Thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm công suất 500 m3 ngày đêm

T

ố

ầ

`
(Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc ngầm
công suất 500m3/ ngày đêm)

SVTH:

TP.HỒ CHÍ MINH – 6/2018
D:

T

T

N

Ẩ


T

ố

N

ầ

r

c là nhu cầu cần thi t và t t y

gia vào mọi hoạ động của quá trình tự
rê Trá Đ ,

ó

hoạ ă

ê v

ời và sinh vật, nó tham

á độ

đ n sự bi

đổi của sinh vật

c sẽ không có sự sống. Xã hội càng phát triển thì nhu cầu

ă .
nhu cầ ă

đời số

ằng ngày, trung bình mộ

ời cần từ 3 – 1 L

ống sinh hoạt hằng ngày. Trong sinh hoạ ,

đáp ứng

c c p đáp ứng nhu cầu sinh

ống, v sinh, các hoạ động giải trí, và các hoạ động công cộ

p

,

đ ờ

,… Cò

r

p,
đồ hộp,

làm sạch, sản xu t thực phẩ
công nghi p đều s dụ

cc pđ ợ

á r

á , r ợ ,… ầ

c giả

cc p

ứu hỏa,
ọi ngành

ột nguồn nhiên li u không gì có thể thay

th đ ợc trong sản xu t.
N
r

,

ê

ợ

ầ

ả

1

á

3

r
ồ

.T

ừ

ó
ừ

ồ
ủ

ừ

v

2,

ờ

Fe(HCO3)2, … v

ủ

v

ả

ứ , á
ồ,

ạ p

ó

ó

ả
p ả

ả r

lý các nguồ

vự

đ

ứ

T

T

N

ó

á

r
ạ

ả r

ê

á
ừ á

ò

vự
ạ
đ

v
ỏ

ó
ả

á
ủ

ồ
ờ

c c p để đáp ứng cả về ch

sinh hoạt hằng ngày và sản xu t công nghi p.

D:

ạ

và sự bùng nổ dân số, nguồn

ố rừ

rọ

ò

ạ

ó
ò

ọ v
ê

1

.

ể ,
pđ ợ

,

á

c c p càng b ô nhi m và cạn ki ,…Sự p
ọ v v

,

ầ

Ngày nay v i sự phát triển của công nghi p, đ
ồ

,

đ

ụ

ụ

á

á

á

8 ,

ợp

,

ầ .Rê

đó,
ả

v
ầ

p

ồ

ạ . Tr

.C
á

,
v 1

p

p

pđ

Trầ

ạ
ầ

v p

,

ò

á . Tr

nh : F O

.

ồ

ốđ ợ

đ ,
p ầ

á ồ

ầ
.
ợng lẫn số

ê

v
ầ

p

ợng cho


T

ố

ầ

Vì nh ng lý do trên nên chúng em chọ đề tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm
công suất 500m3/ngày đêm, Fe2+ = 8mg/l, pH = 5.2, hàm lượng cặn là 20mg/l, nhiệt
độ 23oC, CO2 = 90mg/l, Độ kiềm 200mg CaCO3/l. ”

D:

T

T

N

T

ố

ầ

MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
ƣơng 1

ỔNG QUAN VỀ ƢỚC NGẦM
c ngầm ......................................................................... …..1

1.1. Gi i thi u về
1.2.

Đ

ƣơng 2

đ ểm, thành phần, tính ch t củ

c ngầm ............................ ………

ỔNG QUAN VỀ Á P ƢƠ

P Á

c ngầm ......................................................... …………7

2.1. Các công trình về

2.1. Các công trình vận chuyể
2.3. X

c c p bằ

2.4. Kh sắ r

c ngầm ........................................................... 7

p

p áp

ọc ..................................................... 7

c ngầm .............................................................................. 19

ƣơng 3 ĐỀ XUẤ P ƢƠ
.1. C

XỬ LÝ ƢỚC NGẦM

Á XỬ LÝ

lựa chọn công ngh ............................................................................. 24

3.2. Một số quy trình công ngh đ

x lý hi n nay ......................................... 24

. . Đề xu t quy trình công ngh x lý................................................................ 26
ƣơng 4

Í

Á

Ô

4.1. Tính toán thi t k

RÌ

ĐƠ
sắt .............................................................. 27

4.2. Tính toán bể lọc nhanh .................................................................................. 37
4.2.1.Chọn vật li u lọc.................................................................................... 38
4.2.2.L p sỏ đ .............................................................................................. 38
4.2.3.Di n tích của bể lọc ............................................................................... 39
4.2.4. L

ợ

c cần thi để r a lọc .................................................... 40

4.2.5. H thống phân phố
D:

T

T

N

c r a lọc ......................................................... 41


T

ố

ầ

c r a lọ v

4.2.6. Máng phân phố

c r a lọc .............................. 43

4.2.7. Tổn th t áp lực khi r a bể lọc nhanh .................................................... 44
4.2.8. Chọ
ƣơng 5

á

r a lọc ......................................................................... 46

LÝ

.1. Đ

thống vào hoạ động ......................................................................... 49

5.2. Vận hành hằng ngày các công trình .............................................................. 49
5.3. Cá

ự ố

ƣơng 6

D:

ờ

pv

á

ắ p ụ ..................................................... 49

I LI U THAM KH O…………………………………………… 51

T

T

N

T

3

ố

ƣơng 1

Giới thiệu về nƣớc ngầm

1.1.
N

đ ợ

c ngầ

đ

v đ ợc gi lại

N

c ngầ

đại,

m qua các l p đ

ê

các tầng chứ

đ ợ
á

c ngầ ,

, ă

gió, sứ

đ

đủ mọ

r

đ

, rê

i l y từ các nguồ

khai thác từ ò
ợ

có ch

1.2.

