Đồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dân

Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Chương I

GIỚI THIỆU
Khi nền kinh tế phát triển, đời sống của người dân được nâng cao thì nhu cầu
dùng nước sạch càng mạnh mẽ. Do đó, vấn đề nước sạch đang là nỗi bức xúc của người
dân và việc đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước sạch để cung cấp cho người dân là
một việc làm cần thiết và cấp bách. Nó không chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước hàng
ngày nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân mà còn tạo điều kiện thuận lợi
để phát triển kinh tế của Việt Nam nói chung và của khu vực dân cư nói riêng.
Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh
hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau. Đối với các nguồn nước mặt, thường
có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao. Đối với các nguồn nước ngầm, hàm lượng
sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép.
Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu
cầu, về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước.
Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lí chúng.
Nhiệm vụ chính của đồ án là tiến hành xử lý nguồn nước thô ban đầu có độ đục
là 200 NTU sao cho nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn ăn uống và vệ sinh môi trường để
cung cấp nước sạch cho một khu dân cư 100.000 dân.

CBGD: Nguyễn Phước Dân

1


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Chương II

TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯNG NƯỚC
Để xác lập được các biện pháp xử lí nước, cần phải căn cứ vào các chỉ tiêu đánh giá
chất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng của nước sử dụng.
I.

Tổng quan về chất lượng nước:

Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường
gọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển.
Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối. Do kết hợp từ
các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc
trưng của nước mặt là:
-

Chứa khí hòa tan, đặc biệt là Oxy.

-

Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa it chất rắn lơ
lửng và chủ yếu ở dạng keo).

-

Có hàm lượng chất hữu cơ cao.

-

Có sự hiện diện của nhiều loại tảo.

Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa dưới đất. Chất lượng nước ngầm phụ

thuộc vào cấu trúc đòa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy qua các đại tầng
chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi chảy qua đòa
tầng chứa đá vôi, nước thường có độ kiềm bicacbonat khá cao. Ngoài ra, các đặc
trưng chung của nước ngầm là:
-

Độ đục thấp.

-

Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn đònh.

-

Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2.

-

Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kể đến là sắt, mangan, flour.

-

Không có sự hiện diện của vi sinh vật.

Nước biển thường có độ mặn rất cao. Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi
tùy theo vò trí đòa lý như: khu cửa sông, gần hay xa bờ. Ngoài ra nước biển thường có
nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là các phiêu sinh động- thực vật.
II.

Tính chất lý học của nước:

1. Nhiệt độ:
Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi rường và khí
hậu. 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 4-40 oC) phụ thuộc vào
thời tiết và độ sâu nguồn nước. Ví dụ: ở miền Bắc Biệt Nam, nhiệt độ nước

CBGD: Nguyễn Phước Dân

2


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

thường dao động 13- 34oC, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở
miền Nam tương đối ổn đònh hơn (26- 29 oC). Nước ngầm có nhiệt độ tương
đối ổn đònh (17- 27oC).
2. Độ màu:
Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt,
mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra
màu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bò nhiễm
bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.
Đơn vò đo độ màu thường dùng là Platin- Côban. Nước thiên nhiên thường
có độ màu thấp hơn 200 PtCo. 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.
3. Độ đục:
Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt. Khi trong nước có các vật lạ
như các chất huyền phù, các hạt cặn đất đá, các vi sinh vật... khả năng truyền

ánh sáng bò giảm đi. Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn. Đơn
vò đo độ đục thường là mgSiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vò NTU và FTU là
tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục
của nước.
4. Mùi vò:
Mùi vò trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất
hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước
thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi tiệt trùng với
các hợp chất Clo có thể bò nhiễm mùi Clo hay Clophênol.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thể
có vò mặn, ngọt, chát, đắng...
5. Độ nhớt:
Độ nhớt là đại lượng biểu thò lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dòch
chuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất
áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ
nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt
độ tăng.
6. Độ dẫn điện:
Nước có độ dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20 oC có độ dẫn điện là 4.2 µ
S/m (tương ứng điện trở 23.8M Ω /cm). Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm
lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.
CBGD: Nguyễn Phước Dân

3


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Tính chất này thường được sử dụng để đánh gía tổng hàm lượng chất

khoáng hòa tan trong nước.
7. Tính phóng xạ:
Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nước
tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này
có thời gian bán phân hủy rất ngăn nên nước thường vô hại.
Tuy nhiên khi bò nhiễm bẩn phóng xạ α và β thường được dùng để xác
đònh tính phóng xạ của nước. Các hạt α bao gồm 2 proton và 2 neutron có
năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường
hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh. Các hạt β
có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bò ngăn lại bởi các lớp nước và
cũng gây tác hại cho cơ thể.
III.

Tính chất hóa học của nước:
1. Độ pH:
Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dòch, thường
được dùng để biểu thò tính axít và tính kiềm của nước.
Khi

pH = 7 nước có tính trung tính.
PH < 7 nước có tính axít.
pH > 7 nước có tính kiềm.

Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí
hòa tan trong nước. độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện đòa chất, trong một
số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại
khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước. Độ pH được ứng dụng để
khử các hợp chất Sunfua và cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm
thoáng. Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa
tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng

biện pháp lắng lọc.
2. Độ kiềm:
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydroxit 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.
nhiệt độ nhất đònh, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO 2
tự do có trong nước.
Độ kiềm bicacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dòch nước.
Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trinh 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 đễ điều chỉnh pH.
CBGD: Nguyễn Phước Dân

4


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

3. Độ cứng:
Độ cứng của nước là đại lượng biểu thò hàm lượng các ion canxi và magiê
có trong nước. Trong kỹ thuật sử lý nước dùng 3 loại khái niệm độ cứng:
- Độ cứng toàn phần biểu thò tổng hàm lượng các ion canxi và magiê có
trong nước.
- Độ cứng tạm thời biểu thò tổng hàm lượng các muối cacbonat và
bicacbonat của Canxi và Magiê có trong nước.
- Độ cứng vónh cửu biểu thò tổng hàm lượng các muối còn lại của Canxi và
Magiê có trong nước.
Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do
Canxi và Magiê phản ứng với các axít béo tạo thành các hợp chất khó tan.
Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây

kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Có nhiều đơn vò đo độ cứng khác nhau:
Độ Đức (odH) : 1odH = 10 mg CaO/l nước.
Độ Pháp (of) : 1of= 10 mg CaCO3/l nước.
Độ Anh (oe) : 1oe = 10 mg CaCO3/ 0.7 l nước.
Đông u (mgđl/l) : 1 mgđl/l= 2.8 odH.
Tùy theo giá trò độ cứng, nước đượcb phân loại thành:
Độ cứng < 50 mg CaCO3/l

: nước mềm.

