Thiết kế tính toán hệ thống xử lý nước cấp Long An

MỞ ĐẦU
1. GIỚI THIỆU

Nước sạch là một nhu cầu cơ bản và hết sức cần thiết cho đời sống hằng ngày của
con người. Việc cung cấp nước sạch cho nông thôn là việc làm rất có ý nghĩa, góp
phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, đô thị hóa, giảm tỷ lệ tử vong, tăng tuổi thọ,
đồng thời thu hút các đầu tư về dự án trường lớp, y tế, đường xá giao thông vận
tải,tạo thêm công ăn việc làm cho người dân, đáp ứng chiến lược Quốc gia nước
sạch và vệ sinh môi trường nông thôn. Đến năm 2010, 85% dân cư nông thôn
được dùng nước sạch ít nhất 60 lít/người/ngày, 70% hộ được sử dụng nhà tiêu hợp
vệ sinh… Trong bối cảnh hiện này, việc cung cấp nước sạch là điều cần thiết và
tất yếu.
Mặc dù nằm gần thành phố Hồ Chí Minh nhưng hiện nay các trạm cấp nước đang
đối mặt với nguy cơ thiếu nước từ thành phố bởi vậy cần xây dựng trạm cấp nước
cho khu dân cư – dịch vụ Tân Đức. Bởi hiện nay ở đây đang bắt đầu tiến hành
phát triển, mở rộng về diện tích cũng như dân số.
Trước thực trạng và xu hướng phát triển về chiến lược Quốc gia nước sạch và vệ
sinh môi trường nông thôn thì đề tài ” Thiết kế công trình cấp nước cho toàn bộ
khu dân cư – dịch vụ Tân Đức , Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An” là cần thiết và
cấp bách.
2. MỤC TIÊU

Cung cấp nước sạch đầy đủ về lượng nước sử dụng cũng như chất lượng cho toàn
bộ khu dân cư – dịch vụ Tân Đức , Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An đến năm 2035
3. PHẠM VI – ĐỐI TƯỢNG

Nơi thực hiện đồ án: Khu dân cư – dịch vụ Tân Đức , Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An
4. NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dựa trên các số liệu thu thập được như diện tích, dân số, các thông số nguồn nước...để
tính toán và thiết kế hệ thống cấp nước đáp ứng được nhu cầu dùng nước của người

dân trong khu dân cư ở thời điểm hiện tại và đến năm 2035.

5. MỤC LỤC
1


2


6. HÌNH ẢNH – BẢNG BIỂU

Hình 1.1 : Bản đồ chụp từ vệ tinh online Vị trí khu dân cư – dịch vụ Tân Đức trong bản
đồ vị trí Thị trấn Đức Hòa..................................................................................................7
Hình 2.1: Hồ chứa lắng sơ bộ...........................................................................................11
Hình 2.2 : Song chắn rác..................................................................................................12
Hình 2.3 : Lưới chắn rác...................................................................................................13
Hình 2.4 :Bể lắng cát........................................................................................................13
Hình 2.5: Bể lọc nhanh.....................................................................................................15
Hình 2.6 :Giàn mưa..........................................................................................................16
Hình 2.7 : Bể khử trùng....................................................................................................17
Hình 2.8 : Bể keo tụ tạo bông...........................................................................................18
Hình 2.9 : Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước của nhà máy nước Bình Đức...................22
Hình 2.10 : Sơ đồ công nghệ hệ thống cấp nước sinh hoạt cụm xã An Phú Trung – An
Ngãi Trung........................................................................................................................24
Hình 2.11 : Sơ đồ công nghệ hệ thống cấp nước Huyện An Phú, Tỉnh An Giang.........26
Hình 4.1: Biểu đồ tiêu thụ nước trong 24h của Khu dân cư – dịch vụ Tân Đức , Huyện
Đức Hòa, Tỉnh Long An...................................................................................................73
Hình 4.2: Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo phương án 1.................................74
Hình 4.2: Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo phương án 2.................................76
Hình 4.3 : Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo phương án 3................................78