ă

c chủ y u.
ợ

cs

ời ta khai thác khoảng

t kỳ một nguồn tài nguyên nào khá đ ợc

c ngầm, nhiề

đ t. Còn

á

c ngầm. Tại

ổng khố
ă

ời

ời, sức

6

c ngầm là nguồn cung c p

c công nghi p. Hi n nay, trên th gi

từ 600 - 700 tỷ m3

p áp

gi i khoả

Ngoài ra, nó còn cung c p ít nh t 20% và nhiề
á

á

ợng (sứ động vật, sức

v

hầu h t các vùng khô cằn trên th gi ,

dụng

.Q

ạo ra nhiề p

ă

ò

á độ sâu khác nhau.
ă

ờ đã á

ợng m t trờ ,… . N

,1

uố

đ t

ời khai thác và s dụng từ

khắp mọi miền trên th gi ,
để

i bề m

đá r

Vi t Nam, nguồ

đối phong phú, nhiề

c ngầ

c tốt có thể khai thác lên s dụng trực ti p mà không cần phải qua x lý.

Đặc điểm, thành phần và tính chất của nƣớc ngầm

1 2 1 Đặc trƣng của nƣớc ngầm
c ngầm khá phong phú về tr

ợng và khá tốt về

c ngầm tồn tại trong các lỗ và các khe nứt củ đ

đá, đ ợc tạo thành

Vi t Nam là quốc gia có nguồ
ợ .N

ch
r

đ ạn trầ
…N

í

c ngầ

khi 120 – 1

đ

ê

c do sự thẩm th u, th m của nguồ

c xu t hi n

v

ó

Ðối v i các h thống c p
đ ợ

đá

D:

id ,

c tập trung thì nguồ

ựa chọn n u có thể. B i vì các nguồ

ng b

á

T

N

T

c

ờng từ 30–40m, 60–70m có

i 180m.

ợng khai thác phụ thuộc vào sự bi
ch u ả

tầ

cm ,

độ

á động của con nguời. Ch

c ngầm luôn là loại nguồn
c m t thuờng b ô nhi
. Tr

đó, nguồ
ợng

c ngầ

c

v
c ngầm ít

ờng tố
1


T

3

ố

ợ

ch

c m t nhiề . Tr

c ngầm hầu n

không có các hạt keo hay các hạt

lo l ng, và vi sinh, vi trùng gây b nh th p.
N
r

ò

N

đ

c ngầ
đ v đ ợc gi
ó

c ngầm gồ

đ ợ

m qua các l p đ
ê

tầng chứ

i bề m đ t

v

c ngầm tầ

á độ sâu khác nhau.

c ngầm tầng sâu. Các nguồ

c ngầm

ứa rong tảo, một trong nh ng nguyên nhân gây ô nhi m nguồ

hầ
Thành phầ đá
đ ều ki
vực.

c ngầm là các tạp ch t hoà tan do ả

đ a tầng, thời ti t, nắ
v

nh
ợ

ch

r

, á

ng của

ợ

n thì
,

c ngầm d b ô nhi m b i các ch t khoáng hoà tan, các ch t h

á động củ

v

đ .N

c.

á trình phong hoá và sinh hoá trong khu

ó đ ều ki n phong hoá tốt, có nhiều ch t bẩ v

a ng

đá

r ,

ời. Các ch t thải củ

ó

c ngầ

ể b nhi m bẩn do

ờ v động vật, các ch t thải sinh hoạt,

ch t thải hoá học, và vi c s dụng phân bón hoá họ …T t cả nh ng loại ch t thả đó
thời gian nó sẽ ng m vào nguồ
có không ít nguồ
óp

h u
loại n

,

c ngầ

c, tích tụ dần và làm ô nhi m nguồ
á động củ

ờ đã

c ngầm. Ðã

ô nhi m b i các hợp ch t

ỷ, các vi khuẩn gây b nh, nh t là các hoá ch

độc hạ

á

ợng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các ch t phóng xạ.

1.2.2. Thành phần, tính chất nƣớc ngầm
Thành phần ch t luợng của nu c ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nu c ngầm, c u
r

đ a hình của khu vực và chiề

đ a tầ

bảo v tốt, ít có nguồn thải gây nhi m bẩn, nu c ngầ

á
ó

c.

các khu vự đ ợc

đ ợ đảm bảo về m t v

sinh và ch t luợng khá ổn d nh. Nguời ta chia làm 2 loại khác nhau:

a.

ƣớc ngầm hiếu khí:

Thông thuờng nu c có oxy có ch t luợng tốt, có truờng hợp không cần x lý mà có thể
c p trực ti p cho nguời tiêu thụ. Trong nu c có oxy sẽ không có các ch t kh

2S,

CH4, NH4+,…

D:

T

T

N

2


T

3

ố

b

ƣớc ngầm yếm khí:

Tr

á r

r

c th m qua các tầ

đá,

ò

c b tiêu thụ h t, các ch

tiêu thụ. K
F

2+

, Mn2+ sẽ đ ợc tạo thành. M t khác,

các quá trình kh NO 3- -> NH4+; SO42- -> H2S ; CO2 -> CH4
1. Cá
•I

r

C

ảy ra.

c ngầm:
2+

C

:N

c ngầm có thể chứa Ca2+ v i nồ

á r

chứa nhiều CO2

r

độ

. Tr

đ

ờng

đổi ch t của r cây và quá trình thủy phân các tạp ch t

á động của vi sinh vật. Khí CO2 ò

h

ợng oxy hòa tan

r

p ản ứng sau:

CO2 + H2O -> H2CO3
Axít y u sẽ th m sâu xuố

đ t và hòa tan Canxicacbonat tạo ra ion Ca2+:

2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3•I

2+

M

: Nguồn gốc của các ion Mg 2+ r

c ngầm chủ y u từ các muối

r

c chứa khí CO2. Sự có m t

magie silicat và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậ
Ca2+ và Mg2+ tạ
•I

N

+

ê độ cứng củ

c.

