Đồ án thiết kế nhà máy xử lý nước cấp Ninh Bình với Q=731 m3h

Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

LỜI MỞ ĐẦU

Thành phố Ninh Bình được coi là 1 trong 10 thành phố đẹp nhất Việt
Nam. Với vị trí địa lý đặc biệt thuận lợi, là cửa ngõ phía Nam của vùng kinh tế
đồng bằng Bắc Bộ, thành phố đang phát triển rất nhanh về công nghiệp, du
lịch và dịch vụ trong những năm gần đây. Ngoài ra thành phố Ninh Bình cũng
có lợi thế về phát triển công nghiệp, dịch vụ, vận chuyển hàng hải.
Để phát triển đô thị hoàn chỉnh, một trong những hạng mục quan tr ọng
là hệ thống cung cấp nước sạch cần phải được hoàn tất để đảm bảo cấp
nước sạch đến từng hộ dân. Hiện tại thành phố đang có một trạm cấp nước
công suất 20.000 m3/ngày đêm nhưng thất thoát khoảng 25% nên lượng
nước sạch đến các đơn vị dùng nước thực tế không đủ cấp nước cho khu vực
nội thành cũ. Trong khi đó, thành phố lại đang có kế hoạch sáp nhập thêm 6
phường xã mới. Hiện tại cư dân tại 6 phường xã này đang sử dụng nước của
tư nhân chở bằng ghe hoặc xà lan từ nhà máy xử lý nước về, ngoài ra còn phải
dự trữ nước mưa để sử dụng đồng thời song lượng nước vẫn chưa đủ cho các
hoạt động sinh hoạt (nguồn nước ngầm của khu vực bị nhiễm phèn nặng)
chưa kể đến việc phát triển khu công nghiệp và du lịch trong tương lai.
Tính đến năm 2030, nhu cầu dùng nước của cả thành phố Ninh Bình
khoảng 35.000 m3/ ngày đêm, vì vậy công suất cần phải bổ sung thêm là
17544 m3/ngày đêm. Do vậy, nhu cầu xây dựng 1 trạm xử lý nước bổ sung với
công suất tối thiểu dự tính là 15000 m3/ngđ trở nên thiết yếu và là điều ki ện
quan trọng trong bước phát triển của thành phố Ninh Bình cả về mức độ và
quy mô. Đó cũng là lý do để đề tài “ Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp
khu dân cư mở rộng, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình, công suất 17544
m3/ngày đêm = 731 m3/h” được ra đời.

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 1


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 2


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

MỤC LỤC

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 3


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

Chương I: Tổng quan và đề xuất công nghệ

1. Điều kiện tự nhiên.
a. Vị trí địa lý thành phố Ninh Bình
• Thành phố Ninh Bình là trung tâm kinh tế, văn hóa, chính tr ị c ủa tỉnh

Ninh Bình. Cách thành phố thủ đô Hà Nội 93 km về phía Nam, có ranh
giới hành chính như sau:
+ Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Hoa Lư.
+ Phía Nam và Đông Nam giáp huyện Yên Khánh.
+ Phía Đông Bắc giáp huyện Ý Yên (Nam Định).

Hình 1.1: Bản đồ thành phố Ninh Bình
b. Địa hình và đất đai
• Nhìn chung địa hình Thành phố tương đối bằng phẳng, là vùng đ ồng

bằng có núi và sông chảy qua, tô điểm và làm duyên dáng cho thành
phố. Đồng thời, góp phần điều hoà sinh thái và cảnh quan môi tr ường
cho thành phố. Núi lớn nhất là núi Cánh Di ều, Núi L ớ, còn hai núi nh ỏ
là núi Non Nước và núi Kỳ Lân.
• Thành phố Ninh Bình là một thành phố mới trên vùng đất cổ. Đ ất
thành phố là đất phù sa cổ, có tầng phèn tiềm tàng ở độ sâu
c. Chế độ thủy văn
• Chế độ thuỷ triều ven biển là chế độ nhật triều, ngoài ra còn có

