Đồ án Công nghệ môi trường: Xử lý nước cấp

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC MẶT
1.1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
1.1.1 Tính chất lý học của nước
 Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước. Sự thay
đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của nguồn nước
mặt dao động rất lớn (từ 4 ÷ 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước.


Hàm lượng cặn không tan
Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi

đem sấy khô ở nhiệt độ (105 ÷ 1100oC).
Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối
với các nguồn nước mặt. Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng
tốn kém và phức tạp.
 Độ màu của nước
Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban. Nước thiên nhiên thường có
độ mầu thấp hơn 200PtCo. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng
trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó, để loại bỏ
màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lý kết
hợp.
 Mùi và vị của nước
Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các
hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan,…
Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vị
mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, …
Độ đục thường được đo bằng máy so màu quang học dự trên cơ sở thay đổi
cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơn vị đo độ đục xác định theo phương

pháp này Là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) 1NTU tương ứng 0.58 mg
foomazin trong một lít nước.
 Độ dẫn điện
GVHD:Mai Quang Tuấn

1

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Nước có độ dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20 oC có độ dẫn điện là 4.2 µS/m
(tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các
chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.
1.1.2 Tính chất hóa học của nước
 Độ pH
PH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được
dùng để
biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Khi
pH =7 nước có tính trung tính
pH <7 nước co tính axit
pH >7 nước co tính kiềm
Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa
tan trong nước. Ở độ pH<5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn
nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO 2, H2S
tồn tại ở dạng tự do trong nước.
 Độ kiềm
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của cá ion bicacbonat, cacbonat,
hydroxyt và anion của các muối của các axit yếu. Do hàm lượng các muối này có

trong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua.
Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch
nước. Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa
chất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất
dùng để điều chỉnh pH.
 Độ cứng
Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie có
trong nước.Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo
tốn xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm,
…
 Độ oxy hoá
Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉ
tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ
GVHD:Mai Quang Tuấn

2

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi
trùng.
 Clorua
Clorua làm cho nươc có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan
các muối khoáng hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước
ngầm hay ở đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây
ra mắc bệnh về thận. Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bê
tông.
 Sunfat

Ion sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc
hữu cơ. Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, có thể gay mất nước trong cơ thể và
làm tháo ruột. Ngoài ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bê tông.
 Florua
Nước ngầm từ cá vùng đất chưa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm
lượng florua cao đến 10mg/l. trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bền
vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường. Ơ nồng độ thấp, từ 0.5 mg/l
dến 1mg/l, florua giúp bảo vệ men răng
 Hàm lượng sắt
Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắt
thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi
khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic.
Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm. Khi trong nước
có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt,
làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện
vận chuyển nước của đường ống.
 Hàm lượng mangan
Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với
hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây
ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan
thường kết hợp với khử sắt trong nước.
GVHD:Mai Quang Tuấn

3

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Nhôm

Vào mùa mưa, ở nững vùng đất phèn, đát ở trong điều kiện khử không co oxy,
nên các chất như Fe2O3 và Jarosite tác dộng qua lại, lấy oxy của nhau và tạo thành sắt
, nhôm, sunfat hòa tan trong nước. Do đó, nước mặt ở vung náy thường rấ chua, pH =
2.5÷4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe 2+ (có khi dến 300 mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion
Al3+ ( từ 5 ÷ 70mg/l).
Khi chứa niều nhôm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rất chua.
Nhôm có đọc tính đối với sức khỏe con người. Khi uống nước co chứa hàm lượng
nhôm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer.
 Các chất khí hoà tan
Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí
H2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác. Khi trong nước có
H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại.
Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của
nguồn nước. Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các
phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy.
Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên
nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng. Việc
đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàm
lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng
lượng ion HCO-3 cùng tồn tại trong nước. Nếu trong nước có lượng CO 2 hoà tan vượt
quá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và sẽ gây ăn mòn bêtông.
1.1.3 Các chỉ tiêu vi sinh
Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, rong tảo và các đơn bào. Chúng
xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trong nước.
Trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nươc trước khi sử
dụng.
Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đường
nước vì phức tạp và tốn thời gian. Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác
định mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người. Do vậy có thể dùng vài vi
sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật.