50- 150 mg CaCO3/l : nước trung bình.
150-300 mgCaCO3/l : nước cứng.
> 300 mgCaCO3/l

: nước rất cứng.

4. Độ oxy hóa:
Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của
nguồn nước. Đó là lượng oxy cần có để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có
trong nước. Chất oxy hóa thường dùng để xác đònh chỉ tiêu này là kali
permanganat.
Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10 mgO 2/l đã có thể bò
nhiễm bẩn. Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng Clo tự do hay hợp
chất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất Clo hữu cơ trihalometan (THM) có
khả năng gây ung thư. Tổ chức Y Tế thế giới quy đinh mức tối đa của THM
trong nước uống là 0.1 mg/l.
Ngoài ra, để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm
các yếu tố sau đây:
CBGD: Nguyễn Phước Dân

5


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

- Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước
ngầm.
- Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàm
lượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thực tế.
- Sự thay đổi oxy hóa theo dòng chảy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơ
có trong nguồn nước chủ yếu là các axit humic. Nếu độ oxy hóa giảm nhanh,
chứng tỏ nguồn ô nhiễm là do các dòng nước thải từ bên ngoài độ vào nguồn
nước.
- Cần kết hợp với các chỉ tiêu khác nhau như hàm lượng ion Clorua,
Sunphat, Photphat, oxy hòa tan, các hợp chất Nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây
bệnh để có thể đánh giá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
5. Các hợp chất chứa Nitơ:
Quá trình phân hủy các chất hưũ cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat. Do đó,
các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thò dùng để nhận biết
mức đôï nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bò nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu
có giá trò cao như độ oxy hóa, amonniac, trong nước còn có một ít nitrit và
nitrat. Sau một thời gian, amoniac, nitrit bò oxy hóa thành nitrat. Phân tích sự
tương quan giá trò các đại lượng này có thể dự đoán thường nhiễm nitrat.
Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển,
gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt. Trẻ em uống nucớ
có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu (chứng methaemoglo
binaemia). Theo quy đònh của Tổ chứcY tế thế giới, nồng độ nitrat trong nước
uống không được vượt quá 10 mg/l (tính theo N).
6. Các hợp chất Photpho:

Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat. Đây là sản phẩm của
quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Cũng như nitrat là chất dinh
dưỡng cho sự phát triển của rong tảo. Nguồn photphát đưa vào môi trường
nước là từ nước thải sinh họat, nước thải một số ngành công nghiệp và lượng
phân bón dùng trên đồng ruộng.
Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sự
tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình
xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng. Đối với những nguồn nước có
hàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, các bông cặn kết cặn ở bể tạo
bông sẽ không lắng được ở bể mà có khuynh hướng tạo thành đám nổi lên
mặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắng chiếu trong ngày.
7. Các hợp chất Silic:
Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất Silic. pH<8, Silic tồn tại
ở dạng H2SiO3- và SiO32- .Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng Silic thường
CBGD: Nguyễn Phước Dân

6


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

không vượt quá 60 mg/l, chỉ có ở những nguồn nước có pH > 9.0, hàm lượng
Silic đôi khi cao đến 300 mg/l.
Trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao, sự tồn tại của các hợp chất Silic
rất nguy hiểm do cặn Silic đóng lại trên thành nổi, thành ống làm giảm khả
năng truyền nhiệt và gây tắc ống.
Trong quá trình xử lý nước, Silic có thể được loại bỏ một phần khi dùng
các hóa chất keo tụ để làm trong nước.
8. Clorua:
Clorua làm cho nước có vò mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa

tan các muối khoáng hoặc bò 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 bệnh về thận. Ngoài ra, nước chứa nhiều Clorua có tính xâm
thực đối với bêtông.
9. Sunphat:
Ion Sunphat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn
gốc huũ cơ. Với hàm lượng Sunphat cao hơn 400 mg/l, có thể gây mất nước
trong cơ thể và làm tháo ruột.
Ngoài ra, nước có nhiều ion Clorua và Sunphat sẽ làm xâm thực bêtông.
10. Florua:
Nước ngầm từ các vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có
hàm lượng florua cao đến 10 mg/l. Trong nước thiên nhiên, các hợp chất của
florua khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường.
nồng độ thấp, từ 0.5 mg/l đến 1 mg/l, florua giúp bảo vệ răng. Tuy nhiên, nếu
dùng nước chứa florua lớn hơn 4 mg/l trong một thời gian dài thì có thể gây
đen răng và hủy hoại răng vónh viễn. Các bệnh này hiện nay đang rất phổ
biến tại một số khu vực ở Phú Yên, Khánh Hòa.
11. Sắt:
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe 2+, kết hợp với các
gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic
hoặc keo Silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe 2+ bò
oxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.
Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+ ),tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn
huyền phù. Trong nước thiên nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắt
với hàm lượng đến 40 mg/l hoặc cao hơn.
Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5 mg/l, nước có mùi tanh khó chòu, làm vàng
quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ
hộp. Các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của
các ống dẫn nước.
CBGD: Nguyễn Phước Dân

