Lựa chọn các phương án xử lý nước cho khu dân cư 5000 người

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án xử lý nước cấp được làm với mục đích đáp ứng nhu cầu học tập và
nghiên cứu cở sở lý thuyết và thu thập các phương án xử lý nước cấp hiện nay.
Đồ án gồm 4 chương:
Chương I: Tổng quan về nước cấp
Chương II: Tổng quan về các phương án xử lý nước cấp
Chương III: Lựa chọn các phương án xử lý nước cấp tính toán công
trình đơn vị
Chương IV: Kết luận và kiến nghị
Nội dung của đồ án chủ yếu cung cấp các phương án xử lý nước cấp sử dụng từ
nguồn nước mặt, các phương án thiết kế, tính toán các công trình đơn vị và
trạm xử lý nước. Trong quá trình làm đồ án, không tránh khỏi có những sai sót.
Rất mong có sự đóng góp ý kiến của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô.
Ý kiến xin gửi về địa chỉ email:
Sinh viên thực
hiện
Nguyễn Hữu Đạt
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP.
I. GIỚI THIỆU CHUNG.
Việt Nam là một nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, thuộc phía
Đông của bán đảo ĐÔNG DƯƠNG, do chịu ảnh hưởng của nhiệt đới gió mùa
nên Viêt Nam có lượng mưa khá cao. Lượng mưa này, ngoài phần bốc hơi sẽ là
nguồn cung cấp cho nước ngầm và hình thành dòng chảy bề mặt của các sông,
suối…
Nước trong tự nhiên thường được chia thành bốn nhóm:
- Nước mưa
- Nước mặt
- Nước ngầm
- Nước trong không khí, đá, đất và các sinh vật sống
I.1 Nước mặt.

• Hiện trạng nước mặt Việt Nam:
Tài nguyên nước mặt của nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng
2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới, trong khi đó diện tích đất
liền nước ta chỉ chiếm khoảng 1,35% của thế giới. Tuy nhiên, một đặc điểm
quan trọng của tài nguyên nước mặt là những biến đổi mạnh mẽ theo thời gian
(dao động giữa các năm và phân phối không đều trong năm) và còn phân bố rất
không đều giữa các hệ thống sông và các vùng
2
Hình 1.1 Nước mặt
• Vấn đề ô nhiễm và cạn kiệt và nhu cầu dùng nước tăng lên mạnh mẽ:
Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và sự gia tăng dân số, nhu cầu
dùng nước cho sinh hoạt, sản xuất công nông nghiệp sẽ tăng lên mạnh mẽ trong
tất cả các vùng. Theo kết quả đánh giá năm 1999, tổng lượng nước cần dùng
của cả nước chiếm khoảng 8,8% tổng lượng dòng chảy năm tương ứng với tần
suất 75%, tăng lên tới 12,5% vào năm 2000 và 16,5% vào khoảng năm 2010.
Tổng lượng nước dùng để tưới cho cây trồng khá lớn, từ 41 km
3
(chiếm 89,8%)
năm 1985, tăng lên 46,9 km
3
(năm 1990) và 60 km
3
năm 2000 (chiếm 85%).
Lượng nước cần dùng trong mùa cạn rất lớn, nhất là lượng nước dùng
cho nông nghiệp. Tổng lượng nước cần dùng trong mùa cạn năm 2000 đạt tới
70,7 km
3
, chiếm khoảng 42,4% tổng lượng nước có khả năng cung cấp trong
mùa cạn (bao gồm nước sông, nước dưới đất và nước do các hồ chứa điều tiết),
hay 51% tổng lượng dòng chảy mùa cạn tương ứng với tần suất 75%. Vào