GVHD:Mai Quang Tuấn

4

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Có 3 nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:
•
Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia Coli ( E.coli)
•
Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis.
•
Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridum perfringents
Đây là những nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người. Trong đó
E.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giống
những vi sinh vật gây bệnh khác. Sự có mặt E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm
bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác.
1.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT
Theo tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng ăn uống” phải đạt được những chi tiêu về lí hóa học và vi trùng như sau:
Bảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống
TT
1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

Tên chỉ tiêu
Độ đục
Độ sắc
Mùi vị
Độ pH
Độ cứng
Độ Ôxy hoá KMnO4
Sunfua Hydro
Clorua
Nitrat
Nitrit
Sulfat

Antimon
Florua
Bari
Amoni
Natri
Sắt
Mangan
Đồng
Kẽm
Nhôm

GVHD:Mai Quang Tuấn

Đơn vị tính
NTU
TCU

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
5

Giới hạn tối đa
2
15
Không có mùi, vị lạ
6,5 - 8,5
300
2
0,05
250
50
3
250
0.005
1,5
0.7
3
200
0,3
0.3
1
3
0,2

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
22
23
24
25
26
27
28

Chì
Asen
Cadmi
Thuỷ ngân
Crôm
Xianua
Borat và Axít boric

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

0,01
0,01
0,003

0,001
0,05
0,07
0.3

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
1.3.1 Phương pháp hóa lý
 Quá trình keo
Trong nước sông suối, hồ ao,.. thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần và
kích thước rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng các biện pháp xử lý cơ học
trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được cặn có kích thước lớn
hơn 10-4mm. Cũn cỏc hạt cú kớch thước nhỏ hơn 10 -4mm không thể tự lắng được mà
luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện
pháp lí cơ học kết hợp với biện pháp hoá học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất
phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ
lửng có trong nước, taọ thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể.
Để thực hiện quá trỡnh keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thích
hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3. Các loại phèn này được
đưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan.
Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H + thỡ
cần phải kiềm hoỏ nước. Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi CaO. Một số
trường hợp khỏc cú thể dựng là Na2CO3 hoặc xút NaOH. Thông thường phèn nhôm
đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5.5÷7.5.
Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: các thành phần ion
có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi
trường phản ứng, nhiệt độ…
 Hấp phụ

GVHD:Mai Quang Tuấn

6

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi la hấp phụ
bề mặt. Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấp phụ, người ta
gọi quá trình này là sự hấp phụ.
Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ. Bề mặt
càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn.
Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của sự
chuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng
của trường bề mặt. Trường lực bề mặt gồm có:
+ Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tacvs dụng tương hỗ giữa các
phân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước.
+ Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp phụ thì đầu tiên sẽ
loại được các phân tử trên bề mặt chất rắn.
Các phương pháp hấp phụ:
 Hấp phụ vật lí
 Hấp phụ hóa học
1.3.2 Biện pháp hóa học
 Khử trùng
Ngoài các tạp chất hữu cơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi
sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bênh như tả, lỵ , thương hàn mà các quá
trình xử lý cơ học không thể loại trừ được. Để ngăn ngừa các bệnh dịch, nước cấp
cho sinh hoạt phải được diệt trùng.
Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải diệt trùng để ngăn ngừa
sự kết bám của các vi sinh vật lê thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làm
giảm khả năng truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống.

Các quá trình khử trùng:
• Khử trùng bằng phương pháp hóa học
• Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo
Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước
tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước,
chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng với
men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị
tiêu diệt.
GVHD:Mai Quang Tuấn

7

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 +
H2O -> HOCl
+
HCl
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:
Cl2 +
H2O -> H+
+
OCl- +
ClKhi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau:
Ca(OCl)2 +
H2O ->
CaO +

2HOCl
+
2HOCl
->
2H +
22OCl
pH của nước cang cao, hiệu quả khử trùng bằng Clo cang giảm.
• Khử trùng bằng Clo và amôniac
Khi khử trùng bằng Clo, mà trong nước có chứa pheenol, để ngăn chặn mùi
Clophenol, phải đặt thiết bị để cho khí amoniac vào nước. Amoniac phải được bảo
quản trong bình hoặc thùng đặt tại kho tiêu thụ
Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng định liều
lượng Clo và phải được trang bị cơ gới hóa để di chuyển các bình và thùng.
• Dùng ôzôn để khử trùng
Ôzôn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với
con người. Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử.
Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất
nhiều lần.
Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn. Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5
phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol.
• Khử trùng nước bằng tia tử ngoại
Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tác
dụng diệt trùng rất mạnh.
Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực tím
phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và
mất khả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chit đạt được
triệt để khi trong nước không co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng.
Các phương pháp khử trùng khác
• Khử trùng bằng siêu âm
Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn trong khoảng thời gian nhỏ nhất

là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật co trong nước.
• Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
GVHD:Mai Quang Tuấn