trường hợp bán nhật triều và triều tạp. Thời gian triều lên trong
khoảng 8 giờ, triều xuống 16 giờ. Khi triều cường thì th ời gian lên
xuống ± 1 giờ. Nhìn chung, thuỷ triều thành phố tương đối yếu, biên
độ thuỷ triều trung bình trong ngày khoảng 150-180cm, lớn nhất là
270cm, nhỏ nhất 2-5cm.
d. Khí hậu
• Thời tiết thành phố không có biến động đặc biệt của khí hậu nhi ệt
đới gió mùa. Mùa hè nóng, chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam. Mùa
đông chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc tuy vậy thành ph ố v ẫn là
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 4


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
nơi có khí hậu tương đối ôn hoà hơn so với các địa phương khác trong
tỉnh.
e. Nguồn nước
• Thành phố Ninh Bình nằm ở hữu ngạn sông Đáy, chính giữa 2 cây c ầu
nối với Nam Định là ngã ba sông Vân đổ vào sông Đáy. Sông Đáy ch ảy

bên hông có vai trò quan trọng trong việc cấp nước cho thành ph ố và
tạo mỹ quan đô thị với 2 cầu Non Nước bộ và cầu Ninh Bình bằng
thép nối vào trung tâm thành phố. Vậy nguồn nước cấp là nguồn nước
mặ t
2. Đề xuất sơ đồ công nghệ.
• Theo kết quả thí nghiệm của Viện Khoa Học Và Công Ngh ệ Vi ệt Nam
Viện Công Nghệ Hóa Học. Thực hiện ngày 19/9/2016 thì nước sông
Đáy có chất lượng như sau
Bảng 1.1 : Kết quả thí nghiệm chất lượng nước sông Đáy
STT

Nội dung

Đơn vị

Chất
lượng

QCVN
Chi
tiêu
01:2009/ BYT cần xử lý

1
2
3
4
5
6

Độ đục
pH
Độ mặn ClĐộ màu
Thành phần lơ lửng
Độ ôxy hóa

NTU

4
6.9
21
100
450
9.5

≤2
6.5 – 8.5
≤ 250
≤ 15
0
≤2

20
0.2

≤ 0.3

7
8
9

10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

mg/l
Pt-Co
mg/l
mg
O2/l
o
Nhiệt độ
C
Hàm lượng sắt toàn mg/l
phần
Fe2+
mg/l
3+
Fe
mg/l
H2S
mg/l
+

+
Na + K
mg/l
Ca2+
mg/l
2+
Mg
mg/l
NH4+
mg/l
HCO3
mg/l
SO42mg/l
2SO3
mg/l
Mn
mg/l
Ecoli
MPN/l

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 5

0.05
0.15
0,5
174.9
50
15

0.4
200
19
0,3
0.025
50

≤ 0.3
≤ 0.3
≤ 0,05
≤ 200
≤ 100

≤ 0.3

X

X
X
X

X


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
• Dựa vào chỉ tiêu trên thì chất lượng nước nguồn rất tốt, có 3 ch ỉ tiêu

cần xử lý là độ đục và độ oxy hóa và thành phần lơ lửng.
• Trong nước nguồn có độ đục lớn phương pháp xử lý là keo tụ và hóa

chất sử dụng là phèn nhôm. Hiện tại nước nguồn có đ ộ pH đ ạt tiêu
chuẩn nhưng trong quá trình cho hóa chất vào để keo tụ pH sẽ thay
đổi ta sẽ cho vôi vào để ổn định pH trong qua trình x ử lý và đ ồng th ời
ổn định nước.
• Sau khi cho hóa chất ta cần bể tr ộn đ ể trộn hóa ch ất và n ước hòa tan

vào nhau. Sau khi trộn ta cần khoản th ời gian để hóa ch ất và nước
phản ứng để tạo bông cặn, khi có bông cặn sẽ được lắng ở bể lắng các
hạt cặn lớn để làm sạch sơ bộ trước khi qua bể lọc để làm trong nước
triệt để. Sau đó nước được giữ trữ nước tại bể chứa nhưng trước khi
qua bể nước ta cho hóa chất Clo để tiến hành khử trùng n ước đ ể tiêu
diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh.
• Thiết kế nhà máy với công suất Q = 731m 3/h (Lấy theo số liệu của

giáo viên hướng dẫn cho) thì ta có:
Sơ đồ công nghệ sử dụng bể phản ứng và bể lắng ngang