khoảng năm 2010, tổng lượng nước cần dùng trong mùa cạn có thể tới 90 km
3
,
chiếm khoảng 54% tổng lượng nước có thể cung cấp hay 65% tổng lượng dòng
chảy trong mùa cạn tương ứng với tần suất 75%.
Đặc biệt, ở không ít vùng và lưu vực sông, lượng nước cần dùng có thể
gấp vài lần tổng lượng nước có thể cung cấp, tức là chẳng những vượt quá xa
3
ngưỡng lượng nước cần có để duy trì sinh thái mà còn không có nguồn nước tại
chỗ để cung cấp cho sinh hoạt và sản xuất.
Sự gia tăng dân số và các hoạt động của con người sẽ ngày càng tác
động mạnh mẽ đến môi trường tự nhiên nói chung và môi trường nước nói
riêng. Những hoạt động tự phát, không có quy hoạch của con người như chặt
phá rừng bừa bãi, canh tác nông lâm nghiệp không hợp lý và thải chất thải bừa
bãi vào các thuỷ vực đã và sẽ gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng, làm
cho nguồn nước bị cạn kiệt, bị ô nhiễm, hạn hán có khả năng càng khốc liệt.
Nguy cơ thiếu nước sạch càng trầm trọng, nhất là vào mùa cạn ở các vùng mưa
ít.
Hình 1.2 : tình trạng thiếu nước
Vì vậy, cần có các giải pháp quản lý, khai thác và bảo vệ tốt tài nguyên
nước. Trước hết, cần phải củng cố, bổ sung mạng lưới điều tra quan trắc tài
nguyên nước, bao gồm cả nước mặt và nước dưới đất, cả lượng và chất, hình
4
thành mạng lưới quan trắc điều tra tài nguyên nước thống nhất trong phạm vi
cả nước, tiến hành kiểm kê đánh giá tài nguyên nước trong các lưu vực sông,
các vùng và toàn lãnh thổ. Trên cơ sở kiểm kê đánh giá tài nguyên nước và cân
bằng kinh tế nước mà xây dựng chiến lược, chính sách phát triển bền vững tài
nguyên nước quốc gia nói chung và cho các lưu vực nói riêng. Cần thực hiện
nghiêm chỉnh Luật Tài nguyên Nước và đẩy mạnh hoạt động của Hội đồng Tài
nguyên Nước Quốc gia và Ban quản lý lưu vực các sông.

– Thành phần, tính chất:
Việt Nam có hơn 2000 con sông lớn dọc từ Bắc vào Nam đều bắt đầu từ
nước ngoài, vì thế có tính phụ thuộc cao (về sự phát triển Kinh tế - Xã hội, ô
nhiễm, phá rừng…). Một số thành phần và tính chất có trong nước mặt như:
 Có nhiều chất hòa tan, chủ yếu là ôxi và có ý nghĩa rất quan trọng
 Chất rắn lơ lững. chất hữu cơ do vi sinh vật bị phân hủy, rong tảo, thực
vật nổi, động vật nổi, các vi sinh vật ( vi trùng và virut, vi khuẩn,…).
 Các hóa chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ và
vô cơ.
 Các chất rắn lơ lửng hoặc huyền phù dạng hữu cơ hoặc vô cơ.
– Chỉ tiêu đánh giá: để đánh giá chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:
 Chỉ tiêu vật lý : nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi vị, pH, độ nhớt, tính
phóng xạ, độ dẫn điện (EC),…
 Chỉ tiêu hóa học : nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy hóa sinh
học (BOD), lượng oxy hòa tan (DO), độ cứng, độ kiềm toàn phần, hàm
lượng H
2
S, Cl
-
, SO
4
2-,
PO
4
3-
, F
-
,I
-
, Fe

