TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG – CÔNG SUẤT 1000M3/NGÀY ĐÊM

MỞ ĐẦU
Nước ta có nguồn nước thiên nhiên khá dồi dào. Tuy nhiên hiện nay phần
lớn trong số đó đều bị ô nhiễm nghiêm trọng vấn đề này làm cho nguồn nước sạch
ngày càng khan hiếm để sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt… Một trong
những vấn đề nan giải và chiếm phạm vi khá rộng đó là nước bị chua phèn. Đặc biệt
ở đồng bằng Sông Cửu Long, người dân nơi đây nhiều năm nay phải tiếp xúc trực
tiếp với nguồn nước này. Nước chua phèn đã gây nhiều bất tiện trong sinh hoạt của
người dân như làm vàng ố tất cả các vật chứa đựng nước và cả quần áo, nguy hại
hơn nếu dùng nước này lâu ngày sẽ ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người.
Xuất phát từ vấn đề thực tế trong cuộc sống, nhóm quyết định chọn đề tài “Tính
toán thiết kế hệ thống xử lý nước chua phèn khu vực đồng bằng sông Cửu Long
với công suất 1000 m
3
/ngàyđêm” với mục đích góp một phần nhỏ tham gia vào
công việc xử lý nguồn nước ở vùng sông nước để đem lại cuộc sống sinh hoạt thoải
mái cho người dân.
Đề tài này thực ra được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và đã tiến hành xây
dựng khá nhiều công trình xử lý, hiện nay đã có một số công trình được áp dụng
trong cộng đồng dân cư và cũng đã đem lại hiệu quả bước đầu, dù vậy nhóm vẫn
quyết định chọn đề tài. Khi tiến hành xây dựng đề tài, nhóm đã dựa trên các phương
pháp thu thập thông tin, tra cứu số liệu, tìm hiểu tiếp cận thực tế, tính toán thiết kế
hệ thống xử lý nước chua phèn đạt tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt.
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC PHÈN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
1.1.1. Vị trí địa lý
Đồng bằng sông Cửu Long nằm cuối của lãnh thổ Việt Nam thuộc hạ lưu
sông Mêkông, gồm 1 thành phố Cần Thơ (trực thuộc trung ương) và 12 tỉnh: Long
An, Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Bến Tre, Trà Vinh, Hậu Giang, Sóc Trăng,

An Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Cà Mau. Là kết quả của sự bồi đắp phù sa từ 2
nhánh sông Tiền sông Hậu của sông Cửu Long và vẫn tiếp tục lấn ra biển, nhất là
mũi Cà Mau.
Phía tây là vùng Đông Nam Việt, phía bắc giáp Campuchia, phía Tây Nam là
vịnh Thái Lan, phía Đông Nam là biển Đông.
Đồng bằng sông Cửu Long nằm trong khu vực có đường giao thông hàng hải
và hảng không quốc tế quan trọng giữa Đông Nam Á, Đông Á cũng như Châu Úc
và các quần đảo khác trong Thái Bình Dương.
1.1.2. Điều kiện tự nhiên
Địa hình: thấp và bằng phẳng, chủ yếu là đồng bằng phù sa trẻ bồi đắp bởi
sông Mêkông rất ít đồi núi dọc theo biên giới Việt - Miên (vùng phù sa cổ từ An
Giang tới Hà Tiên). Vùng gò cao ven sông Tiền và sông Hậu (cao 1 - 3m). Vùng
giồng cát ven biển (cao 1 - 5m).
Diện tích: 39.734 km
2
(khoảng 4 triệu ha), chủ yếu là đất phù sa ngọt (1,2
triệu ha), đất nhiễm mặn và phèn chiếm 2,5 triệu ha; phần lớn là vùng rừng ngập
mặn ven biển và Cà Mau.
Đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 16 triệu dân, là vùng kinh tế trọng
điểm nông nghiệp lớn nhất nước, có sông Cửu Long (Mêkông) là nơi cung cấp nước
sản xuất sinh hoạt chính trong vùng.
Hệ thống sông rạch chằng chịt thuộc 2 con sông chính của sông Mêkông (dài
3650 km, diện tích toàn lưu vực: 600.000km
2
) là
sông Tiền và sông Hậu. Lưu lượng: bình quân
14.100m
3
/ năm(mùa lũ: 25400m
3

/ năm; mùa cạn:
2000-3000m
3
/ năm). Lũ lụt: thường vào tháng 7 đến
tháng 12.
Khí hậu cận nhiệt đới với đặc điểm nóng, ẩm
và mưa nhiều tạo ra sự đa dạng sinh học trên cạn và
dưới nước, thuận lợi cho sự phát triển nông ngư nghiệp.
Tuy nhiên, thiên nhiên cũng tạo ra không ít khó khăn cho sản xuất và đời
sống của người dân vùng đồng bằng sông Cửu Long. Vùng đồng bằng sông Cửu
Long cần được nghiên cứu để sớm tìm ra biện pháp “phòng chống” (hạn chế tác
hại?) lũ lụt hay phải “sống chung với lũ” như thế nào? Phải cải tạo đất phèn, nhiễm
mặn như thế nào? Làm thế nào để có thể cung cấp nước ngọt và nước sạch cho tất
cả người dân vùng này, nhất là trong mùa khô hạn? Hiện tượng ElNino và “trái đất
nóng dần lên” (global warming) có ảnh hưởng như thế nào đến vùng này?
Giao thông vùng đồng bằng sông Cửu Long: chủ yếu là hệ thống sông rạch chằng
chịt thuộc 2 con sông chính của sông Mêkông là sông Tiền và sông Hậu.
Nhưng do tập quán canh tác, ăn ở đi lại trên sông nước, nhất là các năm gần
đây công nghiệp các tỉnh phát triển, canh tác nông nghiệp dùng phân bón, thuốc trừ
sâu ngày càng nhiều nên làm ảnh hưởng nhất định đến môi trường nước mặt cũng
như tầng ngầm. Từ đó làm ảnh hưởng đến tài nguyên nước, ảnh hưởng đến nước
sản xuất sinh hoạt của nhân dân, nhất là trong mùa lũ lụt, mùa khô ở các vùng sâu,
vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long.
1.2. NƯỚC PHÈN VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC PHÈN
1.2.1. Nước phèn là gì?
Ở đồng bằng sông Cửu Long và một số nơi gần biển, nước có độ acid khá
cao, tức có pH thấp, người dân gọi là nước phèn vì có vị chua. Acid trong nước
phèn là sulphuric acid, được tạo thành khi đất phèn (pyrite (FeS
2
)) tiếp xúc với