8

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Dây là phương pháp cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oC có thể tiêu diêu
phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ
chuyển sang dạng bào tử vững chắc
Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đung sôi nước
tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gian
đình.
• Khử trùng bằng Ion bạc
Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2-10ion
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.
 Làm mềm nước
Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làm lãng
phí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bị công
nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng.
Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magie
nhằm hạ độ cứng của nước xuống đến mức cho phép.
Các phương pháp làm mềm nước:
• Phương pháp hóa học
 Làm mềm nước bằng vôi

Làm mềm nước bằng vôi hay còn gọi là phương pháp khử độ cứng cacbonat
bằng vôi, được áp dụng khi cần phải giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước.
Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:
2CO2
+
Ca(OH)2
-> Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 +
Ca(OH)2
->2CaCO3↓
+ 2H2O
Mg(HCO3)2 +
2Ca(OH)2 ->Mg(HCO3)2 + 2CaCO3↓ + 2H2O
2NaHCO3 +
Ca(OH)2
->CaCO3↓
+ Na2CO3
+ H2 O
Để tăng cường cho quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềm nước
bằng vôi, pha thêm phèn vào nước. Do phản ứng làm mềm nước diễn ra ở pH lớn hơn
9 nên không dùng được phèn nhôm, trong môi trường kiềm phèn nhôm tạo ra
aluminat hòa tan.
Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giá trị pH
sau khi pha vôi vào nước. Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đạt đến sự cân bằng bão
GVHD:Mai Quang Tuấn

9

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
hòa CaCO3 và Mg(OH)2 trong nước. Tương ứng với trạng thái bão hòa đó, độ ổn
định của nước phải được thể hiện ở một giá trị pHo nào đó. Tại trạng thái bão hòa tự
nhiên ứng với pHs của nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm. Để tăng tốc
độ lên, cần phải có một lượng dư ion OH biểu thị bằng giá trị ∆pH. Như vậy giá trị
pHo sẽ có được biểu thị bằng công thức:
pHo =
pHs +
∆pH
Trong đó
pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm.
pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn định của
nước.
 Làm mềm nước bằng vôi và sođa
Khi tổng hàm lượng các ion Mg 2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ion
HCO3- và CO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng toàn phần
không giảm. Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước các phản ứng sẽ là:
MgSO4 +
Ca(OH)2
->
Mg(OH)2↓ +
CaSO4
MgCl2 +
Ca(OH)2
->
Mg(OH)2↓ +
CaCl2
Và
CaSO4 +

Na2CO3
->
CaCO3↓
+
Na2SO4
CaCl2 +
Na2CO3
->
CaCO3↓
+
2NaCl2
2Như vậy ion CO3 của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO 3 kết
tủa.
 Làm mềm nước bằng photphat
Khi cần làm mềm triệt để, sử dụng vôi và sođa vẫn chưa hạ độ cứng của nước
xuống được đến mức tối thiểu. Để đạt được điều này, cho vào nước Na 3PO4 sẽ khử
được hết các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước ở dạng muối không tan theo phản ứng:
3CaCl2 +
2Na3PO4
->
Ca3(PO4)2↓ +
6NaCl
3MgSO4 +
2Na3PO4
->
Mg3(PO4)2 ↓+
3Na2 SO4
3Ca(HCO3)2+2Na3PO4
->
Ca3(PO4)2 ↓ +

6NaHCO3
3Mg(HCO3)2+2Na3PO4
->
Mg3(PO4)2 ↓+
6NaHCO3
Quá trình làm mềm nước bằng photphat chỉ diện ra ở nhiệt độ lớn hơn 100 oC.
Sau xử lý, độ cứng của nước giảm xuống còn 0,04 đến 0,05 mđlg/l. Do giá thành của
Na3PO4 cao nên thường chỉ dùng nó với liều lượng nhỏ sau khi đã làm mềm bằng vôi
và sođa.
• Phương pháp nhiệt
GVHD:Mai Quang Tuấn
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
10


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Nguyên lý cơ bản của phương pháp là khu đun nóng nước, khí cacbonic hòa
tan sẽ bị khử hết thông qua sự bốc hơi, trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic
sẽ chuyển dịch theo phương trình:
Ca(HCO3)2 ->
CaCO3↓
+
CO2↑
+
H2O
Tuy nhiên đun sôi nước chỉ khử hết khí CO 2 và giảm độ cứng cabonat của
nước, trong nước vẫn còn một lượng CaCO 3 hòa tan. Đối với magie quá trình lắng
cặn xảy ra qua hai bước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC:
Mg(HCO3)2 ->
MgCO3