Bảng 3.1 :Bảng kết quả kiểm tra mẫu nước mặt sông Vàm Cỏ Đông............................28
Bảng 3.2 : So sánh Ưu – Nhược điểm của các công nghệ có thể lựa chọn cho trạm xử lý
nước cấp KDC – DV Tân Đức.........................................................................................34
Bảng 4.1 : Các thông số thiết ống tự chảy.......................................................................42
Bảng 4.2 : Các thông số thiết kế lưới chắn rác................................................................45
Bảng 4.3 : Các thông số thiết kế ngăn thu, ngăn hút.......................................................46
Bảng 4.4 :Thống số thiết kế của bể trộn cơ khí...............................................................53
3


Bảng 4.5
:Thống số thiết kế của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng...................................................57
Bảng 4.6:Thống số thiết kế của bể lắng ngang................................................................61
Bảng 4.7:Thống số thiết kế của bể lọc nhanh..................................................................63
Bảng 4.8:Thống số thiết kế của hệ thống phân phối nước...............................................64
Bảng 4.9:Thống số thiết kế của hệ thống dẫn gió rửa lọc................................................65
Bảng 4.10:Thống số thiết kế của máng thu nước rửa lọc................................................67
Bảng 4.11 : Lưu lượng nước cấp tính toán.......................................................................69
Bảng 4.12 : Thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo từng giờ trong ngày dùng nước lớn
nhất....................................................................................................................................71
Bảng 4.13 : Thống kê lưu lượng nước điều hòa của đài..................................................75
Bảng 4.14 : Thống kê lưu lượng nước điều hòa của đài..................................................77
Bảng 4.15 : Thống kê lưu lượng nước điều hòa của đài..................................................79
Bảng 4.16: Thống kê xác định dung tích điều hòa của bể chứa......................................81
Bảng 4.17:Thống số thiết kế của bể chứa........................................................................82
Bảng 4.18:Thống số thiết kế của hồ lắng bùn..................................................................83

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ – DỊCH VỤ TÂN ĐỨC, HUYỆN
ĐỨC HÒA, TỈNH LONG AN
2.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
− Nằm trên Tỉnh lộ 10 đang mở rộng lên 60 m cửa ngỏ phía Tây của Thành phố Hồ

Chí Minh đi Long An, cách vòng xoay Phú Lâm, Quận 6 16 km.
− Tọa lạc tại Trung Tâm Thị Trấn Đức Hòa - Long An. Giáp huyện Bình Chánh, chỉ
cách 5km, nơi được quy hoạch là thành phố phía Nam Sài Gòn trong tương lai, hiện
đang phát triển từng ngày.

Hình 1.1 : Bản đồ chụp từ vệ tinh online Vị trí khu dân cư – dịch vụ Tân Đức trong
bản đồ vị trí Thị trấn Đức Hòa.
5


1.1.2. Điều kiện khí hậu
Khu dân cư thuộc huyện Đức Hòa, tỉnh Long An nên điều kiện khí hậu hầu như giống
với khí hậu ở phía Nam, Việt Nam là khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm. Do tiếp giáp giữa 2
vùng Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ cho nên vừa mang các đặc tính đặc trưng cho
vùng Đồng bằng sông Cửu Long lại vừa mang những đặc tính riêng biệt của vùng miền
Đông.
Nhiệt độ trung bình hàng tháng 27,2 -27,7oC. Thường vào tháng 4 có nhiệt độ trung bình
cao nhất 28,9 oC, tháng 1 có nhiệt độ trung bình thấp nhất là 25,2oC.
Lượng mưa hàng năm biến động từ 966 –1325 mm. Mùa mưa chiếm trên 70 - 82% tổng
lượng mưa cả năm. Mưa phân bổ không đều, giảm dần từ khu vực giáp ranh Thành phố
Hồ Chí Minh xuống phía tây và Tây Nam. Các huyện phía Đông Nam gần biển có lượng
mưa ít nhất. Cường độ mưa lớn làm xói mòn ở vùng gò cao, đồng thời mưa kết hợp với
cường triều, với lũ gây ra ngập úng, ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống của dân cư.
Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm là 80 - 82%. Thời gian chiếu sáng bình quân ngày