2+
, Mn
2+
, các hợp chất nitơ, các hợp
chất axit cacbonic
 Chỉ tiêu vi sinh: số vi trùng gây bệnh E.coli, các loại rong tảo, virut .
I.2 Nước ngầm.
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng
và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hỏng và các khe nứt
5
của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích hoặc do thẩm thấu, thấm
của nguồn nước mặt, nước mưa… nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài
trăm mét.
Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những
nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước
ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết,
nắng mưa, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực. Ở những vùng
có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng
nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các tạp chất hữu cơ.
6
So sánh đặc tính nước mặt và nước ngầm:
Bảng 1.1: Đặc tính của nước mặt và nước ngầm
STT ĐẶC TÍNH NƯỚC MẶT NƯỚC NGẦM
1 Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định
2 Độ đục Thay đổi theo mùa Ít hoặc không thay đổi
3 Độ màu Gây ra do đất séc, các chất lơ lững,
rong tảo và do nước thải
Thường thì không màu, độ
màu gây ra do có chứa các
chất cửa acid humic

4 Độ khoáng
hóa
Thay đổi phụ thuộc vào nền đất,
mưa…
Không thay đổi
5 Sắt và mangan Thường không có hoặc chỉ hiện
diện với hàm lượng thấp
Thường có mặt với các hàm
lượng khác nhau
6 C0
2
xâm thực Không có Có với ham lượng lớn
7 Ôxi hòa tan Thường xuyên có, đôi khi nhỏ hoặc
không có do ô nhiễm
Không có
8 Vi sinh vật Nhiều loại vi trùng, virut gây bệnh
và tảo.
Chủ yếu là các vi trùng do sắt
gây ra
9 H
2
S Không có Thường có
10 SiO
2
Có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao
11 NO
3-
Thường rất thấp Có ở nồng độ cao, do bị
nhiễm bởi phân
bón hoá học

7
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
I. CÔNG TRÌNH THU VÀ VẬN CHUYỂN NƯỚC:
Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước. Công trình
thu nước mặt có các dạng kết hợp hoặc phân ly, thu nước sát bờ bằng cửa thu
hoặc thu nước giữa dòng bằng ống tự chảy, xiphông. Công trình thu nước
ngầm thường là giếng khoan, thu nước từ nguồn nước ngầm mạch sâu có áp.
Chọn vị trí công trình thu nước dựa trên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng,
độ ổn định, tuổi thọ công trình và thuận tiện cho việc bảo vệ vệ sinh nguồn
nước
Công trình vận chuyển: Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ
công trình thu lên trạm xử lý nước. Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên
ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử
lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chục kilomet. Trường hợp sử dụng
nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu hoặc xây
dựng riêng biệt. Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửa thu và ống
tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thu và ống tự
chảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm xử lý.
Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp
lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lýs
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ BẢN
II.1. Phương pháp cơ học:
 .Hồ chứa và lắng sơ bộ:
Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều
kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm
lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, và làm nhiệm vụ điều
8
hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm
bơm nước thô bơm cấp cho nhà m-1áy xử lý nước

Hình 2.1: Bể lắng sơ bộ
 Song chắn rác:
Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm
nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết
bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý.
Hình 2.2. Song chắn rác
 Bể lắng cát:
Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích
thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ
9
hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ
lại trong bể tạo bông và bể lắng.
 Lắng:
Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để
hoàn thành quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân
thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp
cặn lơ lửng.
 Lọc:
Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước
tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước.
Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất
định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt
cặn và vi trùng có trong nước.
II.2. Biện pháp hóa học:
 Làm thoáng
Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước
để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị
IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị
IV Mn(OH)
4

kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc.
Có hai phương pháp làm thoáng:
– Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng
mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun
thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở
các dàn làm thoáng cưỡng bức.
10
– Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt
nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được
làm thoáng.
– Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và
phun trên mặt nước.
Hình 2.3. làm thoáng
 Clo hóa sơ bộ:
11
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo
hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn
nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để
tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn
chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy
nhớt trên mặt bể lọc.
 Keo tụ - tạo bông :
Quá trình keo tụ tạo bông cặn dùng để khử các chất lơ lửng, chất phân
tán dạng keo trong nước thải.Các hạt keo lơ lửng có kích thước khoảng từ
10
-8
cm đến 10
-7
cm, nếu không có hóa chất keo tụ không thể loại bỏ các hạt keo
này ra khỏi nước thải bằng phương pháp lắng lọc thông thường.

 Chất Trợ Keo Tụ:
Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các
chất trợ keo tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều
lượng chất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các
bông keo. Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột,
dextrin (C
6
H
10
O
5
)
n
, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO
2
.yH
2
O). Các
chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH
2
CHCONH
2
)
n.
 Khử trùng:
Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống
sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau
các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi
trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải
tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả

như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương
pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…
– Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo:
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với
nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho
12
Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và
gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi
chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl
2
+ H
2
O HOCl + HCl
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl
2
+ H
2
O H+ + OCl
-
+ Cl
-
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)
2
+ H
2
O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H

+
+ 2OCl
-
– Dùng ozone để khử trùng:
Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại
đối với con người. Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử
và nguyên tử. Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng
mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt
thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có
chứa phênol.
 Muối sắt và muối nhôm:
Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với
các muối nhôm do:
– Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;
– Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
– Có thể khử mùi H
2
S.
Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan
có màu do phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử
dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau:
FeCl
3
+ 3H
2
O Fe(OH)
3
= HCl+Fe
2
(SO

4
)
3
+ 6H
2
O+Fe(OH)
3
+ 3H
2
SO
4
Trong điều kiện kiềm hóa:
13
2FeCl
3
+ 3Ca(OH)
2
= Fe(OH)
3
+ 3CaCl
2
+FeSO
4
+ 3Ca(OH)
2
2Fe(OH)
3
+
3CaSO
4

II.3. Biện pháp lý học
Dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm.
Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng
phương pháp làm thoáng.
 Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ
1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi
khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên,
nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn
giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.
 Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có
tác dụng diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng
chảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế
bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ
bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có
các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi
mùi, vị của nước.
 Khử trùng bằng siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong
khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trơ.
 Khử trùng bằng ion bạc
Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng
2 – 10 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp
này là: nếu trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì
ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng.
14
 Ngoài ra còn có một số phương án xử lý đặc biệt:
– Khử mùi bằng làm thoáng :dựa trên nguyên tắc các công trình làm thoáng
có thể làm bay hơi các loại khí gây mùi cho nước và đồng thời ôxi hóa các chất

có nguồn gốc hữu cơ và vô cơ gây mùi. Các công trình làm thoáng khử mùi
cũng tương tự như các công trình làm thoáng để khử sắt như: dàn mưa, phun
mưa, bể làm thoáng cưỡng bức…
– Khử Flo trong nước : trong nước ăn uống sinh hoạt, nếu hàm lượng Flo lớn
hơn giới hạn cho phép, sẽ gây ra hỏng men răng. Vì vậy phải khử bớt Flo trong
nước.
Phương pháp này áp dụng khi nước có hàm lượng cặn trước khi đi vào
bể lọc
≤
8mg/l, tổng hàm lượng muối
≤
1000mg/l. Hạt vật liệu hấp phụ có d =
2- 3 mm, chiều dày lớp vật liệu hấp phụ trong bể lọc áp lực lấy như sau : H
vl
=
2m khi hàm lượng Flo trong nước đến 5mg/l; H
vl
= 3m khi hàm lượng Flo từ 8
-10 mg/l. Trong bể lọc hở : khi hàm lượng Flo đến 5mg/l thì H
vl
= 2m, khi hàm
lượng Flo từ 8 -10mg/l thì H
vl
= 2,5m
III. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM
Sau đây là một số dây chuyền công nghệ xử lý nước ăn uống, sinh hoạt
từ nguồn nước mặt được sử dụng phổ biến ở Việt Nam,hiện nay.
15
Sơ đồ 1 :
Sơ đồ 2 :

