bài giảng kỹ thuật xử lý nước cấp nước thải

1/119
Phần một: XỬ LÝ NƢỚC CẤP
Chƣơng 1
CHẤT LƢỢNG NGUỒN NƢỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ

Mục đích – yêu cầu:
 Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của nguồn nước trong tự nhiên
- Mục đích sử dụng nguồn nước
- Các chỉ tiêu về chất lượng nguồn nước
 Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Từng công trình trong các công nghệ xử lý nguồn nước ngầm
- Từng công trình trong các công nghệ xử lý nguồn nước mặt
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lƣợng
STT
Nội dung
Số tiết
1
Các loại nguồn nước dùng để cấp nước
0,5
2
Các chỉ tiêu về chất lượng nguồn nước
1
3
Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước
0,5
4
Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ
xử lý nước
1

5
Câu hỏi hiểu bài và thảo luận
1
Trọng tâm bài giảng
 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước
 Các chỉ tiêu về chất lượng nguồn nước
 Các công nghệ xử lý nguồn nước
Nội dung giảng dạy
Chiếu clip về các nguồn nước dùng để xử lý nước cấp
1.1. Các loại nguồn nƣớc dùng để cấp nƣớc [2 tr 5;6]
1.1.1. Nƣớc mặt
- Chứa nhiều khí hòa tan
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có nhiều tảo
2/119
- Có nhiều loại vi sinh vật
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng
1.1.2. Nƣớc ngầm
- Độ đục thấp
- Nhiệt độ, các thành phần hóa học tương đối ổn định
- Chứa nhiều chất khoáng hòa tan như: Fe, Mn, Mg, Ca, Flo
- Nước chứa nhiều loại khí như: CO
2
, H
2
S
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy nêu các loại nguồn nước mặt có thể dùng làm cấp nước?
Câu 2: Anh (chị) hãy nêu các loại nguồn nước ngầm?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Nước biển có thể dùng để cấp nước được không?

Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Nước mưa có dùng để cấp nước không?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: ở Đồng bằng sông Cửu Long nguồn nước thường hay có
tính gì?
1.2. Các chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc [1 tr 7;13]
Khi muốn xử lý một nguồn nước nào đó thì cần phải phân tích xem nguồn nước đó
có những tính chất như thế nào để đưa ra quy trình xử lý phù hợp.
1.2.1. Chỉ tiêu hóa lý
- Nhiệt độ
- Độ màu
- Độ đục
- Hàm lượng cặn không tan (mg/l)
- Mùi, vị
- Độ nhớt
- Độ dẫn diện
1.2.2. Chỉ tiêu hóa học
- pH của nước


- Độ kiềm của nước (mgđl/l)
+ Độ kiềm toàn phần
+ Độ kiềm riêng phần
- Hàm lương sắt (mg/l)
- Hàm lương mangan (mg/l)
- Các hợp chất chứa Nitơ
3/119
- Ion iod và ion flo
- Ion sunfat và clorua
- Các hợp chất của axit Silixic
- Độ oxy hóa của nước (mg/l O
2

hay KMnO
4

- Các chất khí hòa tan (mg/l)
- Độ cứng của nước
- Hàm lượng cặn toàn phần (mg/l):
- Cặn sấy khô
- Cặn nung chảy
- Khí hòa tan
- Oxy hòa tan
1.2.3. Chỉ tiêu vi sinh
- Xác định lượng vi khuẩn côli để xác định mức độ ô nhiễm của nguồn nước
- Xác định hàm lượng động vật nguyên sinh, tảo
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Tại sao cần phải kiểm tra các chỉ tiêu hóa học của nguồn
nước?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Nước có hàm lượng DO cao ảnh hưởng đến nguồn nước
như thế nào?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Xác định hàm lượng cặn toàn phần để làm gì?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Nước có độ cứng cao ảnh hưởng đến sinh hoạt như thế nào?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Nước có độ cứng cao ảnh hưởng đến ngành công nghiệp
nào?
1.3. Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lƣợng nguồn nƣớc
Chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt, sản xuất đòi hỏi các tiêu chuẩn khác
nhau, tùy thuộc vào mục đích và nhu cầu sử dụng.
- Nước ăn uống và nước cấp cho công nghiệp thực phẩm
- Nước làm lạnh (làm sạch các thiết bị máy móc, làm sạch các sản phẩm rắn, khí
lỏng)
- Nước cung cấp cho các nồi hơi cao áp và thấp áp
- Nước cung cấp cho các nhu cầu sản xuất công nghiệp