từ 6,8 - 7,5 giờ/ngày và bình quân năm từ 2.500 - 2.800 giờ. Tổng tích ôn năm 9.700
-10.100oC. Biên độ nhiệt giữa các tháng trong năm dao động từ 2-4oC.
6


Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 có gió Đông Bắc, tần suất 60-70%. Mùa mưa từ tháng 5
đến tháng 10 có gió Tây Nam với tần suất 70%.
Tỉnh Long An nằm trong vùng đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo có
nền nhiệt ẩm phong phú, ánh nắng dồi dào, thời gian bức xạ dài, nhiệt độ và tổng tích ôn
cao, biên độ nhiệt ngày đêm giữa các tháng trong năm thấp, ôn hòa.
Những khác biệt nổi bật về thời tiết khí hậu như trên có ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống
xã hội và sản xuất nông nghiệp.
1.1.3. Thủy văn
Chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều từ biển Đông qua cửa sông Soài
Rạp. Thời gian 1 ngày triều là 24 giờ 50 phút, một chu kỳ triều là 13-14 ngày. Vùng chịu
ảnh hưởng của triều nhiều nhất là các huyện phía nam Quốc lộ 1A, đây là nơi ảnh hưởng
mặn từ 4 đến 6 tháng trong năm. Triều biển Đông tại cửa sông Soài Rạp có biên độ lớn từ
3,5 đến 3,9 m, đã xâm nhập vào sâu trong nội địa với cường độ triều mạnh nhất là mùa
khô. Do biên độ triều lớn, đỉnh triều mùa gió chướng đe dọa xâm nhập mặn vào vùng
phía nam. Trong mùa mưa có thể lợi dụng triều tưới tiêu tự chảy vùng ven 2 sông Vàm
Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây làm giảm chi phí sản xuất.
Bị ngập mặn chủ yếu là từ biển Đông qua cửa sông Soài Rạp do chịu ảnh hưởng của chế
độ bán nhật triều. Trước đây, sông Vàm Cỏ Tây mặn thường xâm nhập trên Tuyên
Nhơn khoảng 5 km. Mặn xâm nhập bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 6 với mức 2 đến 4
gam/lít. Đất phèn tập trung với 2084,49 km2, chiếm 69,8% diện tích toàn vùng Đồng
Tháp Mười và bằng 46,41% diện tích tự nhiên của tỉnh. Lũ thường bắt đầu vào trung tuần
tháng 8 và kéo dài đến tháng 11, mưa tập trung với lưu lượng và cường độ lớn nhất trong
năm gây khó khăn cho sản xuất và đời sống. Lũ đến tỉnh Long An chậm và mức ngập
không sâu.
Ở đây nguồn nước được sử dụng chủ yếu làm nước cấp đó là nước sông Vàm Cỏ Đông

và sông Vàm Cỏ Tây.
1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
1.2.1. Điều kiện kinh tế
Nằm ở vị trí tiếp giáp với nhiều huyện ngoại thành của Thành phố Hồ Chí Minh, Đức
Hòa có nhiều thuận lợi trong việc thu hút đầu tư, giao lưu kinh tế. Với điều kiện đó, trong
7


tương lai, Đức Hòa sẽ là trọng điểm phát triển công nghiệp của tỉnh Long An, là địa
phương đi đầu trong việc phát triển các khu công nghiệp thu hút đầu tư từ bên ngoài.
Trong quy hoạch phát triển kinh tế, huyện chú trọng đầu tư phát triển toàn diện các lĩnh
vực công nghiệp, thương mại - dịch vụ, dân cư - đô thị và nông nghiệp; trong đó, công
nghiệp làm nền tảng. Ưu tiên thu hút đầu tư cho ngành Công nghiệp, thương mại - dịch
vụ ở các khu, cụm công nghiệp đã quy hoạch, chú ý đến các ngành nghề nhiều lao động;
đồng thời tạo thuận lợi để phát triển doanh nghiệp vừa và nhỏ không gây ô nhiễm đan
xen trong cụm tuyến dân cư.
Tính đến cuối năm 2008, trên địa bàn huyện Đức Hòa có 4 khu công nghiệp (KCN) bao
gồm:
•

KCN Đức Hòa 1-Hạnh Phúc.

•

KCN Đức Hòa II (Xuyên Á).

•

KCN Đức Hòa III.

•

KCN dân cư dịch vụ Tân Đức và nhiều cụm công nghiệp.

Hầu hết các khu, cụm công nghiệp của huyện đều tập trung ở vùng trọng điểm bao gồm
11 xã, thị trấn với tổng diện tích khoảng 18.000 ha.
1.2.2. Điều kiện xã hội
− Hiện khu dự án có diện tích là 189,6 ha và có số dân tính đến năm 2015 là 17900

người. Số dân của khu dân cư đến năm 2035 là:

Trong đó:
k: hệ số tăng dân số lấy là 1.08%
m: số năm
n: dân số ở thời điểm hiện tại tức là năm 2015.
− Là nơi tiếp giáp TP. HCM song chất lượng nguồn nhân lực chưa được nâng cao,

phần lớn lực lượng lao động chưa được đào tào qua trường lớp, lao động giản đơn
vẫn giữ vai trò chính trong các hoạt động kinh tế của huyện.

8


9


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Quá trình xử lý nước cấp chủ yếu xử dụng các biện pháp sau:
- Biện pháp cơ học: gồm các công trình như hồ chứa và lắng sơ bộ, song chắn rác, lưới
chắn rác, bể lắng, bể lọc…

- Biện pháp hóa học: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, sử dụng
chất oxy hóa mạnh, sử dụng clo để khử trùng…
- Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm,
điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp
làm thoáng.
Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lý một nguồn nước nào đó một cách kinh tế và
hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp. Sự
kết hợp các biện pháp xử lý với nhau phải theo một quy trình, một công nghệ thích hợp
với các công đoạn xử lý. Mỗi công đoạn được thực hiện bằng các công trình đơn vị khác
nhau với các chức năng và cấu tạo khác nhau.
2.1. Phương pháp cơ học
2.1.1. Hồ chứa và lắng sơ bộ
Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợi
cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động
của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa
tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào
và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô, bơm cấp cho nhà máy xử lý nước.

10


Hình 2.1: Hồ chứa lắng sơ bộ
2.1.2. Song chắn và lưới chắn rác
Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ
vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm
sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ
như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể
bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước.
Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết
diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép.

Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tốc nước chảy qua song chắn
khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s. Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí
trong ngăn quản lý. Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc
hình tròn.

11


Hình 2.2 : Song chắn rác
Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới
đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷ 5 x 5 mm. Trong một số
trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25
x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của
lưới. Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s.
Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều.
Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo.
Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng
hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến
0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5
÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW. Các loại song chắn và lưới chắn được
trình bày trong Hình.

Hình 2.3 : Lưới chắn rác
2.1.3.Bể lắng cát
Ơ các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạt
cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước cứng, có khả năng lắng
nhanh được giữ lại ở bể lắng cát.

12

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn
hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn
các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể
lắng.