không khí. Đất phèn được hình thành do quá trình kiến tạo địa chất.
Theo độ sâu của tầng phèn trong đất thì đất phèn được chia thành 3
loại:
 Đất phèn nặng sẽ có tầng phèn hoạt động nằm ở cách mặt đất khoảng 50cm.
 Đất phèn trung bình thì tầng phèn nằm cách mặt đất từ 50 – 100cm.
 Đất phèn nhẹ khi có tầng phèn nằm cách mặt đất 100 – 150cm.
Với độ sâu trên 150cm thì chúng ta không cần quan tâm bởi vì vật liệu sinh
phèn đã ở xa vùng rễ nên sẽ không gây ảnh hưởng cho cây trồng. Như vậy đất nào
có tầng phèn càng ở gần mặt đất hay gần vùng rễ cây thì đó là đất phèn nặng.
Dựa trên sự hình thành và phát triển của đất, chia đất phèn ra làm 2
loại:
 Đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soil): được hình thành trong vùng
chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfate. Trong điều kiệm yếm khí cùng với
hoạt động của vi sinh vật, sulfate bị khử để tạo thành sulfur và chất này sẽ kết hợp
với sắt có trong trầm tích để tạo thành FeS
2
.
 Đất phèn hoạt động (Actual acid sulphate soil): trạng thái tiềm tàng hình
thành trong điều kiện khử, nhưng trạng thái hoạt động phải có sự oxid hóa. Khoáng
vật luôn luôn hiện diện trong đất phèn hoạt động là khoáng jarosite, đây là sản phẩm
của tiến trình oxid hóa từ vật liệu sinh phèn (pyrite). Một số hợp chất và tinh
khoáng khác thường hiện diện trong đất phèn hoạt động như là hydroxide sắt
(Fe(OH)
3
), geothite (FeO.OH), heamatite (Fe
2
O
3
), aluminium sulphate (Al
2

(SO
4
)
3
).
Ngoài ra, tại một số vùng có thể có sự hiện diện của một ít gypsum (CaSO
4
.2H
2
O)
nhưng không nhiều và không dễ dàng nhận ra sự hiện diện của chúng.
Khi phèn tiềm tàng trở thành phèn hoạt động thì tùy theo loại độc chất mà
chúng có thể tan hoặc không tan, có thể tạo nên váng màu vàng hay ánh bạc nên
biểu hiện trên đồng ruộng cũng khác nhau. Nếu độc chất phèn là sắt thì sẽ thấy màu
đỏ nâu của rỉ sắt (còn gọi là phèn nóng) và độc chất phèn nhôm sẽ có màu trắng
(còn gọi là phèn lạnh).
Nước chua phèn không có môi trường đệm (hàm lượng ion
3
HCO
−
và
2
3
CO
−

không có hoặc rất thấp) nên không thích hợp cho đời sống của các sinh vật sống
dưới nước.
1.2.2. Thành phần hoá học của nước phèn
Thành phần hóa học nước phèn trước xử lý (Đơn vị: mg/l)

STT Các chỉ tiêu Số mẫu phân tích Nồng độ
1. pH 25 - 100 2,5 - 5,2
2. Sắt II 25 - 100 0,8 - 30
3. Mangan 25 - 100 0,0 - 5,0
4. Nhôm 25 - 120 0,5 - 3,0
5. Magiê 25 - 100 3,0 - 8,5
6. Đồng 25 - 100 0,0 - 0,01
7. Sunphat 25 - 100 25 - 500
STT Các chỉ tiêu Số mẫu phân tích Nồng độ
8. Clorua 25 - 100 24 - 200
9. Nitrat 25 - 100 1 - 3
10. Amoni 25 - 100 00
Nước phèn ở đồng bằng sông Cửu Long có đặc tính:
Màu: vàng đục, nhiều tạp chất hữu cơ
pH: 2,5 - 3,5
Độ kiềm: 0 (
2
3
CO
−
= 0,
3
HCO
−
= 0)
Hàm lượng sắt: 25 – 70 mg/l
Hàm lượng
2
4
SO

−
: 100 – 380 mg/l
Độ mặn: 180 mg/l
1.3. HIỆN TRẠNG NGUỒN NƯỚC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
1.3.1. Nước sinh hoạt ở vùng đất phèn đồng bằng Cửu Long
Ở đồng bằng Cửu Long, đất phèn chiếm gần một nửa tổng diện tích. Người
dân khu vực này, đặc biệt là vùng xa thành phố vẫn phải dùng nguồn nước nhiễm
phèn cho mọi sinh hoạt hằng ngày từ tắm giặt đến ăn uống…Để giảm bớt độ phèn,
các biện pháp truyền thống như lắng bằng vôi, tro thường được sử dụng, phổ biến
nhất là tro cây tràm. Tuy nhiên, cách chống đỡ đơn giản này tác dụng rất hạn chế,
nước qua bể lọc tự tạo còn vị chát. Gần đây chất lượng nước mặt các kênh rạch tiếp
tục xấu đi do bị ô nhiễm bởi thuốc trừ sâu, kim loại nặng, vết xăng dầu... khiến hệ
thống bể lọc hầu như không còn tác dụng, những “căn bệnh lạ” cứ lần lượt xuất
hiện.
Qua khảo sát đánh giá, vùng nhiễm phèn chiếm 41% diện tích đồng bằng
sông Cửu Long, bao gồm vùng Tây Bắc Long An, Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long
Xuyên và Tây sông Hậu. Thời gian nhiễm phèn từ 2 – 6 tháng. Vào mùa mưa nước
mưa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat và axit mùn hữu cơ. Đặc
trưng của nước chua phèn là chứa nhiều ion H
+
và các muối thủy phân mang tính
axit như AlCl
3
, Al
2
(SO
4
)
3
, FeCl

3
, Fe
2
(SO
4
)
3
, FeSO
4
. Nước chua phèn không có môi
trường đệm (hàm lượng ion HCO
3
-
, CO
3
-
không có hoặc rất thấp) nên không thích
hợp cho đời sống của các sinh vật sống dưới nước. Các vùng trũng, nước đọng chứa
rất nhiều sunfat, các vùng có địa hình hàm lượng sunfat có trong nước ít hơn.
Ðây là một hiện tượng tự nhiên ở đồng bằng sông Cửu Long thường thấy
trong những năm hạn hán vì đồng bằng này có đến 1,6 triệu ha đất phèn, nhất là ở
Ðồng Tháp Mười và Tứ giác Long Xuyên. Việc xây dựng hệ thống thủy lợi ở đồng
bằng sông Cửu Long, nhất là hệ thống kênh và đê bao ở Đồng Tháp Mười và Tứ
Giác Long Xuyên, đã thúc đẩy hiện tượng xì phèn vì nó hạ thấp mực nước và giúp
cho đất phèn tiếp xúc với không khí qua lòng kênh, bờ kênh, bờ và mặt đê, và liếp
trồng hoa màu.
Theo dữ kiện của Trung tâm chất lượng nước và môi trường thuộc Phân viện
khảo sát quy hoạch thủy lợi Nam Bộ, trong khoảng 1985 đến 1997, pH tại nhiều
trạm quan trắc ở vùng Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên có thể xuống dưới
3,0; nhất là vào mùa khô ở hạ nguồn. Nhưng theo tài liệu của Viện khoa học xã hội

tại thành phố Hồ Chí Minh được ấn hành năm 1999, pH có thể xuống đến 2,5 trong
những năm có lụt nhỏ và đặc biệt trong vụ hè – thu 1995, pH của nước trong đồng
ruộng chỉ còn 1,0. Vào mùa khô, nước sinh hoạt là vấn đề hết sức khó khăn ở đồng
bằng sông Cửu Long, đặc biệt là vùng sâu vùng xa, nơi người dân sống rải rác trên
các kênh rạch nhiễm phèn.
1.3.2. Các biện pháp xử lý trong dân gian
Qua việc thăm dò ý kiến cú nhân dân trong khu vực, các hộ dân ở đây đều có
trữ nước mưa để uống. Về mùa hô họ lấy nước sông lọc qua tro bếp để dùng.
Liều lượng tro thay đổi 5 – 10 g/l nước. Kết quả thí nghiệm cho thấy nhìn
chung tro bếp có khả năng làm tăng pH, tăng độ kiềm
3
HCO
−
, giữ lại một phần sắt,
nhôm. Nước qua lắng tro có vị ngọt, uống được nhưng phản phất mùi tanh.
Tuy nhiên lượng tro bếp có giới hạn, thời gian bận nhiều vào công việc đồng
án nên không thường xuyên chuẩn bị được, phần lớn người dân ở đây vẫn muốn có
một nguồn nước khác có thể phục vụ ăn uống và sinh hoạt mà chỉ cần thoa tác đơn
giản, nhanh gọn.
Ngoài ra dân trong khu vực còn truyền nhau kinh nghiệm lọc nước qua lớp
bã thơm (dứa) đã được sấy khô. Nước sau khi qua lọc có vị ngọt, làm cho ta có cảm
giác uống được. Tuy nhiên thử nghiệm cho thấy độ pH vẫn còn quá thấp (pH < 4,0),
hàm lượng nhôm và sắt không giảm. Do vậy nếu sử dụng loại nước này để uống,
nhân dân sẽ đưa vào cơ thể một số độc chất mà không hề hay biết.
Theo các tài liệu xử lý nước, việc xử lý nước chua phèn chưa được đặt ra. Do tính
chất nguồn nước quá xấu, mà ở các nơi khác trên thế giới, có thể không có loại
nước này, hoặc có điều kiện lựa chọn nguồn nước khác tốt hơn nên vấn đề nước
chua phèn chưa hề được sự quan tâm của các khoa học.
Thực hiện chủ trương nâng cao đời sống của nhân dân khu vực đồng bằng
sông Cửu Long, mà việc đầu tiên là cấp nước đủ tiêu chuẩn cho nhân dân sử dụng,

chúng tôi mạnh dạn đưa nước chua phèn vào chương trình nghiên cứu. Trong 3 năm
từ 1994 đến hết 1996, và đã áp dụng thành công ở 3 trạm cấp nước cho biến phòng
thuộc tỉnh Đồng Tháp, sẽ áp dụng cho trạm cấp nước ở huyện Hòn Đất (Kiên
Giang).
1.3.3. Mô hình canh tác Lúa – Tràm – mô hình lọc phèn
Mô hình bao gồm:
+ Phần diện tích trồng LÚA
+ Diện tích trồng TRÀM
+ Hệ thống mương Tưới-Tiêu
Nước mưa và nước lũ được chứa trong lô Tràm để tưới cho ruộng Lúa. Nước
phèn tiêu ra từ ruộng Lúa được đưa vào lô Tràm.
• Nhờ khả năng lọc phèn của
cây Tràm, nước phèn sau
khi đi qua lô Tràm trở nên
tốt hơn và có thể sử dụng để
tưới lại cho ruộng Lúa.
• Tránh việc xổ phèn xuống
sông rạch làm ô nhiễm
nguồn nước
• Giúp tăng thu nhập.
Bố trí mô hình theo sơ đồ
Kỹ thuật quản lý nước trong mô hình Lúa-Tràm
• Khi nước lũ cao nhất thì đóng Cống 1 & 2 để giữ nước trong lô Tràm
• Khi bơm nước sạch để sạ Lúa thì bơm vào lô Tràm qua Cống số 1 (để dự trữ
thêm)
• Khi cần tưới cho ruộng Lúa thì mở Cống số 2 (tưới tự chảy)
• Nước phèn tiêu từ ruộng Lúa thì bơm vào lô Tràm qua Cống số 1 (không
bơm ra sông rạch)
• Khi nước lũ tràn về thì mở hai Cống số 1 & 2
1.3.4. Vật liệu xử lý nước phèn DS3 được ứng dụng tại đồng bằng sông Cửu Long

Vùng đồng bằng sông Cửu Long
nước ta vào mùa khô, nước kênh rạch
nhiễm phèn nên chứa nhiều ion sunfat, sắt,
nhôm…không dùng được, người dân
chỉ biết trông chờ vào lượng nước mưa
ít ỏi. Thực tế, sắt không phải là nguyên tố
độc, lượng cho phép trong nước uống là
3mg/l, nhưng sắt sẽ gây nên những ảnh hưởng xấu về cảm quan như có vị tanh và
tạo màu vàng gạch ở các thiết bị hoặc áo quần. Còn nhôm lâu nay vốn không được
xem là kim loại độc, lượng cho phép trong nước uống là 0,2mg/l. Nhưng gần đây,
nhiều nghiên cứu đã cho thấy nước uống chứa nhiều nhôm có thể gây một số bệnh
nguy hiểm. Mangan độc hơn sắt và nhôm, lượng cho phép trong nước uống chỉ là
0,1 mg/l. Chì, nhiều loại thuốc trừ sâu và một số kim loại nặng khác cũng dễ có mặt
trong nước phèn do hoạt động của con người. Lần đầu tiên, một công nghệ đơn giản
để xử lý nước phèn chua ra đời, tạo cơ hội đáp ứng đủ nước sinh hoạt cho gần một
nửa vùng này. Đó là vật liệu rắn DS3 với phương pháp xử lý đơn giản mà Tiến sĩ
Nguyễn Bá Trinh và cộng sự ở Viện hóa học (thuộc Viện khoa học và Công nghệ
Việt Nam) đã phát triển và triển khai áp dụng cho các hộ gia đình và cụm dân cư ở
đây. Sau một thời gian khảo sát, Tiến sĩ Nguyễn Bá Trinh phát hiện thấy trên đất
phèn thường xuất hiện một loại khoáng có màu trắng, xốp. Khi khoáng này tan, nó
làm nước bị chua. Khoáng này là một loại muối kép với tên khoa học: Halotrichite
có công thức hóa học khá phức tạp: FeAl
2
(SO
4
)
4
.22H
2
O. Đây là một phát hiện mới

mà nhờ nó, người ta có thể tạo ra nước phèn ở một nơi rất xa vùng đất phèn.
Mùa khô ở vùng đồng bằng sông Cửu Long (gồm 12 tỉnh miền Tây Nam Bộ
và một phần thành phố Hồ Chí Minh) rất rõ rệt, hầu như 5 tháng trời không có mưa,
nên người dân rất thiếu nước sinh hoạt. Họ phải mua nước ngọt từ nơi khác chở tới
với giá đắt (gần 25.000 đồng/m
3
), hoặc phải khoan nước ngầm tới trên 400 mét.
Trong khi dân cư ở nhiều vùng lại sống rải rác nên hệ thống cấp nước sạch chưa tới
nơi. Vì thế, đa số vẫn dùng kinh nghiệm dân gian xử lý bằng vôi, tro để giảm độ
chua, song nước uống có vị mặn chát và hay gây đau bụng.
Khác với các loại “nước phèn” thông thường chủ yếu chứa sắt, nước phèn ở đồng
bằng sông Cửu Long còn bị chua, nên rất khó xử lý. Từng có công trình nghiên cứu
đề nghị bổ sung bicarbonat, song khó khăn nảy sinh là người dân không biết dùng
liều lượng bao nhiêu cho vừa, khiến nước sau xử lý có độ pH cao, khó mà uống
được. Ông Trinh cho biết ngay cả thế giới cũng chưa có công trình nào giải quyết
tận gốc vấn đề này, và công trình của Viện hoá học là đầu tiên.
Không chỉ khử được tính axít của nước, DS3 - loại vật liệu xử lý nước đầu tiên
được chế tạo ở Việt Nam theo hiệu ứng tích số tan - còn có thể loại bỏ sắt, nhôm,
sunfat và hầu hết các chất gây ô nhiễm khác có trong nước phèn. Theo Tiến sĩ
Nguyễn Bá Trinh, đặc điểm chính của nước phèn là độ pH thấp, chứa nhiều sắt II,
nhôm và sunfat. Để xử lý nước phèn thành nước sinh hoạt cần điều chỉnh pH về
miền trung tính (6,5 - 8,5).
Để giải quyết vấn đề này có thể sử dụng các loại vật liệu dễ kiếm trong tự
nhiên hoặc một số hóa chất dùng trong thực phẩm, có thể dùng nhiều phương pháp
khác nhau như trao đổi ion, thẩm thấu ngược, siêu lọc, điện thẩm.
Tuy nhiên trong điều kiện hiện nay chưa thể áp dụng những phương pháp này cho
vùng sâu vùng xa đồng bằng sông Cửu Long. Ở những nơi này, thiết bị xử lý nước
phèn phải có hiệu quả nhưng đơn giản, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện kinh tế và
phong tục tập quán của đồng bào địa phương.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về hiện tượng tương tác lỏng - rắn, gọi là hiệu

ứng tích số tan, phương pháp loại ion tan trong nước mới gọi là phương pháp tích số
tan (đã được Tiễn sĩ Nguyễn Bá Trinh công bố tại hội nghị môi trường quốc tế,
Athens Hy Lạp năm 1995), sau một thời gian mày mò kiếm tìm, cuối cùng năm
1998, Tiến sĩ Nguyễn Bá Trinh đã tìm ra DS3 đáp ứng các điều kiện trên. Loại vật
liệu này là một hỗn hợp khoáng đã được gia nhiệt ở nhiệt độ và thời gian thích hợp.
Phần hữu cơ bổ sung bị than hóa làm cho hỗn hợp trở thành một khối rắn, đồng thời
tạo cho vật liệu khả năng hấp phụ các chất hữu cơ.
Các thí nghiệm thực tế về khả năng khử phèn của DS3 ở hệ lọc đơn giản đều cho
thấy nước phèn ở Kênh Bobo và Mỹ An sau khi lọc đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt
(kết quả này được cơ quan chức năng Bộ Y tế chứng nhận). So với kinh nghiệm dân
gian dùng tro (hay dùng nhất là tro cây tràm), dùng thuốc muối, vôi để xử lý nước
phèn vốn chỉ giúp giảm vị chua trong nước chứ không loại được kim loại nặng và
các chất ô nhiễm khác, công nghệ thùng lọc nước phèn đơn giản sử dụng DS3 rõ
ràng bảo đảm nguồn nước sinh hoạt an toàn hơn cho người dân.
Một thùng lọc đơn giản có cấu tạo như sau: Ngoài cùng là một thùng chứa
nước lớn, bên trong là một xô nhựa úp ngược chứa cát. Đáy
xô được nối với vòi dẫn nước lọc ra ngoài. Lớp DS3 trong
thùng cao khoảng 50 cm, nằm phía ngoài xô cát. Nước phèn
từ trên cao dội xuống, qua lớp DS3 để tăng pH và loại bỏ
ion kim loại, qua tiếp lớp cát để làm trong và theo ống dẫn
nước ra ngoài. Ngoài khả năng cố định sắt (II), mangan,
nhôm, sunfat, DS3 còn giữ được các ion kim loại khác. Nhờ
vậy, nó còn có thể được dùng để xử lý nước giếng, nước
nhiễm flo, kim loại nặng cũng như nước lũ. Bản thân DS3 là hỗn hợp khoáng và
chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học, nên an toàn cho người sử dụng và môi trường.
Từ năm 2000 đến nay, loại thùng lọc đơn giản trên đã được lắp đặt rộng rãi cho
hàng nghìn hộ dân ở tỉnh Long An, Đồng Tháp, Tiền Giang... nhờ đó rất nhiều
người dân nghèo vùng sâu đồng bằng sông Cửu Long đã có nước sinh hoạt. Tuy
nhiên, công suất thùng lọc thấp, không đáp ứng cho gia đình khi cần lượng nước
lớn. Ngoài ra, do mùa mưa vùng này còn bị lũ, nên để có thể cấp nước quanh năm,

cần có công nghệ tổng hợp xử lý cả nước phèn mùa khô, lẫn nước lũ mùa mưa.
Trước đòi hỏi này, nhóm nghiên cứu tiếp tục thiết kế trạm xử lý nước phèn nước lũ,
khắc phục được những nhược điểm nêu trên. Ba trạm như vậy (mỗi trạm có thể cấp
nước cho khoảng 100 hộ dân) đã đi vào hoạt động ở xã Bình An và xã Tân Thành,
huyện Thủ Thừa, Long An. Ước tính, nếu sử dụng DS3, người dân chỉ phải trả
khoảng 2.000 đồng/m
3
nước, rẻ hơn nhiều so với giá hiện hành. Sau khoảng 2 năm
sử dụng mới cần thay vật liệu lọc.
1 - Nước phèn; 2 - Lớp
lọc DS3; 3 - Lớp cát
trong xô; 4 - Nước
sạch ra ngoài
Hạt lọc nước DS3 (giải thưởng Sáng tạo KHCN Việt Nam - 2003) là sản
phẩm tốt bảo vệ sức khỏe gia đình bạn. Với 50kg DS3 và vài thùng nhựa bạn có thể
tạo nên thiết bị lọc nước cho gia đình trong thời gian từ 2 năm trở lên.
Sơ đồ thùng lọc nước phèn cho gia đình
Thùng lọc nước gia đình:
Lắp ráp thùng lọc nước gia đình như hình vẽ.
Thùng trên (70-100lít): chứa nước chưa xử lý.
Quá trình lọc:
Nước từ thùng trên theo ống dẫn xuống đáy thùng lọc (dưới).
Từ đáy thùng dưới nước được thấm dần lên, qua các lớp cát, sau đó thấm qua lớp
DS3, thấm tiếp qua lớp cát trên cùng, được lọc sạch và dẫn ra ngoài qua vòi có
khóa.
1.3.5. Hệ thống lọc nước mặn, phèn, lợ,…bằng năng lượng mặt trời
Khoa Cơ khí chế tạo máy, Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh
đã nghiên cứu, ứng dụng thành công hệ thống lọc nước mặn, phèn, lợ, nước ao hồ
hoặc nước bẩn.. tại vùng nông thôn đồng bằng sông Cửu Long bằng năng lượng mặt
trời.

Thiết bị có hình dáng là một cái hộp bằng tôn tráng kẽm, mặt đáy và mặt
xung quanh được bọc lại bằng các vật liệu cách nhiệt có sẵn như trấu, mùn cưa, sợi
thủy tinh... Mặt trên được che bằng tấm kính đặt
nghiêng trong suốt dày 3-5 mm. Tấm hấp thụ bằng
đồng nhôm… được dập các rãnh bán kính 10 mm. Các
dây bấc được đặt vào các rãnh để dẫn nước từ thùng
chứa vào bên trong thiết bị lọc.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc nước ở đây
là sử dụng bức xạ mặt trời làm hơi nước bốc hơi. Hơi nước được ngưng tụ và lấy ra
sử dụng. Trung bình, mỗi ngày với bề mặt hấp thụ 1m
2
, cường độ bức xạ trung bình
800 W/giờ, thiết bị lọc nước nhận được từ 6 - 7 lít nước sạch.
CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN KHU VỰC ĐỒNG
BẰNG SÔNG CỬU LONG VỚI CÔNG SUẤT 1000M
3
/NGÀY ĐÊM
2.1. MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC
Quá trình xử lý nước với mục đích tăng pH, khử sắt, nhôm, mangan,…phù
hợp với tiêu chuẩn về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt.
Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hoá 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, không chứa các chất gây vẩn đục, gây ra
màu, mùi vị của nước.
2.2. CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC
2.2.1. Các chỉ tiêu đặc trưng của nước phèn
STT Các chỉ tiêu Số mẫu phân tích Trước xử lý Sau xử lý
1. pH 25 - 100 2,5 - 5,2 6,92 - 7,20

2. Sắt II 25 - 100 0,8 - 30 0,0 - 0,1
3. Mangan 25 - 100 0,0 - 5,0 0,0 - 0,03
4. Nhôm 25 - 120 0,5 - 3,0 0,0 - 0,01
5. Magiê 25 - 100 3,0 - 8,5 2,5 - 20
6. Đồng 25 - 100 0,0 - 0,01 0,0 - 0,002
7. Sunphat 25 - 100 25 - 500 7 - 400
8. Clorua 25 - 100 24 - 200 20 - 190
9. Nitrat 25 - 100 1 - 3 0,2 - 1,0
10. Amoni 25 - 100 00 00
2.2.2. Phương án 1
Trạm bơm cấp 1
Bể phản ứng
Bể lắng ngang
Bể trộn thuỷ lực
Bể tiếp nhận
Bể lọc nhanh
Bể chứa
PP ra mạng
Trạm bơm cấp 2
Châm hoá chất
Sân
phơi
bùn
Bùn xả cặn
Bể thu hồi
nước rửa lọc
Nước sau
rửa
Bùn
Đường nước thu hồi

Nước rửa lọc
Châm chlore
khử trùng
Thuyết minh sơ đồ
Nước thô được trạm bơm cấp I đưa vào đường ống chuyển tải nước thô đến
bể tiếp nhận đầu dây chuyền xử lý.
Tại bể phân chia lưu lượng, nước được châm dung dịch vôi bão hòa để ổn
định pH và dung dịch phèn 10% bằng bơm định lượng sau đó chảy sang bể trộn
thuỷ lực, vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.
Sau khi được đưa vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng, nước xử lý tự chảy
sang vùng lắng của bể lắng ngang qua tường tràn. Tại đây bông cặn sẽ được lắng
xuống đáy bể, được hút vào, xả định kỳ ra ngoài, có sự hỗ trợ của hệ thống cào cặn
tự động.
Nước sau khi lắng được thu trên bề mặt và dẫn sang bể lọc nhanh. Nước đi
từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, các hạt cặn nhỏ không lắng được sẽ bị giữ lại.
Tốc độ lọc được điều chỉnh bằng xiphông đồng tâm. Kết quả là nước sau lọc được
làm trong hoàn toàn và tự chảy sang bể chứa nước sạch.
Dung dịch Chlore được châm vào đầu bể chứa để khử trùng, đảm bảo nồng
độ Chlore dư ổn định khoảng 0,3 – 0,5 mg/l trước khi các máy bơm cấp II bơm
nước đến các hộ tiêu thụ qua hệ thống ống chuyển tải phân phối.
Đánh giá phương án
Ưu điểm:
 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng có hiệu quả cao, cấu tạo đơn giản, không cần
máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng.
 Sử dụng bể lắng ngang giúp thuận lợi trong quá trình quản lý, vệ sinh bể, đặc
biệt vào mùa mưa.
Nhược điểm:
 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường khởi động chậm, lớp cặn lơ lửng
được hình thành và làm việc có hiệu quả chỉ sau 3 – 4 h làm việc.
 Sử dụng xiphông điều khiển tốc độ lọc. Do đó, sự ổn định của bể lọc phụ

thuộc lớn vào chất lượng xiphông.
2.2.3. Phương án 2
Trạm bơm cấp 1
Bể trộn thuỷ lực
Bể tiếp nhận
Bể lọc tiếp xúc
Bể chứa
PP ra mạng
Trạm bơm cấp 2
Châm hoá chất
Sân
phơi
bùn
Bể thu hồi
nước rửa lọc
Nước sau
rửa
Bùn xả
Đường nước thu hồi
Nước rửa lọc
Châm chlore
khử trùng
Thuyết minh sơ đồ
Nước thô được trạm bơm cấp I đưa vào đường ống chuyển tải nước thô đến
bể tiếp nhận đầu dây chuyền xử lý.
Sau đó nước từ bể tiếp nhận chảy qua bể trộn. Dung dịch vôi bão hòa để ổn
định pH và dung dịch phèn 10% được châm bằng bơm định lượng trực tiếp vào
đường ống trước khi vào bể trộn.
Hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc. Trong bể
lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên. Nước đã pha phèn theo

ống dẫn nước vào bể theo hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát lọc rồi tràn vào
máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa.
Khi rửa bể lọc tiếp xúc, nước rửa theo đường ống rửa và gió theo đường ống
dẫn gió vào hệ thống thổi tung lớp cát lọc, mang cặng bẩn tràn vào máng thu nước
rửa và chảy vào máng thu nước.
Dung dịch Chlore được châm vào đầu bể chứa để khử trùng, đảm bảo nồng
độ Chlore dư ổn định khoảng 0,3 – 0,5 mg/l trước khi các máy bơm cấp II bơm
nước đến các hộ tiêu thụ qua hệ thống ống chuyển tải phân phối.
Đánh giá phương án
Ưu điểm:
 Bể lọc tiếp xúc có khả năng chứa cặn cao. Chu kỳ làm việc kéo dài.
 Dây chuyền công nghệ này không cần có bể phản ứng và bể lắng trước khi
sang bể lọc tiếp xúc.
 Đơn giản hoá dây chuyền công nghệ xử lý.
Nhược điểm:
 Tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn.
 Hệ thống phân phối nước lọc hay bị tắc, nhất là trường hợp trong nước có
chứa nhiều sinh vật và phù du rong tảo.
2.3.4. Phương án 3
Trạm bơm cấp 1
Bể lắng có lớp cặn lơ lửng
Bể trộn thuỷ lực
Bể tiếp nhận
Bể lọc nhanh
Bể chứa
PP ra mạng
Trạm bơm cấp 2
Châm hoá chất
Sân phơi
bùn

Bể thu hồi
nước rửa lọc
Nước
sau rửa
Bùn
Đường nước thu hồi
Nước rửa lọc
Châm chlore
khử trùng
Thuyết minh sơ đồ
Nước thô được trạm bơm cấp I đưa vào đường ống chuyển tải nước thô đến
bể tiếp nhận đầu dây chuyền xử lý.
Tại bể phân chia lưu lượng, nước được châm dung dịch vôi bão hòa để ổn
định pH và dung dịch phèn 10% bằng bơm định lượng sau đó chảy sang bể trộn
thuỷ lực, vào bể lắng có lớp cặn lơ lửng.
Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ
va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng, sau đó được giữ lại. Kết quả là làm
trong nước. Tại đây bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể, được hút vào, xả định kỳ
ra ngoài, có sự hỗ trợ của hệ thống cào cặn tự động.
Nước sau khi lắng được thu trên bề mặt và dẫn sang bể lọc nhanh. Nước đi
từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, các hạt cặn nhỏ không lắng được sẽ bị giữ lại.
Tốc độ lọc được điều chỉnh bằng xiphông đồng tâm. Kết quả là nước sau lọc được
làm trong hoàn toàn và tự chảy sang bể chứa nước sạch.
Dung dịch Chlore được châm vào đầu bể chứa để khử trùng, đảm bảo nồng
độ Chlore dư ổn định khoảng 0,3 – 0,5 mg/l trước khi các máy bơm cấp II bơm
nước đến các hộ tiêu thụ qua hệ thống ống chuyển tải phân phối.
Đánh giá phương án
Ưu điểm:
 Toàn bộ dây chuyền được xây dựng theo cao trình tính toán, do đó hạn chế
số lượng bơm sử dụng.

