Tiểu luận cấp nước ppt

TIỂU LUẬN CẤP NƯỚC
1
TIỂU LUẬN CẤP NƯỚC 1
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRẤN XUÂN LỘC 5
1.1 Hiện trạng và điều kiện tự nhiên 5
1.2 Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội 5
1.3 Hiện trạng hệ thống cấp nước 6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
2.1 Tổng quan về các nuồn nước dùng để cấp nước 7
2.2 Ưu và nhược điểm khi sừ dụng nước ngầm 8
2.3 Các phương pháp xử lý nước ngầm 9
2.4 Kỹ thuật và công nghệ xử lý nước ngầm 10
Chương 3: CƠ SỞ LỰA CHỌN QUI TRÌNH XỬ LÝ 17
3.1 Thành phần tính chất nước ngầm 17
3.2 Các công nghệ trong và ngoài nước 18
3.3 Các quy trình xử lý nước ngầm tiêu biểu tại Khu Xuân Thành 22
3.4 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị 24
3.5 Tính giá thành xử lý 1 m3 nước 44
2
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Nước là nhu cầu tất yếu của mọi sinh vật. Không có nước cuộc sống trên trái
đất không thể tồn tại được. Hàng ngày trung bình mọi người cần từ 3-10 lít đáp
ứng cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt hằng ngày. Trong sinh hoạt nước cấp dùng
đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, cac họat động giải trí, và cac họat
động công cộng như cứu hỏa, phun nước, tưới đường…còn trong công nghiệp,
nước cấp được dùng cho quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước
giải khát, rượu… Hầu như mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như là
một nguồn nguyên liệu không gì thay thế được trong sản xuất.
Tùy thuộc vào mức độ phát triền công nghiệp và mức sinh hoạt cao thấp

của mọi cộng đồng mà nhu cầu về nước cấp với số lượng và chất lượng khác nhau.
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số nguồn
nước càng ngày bị ô nhiễm và cạn kiệt. …
Vì thế con người cần phải biết cách xử lý các nguồn nước cấp đề đáp ứng cả
về chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt hằng ngày và sản xuất công nghiệp.
2 Mục tiêu của đề tài
Xây dựng một qui trình xử lý nước ngầm đáp ứng được về số lượng và chất
lượng phục vụ nhu cầu của người dân quanh vùng.
3 Nội dung của đề tài
Nêu lên cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý nước ngầm sau đó đưa ra một số
qui trình xử lý nước, nêu ưu nhược điểm của từng qui trình rồi lựa chọn một qui
trình thích hợp, rồi tính toán tính kinh tế của qui trình đã lựa chọn.
4 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài hình thành dựa trên phương pháp thu thập tài liệu, tính toán thiết kế,
phân tích, tổng hợp các số liệu.
5 Nhu cầu kinh tế của xã hội
3
Hiện nay nhu cầu dùng nước sạch của người dân ngày càng tăng cao, đáp ứng
nhu cầu đó các nhà máy xử lý nước cấp lần lượt ra đời. Huyện Long Khánh theo
khảo sát là một vùng có trữ lườn nước ngầm khá lớn, chất lượng nước đạt tiêu
chuẩn chất lượng nước ngầm. Do đó chỉ cần xử lý sơ bộ chúng ta có thể đưa vào
mạng lưới cấp nước cho người dân sử dụng.
Quy trình được thiết kế trong nước nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng
nước đạt tiêu chuẩn và giá thành xử lý có thể chấp nhận được.
6 Giới hạn của đề tài:
Xây dựng quy trình xử lý nước ngầm công suất 1000 m
3
/ngày.đêm phục vụ cho
khu dân cư Xuân Thành- huyện Xuân lộc – Đồng Nai.
4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRẤN XUÂN LỘC
1.1 Hiện trạng và điều kiện tự nhiên
Tổng diện tích đất tự nhiên của thị trấn Xuân Lộc là 15.000 ha, chia làm
năm khu vực:
Khu Xuân An: 124 ha
Khu Xuân Bình: 215 ha
Khu Xuân Hòa: 371 ha
Khu Xuân Trung: 130 ha
Khu Xuân Thành: 624 ha
Đất thị trấn có địa hình miền trung du cao, không bị ngập lụt, độ cao bình
quân 125-150 m.
Khí hậu:
Nhiệt độ dao động từ 24 – 27
0
Độ ẩm trung bình 83 %, thấp nhất 47%
Lượng mưa trung bình năm 2185 mm, cao nhất 2894, thấp nhất 1361
Hướng gió chủ đạo: mùa mưa là Tây Nam, mùa khô là Đông Bắc.
Thủy văn và địa chất thủy văn: trên địa bàn thị trấn có ba con suối. Vào
mùa khô hằng năm các con suối đều cạn kiệt.Nước giếng có độ sâu 35-50
m, công suất của các giếng nước là 40-60 m
3
/h.
1.2 Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội
Tình hình kinh tế:
Sản xuất công nghiệp:trên thị trấn Xuân Lộc hình thành 13 cơ sở sản xuất
tập trung chủ yếu vào các ngành xây dựng , chế biến, cơ khí, sản xuất hàng tiêu
dùng.Thị trấn Xuân Lộc đã và đang có nhiều nhà đầu tư nước ngoài đến thăm dò
và đặt vấn đề hợp đồng.
5
Nông nghiệp: thị trấn Xuân Lộc có 915 ha đất sử dụng vào nông nghiệp chủ