Hình 2.4 :Bể lắng cát
2.1.4. Lắng
Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá
trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể
lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng.
Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc
không lớn hơn 16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước
lớn hơn 3.000 m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng
đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng
thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%.
Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với
bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn
bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600
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 cao hơn so với bể lắng ngang. Diện tích
bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy.
13


Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 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 ít diện
tích xây dựng hơn. Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao.
Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu

nước khoảng 1,5 – 2 giờ.
2.1.5. Lọc
Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào
yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là cho
nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc
giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời
gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần. Để
khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước
kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua
một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu kỳ lọc là
khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h).
Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm
việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có thể được
phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo
dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc
chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất
thủy tĩnh của cột chất lỏng; …
Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp
suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát
thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ. Việc lựa chọn
vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương. Quá trình lọc xảy ra
theo những cơ chế sau:
- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;
Lắng trọng lực;
- Giữ hạt rắn theo quán tính;
14


- Hấp phụ hóa học;
- Hấp phụ vật lý;

- Quá trình dính bám;
- Quá trình lắng tạo bông.
Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh,
thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hở dao động
trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m.

Hình 2.5: Bể lọc nhanh
2.2. Phương pháp hóa – lý
2.2.1. Làm thoáng
Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt
hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất
hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để
khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc.
Làm thoáng để khử CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện
thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất
15


của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng
làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực
hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của
nước. Có hai phương pháp làm thoáng:
- Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảy
trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng
mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng
bức.
- Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn
phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng.
- Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt
nước.

Hình 2.6 :Giàn mưa
2.2.2. Clo hóa sơ bộ
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có
tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở
dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy
hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào
của các vi sinh, sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.
16


Hình 2.7 : Bể khử trùng
2.2.3. Keo Tụ - Tạo Bông
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán,
kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m. Các hạt này không nổi
cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích
bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan
trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút
VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi
khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm.
Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy
nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh
điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự
hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng
thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện.
Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình
này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với
những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống,
quá trình này được gọi là quá trình tạo bông. Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo
thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau:

Me3+ + HOH Me(OH)2+ + H+
17


Me(OH)2+ + HOH Me(OH)+ + H+
Me(OH)+ + HOH Me(OH)3 + H+
-------------------------------------------------------Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
· Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Kal(SO4)2.12H2O,
Al2(OH)5Cl.
· FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O

NH4Al(SO4)2.12H2O,

Hình 2.8 : Bể keo tụ tạo bông
a. Muối Nhôm
Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt
trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá trình
điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:
Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+

18


AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3(s) + H+
Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+
Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản
ứng sau:
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo tỷ
lệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O = 8Al(OH)3 + 2Na2SO4
Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường
cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông.
b.Muối Sắt
Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm
do:
- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;
- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
- Độ bền lớn;
- Có thể khử mùi H2S.
Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do phản
ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các
phản ứng sau:
FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + HCl
Fe2(SO4)3 + 6H2O = Fe(OH)3 + 3H2SO4
19


Trong điều kiện kiềm hóa:
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaCl2
FeSO4 + 3Ca(OH)2 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4
c. Chất Trợ Keo Tụ
Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo
tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm
thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ nguồn
gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic
hoạt tính (xSiO2.yH2O).
Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH 2CHCONH2)n. Tùy

thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương
như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.
Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thí nghiệm
Jartest.
2.2.4. Khử trùng nước
Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong
nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý cơ học,
nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn
toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện
pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý,
siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…
a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo
thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất
diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên
trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

20


Cl2 + H2O HOCl + HCl
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O H+ + OCl- + ClKhi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl
2HOCl 2H+ + 2OClb. Dùng ozone để khử trùng
Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con
người. Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Ozone
có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời
gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu

trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.
c. Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu
diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ
chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ.
Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ
dùng trong quy mô gia đình.
d. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt
trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực
tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và
mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được
triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực
tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.
e. Khử trùng bằng siêu âm
21


Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian
trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
f. Khử trùng bằng ion bạc
Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion
g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước
có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy được
khả năng diệt trùng.
2.3. Các phương pháp đặc biệt
Ngoài các phương pháp xử lý trên, khi chất lượng nước cấp được yêu cầu cao hơn
nên trong xử lý nước cấp còn sử dụng một số phương pháp sau:
- Khử mùi và vị bằng làm thoáng, chất oxy hóa mạnh, than hoạt tính;
- Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi

ion;
- Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc qua
màng, nhiệt hay chưng cất.
2.4. Các sơ đồ công nghệ của các công trình cấp nước tương tự
2.4.1.Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước cấp của nhà máy nước Bình Đức (TP.Long
Xuyên, tỉnh An Giang), công suất 34 000 m3/ ngày đêm.

22


Hình 2.9 : Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước của nhà máy nước Bình Đức
Thuyết minh công nghệ:
Nguồn nước lấy từ sông Hậu nhờ vào công trình thu nước đang hoạt động dẫn về trạm
bơm nước thô và chuyển về trạm xử lý.
− Phèn tham gia quá trình keo tụ. Phèn thủy phân tạo thành các hydroxit nhân mang
điện tích dương và có hoạt tính keo tụ - tạo bông. Các hạt bông keo này khi lắng
xuống sẽ hấp phụ cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn hữu cơ, chất mang mùi vị,... tồn
tại ở trạng thái lơ lửng hoặc hòa tan trong nước.
− Tiền clo cho nước để lắng – lọc, nhằm mục đích:
 Ngăn chặn sự phát triển của rong rêu.
 Kéo dài thời gian tiếp xúc và tiệt trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng.
 Oxi hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxi hóa mangan hòa tan để tạo
thành các chất kết tủa tương ứng.
 Oxi hóa các chất hữu cơ để khử màu.
23


 Trung hòa NH3 thành Cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.
− Bể phản ứng cơ khí (Bể tạo bông) đóng vai trò: tạo điều kiện để các bông cặn li ti

kết dính thành các bông cặn lớn hơn. Và như thế nó dễ dàng tách ra khỏi nước
bằng quá trình lắng trọng lực, quá trình này được thực hiện trong bể lắng Lamen.
− Nước được chuyển sang bể lắng Lamen, các bông cặn có kích thước lớn sẽ giữ lại.
Hiệu quả của quá trình lắng phụ thuộc rất nhiều vào kích thước của các bông cặn
và cặn trong nước. Phần cặn còn lại sẽ được tách ra khỏi nước bằng quá trình lọc.
− Bể lọc được sử dụng là bể lọc nhanh, một lớp vật liệu lọc (vật liệu lọc là cát thạch
anh và sỏi đỡ). Phương pháp rửa: rửa bằng gió và nước kết hợp. Nước sau lọc sẽ
được dẫn vào bể chứa. Trên đường ống dẫn vào bể chứa nước sẽ được châm thêm
clo nhằm tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn còn lại trong nước, đáp ứng tiêu chuẩn đầu ra:
tổng coliform bằng 0 và đồng thời tiến hành châm thêm lượng clo dư khoảng 0.3
mg/L duy trì khử trùng đường ống cấp nước. Ngoài ra, theo chỉ đạo của Bộ Y Tế,
nhằm nâng cao sức khỏe răng miệng và chống các bệnh về xương nên nước sau xử
lý được châm thêm Florua với nồng độ dao động theo mùa từ 0.7 – 1.5 mg/L.
Trạm bơm nước sạch lấy từ bể chứa và phân phối cho mạng lưới tiêu thụ.

2.4.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống cấp nước sinh hoạt cụm xã An Phú Trung – An Ngãi
Trung, Huyện Ba Tri, Tỉnh Bến Tre.Công suất 800 m3/ngày đêm

24


Hình 2.10 : Sơ đồ công nghệ hệ thống cấp nước sinh hoạt cụm xã An Phú Trung –
An Ngãi Trung
Thuyết minh công nghệ:
25