+
CO2↑
+
H2O
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:
MgCO3
+
H2O ->
Mg(OH)2↓ +
CO2↑
Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể. Nếu kết hợp
xử lý hóa chất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do độ
nhớt của nước giảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng.
Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các hệ thống cấp nước
nóng công nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhiệt lượng nhiệt dư của nồi
hơi. Các công trình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiết bị đung
nống nước, bể lắng và bể lọc.
1.3.3 Biện pháp cơ học
 Lắng nước
Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc để hoàn
thành quá trình làm trong nước. Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tóm tắt là:
• Lắng ở trạng thái động ( nước luôn chuyển động)
• Các hạt cặn không tan không đồng nhất ( có hình dạn, kích thước khác nhau
…)
• Không ổn định ( luôn thay đổi)
Lắng ngang
Để nghiên cứu quá trình lắng cặn ở bể lắng ngang, trước tiên xét chuyển động
của các hạt cặn tự do trong điều kiện chảy tầng lí tưởng. Lúc này quỹ đạo chuyển
động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của dòng nước
theo phương năm ngang có dạng đường thẳng.

Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạt
cặn là những đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng không


GVHD:Mai Quang Tuấn

11

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
dùng chất keo tụ. Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình
va chạm, kết dính. Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên. So với lắng không keo tụ, lắng có
keo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều.
 Bể lắng ngang
Là loại nước chuyển động theo chiều ngang.
Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép.
Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m3/ngàyđêm.
Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ
thống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn.
Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu
nước đều trên bề mặt.
 Bể lắng đứng
Là loại nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn các
hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống.
Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt keo có tốc độ rơi lớn hơn tốc
độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống được. Còn các hạt keo có tốc độ rơi nhỏ hơn
hoặc bằng tốc độ dâng của dòng nước, sẽ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dòng nước lên
phía trên bể.

Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kết
dính, thì ngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nước
lắng xuống được, còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được.
Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng
nước bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đến
khi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống. Như vậy
lắng keo tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên.
Tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng không chỉ phu thuộc vào chất keo
tụ, mà còn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dong nước đi lên và chiều cao vùng
lắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau được.
Bể thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn được xây bằng gạch hoặc bê
tông cốt thép.
Được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn 3000m3/ ngàyđêm.
Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện hay bê tông cốt thép.
Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ.
GVHD:Mai Quang Tuấn
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
12


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Cấu tạo bể: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùng chứa
nến cặn ở dạng hình nón hoặc hinh chóp ở phía dưới, Cặn tích lũy ở vùng chứa nén
cặn được thải ra ngoài theo chu kì bằng ống và van xả cặn .
Nguyên tắc làm việc bể: đầu tiên nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi đi
xuống dưới qua bộ phận hãm là triệt tiêu chuẩn động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể
lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống
đáy bể. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và
được đưa sang bể lọc.
 Bể lắng lớp mỏng

Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang nhưng khác với lang
ngang là trong vùng lắng của bể được đặt thêm các bảnh vách ngăn bằng thép không
rỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45o ÷ 60o so với mặt
phẳng nằm ngang và song song với nhau.
Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu
suất lắng cao hơn so với bể lắng ngang. Vì vậy kích thước bể lắng lớp mỏng nhỏ hơn
bể lắng ngang, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình.
Tuy nhiên do phải đặc nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng, nên việc
lắp ráp phức tạp và tốn vật liệu làm vách ngăn. Mặt khác do bể có chế độ làm việc ổn
định, nên đòi hỏi nước đã hòa trộn chất phản ứng cho vào bể phải co chất lượng
tương đối ổn định.
Vì vậy, trước mắt nên xử dụng bể lắng lớp mỏng cho những trạm xử lý có công
suất không lớn, khi xây mới, hoặc có thể sử dụng khi cần cải tạo bể lắng ngang cũ để
nâng công suất trong điều kiện diện tích không cho phép xây dựng thêm công trình
mới.
Theo chiều của dòng chảy, bể lắng lớp mỏng được chia làm 3 loại: bể lắng lớp
mỏng với dòng chảy ngang; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều; bể
lắng lớp mỏng với dòng chảy ngược chiều.
 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở bể trộn ( không qua bể
phản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thích
hợp vào ngăn lắng.
GVHD:Mai Quang Tuấn

13

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP

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 và được giữ lại. Kết quả nước được làm
trong.
Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngăn
chứa nén cặn. Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo vệ. Nếu không
có tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảm
hiệu quả lắng cặn.
Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể phải có lưu
lượng và nhiệt độ ổn định.
Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí. Nếu
không trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạt
cặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng.
Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình
phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp
cặn lơ lửng của bể lắng.
Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn.
Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trình
làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu lượng và nhiệt độ
của nước.
Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000
m3/ngàyđêm
 Bể lắng li tâm
Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối , rồi được phân
phối vào vùng lắng. Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài.
Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo
đường ống sang bể lọc.
Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có thể tư 5m trở lên. Bể lắng li
tâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao ( lớn hơn
2000mh/l) với công suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m3/ngàyđêm và có hoặc không
dùng chất keo tụ.