yếu là đất trồng các cây công nghiệp: cao su, cà phê, điều…
Giao thông: đường quốc lộ 1A có chiều dài 3km nằm trong phạm vi thị trấn về
phía tây.ngoài ra còn có quốc lộ 20 trên tỉnh lộ 2, chiều dài 41.100m.
Tình hình dân số:
Theo điều tra dân số 01-04-1992 thị trấn có 42.000 ngưoiừ, tỷ lệ sinh đẻ
3,69%, tỷ lệ tử vong 1,3%, tỷ lệ tăng tự nhiên 2,39%. Mật độ dân cư phân bố
không đều, đông nhất là khu Xuân An, thấp nhất là khu Xuân Thanh.
1.3 Hiện trạng hệ thống cấp nước
Nguồn nước:
Nước mặt: lưu lượng nhỏ và cạn kiệt vào mùa khô, nếu ta đắp đập để chứa
nước, xử lý cung cấp sinh hoạt thì giá thành rất cao, không đảm bảo.
Nước ngầm: trữ lượng lớn, lưu lượng mỗi giếng đạt từ 40-50 m
3
/h với chiều
sâu trung bình từ 60-100 m, hiện nay mạng lưới cấp nước của thị trấn đang sử
dụng nứớc ngầm từ các giếng khoan. Vì vậy tiếp tục khai thác nước ngầm làm
nguồn nước cung cấp cho thị trấn.
Mạng lưới cấp nước của thị trấn được xây dựng từ năm 1962-1977 đã sữa
chữa một số phần khu vực suối Cái, khu vực gần sông Hòa Bình. Ống cấp nước
thị trấn hầu hết là ống Dioo-iso; có một số ống thép và một số ống Fibrô xi măng,
đã bị hư hoặc hở, mối nối do chấn động các laọi xe cơ giới.
Hiện nay có khoảng 10.360 m loại d= 100 mm; 4.780 m loại d=150. Có
khoảng 3000 m ống nhánh cấp nước vào nhà và hơn 3000 đồng hồ đo nước tại
D15. Qua năm tháng đường dược mở rộng, phần lớn ông nằm trong lòng đường
được mở rộn, một số ống bị hư bể, rò rĩ do bị chiến tranh. Các van khóa quản lý
trên mạng rất ít,nên khi có sự cố xảy ra phải ngưng cấp nước trên toàn bộ thị trấn,
trên toàn mạng lưới có 4 họng cứu hỏa được lấy trực tiếp trên mạng lưới.
Hiên nay dân số được cấp nước trên toàn thị trấn khoảng 40% dân cư, theo số liệu
của xí nghiệp nước Long Khánh đến tháng 10-1993, toàn bộ các hộ sử dụng nước
6

từ xí nghiệp được lấp đông hồ 100% nhưng tỷ lệ thất thoát đến 40 %, có tháng đến
50 % chứng tỏ đã bị rò rĩ rất nhiều.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan về các nuồn nước dùng để cấp nước
Để cung cấp nước sạch có thể khai các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi
là nước thô) từ nước mặt nước ngầm và nước biển.
Nước mặt: bao gồm các nguồn nước trong các ao, hồ, đầm chứa, sông suối.
Do kết hợp từ dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên
các đặc trưng của nước mặt là chưa hàm lựong oxy hòa tan tương đối cao
Nước ngầm: được khai thác từ các tầng chưa nước dưới đất, chất lượng
nước ngầm phụ thuộc vào các thành phần khoán hóa và cấu trúc địa tầng mà nước
ngầm thấm qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và đá granit thường
ncó tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi
thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat cao.
Nước biển: Nước biển thường có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình
Dương là 32 – 35 g/l). Hàm lường muối trong nước biển thay đổi theo mùa tùy
thyeo vị trí địa lý như: cửa sông gần bờ hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển còn
chứa nhiều chất lơ lửng, càng gần bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh
động thừc vật.
Nước lợ: ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau sủa các dòng
nước ngạt chảy từ sông ra, các dòng chảy từ đất liền ra hòa trộn với nước biển.
Nước khoáng: Khai thác từ tầng dưới sâu nước cất hay từ các suối do phun
trào từ lòng đất ra, nước có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ
cho phép đối với nước uống và đặt biệt có tác dụng chữa bệnh.
7
Nước chua phèn: Những nơi gần biển (ví dụ như Đồng bằng sông Cửu
Long) ở nước ta thường có nước chua phèn. Nước bị nhiễm phèn do tiếp xúc với
đất phèn, loại này giàu nguyên tố lưu huỳnh ở dạng sunfua hay sunfat và một vài
nguyên tố kim loại như nhôm sắt.
Nước mưa: nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn

toàn tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm khí, bụi và thầm chí cả vi khuẩn
có trong không khí.
2.2 Ưu và nhược điểm khi sừ dụng nước ngầm
2.2.1 Ưu điểm
-Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố
khí hậu như hạn hán.
-Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước
mặt.
-Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa,
nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công
suất khác nhau.
-Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm,
máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm
tay. Ngoài ra nước ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm,
các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân cư. Đây là ưu điểm nổi bật
của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn.
-Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt.
2.2.2 Nhược điểm
-Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng
nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa. Và tầng nước này
nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế. Do vậy trong tương
lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt.
8
-Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm
cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc
xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng.
-Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ
thấp xuống, một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền
đất bị võng xuống gây hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân
gây hiện tượng lún sụt đất.

-Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm
nguồn nước ngầm.
2.3 Các phương pháp xử lý nước ngầm
Về nguyên tắc nước chứa hàm lượng tạp chất ở dạng nào lớn hơn giới hạn cho
phép thì phải xử lý trước khi đem sử dụng. Cho đến nay người ta xử lý nước theo
các phương pháp sau:
a. Phương pháp cơ học
Nước từ nguồn được bơm cấp 1 phun qua giàn mưa thành những tia nhỏ để
ôxy của không khí tác dụng với Fe
2+
thành Fe
3+
. Nước dàn mưa được dẫn đi
lắng lọc ở các bể lọc chứa chất lọc (cát, đá, than hoạt tính…)
b. Phương pháp hóa học
Là phương pháp dùng hóa chất, các phản ứng hóa học trong quá trình xử lý
nước.
Nếu nước có độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều chất hữu cơ và sinh vật phù
du thì dùng phèn và chất tạo keo tụ để ngưng tạp chất.
Nước chứa nhiều ion kim loại (độ cứng lớn) xử lý bằng vôi, sôđa hoặc dùng
phương pháp trao đổi ion. Nước chứa nhiều độc tố H
2
S xử lý bằng phương
pháp oxy hóa, clo hóa, phèn.
Nước chứa nhiều vi khuẩn thì phải khử trùng bằng các hợp chất chứa clo,
ozon.
9
Nước chứa Fe thì oxy hóa Fe
2+
bằng oxy không khí (làm thóang giàn mưa)

hoặc dùng chất oxy hóa để xử lý…
Độ kiềm của nước nhỏ làm cho quá trình keo tụ khó khăn, nước có mùi vị
thì phải kiềm hóa bằng amoniac (NH
3
). Sau khi cacbon hóa, clo hóa sơ bộ rồi
thêm KMnO
4
.
Nước có nhiều oxy hòa tan thì phải xử lý bằng cách dùng các chất khử để
liên kết oxy. Đó là hydrazin, natrithisunfat…
Nhìn chung các phương pháp xử lý hóa học thường đạt năng suất và có
hiệu quả cao.
c. Phương pháp vi sinh
Trên thế giới hiện nay phương pháp xử lý nước bằng vi sinh đang được
nghiên cứu và có một số nơi đã áp dụng. Trong phương pháp này một số chủng
loại vi sinh đặc biệt đã được nuôi cấy và được đưa vào trong quá trìng xử lý
nước với liều lượng rất nhỏ nhưng đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên cho đến nay
những kết quả nghiên cứu của phương pháp này chưa được công bố rộng rãi.
Tùy thuộc vào nguồn nước làm nguyên liệu cho các lãnh vực khác nhau mà
ngườt ta đã sử dung cac phương pháp khác nhau để xử lý nước cấp cho lãnnh
vực đó. Thông thường thì người ta kết hợp cả 2 phương pháp cơ học và hóa
học để xử lý nước.
2.4 Kỹ thuật và công nghệ xử lý nước ngầm
2.4.1 Các công trình thu nước ngầm
Giếng khoan
Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suất trung
bình và lớn, có độ sâu vài chục đến vài trăm mét và đường kính giếng phụ thuộc
vào lưu lượng cần khai thác. Giếng khoan gồm có: giếng khoan hoàn chỉnh (khoan
tới lớp cách nước) và giếng khoan không hoàn chỉnh (khoan lưng chừng đến lớp
10