7


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

12. Mangan:
Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm dưới dạng ion Mn 2+,
nhưng với hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5 mg/l. Tuy nhiên, với
hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0.1 mg/l sẽ gây nhiều nguy hại trong
việc sử dụng, giống như trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao.
13. Nhôm:
Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không có
oxy nên các chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau và
tạo thành sắt, nhôm, sunfat hòa tan vào nước. Do đó, nước mặt ở vùng này
thường rất chua, pH= 2.5- 4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe 2+ (có khi cao đến 300
mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion Al3+ (5-7 mg/l).
Khi chứa nhiều nhôm hòa tan, nước thường có màu trong xanh và vò rất
chua. Nhôm có thể có độc tính đối với sức khỏe con người. Khi uống nước có
hàm lượng nhôm cao có thể gây ra các bệnh về não như alzheimer.
14. Khí hòa tan:
Các loại khí hòa tan thường thấy trong nước thiên nhiên là khí (CO 2), khí
oxy (O2) và sunfua hro (H2S).
Nước ngầm không có oxy. Khi độ pH < 5.5, trong nước ngầm thừơng chứa
nhiều khí CO2. Đây là khí có tính ăn mòn kim loại và ngăn cản việc tăng pH
của nước. Các biện pháp làm thoáng có thể đuổi khí CO 2, đồng thời thu nhận
oxy hỗ trợ cho các quá trình khử sắt và mangan. Ngoài ra, trong nước ngầm có
thể chứa khí H2S có hàm lượng đến vài chục mg/l. Đây là sản phẩm của quá
trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước. Với nồng độ lớn hơn 0.5
mg/l, H2S tạo cho nước có mùi khó chòu.

Trong nước mặt, các hợp chất sunphua thường được oxy hóa thành dạng
sunphat. Do vậy, sự có mặt của khí H 2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏ
nguồn nước đã bò nhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tích
tụ ở đáy các vực nước.
Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác la HS- và S215. Hóa chất bảo vệ thực vật:
Hiện nay, có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trong
nông nghiệp. Các nhóm hóa chất chính là:
- Photpho hữu cơ.
- Clo hữu cơ.
- Cacbonat.
Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người. Đặc biệt là Clo
hữu cơ, có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể
CBGD: Nguyễn Phước Dân

8


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

con người. Việc sử dụng khối lượng lớn các hóa chất này trên đồng ruộng
đang đe dọa làm ô nhiễm các nguồn nước.
16. Chất hoạt động bề mặt:
Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có
trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đang được
xả vào các nguồn nước. Đây là những hợp chất khó phân hủy sinh học nên
ngày càng tích tụ nước đến mức có thể gây ahò cho cơ thể con người khi sử
dụng. Ngoài ra, các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vực
nước, ngăn cản sự hòa tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tự làm
sạch của nguồn nước.
IV.

Các chỉ tiêu vi sinh:

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu 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 khòi
nước trước khi sử dụng.
Trong thực tế không thể xác đònh 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
đònh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người. Do vậy có thể dùng vài vi
sinh chỉ thò ô nhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật.
Cả ba nhóm vi sinh chỉ thò ô nhiễm phân:
-

Nhóm coliphorm đặc trưng là Escherichia Coli (E.Coli).

-

Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis.

-

Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringents.

Đây là các 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 của E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bò
nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác. Số lượng
E.Coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác của nguồn nước.
Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cũng được

xác đònh để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước.
V.

Tính ổn đònh của nước:

Nước ổn đònh sẽ không làm ăn mòn đường ống hoặc đóng cáu cặn trong quá trình
vận chuyển và lưu trữ.
Trong thực tế, có 2 phương pháp đánh giá tính ổn đònh của nước:
1. Phương pháp Langlier:
Dựa vào chỉ số pHs là trò số pH của nước tương ứng với trạng thái cân bằng của
các hợp chất của axit cacbonic và được gọi là pH bão hòa :
CBGD: Nguyễn Phước Dân

9


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

I = pHo – pHs
Trong đó pHo là pH thực của nước.
Nếu

pHo < pHs, I < 0

: nước có tính xâm thực bêtông.

pHo = pHs, I = 0

: nước ổn đònh, không xâm thực cũng không
lắng đọng CaCO3.

pHo = pHs, I > 0

: nước có xu hướng lắng đọng CaCO3.

Trong thực tế do khó điều chỉnh chất lượng nước nên có thể chấp nhận giá trò I từ
– 0,5 đến + 0,5. Cần lưu ý là phương pháp Langlier chỉ xác đònh tính xâm thực
bêtông do CO2 gây ra. Giá trò pHs có thể xác đònh bằng thực nghiệm hoặc dùng
phương pháp toán đồ với các đại lượng cho biết là nhiệt độ, độ cứng canxi, độ kềm
và tổng chất khoáng hòa tan có trong nước.
2. Phương pháp Marble Test
Dựa vào sự thay đổi độ pH và độ kềm sau khi bão hòa nước với CaCO 3 trong 24
giờ. Với phương pháp này có thể đánh giá tính ổn đònh cảu nước đối với bêtông và
xác đònh được pH tại mức ổn đònh.
Ngoài ra để đánh giá tính ăn mòn kim loại cảu nước có thể dùng phương pháp
xác đònh độ ăn mòn kim loại.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là ngâm sắt kim loại trong dung dòch
nước (không có oxy) để đánh giá khả năng hòa tan của kim loại sau một thời gian thí
nghiệm (24 giờ). Kết quả có thể cho biết mức độ ăn mòn của nước.
VI.

Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt:

Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt phải không màu, không mùi vò, không chứa
các caht độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh. Hàm lượng các chất hòa tan
không được vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Theo tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho
ăn uống và sinh hoạt phải có các chỉ tiêu chất lượng như trong bảng 1.3 (trang 17)
sách Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch- Trònh Xuân Lai.
VII.

Nhu cầu dùng nước:

Công suất của hệ thống cấp nước cho các khu dân cư phải đảm bảo đầy đủ nhu
cầu dùng nước cho ăn uống, sinh hoạt của các khu dân cư, công trình công cộng:
-

Tưới và rửa đường phố, cây xanh, cấp cho các vòi phun.

-

Tưới cây trong vườn ươm.

-

Cấp cho ăn uống, sinh hoạt trong các xí nghiệp.

-

Cấp nước sản xuất cho các xí nghiệp.

-

Cấp nước chữa chaý.

-

Cấp nước cho yêu cầu riêng của trạm xử lý nước.

CBGD: Nguyễn Phước Dân

10


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

-

Cấp nước cho các nhu cầu khác, trong đó có việc sục rửa mạng lưới đường ống
cấp và thoát nước.