Bể lắng li tâm là loại trung gian giữ bể lắng ngang và bể lắng đứng. Nước từ
vùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên. So với một số kiểu bể
GVHD:Mai Quang Tuấn
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
14


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
lắng khác, bể lắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể
có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng ( 5 ÷ 8%), do đó chiều cao công tác bể nhỏ
(1,5 ÷ 3,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao.
Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình
thường. Nhưng bể lắng li tâm có kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác do
bể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ở
vùng trong do tốc độ lớn, cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối.
Mặc khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vong xung quanh
bể nên thu nước khó đều. Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc
trong điều kiện ẩm ướt nên chống bị hư hỏng.
 Loc nước
Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất
định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp
vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước.
Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để
làm trong nước triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt
tiêu chuẩn cho phép.
Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ lọc giảm dần.
Để khôi phục lại khả năng làm việc của lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió,
nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Bể lọc luôn luôn phải hoàn
nguyên. Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng ởi hai thông số cơ bản là: tốc
độ lọc và chu kì lọc.

 Phân loại bể lọc
• Theo tốc độ:
Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 1-0.5m/h
Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 5-15m/h
Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 33-100 m/h
• Theo chế độ làm việc:
Bể lọc trọng lực: hở, không áp
Bể lọc có áp lực: lọc kín
 Các loại bể lọc
• Bể lọc chậm
GVHD:Mai Quang Tuấn

15

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Nước từ máng phân phối di vào bể qua lớp cát lọc vận tốc rất nhỏ ( 0.1 - 0.5
m/h). Lớp cát lọc được đỏ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc
đưa sang bể chứa.
Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể
không được lớn hơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m.
Số bể lọc không được ít hơn 2.
Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép. Đáy bể
thường có độ đốc 5% về phía xả đáy.
Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở phía
dưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc. Khi mực nước dâng
lên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào
bể đến ngang cao độ thiết kế.

Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ
tính toán. Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phải
điều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định. Khi tổn thất áp
lực đạt đến trị số giới hạn ( 1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc.
• Bể lọc nhanh
Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc một
chiều và bể lọ 2 chiều. Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay
nhiều lớp vật liệu lọc.
Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc,
qua lớp vật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứa
nước sạch.
Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phối
nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu
nước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thoát nước.
Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc.
Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên chất lượng nước lọc ngay sau
khi rửa chưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa.
Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì công tác của bể lọc, tức là
phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể. Chu kì công tác của bể lọc dài hay
ngắn phụ thuộc vào bể chứa. Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút.
GVHD:Mai Quang Tuấn
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
16


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
• Bể lọc nhanh 2 lớp
Bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàn
giống bể lọc nhanh phổ thông. Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vật
liệu lọc: lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit.

Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn. Do đó
sức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thông. Vì vậy
có thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể.
Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫn
nhau. Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu
lọc.
• Bể lọc sơ bộ
Bể lọc sơ bộ còn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ
trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm.
Bể lọc sơ bộ có nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh phỏ thông.
Số bể lọc sơ bộ trong 1 trạm không được nhỏ hơn 2.
• Bể lọc áp lực
Bể lọc áp lực là một loại bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép có
dạng hình trụ đứng ( cho công suất nhỏ) và hình trụ ngang ( cho công suất lớn).
Bể lọc áp lực được sử dụng trong dây chuyền xử lí nước mặt có dùng chất phản
ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến 50mg/l độ màu đến 80 o với công suất
trạm xử lý đến 3000m3/ngàyđêm, hay dùng trong dây truyền khử sắt khi dùng ezecto
thu khí với công suất nhỏ hơn 500m 3/ngàyđêm và dùng máy nén khí cho công suất
bất kì.
Do bể làm việc dưới áp lực, nên nước cần xử lý được đưa trực tiếp từ trạm
bơm cấp I vào bể, rồi đưa trực tiếp vào mạng lưới không cần trạm bơm cấp II.
Bể lọc áp lực có thể chế tạo sẵn trong xưởng. Khi không có điều kiện chế tạo
sẵn có thể dùng thép tấm hàn, ống thép … để chế tạo bể.
Nước được đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ vào
hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và phát vào mạng lưới. Khi rửa bể, nước từ
đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và qua phễu thu, chảy
theo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn.
• Bể lọc tiếp xúc
GVHD:Mai Quang Tuấn