đất chứa nước) giếng khoan có áp và không áp. Khi cần khai thác một lượng nước
lớn, người ta có thể dùng một nhóm giếng khoan, tuy nhiên trong trường hợp này
các giếng sẽ bị ảnh hưởng lẫn nhau khi làm việc đồng thời.
Hệ thống thu nước ngầm tầng nông
Đây là loại công trình dùng để thu nước ngầm mạch nông ở những nơi
nước ngầm sâu bị nhiễm mặn, việc đào giếng khó khăn.
Đường ống thu nước bao gồm một hệ thống ống thu nước đặt nằm ngang
dạng đục lỗ hoặc dạng xẻ rãnh ở đường ống, đặt trong lớp đất có chứa nước, có độ
dốc để nước tự chảy về giếng tập trung, từ đây có thể dùng gào múc hoặc máy
bơm để lấy nước. Để ngăn không cho cát chui vào bên trong ống thu nước, người
ta thường xếp đá dăm, cuội, sỏi xung quanh ống.
Trên đường ống đưa nước về giếng tập trung, cứ khoảng 25-30m phải bố trí
một giếng thăm để kiểm tra nước, lấy cặn và thông hơi.
Phương tiện lấy nước từ giếng lên
Để lấy nước từ giếng lên người ta thường sử dụng gầu múc nước bằng tay
(với các giếng đào khơi) hoặc các loại bơm giếng khác nhau.
Một trong những bơm giếng phổ biến nhất ở vùng nông thôn là giếng bơm
tay theo mô hình của UNICEF. Để bơm nước từ các giếng khoan qui mô nhỏ,
người ta thường sử dụng các loại bơm ly tâm hoặc máy nén khí. Đối với các giếng
khoan qui mô công nghiệp, người ta thường sử dụng bơm hỏa tiễn.
Tính toán thủy lực giếng lấy nước ngầm có thể chia ra: giếng đơn chiếc
(không chịu ảnh hưởng của các giềng bơm khác), và nhóm giếng bơm, với sơ đồ
bố trí có quan hệ thủy lực với nhau.
2.4.2Công trình xử lý sắt, mangan
Các phương pháp khử sắt, mangan trong nước ngầm
a. Khử sắt,mangan bằng phương pháp làm thoáng
Sắt, Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Fe
2+
, Mn
2+

vì vậy muốn loại
chúng ra khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối Fe
3+
, Mn
4+
ở dạng ít tan rối
dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước. Muốn
11
oxy hóa Fe
2+
thành Fe
3+
, Mn
2+
thành Mn
4+
người ta thường sử dụng phương pháp
làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt gió). Thực chất của
phương pháp làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Fe
2+
oxy hoá
thành Fe
3+
sau đó Fe
3+
thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan
Fe(OH)
3
,Mn
2+

thành MnO
2
rồi dùng bể lọc để giữ lại.
b. Khử sắt,mangan bằng phương pháp dùng hóa chất
Khử sắt,mangan bằng chất oxy hóa mạnh
- Các chất oxy mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl
2
, KMnO
4
, O
3
…So sánh
với phương pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản
ứng xảy ra nhanh hơn, pH môi trường thấp hơn (pH<6). Nếu trong nước có tồn tại
các hợp chất như: H
2
S, NH
3
thì chúng sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình khử
sắt,mangan.
c. Các phương pháp khác để khử sắt và mangan
Khử sắt,mangan bằng phương pháp trao đổi ion
Việc sử dụng phương pháp trao đổi ion khử sắt và mangan cũng tương đối
thông dụng. Do hai nguyên tố này có hóa trị hai nên dễ dàng bị hấp phụ bởi các
vật liệu trao đổi ion.
Khó khăn của phương pháp này là nếu sắt và mangan bị oxy hóa bởi oxy thì
nó sẽ bám lên các vật liệu trao đổi ion và mất tác dụng của chúng.
Vì vậy việc kiểm soát hàm lượng oxy hòa tan trong nước vào hệ thống trao
đối ion là rất quan trọng.
Khử sắt bằng phương pháp điện phân

