơ
Khu Lắng có ba đơn ngun, mỗi đơn ngun có một cặp bể trộn. Nước thơ
được chuyển đến mổi cặp bể trộn thông ngăn các phân phối. Mỗi bể trộn có lắp 01 máy
khuấy tốc độ 44 vịng/phút để tăng cường khuấy trộn đều nước sơng và dung dịch phèn sắt
(FeCl3), vôi sữa Ca(OH)2 để làm mất ổn định các chất keo nhằm tạo ra các bùn có kích
thước nhỏ.
-
Bước 2 (Ngăn II) – đưa bùn tiếp xúc vào
Nước đã được làm mất ổn định và tạo ra các hạt bùn có kích thước nhỏ thì
chuyển đến bước 2. Tại ngăn II của quá trình xử lý tiếp tục hịa trộn bùn tuần hồn tiếp xúc
với nước thô để làm mất ổn định, hấp thu các chất bùn kích thước nhỏ với bùn tuần hồn
tiếp xúc. Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy tốc độ 30 vòng/phút nhằm trộn đều.
-
Bước 3 (Ngăn III) – Định lượng Polymer (anion)
Tiếp theo của bước 2 là sau khi đã hình thành nên bùn có kích thước nhỏ thì ở
bước 3 này sẽ châm Polymer (anion) nhằm bắt đầu q trình tạo ra các chất bùn có kích
thước lớn. Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy tốc độ 44 vịng/phút nhằm trộn đều.
Bảng 1.2. Các thơng số kỹ thuật cơ bản của bể trộn
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BỂ TRỘN NHANH
Thơng số
Số bể
Thể tích
Kích thước
Thời gian lưu nước
Hóa chất
Vịng quay
Đường kính cánh
khuấy/
cơng suất
Ngăn I
Ngăn II
Ngăn III
6
6
6
45 m
3
128m
3
45m
3
3m x 3,3m x4,5m
7m x4,5m x4,5m
3mx 3,3mx4,5m
1,2 phút
4,1 phút
1,2 phút
Vôi 25mg/l 10%, phèn
sắt 20mg/l 41%
44 rpm
Đường kính: 1,8m;
4 cánh; 7,5kW
Bùn tiếp xúc
Polymer
2-4% thể tích
0,3 mg/l
xử lý
0,05%
30 rpm
Đường kính: 2,8m; 4
cánh; 18,5kW
44 rpm
Đường kính:
1,8m,
4 cánh; 7,5kW
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
19
-
Bước 4 (Ngăn IV và ngăn V) – Tạo bông
Trong bước này thì đã hình thành bùn có kích thước lớn dễ lắng và hấp thu các
chất có kích thước nhỏ cịn lại để tạo thành bùn có kích thước lớn. Tại ngăn này có lắp đặt
02 máy khuấy cánh guồng tốc độ 0.5 – 3.0 vòng/phút (điều khiển bằng biến tần).
Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể tạo bơng
THƠNG SỐ KỸ THUẬT BỂ TẠO BƠNG
Thơng số
Ngăn IV
Ngăn V
Số lượng bể
6
6
Thể tích
234 m3
234 m3
Kích thước
13mL x 4mB x 4,5mH
13mL x 4mB x 4,5mH
Thời gian lưu nước
6,4 phút
6,4 phút
Vịng quay
0,5 – 3 rpm
0,5 – 3 rpm
Đường kính cánh
khuấy/cơng suất
Đường kính: 3,5m;
Đường kính: 3,5m; 8 cánh;
1,5kW
8 cánh; 1,5kW
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
-
Bước 5 - Bể lắng
Trong bước cuối cùng của lắng Turbo-LME, tại ngăn lắng này các hạt bùn lớn
được giữ lại và được bơm ra hệ thống xử lý bùn. Còn nước sẽ được qua tấm các tấm lắng
tràn vào mương góp để qua hệ thống lọc. Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy cánh guồng
tốc độ 0.5 – 3.0 vòng/phút (điều khiển bằng biến tần) để thu gom bùn.