17

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Bể lọc tiếp xúc được sử dụng trong dây truyền công nghệ xử lí nước mặt có
dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến
150o (thường là nước hồ) với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm
xử lí có công suất đến 10.000 m3/ngàyđêm
Khi dùng bể lọc tiếp xúc, dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt sẽ không cần
có bể phản ứng và bể lắng.
Hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc, còn dây
chuyền khử sắt sẽ không cần co bể lắng tiếp xúc, nước ngầm sau khi qua dàn mưa
hoặc thung quạt gió vào thảng 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 qua 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.
Bể lọc tiếp xúc có thể làm việc với tốc độ không đổi trong suốt một chu kì làm
việc hoặc với tốc độ lọc thay đổi giảm dần đến cuối chu kì sao cho tốc độ lọc trung
bình phải bằng tốc độ lọc tính toán.
Ưu điểm của bể lọc tiếp xúc: Khả năng chứa cặn cao, chu kì làm việc kéo dài.
Đơn giản hóa dây truyền công nghệ xử lí.
Nhược điểm: tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn. Hệ thống phân
phối hay bị tắt, nhất lad trường hợp nước chứa nhiều sinh vật và phù du rong tảo.
1.4. MỘT SỐ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC MẶT HIỆN CÓ TẠI VIỆT NAM
 Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức
Phèn, vôi
Nước Sông Đồng Nai

Trạm bơm cấp 1

Bể hòa tan thứ cấp

Bể Lọc nhanh

GVHD:Mai Quang Clo,
Tuấnflo
Bể chứa

Ngăn tiếp nhận

Trạm bơm cấp 2

Bể lắng ngang

18

Bể hòa tan

Phản ứng cơ khí

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai

Mạng lưới


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP



Nhà máy xử lý nước Tam Hiệp
Phèn, vôi

Sông Sài
Gòn

Trạm bơm cấp 1

Ngăn tiếp nhận

Bể trộn vách ngăn

Bể lắng đáy phẳng có tầng cặn lơ lửng
Bể lọc Aquazur
Bể phản ứng cơ khí

Bể
chứa
Clo
Trạm bơm cấp 2

/>
Mạng
lưới

CHƯƠNG II. LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN VÀ SO SÁNH QCVN, TCXD
- Nguồn nước: Nước mặt
- Công suất: Q = 60000 m3/ngđ = 0.69 m3/s

- Bảng số liệu
STT Thông số
1 Nhiệt độ
2 pH
3 Độ màu

Đơn vị
0

C

NCU

GVHD:Mai Quang Tuấn

Giá trị

TCXD
33 - 2006

QCVN
QCVN
02:2009/B 08:2009/
YT
BTNMT

28
6,8
10

6,5 – 8,5
≤ 15
19

6,0 –
8,5
15

6,0 – 8,5

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai

Đánh
giá


clo

Phèn, vôi

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
4 Độ đục

NTU

210

5
6
7

8
9

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

420
350
0,2
0,05
0,1

TS
SS
Sắt
Amoni
Mangan

≤2

5

XL
20

≤ 0,3
≤ 1,5

≤ 0,2

0,5
3

XL
XL

0,5
0,1

2.2. ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
Căn cứ vào chất lượng nước nguồn, có thể đưa ra 2 phương án lựa chọn sơ đồ
clo
dây chuyền công nghệ cho việc thiết kế trạm xử lý nước như sau:
Phương án 1:
Phèn , vôi

vôi

Phương án 2:

GVHD:Mai Quang Tuấn

20

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Phân tích ưu nhược điểm: 2 phương án
So sánh
Ưu điểm

Phương án 1
Bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng :được chia thành nhiều ngăn
dọc, đáy có tiết diện hình phễu
với các vách ngăn ngang, nhằm
mục đích tạo dòng nước đi lên
đều, để giữ cho lớp cặn lơ lửng
được ổn định.
- cấu tạo đơn giản, không cần
máy móc cơ khí, không tốn chiều
cao xây dựng.
Bể lắng ngang
-Được sử dụng trong các trạm xử
lí có công suất >3000 m3/ngày
đêm đối với trường hợp xử lí
nước có dùng phèn.
-Bể lắng ngang thu nước đều trên
bề mặt thường kết hợp với bể
phản ứng có lớp cặn lơ lửng.