- Nước dùng để tưới đường, tưới cây
1.4. Mục đích, phƣơng pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc [1 tr 11;14]
4/119
1.4.1. Mục đích
- Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng học để thỏa
mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh
hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước.
- Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẩn đục, gây ra
màu, mùi, vị của nước.
- Cung cấp nước có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe
của người tiêu dùng.
- Nước sau khi xử lý phải thỏa mãn các tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước
cấp cho ăn uống và sinh hoạt.
1.4.2. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc cơ bản
Xử lý nước là quá trình làm thay đổi thành phần, tính chất nước tự nhiên theo yêu
cầu của các đối tượng sử dụng phụ thuộc vào thành phần, tính chất của nước nguồn và
yêu cầu chất lượng của nước, của đối tượng sử dụng.
1.4.2.1. Phƣơng pháp cơ học:
- Sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước.
- Các công trình: Song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
1.4.2.2. Phƣơng pháp hóa học:
- Dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ bằng phèn, khử trùng
bằng Clor, kiềm hóa nước bằng vôi, dùng hóa chất để diệt tảo (CuSO
4
, Na
2
SO
4
).
1.4.2.3. Phƣơng pháp hóa lý:

- Khử trùng nước bằng tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước để khử muối…
Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản
nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độc lập hoặc kết hợp các biện pháp
hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý.
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Quá trình lắng là quá trình gì?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của quá trình lắng?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Các loại phèn thường dùng trong xử lý nước?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Các loại hóa chất được sử dụng trong xử lý nước cấp?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Trong ba phương pháp (hóa học, hóa lý, vi sinh) khi đưa
vào vận hành xử lý thì có hoạt động cùng một lúc không? hay là hoạt động nối tiếp?
1.4.3. Lựa chọn quy trình xử lý nƣớc
5/119
Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý nước dựa vào các yếu tố sau:
- Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xử lý
- Chất lượng của nước yêu cầu (sau xử lý) phụ thuộc mục đích của đối tượng sử
dụng.
- Công suất của nhà máy nước
- Điều kiện kinh tế kỹ thuật
- Điều kiện của địa phương.
Trước khi thiết kế một quy trình hệ thống xử lý nước thì cần phải kiểm tra xem
nguồn nước đó có tính chất như thế nào để đưa ra phương pháp xử lý phù hợp
1.4.3.1. Xử lý nƣớc mặt
♦ Khi nước nguồn có hàm lượng cặn ≤ 2500 mg/l


♦ Khi nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500 mg/l

6/119

1.4.3.2. Xử lý nƣớc ngầm
♦ Khi nước nguồn có hàm lượng Fe > 9mg/l


♦ Khi nước nguồn có hàm lượng Fe < 9mg/l

7/119

Bài tập tại lớp
Câu 1: Vai trò của nước
A. Cung cấp cho sản xuất nông nghiệp
B. Tham gia vào hầu hết các quá trình chuyển hóa trong cơ thể sống
C. Cung cấp năng lượng
D. Tất cả các câu đều đúng
Câu 2: Đặc điểm của nguồn nước mặt:
A. Trữ lượng lớn, dễ thăm dò và khai thác
B. Có hàm lượng Fe và Mn cao
C. Trữ lượng lớn, khó thăm dò và khai thác
D. Có độ mặn cao
Câu 3: Chất lượng nước mặt phụ thuộc vào yếu tố nào:
A. Yêu cầu chất lượng nước của người tiêu thụ
B. Quy trình công nghệ xử lý nước
C. Điều kiện khí hậu và chế độ thủy văn
D. Chất lượng và trữ lượng nước ngầm
Câu 4: Đặc điểm của nước ngầm:
8/119
A. Có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao
B. Thăm dò và khai thác khó
C. Hàm lượng khí CO

2
hòa tan thấp
D. Biên độ giao động nhiệt độ lớn
Câu 5: Cách xác định hàm lượng cặn toàn phần:
A. Nước → Bốc hơi → Sấy (105-110
o
C) → Cân lượng chất rắn thu được
B. Nước → Lọc → Cân lượng chất rắn thu được
C. Nước → Lọc → Sấy (105-110
o
C) → Cân lượng chất rắn thu được
D. Nước → Bốc hơi → Cân lượng chất rắn thu được
Hướng dẫn trả lời: 1d, 2a, 3c, 4b, 5a
Bài tập về nhà
Câu 1: Vai trò của nước
A. Chỉ có vai trò đối với các loài động vật thủy sinh
B. Chỉ có vai trò đối với quá trình sản xuất nông nghiệp
C. Chỉ có vai trò đối với các ngành công nghiệp
D. Tham gia vào hầu hết các quá trình chuyển hóa trong cơ thể sống
Câu 2: Chất lượng nước mặt dễ bị tác động bởi yếu tố nào:
A. Quy trình công nghệ xử lý nước
B. Mức độ phát triển công nghiệp
C. Yêu cầu đòi hỏi của người tiêu thụ
D. Chất lượng và trữ lượng nước ngầm
Câu 3: Cách xác định hàm lượng cặn không tan:
A. Nước → Lọc → Sấy (105-110
o
C) → Cân lượng chất rắn thu được
B. Nước lọc → Bốc hơi → Sấy (105-110
o