Bảng 1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lắng
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BỂ LẮNG LAMELLA
Số lượng bể
6
Tải trọng bề mặt
1,1-1,64 m3/m2.h
Thời gian lưu nước
0,69 h
Kích thước
13.7mL x 13mW x 8.45 mH
Tấm lắng lamella
Góc nghiêng: 550 ,
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
20
Diện tích: 2000m2,
Vật liệu: PP tự nhiên
Máng thu nước
Loại: máng chữ U
Chiều dài: 13,7m x 5 máng
Hệ thống gạt bùn
Đường kính cánh gạt: 13m,
Số cánh gạt: 8 cái
Tốc độ gạt: 3 cm/s
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Sau đó, nước sẽ theo mương dẫn đi qua hệ thống bể lọc nhanh có 2 lớp lọc : 01
lớp than Anthracite và 01 lớp cát thạch anh. Ngồi ra, cịn có lớp sỏi đỡ và chụp lọc.
Hình 1.8. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lọc
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Bảng 1.5. Các thơng số kỹ thuật cơ bản của bể lọc
THƠNG SỐ KỸ THUẬT BỂ LỌC
Loại bể lọc
Lọc nhanh trọng lực / 2 lớp vật liệu lọc
Hoạt động
Tự động và bán tự động
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
21
Số bể lọc
14 bể (chia thành 2 dãy song song)
Kích thước
12mL x 4.54 mW x 2 ngăn (109 m2)
Tốc độ lọc
Bình thường: 8,6 m/h
Tăng cường: 10 m/h
Vật liệu lọc
Chiều dày 1,3m:
Than antraxit : 0,4 m
Cát thạch anh: 0,8 m
Sỏi đỡ:
0,1 m
Chụp lọc
50 chụp lọc/m2
Chất lượng
Độ đục nước sau lọc ≤ 0.5 NTU
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Nước trên đường qua bể lọc thì được châm thêm Fluor (chống sâu răng). Nhà
lọc có 14 bể lọc nhanh được chia thành 2 dãy, mỗi dãy có 07 bể lọc, kết cấu của bể lọc đáp
ứng yêu cầu công nghệ lọc trọng lực. Lớp vật liệu lọc gồm có 3 lớp: lớp sỏi dày 100mm,
lớp cát thạch anh dày 800mm và lớp than Anthracite dày 400mm. Sau thời gian lọc trung
bình khoảng 45 giờ (mùa khơ là 50 giờ, mùa mưa là 40 giờ) và lưu lượng lọc khoảng
48.000m3, dựa vào mức chênh áp mà sensor sẽ phát tín hiệu yêu cầu rửa. Khi bể lọc rửa,
thực hiện 2 giai đoạn của quá trình rửa lọc: rửa gió và rửa nước với tổng thời gian rửa lọc
mất khoảng 20 phút và lượng nước rửa là khoảng 410 m3 ÷ 430 m3 cho mỗi chu kỳ.
Bể tiếp xúc tiếp nhận nước từ mương góp của các bể lọc và tại đây được nước
sạch được châm một lượng clor trước khi vào bể chứa chung đảm bảo hàm lượng clor vào
bể chứa chung ln ln từ 0.3 ÷ 0.5mg/l.
Nước sạch sau khi xử lý và châm Clor đạt tiêu chuẩn sẽ đưa đến bể chứa chung
thông qua tuyến ống DN1800 mm , tại các outlet của bể chứa chung nước sạch sẽ được
đưa về Trạm bơm cấp II thông qua đường ống thép DN2400 mm.
Trạm bơm nước sạch, có 3 bơm chính lắp song song mỗi bơm có cơng suất Q=
6.563 m /h và cột áp H = 55m. Trong đó vận hành theo chế độ 2 bơm hoạt động và 1 bơm
dự phòng. Mỗi bơm được điều khiển bởi một biến tầng. Tại nhà máy có hệ thống chống va
nhằm khi xảy ra sự cố ngưng nước đột ngột.
3
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2
22
Hình 1.9. Trạm bơm nước sạch (Trạm cấp II)
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình cơng nghệ của NMN
Các hóa chất dùng trong xử lý nước gồm : FeCl3 nồng độ 40%, vôi sữa nồng độ
10%, polymer anion, Fluor, Clor .
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2