Dùng các cực âm bằng sắt, nhôm cùng cac cực dương bằng đồng mạ niken và
dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực phẳng.
Phương pháp dùng muối polyphotphat
Polyphotphat có thể tạo nên các kết tủa sắt và mangan rất nhanh và hiệu quả.
Polyphotphat được hòa trộn với liều lượng khoảng gấp 2 lần nồng độ của sắt và
mangan. Tuy nhiên phương pháp dùng muối polyphotphat sẽ không thích hợp cho
các nguồn nước có hàm lượng sắt và mangan vượt quá 1 mg/l.
12
3.4.3 Các phương pháp làm mềm nước
Quá trình làm mềm nước (khử độ cứng) có thể thực hiện bằng cách tạo kết
tủa không tan hoặc bằng phương pháp trao đổi ion. Quá trình làm mềm nước cũng
có thể kết hợp với quá trình khử khoáng bằng cách sử dụng màng bán thấm. Màng
lọc bán thấm áp suất thấp có thể được dùng cho việc làm mềm nước có TDS thấp.
Phương pháp làm mềm bằng kết tủa
Tác nhân làm mềm nước thường sử dụng là vôi hoặc soda. Sự lựa chọn tác
nhân này hay tác nhân kia là phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước và tính toán
kinh tế. Khi độ kiềm cacbonat chiếm ưu thế, quá trình làm mềm có thể thực hiện
bằng cách tăng pH và cả CaCO
3
, Mg(OH)
2
đều kết tủa. Khi độ kiềm cacbonat quá
thấp, hàm lượng cacbonat phải được bổ sung bằng bột soda.
Các phản ứng chính:
CO
2
+ Ca(OH)
2
= CaCO
3

+ H
2
O
Ca(HCO
3
) + Ca(OH)
2
= 2CaCO
3
+ H
2
O
Mg(HCO
3
)
2
+ 2Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ 2Ca(CO
3
) + H
2
O
MgSO
4
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)

2
+ CaSO
4
Quá trình làm mềm nước bằng vôi – soda
Khi độ kiềm cacbonat không đủ để phản ứng với vôi thì cần phải cung cấp
từ nguồn bên ngoài, thông thường sử dung soda bột Na
2
CO
3
. Phương trình phản
ứng:
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
= CaCO
3
+ Na
2
SO
4
Quá trình làm mềm bằng xút
Xút cũng được sử dụng khi độ cứng cacbonat không đủ để phản ứng với
vôi. Sự lựa chọn giữa soda bột và xút không chỉ phụ thuộc vào lý do kinh tế mà
còn phụ thuộc vào các yếu tố như vận hành dễ dàng hệ thống xử lý và hàm lượng
magiê trong nguồn nước.
Các phản ứng:
CO

2
+ 2NaOH = Na
2
CO
3
+ H
2
O
Ca(HCO
3
)
2
+ 2NaOH = CaCO
3
+ Na
2
CO
3
+2H
2
O
13
Mg(HCO
3
)
2
+ 2NaOH = Mg(OH)
2
+ Na
2

CO
3
+ H
2
O
MgSO
4
+ 2NaOH = Mg(OH)
2
+ Na
2
SO
4
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
= CaCO
3
+ Na
2
SO
4
3.4.4 Khử trùng
Về nguyên lý các quá trình khử trùng có thể thực hiện bằng phương pháp
vật lý hoặc phương pháp hóa học.
Phương pháp vật lý
a. Phương pháp nhiệt: khi đun sôi nước ở 100 oc đa số các vi sinh vật bị tiêu

diệt. Tuy nhiên có một số vi sinh vật khi nhiệt độ cao liền chuyển sang
dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc. Để tiêu diệt nhóm vi khuẩn này cần
đun sôi nước đến 120
o
c. Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn năng
lượng và thiết bị nên thường áp dụng ở quy mô nhỏ.
b. Phương pháp UV: tia UV (tia cực tím) có khả năng tiêu diệt hầu hết các vi
sinh vật. Trong kỹ thuật, khi lưu lượng nước cần khử trùng nhỏ, có thể sử
dụng các thiết bị khử trùng bằng tia UV. Cơ cấu chính của thiết bị là các
đèn bức xạ, tia tử ngoại đặt trong dòng chảy của nước. Hiệu quả của
phương pháp này chỉ đạt được hoàn toàn khi trong nước không có chất hữu
cơ và cặn lơ lửng.
c. Phương pháp siêu âm: Dòng siêu âm với cường độ từ 2w/cm2 trở đi trong
khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong
nước.
d. Phương pháp lọc: Đại bộ phận vi sinh vật trong nước có kích thước từ 1-2
micromet. Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỗng nhỏ hơn 1
micromet có thể loại trừ được đa số vi khuẩn. Lớp lọc thường dùng các tấm
sành, sứ, xốp với khe rỗng cực nhỏ. Dùng phương pháp này nước phải có
hàm lượng cặn nhỏ hơn 2 mg/l.
Khử trùng bằng phương pháp vật lý có ưu điểm cơ bản không làm thay đổi tính
chất lý hóa của nước không gây nên các hậu quả phụ. Tuy nhiên do hiệu suất
14
thấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật
cho phép.
Phương pháp hóa học:
Cở sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy
hóa men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Các hóa chất thường dùng là
Clo, Brôm, Iốt, Ozôn, Kalipemanganat.
a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của nó

