ĐỀ CƯƠNG KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP

ZĐỀ CƯƠNG KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP
(Áp dụng cho các lớp DH5M kì II năm 2016-2017)
1. Các loại nguồn nước dùng trong cấp nước, phân tích ưu nhược điểm
2. Tính toán công suất trạm xử lí, đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp với công

suất và các loại nguồn nước khác nhau
3. Tính toán độ kiềm,CO2 của nước sau làm thoáng, tính hàm lượng phèn cần dùng
để keo tụ, tính toán lượng vôi để kiềm hoá
4. Nêu cấu tạo,nguyên lí hoạt động của bể lọc nhanh, bể lắng, giàn mưa,.
5. Tính toán bể lắng , bể lọc, giàn mưa, ( chiều dài, rộng, cao); thể hiện kết quả ra
hình vẽ
(4 kết hợp với 5 học cho gọn nhé bà con)
Câu 1: Các loại nước thường được dùng trong cấp nước, phân tích ưu nhược điểm.
-

-

Thường có 2 nguồn nước được sử dụng cho mục địch cấp nước sinh hoạt:
Nước ngầm và nước mặt.
Nước mặt:
Ưu điểm: lượng nước dồi dào, dễ khai thác, lưu lượng nước lớn.
Nhược điểm:
Thường chứa nhiều chất bẩn do hiện tượng rửa trôi.
Độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao
Dễ bị nhiễm bẩn do hoạt động của con người.
Thường xuyên bị biến đổi thành phần tính chất vật lí, hóa học theo các mùa.
Nước ngầm:
Ưu:
+ Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí
hậu như hạn hán.
+ Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước mặt.

+ Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất
là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất
khác nhau.
+ Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt.
Nhược:
+ Hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép.
+ Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm
nguồn nước ngầm.

Câu 2: Tính toán công suất trạm xử lí, đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp với công
suất và các loại nguồn nước khác nhau


•

Tính toán công suất xử lí:
Đề cho số hộ dân: N
Đề bài cho số người trung bình của 1 hộ: a người.
Tiêu chuẩn cấp nước cho một người trong 1 ngày đêm: V (l)
 Q = NaV (lít/ngđ) = NaV/1000 (m3/ngđ)
(làm tròn lên một chút nếu con số lẻ)
Đề xuất dây chuyền:
Tùy từng công suất,thông số nước đầu vào, loại nguồn nước mà sẽ có những dây
chuyền khác nhau:
Sau đây là một những dây chuyền phù hợp với các nguồn nước (ý kiến cá nhân, có
thể không phù hợp với ý kiến các bạn) [bảng 6.2 TCXD 33-2006]

-

-

-

Nước mặt Q>10000 m3/ngđ:
Bể trộn (chất keo tụ, chất kiềm hóa) 
Bể lắng ngang kết hợp bể phản ứng kiểu vách ngăn or bể phản ứng có lớp cặn lơ
lửng  Bể lọc nhanh  chất khử trùng  Bể chứa nước sạch.
Nước mặt Q< 10000 m3/ngđ
Bể trộn (chất keo tụ, chất kiềm hóa)  Bể lắng đứng kết hợp bể phản ứng xoáy
hình trụ  Bể lọc nhanh  chất khử trùng  Bể chứa nước sạch.
(trong sách đề xuất một số công trình khác khi hàm lượng cặn 2500 mg/l các bạn
có thể tham khảo, SGT trang 13)
Nước ngầm:
1) Giàn mưa hay thùng quạt gió Lắng tiếp xúc  bể lọc nhanh (chất khử trùng)
 Bể chứa nước sạch
2) Giàn mưa hay thùng quạt gió  Bể lọc tiếp xúc ( khử trùng) Bể chứa nước
sạch.

Câu 3: Tính toán độ kiềm,CO2 của nước sau làm thoáng, tính hàm lượng phèn cần dùng
để keo tụ, tính toán lượng vôi để kiềm hoá.
Liều lượng phèn tính theo Al2(SO4)3, FeCl3, Fe2(SO4)3. Sản phẩm không chứa nước được
chọn sơ bộ như sau:
a. Xử lý nước đục (theo bảng 6.3)
b. Khi xử lý nước có mầu tính theo công thức:
Pp =

(mg/l) (công thức 6-1 TCXD 33:2006)
4 M

Trong đó
Pp: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước.
M: Độ mầu của nước nguồn tính bằng độ theo thang màu Platin-Côban.
Ghi chú: Trong trường hợp nguồn nước thô vừa đục vừa có màu thì lượng phèn được xác
định theo bảng 6.3 và theo công thức (6-1) rồi chọn lấy giá trị lớn nhất.
-

Bảng 6.3. Liều lượng phèn để xử lý nước
Hàm lượng cặn (mg/l)

Liều lượng phèn không chứa nước
dùng để xử lý nước đục (mg/l)

đến 100

25 - 35

101 - 200

30 - 40

201 - 400

35 - 45

401 - 600

45 - 50

601 - 800

50 - 60

801 - 1.000

60 - 70

1.001 - 1.500

70 - 80

TDS: tổng chất rắn hòa tan
TSS (SS) tổng chất rắn lơ lửng
 TS: tổng số chất rắn (TS=TDS+TSS)

Hàm lượng căn đôi khi có thể hiểu là TSS (SS).

Liều lượng chất phụ trợ keo tụ nên lấy như sau;
Poliacrylamid (PAA):
-

Khi cho vào nước trước bể lắng hoặc bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng, lấy theo bảng
6.4.
Bảng 6.4. Liều lượng PAA cho vào nước


Hàm lượng cặn (mg/l)

Độ mầu (độ)

Lượng PAA không chứa
nước (mg/l)

đến 10

> 50

1 - 1,5

11 đến 100

30 - 100

0,3 - 0,6

101 - 500

20 - 60

0,2 - 0,5

500 - 1.500

-

0,2 - 1

Xác định hàm lượng chất kiềm hóa
Sau khi cho phèn nhôm vào trong nước, ngoài việc keo tụ các hạt để tạo thành bông cặn
lớn hơn còn tạo ra H+. Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước. Nếu

độ kiềm của nước không đủ để trung hòa H+ thì phải kiềm hóa nước bằng cách pha vôi
(CaO) hoặc Na2CO3 vào. Chọn hóa chất dùng để kiềm hóa là CaO.

Kiểm tra khả năng keo tụ của nước nguồn

Trong đó:
+

PK:

Hàm lượng chất kiềm hoá (mg/l).

+

PP:

Hàm lượng phèn nhôm dùng để keo tụ Pp (mg/l)

+

e1, e2: Trọng lượng đương lượng của chất kiềm hoá và phèn ( mg/mgđl)
Chọn chất kiềm hoá là CaO có
Na2CO3

e1 = 28
e1 = 53

NaOH e1 = 40
Chọn chất keo tụ là :
Al2(SO4)3 có e2 = 57

FeCl3 e2= 54
FeSO4 e2=70


Fe2(SO4)3 e2=67
+

k: Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn (mgđl/l)

+

1: Độ kiềm dự phòng

C:Tỷ lệ chất kiềm hoá nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%)
Nếu Pk<0 nghĩa là độ kiềm tự nhiên của nước đủ đảm bảo cho quá trình thủy phân phèn,
trường hợp này không cần phải kiềm hóa nước.
Tính toán độ kiềm,CO2 của nước sau làm thoáng:
Độ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khử sắt và có liên hệ mật thiết
với độ pH của nước. Độ kiềm càng lớn, lượng CO2 tự do trong nước càng nhỏ thì độ
pH của nước càng cao.
Độ kiềm trong nước cao là do trong nước có nhiều muối bicacbonat, các muối ni
không bền vững, dễ dàng tách ra CO2. Nếu có biện pháp đuổi CO2 ra khỏi nước thì
nâng cao được độ pH.
Để oxh và thủy phân 1mg Fe2+ thì tiêu thụ 0,143 mg O2 đồng thời làm tăng 1,60 mg
CO2 và độ kiềm giảm 0,036 mgđl/l.
Độ kiềm của nước sau khi khử sắt có thể tính theo công thức:
Ki= Kio – 0,036Cfeo2+ mgđl/l
Kio: độ kiềm ban đầu của nước nguồn mgđl/l
CFeo2+: hàm lượng sắt của nước nguồn mg/l.
•

-

Trong quá trình khửu sắt, sẽ tạo thành CO2 tự do. Trong quá trình làm thoáng, phần
lớn CO2 tự do sẽ được giải phóng ra khỏi nước và bay vào không khí. Lượng CO2
được giải phóng tùy thuộc vào từng công trình làm thoáng.
Hàm lượng CO2 còn lại trong nước sau làm thoáng có thể xác định theo công thức:
C(CO2)=C(CO2)o(1-a) + 1,6CFeo2+ (mg/l)
Trong đó:
C(CO2)o: hàm lượng CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng mg/l
a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng, tùy thuộc vào từng công trình làm
thoáng.
Phun trực tiếp trên mặt bể lọc: a = 0,3-0,35
(ứng với chiều cao phun mưa 1m, cường độ tưới 10m3/m2-h)
Làm thoáng bằng giàn mưa: a = 0,75-0,8
Làm thoáng cưỡng bức a= 0,85-0,9
(lượng CO2 sau làm thoáng cưỡng bức không xuống thấp hơn 3-4 mg/l)
Trích trang 164 sách giáo trình của TS.Nguyễn Ngọc Dung

Câu 4: Nêu cấu tạo,nguyên lí hoạt động của bể lọc nhanh, bể lắng, giàn mưa, thùng quạt
gió.


Bể lắng đứng:
Nguyên tắc làm việc: Nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi đi xuống dưới
qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng
đứng nước chuyển động theo chiều 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.
Theo chức năng làm việc, bể chia làm hai vùng là vùng lắng có dạng hình trụ hoặc

hình hộp ở phía trên và vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở phía
dưới. Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống
và van xả cặn
•

-

-

Tính toán bể lắng đứng:
F=
[ Công thức 3-29 trang 84 XLNC –TS. Nguyễn Ngọc Dung]
Trong đó:
Q: lưu lượng nước tính toán (m3/h)
Vtt: tốc độ tính toán của dòng nước tính toán đi lên [Tra bảng 6.9 – TCXD 33:2006]
N: là số bể.


: Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn từ 1,3 tới 1,5
-Diện tích ngăn phản ứng đặt trong bể
f= [ Công thức 6-8 mục 6.66 TCXD 33:2006]
Trong đó:
t:thời gian lưu nước trong ngăn phản ứng 15-20 phút
H1: chiều cao ngăn phản ứng lấy bằng 0,9*H chiều cao vùng lắng ( quy phạm H = 2.6
-5 m).
N: là số bể
-Đường kính của bể lắng: xác định theo công thức D= [Công thức 3-30 sách XLNCNguyễn Ngọc Dung-Trang 84]
Trong đó:
f: tiết diện ngang ngăn phản ứng
xét tỷ số: < 1,5 (đạt yêu cầu)

Đường kình ngăn phản ứng hình trụ ( Ông trung tâm)
Dn = (m)
-Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn:
T=
[công thức 6-10 mục 6.68-TCXD 33:2006]
Trong đó:
WC : dung tích phần chứa cặn của bể. WC = ().
[ Công thức 3-32 trang 85 XLNC –TS. Nguyễn Ngọc Dung]
Với hn= . [ =50-550] [trang 85 XLNC –TS. Nguyễn Ngọc Dung]


với D: Đường kính của bể lắng; d : đường kính phần đáy hình nón hặc chop (m) lấy
bằng đường kính ống xả cặn; theo mục 6.69-TCXD 33:2006 quy phạm 150-200mm
 Chiều cao toàn phần của bể Hbể= H+ hn= … (m)
• Bể lắng ngang:

Nguyên lý hoạt động: Sau qua trình đông tụ kết bông.Nước sẽ theo máng phân
phối đều vào bể qua vách tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể
tới khu vực lắng của bể. Sau khi qua khu vực lắng nước sẽ tiếp tục di chuyển đến
máng thu nước ở khu vực đầu ra. Tại đây các cặn nổi cũng một phần giữ lại nhờ
màng thu chất nổi, còn lượng nước sau khi lắng cặn sẽ tới máng thu và theo ống
thoát nước dẫn ra ngoài chuẩn bị cho quá trình lọc. Các cặn lắng (bùn lắng) sẽ
được thu gom lại tại hố thu cặn và cũng được xả ra ngoài theo ống xả cặn.

(1) Ngăc tách khí

Cấu tạo bể lắng ngang thu nước bề mặt
(4) ống phân phối nước vào

(2) Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng (5) Máng thu nước bề mặt

(3) Bể lắng ngang (Hình 4a)

(6) Ống xả cặn


Tính toán bể lắng ngang:
6.71.

Tổng diện tích mặt bằng của bể lắng ngang thu nước bề mặt ở phần nửa
cuối của bể cần xác định theo công thức:
(6-13)
α.q
F=
(m2 )
3,6.U 0
Trong đó:
q: Lưu lượng nước đưa vào bể lắng (m3/h)
a: Hệ số sử dụng thể tích của bể lắng .
U0: Tốc độ rơi của cặn ở trong bể lắng (mm/s) tra bản 6.9

Bảng 6.9.
Đặc điểm nước nguồn và phương pháp xử lý

Tốc độ rơi của cặn U0
(mm/s)

Nước ít đục, có màu xử lý bằng phèn

0,35 - 0,45

Nước đục vừa xử lý bằng phèn

0,45 - 0,5

Nước đục xử lý bằng phèn

0,5 - 0,6

Nước đục, không xử lý bằng phèn

0,08 - 0,15


Ghi chú:
Trong trường hợp sử dụng chất phụ trợ keo tụ thì cần lấy tăng tốc rơi
của cặn lên 15-20%.
Chọn tỉ số
L/Ho=10  K=7,5; a=1,33
L/Ho=15  K=10; a=1,5
L/Ho=20  K=12; a=1,67
L/Ho=25  K=13,5; a=1,82
Chọn Ho:chiều cao cùng lắng (m) trong quy phạm từ 3-4m (6.72 TCXD 332006)
 Tính được Vtb=K.Uo (mm/s)

Chọn số bể lắng N(bể)
Chiều rộng mỗi bể sẽ là:
B=

(m)

Mỗi bể chia làm n ngăn chiều rộng mỗi ngăn bằng B/n (m)
Chiều dài bể tính toán:
L= (m)
Xét lại tỉ lệ L/Ho thấy đạt tỉ số đã chọn bên trên. okokBể Lọc Nhanh
Nguyên tắc làm việc của bể: gồm 2 quá trình:
+ Quá trình lọc:
-

Van 1 mở, nước từ bể lắng sang. Van 4,6,9 đóng
nước được dẫn từ bể lắng sang , qua mương phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu
lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và đưa vào bể chứa nước sạch.


+ Quá trình rửa lọc:
Van 1,9,10 đóng, van 6,4 mở
nước rửa và khí được cấp vào bể lọc qua hệ thống phân phối nước và khí rửa lọc, qua
lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu vào máng
tập trung rồi được xả ra ngoài theo mương thoát nước. Quá trình rửa được tiến hành đến
khi nước rửa hết đục thì ngừng rửa.
sau khi rửa lọc thì lớp cát lọc chưa ổn định ngay, cần phải xả lớp lọc đầu tiên để lớp
cát ổn định, thay vì mở van 10 thì khóa van 10, mở van 9 tầm 10’ thì cho chạy bình
thường.

-Tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý:
F= (m2)
[ công thức4-50 XLNC-Nguyễn Ngọc Dung-trang 140]

Trong đó:
Q: công suất trạm xử lý (m3/ngđ)
T: thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (h).

Vtb: tốc độ lọc tính ở chế độ làm việc bình thường (m/h).Chọn Vbt=… m/h [bảng 6.11TCXDVN 33:2006]
a: số lần rửa bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường [theo điều 6.102 TCXDVN 33:2006].Chọn a= (2)
W: cường độ rửa lọc (l/s.m2) [Theo điều 6.115 – TCXDVN 33:2006].
t1: thời gian rửa lọc (h) [Theo điều 6.115 – TCXDVN 33:2006].
t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa [Theo điều 6.102 – TCXDVN 33:2006].
Trong cát lọc, chọn cát lọc có cỡ hạt dtd =0,5 tới 1,25 mm, đường kính hiệu dụng từ 0,6
tới 0,65. Hệ số không đồng nhất K=1,5 tới 1,7,chiều dày cát lọc L= 0,7 tới 0,8. Chọn
[lấy theo bảng 6.11- TCXDVN 33:2006]
-Số bể lọc cần thiết :
N = 0,5 (bể)
[Công thức 4-51-sách XLNC-Nguyễn Ngọc Dung –trang 140]
Chọn 5 bể
-Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để rửa:
Vtc= vbt = …( nằm trong khoảng 6 tới 7,5 – xem bảng 6.11 TCXDVN 33:2006)  đảm
bảo.
-Diện tích một bể lọc là :
f= m2
Chọn kích thước bể là : LxB f (m2) có thể làm tròn lên một tí cho kích thước đẹp
-Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh:
H=hd+ hv+ hn + hp


Trong đó:
hd: chiều cao lớp sỏi đỡ, (lấy theo bảng 6.12 - TCXDVN 33:2006).Chọn hđ= 0,7 (bao
gồm cả lớp sỏi đỡ và tầng hầm thu nước)
hv: chiều dày lớp vật liệu lọc , (lấy theo bảng 6.11-TCXDVN 33:2006) hv = 700 – 800
mm)
hn:chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, (Theo điều 6.106 TCXDVN 33:2006) chọn là

2m
hbv: chiều cao bảo vệ .Chọn là 0,5 m
hh: chiều cao tầng hầm thu nước.Chọn là 1m
•

Giàn mưa:
Cấu tạo của Giàn mưa gồm các bộ phận sau:
1) Hệ thống phân phối nước.
2) Sàn tung nước
3) Sàn đổ vật liệu tiếp xúc
4) Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước
5) Sàn và ống thu nước


Nguyên lí hoạt động:
Nước từ hệ thống phân phối nước được chảy qua máng phân phối hoặc giàn ống phân
phối xuống sàn tung nước để tiếp xúc với không khí, sàn tung nước có đổ lớp vật liệu tiếp
xúc giúp chia nước thành những màng mỏng xung quanh vật liệu tiếp xúc để tăng khả
năng tiếp xúc giữa nước và không khí…cuối cùng nước được thu tại ngăn thu nước và
đưa xuống bể lắng.
-

Tính toán giàn mưa:


Diện tích mặt bằng giàn mưa được tính theo công thức:
F = (m2) (5-3 trang 171)
Trong đó:
Q: lưu lượng nước xử lí: (m3/h)
qm: cường độ mưa lấy tù 10-15 (m3/m2-h)

Để thu được nhiều không khí, giàn mưa được chia ra thành N ngăn và bố trí thành một
hàng vuông góc với hướng gió chính.
Diện tích mặt bằng của một giàn mưa sẽ là
f= (m2)
Theo mục b-6.246/TCXD 33- 2006. Vật liệu tiếp xúc đổ thành lớp có chiều cao 30 – 40
cm, chọn 35 cm. Thiết kế giàn mưa 4 tầng. Chiều cao của mỗi tầng là 0,8 m, chiều cao
sàn thu 0,7 m
-chiều cao giàn mưa:
(m)
Trong đó:
h1 là khoảng cách giữa ống phân phối đến sàn tung đầu tiên; h1 = 0,6 m
h2 là bề dày của sàn tung và lớp tiếp xúc ; h2 = 0,35 m
h3 là khoảng cách giữ 2 sàn đổ vật liệu tiếp xúc; h3 = 0,8 m (có 4 tầng thì có 3 lần h3)
h4 là chiều cao sàn thu nước; h4 = 0,7 m
Hết rồi!

Chúc các bạn thi đạt được kết quả cao nhất!
Xin cảm ơn!
Linh Nấu-ĐH5M1