 Không cần xây dựng bể phản ứng.
 Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn.
Nhược điểm:
 Bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, đòi hỏi công
trình làm việc suốt ngày đêm, rất nhạy cảm với sự dao động của lưu lượng và nhiệt
độ của nước.
 Sử dụng xiphông điều khiển tốc độ lọc. Do đó, sự ổn định của bể lọc phụ
thuộc lớn vào chất lượng xiphông.
2.2.5. Phương án 4
Thuyết minh sơ đồ
Nước nhiễm phèn được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các rác có kích
thước lớn. Nước thu được dẫn qua bể làm thoáng (giàn mưa) nhằm giảm bớt hàm
lượng sắt II. Tại bể phân chia lưu lượng, nước được châm dung dịch vôi bão hòa để
ổn định pH và dung dịch phèn 10% bằng bơm định lượng sau đó chảy sang bể trộn
thuỷ lực, rồi tự chảy sang vùng lắng của bể lắng ngang qua tường tràn. Tại đây bông
cặn sẽ được lắng xuống đáy bể, được hút vào, xả định kỳ ra ngoài, có sự hỗ trợ của
hệ thống cào cặn tự động.
Bể làm thoáng
Bể trộn
Bể lắng sơ bộ
Song chắn rácNước nhiễm phèn
Châm hoá chất
Bùn
Đường nước thu hồi
Bể lắng đợt 2
Bể lọc nhanh
Bể chứa
PP ra mạng
Trạm bơm cấp 2
Sân phơi

bùn
Bùn xả cặn
Bể thu hồi
nước rửa lọc
Nước sau
rửa
Nước rửa lọc
Châm chlore
khử trùng
Nước sau khi lắng được thu trên bề mặt và dẫn sang bể lọc nhanh. Nước đi
từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, các hạt cặn nhỏ không lắng được sẽ bị giữ lại.
Tốc độ lọc được điều chỉnh bằng xiphông đồng tâm. Kết quả là nước sau lọc được
làm trong hoàn toàn và tự chảy sang bể chứa nước sạch.
Dung dịch Chlore được châm vào đầu bể chứa để khử trùng, đảm bảo nồng
độ Chlore dư ổn định khoảng 0,3 – 0,5 mg/l trước khi các máy bơm cấp II bơm
nước đến các hộ tiêu thụ qua hệ thống ống chuyển tải phân phối.
Đánh giá phương án
Ưu điểm:
 Có bố trí thêm song chắn rác để loại trừ vật nổi, các vật có kích thước lớn
tránh ảnh hưởng đến các công trình đơn vị sau.
 Bể làm thoáng (giàn mưa) có tác dụng nâng cao hiệu quả khử sắt, mangan.
 Sử dụng bể lắng ngang giúp thuận lợi trong quá trình quản lý, vệ sinh bể, đặc
biệt vào mùa mưa.
Nhược điểm:
 Sử dụng xiphông điều khiển tốc độ lọc. Do đó, sự ổn định của bể lọc phụ
thuộc lớn vào chất lượng xiphông.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 4
3.1. SONG CHẮN RÁC
Vị trí: Song chắn rác đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu.

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. Vật nổi và vật lơ lửng trong
nước có kích thước như các que tăm nổi, hay nhánh cây con khi đi qua máy bơm
vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hay thối rửa làm tăng hàm lượng cặn và
độ màu của nước.
Tính toán song chắn rác
 Diện tích công tác của song chắn rác
F =
tb
V
Q
×
k
1
×
k
2

×
k
3
Q: Lưu lượng công trình (m
3
/s). Q = 1000 m
3
/ngày đêm = 0,0116 m
3
/s
V
tb

: vận tốc trung bình nước chảy qua song chắn rác (m/s)
Theo tiêu chuẩn ngành V
tb
= 0,4 – 0,8 m/s
Do dùng ống tự chảy nên dùng V
tb
= 0,6 m/s.
k
1
: hệ số co hẹp do các thanh thép
k
1
=
a
da
+
a: Khoảng cách giữa các thanh thép
Theo sách công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước của Lê Dung
a = 40 - 50 mm. Chọn a = 40 mm
Ta chọn thép tròn bằng song chắn rác
d: Đường kính thanh thép. Chọn d = 10 mm (công trình thu nước trạm bơm
cấp thoát nước của Lê Dung)
k
1
=
40
1040
+
= 1,25
k

2
: hệ số co hẹp do rác bám ở song, thường lấy k
2
= 1,25
k
3
: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép. k
3
= 1,1
F =
0,0116
0,6
×
1,25
×
1,25
×
1,1 = 0,0332 (m
2
)
3.2. GIÀN MƯA
1. Ống dẫn nước lên giàn mưa
2. Máng chính chữ U
3. Máng nhánh chữ V có răng cưa
4. Lá chớp
5. Sàn tung
6. Ngăn thu nước
7. Ống dẫn nước vào bể tiếp xúc
8. Ống trung tâm
9. Máng thu

10. Ống dẫn nước sang bể lọc
11. Ống xả cặn
Nhiệm vụ: khử CO
2
trong nước. Làm giàu oxy cho nước tạo điều kiện để
Fe
2+
oxy hoá thành Fe
3+
.
Dạng giàn mưa: làm thoáng tự nhiên.
Chọn cường độ tưới là q
m
= 10 m
3
/m
2
.h, diện tích bề mặt cần cho giàn mưa:
1000
4,167
24 10
m
Q
S
q
= = =
×
m
2
4

5
6
10
11
8
9
7
2
3
1