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào dù là nguyên chất hay hợp
chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit có tác dụng khử
trùng nước mặt. Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử
trùng và nhiệt độ trong nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly
của chất khử trùngvì quá trình khuếch tán trong vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn
trong quá trình phân ly. Tốc độ khử trùng bị chậm rất nhiều khi trong nước có
các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác. Khi cho Clo vào nước xảy
ra các phản ứng sau:
Cl
2
+ H
2
O = HOCl + HCl.
Hoặc ở dạng phương trình phân ly:
Cl
2
+ H
2
O = 2H
+
+ OCl
-
+ Cl
-
Khi sử dụng Clorua vôi làm chất sát trùng phản ứng sẽ là:
Ca(OCl)
2
+ H
2
O = CaO + 2HOCl

2HOCl = 2H
+
+ 2OCl
-
Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm đi
tương ứng. Để quá trình khử trùng nước bằng Clo có hiệu quả cao nhất nên tiến
hành khi nước có độ pH thấp, trước khi xử lý ổn định nước. Khi trong nước có
muối amoni, amoniac hay các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm amoni thì axit
hypoclorit tham gia vào phản ứng với chúng tạo thành monocloramin và
đicloramin:
HClO + NH
3
= NH
2
Cl + H
2
O
HClO + NH
2
Cl = NHCl
2
+ H
2
O
15
HOCl + NHCl
2
= NCl
3
+ H

2
O
Đồng thời khả năng diệt trùng bị giảm đi. Khả năng diệt trùng của
monocloramin thấp hơn của đicloramin 2 đến 3 lần.
Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt hiệu quả tốt, sau khi khử trùng cần giữ
lại trong nước một lượng clo dư thích hợp. Với các hệ thống cấp nước sinh hoạt
lượng clo dư thường từ 0,2-0,3 mg/l để chống sự tái nhiễm bẩn trong mạng lưới
đường ống phân phối hoặc nơi tiêu thụ.
b.Khử trùng nước bằng Iốt: Iốt là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để
khử trùng nước ở các bể bơi. Là chất khó hòa tan nên Iốt được dùng ở dạng dung
dịch bão hòa. Độ hòa tan của Iốt phụ thuộc vào nhiệt độ nước. Ở 0
o
c đọ hòa tan
của Iốt là 100mg/l, ở 20
o
c là 300mg/l. Khi độ pH của nước nhỏ hơn 7 liều lượng
Iốt sử dụng lấy từ 0,3-1 mg/l. Nếu sử dụng liều lượng cao hơn 1,2 mg/l sẽ làm cho
nước có mùi vị Iốt.
c.Khử trùng nước bằng ion các kim loại nặng:
Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các loại sinh
vật và rêu tảo sống trong nước. Diệt trùng bằng ion kim loại nặng đòi hỏi thời gian
tiếp xúc lớn. Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ kim loại nặng để giảm thời
gian diệt trùng vì khi đó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng nước.
d.khử trùng nước bằng ozôn
Hiện nay khử trùng nước bằng ozôn đang phát triển mạnh trên thế giới. Khi
cho Ozôn vào nước, nó phá hủy không chỉ các men và cả vi sinh chất của tế bào.
Với vi khuẩn bào tử ozôn có tác dụng mạnh hơn Clo 300-800 lần. Đồng thời ozôn
còn oxy hóa các hợp chất hữu cơ gây ra màu, mùi vị của nước. Tuy nhiên ozôn rất
độc đối với con người. Trong nước nó phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và
nguyên tử. Tốc độ phân hủy tăng nhanh khi nồng độ muối, pH và nhiệt độ muối