Nhược
điểm

GVHD:Mai Quang Tuấn

Phương án 2
Bể phản ứng vách ngăn
Nguyên lí cấu tạo cơ bản của bể là dùng
các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên
tục của dòng nước. Bể có ưu điểm là đơn
giản trong xây dựng và quản lí vận hành

Bể lắng ly tâm
-Bể lắng dùng lực ly tâm tác dụng lên hạt
cặn, tốc độ chuyển động của các hạt cặn
theo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớn
hơn rất nhiều so với vận tốc lắng tự do của
hạt cặn trong khối nước tĩnh, do đó các hạt
cặn có thể tách ra khỏi nước bằng các thiết
bị ly tâm hay xiclon thủy lực.
-có hiệu quả lắng cao
-Bể phản ứng vách ngăn
khối lượng xây dựng lớn do có nhiều vách
ngăn và bể phải có đủ chiều cao để thoả
mãn tổn thất áp lực trong toàn bể.
-Bể lắng ly tâm
cấu tạo phức tạp, quản lý khó khăn

21

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP

=> Trên cơ sở so sánh trên ta chọn sơ đồ công nghệ dùng bể phản ứng có lớp
cặn lơ lửng và bể lắng ngang để đơn giản trong quá trình vận hành nhưng hiệu quả xử
lý của 2 công nghệ tương đương nhau.
2.3
-

-

-

-

-

THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
Nước được bơm lên trạm bơm cấp 1, đi qua song chắn rác để cản lại những
vật trôi nổi trong nước. Sau đó nước được bơm lên bể trộn đứng.
Tại bể trộn nước sẽ tiếp xúc với hóa chất phèn để tạo kết tủa. Nhờ có bể trộn
mà hóa chất được phân phối nhanh và đều trong nước, nhằm đạt hiệu quả xử
lý cao nhất.
Sau khi nước được tạo bông cặn ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng. Tại
đây các bông cặn tạo thành các bông cặn lớn hơn. Sau đó các bông cặn sẽ
được lắng ở bể lắng ngang.
Tiếp theo nước được đưa vào bể lọc nhanh. Những hạt cặn còn sót lại sau quá
trình lắng sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc, còn nước sẽ được đưa sang
các công trình xử lý tiếp theo.
Nước rửa lọc được đưa vào bể lắng nước rửa lọc, tại đây các cặn lắng được
lắng và đưa sang bể nén bùn, phần nước được đưa vào hệ thống thoát nước
chung của khu vực.
Nước sau khi làm sạch cặn lắng thì được khử trùng bằng clo để làm tiêu diệt

vi khuẩn và vi trùng trước khi đưa vào sử dụng.
Sau khi khử trùng nước được đưa vào bể chứa. Sau đó nước được cung cấp ra
mạng lưới sử dụng nước qua trạm bơm cấp 2 để đáp ứng nhu cầu của người
dân.

2.4. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
2.4.1 Song chắn rác
a. Song chắn rác
Song chắn rác gồm các thanh thép có tiết diện tròn đường kính d = 10mm đặt
song song nhau tại cửa thu nước của bể thu, cách nhau một khoảng a= 40 - 50 mm,
GVHD:Mai Quang Tuấn

22

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
chọn 40mm. Song chắn rác được nâng lên hạ xuống nhờ ròng rọc máy. Hai bên song
có thanh trượt để thuận tiện cho quản lý và sử dụng.
Hình dạng song chắn rác cần phù hợp với hình dạng cửa thu nước. Hình dạng
của song chắn rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn.
Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức:
ω=

Q
K1 K 2 K 3
v×n

(TCVN 33-1985)

+ Q: lưu lượng tính toán của công trình (m /s). Q=0.69 (m3/s)
+ v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s)
Theo TCVN 33-85 vận tốc này nên lấy trong khoảng 0.4÷0.8 m/s. Khi sông
nước đục và thu nước dùng ống tự chảy nên chọn vận tốc này nhỏ. Chọn v = 0.4m/s
3

K1 =

a+d
a

+ K1: Hệ số co hẹp do các thanh thép, tính theo công thức:
+ a: Khoảng cách giữa các thanh thép chọn a = 40mm
+ d: Đường kính thanh thép. Chọn d= 10
+ K2: Hệ số co hẹp do rác bám vào song. Thường lấy K2 = 1.25
+ K3: Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, tiết diện tròn lấy K 3 =
1.1; tiết diện hcn lấy K3 = 1.25
+ n: số cửa thu nước. n = 2
K1 =