C) → Cân lượng chất rắn thu được
C. Nước → Lắng → Đo thể tích cặn thu được
D. Nước → Lọc → Cân lượng chất rắn thu được sau lọc
Câu 4: Phương pháp xử lý nước cấp
A. Phương pháp sinh học
B. Phương pháp hóa học kết hợp với vật lý và sinh học
C. Phương pháp hóa học và vật lý
D. Kết hợp các phương pháp cơ học, hóa lý và vật lý, hóa học
Câu 5: Khi lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước cần phải căn cứ vào:
9/119
A. Chất lượng nước nguồn, chất lượng nước yêu cầu, công suất nhà máy nước, điều kiện
kinh tế kỹ thuật
B. Chất lượng nước nguồn và chất lượng nước yêu cầu
C. Chất lượng nước nguồn và công suất nhà máy nước
D. Chất lượng nước nguồn và điều kiện kinh tế kỹ thuật
Hướng dẫn trả lời: 1d, 2b, 3a, 4d, 5a
Bài tập cuối chƣơng
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Nước thô → Trạm bơm cấp 1 → Bể lọc chậm → Khử
trùng → Bể chứa nước sạch → Trạm bơm cấp II → Mạng lưới cấp nước dùng cho nước có
hàm lượng cặn như thế nào?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Khi tạo điều kiện và thực hiện quá trình kết dính các hạt
keo phân tán thành các bông cặn có khả năng lắng và lọc với tốc độ cho phép” là chức
năng của công trình nào?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Tiêu chí quan trọng nhất để lựa chọn dây chuyền công nghệ
xử lý nước mặt?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Trạm bơm cấp 1 → Làm thoáng đơn giản → Bể lọc nhanh
→ Khử trùng → Bể chứa nước sạch → Mạng lưới cấp nước được dùng cho nước có hàm
lượng cặn như thế nào?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Trạm bơm cấp 1 → Làm thoáng tự nhiên hoặc cưỡng bức
→ Bể lắng tiếp xúc → Bể lọc nhanh → Khử trùng → Bể chứa nước sạch → Mạng lưới

cấp nước dùng cho nước có hàm lượng cặn như thế nào?









10/119
Chƣơng 2
KEO TỤ
Mục đích – yêu cầu:
 Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của quá trình keo tụ
- Các phương pháp keo tụ trong xử lý nước cấp
- Các loại hóa chất dùng trong keo tụ
 Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Biết cách quản lý, vận hành bể keo tụ
- Biết cách khắc phục các sự cố trong bể keo tụ
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lƣợng
STT
Nội dung
Số tiết
1
Bản chất của quá trình keo tụ
0,5
2

Các phương pháp keo tụ
1
3
Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước
0,5
4
Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ
xử lý nước
1
5
Câu hỏi hiểu bài và thảo luận
1
Trọng tâm bài giảng
 Nguyên tắc, bản chất của keo tụ
 Các loại hóa chất dùng keo tụ
 Các phương pháp keo tụ
 Các công trình của qua trình keo tụ
Nội dung giảng dạy
Chiếu clip về quá trình keo tụ
2.1. Bản chất của quá trình keo tụ [1 tr 17;19]
Trong kỹ thuật xử lý nước bằng các biện pháp xử lý cơ học như lắng tĩnh, lọc chỉ có
thể loại bỏ những hạt có kích thước lớn hơn 10
-4
mm, còn những hạt cặn có d< 10
-4
mm
phải áp dụng xử lý bằng phương pháp lý hóa.
11/119
Do đó cần phải có những yếu tố bên ngoài tác động, phá vỡ trạng thái cân bằng đó,
tạo điều kiện để các hạt cặn lơ lửng kết dính với nhau, tăng kích thước và khối lượng của

chúng để dễ lắng xuống đáy hơn
Bằng việc phá vỡ trạng thái cân bằng động tự nhiên của môi trường nước. Trong công
nghệ xử lý nước là cho thêm vào nước các hóa chất làm nhân tố keo tụ các hạt cặn lơ lửng.

Các hạt cặn, lơ lửng trong nước phần lớn đều mang điện tích âm (cặn gốc silic, các
hợp chất hữu cơ), một số mang điện tích dương (hydroxit sắt, nhôm). Khi thế cân bằng
điện động bị phá vỡ → các hạt liên kết với nhau tạo thành các tổ hợp gọi là các hạt keo.
Bản chất của phương pháp keo tụ hệ keo: Là phương pháp làm giảm thế năng Zeta ζ
của hạt bằng cách tăng nồng độ của chất điện phân trong nước
Khi nồng độ của ion đối tăng lên, càng nhiều ion chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp
điện tích kép
Kết quả là làm giảm điện thế zeta của lớp điện tích kép và chiều dày của lớp khuếch
tán giảm.
Khả năng làm giảm điện thế zeta của các hạt keo bằng các ion đối tăng nhanh khi
tăng hóa trị của các ion.
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của quá trình keo tụ?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Tại sao cần phải keo tụ?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Để thời gian keo tụ xảy ra nhanh hơn thì có biện pháp nào
thường được sử dụng?
Câu 4: Anh (chị) hãy kể tên các loại hóa chất thường được dùng trong keo tụ?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình keo tụ không? Nếu có thì
nêu ảnh hưởng như thế nào?
2.2. Các phƣơng pháp keo tụ [2 tr 64;66]
12/119
2.2.1. Tăng động năng hạt keo
- Có thể thực hiện bằng cách nhiệt độ, tuy nhiên phương pháp này khó thực hiện
- Khuấy trộn hay tạo dòng chảy xoắn ở trong công trình xử lý, tuy nhiên phương
pháp này không đạt được hiệu suất cao
- Việc tăng động năng của hạt keo là làm cho chúng linh động hơn → tăng số lần va