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 6


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 7


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

Chương II: Các phương pháp xử lý và các chỉ tiêu còn thiếu
1. Các phương pháp xử lý.
a) 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 Na 2CO3 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 trỡnh 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
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
Khi chất bị hấp phụ và chất hấp phụ tương tác với nhau bằng lực Vander
Waals thì nhiệt hấp phụ có giá trị thấp và chất bị hấp phụ dễ bị giải hấp phụ
Đặc trưng của hấp phụ vật lý:
+ Xảy ra ở nhiệt độ thấp dưới nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ
+ Loại tương tác: tương tác giữa các phân tử.
+ Entanpi thấp:∆H < 20 KJ/mol
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 8


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

-

-

+ Xảy ra hấp phụ đa lớp
+ Năng lượng hoạt hóa thấp

+ Năng lượng trạng thái của chất bị hấp phụ không thay đổi
+ Thuận nghịch
Hấp phụ hóa học
Lực tương tác giữa phân tử bị hấp phụ và chất hấp phụ bằng lực hóa học
tạo nên những hợp chất bề mặt nào đó. Nhiệt hấp phụ hóa học lớn và vì vậy khó
khử chất bị hấp phụ.
Đặc trưng của hấp phụ hóa học:
+ Xảy ra ở nhiệt độ cao
+ Lực tương tác: xảy ra lực liên kết cộng hóa trị giữa chất bị hấp phụ và
bền mặt.
+ Entanpi cao: 50 KJ/mol < ∆H < 800 KJ/mol
+ Chỉ xảy ra hấp phụ đơn lớp
+ Các năng lượng hoạt hóa cao
+ Mật độ electron tăng lên ở bề mặt phân cách hấp phụ – chất bị hấp phụ
+ Chỉ xảy ra thuận nghịch ở nhiệt độ cao.
b) 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 ngừng 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.
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+ + 22OClpH của nước cang cao, hiệu quả khử trùng bằng Clo cang giảm.
Khử trùng bằng Clo và amôniac

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 9


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
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
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 210ion 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

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 10


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
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 + H2O
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 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 Mg2+ 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
Như vậy ion CO32- 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 Ca 2+ 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
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 11


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
Quá trình làm mềm nước bằng photphat chỉ diện ra ở nhiệt độ lớn hơn
100 C. 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
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 CO2 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.
c) 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 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
o

-

-

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 12


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
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.
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
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 13


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
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.
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 m 3/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 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
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 14


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

-

-

-

-

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.
 Lọc 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
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
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 15


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

-

-

-

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.

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 3000m 3/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.
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 16


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
-









Bể lọc tiếp xúc
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.
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.
2. Tính toán các chỉ tiêu còn thiếu.
a) Tổng hàm lượng muối P (mg/l)
P = ∑ Me+ + ∑ Ae- + 1,4[Fe2+] + 0,5[HCO3-]
Trong đó:
∑Me+: Tổng hàm lượng các ion (+), không kể Fe2+ (mg/l).
∑Ae-: Tổng hàm lượng các ion (-), không kể HCO3-, SiO2-(mg/l).
Ta có:
∑Me+ = [NH4+] + [Mg2+] + [Ca2+] + [Na+] + [K+]
= 0,4 + 15 + 50 + 174,9 = 240,3 (mg/l).
∑Ae = [SO42-] + [SO32-] = 19+ 0,3 = 19,3 ( mg/l)
P = 240,3 + 19,3 + 1,4 x 0,05 + 0,5 x 200 = 359,67 mg/l
b) Hàm lượng (CO2)0 hòa tan tự do
Nhiệt độ của nước
: t0 = 200C
Tổng hàm lượng muối: P = 359,67 mg/l
pH
: pH = 6,9
Độ kiềm k0
: k0 = 3,28
Từ k0, pH, P, to ta dựa vào toán đồ hình 6-2 TCXDVN 33:2006 ta xác định
được hàm lượng (CO2)0 tự do: (CO2)0 = 38 mg/l.
c) Kiểm tra độ kiềm, đô cứng toàn phần
Kiểm tra độ kiềm:

 Kiểm tra độ cứng toàn phần:

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 17


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

Chương III: Tính toán các công trình đơn vị
1. Tính toán liều lượng hóa chất cần dùng.
a) Xác định liều lượng phèn Dp

lý:

Từ độ màu M = 100 Pt-Co ta tính được liều lượng phèn cần đưa vào x ử

Dp = 4 = 4 = 40 (mg/l)
b) Xác định mức độ kiềm hóa
Lượng vôi đưa vào để kiềm hoá theo công thức:
Trong đó:
+ DP : Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa Dp = 40 mg/l
+ e : Đương lượng của phèn (không chứa nước) tính bằng mgđl/l. Dùng
phèn nhôm Al2(SO)3 => e = 57 mgđl/l.
+K: Đương lượng gam của chất kiềm hóa. Đối với vôi ( theo CaO)
=>
K = 28
+ k0: độ kiềm của nước nguồn tính bằng (mgđl/l). k0 = 3,28 (mgđl/l)
 (mgCaO/l)
 Dk < 0 không cần phải kiềm hoá .
c) Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn.

Sau khi cho phèn vào độ kiềm và độ pH đều gi ảm, nên n ước có th ể có
khả năng xâm thực. Vì vậy ta cần phải kiểm tra l ại ch ỉ s ố ổn đ ịnh J của n ước
theo công thức sau:
J = pHo - pHs
Trong đó:
+ pHo: độ pH của nước sau khi đưa phèn vào. pHo xác định dựa vào toán
đđồ hình 6-2 TCXDVN 33:2006
 Độ kiềm của nước sau khi pha phèn k1 (mgđl/l)
(mgđl/l)
Lượng axit cacbonic tự do trong nước sau khi pha phèn
(mg/l)
+ Nhiệt độ của nước : t0 = 20 0C
+ Tổng hàm lượng muối : P = 359,67 (mg/l)
+ Hàm lượng (Co2)1
: (Co2)1 = 68,88 (mg/l)
+ Độ kiềm toàn phần : k1 = 2,58 (mgđl/l)
Từ k1 , (Co2)1, P, to ta dựa vào toán đđồ hình 6-2 TCXDVN 33:2006 ta xác
định được pHo : pHo = 6.6 mg/l.
+ pHs : độ pH của nước sau khi đã bão hòa Cacbonat đến trang thái cân
bằng:
pHs = f1(t) − f2(Ca2+) − f3(k1) + f4(P )
Trong đó:
f1(t0): là hàm số của nhiệt độ theo to
f2(Ca2+): là hàm số của nồng độ ion Ca2+
f3(k1): là hàm số của độ kiềm sau khi pha phèn k1
f4(P ): là hàm số của tổng hàm lượng muối P
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 18

Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
Dựa vào hình 6-1: Đồ thị để xác định pH của nước đã bão hòa Canxi
Cacbonat ta xác định được.
t0 = 200C => f1(t0) = 2,1
[Ca2+] = 50 (mg/l) => f2(Ca2+) = 1,71
k1 = 2,58 (mgđl/l) => f3(k1) = 1,41
P = 359,67 (mg/l) => f4(P ) = 8,825
=> pHs = 2,1 − 1.71 − 1,41 + 8,825 = 7,805
=> J = 6,6 - 7,805 = -1,205
J < 0 chứng tỏ nước nguồn có tính xâm thực nên cần phải tạo lớp bảo vệ
bằng Cacbonat ở mặt trong thành ống bằng kiềm hóa nước. Ta sẽ dùng vôi đ ể
tiến hành kiềm hóa nước.
d) Lượng vôi (Dv) pha thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định
(J=0)
Dựa vào bảng 6.20 TCXDVN 33:2006 ta có:
J < 0, pH0 < pHs < 8.4 => Dv = x.k1
x: là hệ số xác định theo đồ thị hình 6-4:biểu đồ để xác định hệ số theo nồng
độ kiềm TCXDVN 33:2006. Ta có |J| = 1,205 và pHo = 6,6 mg/l. => x = 0,18
=> Dv = 0,18 x 2,58 = 0,4644 (mgđl/l)
Ta chuyển đổi Dv thành đơn vị trọng lượng kỹ thuật D’v (mg/l):
(mg/l)
Trong đó
e: đương lượng của hoạt chất trong kiềm mg/mgđl. Đối với vôi tính theo CaO,
e=28.
Ck : hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm kỹ thuật Ck = 80%
e) Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào
Cmax = C0max + 0.25 . M + Kp . Dp + Dv (mg/l)
Trong đó:
+ C0max: hàm lượng cặn ban đầu trong nước, C0max = 13,18 mg/l.

+ M : độ màu của nước nguồn, M = 100 Pt-Co.
+ Kp : là hệ số ứng với từng loại phèn, với phèn nhôm sạch, Kp = 0.55
+ Dp : liều lượng phèn đưa vào nước, Dp = 40 mg/l
+ Dv : liều lượng vôi đưa vào nước, Dv = 33,088 (mg/l).
=> Cmax = 13.18 + 0.25 x 100 + 0.55 x 40 + 33,088 = 93,268 (mg/l)
2. Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ
a) Thiết bị hòa tan, tiêu thụ và định lượng phèn
Trước khi cho vào bể trộn đứng, phèn phải được hòa thành dung dịch trong bể
hòa tan và bể tiêu thụ nhằm điều chỉnh đến nồng độ thích hợp (5%), rồi được dẫn
vào bể trộn đứng hòa trộn đều với nước cần xử lý.
 Bể hòa tan phèn
Kích thước bể hòa tan :
Dung tích bể hòa tan :
Trong đó:
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 19


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
Q : Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 731 m3/h = 17,544 m3/ngày
Dp : Liều lượng phèn cần thiết lớn nhất (g/m3), Dp = 40 mg/L = 40 g/m3.
n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn (giờ).
Công suất của trạm xử lý Q = 17,544 m3/ngày => n = 8 giờ.
bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 –17%).
Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.
: Khối lượng riêng của dung dịch phèn (T/m3),
.

Ta thiết kế 1 bể hòa tan phèn

Bể hòa tan có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.4 m gồm 2 phần : phần
trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m.
Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm.
Chiều cao phần hình trụ :
Chiều cao phần hình chóp :
Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
Tổng chiều cao bể hòa tan : H = Ht + Hdt + Hch = 1,6 + 0,3 + 1 = 2,9 (m).
Thể tích xây dựng của bể :
Các thông số thiết kế bể hòa tan : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)
STT
1
2
3
4

Thông số
Số lượng
Chiều cao
Đường kính
Thể tích

Đơn vị Kích thước
Bể
1
m
2,9
m
1,4
3
m

3,4

 Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt

Chọn số vòng quay cánh quạt là 30 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định
20 – 30 vòng/phút).
Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45).
Chiều dài cánh quạt :
Chiều dài toàn phần của cánh quạt :
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m 2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể
(qui phạm 0,1 – 0,2m2) :

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 20


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
Chiều rộng mỗi cánh quạt :
Công suất động cơ để quay cánh quạt :