ω=

a + d 40 + 10
=
= 1.25
a
40

0.69
× 1.25 × 1.25 × 1.1 = 1.48(m 2 )

0 .4 × 2

b. Tổn thất cục bộ qua song chắn rác
hsc = ξ ×

v2
×k
2g

(m)

Trong đó:
ξ: Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn được xác định bởi công thức :
d 
ξ = β × 
a

3/ 4

 10 
= 1.25 ×  
 40 

- β: Hệ số hình dạng β = 1,25
- k : Hệ số dự trữ, k = 3
GVHD:Mai Quang Tuấn

23

3/ 4

≈ 0.44

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
hsc = ξ ×

v2
0.4 2
× k = 0.44 ×
× 3 ≈ 0.01
2g
2 × 9.81

- vậy
(m)
Chọn 1 bể thu, 1 song chắn rác, diện tích song chắn rác = 1.48 (m2).
Kích thước song chắn rác:
Chọn chiều cao song chắn rác có H = 0.9 m
 Chiều rộng B =1.48 / 0.9 1.64 m

Bảng: các kích thước thiết kế song chắn rác
Thông số
Số lượng ngăn thu n
Chiều cao song H
Chiều rộng song B
Diện tích song chắn rác

Số lượng
02
0.9
1.64
1.48

Đơn vị
Ngăn
m
m
m2

2.4.2. Tính toán ngăn thu- ngăn hút
Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa
Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút của máy bơm cấp 1, thang lên
xuống, thiết bị tẩy rửa
a. Tính toán ngăn thu
Chiều rộng ngăn thu xác định theo công thức:
Bt = B + 2.e (m)
Trong đó:
B : chiều rộng song chắn rác, B = 1.64 m.
e : khoảng cách từ mép song đến tường bể thu, lấy e = 0.1 m.
=> Bt = 1.64 + 2x0.15 = 1.94 (m) => Chọn Bt = 2 (m)
Chọn chiều dài bể thu Lt= 2.5m.
b. Tính toán ngăn hút
Tương ứng với hai ngăn thu ta thiết kế 2 ngăn hút.
Tại mỗi ngăn hút hai bơm
hút, một bơm hoạt động và một bơm dự phòng.
Chiều rộng mỗi ngăn hút xác định theo công thức:
Bh 3D

≥
f
GVHD:Mai Quang Tuấn

24

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Df : đường kính phễu thu, D = (1.3÷1.5)D , lấy D = 1.3D
h
h
f
f
Dh: đường kính ống hút.
Ta có Q = 0.69 (m3/s)
Tiêu chuẩn: Dh = 300 ÷ 800; vh = 0.8 ÷ 1.5 m/s. (TCXD 33-2006)
Chọn Dh = 550mm, ống thép tương ứng ta có:
vh =

Q×4
0.69 × 4
=
= 1.45
2
2 × π × Dh 2 × 3.14 × 0.55 2

(m/s)
=> Df = 1.3 x 0.55 = 0.715m . Chọn đường kính phễu Df = 0.72 m.

=> Bh
3x 0.72 = 2.16 (m).
≥

Do Bh, Bt tính toán chênh lệch nhau không nhiều, để đảm bảo chế độ dòng chảy
và thuận tiện cho thi công ta lấy: Bh = Bt = B =2 (m)
Chiều dài ngăn hút:
Lh = Lt = 2.5(m).
Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h = 0.7m.
Khoảng cách từ mép dưới đặt lưới đến đáy công trình thu: h = 0.5m.
Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa thu: h = 0.5m.
Bảng các kích thước thiết kế ngăn thu – ngăn hút
Thông số
Số lượng ngăn N
Chiều dài ngăn (L)
Chiều rộng ngăn (B)

Số lượng
Ngăn thu
Ngăn hút
1
1
2,5
2,5
2
2

Đơn vị
Bể
m

m

2.4.3 Tính toán liều lượng hóa chất, thiết bị định lượng hóa chất
2.4.3.1: Tính toán bể trộn phèn, bể tiêu thụ phèn
Tính toán dựa trên các thông số sau:
- Q = 60000( m3/ngđ) = 0.69 (m3/s)
Độ màu: 10 TCU – nước ít màu (theo TCXD 33:2006)
Độ đục: 210 NTU
Hàm lượng cặn (TS): 420 mg/l - nước đục ( theo TCXD 33:2006)
Hàm lượng cặn của nước mặt là 420 mg/l, chọn liều lượng phèn cần để khử
độ đục là 50mg/l (theo TCXD 33-2006)
GVHD:Mai Quang Tuấn

25

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai