Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư 33.000 dân

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Nước là một nhu cầu cần thiết cho mọi sinh vật trên trái đất. Không có nước,
cuộc sống trên trái đất không thể tồn tại. Nhu cầu sử dụng nước của con người cho các
hoạt động bình thường cũng là khá lớn chưa kể đến các hoạt động sống khác.
Nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, ngoài ra
nước còn sử dụng cho các hoạt động khác như: cứu hỏa, tưới cây, rửa đường,… Hầu
hết mọi ngành công nghiệp đều cần đến nước cấp như một nguồn nguyên liệu không
thể thay thế được trong sản xuất.
Ngày nay, phát triển sản xuất đã góp phần cải thiện cuộc sống. Nhưng bên cạnh
đó cũng tạo ra những nguồn thải trực tiếp hay gián tiếp làm ô nhiễm những nguồn cấp
cho chính con người. Mặt khác, nguồn nước tự nhiên không đảm bảo hoàn toàn đạt tiêu
chuẩn chất lượng nước cấp và tính ổn định không cao.
Vấn đề được đặt ra là làm thế nào để cung cấp nước sạch cho sinh hoạt và sản
xuất một cách tốt nhất và hiệu quả bên cạnh đo phải thích hợp về mặt kinh tế đồng thời
không gây ra những tác động ảnh hưởng tới môi trường.
Trong những năm gần đây, cùng sự phát triển chung của kinh tế xã hội cả nước
và Tp.Buôn Ma Thuột cũng như khu dân cư phường Tân An. Cơ cấu kinh tế đang
chuyển đổi mạnh mẽ, các ngành nghề mở rộng giúp cho kinh tế phát triển từ đó nhu
cầu sử dụng nước sạch cho ăn uống, sinh hoạt của người dân tăng cao.
Do đó nhiệm vụ thiết ké hệ thống cung cấp nước sạch phục vụ cho hoạt động sản xuất
và sinh hoạt ở khu dân cư phường Tân An – TP Buôn Ma Thuột là cần thiết, đáp ứng
nhu cầu dùng nước sạch cho sinh hoạt hàng ngày của người dân trong khu dân cư.
1.2. Khái quát chung về phường Tân An
Phường Tân An thuộc thành phố Buôn Ma Thuột là một khu vực kinh tế năng
động, do đó nước là một yếu tố không thể thiếu của khu vực.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
1

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Do đó, việc xây dựng trạm xử lý là cần thiết, đáp ứng nhu cầu nhu cầu sử dụng
nước trong sinh hoạt, trong các hoạt động sản xuất kinh doanh hiện tại và trong tương
lai theo định hướng phát triển của khu vực phường Tân An.
1.3. Điều kiện tự nhiên
1.3.1. Vị trí địa lý
Phường Tân An nằm ở phía Tây Nam của thành phố Buôn Ma Thuột.

Hình 1.1 . Bản đổ hành chính thành phố Buôn Ma Thuột.
Có ranh giới:
+ Đông giáp xã Ea Tu và Phường Tân Lập;
+ Tây giáp phường Tân Lợi;
+ Nam giáp phường Tân Lập và phường Tân Lợi;
+ Bắc giáp xã Ea Tu và huyện Cư M'gar.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
2


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Hình 1.2. Bản đổ giới hạn và vị trí phường Tân An, tp Buôn Ma Thuột.
1.3.2. Điều kiện thủy văn
Hệ thống sông suối trên địa bàn tỉnh khá phong phú, bao gồm 3 hệ thống sông chính:
- Hệ thống sông Srepok, chảy theo hướng Tây Bắc đổ vào sông Mê Kông, gồm:
+ Sông Srepok là sông lớn nhất ĐắkLắk. Tổng diện tích lưu vực là 14420 km 2,
chiều dài chạy qua địa bàn tỉnh 341 km, lòng sông rộng 100 - 150 m. Mô đun dòng
chảy bình quân trên lưu vực khoảng 20 lít/s/km 2. Sông Srepok có 2 nhánh chính là
sông Krông Ana và Krông Nô.

+ Sông Krông Ana: diện tích lưu vực khoảng 3960 km 2, dài gần 120 km .
Môđun dòng chảy bình quân 21 lít/s/km2.
+ Sông Krông Nô: diện tích lưu vực khoảng 3930 km 2, môđun dòng chảy bình
quân 34 lít/s/km2, phần hạ lưu dòng chảy tương đối gấp khúc.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
3


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

- Hệ thống sông Đồng Nai nằm ở phía Nam, phần chạy qua địa bàn tỉnh có tổng diện
tích lưu vực là 3642 km2 , gồm 3 nhánh chính là suối Đak Tih, suối Đak Nông và suối
Đak Rung.
- Hệ thống sông Ba, nằm ở phía Đông Bắc tỉnh, đổ ra biển Đông, phần chảy trên địa
bàn Đắk Lắk có diện tích lưu vực 1500 km2 , mô đun dòng chảy bình quân 37,5
lít/s/km2, bao gồm 2 nhánh chính là sông Krông Hin và sông Krông HNăng.
Bên cạnh hệ thống sông suối khá dày đặc, trên địa bàn tỉnh còn có nhiều hồ tự nhiên và
nhân tạo như hồ Lắk, Ea Kao, Buôn Triết, Ea Sô...
1.3.3. Điều kiện điạ chất
Chủ yếu là nhóm đất xám, đất đỏ bazan và một số nhóm khác như: đất phù sa,
đất gley, đất đen.
Các đất hình thành từ đá bazan có độ phì khá cao (pH/H 2O từ trung tính đến
chua, đạm và lân tổng số khá). Sự đồng nhất cao giữa độ phì nhiêu tự nhiên và độ phì
nhiêu thực tế của các nhóm đất và loại đất, được phân bố trên cao nguyên Buôn Ma
Thuột trải dài khoảng 90 km theo hướng đông bắc - tây nam và rộng khoảng 70 km.
- Nhóm đất phù sa (Fuvisols): Được hình thành và phân bố tập trung ven các sông suối.
Tính chất của loại đất này phụ thuộc vào sản phẩm phong hoá của mẫu chất..
- Nhóm đất Gley (Gleysols): Phân bố tập trung ở các khu vực thấp trũng.
- Nhóm đất xám (Acrisols): Là nhóm lớn nhất trong số các nhóm đất có mặt tại Daklak,
phân bố ở hầu hết các huyện.

- Nhóm đất đỏ (Ferrasol, trong đó chủ yếu là đất đỏ bazan): chiếm diện tích lớn thứ hai
(sau đất xám) chiếm tới 55,6% diện tích đất đỏ bazan toàn Tây Nguyên. Đất đỏ bazan
còn có tính chất cơ lý tốt, kết cấu viên cục độ xốp bình quân 62 - 65%, khả năng giữ
nước và hấp thu dinh dưỡng cao... rất thích hợp với các loại cây công nghiệp có giá trị
kinh tế như cà phê, cao su, chè, hồ tiêu... và nhiều loại cây ăn quả, cây công nghiệp
ngắn ngày khác.

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
4


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

1.4. Điều kiện kinh tế - xã hội
1.4.1. Dân số
Hiện tại dân số của khu vực phường Tân An vào khoảng 12 000 nhân khẩu.
Tỉ lệ gia tăng dân số trung bình : 13,5%.
Dân số dự kiến từ đây đến năm 2020 khoảng 33 000 dân.
1.4.2. Kinh tế
Nhìn chung tình hình phát triển kinh tế xã hội của khu vực tương đối mạnh thu
hút sự tập trung của lao động và tạo thu nhập ổn định cho người dân. Mục tiêu phát
triển đề ra như sau:
1.4.2.1.

Đến năm 2015

+ Phấn đấu GDP của phường đến năm 2015 (giá so sánh) tăng gấp 2,16 lần so với
năm 2010.
+ GDP tăng bình quân 16-17%/năm, trong đó công nghiệp – xây dựng tăng lên 1819%; dịch vụ tăng 16-17%, nông lâm nghiệp tăng 2-3%.
+ Cơ cấu kinh tế: chuyển dần sang công nghiệp xây dưng là 48%, dịch vụ là 47%,

nông – lâm nghiệp là 5%.
+ Xây dựng một số khu đô thị mới trong phường đạt tiêu chuẩn đô thị loại I.
1.4.2.2.

Đến năm 2020

+ Phấn đấu GDP của phường đến 2020 (giá so sánh) tăng 2,1 lần so với 2015.
+ GDP tăng bình quân 15-16%/năm , trong đó dịch vụ tăng 16-17%, công nghiệp
– xây dựng tăng 14-15%, nông – lâm nghiệp tăng 1-2%.
+ Cơ cấu kinh tế: công nghiệp xây dựng chiếm 50%, dịch vụ là 47,5% và nông –
lâm nghiệp chiếm 2,5%.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
5


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

+ Xây dựng một số khu vực đạt đô thị loại I, toàn bộ phường đạt tiêu chuẩn đô thị
loại II.
1.5. Hiện trạng và định hướng cấp nước
Năm 2010, có 100% dân số thành thị được dùng nước sạch với định mức bình
quân 120 lít/ngày và trên 70% dân số nông thôn với bình quân 80 - 90 lít/ ngày. Đến
năm 2020 có 100% dân số được sử dụng nước sạch.
Tranh thủ thu hút các nguồn vốn ODA, NGO; kết hợp nhà nuớc và nhân dân cùng
làm, khuyến khích các thành phần kinh tế đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước, nhà máy
nước, trạm cấp nước và được thu tiền sử dụng nước của các hộ gia đình.
Khuyến khích thành lập các hợp tác xã kinh doanh nước sinh hoạt. Thực hiện giá
khuyến khích lắp đặt và sử dụng nước, hoặc cho vay trả chậm đối với các hộ nghèo.