chạm giữa các hạt keo trong dung dịch → kích thước của hạt keo tăng lên → sa lắng

2.2.2. Giảm lực đẩy tĩnh điện và tăng lực hút ion
- Đưa vào trong nước các hóa chất làm tăng nồng độ của chất điện ly trung tính như
NaCl → giảm độ dày của lớp điện tích kép → giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt keo
→ tương tác tổng cộng giữa các hạt keo bằng không.
- Do đó sự tạo thành các tổ hợp keo có thể xảy ra khi chúng va chạm, tiếp xúc với
nhau.
- Quá trình keo tụ bằng chất điện ly là một quá trình tối ưu trong keo tụ. Các chất
điện ly có các ion hóa trị càng lớn thì hiệu quả keo tụ càng cao và liều lượng chất điện ly
càng giảm đi
- Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi liều lượng chất keo tụ cho vào phải rất chính
xác
- Nếu nồng độ chất điện ly trong nước vượt quá mức cần thiết sẽ gây ra quá trình tích
điện trở lại với hạt keo, làm thế năng tăng lên và hiệu quả keo tụ giảm.
2.2.3. Thay đổi pH
- Thay đổi pH của môi trường nước làm thay đổi hay làm mất điện tích sơ cấp ( điện
tích ứng với điểm đẳng điện)
13/119
- Do đó làm giảm hay triệt tiêu lực đẩy. Tuy nhiên pH của nhiều loại hạt thường
thấp.
Ví dụ:
+ Mùn (humin): pH
0
= 3.5 – 4.5
+ Protit: pH
0
= 3.5 – 4.2
+ Silic (SiO
2

) : pH
0
= 2
+ Đất sét: có điểm đảng điện pH
0
=5






Lực tác dụng lên hạt keo
sau khi lớp điện tích kéo bị nén
2.2.4. Đƣa vào trong nƣớc hệ muối kim loại hóa trị III
- Khi cho các loại phèn Al
2
(SO
4
)
2 ,
FeCl
3 ,
Fe
2
(SO
4
)
2 ,
Poly Alluminium Chlorid(PAC)

thì các loại phèn này phân ly thành:
Al
2
(SO
4
)
2
→ 2Al
3+
+ 3SO
4
2-
FeCl
3
→ Fe
3+
+ 3Cl
-
- Các ion kim loại này trung hòa các hạt keo trong nước mang điện tích (-) → làm
giảm thế điện động ζ → keo liên kết lại → tạo bông cặn
- Các ion kim loại tham gia phản ứng thủy phân :
Al
3+
+ 3H
2
O → Al(OH)
3
↓ + 3H
+

Fe
3+
+ 3H
2
O → Fe(OH)
3
↓ + 3H
+

- Al(OH)
3
và Fe(OH)
3
là những hạt keo mang điện tich (+) → trung hòa → tạo bông
cặn.
- Các sản phẩm thủy phân hoàn toàn của các ion kim loại tạo các Hydroxit kim loại
kết tủa dạng bông, có hoạt tính bề mặt cao → có khả năng „bẫy‟, hút bám lên bề mặt các
14/119
chất bẩn (hạt keo, cặn, mùi, vị, vi sinh vật, các chất tan, ion kim loại nặng, các hạt keo
trong nước) → tạo các bông cặn lớn → lắng xuống.
2.2.5. Đƣa vào trong nƣớc các polymer tự nhiên hay polymer tổng hợp
- Khi đưa các polymer vào trong nước làm trung hòa các hạt keo, tạo cầu nối giữa
các hạt keo cách xa nhau với khoảng cách hiệu dụng của lực đẩy
- Mặt khác polymer mang điện, có thể làm trung hòa điện tích các hạt keo
- Để sự trợ keo xảy ra, các phần của sợi polymer phải được hấp phụ lên bề mặt của
các hạt hay bông keo tụ → các tổ hợp phần tử chất bẩn – polymer được hình thành.