Trong đó :
: trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn.
.
hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,143m
n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 30 v/phút = 0.5v/s.
d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.
d = Lq = 1.26 m.
z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.
: hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,

.
Chọn động cơ có công suất 120W.
 Bể tiêu thụ phèn
Kích thước bể tiêu thụ phèn :
Dung tích bể tiêu thụ :
Trong đó:
Wp1: Dung tích bể hòa trộn Wp1 = 2,4 m3.
bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 –
17%). Chọn bh = 10% tính theo sản phẩm không ngậm nước.
bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% ( qui phạm 4 – 10% ).
Số bể tiêu thụ không được nhỏ hơn 2 => ta thiết kế 2 bể, mỗi bể có dung
tích Wp2 = 2,4 (m3)
Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,4m, gồm 2 phần : phần
trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m.
Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm.
Chiều cao phần hình trụ :
Chiều cao phần hình chóp :
Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 1,6 + 0,3 + 1 = 2,9(m).
Thể tích xây dựng của bể :
Các thông số thiết kế bể tiê thụ phèn : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 21


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

STT
1

2
3
4

Thông số
Số lượng
Chiều cao
Đường kính
Thể tích

Đơn vị
Bể
m
m
m3

Kích thước
2
2,9
1,4
3,4

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt :
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định
> 40 vòng/phút).
Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45).
Chiều dài cánh quạt :
Chiều dài toàn phần của cánh quạt:
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m 2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể
(qui phạm 0,1 – 0,2m2) :

Chiều rộng mỗi cánh quạt :
Công suất động cơ để quay cánh quạt :

Trong đó :
: trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn.
.
hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,107m.
n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s.
d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.
d = Lq = 1,26m.
z : số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.
: hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,
.
Chọn động cơ có công suất 270W.
 Chọn bơm định lượng phèn
Lưu lượng dung dịch phèn b = 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ :
Cột áp bơm : H = 100m.
Công suất bơm :

SVTH: Quách Thành Đạt

Page 22


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h

qb : lưu lượng bơm, qb = 1,63×10-4 m3/s.
: khối lượng riêng của dung dịch,
g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
H : cột áp bơm, H = 100m.

: hiệu suất chung của bơm

= 0,72 – 0,93. Chọn η= 0,8.

Chọn máy bơm định lượng kiểu màng, loại chịu được axit có lưu lượng
thay đổi từ 10 – 30l/h, công suất bơm 0,2kW.
Trong trạm bố trí 2 máy, một làm việc 1 dự phòng.
Bể hòa trộn thiết kế có tường đáy nghiêng so với mặt phẳng ngang 450.
Đường kính ống xả cặn của bể hòa phèn là D = 150 (mm).
Sàn đỡ phèn trong bẻ hòa trộn phải đặt ghi để có thể tháo gỡ được. Khe hở
giữa các ghi là 15 (mm).
Bể tiêu thụ thiết kế đáy có độ dốc 0.005 về phía ống xã.
Đường kính của ống xã cặn của bể tiêu thụ D = 100(mm)
Mặt trong bể hòa trộn và tiêu thụ phải được phủ một lớp xi măng chống
axit hoặc ốp gạch men chịu axit.
Bơm dung dịch phèn phải dùng bơm chịu được axit hoặc Ejectơ
Các đường ống dẫn phèn làm bằng vật liệu chịu axit.
Bể hòa tan và tiêu thụ phèn phải đặt ở trong một phòng riêng có thông hơi
tốt.
b) Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và dung dịch vôi bão hòa
Ta sử dụng vôi ở dạng vôi sữa, hòa vôi vào nước để dung dịch vôi sữa.
Với liều lượng vôi cần đưa vào Dv = 33,088 (mg/l) = 33,088 (g/m3)
=> liều lượng vôi dùng trong một ngày:
Mv = 33,088 x 15000 / 1000 = 496,32 kg/ngày.
 Bể hòa trộn vôi
Kích thước bể vôi sữa:
Dung tích bể pha vôi :
Trong đó :
Q : lưu lượng nước tính toán, Q = 17544 ( m3/ngày) = 731 (m3/h)
n : số giờ giữa 2 lần pha vôi, n = 8h

Dv : liều lượng vôi cho vào nước, Dv = 33,088 mg/l.
b2 : nồng độ vôi sữa, b2 = 5%.
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 23


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
: khối lượng riêng của vôi sữa,

.