Chương 2

TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP
PHƯỜNG TÂN AN
2.1. Nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt

Trong đó:


qi: Tiêu chuẩn lấy nước ( l/ng.ngđ), theo TCXD 33 – 2006 đối với đô thị loại II, thiết kế
cho giai đoạn 2020 sẽ có 100% dân đô thị được cấp nước với tiêu chuẩn cấp nước q i =
150 l/ng.ngđ.



Ni : Số dân tính toán (người).



Kngày max : Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất; K ngàymax = 1,2 ÷ 1,4. theo TCXD 33 –
2006 chọn Kngàymax = 1,4.

2. 2. Nước dùng cho công nghiệp
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
6


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Lưu lượng nước cấp cho sản xuất: Qsx = 2 000 (m3/ngđ).
Lưu lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của 400 người công nhân trong thời
gian làm việc:

Trong đó


qi: Tiêu chuẩn dùng nước cho công nhân khi làm việc,theo TCXD 33/2006 với điều
kiện làm việc bình thường. qi = 25 l/ng.ca.



Ni

: Tổng số công nhân của nhà máy (người).

Lưu lượng nước tắm cho công nhân sau mỗi ca làm việc (nước tắm được cấp
trong 45 phút).

Trong đó


qi

: Tiêu chuẩn nước cho một lần tắm hoa sen (l/hoa sen).



Ni

: Số công nhân tắm hoa sen (người).



n

: Số người sử dụng tính cho một nhóm hoa sen.

Theo TCXD 33 – 2006: qi = 300 l/giờ với n = 30 người công nhân làm việc
trong điều kiện bình thường - không bẩn quần áo tay chân /nhóm hoa sen.

Vậy lưu lượng nước cấp cho công nghiệp tập trung:

2. 3. Nước dùng cho tiểu thủ công nghiệp
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
7


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Do không có số liệu cụ thể nên chọn 10%.

2. 4. Nước dùng cho tưới đường, tưới cây

Do không có số liệu cụ thể nên chọn 8%.



Vì lưu lượng nước tưới cây chiếm 40% nên:



Vì lưu lượng nước tưới đường chiếm 60% nên:

2. 5. Nước dùng cho công trình công cộng

Do không có số liệu cụ thể nên chọn 10%.

2. 6. Nước dùng cho chữa cháy

Trong đó


qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy (l/s), chọn qcc = 15l/s (theoTCXD 33-2006).



n: Số đám cháy xảy ra đồng thời, theo TCXD 33 – 2006 có n = 2.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
8


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN


k : Hệ số xác định theo thời gian phục hồi nước dự trữ chữa cháy. Đây là đô thị loại II
có 25.000 dân, nhà xây dựng hỗn hợp các tầng không phụ thuộc vào bậc chịu lửa, theo
TCXD 33 – 2006 thì k = 1.
2. 7. Công suất của trạm xử lý
• Công suất hữu ích cấp cho đô thị

• Công suất của trạm bơm cấp II phát vào mạng lưới cấp nước

Trong đó


Kr
: Hệ số lượng nước rò rỉ trên mạng lưới và lượng nước dự phòng, theo TCXD
33 – 2006 thì Kr = 1,1 – 1,2.Vì hệ thống cấp nước đô thị được thiết kế mới cho giai
đoạn 2020 nên chọn hệ số dự phòng Kr = 1,2.

• Công suất trạm xử lý

Trong đó


KXL: là hệ số lượng nước cho bản thân trạm xử lý, theo TCXD 33 – 2006 K XL = 1,04 –
1,06, chọn KXL =1,05.

Lấy tròn 15 000 m3/ngđ. Vậy công suất trạm xử lý là Q = 15 000 m3/ngđ.Chương

3

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM VÀ
ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
9


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

3.1. Tổng quan về nguồn nước ở khu vực
3.1.1. Nước mặt

Với những đặc điểm về khí hậu-thủy văn và với 3 hệ thống sông ngòi phân bố tương
đối đều trên lãnh thổ (hệ thống sông Srepok; hệ thống sông Ba, hệ thống sông Đồng
Nai) cùng với hàng trăm hồ chứa và 833 con suối có độ dài trên 10 km, đã tạo cho
ĐắkLắk một mạng lưới sông hồ khá dày đặc. Vì vậy, nhiều vùng trong tỉnh có khả
năng khai thác nguồn nước mặt thuận lợi để phục vụ sản xuất và đời sống, nhất là các
địa bàn phân bố dọc theo hai bên sông Krông Ana thuộc các huyện: Krông Ana, Krông
Pắc, Lăk và Krông Knô....
3.1.2. Nước ngầm
Tồn tại chủ yếu dưới 2 dạng: Nước lỗ hổng và nước khe nứt. Chất lượng nước thuộc
loại nước siêu nhạt, độ khoáng hoá M= 0,1 - 0,5, pH = 7-9. Trữ lượng ở đây vào
khoảng 50 000 m3/ngđ (theo Liên đoàn Địa chất Thuỷ văn - Địa chất công trình).
3.1.3. Lựa chọn nguồn nước cấp
Ta thấy trên địa bàn phường Tân An có hai nguồn nước có thể cung cấp nước cho khu
vực là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Cả hai nguồn nước này đều đáp ứng
được nhu cầu dùng nước của khu vực. Tuy nhiên nhằm thuận tiện trong việc khai thác,
xử lý và kinh tế này ta chọn nguồn nước ngầm làm nguồn cung cấp nước cho khu vực.
3.2. Tổng quan quá trình xử lý nước ngầm
Đối với nguồn nước xử lý là nước ngầm, thì chủ yếu là quá trình khử sắt trong
nước ngầm. Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt có hóa trị II là thành
phần của các muối như Fe(HCO3); FeSO4. Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước
ngầm thường cao và phân bố không đồng đều.
Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn , mỗi công đoạn được thực hiện
trong các công trình đơn vị khác nhau . Tập hợp các công trình đơn vị từ đầu đến cuối
gọi là một dây chuyền công nghệ , căn cứ vô chỉ tiêu chất lượng nguồn nước, yêu cầu
nước sử dụng cụ thể xây dựng các sơ đồ dây chuyền công nghệ khác nhau.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
10


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

3.2.1. Quá trình khử sắt
Hiện này có nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, có thể chia thành 3
nhóm chính sau:
 Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng.
 Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất.
 Các phương pháp khử sắt khác.


Khử sắt bàng phương pháp làm thoáng

Thực chất của phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy trong
nước, tạo điều kiện để Fe 2+ oxy hóa thành Fe3+, sau đó thực hiện quá trình thủy phân để
tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 , rồi bể lọc để giữ lại. Làm thoáng có thể là làm
thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo.
Trong nước ngầm, sắt II bicacbonat là muối không bền vững, thường phân ly theo
dạng sau:
−

Fe( HCO3 ) → 2 HCO3 + Fe 2+
Nếu trong nước có oxy hòa tan, quá trình oxy hóa thủy phân diễn ra như sau:

4 Fe 2+ + O2 + 10 H 2 O → 4 Fe(OH ) 3 + 8H +
Đồng thời xảy ra phản ứng phụ:
−

H + + HCO3 → H 2 O + CO2
Tốc độ của phản ứng oxy hóa được biểu thị theo phương trình sau:

[

] [

]

d Fe2 +
Fe2 + [ O2 ]
v=
=
×K
2
dt
H

[ ]

Trong đó,
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
11


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN


v: Tốc độ oxy hóa.

[



]

d Fe2 +
dt : Sự biến thiên nồng độ [Fe2+] theo thời gian t.



[Fe2+]; [H+] ;[O2]: Nồng độ của các ion Fe2+ ; H+ v oxy tan trong nước.



K: Hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác.


Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất
i. Khử sắt bằng các chất oxy hóa mạnh

Các chất oxy hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt: Cl 2 , KMnO4 ,O3… Khi cho
các chất oxy hóa mạnh vào nước , phản ứng diễn ra như sau:

2 Fe 2+ + Cl2 + 6 H 2O → 2 Fe(OH ) 3 + 2Cl − + 6 H +

3Fe 2+ + KMnO4 + 7 H 2O → 3Fe(OH ) 3 + MnO2 + K + + 5 H +
Trong phản ứng, để oxy hóa 1 mg Fe 2+, cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 KMNO4 và đồng
thời độ kiềm của nước giảm đi 0,018 mgdl/l.
ii. Khử sắt bằng vôi

Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng độc lập, mà kết hợp với các
quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước. Khi cho vôi vào nước, quá trình khử
sắt xảy ra theo 2 trường hợp:



Trường hợp nước có oxy hòa tan: vôi được coi như chất xúc tác, phản ứng khử sắt
diễn ra như sau:

4 Fe( HCO3 ) 2 + O2 + 2 H 2O + 4Ca(OH ) 2 → 4 Fe(OH )3 ↓ +4Ca( HCO3 ) 2
Sắt III hydroxit được tạo thành, dễ dàng lắng lại trong bể lắng và giữ lại hoàn toàn
trong bể lọc.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
12


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN


Trường hợp nước không có oxy hòa tan: khi cho vôi vào nước phản ứng diễn ra
như sau:

Fe( HCO3 ) 2 + 4Ca(OH )2 → FeCO3 + CaCO3 + H 2O
Sắt được khử đi dưới dạng FeCO3.


Các phương pháp khử sắt khác



Khử sắt bằng trao đổi ion: cho nước đi qua lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi
ion. Các ion H+ và Na+ có trong thành phần của lớp vật liệu, sẽ trao đổi với các ion
Fe2+ có trong nước. Kết quả Fe2+ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc.



Khử sắt bằng điện phân: dùng các cực âm bằng sắt, nhôm, cùng các cực dương
bằng đồng, … và dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực
hình trụ phẳng.



Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật: cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp các lọc
của bể lọc. Thông qua hoạt động của các vi khuẩn, sắt được loại bỏ khỏi nước.
3.2.2. Quá trình lắng

Lắng là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành
quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra rất phức
tạp, chủ yếu lắng ở trạng thái động. Các hạt cặn không tan trong nước là những tập
hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và
không ổn định (luôn thay đổi hình dạng, kích thước trong quá trình lắng do chất keo
tụ).
Theo phương chuyển động của dòng nước qua bể, người ta chia ra các loại bể
lắng sau:


Lắng tĩnh và lắng theo từng mẻ kế tiếp: thường gặp trong các hồ chứa nước, sau
trận mưa nước chảy vào hồ mang theo cặn lắng làm cho nồng độ cặn trong hồ tăng
hơn, nước đứng hơn, cặn lắng tĩnh xuống đáy……

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
13

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN


Bể lắng cố định nước chảy ngang cặn rơi thẳng đứng hay còn gọi là bể lắng ngang:
cấu tạo bể lắng ngang gồm bốn bộ phận chính: bộ phận phân phối nước vào bể;
vùng lắng cặn; hệ thống thu nước được lắng; hệ thống thu xả cặn. Căn cứ vào biện
pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm hai loại: bể lắng ngang thu
nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên mặt. Bể lắng ngang thu nước ở
cuối thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng. Bể lắng ngang thu nước bề mặt thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn
lơ lửng.



Bể lắng cố định nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống gọi là bể lắng đứng: bể
lắng đứng thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ (hay còn gọi là ống trung
tâm). Theo chức năng làm việc, bể chia làm hai vùng: vùng lắng có dạng hình trụ
hoặc hình hộp ở phía trên vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở
phía dưới.



Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: trong bể lắng nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ
lửng được hình thành trong quá trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong
thu trên bề mặt, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn, từng thời kỳ xả ra ngoài. Bể lắng
có lớp cặn lơ lửng dùng bể lắng cặn có khả năng keo tụ.



Lắng trong các ống tròn hoặc trong các hình trụ vuông, lục lăng đặt nghiêng so với

phương ngang 60o: nước từ dưới lên, cặn trượt theo đáy ống từ trên xuống gọi là bể
lắng nghiêng hay còn gọi bể lắng cặn lớp mỏng, dùng chủ yếu để lắng nước đã
trộn
3.2.3. Quá trình lọc

Quá trình lọc là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với lớp 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. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu
chuẩn cho phép. Sau khoảng thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị giữ lại, làm tốc độ
lọc giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, ta phải tiến hành rửa lọc,
có thể rửa bằng nước hoặc bằng gió hoặc bằng gió nước kết hợp.

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
14


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Để thực hiễn quá trình lọc nước có thể sử dụng trong số loại bể lọc có nguyên
tắc làm việc, cấu tạo vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau, có thể chia ra các
loại bể lọc sau:
 Theo tốc độ lọc chia ra


Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0,1÷ 0,5 m/h.



Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5÷ 15 m/h.



Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36÷ 100 m/h.
 Theo chế độ dòng chảy chia ra



Bể lọc trọng lực: như lọc hở, lọc không áp.



Bể lọc áp lực: bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên vật liệu
lọc.
 Theo chiều của dòng nước chia ra



Bể lọc xuôi: là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như
bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông……



Bể lọc ngược: là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu từ dưới lên như bể
lọc tiếp xúc:



Bể lọc hai chiều: là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai
chiều từ trên xuống và từ dưới lên như bể lọc AKX.
 Theo số lượng lớp vật liệu chia ra



Bể lọc một lớp vật liệu.



Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu.
 Theo cỡ hạt vật liệu lọc chia ra



Bể lọc cỡ hạt nhỏ: d< 0,4 mm.

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
15


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN


Bể lọc cỡ hạt vừa: d = 0,4 ÷ 0,8 mm.



Bể lọc cỡ hạt thô: d > 0,8 mm.
 Theo cấu tạo vật liệu lọc chia ra



Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt.



Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại.



Bể lọc có màng lọc: nước lọc di qua màng được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ
hoặc lớp vật liệu lọc rỗng.
3.2.4. Quá trình khử trùng nước

Khử trùng nước là khâu bắt buột cuối cùng trong quá trình xử lý nước ăn uống
sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và vi trùng. Sau các quá
trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua lọc, phần lớn các vi trùng đã được giữ lại.
Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, ta còn phải tiến hành khử trùng
nước.
Hiện nay có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như:


Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh: như Clo. Hợp chất của Clo, Ozon, Kali.



Khử trùng nước bằng tia tử ngoại: hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước
sóng ngắn có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Khi chiếu các tia này trong nước, các
tia này sẽ tác dụng vào các phần tử prôtit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và
khả năng trao đổi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt.



Khử trùng bằng siêu âm: dùng dòng siêu âm với cường độ có tác dụng trong
khoảng thời gian nhỏ nhất là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh có trong
nước.



Khử trùng bằng phương pháp nhiệt: đun sôi nước ở nhiệt độ 100 oC sẽ có thể tiêu
diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn gặp nhiệt độ cao
sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc.

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
16


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

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 của nó.



3.3. Đề xuất dây truyền công nghệ
Qua thu thập dữ liệu, nước ngầm tại phường Tân An có các chỉ tiêu như sau:

ST
T

CHỈ TIÊU

1

pH

2

Độ cứng

3

ĐƠN VỊ

NƯỚC
NGUỒN

QCVN

So sánh

01 – 2009

7,6

6.5 - 8.5

Đạt

mg/l

18.0

300

Đạt

Cl-

mg/l

10.63

250

Đạt

4

NO2-

mg/l

0.3

1

Đạt

5

NO3-

mg/l

0.2

10

Đạt

6

SO42-

mg/l

2.0

250

Đạt

7

NH4+

mg/l

2.3

3

Đạt

8

PO43-

mg/l

0.02

2.5

Đạt

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
17


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

9

Sắt tổng cộng

mg/l

20

10

Độ kiềm tổng cộng

mg/l

30.0

11

Chất hữu cơ

mg/l

0.1

12

Độ đục

NTU

0,7 – 0,75

13

Hàm lượng cặn
nước nguồn

mg/l

50

14

Độ màu

TCU

8

15

Tổng hàm lượng
các muối hòa tan

mg/l

300

0.5

Chưa đạt

≤2

Đạt

≤ 15

Đạt

Bảng 3.1. Chỉ tiêu nguồn nước ngầm tại phường Tân An
(Nguồn: Theo xét nghiệm của Trung tâm Y Tế Dự Phòng – Sở Y Tế Dak Lak 06/2009).

 Căn cứ trên kết quả so sánh trên thì dây chuyền công nghệ nhất thiết phải qua các công
đoạn sau: Do hàm lương sắt trong nước ngầm khá cao nên quá trình oxy hóa sắt hai
thành ba bằng biện pháp làm thoáng cần kết hợp với quạt gió cưỡng bức. Dây chuyền
công nghệ dùng quạt gió cưỡng bức thuận lợi là trong tương lai khi hàm lượng sắt 2
tiếp tục tăng thì chỉ cần thay quạt gió có lưu lượng lớn hơn để cung cấp đủ oxy cho quá
trình oxy hóa.
Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để
quyết định cần xử lý những chất gì, chọn những thông số chính về chất lượng nước
nguồn đã có thì các phương án xử lý đề xuất là:

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
18


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

• Phương án 1:
KHỬ TRÙNG
GIẾNG KHOAN

GIÀN MƯA

BỂ LẮNG NGANG

LỌC NHANH

BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH

NƯỚC RỬA LỌC

CẶN

• Phương án 2:
KHỬ TRÙNG
GIẾNG KHOAN

BỂ LẮNG TRONG CÓ LỚP CAN LƠ LỬNG
LỌC NHANH
QUẠT GIÓ

-

BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH

NƯỚC RỬA LỌC

CẶN

3.4. Phân tích và so sánh công nghệ
• Phương án 1:
Nước được bơm lên từ giếng khoan và bơm về khu xử lý qua tuyến ống dẫn nước
thô.Nước về khu xử lý được bơm lên hệ thống giàn mưa nhằm khử sắt có trong nước,
sau đó dẫn qua bể lắng.
Tại bể lọc, những cặn còn lại của quá trình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu

lọc và giữ lại các chất như sắt và mangan. Sau đó nước được bơm về bể chứa nước
sạch.Tại đây nước được khử trùng bằng clo, thời gian đảm bảo tối thiểu 30 phút tiếp
xúc với nước trước khi bơm ra sử dụng.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
19


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

• Phương án 2
Tương tự như phương án 1, nhưng ở phương án 2 ta không dùng công trình khử sắt
là giàn mưa mà sử dụng thùng quạt gió.Và ở phương án 2 ta sử dụng bể lắng trong có
lớp cặn lơ lửng.
 So sánh 2 phương án
So sánh

Ưu điểm

Phương án 1

Phương án 2

- Giàn mưa dễ vận hành và cải
tạo khi chất lượng nước đầu vào
thay đổi.

- Hệ số khử khí CO 2 trong thùng
quạt gió là 90-95% cao hơn so với
giàn mưa là 80-85%.

- Bể lắng ngang hoạt động ổn
định, có thể hoạt động tốt ngay
khi chất lượng nước đầu vào thay
đổi và vận hành đơn giản.

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
đạt hiệu suất cao hơn bể lắng ngang
trong xử lý.

- Chủ động trong việc tăng
giảm lưu lượng hằng ngày hay
tăng công suất xử lý khi cần thiết.

Nhược
điểm

- Giàn mưa tạo tiếng ồn khi
hoạt động, khối lượng công trình
diện tích lớn. Ảnh hưởng tới tính
thẩm mỹ, mỹ quan.
- Bể lắng ngang chiếm diện
tích xây dựng lớn.

- Khối lượng công trình nhỏ chiếm
ít diện tích xây dựng.

- Khi tăng công suất phải xây dựng
thùng quạt gió chứ không thể cải tạo
lại.
- Bể lắng trong rất nhạy cảm với sự

dao động về lưu lượng và nhiệt độ
nguồn nước, khó khăn khi tăng hay
giảm lưu lượng nước đầu vào.

Qua phân tích so sánh chọn phương án 1 để xử lý nguồn nước.
3.5 Xác định và đánh giá các chỉ tiêu nước nguồn:
Ta có tổng hàm lượng các muối hòa tan trong nước là P = 300mg/l
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
20


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

 Xác định CO2 tự do trong nước nguồn
Lượng CO2 tự do có trong nước nguồn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ kiềm Ki và
pH và được xác định theo biểu đồ Langlier.
Với: P = 300 mg/l.
T = 30 0C.
pH = 7,6.
Độ kiềm Ki0 = 6,25 mgđl/l.
Tra biểu đồ Langlier ta xác định được hàm lượng CO2 tự do là 36 (mg/l).
 Xác định các chỉ tiêu sau làm thoáng:
 Độ kiềm sau làm thoáng được xác định theo công thức:
Ki* = Ki0 – (0,036

[Fe2+])

Ki0: là độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 6,25 mgđl/l.
=> Ki* = 6,25 – (0,036

20) = 5,53 (mgđl/l).

 Hàm lượng CO2 sau làm thoáng:
CO2* = (1- a)

CO20 + 1,6

[Fe2+]

a = hiệu quả khử CO2 bằng công trình làm thoáng, tuỳ thuộc vào loại công trình làm
thoáng ( Theo TCXD 33-2006).
Đối với phương pháp lám thoáng bằng giàn mưa thì: a = 0,75 – 0,8.
 Chọn a = 0,75.
CO2*= (1- 0,75)

36 + (1,6

20) = 41 (mg/l)

 pH của nước sau làm thoáng:
Có các giá trị đã biết:

Ki* = 5,53 (mgđg lượng/l)

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
21


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

CO2*= 41 (mg/l)
T = 300C
P = 300 (mg/l).
Tra biểu đồ Langlier: pH* = 7,5

15
20
25

2

2,5

300

2

350
400
450
500
550
600

30
35
40
50
60
1

3

250

7

1,5

16
20
30
40
50
60
70
80
90100
150
200
300
400

6,5

1

6
5,5

650
700
750
800
3

7,5

5

0,5
4

5

CO 2

§é kiÒm

p (muèi)

Thang phô

200

3
4
5
67
8

910

8

NhiÖt ®é

150

2

8,5

5
4,5
4
3,5

§é pH

10

T æng hµm¦lîng muèiP (mg/l)

5

Thang phô

o

100

pH

1

CO2 tù do

8
7
6

50

§é kiÒm

NhiÖt ®é (T C)

0

a
b

1

6

2

3

4

5

6

Hình 3.1. Biểu đồ quan hệ giữa Ki, CO2 và độ pH trong nước
Như vậy sau khi làm thoáng pH = 7,15 > 6,8 nên không cần phải điều chỉnh
pHChương

4

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1. Tính toán các công trình đơn vị
4.1.1. Giàn mưa
Nhiệm vụ:
 Hòa tan oxy từ không khí vào nước, tạo điều kiện để Fe 2+ oxy hóa thành Fe3+,
Mn2+ thành Mn4+ để dễ dàng kết tủa, dễ lắng đọng.
GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
22


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

 Khử khí CO2 , H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi
và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân Sắt và Mangan, nâng cao năng
suất của các công trình lắng và lọc.
 Diện tích giàn mưa:

Trong đó:

- Q = 15000 m3/ngđ = 625 m3/h.
- qm : cường độ mưa khoảng 10-15 m3/m2-h, chọn qm=10 m3/m2-h.

Để thu được nhiều không khí, giàn mưa được chia thành N = 5 ngăn và bố trí thành
một hàng vuông góc với hướng gió chính.
 Diện tích mặt bằng của một ngăn giàn mưa:

Chọn kích thước mỗi ngăn của giàn mưa: L × B = 5 × 2,5.
Kiểm tra lại cường độ mưa:

 Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc:

Trong đó:
- K: Kệ số khử khí, chọn vật liệu tiếp xúc là than cốc có d = 24mm, theo biểu đồ
hình 5-8 trang 173 sách “Xử lý nước cấp” của Nguyễn Ngọc Dung, xác định được K =
0,092 m/h ứng với nhiệt độ của nước là 300C.
- G: Lượng CO2 tự do cần khử (kg/h).

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
23


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Trong đó:

Cl

: Lượng CO2 tự do đơn vị cần khử để tăng độ pH lên 7,5 tính như sau:

Trong đó:
Fe2+ hàm lượng sắt của nước nguồn, Fe2+ = 20 mg/l.
Cđ: Hàm lượng CO2 ban đầu trong nước ngầm, Cđ = 36 mg/l.
Ct

: Nồng độ CO2 tính toán ứng với pH = 7,5 và độ kiềm của nước nguồn

Trong đó:
Cbđ: nồng độ CO2 tự doxác định theo biểu đồ Langlier, ứng với pH =7,6 và độ
kiềm K = 6,25 mg/l ở 200C thì Cbđ = 60 mg/l.
: hệ số kể đến hàm lượng muối hòa tan trong nước (tra bảng 5-1 trang 173 sách
“Xử lý nước cấp” của Nguyễn Ngọc Dung, ứng với lượng muối hòa tan trong nước là P
= 300 mg/l, tìm được β=0,96).
: hệ số kể đến nhiệt độ của nước (tra bảng 5-2 trang 173, sách “Xử lý nước cấp”
của Nguyễn Ngọc Dung, ứng với nhiệt độ nước 300C, tìm được γ=0,9).
Vậy

Lực động trung bình của quá trình khử khí:

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
24


THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO KHU DÂN CƯ 33 000 DÂN

Với:

 Thể tích lớp vật liệu tiếp xúc:

Trong đó:
ftx: diện tích tiếp xúc đơn vị (m 2/m3), tra bảng 5-3 trang 174 sách “Xử lý nước
cấp” của Nguyễn Ngọc Dung, ứng với than cốc dạng cục có d = 24mm thì có f tx = 120
m2/m3.
 Chiều cao tổng cộng lớp vật liệu tiếp xúc trong giàn mưa:

Trong đó:
F: diện tích tiết diện ngang của giàn mưa (m2).
Lấy chiều cao lớp tiếp xúc ở mỗi sàn là 0,3m. Thiết kế giàn mưa 2 tầng ( 1 sàn tung
nước và 1 sàn đổ vật liệu tiếp xúc), chiều cao mỗi ngăn là 0,8m, chiều cao ngăn thu là
0,6m.
 Chiều cao của giàn mưa:

Trong đó:


Hfm: Chiều cao từ sàn tung nước đến dàn phun. Chọn Hfm = 0,6m.



Hvl: khoảng cách giữa các sàn đổ vật liệu tiếp xúc – nằm dưới sàn tung
nước, cách 0,8m, sàn bằng inox có đục lỗ.



Htn: Chiều cao ngăn thu nước, chọn Hn = 0,6m.

GVHD: TS. Trương Thị Tố Oanh
25