VIII. Đánh giá chất lượng nước thô:
 Theo yêu cầu của đề tài, nước thô cần xử lý có chỉ tiêu về độ đục là 200 NTU.

So với tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết đònh của Bộ
trưởng Bộ Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18-4 –2002) thì giới hạn tối đa về độ
đục là 2 NTU theo phương pháp thử TCVN 6184- 1996 (ISO 7027- 1990).
Như vậy nước thô có độ đục vượt quá giới hạn.
Muốn cung cấp nước sạch cho khu dân cư theo đúng tiêu chuẩn đã ban hành,
chúng ta cần đề ra phương án xử lý độ đục sao cho nước sau xử lý có độ đục ≤ 2
NTU.
 Nguyên nhân phát sinh độ đục:

Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện diện của một số các chất lơ lửng có kích
thước thay đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo, huyền phù... gây trở ngại cho
đường truyền của ánh sáng qua nước hoặc hạn chế tầm nhìn mắt.
Trong hồ hoặc trong các vùng nước tónh, độ đục hầu như là do các chất keo và
các hạt phân tán cực mòn gây ra.
Trong vùng sông ngập lũ, độ đục thường do các hạt phân tán thô gây ra.
-

Khi sông bắt nguồn từ các vùng núi chảy về đồng bằng, tính đục của nó có sự
đóng góp của việc trồng trọt và những tác động vào đất.

-

Khi dòng lũ đi qua, một lượng lớn đất mặt bò rửa trôi được cuốn theo vào dòng
chảy. Phần lớn là các chất hữu cơ, bao gồm cả bùn và đất sét nhưng cũng bao
gồm một lượng đáng kể các chất hữu cơ.

-

Nước lũ chảy qua các vùng thành thò, mang theo nước thải lẫn nước thải sinh hoạt
đã hoặc chưa được xử lý. Chất thải sinh hoạt chứa một số lượng lớn các vật chất
hữu cơ và một ít chất vô cơ góp vào tính đục của nước. Chất thải công nghiệp
chứa lượng lớn các chất hữu cơ và các chất vô cơ khác tạo nên độ đục. Các rác
rưởi khác cũng góp nhiều chất vô cơ và ít chất hữu cơ vào tính chất đục.

-

Các chất dinh dưỡng vô cơ như các hợp chất nitơ và phốtpho có trong nước thải
và nước thải từ hoạt động nông nghiệp kích thích sự phát triển tảo, cũng góp
phần vào độ đục.

Các vật chất gây nên độ đục gồm những chất vô cơ thuần túy cho đến các chất có
bản chất là chất hữu cơ.


 Ứng dụng của độ đục trong cấp nước:

Kiến thức về sự khác nhau về độ đục trong cấp nước sinh hoạt có tầm quan trọng

đầu tiên đối với các kỹ sư môi trường. Họ sử dụng kiến thức trong việc liên kết các
thông tin để quyết đònh việc cấp nước có đòi hỏi xử lý đặc biệt bằng cách dông đặc
CBGD: Nguyễn Phước Dân

11


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

hóa học và lọc nước trước khi đưa vào cấp nước công cộng hay không. Nhiều thành
phố lớn như New York, Boston, Seattle phải cung cấp nước cho vùng cao hoặc ở núi,
nơi nước có độ đục khá thấp nên việc xử lý bằng Clo hóa là không cần thiết.
Việc cấp nước thu từ sông thường thường đòi hỏi sự kết bông hóa học do độ đục
khá cao. Các phương pháp đo độ đục được sử dụng để quyết đònh độ hữu hiệu xử lý
với việc sử dụng hóa chất khác nhau và cần liều lượng khác nhau. Như vậy, chúng
giúp lựa chọn hóa chất hữu hiệu và tiết kiệm nhất để sử dụng. Thông tin đó cần thiết
để tìm hiểu các điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp và dự trữ hóa chất.
Các phương pháp đo độ đục giúp xác đònh lượng hóa chất cần thiết hằng ngày
cho hoạt động của công việc xử ly. Điều này đặc biệt quan trọng với những sông
không có đập ngăn nước. Việc đo độ đục trong nước kết tủa trước việc lọc thì hữu ích
trong việc điều khiển liều lượng để ngăn ngừa sự quá tải của bộ lọc cát nhanh. Cuối
cùng, những phương pháp đo độ đục của nước lọc thì cần để kiểm tra sai lầm thao tác
lọc.
 nh hưởng của độ đục:

-

Mỹ học:

Người tiêu dùng nước mong đợi và đòi hỏi nước sạch (không đục). Người ta nhận

thức được rằng nước thải sinh hoạt có độ đục cao. Tình trạng đục trong nước uống
làm liên tưởng đến sự ô nhiễm nước thải có thể có và cơ hội nảy sinh mầm bệnh do
nước bẩn. Sự lo lắng này có cơ sở hợp lý về mặt lòch sử, khi có ai mắc phải bệnh
dòch mà trước đó đã nhiễm trong nước thải công nghiệp.
-

Tính lọc được:

Lọc nước bò cho là khó khăn và tốn kém hơn nhiều khi độ đục của nước tăng lên.
Việc sử dụng bể lọc cát chậm đã trở nên phi thực tế ở một số vùng vì độ đục cao làm
rút ngắn thời gian hoạt động và tăng chi phí làm sạch. Hoạt động tốt của bể lọc cát
nhanh nói chung phụ thuộc vào sự loại bỏ hiệu quả độ đục bằng các làm đông hóa
học trước hki nước được đưa vào bể lọc. Những thiếu sót khi thực hiện làm thời gian
họat động của bộ lọc ngắn và lượng nước lọc chất lượng thấp, trừ khi có những bộ
lọc với cấu tạo và cách hoạt động đặc biệt được sử dụng.
-

Sự khử trùng:

Sự khử trùng nước cấp thường được hoàn thành bằng cách sử dụng Clo, Ozôn
hoặc Clo điôxit. Để hiệu quả, phải có sự tiếp xúc giữa vật trung gian và sinh vật mà
thuốc tẩy uế sử dụng đã loại trừ. Trong nước đục, hầu hết các sinh vật có hại bò loại
trừ bởi hoạt động khử trùng. Tuy nhiên, trong trường hợp mà độ đục của nước là do
nước thải thành thò gây ra, nhiều sinh vật gây hại có thể được bọc lại trong các tiểu
phân và được bảo vệ khỏi sự khử trùng.
Vì các nguyên nhân này mà Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống đã đặt ra độ gây ô
nhiễm tối đa của đôï đục là 2 NTU.
IX.