Câu hỏi thảo luận

Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của việc tăng động năng của hạt keo lên để làm
gì ?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết khuấy trộn tạo dòng chảy xoắn thực hiện được trong dạng
bể nào ?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết khi xử lý nước có hàm lượng màu cao thì liều lượng phèn
được xác định như thế nào ?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết phèn sắt ít bị ảnh hưởng bởi những yếu tố nào ?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết nhược điểm của phèn FeCl
3

2.3. Các loại hóa chất dùng keo tụ [2 tr 81, 1 tr 17]
Hiện nay trong công nghệ xử lý nước cấp thường dùng các loại hóa chất bổ sung vào
quá trình keo tụ của nguồn nước để tăng thời gian keo tụ lại của các hạt cặn.
2.3.1. Các loại hóa chất thƣờng dùng
- Sulfat nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O: Được sản xuất từ quặng Boxit, Nefelin, một số loại
đất sét.
- Sulfat nhôm tinh chế: được sản xuất từ Al
2
O
3
tác dụng với H
2

SO
4

- Oxy Clorit Nhôm Al
2
(OH)
5
Cl: sản xuất từ Al(OH)
3
pha chế với HCl
- Aluminat natri NaAlO
2
: sản xuất từ Al
2
O
3
hay Al(OH)
3
+ NaOH
- Clorua sắt FeCl
3
.6H
2
O: sản xuất từ Fe + Cl
2
ở 700
0
C hoặc quặng sắt + Cl
2

- Sulfat sắt II, III được sản xuất từ Fe
2
O
3
+ H
2
SO
4

- Hỗn hợp Fe
2
(SO
4
)
3
+ FeCl
3
thu được từ hỗn hợp FeSO
4
.7H
2
O và Cl
2

- Hỗn hợp FeCl
3
+ Al
2
(SO
4

)
3
theo tỷ lệ 1/1 hay 2/1
- Chất trợ keo:
+ Tăng hiệu suất của quá trình đông tụ, tiết kiệm hóa chất
+ Đưa vào nước sau phèn và vôi
15/119
- Các hợp chất Polymer:
+ Nguồn gốc tự nhiện: tinh bột, vụn rong rêu, tảo, men thủy phân protit, bã khoai
+ Nguồn gốc nhân tạo: Polymer PCA, PAA (PolyAcrylAmid): (CH
2
CHONH
2
)
n

- Chất keo tụ vô cơ: Axit Silic hoạt tính, Silicat Natri sản xuất từ thủy tinh lỏng
(Na
2
O)
m
(SiO
2
)
n
→ đưa vào trong nước → tạo các Anion → tăng hiệu suất xử lý
2.3.2. Ƣu, nhƣợc điểm của các loại phèn sắt
3.3.2.1. Ƣu điểm:
- Có khả năng tạo ra hệ keo kị nước và khi keo tụ thì tạo ra bông cặn có bề mặt
hoạt tính phát triển cao

- Có khả năng hấp thụ, thu hút, dính kết các tạp chất và keo làm bẩn nước.
- Giá thành thấp.
3.3.2.2. Nhƣợc điểm:
- Fe(OH)
2
chỉ keo tụ khi pH > 9 – 9.5, trong khi đó Fe(OH)
3
keo tụ ở pH > 3.5 do
đó sau khi pha phèn phải tiếp tục oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III.
- Nếu trị số pH thấp và lượng oxy hòa tan trong nước không đủ để oxy hóa, sắt
hóa trị II còn lại trong nước sẽ bị khử trên các công trình lắng lọc.
- FeSO
4
gây khó khăn, tốn kém trong quản lý vì phải kiềm hóa nước để đưa pH >
8 đảm bảo điều kiện oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III bằng oxy của không khí.
Câu hỏi thảo luận

Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Khi xử lý các nguồn nước bị đục có hàm lượng cặn khác
nhau thì dựa vào đâu để xác định hàm lượng phèn cần dùng?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Biện pháp khắc phục tính ăn mòn cao của phèn sắt?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Nếu cho nồng độ chất điện ly trong nước vượt quá cao sẽ
gây ra hiện tượng gì?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Điểm đẳng điện của Silic cao hay thấp và bằng bao nhiêu?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Việc “Tạo điều kiện và thực hiện quá trình kết dính các hạt
keo phân tán thành các bông cặn có khả năng lắng và lọc với tốc độ cho phép” là chức
năng của quá trình nào?
2.4. Các thiết bị và công trình của quá trình keo tụ [1 tr 20;21]
- Quá trình keo tụ gồm các giai đoạn sau:
+ Pha trộn hóa chất keo tụ với nước
+ Thủy phân của phèn đồng thời phá hủy độ bền vững của hệ keo tự nhiên

+ Hình thành bông cặn
16/119
2.4.1. Công trình chuẩn bị dung dịch phèn
- Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và liều lượng chất phản ứng gồm:
thùng hòa trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều lượng chất phản ứng.
- Các công trình hòa trộn đều dung dịch chất phản ứng với nguồn nước cần xử lý
như: ống trộn, bể trộn.
- Các công trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo bông kết tủa xảy ra hoàn toàn như:
ngăn phản ứng, bể phản ứng
- Ngoài ra còn có các công trình phụ như: kho chứa hóa chất, thiết bị vận chuyển
hóa chất, các ống dẫn hóa chất….
♦ Dùng máy bơm định lượng
- Thường được sử dụng cho trạm có công suất nhỏ


♦ Dùng phương pháp tự chảy vào bể trộn
- Thường được sử dụng cho trạm có công suất vừa
♦ Dùng phương pháp kết hợp
- Thường được sử dụng cho trạm có công suất lớn
17/119

2.4.1.1. Bể hòa trộn phèn
Có nhiệm vụ hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn, có các dạng bể hòa trộn sau:
- Bể hòa trộn phèn dùng cánh khuấy
- Bể hòa trộn phèn bằng sục khí nén
- Bể hòa trộn phèn cục bằng không khí nén
- Bể hòa trộn phèn hạt bằng cánh khuấy phẳng
2.4.1.2. Bể tiêu thụ
Có nhiệm vụ pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể trộn sang đến nồng độ cho
phép.

- Nồng độ phèn trong bể tiêu thụ lấy bằng 4 – 10% tính theo sản phẩm ngậm
nước.
- Để hòa trộn đều dung dịch trong bể tiêu thụ thì dùng không khí nén hoặc máy
khuấy
2.4.1.3. Thiết bị định liều lƣợng phèn
Có nhiệm vụ điều chỉnh tự động lượng phèn, hóa chất cần thiết đưa vào nước
cần xử lý theo yêu cầu
2.4.2. Thiết bị pha chế vôi
Vôi được dùng để kiềm hóa nước, làm mềm và ổn định nước. Vôi sử dụng ở dạng
bột, cục và dạng dung dịch vôi sữa hoặc dung dịch vôi bão hòa
2.4.3. Thiết bị hòa trộn chất phản ứng
Chiếu clip về quá trình trộn hóa chất
Yêu cầu chung
18/119
- Q nước xử lý >> q hóa chất và phản ứng của chúng khi tiếp xúc với nước chảy rất
nhanh nên phải đảm bảo khuấy trộn nhanh, phân phối đều hóa chất trước khi phản
ứng xảy ra + tăng điều kiện tiếp xúc giữa hóa chất và nước.
- Khuấy trộn, tạo dòng chảy rối
+ Thông thường thời gian khuấy trộn 0,5 – 2 phút
+ Có 2 loại trộn chính: - Trộn thủy lực
- Trộn cơ khí
2.4.3.1. Trộn thủy lực
- Nguyên tắc: Dùng các vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn hợp
nước và hóa chất.
+ Trộn trong đường ống

Thiết bị trộn trong đường ống dẫn
2.4.3.2. Trộn cơ khí
- Trộn đứng kết hợp tách khí
- Trộn đứng kết hợp cơ khí

- Trộn vách ngăn có cửa thu hẹp
2.4.4. Bể phản ứng tạo bông kết tủa
Yêu cầu chung
- Thời gian nước chảy trong đường ống dẫn từ bể trộn → bể phản ứng không quá 2
phút và với v = 0,8 – 1m/s.
- Bể phản ứng phải tạo được thời gian cần thiết để xảy ra các phản ứng hóa học, tạo
ra các bông cặn có kích thước lớn → tách khỏi nước ở công trình tiếp theo.
- Phải tạo điều kiện cho các hạt cặn tiếp xúc và va chạm với nhau → cường độ xáo
trộn + thời gian phản ứng + thành phần các muối hòa tan và các chất khác + lực dính
bám hạt keo và cặn bẩn.
- Thời gian phản ứng = 6 – 30 phút
19/119
+ Nếu t nhỏ: không kịp phản ứng tạo bông cặn
+ Nếu t lớn: tăng kích thước công trình + lắng cặn
- Vận tốc
+ Phải đủ lớn để lắng cặn
+ Không lớn quá để tránh phá vỡ bông cặn
2.4.4.1. Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng
- Thường được xây thành bể lắng ngang
- Đáy bể có cấu tạo giống bể phản ứng hình côn.
- Các bông cặn nhỏ hình thành từ dưới đáy tiếp tục hấp thụ các cặn nhỏ, lớn dần
lên (chuyển động lên) tạo thành các hạt cặn lơ lửng kết dính các hạt cặn trong nước
→ bông cặn lớn dần lên (tốc độ dòng chảy giảm) → lên đến bề mặt bể thì tràn qua bể
lắng ngang
- Nếu dùng ống phân phối thì ống được đục 2 hàng lỗ: α =45
0
hướng xuống dưới.
- D ≥ 25mm
- Khoảng cách giữa 2 lỗ: s = 300 – 500mm
Ngoài ra còn một số loại bể sau:

♦ Bể phản ứng xoáy hình trụ
♦ Bể phản ứng xoáy hình côn
♦ Bể phản ứng tạo bông cặn có vách ngăn hướng dòng theo phương nằm ngang
♦ Bể phản ứng tạo bông cặn theo phương thẳng đứng
♦ Bể phản ứng vách ngăn
♦ Bể phản ứng cặn lơ lửng có ống phân phối nước trừ trên xuống
2.4.4.2. Quản lý và vận hành
- Thường xuyên theo dõi sự hình thành các bông cặn
- Kiểm tra việc phân phối hóa chất, phèn vào bể
- Thường xuyên vớt các bọt và váng nổi trên mặt bể
- Định lỳ kiểm tra chất lượng nước và vệ sinh bể
Bài tập tại lớp
Câu 1: Quá trình: “Phá vỡ sự ổn định của hệ keo và tạo điều kiện để các hạt keo nhỏ tiến
lại gần nhau” là đặc điểm của giai đoạn:
A. Keo tụ
B. Kết bông
C. Lắng
20/119
D. Tất cả đều sai
Câu 2: Quá trình: “Các hạt keo nhỏ gần nhau va chạm với nhau tạo thành khối lớn” là đặc
điểm chính của giai đoạn:
A. Keo tụ
B. Lắng
C. Kết bông
D. Tất cả đều đúng
Câu 3: Điện thế Zeta đặc trưng cho:
A. Độ lớn điện tích của hạt keo
B. Bản chất hạt keo
C. Độ bền vững của hạt keo
D. Khả năng lắng của hạt keo

Câu 4: Quá trình keo tụ làm cho thế Zeta của mỗi hạt keo:
A. Giảm
B. Tăng
C. Không đổi
D. Tăng hoặc giảm tùy thuộc vào loại điện tích của hạt keo
Câu 5: Các chất keo tụ thường có đặc điểm:
A. Chứa cation đa hóa trị
B. Không tan hoặc ít tan trong vùng pH trung tính
C. Là chất điện li hay đa điện li
D. Bao gồm cả ba đặc điểm
Hướng dẫn trả lời:1a, 2c, 3c, 4a, 5d
Bài tập về nhà:
Anh (chị) hãy tính toán, thiết kế bể trộn đứng cho trạm xử lý có công suất 11.000 m
3
/ ngày
đêm.
Hướng dẫn: Cho α = 40
0
, v
d
= 27mm/s, thời gian lưu nước trong bể là 100 giây.

Bài tập cuối chƣơng
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và liều lượng
chất phản ứng gồm những thiết bị nào?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Các công trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo bông kết tủa
xảy ra hoàn toàn gồm những công trình nào?
21/119
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Quá trình: “Phá vỡ sự ổn định của hệ keo và tạo điều kiện
để các hạt keo nhỏ tiến lại gần nhau” là đặc điểm của giai đoạn?

Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Quá trình: “Các hạt keo nhỏ gần nhau va chạm với nhau tạo
thành khối lớn” là đặc điểm chính của giai đoạn?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Hiệu quả công tác trộn trong quá trình sử dụng chất keo tụ
để tăng hiệu quả xử lý nước phụ thuộc vào gì?






















22/119
Chƣơng 3
LẮNG NƢỚC
Mục đích – yêu cầu:

 Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của quá trình lắng nước
- Các phương pháp lắng trong xử lý nước cấp
 Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Biết cách quản lý, vận hành bể lắng nước
- Biết cách khắc phục các sự cố trong bể lắng nước
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lƣợng
STT
Nội dung
Số tiết
1
Giới thiệu về quá trình lắng nước
0,5
2
Các loại bể lắng
1,5
3
Kiểm soát hiệu quả quá trình lắng
1
4
Câu hỏi hiểu bài và thảo luận
1
Trọng tâm bài giảng
 Nguyên tắc, bản chất của quá trình lắng nước
 Các loại bể lắng thường được sử dụng
 Các công trình phụ của bể lắng
Nội dung giảng dạy
3.1. Giới thiệu về quá trình lắng nƣớc [1 tr 66]
Chiếu clip về quá trình lắng nước

- Lắng là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý nước, nhất là với nước mặt.
- Là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình
lắng nước.
- Dựa vào nguyên tắc cơ bản là sự rơi theo trọng lực của các hạt cặn
3.2. Các loại bể lắng
3.2.1. Bể lắng ngang[1 tr 72;76]
3.2.1.1. Nguyên tắc hoạt động
Là loại bể lắng mà nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể
23/119

- Dòng nước chuyển động theo phương ngang trong chế độ chảy tầng và vận
tốc tại mọi điểm trong bể đều bằng nhau. Thời gian lưu lại của mọi phần tử nước đi
qua bể đều bằng nhau.
- Trên mặt cắt ngang vuông góc chiều dòng chảy ở đầu bể nồng độ các hạt cặn có
cùng kích thước tại mọi điểm đều bằng nhau
- Hạt cặn ngừng chuyển động khi chạm đáy bể
- Để đạt được điều kiện trên thì phải luôn tồn tại 4 bộ phận riêng biệt trong bể lắng
ngang:
* Bộ phận phân phối nước vào bể
* Vùng lắng cặn
* Hệ thống thu xả cặn
* Hệ thống thu nước đã lắng

3.2.1.2. Các chỉ tiêu thủy động lực học cơ bản để tính toán bể lắng ngang
- Trong điều kiện tự nhiên quá trình lắng xảy ra phức tạp do ảnh hưởng của nhiều
yếu tố.
- Về mặt thủy lực: Dòng chảy thường không đạt chế độ chảy tầng lý tưởng mà
còn xuất hiện những dòng chảy rối, theo hướng bất kỳ nên cuộn theo cặn
- Do đó để đat được hiệu suất lắng cao thì phải đạt được chế độ chảy tầng: Re <
2000

- Bể lắng ngang thường bố trí hợp khối với bể phản ứng phía trước
- Bể lắng ngang thường được sử dụng cho trạm có Q ≥ 3000m
3
/ngd
- Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng làm hai loại:
+ Bể lắng ngang thu nước ở cuối
24/119
+ Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt
- Bể có thể được chia làm nhiều ngăn với B ≤ 6m. Do nếu chia dài một ngăn quá
lớn sẽ khó thu cặn và có thể ảnh hưởng đến kết cấu của bể.
- Vách ngăn hướng dòng tạo điều kiện cho vận tốc dòng chảy theo phương nằm
ngang tại mọi điểm trên cùng một mặt cắt ngang đều như nhau
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Thế nào là lắng ngang?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Thời gian lưu lại của các phần tử nước đi qua bể lắng
ngang như thế nào ?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Bể lắng ngang gồm mấy bộ phận chính ?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Để bể lắng ngang đạt được hiệu suất lắng cao thì cần phải
thỏa điều kiện gì?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Bể lắng ngang thu nước ở cuối bể thường được kết hợp với
loại bể phản ứng nào?
3.2.2. Bể lắng lớp mỏng [1 tr 87;89]
3.2.2.1 Nguyên tắc hoạt động
- Là bể lắng kín hoặc hở, giống như các bể lắng thông thường và gồm có 3 vùng:
+ Vùng phân phối nước
+ Vùng lắng
+ Vùng tập trung và chứa cặn

Đặc điểm:
- Bể lắng lớp mỏng có vùng lắng được chia thành nhiều lớp mỏng với không gian

nhỏ hẹp, nhờ các tấm hoặc ống đặt nghiêng.
25/119
- Khoảng cách giữa các tấm chỉ bằng 5 – 15cm và góc nghiêng của bản vách ngăn
so với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 45
0
– 60
0

- Khi dùng các tấm hình phẳng hoặc hình sóng thì dễ lắp đặt và quản lý hơn.
- Khi dùng các ống thì việc chắc chắn và đảm bảo kích thước được đồng đều hơn
và tốc đô dòng chảy có thể tăng hơn. Tuy nhiên lại nhanh bị đóng cặn và tăng khối
lượng công tác quản lý, tẩy rửa.


3.2.2.2. Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng
- Khi giảm chiều cao lắng thì giảm độ chảy rối của dòng chảy tự do Re ≤ 500,
giảm được dao động của thành phần tốc độ thẳng đứng của dòng nước.
- Kết quả là tăng hệ số sử dụng dung tích và giảm được thời gian lắng.
- Bể lắng lớp mỏng được chia ra làm 3 loại chính:
+ Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang
+ Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng ngược chiều
+ Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều
- Bể lắng nhiều lớp mỏng chủ yếu được sử dụng đối với nước chứa nhiều cặn
lắng.
- Ở các bể theo sơ đồ dòng chảy ngang tốc độ thành phần của dòng nước theo
phương ngang và ít gây xáo trộn đối với các hạt lắng cặn
- Chất nổi tập trung về khoang trống
- Ở sơ đồ ngược dòng, nhờ dòng nước ở các lớp nghiêng từ dưới lên nên tạo điều
kiện tốt cho quá trình lắng theo quỹ đạo ngắn nhất
- Cặn liên tục trượt về ngược chiều dòng nước và ở dạng tập hợp lớn tập trung về

hố thu cặn. Từ đó theo chu kỳ xả đi.
- Chất nổi tập trung về khoang trống giữa các tầng và dẫn đi theo máng chìm. Để
giảm lượng nước xả đi theo chất nổi ta dùng ống có lỗ và thổi khí nén.
3.2.3. Bể lắng đứng [1 tr 83;84]
Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên,
các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống
- Hiệu quả lắng trong bể lắng đứng phụ thuộc vào:
+ Bản chất của chất keo tụ
+ Sự phân bố đều của dòng nước đi lên
+ Chiều cao vùng lắng
- Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn