Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm khu vực đồng bằng bắc bộ có hàm lượng asen 10mg l với công suất 1000m3 ngày đêm

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

PHẦN MỞ ĐẦU
Chương 1
Cơ SỞ LÝ THUYẾT
Hiện nay, một số nơi như các cơ quan, xí nghiệp, nhà trường,... vẫn sử
1.1. Tình hình ô nhiễm Asen trong nưóc ngầm
dụng nước dùng trong sinh hoạt và sản xuất là khai thác các nguồn nước ngầm
Gần đây, hiện tượng nước ngầm bị nhiễm độc Asen đã được báo động,
bằng cách khoan các giếng công nghiệp, nước giếng khoan có trữ lượng ổn định
không chỉ ở các quốc gia như Hoa Kỳ, Bangladesh, Án Độ, Trung Quốc,... mà ở
và chất lượng tốt nhất. Tuy nhiên trở ngại cho việc dùng nước ngầm hiện nay là
Việt Nam
cũng
đãnước
bắt đầu
xuấtthường
hiện ngày
càng nhiều.
trong
thành
phần
ngầm
bị nhiễm
các họp chất của kim loại nặng ở
/. 1. ĩ.hoà
Trên
giớiFe(OH)2
ỉ

dạng
tanthế
như:
; Fe(HC03)2 ; Mn(HC03 )2 ... , các cặn lơ lửng. Đặc
Kỳ môi trường ngày càng ra tăng nên nguồn nước ngầm còn có
biệt >do Tại
sự ôHoa
nhiễm
Từ hơn hai thập niên qua, Cơ quan Lượng định Địa chất Hoa Kỳ (US
thế
Geological
Survey)
đã Nitơ
phân và
tích
và số
thấm
giếng
bị
nhiễm các
hợp chất
một
hợpđịnh
chấtarsenic
hữu cơtrong
khác.18850
Các kim
loạikhoan
nặng
trên

toàn
quốc
gia
nay.
Nồng
độ
arsenic
của
các
mạch
nước
ngầm
ở
miền
Tây
Mn, Cr,... các gốc N02, NH4+ ... và đặc biệt nguy hiếm nếu chứa một lượng Asen
Hoa
>
0,01mg/l gây nên một số bệnh nguy hiếm, có thể dẫn đến tử vong .
kỳ chiếm
lệ cao
đến số
là địa
miềnphương
Trung cho
Tây thấy,
và Đông
Cáctỷđiều
tra nhất;
sơ bộ kế

ở một
hàm Bắc.
lượngMiền
asen Đông
trong
Nam ngầm ở nhiều nơi vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước ăn uống và
nước
là nơihoạt,
có nồng
độ thấp
nhất.
Trên
13% Bằng
giếng Bắc
khoan
nồng
arsenic
trên 5ug/l,
sinh
cao nhất
là các
tỉnh
ở Đồng
Bộcónhư
Hà độ
Nam,
Hà Nội,
Hưng
khoảng
cóPhú

nồngThọ...
độ trên
50ug/L.
Yên,
Hà1%
Tây,
Hàm
lượng asen ở một số điểm cao gấp nhiều lần mức
Tạinhư
Bangỉađes
cho >phép
Quỳnh Lôi (Hà Nội) gấp 30 lần, Lâm Thao (Phú Thọ) gấp 50-60
lần, Lý Nhân (Bình Lục, Hà Nam) gấp 50 lần. Vì vậy việc tiến hành xử lý các
1.1.2. Tại Việt Nam (Đồng bằng Bắc Bộ)
hợp
Do cấu tạo địa chất, nhiều vùng ở nước ta nước ngầm bị nhiễm asen.
Khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người) đang sử dụng nước ăn từ
nước giếng khoan, rất dễ bị nhiễm asen.
Theo thống kê chưa đầy đủ, cả nước hiện có khoảng hơn 1 triệu giếng
khoan, trong đó nhiều giếng có nồng độ asen cao hơn từ 20-50 lần nồng độ cho
phép (O.Olmg/ì), ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ, tính mạng của cộng đồng.
Tại châu thố sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là phía
Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình và
Hải Dương. Ớ đồng bằng sông Cửu Long, cũng phát hiện nhiều giếng khoan có
Trang 21


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Sự ô nhiễm asen ở miền Bắc phố biến hơn và cao hơn miền Nam. 1/4 số
hộ
gia đình sử dụng trực tiếp nước ngầm không xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô
nhiễm asen, tập trung nhiều ở phía Nam thành phổ, Thanh Trì và Gia Lâm
(18,5%).
Ở khu vực Hà Nội, Theo kết quả phân tích của Văn phòng đại diện
UNICEF tại Hà Nội và Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông
thôn
trung ương 6 tháng đầu năm 1999 cho thấy, mẫu nước của 351 trong số tổng số
519 giếng khoan ở Quỳnh Lôi (Hai Bà Trung - Hà Nội) được phân tích thì có
25%
số mẫu có hàm lượng Asen vượt tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và nếu theo
tiêu chuẩn của Tố chức y tế thế giới (WHO là 0,01 mg/1) thì có tới 68% vượt tiêu
chuẩn cho phép.
Tại tỉnh Thanh Hóa đã tiến hành phân tích Asen trong nước của 201 lỗ
khoan nông tại các huyện Hoang Hóa, Nông cống, Thiệu Hóa. Đa số các lỗ khoan
có hàm lượng Asen nhỏ hơn 0,05 mg/1. Chỉ có 11 giếng khoan ở Thiệu Nguyên,
huyện Thiệu Hóa có Asen lớn hơn 0,05 mg/1, cao nhất đạt 0,lmg/l (4 giếng
khoan).
Tại tỉnh Quảng Ninh đã phân tích Asen trong nước của 175 giếng khoan
nông tại các huyện Đông Triều, thành phố Hạ Long, thị xã Uông Bí, huyện Hưng
Yên. Tất cả 175 mẫu đều có hàm lượng Asen nhỏ hơn 0,05 mg/1, chất lượng
nước
ở đây nhìn chung là tốt.
Tại tỉnh Hà Tây chỉ có 01 kết quả phân tích Asen trong nước lỗ khoan
nông
có hàm lượng Asen lớn hơn 0,05 mg/1.

Trang 3

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Tại tỉnh Thái Bình, qua phân tích trong nước ngầm của 195 lỗ khoan nông
tại các huyện Đông Hưng, Hưng Hà, Kiến Xương, Quỳnh Phụ, Tiền Hải, Vũ Thư
và thị xã Thái Bình, kết quả tất cả 195 mẫu đều có hàm lượng Asen nhỏ hơn 0,05
mg/1.
Tại Hà Nam: 1819/1928 (94,3%) giếng khoan có asen > TCCP của Việt
Nam và quốc tế (<=10 ppb); 60,2% tù’ 100 - 500 ppb.
Nồng độ khác nhau về hàm lượng Asen trong các nguồn nước ở mỗi vùng nghiên
cứu, ngoài những đặc điểm đặc trưng riêng về điều kiện địa chất, địa lý tự nhiên
còn được quyết định bởi nhiều hoạt động kinh tế dân sinh.
1.2. Nguyên nhân gây nhiễm độc Asen cho nưóc ngầm

Liên quan đến nhiễm độc Asen cho nước dưới đất, trên thế giới đã có
nhiều
cách giải thích nguyên nhân gây nhiễm độc như:
•

Do Asenopyrit chứa trong trầm tích Aluvi bị oxy hóa bởi Oxy tù’ khí
quyển
cho phép giải phóng Asen và tích tụ trong nước dưới đất.