Ta thiết kế 1 thùng đựng vôi sữa.
Bể pha vôi sữa có tiết diện hình tròn đường kính D = 1.8m, gồm 2 phần : phần
trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m.
Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150mm.
Chiều cao phần hình trụ :
Chiều cao phần hình chóp :
Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
Tổng chiều cao bể pha vôi sữa: H = Ht + Hdt + Hch = 1,6 + 0,3 + 1,4 = 3,3 m
Thể tích xây dựng của bể :
Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt:
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định >
40 vòng/phút).
Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0.45 đường kính bể (qui phạm : 0.4 – 0.45).
Chiều dài cánh quạt :
Chiều dài toàn phần của cánh quạt :
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m 2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui
phạm 0,1 – 0,2m2) :
Chiều rộng mỗi cánh quạt :

.
Công suất động cơ để quay cánh quạt :

Trong đó :
: trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn.
.
hq : chiều cao cánh quạt, hq = bq = 0,18m.
n : số vòng quay của cánh quạt trong 1 giờ, n = 40 v/phút = (40/60)v/s.
d : đường kính của vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay.
d = lq = 1,62 m.
z: số cánh quạt trên trục máy khuấy, z = 4.
: hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,
.
Chọn động cơ có công suất 300 W.
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 24


Đồ án xử lý nước cấp Thành phố Ninh Bình công suất 731 m3/h
 Bể tiêu thụ vôi

Kích thước bể tiêu thụ vôi :
Dung tích bể tiêu thụ :
Trong đó:
Wv1: Dung tích bể hòa trộn Wv1= 3,87 m3.
bh : Nồng độ dung dịch vôi trong thùng hòa tan (%) (qui phạm 10 – 17%).
Chọn bh = 10%
bt : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ bt = 5% (qui phạm 4 – 10%).
Số bể tiêu thụ 2 bể.

Bể tiêu thụ có tiết diện hình tròn đường kính D = 1,6m, gồm 2 phần : phần
trên hình trụ, bên dưới hình chóp có góc tâm 600, bề rộng đáy a = 0,2m.
Đáy bể đặt ống xả cặn D = 150 mm.
Chiều cao phần hình trụ :
Chiều cao phần hình chóp :
Chiều cao dự trữ : Hdt = 0,3m (qui phạm 0,3 – 0,4m ).
Tổng chiều cao bể tiêu thụ : H = Ht + Hdt + Hch = 1,9 + 1,2 + 0,3 = 3,4 (m).
Thể tích xây dựng của bể :
Các thông số thiết kế bể tiêu thụ vôi : (chiều cao bảo vệ là 0,3m)
STT
1
2
3
4

Thông số
Số lượng
Chiều cao
Đườngkính
Thể tích

Đơn vị
bể
m
m
m3

Kích thước
2
3,4

1,6
5,3

Khuấy trộn bằng máy trộn cánh quạt:
Chọn số vòng quay cánh quạt là 40 vòng/phút (TCXDVN 33:2006 qui định >
40 vòng/phút).
Chọn chiều dài cánh quạt bằng 0,45 đường kính bể (qui phạm : 0,4 – 0,45).
Chiều dài cánh quạt :
Chiều dài toàn phần của cánh quạt :
Diện tích mỗi cánh quạt thiết kế 0,15 m 2 cánh quạt/1m3 vôi sữa trong bể (qui
phạm 0,1 – 0,2m2) :
Chiều rộng mỗi cánh quạt :
.
.
SVTH: Quách Thành Đạt

Page 25