( theo Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội, Ts. Nguyễn Ngọc Dung )
 Thuyết minh sơ đồ công nghệ :
16
Bể trộn
Bể
phản
ứng
Lọc
nhanh
Bể chứa
nước sạch
Từ trạm bơm
cấp I
Hóa chất keo tụ
Bể
lắng
Chất khử trùng
Từ trạm
bơm cấp I
Bể trộn
Bể lọc tiếp
xúc
Bể lắng trong có
lớp cặn lơ lững
Bể chứa nước
sạnh
Chất khử trùng
Chất keo tụ- kiềm hóa
- Sơ đồ 1: Nước mặt từ nguồn ( sông, suối, ao, hồ….) được trạm bơm cấp I,
đưa qua bể trộn để hòa tan hóa chất keo tụ, sau đó được đưa sang bể phản ứng

nắm trong bể lắng để hoàn thành quá trình keo tụ tạo điều kiện thuận lợi cho bể
lắng thực hiện quá trình lắng, tiếp đến nước được đưa sang bể lọc nhanh để làm
trong triệt để và cuối cùng chuyển sang bể chứa nước sạnh trên đường đi đến
bể chứa nước sạch là giai đoạn khử trùng.
- Sơ đồ 2 : Nước mặt từ nguồn ( sông, suối, ao, hồ….) được trạm bơm cấp I,
đưa qua bể trộn để hòa tan hóa chất keo tụ, sau đó được đưa sang bể lắng
trong có lớp cặn lơ lững tại đây thực hiện quá trình lắng cà cuối giai đoạn làm
trong triệt để là quá trình lọc tại bể lọc tiếp xúc trước khi, được khử trùng và
đưa đến bể chứa nước sạch.
 Phạm vi sử dụng của mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ trình bày
trên đây lấy theo tiêu chuẩnTCXD 33: 2006. Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng
của từng loại nguồn nước, có thể có biện pháp xử lý hóa học khác nhau, kết
hợp với biện pháp xử lý cơ học để có thể tạo nên một sở đồ dây chuyền xử lý
nước cho phù hợp. Thành phần các công trình trong dây chuyền công nghệ xử
lý nước có thể lấy theo tiêu chuẩn TCXD 33: 2006.
CHƯƠNG III:
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ TÍNH
TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
I. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT
Lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và
đặc trưng của nguồn nước, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm
nước cấp cần xử lý. Hơn nữa, chất lượng của nguồn nước có thể thay đổi theo
vị trí (điểm lấy nước cấp) và thời gian (các mùa trong năm), do vậy công nghệ
17
xử lí nước và quá trình vận hành cũng sẽ thay đổi theo tính chất của nguồn
nước thô. Như vậy cần biết được chất lượng nước thô, so sánh với yêu cầu chất
lượng nước sau xử lý để có thể lựa chọn công nghệ xử lý nước phù hợp, đưa ra
kỹ thuật xử lý cụ thể, chọn hóa chất và tính toán liều lượng hóa chất cần dùng,
tối ưu hóa điều kiện vận hành cho từng công đoạn và sắp xếp các bước xử lý
cho phù hợp.

Các chất bẩn có mặt trong nước với kích thước rất khác nhau, ứng với
mỗi khoảng kích thước hạt cần có những biện pháp xử lí phù hợp. Để có được
sự lựa chọn phù hợp nhất cho quá trình xử lí cần phân tích chất lượng nước thô
để xác định kích thước của các hạt có trong nguồn nước thô.
Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và chất lượng
nước sau xử lí để quyết định cần tách gì ra khỏi nước, chọn thông số chính về
chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lí cụ thể, chọn hóa chất và liệu lượng
hóa chất cần dùng, tối ưu hóa các điều kiện vận hành cho từng bước xử lí và
sắp xếp các bước cho thật hợp lí.
II. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
 Giả sử, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho
khu dân cư trong đô thị loại I khoảng 5000 dân.
Tính theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt TCXD 33 : 2006
3
ngày.tb
. .
Q ( / ày)
1000
tc
q N f
D m ng
= +
Trong đó: q
tc
: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt lấy theo TCXD 33:2006 ( 200
L/người)
N: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước
f: tỷ lệ dân được cấp nước lấy theo TCXD 33:2006 ( 100% )
D : Lượng nước tưới cây, rữa đường, dịch vụ đô thị, khu công
nghiệp, thất

18
thoát, nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 trong
tiêu chuẩn TCXD 33: 2006 và lượng nước dự phòng cho phát triển công
nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy them 5-
10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư; Khi có lý do
xác đáng được phép lấy them không quá 15%
Lượng nước cấp cho sinh hoạt:
3
. .
200.5000.100%
1000( / ày)
1000 1000
tc
sh
q N f
q m ng
= = =
Lượng nước phục vụ công cộng:
3
10%. 100( / ày)
sh
qcc q m ng
= =
Lượng nước dịch vụ đô thị:
3
d
10% 100( / ày)
v Sh
q q m ng
= =

Lượng nước khu công nghiệp: 0 m
3
Lượng nước thất thoát:
3
15%( ) 180( / ày)
sh cc dv cn
q q q q q m ng
tt
= + + + =
Lượng nước dùng cho nhà máy xử lý nước:
3
.
8%( ) 110,4( / ày)
nh maynuoc sh cc dv cn tt
q q q q q q m ng
= + + + + =
Lưu lượng nước dự phòng :
3
10%. 100( / ày)
dp sh
q q m ng
= =
3
.
590,4( / ày)
CC DV CN tt nh may dp
D q q q q q q m ng
= + + + + + =
Vậy lưu lượng nước ngày trung bình :
3

ngày.tb
. .
1590,4( / ày)
1000
tc
q N f
Q D m ng
= + =
3
max max
. 1,2.1590,4 1908,48( / ày)
ngay ngay ngaytb
Q k Q m ng
= = =
19
3
ngay min ngay min ngay tb
. 0,9.1590,4 1431,36( / ày)Q k Q m ng
= = =
Trong đó: Hệ số dùng nước không điều hòa ngày kể đến cách tổ chức
đời sống xã hội, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, sự
thay đổi nhu cầu dùng nước theo mùa cần lấy như sau:
k
ngaymax
=1,1-1,2 ; k
ngay min
=0,8-0,9.( áp dụng cho đô thị loại I)
Chất lượng nước đầu vào như sau
Bảng 3.1. Thông số chất lượng nước đầu vào và chỉ tiêu
STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ Giá trị QCVN01:2009/BYT

1 pH - 6,7 6,5-8,5
2 Chất rắn lơ lững(SS) mg/L 230 -
3 Độ đục NTU 250 2
4 Độ màu Pt- co 150 15
5 Độ kiềm mg CaCO
3
/L 60 -
6 Sắt tổng cộng mg/L 0,05 0,3
7 Độ cứng tính theo
CaCO
3
mg/L 103 300
8 Colifom tổng số Vi khuẩn/100ml 6 0
 Nhận xét với chất lượng nguồn nước mặt như trên ta thấy: thì hệ thống xử
lý chủ yếu là chất rắn lơ lững, độ đục, độ màu, và colifom tổng số. Công nghệ
được đề xuất sẽ được quan tâm : lắng – lọc – khử trùng
 Lắng – lọc : tức là quá trình làm trong nước bằng cách khử màu, khử đục,
được thực hiện trong bể lắng và bể lọc. Trong thực tế để tăng nhanh và nâng
cao hiệu quả làm trong nước, người ta thường cho them vào nước chất phản
ứng ( phèn nhôm, phèn sắt). Khi đó dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt có
them các công trình như bể trộn và bể phản ứng.
20
 Khử trùng : chất khử trùng được sử dụng phổ biến hiện nay là các hợp chất
clo : clorua vôi, nước javen, clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể
lọc sang bể chứa hơặc đưa trực tiếp vào bể chứa. Để khử trùng có hiệu quả phải
đảm bảo thời gian tiếp xúc giữa clo và nước tối thiểu là 30 phút. Ngoài ra có
thể dùng ôzon, các tia vật lý ( tia tử ngoại), sóng siêu âm để diệt trùng.
II.1. Phương án 1
Nước nguồn – song chắn rác – trạm bơm cấp I – bể trộn cơ khí – bể
phản ứng và bể lắng ( bể phản ứng xoáy hình trụ nằm trong bể lắng) – bể lọc

nhanh (có hệ thống phân phối nước rữa ngược) – khử trùng – bể chứa nước
sạch.
Sơ đồ công nghệ:
 Thuyết minh công nghệ:
Nước từ nguồn sau khi đưa qua song chắn rác để loại bỏ các vật gây hại
cho các công trình phía sau, thì được trạm bơm cấp I đưa đến bể trộn cơ khí tại
đây hóa chất keo tụ và kiềm hóa sẽ được cho vào với liều lượng thích hợp để
tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau và dính với các hạt cặn lơ lững
có trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể.
Sau khi trộn nước sẽ được đưa sang bể phản ứng xoáy hình trụ nằm
trong bể lắng đứng, có chức năng hoàn thành hết quá trình keo tụ tạo điều kiện
21
Trạm bơm
cấp I
Bể phản
ứng xoáy
hình trụ
Bể trộn cơ
khí
Bể chứa nước
sạch
Chất kiềm
hóa
Khử trùng
Nước
nguồn
Song chắn rác
Bể
lắng
đứng

Chất keo tụ
Bể lọc nhanh
thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo
nên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng. Sau đó nước được
đưa sang máng phân phối đến bể lọc nhanh, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ để
làm trong nước triệt để, trước khi đưa đến bể chứa nước sạch, trên đường đi tới
bể là giai đoạn khử trùng để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh
II.2. Phương án 2:
Nước nguồn – song chắn rác - trạm bơm cấp I – bể phản ứng – lọc – khử
trùng – bể chứa nước sạch.

 Thuyết minh công nghệ:
Nước từ nguồn đi qua sau khi đưa qua song chắn rác để loại bỏ các vật
gây hại cho các công trình phía sau, thì được trạm bơm cấp I đưa đến bể trộn
cơ khí tại đây hóa chất phản ứng sẽ được hòa tan với nước, sau đó nước được
đưa đến bể lắng trong có lớp cặn lơ lững tại đây các hạt cặn tự nhiên có trong
nước sẽ va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lững và được giữ lại và cuối
cùng nước sẽ được làm trong triệt để tại bể lọc nhanh, trên đường đưa nước đến
22
Nước
nguồn
Bể trộn cơ
khí
Bể lắng trong có
lớp cặn lơ lững
Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch
Khử trùng
Trạm bơm
cấp I
Chất keo tụ

Chất kiềm hóa
Song chắn rác
bể chứa nước sạch thì cho hóa chất khử trùng vào để loại bỏ vi sinh vật gây
bệnh.
III. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
III.1 Đánh giá ưu, nhược điểm của hai phương án
Hai phương án trên chủ yếu khac nhau ở quá trình lắng, vì vậy ta sẽ
đánh giá hai bể lắng để đề xuất phương án tối ưu hơn.
Mô tả một số công trình đơn vị:
 Phương án 1:
Song chắn rác (SCR): Nước thải đưa tới công trình làm sạch trước hết
phải qua sông chắn rác.Tại song chắn rác, các tạp chất như rác, gỗ, xơ, bả, giấy,
rau, cỏ…được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.
– Ưu điểm :
 Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt
 Giữ lại tất cả các tạp vật lớn
– Nhược điểm :
 Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn
 Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian
 Phải xử lý rác thứ cấp
Bể trộn cơ khí: Dùng năng lượng của cánh khấy để tạo ra dòng chảy
rối. Việc khuấy trộn thường được tiến hành trong các bể trộn hình vuông hoặc
hình tròn với tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2 :1.
– Ưu điểm:
 Có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn
 Thời gian khuấy trộn ngắn
 Dung tích bể nhỏ nên tiết kiệm diện tích, vật liệu xây dựng
– Nhược điểm :
 Phải có máy khuấy trộn và các thiết bị cơ khí
 Đòi hỏi người quản lý vận hành phải có trình độ nhất định