•

Quá trình trao đối ion Sunfat chứa trong phân bón dư thừa trong đất và ion
Asen trong khoáng vật chứa Asen cho phép giải phóng và tích tụ Asen

trong nước dưới đất.

•

Điều kiện môi trường khử cho phép khử ion Oxyhydroxit sắt (FeOOH)
trong đất đá để giải phóng và tích tụ Asen trong nước; mối liên quan chặt
chẽ giữa hàm lượng Asen, sắt và Mangan.
Từ các cách giải thích nêu trên, người ta cho rằng ở Việt Nam, Asen trong

Trang 4


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp
•

Nhóm 3

Nước dưới đất ở đồng bằng Bắc bộ có hàm lượng Asen cao có liên

quan nguồn gốc với các khoáng vật chứa sắt và Mangan trong đất đá, tầng chứa
than bùn hoặc tầng bùn sét phân bố khá rộng rãi ở cả hai đồng bằng trên.
•

Asen có hàm lượng cao trong nước dưới đất có thể có nguồn gốc

liên quan với các vùng đá gốc chứa hàm lượng Asen dị thường (như ở đông nam
bản Phúng huyện Sông Mã, tỉnh Sơn La).
•

Asen trong nước dưới đất cao có nguồn gốc từ nước thải công

nghiệp (như ở khu vục Việt Trì).
Tuy nhiên, cũng không loại trừ ô nhiễm là do tác động của con người như
gần các nhà máy hoá chất, những khu vự’c dân tự’ động đào và lấp giếng không
đúng tiêu chuấn kỹ thuật khiến chất bấn, độc hại bị thâm thấu xuống mạch
nước. Theo điều tra của UNICEF, asen có trong tất cả đất, đá, các trầm tích được
hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam, với nồng độ khác nhau. Thạch tín từ
đá tan vào các mạch nước ngầm. Vì vậy, mọi nơi trên lãnh thố Việt Nam đều có
nguy cơ nhiễm asen.
1.3. Tác hại của ô nhiễm Asen .Asen - “sát thủ” vô hình

Asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước,
c
khi ở hàm lượng có thế gây chết người, nên không thể phát
hiện. Vì vậy, các nhà khoa học còn gọi asen là “sát thủ vỏmi

thư do sử dụng nước ăn có nồng độ asen > 0,01 mg/1 nước.Tại Bangladesh, Ân
Độ, Việt Nam và Chile, thạch tín (asen) là mối đe dọa lớn đối với sức khoẻ người
dân.
Asen là một chất rất độc. Có thể chết ngay nếu uống một lượng bằng nửa
hạt ngô (bắp). Neu bị ngộ độc cấp tính bởi asen sẽ có biểu hiện: khát nước dữ dội,
Trang 5


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiếu
và tử vong nhanh. Neu bị nhiễm độc asen ở mức độ thấp, mồi ngày một ít với

liều
lượng dù nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng
cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tốn
thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung
thư...

Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ là khả năng

gây
đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần
hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và
não), các loại bệnh ngoài da (biến đối sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da...),
tiếu
đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần
kinh - ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe. Sau 1 5 - 2 0 năm kế tù’ khi

Chương 2 CÁC NGHIÊN cứu TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
2.1. Các nghiên cứu ỏ’ nưóc ngoài
2.1.1. Giải độc thạch tín

Đại học Kalyani, Ân Độ, đã tìm ra một phương pháp hiệu quả và rẻ tiền
giải độc asen trong cơ thế của những người sử dụng nước ngầm ô nhiễm bằng
thuốc giài độc có tên arsenicum album. Tuy nhiên, loại thuốc này vẫn đang trong
thời gian thử nghiệm.

Trang 6


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Trong trường hợp đã bị nhiễm độc asen, muốn giảm bớt các triệu chứng
của bệnh do asen, người bệnh cần được đảm bảo chế độ ăn uống thật tốt, giảm
protein, bổ sung các vitamin để giúp cơ thể thải loại asen nhanh hơn. Bên cạnh
đó,
bệnh nhân có thế dùng thuốc giúp gan thải asen ra khỏi cơ thể như thuốc DMPS
và
DMSA. Tuy nhiên phải có sự hướng dẫn của bác sĩ vì đây là những loại thuốc có
thế gây ra nhiều phản ứng phụ.
2.1.2.

Dò nước ô nhiễm asen bằng vi khuân phát sảng

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ môi trường Thụy Sĩ
đã lợi dụng khả năng nhạy cảm với asen của vi khuấn Escherichia coli đế biến đối
gen sao cho chúng phát sáng khi dò thấy asen trong nước. Thành công trên có thế
cún sống nhiều người đang sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm loại chất độc tự’ nhiên
này. E.coli hiện cũng đang được thử nghiệm tại Việt Nam, chi phí thấp mà không
bị giải phóng các hoá chất độc hại vào môi trường.
2.2. Các nghiên cứu ỏ’ trong nưóc

2.2.1. Cách nhận biết Asen
Theo Tiến sĩ Trần Hồng Côn, Bộ môn Công nghệ hoá học, Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, không thế nhận biết được asen trong
nước qua cảm quan. Ke cả nước trong và có cảm giác sạch vẫn có thế chứa chất
độc này. Việc đun sôi và lọc vi trùng cũng không loại được asen, mangan và một
số kim loại nặng khác.
Với bộ kit thử asen của Viện Địa chất, chỉ mất 7 phút để phát hiện có độc
chất asen trong nước hay không. Bộ kít có có giá 150.000 đồng, thử được 25 lần.

Với bộ kit này, có thể xác định được hàm lượng Asen trong nước từ 0,005mg/l

Trang 7


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Bộ kit bao gồm một lọ phản ứng, một lọ giấy chỉ thị Asen, một lọ bột khử
cho 25 lần thử, một lọ dung dịch As-1 và panh gắp. Tất cả được chứa trong một
chiếc túi nhựa có kích cỡ bằng bàn tay. Người sử dụng chỉ cần đặt giấy chỉ thị vào
nắp lọ phản ứng, đố mẫu nước, dung dịch và bột khử vào lọ phản ứng theo chỉ
dẫn
rồi đậy chặt nắp lại. Neu giấy chỉ thị chuyển sang màu vàng là biết nước có
nhiễm
asen.
2.2.2.

Chế tạo bình lọc asen trong nước sinh hoạt

Sử dụng đất sét, đá ong, đá son (limônit) đã được biến tính, các chuyên gia
khoa Hoá, Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, đã chế tạo thành công thiết bị xử
lý asen trong nước sinh hoạt, rất an toàn, tiện lợi cho các hộ gia đình.
về cơ bản, bình lọc có cấu tạo như các bình lọc thông thường nhưng bộ cột
lọc có tính năng ôxy hoá và hấp phụ đế giữ lại asen. Bình lọc có thế bằng inox
hoặc nhựa với hai ngăn. Ngăn thứ nhất chứa một cột hấp phụ làm từ các hạt đất
sét, đá ong và đá son đã được biến tính nhiệt và biến tính nhiệt hoá. Khi nước
chảy
qua cột này, asen và mangan trong nước sẽ bị giữ lại, còn nước sạch chảy vào

ngăn thứ hai để sử dụng.
Theo tính toán, thiết bị xử lý asen quy mô hộ gia đình bằng inox có dung
tích 20 lít có giá thành khoảng 450.000 đồng. Thiết bị tương tự nhưng bằng nhựa
có giá thành khoảng 300.000 đồng. Khi sản xuất hàng loạt, giá có thế rẻ hơn. Hộ
gia đình 5 người sử dụng nước ăn uổng thì trung bình một năm phải thay cột hấp
phụ một lần với chi phí khoảng 20.000 đồng.

Trang 8


KÉ
LẮN
T
G
TỦ
A
Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

A Mixing
c Sedimentation
B Precipitation D Filtration (Upflow)

Chất hấp phụ - đá ong
Chương 3 :

LỌ
C

CÁC PHƯƠNG PHÁP xử LÝ

Arsenic hiện diện trong nước ngầm ở trạng thái yếm khí dưới dạng As(III)
(arsenite) trung tính. Khi tiếp xúc với không khí (nước mặt) một phần lớn As(III)
sẽ hoán chuyến thành As(V) (arsenate) và cho ra ion âm. Do đó mọi phương pháp
xử lý đều tập trung vào việc khử arsenate.
3. ĩ. Phương pháp kết tủa
Arsenat, As043~ có khả năng tạo thành một sổ hợp chất kết tủa có độ tan
thấp như sắt arsenat FeAs04, canxi Arsenat Ca3(As04)2, hay man gan arsenat
Nhiều nguồn
chứa
đồng thời
cả sắt
mangan
Mn3(As04)2.
Ion sắt,nuớc
canxi,
mangan,
thường
gặphay
trong
nước hoặc
ngầmđộ
vàcứng
cũngcao,
cần
khi xử lý: loại bỏ sắt, mangan hay khử cứng cho nước bằng phương pháp vôi,
được
xử lý Trong
các yếucác

tố quá
đó làtrình
đã loại
bỏđó
đuợc
mộtloại
phần
sôđa.
xử lý
có thể
bỏarsen.
được một phần arsen hoặc có thể
KHỬTRÙNG
bố xung trực tiếp các yếu tố gây kết tủa từ ngoài vào.
Khi đưa Fe III, chủ yếu là FeCl3 vào nước, sắt Arsenat hình thành rất
nhanh
(khoảng 10 giây) thành không tan. Tích số tan của sắt arsenat là 10 20 mol2/l2, vì
vậy nồng độ của arsen dư trong nước sau kết tủa theo tính toán lý thuyết là
0.0195pg/l.
Điều kiện pH tối ưu cho kết tủa arsen là 7, trong môi trường kiềm, song
song với sự tạo thành sắt arsenat còn các phản ứng cạnh tranh tạo ra sắt hydroxit
và oxit, còn trong môi trường axit thì arsen nằm ở dạng hợp chất trung hoà không
tham gia phản ứng kết tủa. Phản ứng tạo ra mangan arsenat cũng có thế tiến trình
tương tự. Ket tủa arsen dưới dạng sản phẩm không tan chỉ có thể thực hiện được
với As(V), tức là trước đó cần oxy hoá triệt đế As(III) thành As(V). Sau khi kết
tủa arsen, nước được lọc, hợp chất arsen dạng keo được giữ lại trong tầng lọc
theo
cơ chế hấp phụ trên vật liệu lọc và với chính nó đã bị hấp phụ trước đó.

Trang 9

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Neu nguồn nước chứa As có độ khoáng thấp (<500mg/l) và ít sunfat
(<25mg/l) thì có thể sử dụng phương pháp trao đối ion đế xử lý As. Oxy hoá
As(III) thành As(V) trước khi trao đối nhưng không cần phải điều chỉnh pH.
Nước
sau khi được làm trong và clo hoá (oxy hoá)được chảy qua cột chứa anionit mạnh
dạng cr có độ dày 0.75 - 1.5m, trao đổi ion tại pH = 8 - 9. tái sinh được thực hiện
khá dễ dàng với mối NaCl.
Sử dụng anionit mạnh thương phẩm ( ví dụ Dowex 11) với thời gian tiếp
xúc theo tầng rỗng 5- 6 phút đạt mức độ làm sạch rất cao. Tuy nồng độ sunfat
nhưng vẫn tìm ấn nguy cơ nó đẩy As ra khởi nhựa, có thời điếm nước sau xử lý
cao hơn nước đầu vào tới 160%.
Nhìn chung các anionit khác nhau ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý As,
thời
gian tiếp xúc tù’ khoảng 1 , 5 - 5 phút cũng ảnh hưởng không đáng kế đến hiệu quả
của cột. Tái sinh nhựa có thế sử dụng dòng cùng chiều. Lưỡng dung dịchHỒ
NaCl CẤP
ỐN ra NƯỚ
3.5% cần đế tái sinh không vượt quá 3 lần thế tích tầng nhựa, As được tách
C
ĐỊN
H
khỏi
I
I

T tính chọn lọc của HAs042\ Dung
nhựa còn dễ hơn cả bicarbonat do hiệu ứng đảo
CẶ
NƯ
dịch tái sinh có thế được xử lý bằng cách
N là bố xung muối
ỚC sắt (III) hay muối
RỬ
nhôm (phèn nhôm) hoặc vôi. Phản ứng hoá học xảy ra:
3Na2HAs04

+

3H20

+

2FeCl3

<->

Fe(OH)3

+

Fe(H2Asơ4)ị

+

6NaCl

2Na2HAsơ4 + NaHCƠ3 + 4Ca(OH)2 <-> CaCƠ3ị + Ca3(Asơ4) + 3H20 +
> Ưu điểm
o Có thể xử lý triệt đế và nhanh chóng Asen
>

o

Khuyết điểm
Tiêu

tốn

nhiều

hóa

chất

o Có thể làm tắc nghẽn các công trình phía sau
o Ảnh hưởng đến chất lượng nước sau xử lý
3.2. Phương pháp trao đối ion

Trang 11
10


T

CẶN

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

So’ đồ công nghệ xử lý Asen sử dụng phương pháp trao đối iôn
KHỬ TRÙNG
NGUỒN

GI
ÀN
M

BẺ
LẮN
G

TRAO
ĐỐI

HỒ
ỐN
ĐỊN
H

NƯ
ỚC
RỦ

> Ưu điểm

o Có lợi thế là không cần điều chỉnh pH của nước trong quá trình xử lý
o Có thế sử dụng muối ăn đế tái sinh chất trao đổi ion với hiệu quả cao(85100%)
> Khuyết điểm

o Không có lợi về mặt kinh tế nếu nồng độ sunfate >250mg/l và tổng lượng
cặn tan vượt 500mg/l
o Tiềm ẩn nguy cơ đẩy Asen ra khỏi nhựa trao đổi
3.3.Phương pháp hấp phụ (y- AI2O3)
Với các nguồn nước có độ khoáng cao, phương pháp hấp phụ tỏ ra có hiệu
quả do tính tương tác đặc thù của hệ. Vật liệu hấp phụ được sử dụng là một số
oxít
kim loại như nhôm, sắt, mangan, hay hỗn hợp các oxit kể trên. Arsen (dạng
arsenat) hấp phụ trên các vật liệu oxit trên theo nhiều tác giả là theo cơ chế tạo ra
phức chất bề mặt trên chất rắn. Theo đó, trước khi tạo ra liên kết hoá học chúng
được hấp phụ và nó thường là giai đoạn chậm nhất của quá trình.
Nhôm oxit dạng y (y- AI2O3) là chất hấp phụ arsen được sử dụng rộng rãi
nhất, vật liệu này thường là dạng hạt có kích thước không lớn (0.3-0.6mm).

Trang 12

CẤ
P
NU


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

oxit có tính năng chọn lọc đối với các anion theo: OH" > H2As04' > Si(0H)03' >

F > Hse03‘ > SO42- > Cr042" » HCO3- > cr > N03' > Br > r.
Nhôm oxit được dùng làm vật liệu hấp phụ arsen là do độ chọn lọc cao của
nó đối với hợp chất arsen. Vì là quá trình tạo phức trên bề mặt chất rắn nên diện
tích bề mặt của chất hấp phụ chỉ được sử dụng một phần, tại các trung tâm hoạt
động có khả năng tạo liên kếtt phức chất, vì vậy nhôm oxit có diện tích bề mặt
cao
sẽ thuận lợi cho quá trình hấp phụ. Tuy vậy dung lượng hấp phụ của nhôm oxit
đối
với arsen cũng không cao do nồng độ của arsen trong nước thường rất nhỏ. Với
nhôm oxit có diện tích khoản 400m2/g dung lượng hấp phụ arsen cũng chỉ đạt
l,4mg As/ml nhôm oxit (xấp xỉ l,6mg/g) tại pH = 6. pH thích hợp cho quá trình
hấp phụ As trên nhôm oxit nằm trong khoảng 5.5-6.0, tại pH cao hơn, ví dụ pH=8
dung lượng hấp phụ chỉ còn non một nửa so với nó tại pH = 6. dung lượng hấp
phụ của nhôm oxit đối với As giảm rất mạnh khi có mặt sunfat nhung hầu như
không tác động của ion clorua. Tạp chất hữu cơ, chất keo có mặt trong nước cũng
ảnh hưởng xấu đến quá trình hấp phụ của arsen trên nhôm oxit.
Arsen tạo phức chất trên bề mặt nhôm oxit khá bền nên khi tái sinh phải
dùng dung dịch xút 4% sau đó trung hoà lại với axit sunfuric 2%. Tuy vậy dù có
tăng nồng độ axit thì cũng chỉ tách được 50 - 70% lượng arsen trong chất hấp
phụ,
do vậy dung lượng hoạt động của chu kì sau giảm 10 - 15% và nhôm oxit sẽ mất
tác dụng sau vài chu kì hoạt động. Do khó khăn trong việc tái sinh và xử lý dung
dịch tái sinh chứa nồng độ arsen cao nên một số nhà công nghệ có ý định chỉ sử
dụng cột một lần sau đó loại bỏ chất hấp phụ đã bảo hoà arsen.
Ngoài ra, sắt oxit, Mangan dioxit gần đây cũng được sử dụng làm chất hấp
phụ arsen. Đặc biệt là Mangan dioxit có khả năng oxy hoá trực tiếp As(lll) thành
As(V) ngay trong cột hấp phụ mà không cần tới oxy hoà tan.
Do có nhiều chất có thể sử dụng làm chất hấp phụ arsen mà những chất
Trang 13

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

loại bỏ các thành phần đó. Đe đạt hiệu quả tốt cần chú ý tới các điều kiện oxy hoá
As(III) thích hợp vì tính hấp phụ của As(III) thấp hơn nhiều so với As(V).
Dung dịch tái sinh nhôm oxit bão hoà arsen có thể xử lý như sau: dung
dịch
tái sinh kiềm và axit chứa một lượng nhôm tan đủ đế kết tủa thành dạng hydroxit
nếu sử dụng axit đưa pH của nó về 6.5, arsen sẽ cùng kết tủa mang tính định
lượng. Nước được tách khỏi chất rắn chứa nồng độ arsen rất thấp.
So’ đồ công nghệ xử lý Asen sử dụng phương pháp hấp phụ
NGƯÒN□

GI
ÀN
M

BỂ

□

HỒ
ỔN

EL

> Ưu điểm

o ít bị ảnh hưởng nếu hàm lượng sunfate và cặn tan (nồng độ ion tống)
o Ỵ -AI2O3 có tính hấp phụ chọn lọc đối với các họp chất của Asen
> Khuyết điểm
o Khó khăn trong việc tái sinh Y -AI2O3

Trang 14

CẤP
NƯỚ
C


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Chưong 4:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KÉ HỆ THỐNG xử LÝ NƯỚC NGẦM KHƯ
Vực ĐÒNG BẰNG BẮC BỘ CÓ HÀM LƯỢNG ASEN 10mg/l VỚI CÔNG
SUẤT lOOOm3 /ngàyđêm
4.2. Tính toán và thiết kế hệ thống

Dựa trên những ưu điểm của phương pháp hấp phụ nên lựa chọn Sơ đồ
công nghệ xử lý Asen bằng phương pháp hấp phụ đế tính toán và thiết kế .
KHỬ TRÙNG
NGUỒN □

BỂ

GI

ÀN
M

BÊ

□

CẤP

HÒ
ỔN

RỦA

□
Chú thích
□ Bơm
Nước
Bỉm
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước được bơm từ giếng lên giàn mưa. Tại giàn mưa nước sẽ được làm
thoáng qua hệ thống sàn tung, Asen được chuyển từ asenic sang Asenate đồng
thời
qua đó một phần Fe2+, Mn2+ chuyển thành Fe3+ và Mn4+ , quá trình oxi hóa
này

sẽ

được tăng cường qua bế lắng đồng thời một phần hợp chất keo của sắt, mangan
Trang 15

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

lọc. Sau đó nước sẽ được tiếp tục bơm qua cột hấp phụ từ phía dưới nhằm để tăng
thời gian hấp phụ, tại đây các kim loại nặng sẽ được hấp phụ và được khử trùng
bằng clorator và được đưa vào hồ ốn định và phục vụ cho cấp nước .
Cặn được sinh ra từ bể lắng và sau rửa lọc được tập trung tại bế chứa cặn
và
nước sau rửa lọc sẽ được đưa trở về giàn mưa đế xử lý lại.
4.2.1.

Giàn

Mưa
Nhiệm vụ :
•

Khử C02 trong nước

•

Làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện đế Fe2+ oxy hoá thành Fe3+

Dạng giàn mưa: làm thoáng tự nhiên
Chọn cường độ tưới là 10 m3/m2.h , diện tích bề mặt cần cho giàn mưa là:
s = Q/ qm = 1000/ 24 . 10 = 4,17 m2
Trong đó:

• Q = 1000 m3 / ngày: công suất trạm xử lý
•

qm: cường độ tưới (m3/m2.h)
Chọn diện tích mặt bằng cho gian mưa là : dài . rộng = 2 . 2 m. Chia giàn

mưa

thành

2

ngăn,

mỗi

ngăn

có

kích

thước

:

2.

1

m

Vậy diện tích toàn bộ giàn mưa là ( 2. 1 ). 2 = 4 m2
Số sàn tung: 3, (vì hiệu quả hoạt động của 3 sàn tung đầu tiên thường là
cao, còn các sàn kế tiếp thường rất kém).
Chọn khoảng cách giữa các sàn tung là
0,7m
Vậy chiều cao phần làm thoáng là 0 , 7 . 3 = 2,1 m
Đường kính lỗ cũng như số lỗ trên 1 sàn tung : chọn đường kính lỗ là
14mm và bước lỗ là 50mm.
Chọn sàn tung là các tấm inox có kích thước 1 . 1 m. cần sử dụng 4 tấm
inox cho 1 sàn tung.
Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước : góc nghiêng giữa các chớp với mặt
Trang 16


Thông số tính toán

ĐơnGiá
vị trị

1. Cường độ tưới
nvVm-.
h
Đô
Đô Án
Án môn
môn học
học Xử
Xử Lý

Lý Nước
Nước cấp
cấp
t giàn mưa

Nhóm
Nhóm 33

làm thoáng
đường
kínhkhông
các ốngkhí.
phânCác
phối chính
là:
xúc với
cửa chớp
này được xây dựng cách các mép ngoài của sàn
sàn tung
tung 0,6m.
o giàn mưa
= 60,7 (mm)
D=
n.v V
86400.2.2.^.1
Sàn thu nước: được đặt
dưới
đáy giàn mưa, có độ dốc 0,02 về phía ổng
à xả cặn của giàn mưa
Chọn các ổng phân

dẫnphối chính có đường kính là 60mm, kiểm tra lại vận tốc nước

chính

trong
phân
nước ống
xuống
bể phối
lắng, chính:
kết cấu sàn thu là bê tông cốt thép.

4.Q _
4.1000
Hệ thống ốngVthu
= nước và xả cặn của giàn mưa: ống thu nước đặt ở đáy
n.D1 86400.2.2.^.0,062
sàn
thoáng
0,65
Chọn
khoảng
cách
giữa
các
ổng
thu nước cao hơn mặt đáy sàn ít nhất lànhánh
200mm,là
500mm.
Chọn tốc nước trong ống dẫn là 1 m/s, diện tích ổng dẫn nước là

Như vậy số ống nhánh trên 1 ống phân phối chính là :
s =Qn/v
86400.1
==
2 .1000
( 1 / /0,5
+ 1 ) ==60.01157(m2)
(ống)
„
Í4S
/4.0,01157
1000
Lượng nước vào các ống nhánh
là:
4.2.2.
Be lắng ngang
D = , —— = ----—- - -==I20(mm)
86400.2.2.6
:
lắng
cặn
và
tăng
quá
trình
phản
ứng
oxi
hóa.
Chọn vận tốc nước trong ống nhánh là l,4m/s. Như vậy đường kính của

s 86400.^.0,:
Nguyên lý hoạt động , Ịq~Ã
/4,83.10_4.4
X
Hệ thống phân phối
nước : chọn 2 ống, mỗi ngăn 1 ống dẫn chính và có
=
Nước từ sàn thu—-------=
nước của 2\{mm)
giàn mưa dẫn qua bể lắng, sau đó đi qua các lỗ
V 71.V ]Ị ^-.1,4
vận
trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng. Tại đây, các hợp chất kết tủa của asen sẽ
Tống diện tích lỗ trên 1 ống nhánh theo quy phạm chọn tù' 30 - 35% diện
tốc
V=
0.8m/s
đường
o Qkính
được
lắng
lại 1nên
phần,
nước
sauống
khi là:
đi từ đầu bể đến cuối bể sẽ đi qua các lỗ thu
tích tiết diện ngang của Sống
phân
= ^ = phối chính, chọn tỉ lệ này là 30%. tổng diện tích

nước bề mặt và các máng thu nước cuối dẫn vào mưong thu nước và phân phổi
0,3.^062 =8,5.10~4O2)
nước đi vào các bê lọc. Cặn sẽ được định kỳ xả ra ngoài ra giàn ống thu nước xả
4.7,2.10’
- 96(mm)
cặn. mưa là lOmm, số lồ D
= mưa trên
Chọn đường kính lồ phun
phun
là
í 1 nống nhánh
,
,
8 5 1 o-4
Dung đường
tích bểkính
lắng D=90
W=Q.T=
= 62,5(ra3)
lỗ /Diện
tích một lỗ = -L——— = 11 (lỗ)
Chọn
mm, Kiếm số
tra lỗ
lại=Tống
vận tốcdiện tích.1,5
;z-.0,012
24 1000.4
Trong đó:

5

2 /z 2 2 1
g V 9,8
T = 1,5 h: thời gian lưu nướcTrên
trong1bể.
ống dẫn chính, ta sắp xếp các ống phân phối chính, chọn khoảng
Tốntrong
thất thủy
lực qua
giàn mặt
mưa: là bế lắng là:
Lấy chiều cao vùng lắng
2,5m.
cách giữabế
2 là
ống
phânDiện
phốitích
chính làbằng
1 m. Như vậy trên 1 ngăn của giàn mưa có 2
0,5m
Ọ = 1000 m3 /d: công suất xử lý của trạm.

F=l=<±i=2ĩm>
ống
phân phối chính, trên ống phân phối chính có các ống nhánh được nối với
Tóm tăt kết quả tính toán giàn mưa
H, 2,5
ống

Chọn chiều rộng bế lắng là 2,5m thì chiều dài của bể là lOm.
phân phối chính theo hình xương cá, ống phân phối chính có chiều dài bằng chiều
rộng giàn mưa là lm. Chọn vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính là lm/s,
Trang 18
17
19


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Đầu bế lắng có thiết kế một tường chắn đế phân phối dòng nước vào bể.
Tường phân phối này cách tường đầu bế lm. Trên tường phân phổi có đục các lồ
đế phân phối điều nước vào bế lắng. Chọn vận tốc nước qua lồ phân phối là
0,3m/s. Tổng diện tích các lỗ phân phối trong bế lắng là:
Tổng diện tích lỗ =

— _ 0 039m2
86400.0,3
Chọn kích thước 1 lồ là 50.50mm. Tống số lỗ trên vách phân phối trong bế
,

,

0
0*20
Tổng số lỗ= —-1—— = 15,6
0,05.0,05
Chọn số lỗ phân phối trên vách phân phối trong bể lắng là 15 lỗ. Kiểm tra

lắng là:
(lồ)

,

lại vận tốc nước chảy qua các lồ phân phối:

v=

1000

Chiều cao hữu ích của vách phân phối nước vào là chiều cao mà trong đó
bổ trí các lồ phân phối, chiều cao hữu ích của vách phân phối cũng chính là chiều
cao vùng lắng trong bê. Diện tích hữu ích của vách phân phối nước vào là 2,5.2,5
= 6,25m2
Chọn chiều cao hàng lỗ duới cùng cách chiều cao lớp cặn là 0,3m, chiều
cao vùng chứa cặn là lm. Vậy hàng lỗ dưới cùng cách đáy bê là 1,2m.
chiều

dài làm

Tính

phần

thu

việc
nước

của bế lắng là: Lbê = 10 - 1,2= 8,8 m
cuối

bế:

sử

dụng

ống

thu

nước

bề

mặt

Chiều dài ống thu nước Lông = 1/3 Lbể = 1/3 . 10 = 3,3 m
Sử dụng 2 ống thu nước bề mặt trong bể, khoảng cách giữà ống là l,5m,
khoảng cách tù’ mỗi ống đến tường là 0,5m. Chọn vận tốc nước chảy trong ống là
0,6m/s. Lưu lượng nước dùng để tính đường kính ống thu lấy lớn hơn 30% lưu
lượng tính toán. Vậy lưu lượng nước chảy vào mỗi ống thu là:

Đường kính ông thu nước là:

Trang 20

V!o

1
& _ 0,02 v 7

n.—-—

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Tống số lỗ trên 1 ống là:
^X
Q
1000.4
...
4
Chọn D= 11 Omm, kiêm tra lại vận tôc V = — = —
------ = 1,2(m / s)
=—đuợc
-bố
=26trí(lô)2 bên thành ổng so le
s 86400.^.0,11
Chọn số lỗ trên ổng thu nước là 26 lỗ,Tông
các sôlỗlô sẽ
Trên
khoan
lồ lỗ.
thuCác

đuờng
kínhbố
20mm,
vận
tốc nuớc
với nhau
nhưcác
vậyống
mỗithu
bêncó
thành
ốngcác
có 13
lỗ được
trí theo
hướng
nằm
chảy
33
ngang, khoảng cách giữa
các
lô
là:
1
=
—
=
253(
m
m

)
qua lồ lấy là lm/s. Tống diện tích các lỗ thu trên 1 ống thu là:
Tính chiều cao bế lang :

S | J = a « = 0^008 = 0 00gm2

Chọn chiều cao công tác trong bế ( chiều cao từ mặt nước tới sàn công tác)
là 0,3m.
Chọn phưong pháp xả cặn trong bế là xả cặn bằng thủy lực, chọn chiều
cao
vùng chứa cặn là lm và chiều cao an toàn từ lớp cặn cho đến vùng lắng là 0,3m.
Thòi gian giữa 2 vùng xả cặn sẽ được xác định khi đưa bế lắng vào hoạt động.
Chiều cao của bế lắng là:
H = Hi + Hcc + Hct = 2,5 + 1,5+ 0,3=
4,3m
Trong đó:
•

H| : chiều cao lắng

•

Hcc : chiều cao han chứa cặn, có tính đến chiều cao an toàn từ bề mặt lóp
cặn đến chiều cao lắng.

•

Hct: chiều cao công tác

Hệ thống thu xả cặn: sử dụng hệ thống thu xả cặn bằng thủy lực, sử dụng ổng

thu xả cặn đặt ở trung tâm bế lắng, dọc theo chiều dài bế.

Trang 21


v'b
Thông số tính toán

ước
ng

Đơn vị

Giá trị

h
Đô
Đô Án
Án môn
môn học
học Xử
Xử Lý
Lý
Nước
Nước cấp
cấp
m3

1,5

Nhóm
Nhóm 33
62,5
m
2,5
Chọn vận tốc chảy trong máng
thusửlàkhi
0,6m/s.
Diện
mặtđầy
cắt máng
thuvùng
là: chứa cặn tức là chiều cao
Giả
lượng
cặntích
chiếm
thể tích
m
10
lớp
S=Qịl= H17 = 0 025(m2)
m
4,3
cặn là lm ở đáy của bể lắng, thể0,6
tích 3600.0,6
của cặn là: vCặn = 2,5 . 1. 8,8 = 22 ( m3)
phân phối
lỗ
15

Tính là
toán: ống
xả cặn sao Máng
cho lượng
phải xây
xả (khi
cặn chiếm
Chọn máng có kích thước
0,16.0,16m.
này cặn
sẽ cần
được
dựng
tương đầy
tự
mm
110
thế phần máng của hệ thống cũ, chiều cao từ sàn công tác đến mặt nước trong
như
mm
90
tích chứa
cặn)
là 60% trong thời gian là 30 phút. Vậy lượng cặn cấn xả là:
máng
lấy là
0,3m.
0,6 . tổn22thất= áp13,2
m3bểtrong
phút hay 0,0073

chọn vận tốc cặn khi xả cặn
4.V m3/s.4.0,07
Chọn
lực qua
lắng là30
0,5m.
xá cặn
3 toán =bế 96mm
Bảng tóm
tắt kếtn.v
quả tính
lắng ngang
71.\
Chọn ống xả cặn là ống PVC có đường kính 90mm, có chiều dài bằng
chiều
- Ố - dài ống
dài làm việc của bế lắng V
, chiều
là 8,8m. Kiểm tra lại vận tốc
1000.4
—1,15 (m/ s)
s 86400./r.0,092
Ta chọn khoảng cách giữa các lỗ là 300mm. Như vậy trên ống xả cặn có
tổng cộng [( 8,8 / 0,3 )-l ] .2 =56 (lỗ).
Các lồ xả cặn được bố trí thành 2 hàng so le với nhau ở 2 bên thành ống xả
cặn. Với 56 lỗ thì mỗi bên ống có 28 lồ, chọn đường kính lồ xả cặn là 20mm.
Cách
bố trí các lồ trên ống xả cặn giống cách bố trí các lỗ trên ống thu nước đã lắng.
Đáy bể Bê
lắng

có độ dóc theo chiều dọc là 0,02 theo chiều ngược với
4.2.3.
lọcngang
nhanh
chiềutạo
nước
chảy vàlýđộlàm
dốcviệc:
ngang từ thành bể về phía ống thu cặn là 45°.
Cấu
và nguyên
Vận tốc trung bình của dòng nước
trongtrên
bể lắng
là
: ăngtraxit nghiền
1000
„ nhỏ, có
. . đường kính tương đương
Lóp phía
là Qthan
=____= -——— — = 0,002(//7 /
S)
dtd
B.H, 86400.2,5.2,5
Thiết
kế
phần
máng
nước

bế dày
lắngLị
đế=phân
phối Lớp
nướcphía
vàodưới
các bể
= 1,1 mm, hệ số không đồngthu
nhất
k =ở2,cuối
chiều
400mm.
là
lọc thạch
: các máng
thuhạt
nước
bế lắng
( hay
máng
phân phối nước vào các bế lọc)
cát
anh, cỡ
dtd ở= cuối
0,7mm,
k = 2,
L2 =
400mm.
được tính
toán

trênđược
chọndẫn
lưutừlượng
nước
cầnqua
thu máng
và vậnphân
tốc nước
chảybếtrong
Khi
lọc:dựa
nước
bế lắng
sang,
phối vào
lọc,
mánglớp
thu.
nà được
xây
dựng
bằng bêtông
cốttrong
thép ởvàphía
cuối
qua
vậtCác
liệumáng
lọc, lớp
sỏi đỡ

vào
hệ thống
thu nước
được
đưabếvềlắng
bể
lưu lượng
chứa
nướctính
sạch.toán máng thu lấy lớn hơn 30% lưu lượng xử lý.
100hộ thống nước phân phổi nước rửa lọc,
Khi rửa: nước rửa
bơm cấp,
qua
Q, do
,=1,33.0
= 1,3.
0 = 54,17(ra3 / h)
qua lớp sỏi đỡ, các lớp vật liệu lọc và24
kéo theo các cặn bẩn kéo vào máng thu
Trang
Trang 22
23


Thông số tính toán

Đon vị

bể

m2 cấp
Đô Án môn học Xử Lý Nước

Giá trị
3

Nhóm 3
1,9
m
1,38
3
rửa ở giữa chảy Giới
về cuối
ra ngoài Ntheo 1,38
mương
thoát nước. Quá trình rửa
thiệu:bể và xả m
V = V. .——— = 8.—— = \2(m/h)
được tiến hành đến khi nước
rửa
- N ,hết
3-1đục thì4ngưng.
m'e NSản
Nước sản xuất: Nga.
phấm được
Cơ quan quản lý bằng sáng chế và
(Nằm
trong
khoảng
(8

12m),
nên
đảm
bảo).
Sau
khi
rửa,
nước
được
đưa
vào
bể
đến
mực nước thiết kế, rồi cho bể làm
át thạch anh
m Liên bang Nga0,4
thương hiệu của Cộng hòa
cấp bằng sáng chế số 2141375, ngày
Trong
đó: cát mới rửa chưa
việc. Do
han Angtraxit
m được sắp xếp lại,
0,4độ rồng lớn nên chất lượng nước lọc
15/12/1998.
vtc:rửa
tốcchưa
độ lọc
tăng
cường

ngay• sau
đảm
bảo,
phải (m/h).
xả nước lọc đầu, không đưa qua bế chứa. Thời
Vật
liệu
năng
0DM-2F
là sản
gian• xảN]:
lọc số
đầu
quy
định
là làm
10
phút.
bếlọc
lọcđa
ngừng
việc đế
sữa phẩm
chữa. thiên nhiên (thành phần chính là

bentonit) được hoạt hóa ở nhiệt độ cao, đưa vào ứng dụng từ năm
Tổngtích
diệnmỗi
tíchbểbểlọc
lọclà:diatomit,

tính theo zeolit,
công thức:
Diện
1998 trong
nhiều= l,9(m2)
công trình ở Nga, Ukraina, Uzbekistan,... và nhiều quốc gia
F = 5,6/3
F = -----------s.-----------(m2)
nr/g
khác.
Sử
dụng
tại
Việt
Nam
từT.vht
năm -3,6w.t,
2002. -a.t2.vb,
Chọn kích thước bể là 1,38 m. l,38m.
đó: xác định theo công thức: H = hd + hv + hn + hp
Chiều cao toàn phần bếTrong
lọc nhanh
Phạm vi ứng dụng: có thể thay thế đồng thời cả cát thạch anh, hạt xúc tác
hụ
• Q: công xuất trạm xử lý (m3/ngày đêm).
Trong
đó:hoạt tính trong quy trình công nghệ xử lý nước và nước thải. Sản phẩm
và than
• T: thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ) T = 24 giờ.
• chứng

Hp: chiều
lớp cho
bảo sử
vệ dụng
của bếcấp
lọcnước
(0.3 sinh
- 0.5m),
0.5m.
được
nhậncao
an toàn
hoạtlấy
và hp
ăn =uống.
• vbt: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h), ở đây bế lọc
• Hd: chiều cao lớp sỏi đỡ, lấy hd = 0.7m.
nhanh
Đặc tính:
có 2làlóp
chấtvật
hấp
liệu
phụ,
lọc,hấp
chọn
thụvbt
và =là8m/h.
vật liệu lọc đa năng.
• Hn: chiều cao lớp nước trên lớp vât liệu lọc, lấy hn = 2m.

• a: số lần rủa mỗi bế trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường,
Thành
phần
Si02than
<=ăngtraxit
84%; Fe203
3,2%;
• Hv:
chiều
caohóa
lớp học
vật cơ
liệubản
lọc :gồm
và cát<=
thạch
anh,A1203
hv = +
L!
chọn a = 2, điều kiện rửa lọc hoàn toàn tự động.
MgO
+ L2 = 0.8m.
• w: cường độ nước rửa lọc (1/s.m2) với bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc rủa
Vậy chiều cao bể là: H+=CaO
hd +=hv
+ hn + hp = 0.7 + 0.8 + 2 + 0.5 = 4(m).
8%
nước thuần tuýBảng
thì 1 5tóm
- 1 6tắt

1/s.m2,
chọn
w toán
= 15 1/s.m2.
kết quả
tính
bế lọc
Đặc• tỉnh
kỹ
thuật:
ti: thời gian rửa lọc (giờ), chọn bằng 7 phút.
•

t2: thời gian ngừng bế lọc đế rửa (giờ) t2 = 0,35 giờ

Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý là: F =--------------------------------------------------------= 5,6(m2)
24.8-3,6.15.—-2.0,35.8
60
Sổ bế lọc cần thiết xác định theo công thức:
N = 0,5yÍF =0,5.7^6=1,18 (bể)
Chọn N = 3 bê ( N không được nhỏ hơn 3 đê khi một bê ngưng làm việc
thì
vận tốc trong các bê còn lại không vượt quá 1,5 lần bình thường).
Khi kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng một bể đế rửa:
4.2.4.Hấp phụ với vật liệu ODM

Trang 24
25
26

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Khả năng ímg dụng :
Nâng và ổn định độ pH của nước trong khoảng 6,5 - 8,0
Xúc tác quá trình khử sắt (Fe < 35 mg/1).
Giảm hàm lượng nitrogen (nitrit, nitrat, amôni), photphat (20-50% tùy theo tốc độ
lọc từ 4-7 m/giò), có khả năng khử arsen, khử Flo trong nước (tác dụng tưong tự
hạt xúc tác Alumina).
Ưu điểm :
•

Tăng độ an toàn cho chất lượng nước sau xử lý.

•

Vận hành đơn giản.

•

Giá cả thấp hơn nhiều so với các loại chất hấp phụ khác.

•

Có thế thay thế các loại vật liệu lọc đang được sử dụng mà không cần thay
đổi cấu trúc bể lọc.

•

Lượng nước rủa lọc thấp hơn các loại vật liệu khác. Không cần sục gió.

Phạm vi ứng dụng :
Vận tốc lọc: 5-20 m/giờ. Có thế sử dụng trong các bể hở hoặc bế áp lực.
Hướng từ trên xuống.
Hạt ODM-2F không cần hoàn nguyên. Sau một thời gian sử dụng khoảng
3
- 5 năm (tùy theo chất lượng nước nguồn và yêu cầu xử lý) cần thay mới hạt.
Tỉnh toán hấp phụ
Chọn 5 bê hấp phụ trong đó 1 bê dự
phòng
> Be mặt tiết diện của mỗi bế hấp phụ
S=Q-(m2) => s =
4.V

= 2,085(m2)
4.5

Trong dó :
Q : lưu lượng (m3/h).
Vận tốc qua hấp phụ (m/h).

Trang 27


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

+0 = 6w
Vậy đường kính bể hấp phụ là :H0C1
D= <- - ->HC1
4.2,085
n
Hoặc H0C1 <-- -» H+ +0C1'
> Khối lượng chất hấp phụ trong một ngày
H0C1, ocr, o là những chất oxi hóa mạnh nên có khả năng tiêu diệt vi

Với

a

liều

Liều
lượng
clohấp
hoạt
tính
cầntrong
thiết để
khử G
trùng
nước
Khối
lượng
chất
phụ
dung

3 năm
=G.365.3=8420
kg (Sau 3 năm
a.Q _ 3.41,67
mới thay h ạ t )
= 0,\25kg/h
Y. =
1000
~~
Trong đó
1000 51-84 : a = 3g/m3
lượng hoạt tính lấy theo TCXD
• t : thời gian vận hành bế (h), t = 24h
Lượng clo hoạt tính này sẽ được xáo trộn vào nước bằng
• c : Nồng độ Asen đầu vào, c = 0,01(kg/m3)
clorator
4.2.7. Tính toán các công trình phụ
• Co: Nồng độ cân bằng, Co=0,01mg/l
Tính toán đường ống từ sàn thu nước của giàn mưa sang bế
Với dung lượng hấp phụ Asen của ODM là 1,3
lắng
> Chiều
liệuđược
ODM
trong
bếthức:
H=
Đường
kính cao
ốnglớp

dẫnvật
nước
tính
theomỗi
công

Khuyến cáo sử dụng :
Trong đó:
Vận tốc lọc và chiều dày lớp vật liệu lọc ODM-2F sẽ được điều chỉnh theo
• Q = 1000m3/ngày đêm
hàm lượng các chất ô nhiễm có trong nguồn nước. Đế xử lý nước ngầm nên bố trí
• V: vận tốc nước trong đường ống, chọn V = lm/s.
thiết bị làm Vậy
thoáng,
khídẫn
hoặc
ejector
bể lọc
đểmưa
cungsang
cấp bế
thêm
chọnsục
ống
nước
từ sànphía
thu trước
nước của
giàn
lắngoxy

có
cho quá trình oxy hóa As.
đường kính là D = 11 Omm, kiểm tra lại vận tốc V = — = -—— = 1 2(m ỉ s)
Cần rủa sạch hạt ODM-2F trước khi đưa công
trình vào sử dụng.
s 86400.^.0,112
Rửa lọc định kỳ bằng quy trình rửa ngược. Chu kỳ rửa lọc 1-2
Tính toán rửa lọc
lần/ngàyđêm. Cường độ nước rửa đế đảm bảo độ giản nở của lóp vật liệu lọc đạt
Xác
định
hệ
thống
phân
phổi
nước
rửa
30% là 10 1/s.m2. Thời gian rửa lọc 15-20 phút. Không cần sục gió.
Chọn biện pháp rửa bế bằng nước.
4.2.5. Tính toán khử trừng
Cường độ nước rửa lọc w = 15 1/s.m2, ứng với mức độ nở tương đổi của lớp vật
Khử trùng bằng cĩo và sử dụng clorator để định lượng và xáo trộn clo hơi.
liệu lọc là 50%.
Phản ứng thủy phân giữa clo và nước xảy ra như sau :
f w 1 9 15
Cl2
+
H20
<
--» HC1=+HOC1

Lun lượng của một bê lọc là:
Q, = 2——
’ = 0,029(m / s)
1000
Acid HOC1 là một acid yếu, không
bền1000
nên dễ dàng phân hủy theo phản
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn chính V = l,5m/s thì tiết diện ống dẫn là :
s = 0,029/1,5 = 0,019(m2)
Trang 29
28


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp
n _ [ 4 S _ /4.0,019

Chon Dc= 150mm thì: K = — =

,

Nhóm 3
.

Vn V^
ơ 0 029 4
s 7T.0,1 5

.

7 = l,53(m/s)

Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 0,20m thì sổ ống nhánh của một bế
B 0_ 1,38
.2 ------—
.2 = 14
0,20 0,20
Bổ trí các ống nhánh đặt vuông góc với ống chính, khoảng cách giữa các
ống là 0,2m, bố trí dàn ống theo kiếu xương cá.
Lưu lượng nước rủa lọc chảy trong mỗi ổng nhánh là:
a=M2£ỌỌỌ = l j 9 ( / / í )
m
14
Chọn vận tốc nươc trong ổng nhánh vn= 2,0m/s thì tiết diện ổng là:
s = 0,0019/2,0 = 9,5. lO^On2)
Đường kính ống nhánh là:
r, Ị Ĩ S /4.9,5.104
0/1/ ,
D = . 1 —— =. I-----— =34(mm)
Vn Vn
Với đường kính ống chính là 150mm tiết diện ngang ổng chính là:
n =

7ĩ.d2
4

Tống diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang của ống chính,
nên
có giá trị là:ứ> = 35%.Q = 0,35.0,018 = 6,3.10'3( w 2 ) .
= ^Ì
Chọn lỗ có đường kính là lOmm vậy diện tích một

lỗ =làÍM1Ì = 7,85.10-V)
ứ),, = 4
4

nữ = ú)/ú)lô = *
Số lỗ trên mỗi ống nhánh là:

6 3 10~3
5 = 80(/ô)
/,OJ. 1
80/14 = 6 (lỗ).
Trang 30


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Trên mỗi ống nhánh, các lồ xếp thành 2 hàng so le nhau, hướng xuống
phía
dưới và nghiên một góc 45 độ so với mặt phang nằm ngang.
Sổ

lồ

trên

một

hàng

của

ống

nhánh

là:

6/2

=

3

lỗ

Khoảng cách giữa các tâm lỗ sẽ là:
Tính toán máng thu nước rửa lọc:
vì kích thước của bế là 1,38.1,38 m nên ta chỉ bố trí 1 máng thu ở giữa bể,
mép trên của máng thu phẳng và nằm ngang, đáy máng có độ dốc 0,01 về phía
cuối máng, đáy có hình tam giác.
Chiếu rộng máng tính theo công thức:

Trong đó:
•

a: tỉ sổ giữa chiều cao hình chữ nhật, lấy a = 1,3

•

qm : lưu lượng nước rửa qua máng, cũng chính là lượng nước rửa cho mồi
bể lọc.

•

C[m= Qr“ 0,029 (m3/s)

•

K : hệ số, đối với thiết diện máng hình tam giác K = 2,1
Suy ra chiều cao máng chữ nhật là:

2
Lấy chiều cao phần đáy tam giác hd = 0,2m
Độ dốc đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là: i = 1%
Chiều dày thành máng lấy là: õm =0,05m
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa là:
— 0,18 + 0,2 + 0,05 — 0,43(m)

Trang 31


p 2.g

2.g

2.9,81 2.9,81

Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên máng thu nuớc được
xác định theo công thức: AH = —— + 0,25 = QI^'^ + 0,25 = 0,65(w)
100 100
Trong đó:
LV|:

chiều

dày

lớp

vật

liệu

lọc,

Lv|

=

0,4

+0,4

=

0,8

(m)

e : độ giãn nở tương đối của lóp vật liệu lọc, e = 50%
Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa
phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu là 0,07 m.
Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa Hm = 0,43m , vì máng dốc i=
1%, dài l,34m nên chiều cao máng ở phía cửa ra là: 0,43 + l,34i = 0,43 + 1,34.
0,01 =0,44 (m)
Khoảng cách tối thiếu giữa mép trên cùng của máng dẫn nước rửa tới lớp
vật liệu lọc là: H m = 0,44 + 0,07 = 0,5 l(m)
Tính toán tốn thất áp lực khỉ rửa bế lọc nhanh:
Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ:
V V2
1 532 22
h = Ẹ. — I — = 18,96.
+ —— = 2,47(m)
Trong đó:
•

vc: vận tốc nước chảy ở đầu ổng chính, vc =1,53m/s

•

vn: vận tốc nước chảy ở đầu ống nhánh, vn = 2,0 m/s

•

g : gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/ s2

•

y : hệ số sức cản, y = 2,2/ K2W+ 1 = 2,2 / 0,352 + 1 = 18,96

là tỉ số giữa tống diện tích các lồ trên ống và diện tích tiết diện ngang của
ống chính, K2W = 0,352
Tổn thất áp lực qua lóp sỏi đỡ hd = 0,22 . Ls. w = 0 , 2 2 . 0 , 7 . 15 = 2,31 (m)
Trong đó:
• Ls = 0,7 m : chiều dày lóp sỏi đờ
•

w = 15 1/s.m2 : cường độ rủa lọc

Trang 32


Đô Án môn học Xử Lý Nước cấp

Nhóm 3

Tổn thất áp lực qua các lớp vật liệu lọc:

hvi = ( a + bW) L . e

Trong đó :
•

L : chiều dày lớp mỗi vật liệu lọc

•

L = L| = L2 = 0,4 m

•

e : độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc , e = 0,5

•

a , b : các hằng số phụ thuộc vào vật liệu

lọc
Với cát thạch anh, dtd= 0,7 mm, a = 0,76 , b =
0,017
Than ăngtraxit, dtd = 1,1 mm , a = 0,85 , b = 0,004
hv, = ( 0,76 + 0,017 . 15 ) 0,4.0,5 + (0,85 + 0,004 .15) .0,4.0,5 = 0,39 m
Áp lực đế phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lấy bằng hbm = 2 m
Vậy

tốn

thất

áp

lực

trong

nội

bộ

bế

lọc

là:

ht — hp + hd + hv| + hbm — 2,47 + 2,31 + 0,39 + 2 — 7,17 (m)
Tính toán bơm rửa lọc:
Áp lực cần thiết của máy bơm rửa lọc hb = hhh + h0 + ht + hcb
Trong đó
hbb : độ cao hình học đưa nước tính từ mức nước thấp nhất trong bế chứa đến mép
máng thu nước rửa lọc (m)
hhh = 4+ 2,5 - 2 + 0,65 = 5,15 (m)
4 : chiều sâu mực nước trong bể chứa (m)
2,5 : độ chênh mực nước giữa bể lọc và bể chứa (m)
2

: chiều cao lớp nước trong bể lọc ( m)

0,65 : khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến mép máng (m)
h0: tốn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm nước rửa đến bể lọc (m)
h0 = J.l
Với đường kính ổng dẫn là 150mm, ọ = 29 ĩ/s (vc= 1,53 m/s)
Tra bảng hệ số tổn thất ta được 1000J = 11. giả sử ổng dài 1 OOm, ta có
ho = 0,011 . 100= l,l(m)

ht: tốn thất áp lực trong nội bộ bế lọc
Trang 33