Tính toán lưu lượng và công suất hệ thống cấp nước:

CBGD: Nguyễn Phước Dân

12


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Qngay max =

qtc .N
xK ngay ,max
1000

(m3/ngày).

Trong đó:
Qngày max: lưu lượng nước lớn nhất trong ngày tính cho khu dân cư. (m3/ngày).
qtc: tiêu chuẩn cấp nước (lít/người.ngày). Chọn qtc= 150 lít/người.ngày
N: số dân. N= 100.000 dân
Kngàymax: hệ số không điều hòa ngày lớn nhất. Chọn K= 2

Qngay max =

CBGD: Nguyễn Phước Dân

150.100000
x 2 = 30000 (m3/ngày).
1000

13


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Chương III

CÁC BIỆN PHÁP VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC
I. Tổng quan về các biện pháp xử lí cơ bản :
Trong quá trình xử lí nước cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lí như sau:
-

Biện pháp cơ học : dùng các công trình và thiết bò để làm sạch nước như :
song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc, ....

-

Biện pháp hóa học : dùng các hóa chất cho vào nước để xử lí nước như : dùng
phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kềm hóa nước, cho clo vào nước để khử
trùng.

-

Biện pháp lí học : dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng
siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO 2 hòa tan trong nước
bằng phương pháp làm thoáng.

Trong 3 biện pháp xử lí nước nêu trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp
xử lí nước cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc

lập hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lí học để rút ngắn thời gian và nâng
cao hiệu quả xủ lí nước. Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lí một nguồn
nước nào đấy một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thục hiện quá trình xử lí
bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp.
Thực ra cách phân chia các biện pháp xử lí như trên chỉ là tương đối, nhiều khi
bản thân biện pháp xử lí này lại mang cả tính chất của biện pháp khác.
II. Tổng quan về dây chuyền công nghệ xử lí nước :
Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiện
trong các công trình đơn vò khác nhau. Tập hợp các công trình đơn vò theo trình tự
từ đầu đến cuối gọi là dây chuyền công nghệ xử lí nước. Căn cứ vào các chỉ tiêu
phân tích của nước nguồn, yêu cầu chất lượng nước sử dụng có thể xây dựng được
các sơ đồ công nghệ xử lí khác nhau và được phân loại như sau :
1. Theo mức độ xử lí
Chia ra : xử lí triệt để và không triệt để.
-

Xử lí triệt để : chất lượng nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn ăn uống sinh hoạt
hoặc đạt yêu cầu nước cấp cho công nghiệp đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn
nước sinh hoạt (ví dụ: nước cấp cho nồi hơi áp lực cao)

-

Xử lí không triệt để : yêu cầu chất lượng nước sau xử lí thấp hơn nước ăn
uống sinh hoạt. Sơ đồ công nghệ này chủ yếu dùng trong một số ngành
công nghiệp như : làm nguội, rửa sản phẩm ....

CBGD: Nguyễn Phước Dân

14

Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

2. Theo biện pháp
Chia ra : sơ đồ công nghệ có keo tụ và không có keo tụ :
-

Sơ đồ không dùng chất keo tụ : áp dụng cho trạm xử lí có công xuất nhỏ,
quản lí thủ công hoặc xử lí sơ bộ.

-

Sơ đồ có dùng chất keo tụ : dùng cho trạm xử lí có công xuất bất kì, hiệu
quả xử lí đạt được cao hơn kể cả đối với nguồn nước có độ đục và độ màu
cao.

3. Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lí
Chia ra :
-

Một hoặc nhiều quá trình : lắng hay lọc độc lập hoặc lắng lọc kết hợp
(gồm 2 quá trình)

-

Một hay nhiều bặc quá trình : lắng, lọc so bộ rồi lọc trong (gồm 2 bậc
lọc)

4. Theo đặc điểm của dòng nước :
Chia ra : tự chảy hay có áp

-

Sơ đồ tự chảy : nước từ công trình xử lí này tự chảy sang công trình xử lí
tiếp theo. Sơ đồ này dùng phổ biến và áp dụng cho các trạm xử lí có công
xuất bất kì.

-

Sơ đồ có áp : nước chuyển động trong các công trình kín (sơ đồ có bể lọc
áp lực) thường dùng trong trạm xử lí có công xuất nhỏ hoặc hệ thống tạm
thời.

Thành phần các công trình đơn vò trong dây chuyền xử lí nước cấp cho ăn uống
sinh hoạt thay đổi theo mỗi loại nguồn nước và được đặc trưng bởi các quá trình xử lí
nước. Trong dây chuyền xử lí nước mặt, chủ yếu là các công trình làm trong nước và
khử trúng nước. Trong dây chuyền xử lí nước ngầm, chủ yếu là công trình khử sắt và
khử trùng.
Làm trong nước : tức là khử đục và khử màu của nước, được thực hiện trong các
bể lắng và bể lọc. Trong thực tế, để tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làm trong
nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn sắt). Khi
đó dây chuyền công nghệ xử lí nước mặt có thêm các công trình như bể trộn và bể
phản ứng.
-

Khử sắt:

Được thực hiện trong công trình làm thoáng tự nhiên (dàn mưa) làm thoáng
nhân tạo (thùng quạt gió) bể lắng tiếp xúc, bể lọc.
-

Khử trùng:

CBGD: Nguyễn Phước Dân

15


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Chất khử trùng được sử dụng phổ biến hiện nay là các hợp chất Clo: Clorua
vôi, nước javel, Clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể
chứa hoặc đưa trực tiếp vào bể chứa. Để khử trùng có hiệu quả phải đảm bảo thời
gian tiếp xúc giữa Clo và nước tối thiểu là 30 phút. Ngoài ra, có thể dùng ôzôn,
các tia vật lý (tia tử ngoại), sóng siêu âm để diệt trùng.
Đối với dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp cho công nghiệp, tùy theo yêu cầu
của từng ngành sản xuất mà có thể giảm bớt một số công trình đơn vò trong dây
chuyền công nghệ xử lí nước ăn uống (nước làm nguội, nước rửa sản phẩm...) hay có
thể bổ sung thêm một số công trình để khử thêm một số chất không có lợi cho ngành
sản xuất đó (nước cấp cho nồi hơi có áp lực cao).
Sau đây là một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí nước ăn uống sinh hoạt được
sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay. Để xử lí nước mặt có thể dùng các sơ đồ sau:
Khi nước nguồn có hàm lượng cặn ≤ 2500 mg/l:
Chất keo tụ
Từ trạm bơm

Bể trộn

cấp I tới
Chất kiềm hóa

Bể phản
ứng

Bể lắng

Bể lọc
nhanh

Chất khử trùng
Bể chứa nước sạch

Chất keo tụ
Từ trạm bơm

Bể trộn

cấp I tới
Chất kiềm hóa

Bể lắng trong có lớp
cặn lơ lửng

Bể lọc
nhanh

Chất khử trùng

Bể chứa nước sạch

Chất keo tụ

CBGD: Nguyễn Phước Dân

16


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Từ trạm bơm

Bể trộn

Bể chứa
nước sạch

Bể lọc tiếp xúc

cấp I tới
Chất kiềm hóa

Khi nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500mg/l, có thể sử dụng sơ đồ sau:
Chất keo tụ
Từ trạm bơm

Bể lắng
sơ bộ

cấp I tới

Bể trộn

Bể phản
ứng

Bể lọc
nhanh

Bể
lắng
Chất khử trùng

Chất kiềm hóa

Bể chứa
nước sạch

Chất keo tụ
Từ nguồn
tới

Hồ sơ
lắng

Trạm
bơm

Bể trộn

Bể phản
ứng

Bể
lắng

Bể lọc
nhanh

Chất khử trùng

Chất kiềm hóa

Bể chứa
nước sạch

Để xử lí nước ngầm có thể dùng các sơ đồ sau:

Từ trạm bơm

Dàn
mưa
hay thùng
quạt gió

giếng tớ
i
CBGD:
Nguyễ
n Phước Dân

Chất khử trùng
Bể lắng

tiếp xúc

Bể lọc
nhanh

Bể chứa
nước sạ17ch


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Chất khử trùng
Từ trạm bơm
giếng tới

Dàn mưa hay
thùng quạt gió

Bể lọc
nhanh

Bể chứa
nước sạch

Chất khử trùng
Từ trạm bơm
giếng tới

Ejector thu
khí hay máy

nén khí

Bầu trộn
khí

Bể lọc
áp lực

Bể chứa
nước sạch

Chất khử trùng
Từ trạm bơm
giếng tới

Phun mưa trên
mặt bể lọc

Bể lọc
nhanh

Bể chứa
nước sạch

Phạm vi sử dụng của mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ trình bày trên đây lấy
theo tiêu chuẩn TCXD- 33 : 1985 và được ghi trong bảng (1.2) sách Xử lý nước cấp
Nguyễn Ngọc Dung còn đề xuất thêm một số loại sơ đồ khác nữa cũng có thể sử dụng
để xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Để nâng cao hiệu quả xử lý nước, TCXD- 33: 1985 đưa
ra các biện pháp hóa học bổ sung và các hóa chất sử dụng ghi trong bảng (1.3) sách Xử
lý nước cấp- Nguyễn Ngọc Dung. Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng của từng loại nguồn

nước, có thể có biện pháp xử lí hóa học khác nhau, kết hợp với biện pháp xử lí cơ học
để có thể tạo nên một sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí nước phù hợp. Thành phần các
công trình trong dây chuyền công nghệ xử lí nước có thể lấy theo tiêu chuẩn TCXD- 33:
1985 như trong bảng (1.2) sách Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung.
III. Sơ đồ công nghệ :
Nước thô

Công trình
thu

Bể keo tụtạo bông

Trạm cung cấp
nước cho khu dân
CBGD: Nguyễn PhướccưDân

Bể
lắng
ngang
Bể chứa
nước sạch

Bể lọc
Clo

Bể khử
trùng
18

Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

IV. Giới thiệu các công trình đơn vò trong sơ đồ công nghệ:
1. Công trình thu nước:
Chia làm hai dạng: công trình thu nứơc mặt và công trình thu nước ngầm.
 Công trình thu nước mặt:

Chọn vò trí đặt công trình thu nước và trạm bơm nước thô cần phải đảm bảo các
yêu cầu sau đây:
-

Ở đầu nguồn nước so với khu dân cư và khu vực sản xuất.

-

Bờ sông và lòng sông ổn đònh, không lở (hoặc sụt lở rất ít) và đặc biệt là
không bò bồi.

-

Thu được lượng nước có chất lượng tốt và đủ lưu lượng cho hiện tại và cho quy
hoạch phát triển tương lai, thuận tiện cho việc tổ chức bảo vệ vệ sinh nguồn
nước.

-

Gần nơi cung cấp điện.

Ta có các loại trạm bơm và công trình thu như sau:
-

Công trình thu và trạm bơm kết hợp đặt trong lòng sông, lòng hồ.

-

Công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ.

-

Công trình thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm
bơm tách riêng.

-

Công trình thu, trạm bơm hợp khối đặt sát bờ.

 Công trình thu nước ngầm:

-

Trạm bơm và công trình thu nước ngầm mạch sâu:

Khi thiết kế giếng lấy nước mạch sâu, người kỹ sư cấp thoát nước được cơ quan
thăm dò đòa chất- thủy văn cung cấp các số liệu sau đây:
+ Trữ lượng cho phép khai thác đã được cấp có thẩm quyền phê duyệt.
+ Mặt cắt đòa tầng, chiều dày tầng chứa nước.
+ Sơ đồ bố trí giếng và công suất cho phép khai thác của mỗi giếng.
+ Các thông số đòa chất- thủy văn như hệ số thấm K (m/ngày.đêm), hệ số truyền
áp a (m2/ngày.đêm).
+ Bn phân tích thành phần hạt của tầng chứa nước để thiết kế ống lọc.

Nhiệm vụ của người kỹ sư cấp nước là thiết kế cấu tạo giếng và trạm bơm giếng.
-

Công trình thu nước ngầm mạch nông:

+ Giếng khơi
CBGD: Nguyễn Phước Dân

19


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Độ sâu thường 5- 25m.
+ Giếng ngang:
Ở nơi tầng chứa nước nằm cách mặt đất 4- 8m.
2. Bể keo tụ- tạo bông:
Trong nước sông suối, ao hồ... thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần
và kích thước rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng biện pháp xử lý cơ học
trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được các cặn có kích thước
lớn hơn 10-4 mm. Còn các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm không thể tự lắng được,
mà luôn tồøn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện
pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các
chất phản ứng, để tạo ra các hạt keo có khả năng dính kết các hạt cặn lơ lửng có
trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó các bông
cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng và bò giữ lại trong bể lọc.
Để thực hiện quá trình keo tụ, ngừơi ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp
như: phèn nhôm Al2(SO4)3; phèn sắt loại FeSO 4 hoặc loại FeCl3. các loại phèn này
được đưa vào nước dưới dạng dung dòch hòa tan.
So với lượng nước xử lý, lượng hóa chất sử dụng thường chỉ chiếm một tỷ lệ rất

nhỏ từ một đến vài chục phần triệu. Mặt khác, phản ứng của chúng lại xảy ra rất
nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước. Vì vậy cần phải khuýa trộn để phân phối
nhanh và đều hóa chất ngay sau khi cho chúng vào nước nhằm đạt được hiệu quả xử
lý cao nhất.
Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán
đều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt
nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng. Việc này được thực hiện bằng
cách khuýa trộn để tạo ra các dòng rối trong nước. Hiuệ quả cảu quá trình trộn phụ
thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn.
Trong quá trình xử lý nước bằng các chất keo tụ, sau khi phèn đã được trộn đều
với nước và kết thúc giai đoạn thủy phân sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn:
cần xây dựng các bể phản ứng vơi mục đích đáp ứng các yêu cầu dinh kết để tạo ra
bông cặn.
Hiệu quả keo tụ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Với mỗi nguồn nước cụ thể, sau
khi đã xác đònh được liêù lượng và loại phèn sử dụng, hiệu quả keo tụ chỉ còn phụ
thuộc vào các yếu tố vật lý là cường độ khuấy trộn nước biểu thò bằng gradient vận
tôc G và thời gian hoàn thành phản ứng tạo bông cặn T.
3. Bể lắng:
Lắng nước là giai đoạn làm sch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn
thành quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra
rất phức tạp. Chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng, nước luôn chuyển
động), các hạt cặn không tan trong nước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích
CBGD: Nguyễn Phước Dân

20


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn đònh (luôn thay đổi hình

dạng, kích thước trong quá trình lắng do dùng chất keo tụ).
Theo phương chuyển động của dòng nước qua bể, người ta chia ra thành các loại
bể lắng sau:
-

Bể lắng ngang: nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể.

-

Bể lắng đứng: nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên.

-

Bể lắng ly tâm: nước chuyển động từ trung tâm bể ra phái ngoài.

-

Bể lắng lớp mỏng: gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển động của lớp nước và
cặn: dòng chảy ngang, dòng chảy nghiêng cùng chiều và dòng chảy nghiêng
ngược chiều.

-

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: lắng qua môi trường hạt, nước chuyển động
từ dứơi lên.

4. Bể lọc:
Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớ vật liệu lọc với một chiều dày nhất đònh
đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặnvà vi
trùng có trong nước. Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn

ccuối 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 (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l). Sau một thời gian
làm việc, lớp vật liệu lọc bò chít lại, làm 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. Bể lọc luôn luôn pahỉ hoàn nguyên. Chính vì
vậy quá trình lọc nước được đặc trưng bởi hai thông số cơ bản là : tốc độ lọc và chu
kỳ lọc.
Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vò diện tích bề mặt của bể lọc
trong một đơn vò thời gian (m/h).
Chu kỳ lọc là khoag 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, cơ bản có thể
chia ra các loại bể lọc sau:
_ Theo tốc độ lọc chia ra:
+ Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1- 0.5 m/h.
+Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5- 15 m/h.
+ Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36- 100 m/h.
-

Theo chế độ dòng chảy chia ra:

+ Bể lọc trọng lực : là bể lọc hở, không áp.

CBGD: Nguyễn Phước Dân

21


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

+ Bể lọc áp lực: là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp
vật liệu lọc.
-

Theo chiều của dòng nước chia ra:

+ Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như: bể
lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông...
+ Bể lọc ngược: nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên như: bể lọc tiếp xúc.
+ Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớ vật liệu lọc theo cả hai chiuề từ trên xuống,
từ dưới lên và thu nước ở giữa như bể lọc AKX.
-

Theo số lượng lớp vật liệu lọc chia ra:

+ Bể lọc một lớp vật liệu lọc.
+ Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc.
-

Theo cỡ hạt vật liệu lọc chia ra: (tính theo lớp trên cùng).

+ Bể lọc có cỡ hạt nhỏ: d< 0.4 mm.
+ Bể lọc có cỡ hạt vừa: d= 0.4 –0.8 mm.
+ Bể lọc có cỡ hạt thô: d> 0.8 mm.
-

Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc chia ra:

+ Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt.
+ Bể lọc lưới: Nước lọc đi qua lứi lọc kim loại hoặc vật liệu xốp...

+ Bể lọc có màng lọc: nước lọc đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới
đỡ hoặc lớp vật liệu rỗng.
Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của các bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm
việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến
nhất là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra, có thể sử dụng một số loại vật liệu lọc
khác nhau như: cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit (than gầy),
pôlime...
5. Bể khử trùng:
Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong qúa trình xử lý nứơc ăn uống
sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và vi trùng. Sau các quá
trình xử lý cơ học nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bò 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 nước có hiệu quả như:
-

Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh như Clo và các hợ chất của Clo, ôzôn,
kali permanganat...

-

Khử trùng bằng các tia vật lý.

CBGD: Nguyễn Phước Dân

22


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

-

Khử trùng bằng siêu âm.

-

Khử trùng bằng phương pháp nhiệt.

-

Khử trùng bằng các ion kim loại nặng...

Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng
các chất oxy hóa mạnh.
6. Bể chứa nước sạch:
Bể chứa có nhiệm vụ tích trữ nước để phục vụ cho các nhu cầu sau đây:
-

Nước rửa bể lắng, bể lọc, pha hóa chất, chứa nuóc sinh hoạt cấp cho công
nhân trong nhà máy, rửa các thiết bò của phòng thí nghiệm, rửa đường, tưới
cây trong khuôn viên nhà máy.

-

Chứa lượng nước dự trữ cứu hỏa nếu cần.

-

Chứa lượng nươc điều hòa giữa trạm bơm nứơc nguồn và trạm bơm nước sạch.

-

Khi nhà máy nước ở gần nơi tiêu thụ, ngoài các yêu cầu trên còn phải kiểm
tra thời gian lưu nước trong bể chứa phải đủ, đáp ứng với thời gian tiếp xúc
cần thiết để khử trùng (khi khử trùng bằng Clo). Như vậy, dung tích bể chứa
cần phải được tính toán trên cơ sở chế độ vận hành của trạm bơm cấp I, cấp
II, chế độ rửa lọc... và các quy phạm về chữa cháy.

Ngoài các công trình đơn vò chính như đã giới thiệu ở trên, trong hệ thống cấp
nước còn có các công trình phụ khác như: các trạm bơm cấp I, trạm bơm cấp II,
tháp chống va, đài nước, hệ thống ống dẫn nước thô, ống dẫn nước đã xử lý,
mạng lưới phân phối nước... Nhung do mức độ đồ án môn học, chúng ta chỉ đi vào
tìm hiểu các công trình chính là bể keo tụ- tạo bông, bể lắng và bể lọc.

Chương IV

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
I.

Tính toán bể trộn đứng:

Q= 30000m3/ng.đ = 1250m3/h

Do lưu lượng nước lớn nên sẽ chia làm hai đơn nguyên.
CBGD: Nguyễn Phước Dân

23


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân

Mỗi bể trộn sẽ nhận một lưu lượng =1250/2= 625 (m3/h).
Chọn tốc độ nước vào: v= 1.5 (m/s) (qui phạm 1-1.5m/s)
→ Tiết diện ống:
f =

625
= 0.116(m 2 )
1.5 * 3600

→ Đường kính ống vào:
4* f
4 * 0.116
=
= 0.3844(m) = 384.4(mm)
π
3.14

d=

→ Chọn 400mm.
f =

πd 2 3.14 * 0.4 2
=
= 0.1256(m 2 )
4
4

→v =

625
= 1.38(m / s ) → nhận
0.1256 * 3600

Chọn vận tốc nước dâng: vd= 25mm/s = 0.025 m/s (qui phạm trang 38)
Diện tích tiết diện ngang lớn:
ft =

Q
625
=
= 6.944(m 2 )
Vd 0.025 * 3600

Chọn mặt bằng phần trên của bể trộn có dạng hình vuông
→ Chiều dài mỗi cạnh :
bt =

f 1 = 6.944 = 2.635(m)

⇒ Chọn bt = 2.7(m)
Diện tích đáy bể (chỗ nối với ống) sẽ là:
f d = 0.4 * 0.4 = 0.16(m 2 )

Chọn góc nón α = 40o (quy phạm 30-40o) (trang 38- Nguyễn Ngọc Dung)
Chiều cao phần hình tháp (gần dưới bể) sẽ là:
1
40 o
hd = (bt − bd ) * cot g

= 1 / 2(2.7 − 0.4) * 2.747 = 3.16(m)
2
2

Thể tích phần hình tháp của bể trộn bằng:
1
Wd = hd ( f t + f d ) + ( f t * f d ) ( m 3 ) =
3
1
* 3.16(6.944 + 0.16 + 6.944 * 0.16 = 8.593(m 3 ) ≈ 8.6(m 3 )
3

Chọn thời gian lưu lại của nước: t=1.5 phút
Thể tích toàn phần của bể:
CBGD: Nguyễn Phước Dân

24


Thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100.000 dân
Q * t 625*1.5
=
= 15.625(m3 )
60
60

W=

Thể tích phần trên( hình hộp) của bể sẽ là:
Wt = W − Wd = 15.625 − 8.6 = 7.025(m 3 )

Chiều cao phần trên của bể là:
ht =

Wt 7.025
=
= 1.012( m)
f t 6.944

Chiều cao bảo vệ:
hbv = 10%(ht + hd ) = 0.1(3.16 + 1.012) = 0.4172(m)

Chiều cao toàn phần:
hΣ = hd + ht + hbv = 3.16 + 1.012 + 0.4172 = 4.5892(m)

Chọn h= 4.6 (m)
Chọn chiều cao phần trên bể : h= 1.012+0.4172= 1.4292 = 1.43 (m)
Thu nước bằng máng đặt song song với thành bể, có lỗ ngập trong nước.
Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược
chiều nhau.
Vì vậy lưu lượng nước tính toán của máng là:
qm =

Q 625
=
= 156.25(m 3 / h)
4
4

Diện tích tiết diện máng với tốc độ nước chảy trong máng v m = 0.6( m / s) (qui

phạm)
fm =

qm
156.25
=
= 0.0723(m 2 )
v m 0.6 * 3600

Chọn chiều rộng máng bm = 0.25(m)
Chiều cao lớp nước tính toán trong máng
hm =

f m 0.0723
=
= 0.2892( m)
bm
0.25

Chọn hm = 0.3(m)
Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0.02 tổng diện tích các lỗ
ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ: 1 m/s
Σf l =

Q 156.25
=
= 0.0434(m 2 )
vl 1 * 3600

Chọn đường kính lỗ: d l = 30(mm)

CBGD: Nguyễn Phước Dân

25