Bể lọc nhanh: bao gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớp vật liệu
lọc, vật liệu lọc có thể là cát thạch anh. Thông thường được xử dụng cho dây
chuyền xử lý nước mặt có dung chất keo tụ hay trong dây chuyền khử sắt của
nước ngầm.
23
– Ưu điểm :
 Tốc độ lọc lớn, nên thời gian lọc nhanh
 Diện tích xây dựng nhỏ
 Tận dụng được toàn bộ chiều cao lớp lọc
 Kỹ thuật đơn giãn
– Nhược điểm:
 Hiệu quả lọc không cao
 Tốc độ nước đi qua lớp vật liệu tương đối lơn nên sức dính kết của
nhiều hạt cặn không đủ sức giữ chúng lại
Bể lắng đứng: Nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên
trên, còn các hạt cặn rơi chiều ngược lại với chiều chuyển động của dòng nước.
Hiệu quả xử lý ngoài phụ thuộc vào chất keo tụ, thì còn phụ thuộc vào sự phân
bố của dòng nước đi lên và chiều cao vùng lắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới
kết dính với nhau được. Bể lắng đứng thường được bố trí kết hợp với bể phản
ứng xoáy trụ ( hay còn gọi là ống trung tâm).
Hình 3.1 Bể lắng đứng
– Ưu điểm của bể lắng đứng : thuận tiện cho việc xã cặn, ít tốn diện tích xây
dựng, khả năng ứng dụng thực tế cao.
– Khuyết điểm : chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá thành xây dựng, số
lượng bể nhiều , hiệu suất thấp.
 Phương án 2:
24
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững : thường được áp dụng cho công trình
có lưu lượng điều hòa hoặc thay đổi dần dần trong phạm vi không quá
±

15%
trong 1 giờ và nhiệt độ nước đưa vào bể thay đổi không quá
±
1
o
C trong 1 giờ.
Sở dĩ phải có những quy định nghiêm ngặt đó là vì trong lớp cặn lơ lững các
hạt cặn lớn lên rồi bị phá vỡ thành những hạt cặn nhỏ hơn, sau đó lại hấp phụ
và lớn lên. Để cho hạt cặn lớn lên phải có thời gian, nếu như lưu lượng nước
giao động quá lớn hạt cặn chưa đủ lớn sẽ bị cuốn đi.
Mặt khác nếu nhiệt độ thay đổi đột ngột, lức liên kết giữa các hạt cặn lơ
lững sẽ thay đổi và những bông cặn sẽ biến dạng có khi sẽ bị phá vỡ. Ngoài ra
nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí. Nếu không trong
quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạt cặn tràn
vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau khi lắng.
– Ưu điểm của bể lắng trong là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá
trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay
trong lớp cặn lơ lững của bể lắng. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và
tốn ít diện tích xây dựng hơn.
– Nhưng nó có nhược điểm có kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, đòi
hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động
lưu lượng và nhiệt độ của nước. Hiện nay, theo tiêu chuẩn TCXD 33: 2006, bể
lắng trong chỉ nên áp dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000 m
3
/ ngày
đêm.
 Nhận xét :
Qua 2 phương án trên thì ta thấy :
– Hiệu quả lắng 2 phương án trên chênh lệch không cao
– Diện tích xây dựng phương án 2 hơn so với phương án 1 .Chi phí xây dựng

ban đầu thấp hơn. Nhưng khả năng ứng dụng vào thực tế không cao, vì chi phí
và khả năng vận hành cao, khó khăn.
– Phương án 1 tuy chiếm diện tích xây dựng nhưng không đáng kể
– Khả năng vận hành của phương án 1 dễ dàng và ứng dụng thực tế cao
25