tăng.
Ozôn được sản xuất tại các nhà máy nước bằng các thiết bị đặc biệt, hoạt
động theo nguyên lý phóng điện qua không khí.
16
Chương 3: CƠ SỞ LỰA CHỌN QUI TRÌNH XỬ LÝ
3.1 Thành phần tính chất nước ngầm
3.1.1 Khái niệm
Nước ngầm( nước dưới đất) là nước được hình thành do nước mưa thấm
qua các lớp đất đá trong lòng đất và được giữ lại ở các tầng chứa nước bên dưới bề
mặt đất ở các độ sâu khác nhau.
3.1.2 Phân loại
Có 2 loại:
-Nước ngầm tầng nông (còn gọi là nước ngầm mạch nông) có độ sâu từ 3m
đến 10m, nằm trong các tầng đất thổ nhưỡng và thường là nước ngầm không có
áp. Nước ngầm tầng nông thường có trữ lượng nhỏ và có khả năng nhiễm bẩn lớn
bởi các chất ô nhiễm từ tầng bề mặt thấm xuống.
-Nước ngầm tầng sâu chứa trong các tầng chứa nước ở độ sâu trên 40m.
Nước ngầm tầng sâu thường có chất lượng tốt hơn, trữ lượng phong phú hơn và ít
chịu ảnh hưởng bởi các mùa trong năm. Một số dạng nước ngầm tầng sâu là nước
ngầm có áp, có thể tự phun lên bề mặt khi sử dụng các giếng khoan.
3.1.3 Đặc tính chung của nước ngầm
17
-Độ đục thấp.
-PH thường khá thấp (3-4)
-Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định
-Không có ôxy hòa tan nhưng có chứa nhiều khí: CO
2
, H
2
S….

-Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magiê, flo.
-Không có sự hiện diện của vi sinh vật.
Một số nơi nước ngầm còn có độ cứng khá cao, đôi khi còn bị nhiễm nitrat,
nhiễm mặn, asen…
3.1.4 Đặc tính của nguồn nước tại Xuân Lộc
pH: 6,8
Độ oxy hóa: 0,4
Độ cứng tòan phần: 8 (mg/l)
Nitrit: 0
Nitrat: 0
Sắt tổng: 8mg/l
Amoni: 0
3.2 Các công nghệ trong và ngoài nước
3.2.1 Các nghiên cứu trong nước
Một số quy trình xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao:
18
19
3.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước
Qui trình xử lý nước ngầm của City of Hamilton (USA)
Quy trình xử lý nước ngầm tại Town of Normal
20
Quy trình làm mềm nước (USA)
21
3.3 Các quy trình xử lý nước ngầm tiêu biểu tại Khu Xuân Thành
Qui trình 1:
Xả cặn
Nước ngầm cấp nước
Nguồn nước bơm từ giếng lên được đưa qua công trình làm thoáng ngằm
mục đích khử sắt và mangan có trong nguồn nước. Sau đó nước được tiếp tục đưa
qua bể lọc để làm trong – khử màu nước, sau công đoạn lọc nước được dẫn vào bể

tiếp xúc khử trùng và đưa vào mạng lưới cấp nước. Lượng nước rửa lọc sẽ được
dẫn qua bể lắng nước rửa lọc , theo chu kì cặn được xả ra ngoài.
Ưu điểm: quy trình đơn giản, vốn đầu tư thấp, thích hợp cho những nguồn
nước ngầm tương đối sạch.
22
làm thoáng
Lắng nước
rửa lọc
Lọc
Tiếp xúc
khử trùng
Nhược điểm: tuy nhiên quy trình trên chỉ sử dụng cho nguồn nước ngầm có
chất lượng loại A, đối với các nguồn nước nhiễm sắt cao thì khi áp dụng quy trình
trên chất lượng nước ra sẽ không đảm bảo chất lượng.
Qui trình 2:


phèn
Clo
nước ngầm cấp
nước
Xả cặn ra hồ nén cặn
Nước bơm từ giếng lên được vào bể trộn, dung dịch phèn cũng được đưa
vào bể để tiến hành quá trình trộn. Sau đó nước được đưa qua bể keo tụ tạo bông,
tiếp tục qua bể lắng, bể lọc và cuối cùng nước được đưa vào bể tiếp xúc khử trùng
nhằm ổn định nước trước khi đưa vào mạng lưới cấp nước. Cặn từ bể lắng theo
đường ống ra hồ nén cặn. Nước từ quá trình rửa lọc được đưa qua bể lắng nước
rửa lọc, lượng nước sau khi lắng được tuần hoàn trở lại vào bể keo tụ tạo bông.
Ưu điểm: hiệu quả khủ sắt cao, tận dụng được lượng nước rửa lọc, vận hành
đơn giản

Nhược điểm: chi phí xây dựng cao, chỉ thích hợp cho nguồn nước ngầm có
chất lượng nước đạt tiêu chuẩn loại B
Qui trình 3: dùng xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao ( 4 – 10 mg/l)
phèn Clo
Nước cấp
ngầm nước
23
Trộn
Lắng nước
rửa lọc
Keo tụ
tạo bông
Lắng Lọc Tiếp xúc
khử trùng
Làm thoáng
Hồ chứa
nước rửa
Lắng Lọc
Bể ổn
định
nước
Xả cặn
`
Nước bơm từ giếng lên được đưa qua hệ thống làm thoáng tự nhiên bằng
dàn mưa. Tiếp tục nước được đưa qua bể lắng cùng với dung dịch phèn, sau công
đoạn này hàm lượng sắt trong nước giảm từ 60 – 75 %. Sau đó nước được đưa qua
bể lọc với mục đích loại trừ những cặn các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể
lắng. Sau quá trình lọc nước được đưa vào bể ổn định nước, dung dịch clo được
đưa vào trên đường ống dẫn đến bể ổn định nước nhằm khử trùng. Nước rửa lọc
được đẫn đén hồ chứa nước rửa, tại đây quá trình lắng xảy ra. Cặn thu được từ bể

lắng và hồ chứa nước rửa được xả ra ngoài.
Ưu điểm: chất lượng nước đầu ra tốt đủ tiêu chuẩn đưa vào mạng lưới cấp
nước, thích hợp cho nguồn nước ngầm có hàm lượng sắt cao.
Nhược điểm: chi phí xây dựng và vận hành cao, thích hợp với nguồn nước
ngầm có chất lượng tương đối tốt, đối với những nguồn nước có chất lượng đầu
vào đạt tiêu chuẩn loại B thì quy trình trên không đảm bảo được chất lượng nước
đầu ra.
Do tính chất nước ngầm tại khu Xuân Thành nên quy trình 3 thích hợp nhất
cho xây dựng nhà máy.
3.4 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị
3.4.1Giàn mưa
Nhiệm vụ:
Khử CO
2
trong nước
Làm giàu oxy trong nước tạo điều kiện khử Fe
2+
thành Fe
3+
Chọn cường độ tưới q=10m
3
/m
2
h, diện tích bề mặt cho dàn mưa là:
2
1000
4,2( )
24 10
m
Q

S m
q
= = =
×
24
Trong đó
Q: công suất trạm xử lý (m
3
/ngày)
q
m
: cường độ tưới (m
3
/m
2
h)
Chọn diện tích mặt bằng cho dàn mưa là dài x rộng = 4 x 1 m. chia thành hai
ngăn, mỗi ngăn có kích thước dài x rộng = 2 x 1 m. Việc chia ngăn nhằm tạo điều
kiện thuận lợi cho quá trình vệ sinh hay sửa chữa dàn mưa.
Số sàn tung: 3. Khoảng cách giữa các sàn tung càng lớn thì thời gian tiếp xúc với
không khí càng lớn và cũng rất thuận tiện cho việc vệ sinh sàn tung. Chiều cao
hiệu quả đối với giàn mưa theo tài liệu tham khảo là 2 m, vậy ta chọn khoảng cách
giữa các sàn tung là 0,7 m
Chiều cao phần làm thoáng là: 0,7 x 3 = 2,1 m
Đường kính lỗ cũng như số lỗ trên một sàn tung: việc chọn đường kính lỗ và số lỗ
ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm thoáng. Chọn đường kính lỗ d=14 mm và
bước lỗ 50 mm.
Chọn sàn tung là các tấm inox có kích thước 1x1m. Cần sử dụng 4 tấm inox cho
một sàn tung. Trên mỗi tấm inox khoảng 20 x 20 = 400 lỗ.
Hệ thống thu, thoát khí, ngăn nước: ta bố trí hệ thống cửa chớp làm bằng bê tông

cốt thép. Góc nghiêng giữa các chớp với mặt phẳng ngang là 45
0
, khoảng cách
giữa hai cửa chớp kế tiếp là 200 mm, cửa chớp được bố trí xung quanh trên toàn
bộ chiều cao giàn mưa, nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí. Các cửa chớp được
xây dựng cách mép ngoài của sàn tung 0,6 m, khoảng cách này dùng làm lối đi
xung quanh khi tiến hành vệ sinh giàn mưa.
Sàn thu nước: được đặt dưới đáy giàn mưa, có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước
sau khi làm thoáng. Sàn thu được làm bằng bêtông cốt thép.
Hệ thống thu nước và xả cặn: ống thu đặt ở mặt đáy sàn thu nước, cao hơn mặt
đáy sàn 0,2 m nhằm ngăn cặn bẩn không theo dòng nước vào các công trình
sau.vận tốc dòng nước theo quy phạm từ 1-1,5 m/s, chọn vận tốc này là 1m/s.diện
tích ống dẫn nước là:
25