: Sự hình thành của Na+ r

p

c chủ y

r

p ản ứng sau:

2NaAlSi3O3 + 10H2O -> Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3
Na+

ó

ể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là nh ng muố ó độ hòa tan l n trong

c biển.
•I

N 4+: Các ion NH4+ ó r

c sinh hoạ ,
vậ động củ

c thải công nghi p, ch t thả

ă

,p

c nhờ

á r

ó

ó

ọc và quá trình

.
CO3-: Đ ợc tạ r r

•I

đá v

ó

t khí

CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca2+ + 2HCO3-

CO2:
D:

c ngầm có nguồn gốc từ các ch t thải rắn và

T

T

N

3


T

3

ố

f SO42-: Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O ho c do quá trình oxy hóa FeS2

•I
r

đ ều ki n ẩm v i sự có m t của O2.
2FeS2 + 2H2O + 7O2 -> 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+
•I

C -: Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl ho

r

c thải sinh

hoạt.
•I

ắt: Sắ r
,

f ,

i dạng ion Fe2+ , k t hợp v i gốc

ờng tồn tạ

c ngầ
r ,đ

ồn tạ

i keo của axit humic ho c keo silic. Các ion

Fe2+ từ các l p đ đá đ ợc hòa tan tr

r

đ ều ki n y m khí sau:

4Fe(OH)3 + 8H+ -> 4Fe2+ + O2 + 10H2O
Sau khi ti p xúc v i oxy ho c các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ b oxy hóa thành ion Fe3+
và k t tủa thành các bông c n Fe(OH)3 ó
ờ

r

v

,

í,

xúc v

c tr

Trong các nguồ
N

đỏ. Vì vậy, khi vừ
ột thờ

ê đục dầ v đá

c tồn tạ đồng thờ đ
ó để tạ

.

dạng hóa tr II của các hợp ch t sunfat
đr

f

hòa tan sunfua sắt FeS. Khi làm thoáng kh khí CO2,
dàng b thủy phân và b

đỏ hung.

ờng tồn tại thành phần của các hợp ch

c m t sắ

r

ỏi gi ng,

để lắng trong chậu và cho ti p

ậu xu t hi n c

c ngầm trong các gi ng sâu có thể chứa sắt

và clorua. N

r

đr

2S)

và sắt thì sẽ tạo ra c n

đr

ắt hóa tr II sẽ d

ắt hóa tr III.

4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2

ợng sắ

V

.

,

c có mùi tanh khó ch u, làm vàng quần áo khi

gi t, làm hỏng sản phẩm của các ngành d t may, gi y, phim ả

, đồ hộp. Trên giàn làm

nguội trong các bể chứa, sắt hóa tr II b oxy hóa thành sắt hóa tr III, tạo thành bông c n,
các c n sắt k t tủa có thể làm tắc ho c giảm khả ă
Đ c bi t là có thể gây nổ n

đó

nghi p có yêu cầu nghiêm ng đối v
D:

T

T

N

vận chuyển của các ống dẫ

c c p cho nồ

ợng sắ

c.

. Một số ngành công

t, gi y, sản xu t phim ả

,…

4


T

3

ố

N

c có chứa ion sắt, khi tr số pH < 7.5 là diều ki n thuận lợ để vi khuẩn sắt phát
r

triể
ă

á đ ờng ống dẫn, tạo ra c n lắng gồ ghề bám vào thành ống làm giảm khả

vận chuyể v ă
•I

ức cản thủy lực của ống.

:M

ờng tồn tại song song v i sắt
r

ngầm và dạng keo h
đ ều ki n y

í

ờ

c m t. Do vậy vi c kh

đồng thời v i kh sắ . Cá
đá

dạng ion hóa tr II r

đ ợ

ò

r

c

đ ợc ti n

c từ các tầ

đ t

:
6MnO2 + 12H+ -> 6Mn2+ + 3O2 + 6H2O

Mangan II hòa tan khi b oxy hóa sẽ chuyển dần thành mangan IV
tủa, quá trình oxy hóa di

r

dạng hydroxyt k t

:

2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O -> 2Mn(OH)4 + 4HCO3K

í r

c ngầm ti p xúc v
ó

vì sắt d b
xảy ra

c xu t hi n c n hydroxyt sắt s

v p ản ứng oxy hóa sắt bằ

tr số pH th p

r

c

v i mangan. C n mangan hóa tr cao là ch t xúc tác r t tốt

trong quá trình oxy hóa kh
Mn(OH)4 ó

ò

sắt. C n hydroxyt mangan hóa tr IV

đ . Tr

ực t c n và ch t lắ

đọ

r

đ ờng ống, trên

các công trình là do hợp ch t sắt và mangan tạo nên. Vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số của
đỏ đ

chúng, c n có thể có mà từ

đ .

v ợt quá 5mg/l. Tuy nhiên, v

ợ

ợ

i hàm
r

đối th p, ít
.1

cl

r ờng hợp nu c chứa sắt v

nhiều nguy hại trong vi c s dụng giố

ẽ gây
ợng

cao.
b2. Các chất khí hòa tan trong nuớc ngầm .

• O2 hòa tan: Tồn tại r

í r

c ngầm, có thể

c ngầm thành 2 nhóm chính sau:

+N

c ngầm, tùy thuộc vào nồ

ợng oxy b tiêu thụ h t, các ch

thụ,
D:

đ

c ngầm y m khí: trong quá trình lọc qua các tầ
T

T

N

ò

F

2+

độ của khí oxy trong

đá,

, Mn2+ sẽ tạ

r

c b tiêu
.
5


T

3

ố

+N

ợng oxy hòa tan: r

H2S, CH4. Ðó

í

N

c có oxy sẽ không có các ch t kh
.T

c ngầm mạ

ờ

ó

ó

c m t b ô nhi
•

2S:

r

f

ẽb ả

đ ợc tạ

r

,

ợng oxy sẽ có

ch t luợng tốt. Tuy nhiên, nu c ngầm mạch nông phụ thuộc nhiều vào nguồ
n

+
4

c m t,

ng.
đ ều ki n y m khí từ các hợp ch t humic v i

sự tham gia của vi khuẩn:
2SO42- + 14H+ + 8e- -> 2H2S + 2H2O + 6OH+ Metan CH4 và khí CO2 đ ợc tạ

r

đ ều ki n y m khí từ các hợp ch t humic

v i sự tham gia của vi khuẩn:
4C10H18O10
Nồ

độ các tạp ch t chứ

c, thành phần các tầ

đ

+

2H2O

r

->

21CO2 + 19CH4

c ngầm phụ thuộc và các v rí đ a lý của nguồn

đá r

vự , độ hòa tan của các hợp ch

á

á động củ

ờ

p

c,

c ngầ

ó

t thải hóa họ ,

c

đó. N

sự có m t của các ch t d b phân hủy bằng sinh hóa trong ch
thể b nhi m bẩ

r

ó ,

thải sinh hoạt và công nghi p, hóa ch t bảo v thực vật. Do vậy các khu vực khai thác
c ngầm c p cho sinh hoạt và công nghi p cần phả đ ợc bảo v cẩn thận, tránh b
nhi m bẩn nguồ

c. Ðể bảo v nguồ

quản lý, bố trí các nguồn thải

khu vực xung quanh.

c ngầm có chứa các cation chủ y u là Na+, Ca2+, Mn2+, NH4+ và các

Tóm lạ , r

anion HCO3-, SO42-, Cl-. Tr

đó á ion Ca2+ , Mg2+ ch tồn tạ r

đá v . Cá

c này chảy qua tầ
khu vực gần bờ biể ,

N +, Cl- , SO42-

c b nhi m m . N

nitrat do phân bón hóa học củ

ó r

r , r

gi i hạn cho phép củ TC N đối v

T

T

N

c ngầm khi
c ngầm trong các

c ngầm có thể có nhiều

ời dân s dụng quá liề

c ngầm ch có các ion Fe2+, Mn2+, khí CO2, ò

ờ

D:

c ngầm cần khoanh vùng khu vực bảo v và

ợng cho phép. Thông
á

á đều nằm trong

c c p cho sinh hoạt.

6


T

3

ố

ƣơng 2

21

ác công trìn t u nƣớc ngầm

C

r

c có nhi m vụ

ờng là gi
r

,

c từ nguồ

rê

c dự

đảm bả

:
,

ờ

ợng, ch

r
ằ

r

áp ụ

r

ầ

ó

ể

ầ

á8 ,
r , ò

ó

,

ỏ

: đ ợ áp ụ

ứ

. Độ

ạ

á để

ầ

ạ

p ụ

ộ v

ầ

- 200m.

r

đố v

- Đ ờ
N

ợ , độ ổ đ nh, tuổi thọ công
.C

ầ
ả

:

,

c ngầm

ạ au:

ứ

r

c ngầm mạch sâu có áp. Chọn v trí công

trình và thuận ti n cho vi c bảo v v sinh nguồ
á

.C

c từ nguồ

ộ

ầ

ạ

ứ
ộ

áp đ

ó áp

.

ầ

để

r

đ

để

p

ờ
ạ

, độ

v

ợ

ê v

ầ
ỏ.

r

.

2.2. Các công trình vận chuyển nƣớc ngầm.
p I có nhi m vụ đ

Trạ
pI

Trạ

ờ

đ t riêng bi t bên ngoài trạm x

pI

ngầm, trạ

ờ

á

đ n trạm x lý. Trạ
phố đ n các hộ r

c thô từ công trình thu lên trạm x
á

c. Khi s dụ

ó áp ự

p II có nhi m vụ đ

c.

,
c sạ

c

c từ gi ng
đã

lý phân

.

2.3. Xử lý nƣớc cấp bằng p ƣơng p áp cơ học.
231

ông trìn làm t oáng

Mụ đí
D:

ủa công trình làm thoáng:
T

T

N

7


T

3

ố

- L

ừ

- K

CO2 v

ủ p

í để
r

2S

ắ,

F

2+

v M

,

r

- Tă

2+

r

p

.

ủ

ề

ó

đẩ

á r

ó v

.

ủ

p

á

ẩ

ạ

í ò

r

.
L

á

ó

- L

á

ò

ạ
ự

r

:

ê

:

: F S, F O

H2S, NH3,… Đ ề

ợ

- L

á

ạ

CO2 đ ợ

á r

ằ

áp

ạ

ó

ợp
á

ằ

v

ạ : ó
á

ụ

ỏ á

ủ

ắ v

í ó r

: CO2,

:

 15

í

: F  10mg / L , SiO22-  2mg / L , H2S  0.5mg / L , NH4+  1mg / L

+L

+S

á

p

ạ

FeCO3, FeSO4,…

áp ụ

+ Độ
+

2,

để

cách làm thoáng nhân tạo.
ằ

ạ
á

á

ó:

ó

đ

ề

ừ rê

ố

,

í.

ó ả rọ

:

ó

đ

ợ

ề ,

íđ ợ

ổ v .

2.3.2. Hồ chứa và lắng sơ bộ.
Chứ

ă

ủa hồ chứa và lắ

ộ

thuận lợi cho các quá trình tự làm sạ
r

á động của các đ ều ki
ò

tác dụng củ

r
v

dòng chảy từ nguồ
cho nhà máy x
D:

T

c m t) là: tạ đ ều ki n
: ắng b t c

ợng vi

r ờng, thực hi n các phản ứng oxy hóa do
c, và làm nhi m vụ đ ề

v

ng, giả

ợng tiêu thụ do trạ

ò

ợng gi a
p

c.
T

N

8

T

3

ố

2.3.3. Song chắn rác và lƣới chắn rác.
Song chắ v

i chắ đ t

vật nổi, vậ r

r

c a dẫ
ò

c vào công trình thu làm nhi m vụ loại trừ
để bảo v các thi t b và nâng cao hi u quả làm
r

sạch của các công trình x lý. Vật nổi và vậ
ă

ổi, ho
ă

b tán nhỏ ho c thối r

c có thể ó í

đ

á

v

á

ợng c

v độ màu củ

c nhỏ

r

lý có thể

c. Song chắn rác có

c u tạo gồm các thanh thép ti t di n tròn c 8 ho c 10, ho c ti t di n hình ch nhật kích
6

đ t song song v i nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách gi a các

thanh thép từ 40 ÷ 50mm. Vận tố

c chảy qua khoảng 0.4 ÷ 0.8m/s. Song chắn rác

đ ợc nâng thả nhờ ròng rọc ho c tời quay tay bố trí trong
chắc rác có thể là hình ch nhật, hình vuông ho
ă

tạo gồm một t

2–

ó í

in

để ă

từ .1 ÷ .8

ép. T

ản lý. Hình dạng song

rò . L

i chắn rác phẳng có c u

đ

ằ

á

ép đ ờng kính

i 2x2 ÷ 5x5mm. Trong một số r ờng hợp, m t ngoài của t

1 ÷ 1.5mm, mắ
thêm một t

rê

ă

ờng khả ă
.L

đ

cm
u lực củ

ằ

i. Vận tố

ép đ ờng kính
ă

c chả

ă

i chuyể động liên tục qua hai trụ tròn do

mộ độ

é .T

đ

đồng ho c dây thép không g đ ờng kính từ 0.2 ÷ 0.4. Mắ

từ .

.

i chắn gồm nhiều t m nhỏ nối v i nhau bằng bản lề. L

đ n 0.2 x 0.2mm. Chiều rộ

ă

il y

đ ợc s dụng cho các công trình thu c l n, nguồn

i chắ

c có nhiều, có c u tạo gồm mộ
ằ

đ t

i từ 3.5÷10cm/s, công su độ

ă

í

i từ 2 ÷2.5m. Vận tố
é

đ ợc
c
c chảy

ừ 2 ÷ 5kW.

2.3.3. Bể lắng cát
các nguồ
v

c

, ó í

đ ợc gi lại
hạ á ó í
trừ hi

ó độ đục l

cm

i chắn, các hạt

c, cứng, có khả ă

c nhỏ, tỷ trọng l

ắng

bể lắng cát. Nhi m vụ của bể lắng cát là tạ đ ều ki n tố để lắng các
cl

ợ

c bằng 250mg/l sau

c bằng 0.2mm và tỷ trọng l

ò

á

u chuyể độ

ív

c bằ
ả

. ; để loại

ợng c n n ng tụ lại

trong bể tạo bông và bể lắng.

D:

T

T

N

9


T

3

ố

2.3.4 Bể lắng.
: Lắ

Quá trình lắ
rọ

ự ,

á r

ằm làm sạ

lắng phụ thuộ v

í

ò

củ

r

ỏ

á

ụ

ủ

r

c khi thực hi n quá trình lọc. Quá trình

c, hình dạng, trọ

ợng riêng của các hạ , đồng thời phụ

, á

ờ

c. Bể lắ

ạ rắ

ộ nguồ

thuộc vào trạng thái củ
củ

á

ạ rắ

ò

ó ỷ trọng l n h

ỷ trọng

đ ợc chia ra thành các loại khác nhau dựa theo chuyể động
đứng, bể lắng ly tâm và các loại bể lắ

c: Bể lắng ngang, bể lắ

á

,…

bể lắng l p mỏng, bể lắng cá c

a. Bể lắng ngang.
Nhi m vụ của bể lắng là tạ đ ều ki n tố để lắng các hạ
bằng 0.2mm và tỷ trọng l
chuyể độ

ív

c bằ

ả

á

.6 để loại trừ hi

í

cl

ợ

ò

c

á

u

ợng c n n ng tụ lại trong bể lắng.

Trong bể lắng ngang, quỹ đạo chuyể động của các hạt c n tự do là tổng hợp của lực
r

ự do và lự đẩy củ

p

ằm ngang và có dạ

hợp lắng có dùng ch t keo tụ, do trọng lực của hạ ă
đạo chuyể động của chúng có dạ
ờ

Các bể lắ

đ ờng thẳ

ần trong quá trình lắng nên quỹ

đ ờng cong và tố độ lắng củ

đ ợc s dụ

. Tr ờng

ợ

cl

ă

ần.
3

/ngày

đê .
Bể lắng ngang là bể lắng hình ch nhật làm bằng gạch ho c bê tông cốt thép. C u tạo
bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: Bộ phận phân phố
đã ắng, h thống thu xả c n.

c n, h thố

D:

c vào bể, vùng lắng

T

T

N

10

T

3

ố

Hình 2.1. Bể lắng ngang

Hình 2.2. Cấu tạo bể lắng ngang

b. Bể lắng đứng.
đứ

Bể lắ
c

r

c chuyể độ

ẳng đứng từ

ợc chiều v i chiều chuyể động củ

ờng có m t bằng hình vuông ho
3

≤

p

đ.N

ò

rò .

đ ợc chảy qua ống trung tâm

c từ trên xuống. Bể lắ

T

T

N

đứng

ụng cho trạm có công su t nhỏ (Q
gi a bể rồ đ

bộ phận hãm làm tri t tiêu chuyể động xoáy rồ đ v
D:

i lên trên, còn các hạt

v

ố

p í

i qua

ắng, chuyể động theo
11


T

3

ố

chiề đứng từ

i lên trên. Các hạt c n có tố độ lắng l

c tự lắng xuống, các hạt còn lại b

ò

c cuốn lên trên, k t dính v

hợp có s dụng ch t keo tụ) tr thành hạ ó í
thắng lự đẩy của

r

p í

i, c

đ ợc thu

ho c các ốn

p í
á

đ ợ đ

r

r ờng

c l n dầ , đ n khi trọng lự đủ l n,

c thì chúng sẽ tự lắng xuống. Bể lắ

vùng: vùng lắng có dạng hình trụ ho c hình hộp
hình côn

ố độ chuyể động của

đứ

đ ợc chia thành hai

trên và vùng chứa, nén c n có dạng
ỳ bằng ống qua van xả c . N

c

i của bể lắng thông qua h thống máng vòng xung quanh bể
ó đục lỗ hình nan quạ ,

vận tốc 0.6 – 0.7m/s. Hi u su t th p

c chảy trong ống ho c trong máng v i

ể lắng ngang từ 10 – 20%.

Hình 2.3: Bể lắng đứng

Hình 2.4: Cấu tạo bể lắng đứng
D:

T

T

N

12

T

3

ố

c. Bể lắng ly tâm
rò , đ ờng kính từ 5m tr

Bể lắng li tâm có dạ
ó

nguồ
Q≥

3

.
N

ê .T

ờ

để

ắng

ợng c n cao, Co > 2000 mg/l. Áp dụng cho trạm có công su t l n
đv

ó

ụ.

đ ợc chuyể động theo nguyên tắc từ phía tâm bể ra phía ngoài và từ
đá

trên. Bể có h thống gạ

ê

ê

ầ

i lên

ó độ dốc l n nên chiều cao của bể

ch cần khoảng 1.5 – 3.5m, thích hợp v i khu vực có mự

c ngầm cao, bể có thể hoạt

động liên tục vì vi c xả c n có thể ti n hành song song v i quá trình hoạt động của bể.
Tố độ củ

ò

c giảm dần từ phía trong ra ngoài,

,đ

các hạt c n khó lắ

vùng trong do tố độ l n nên

t hi n chuyể động khối. M t khác, phầ

ch đ ợc thu bằng h thống máng vòng xung quanh bể ê
thống gạt bùn c u tạo phức tạp và làm vi

r

đ ểu ki n ẩ

c trong

ó đều. Ngoài ra h
t nên chóng b

ỏng.

Hình 2.5: Bể lắng ly tâm

D:

T

T

N

13


T

3

ố

Hình 2.6: Cấu tạo bể lắng ly tâm

d. Bể lắng lớp mỏng.
ể lắ

Bể lắng l p mỏng có c u tạo giố

ờ

khác v i

đ ợ đ t thêm các bả vá

bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng l p mỏ
bằng thép không g ho c bằng nhựa. Các bả vá

,

ă

ê

ă

ột góc 450 ÷ 600

so v i m t phẳng nằm ngang và song song v i nhau. Do có c u tạo thêm các bản vách
ă

ê , ê

ể lắng l p mỏng có hi u su

v i bể lắng ngang. Di n tích

bể lắng l p mỏng giảm 5.26 lần so v i bể lắng ngang thuần túy.

e. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng.
ó

Bể lắng trong có l p c

đ ểm là không cần xây dựng bể phản ứng, b i

vì quá trình phản ứng và tạo bông k t tủa xả r
trong l p c

ng của bể lắng. Hi u quả x

tích xây dự

.T

đ ều ki n keo tụ ti p xúc, ngay
á

ể lắng khác và tốn ít di n

ê , ể lắng trong có c u tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao.

đ ừ

Vận tố

r

i lên

vùng lắng nhỏ

c bằng 0.85m/s và thờ

c khoảng 1.5 – 2giờ.
D:

T

T

N

14


T

3

ố

2.3.5. Bể lọc.
Bể lọ đ ợ

để lọc một phần hay toàn bộ c n bẩ

yêu cầ đối v i ch
đ

ợng

c củ

á đố

ợ

còn lạ r

c tùy thuộc vào

c. Quá trình lọ
đ

p vật li u lọc v i một chiều dày nh

gi a các khe h của l p vật li u lọc các hạt c

ó r

c là cho

đủ để gi lại trên bề m t ho c

v v r

ó r

c sau khi qua bể lọc phả đạt tiêu chuẩ

.

p ép ≤

ợng c n
.

Sau một thời gian làm vi c, l p vật li u lọc b chít lại, làm tố độ lọc giảm dầ . Để
khôi phục lại khả ă

v c của bể lọc phải thổi r a bể lọc bằ

c ho

ó,

c

k t hợp để loại bỏ c n bẩn ra khỏi l p vật li u lọc. Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên.
đ ợ đ

Chính vì vậy quá trình lọ
lọc. Tố độ lọ
mộ đ

ợ

r

i thông số

đ ợc lọc qua mộ đ

ản: Tố độ lọc và chu kỳ

v di n tích bề m t của bể lọc trong

v thời gian(m/h). Chu kỳ lọc là khoảng thời gian gi a hai lần r a lọc T(h).

a. Vật liệu lọc:

ản của các bể lọ , ó đ

Vật li u lọc là bộ phậ

kinh t của quá trình lọc. Vật li u lọc hi

đ ợc dùng phổ bi n nh t là cát thạch anh

tự nhiên. Ngoài ra còn có tể s dụng một số vật li u lọ
đá

ền, than antraxit( than gi

,p

ại hi u quả làm vi c và tính

,…

á

: Cá

ạch anh nghiền,

ật li u lọc phả đảm bảo các yêu cầu

sau: giá thành rẻ, d tìm, d vận chuyể ; độ đồng nh t cao về thành phần; độ đồng nh t về
í

c hạt càng cao thì càng tố ; ó độ bề

ọ

; ó độ bền hóa học cao.

Phân loại:
-

Theo tố độ lọc: Bể lọc nhanh, bể lọc chậm, bể lọc cao tốc.

-

Theo ch độ dòng chảy: Bể lọc trọng lực, bể lọc áp lực.

-

Theo chiều củ

-

Theo số

-

Theo c hạt l p vật li u lọc: Bể lọc hạt nhỏ( d < 0.4mm), hạt vừa( d = 0.4–

ò

c: Bể lọc xuôi, bể lọ

ợc, bể lọc hai chiều.

ợng l p vật li u lọc: Bể lọc một l p, bể lọc hai l p…

0.8mm), hạt thô( d > 0.8mm).

D:

T

T

N

15


T

3

ố

b. Một số loại bể lọc
+ Bể lọc nhanh: Theo nguyên tắc c u tạo và hoạ động, bể lọc nhanh bao gồm bể lọc
một chiều và bể lọc hai chiề . N
từ trên xuống (lọc xuôi), từ
c r

thố

đ

c từ bể lắ

v

ọc có thể đ

ợc), ho c cả hai chiều (lọc hai chiều), qua h

i lên (lọ

đó đ ợc chuyển sang bể chứ
ó

trên xuống (lọ

p vật li u lọc

c sạch. S dụng dòng chảy từ

đ ểm là tạ đ ợ động lực cho quá trình lọc nhờ áp lực của

ợ đ ểm là sau khi r a lọc hi u quả lọc b giảm do khi r a lọc có thể làm
cho các hạt lọc bé b đẩy lên trên và các hạt to b gi lại
. S dụng dòng chả

bể lọ

ợng trên, khả ă

ă

lại ch t bẩ

ợc chiều nhau: lự đẩy củ

của hai lự
khuy

ợc chiều từ

đá ,

vậy khi lọc sẽ nhanh tắc

i lên trên sẽ khắc phụ đ ợc hi n

ê v ố độ của hạt c n ch u ả
ò

ng

c và trọng lực của hạt c . N

đ ểm là khó v sinh và phải thay m i vật li u lọc. Hi u quả làm vi c của bể lọc

phụ thuộc vào k t quả của quá trình r a lọc. N u r a không sạch, bể lọc làm vi c không

đạt hi u quả mong muốn, chu kỳ làm vi c của bể b rút ngắ . Để r a bể lọc nhanh có thể
p
-

p áp: r a bằ
4

R a lọc gồ

B

c thuần túy ho c r a bằ

c và gió k t hợp.

c:

1: Xá đ nh thờ đ ểm r a lọc bằ

á

đ

ê

ch áp su t r

c và sau bể

c qua h thống phân phố

c r a lọc

lọc.
B

:C

í,

c ho

ò

ív

ợc chiều v i chiều lọc. Quá trình r a lọc thực hi

đ

c trong rồi dừng lại

độ r a từ 2 – 20L/s.m2.

C ờ
B
B

:C

c vào bể đ n mự

c 4: Xả bỏ

đầu trong khoảng 10 phút vì ch

ợ

c lọc ngay

đảm bảo.

sau r a lọ

D:

ợ

c thi t k , cho bể làm vi c.

T

T

N

16


T

3

ố

Hình 2.7: Bể lọc nhanh

ờ

+ Bể lọc chậm: Lọc chậ
đ ợc s dụng cho các mụ đí

ó

ợ đ ểm củ p

ă

r

v c

ờ

p áp

ốn di n tích xây dựng do di n tích lọc l n,

đối v i nhà máy có công su t l n.

đối v i nguồ

áp dụ

ó độ đụ
…,

ần có x
u nguồ

đ

v

c b nhi m bẩn rong tảo cần có bi

, r ờng hợp
ể lọc chậm (lắng keo tụ,
p áp

ă

t cát lọc 20 - 30cm thì ngừng c p
k . Đ ều ch nh tố độ lọc cho bể làm vi
c thô sẽ đ ợ

í

ừa.

c khi cho bể lọc chậm hoạ động cầ đ

ê để đ ổi h t không khí ra khỏi l p cát lọ . K

c dâng dần từ

r

ng vì vật li u lọc là

ó độ đụ

ộ r

Nguyên lý làm vi c của bể lọc chậ : Tr

c n bẩ

v
đ

c nguồn vào bể đ

c dâng cao
độ cao thi t

tố độ tính toán. Trong quá trình lọc,

l p màng mỏng trên cùng của l p vật li u lọc,

tạo thành l p màng làm giảm khe rỗng gi a các hạt vật li u lọc làm tổn th t áp lự
D:

T

T

ò

đ ểm của bể là tố độ lọc chậm

đạ đ ợc hi u quả cao trong vi c loại bỏ c n bẩ

các hạt cát m

lọ

,đ

i hóa và tự động hóa quá trình r a lọc. Vì vậy, lọc chậm

đ ợc áp dụ

Bể lọc chậ

c khác. D đ

c uố

c cao, loại trừ đ ợ đ n 90 – 95% c n bẩn và vi trùng trong

nên hi u quả làm sạ
.N

p

đ ợc áp dụng cho x

N

ă
17


T

3

ố

ê ,đ

đạt gi i hạn nh
ă

th t áp lự
í

đ nh cần ngừng vận hành và ti n hành r a lọc. Mứ độ tổn
ợng c

r

c càng l n, vận tốc lọc càng cao và
ờ

c hạt vật li u càng nhỏ. Tổn th t áp lực của bể lọ

nghi m. Bể lọc chậm có thể r a bằng thủ công ho

á

đ ợc tính bằng thực

i.

Hình 2.8: Bể lọc chậm

ống bể lọc

+ Bể lọc áp lực: Về nguyên lý làm vi c thì bể lọc nhanh áp lự

nhanh trọng lực, ch khác là bình lọc kín, vỏ bình làm bằng thép ho c composite.
Ư đ ểm: Gọn, ch tạo tạ
ật hẹp. Áp lự

hợp cho nh

ò

c sau bể lọ

c p trực ti p cho các hộ tiêu thụ, không cầ
xảy ra hi

á

ó
đợ

ể chảy thẳ

.N

ợng chân không trong l p lọc, chiều cao l p

0.4 – .6 , đủ để

đ t xây dựng thích

ng, lắp ráp nhanh, ti t ki

ê đ

c có áp lực nên không

c trên m t cát lọc ch cần

c r a không kéo cát lọc ra ngoài.

Khuy đ ểm: Khi x
bể lọc áp lự , á

đã đá

p è v

ắng phả

,

v

phá v bông c n nên hi u quả kém. Do bể lọc kín, khi r a

á đ ợc nên không khống ch đ ợ

ợng cát m

đ , ể lọc làm vi c kém

hi u quả dần. Do bể lọc làm vi c trong h kín nên không theo dõi hi u quả của quá trình

D:

T

T

N

18


T

3

ố

r a lọ . K

pđ

đột ngột, n u van một chiều b hỏ

ợ ,đ

trạng r

á ọc về

,

rò

c ho c xảy ra tình

.

Hình 2.8: Bể lọc áp lực

2.4. Khử sắt trong nƣớc ngầm
2.4.1.Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong nguồn nƣớc ngầm
Tr

ờng tồn tại

c ngầm sắ

:F

của các muố
ngầ

ờng cao và phân bố

có

ợng sắ

,

dạng ion, sắt có hoá tr 2 (Fe

CO3)2; FeSO4…
đồ

2+)

là thành phần

ợng sắt có trong các nguồ

đều trong các l p trầ

í

đ

.N

c có mùi tanh và có màu vàng, gây ả
ă

ợ

sắ

i hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phải ti n hành kh sắt.
v

v.v…Cá

ợp ch
r

ó

ợng

ủa ion sắt hoá tr II: FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4,
v

ủa ion sắt hoá tr III: Fe(OH)3, FeCl3 … r

ch t keo tụ, d dàng lắ
sắt

c

ng không

tố đ n ch

Các hợp ch

ống sinh hoạt và sản xu . D đó,

c

đó F O

đọng trong các bể lắng và bể lọc. Vì th các hợp ch

c hoàn toàn có thể x lý bằ

p

p áp

v

3

là
ủa

ọc: làm thoáng l y

í để oxy hoá sắt hoá tr II thành sắt hoá tr III và cho quá trình thuỷ

oxy củ

phân, keo tụ Fe(OH)3 xảy ra hoàn toàn trong các bể lắng, bể lọc ti p xúc và các bể lọc.
D:

T

T

N

19


T

3

ố

ủa ion sắt v i silicat, photphat FeSiO(OH)3+3). Các phức ch t

v

Các phức ch

ủa ion sắt v

h

,f

v ,…Cá

ắt hoà tan Fe(OH)2, Fe(OH)3 tồn tại
r ờng.

tuỳ thuộc vào giá tr th oxy hoá kh và pH củ

Các loại phức ch t và hỗn hợp các ion hoà tan của sắt không thể kh bằ
ờng, mà phải k t hợp v

pháp lý họ
ê

dạng này phả

v

p

p áp

á để có giá tr pH thích hợp

, đã p á v

v

c các ch t keo tụ FeCl 3 ,

á r

đồng keo tụ các loại keo sắt

liên k t và oxy hoá ion sắt thành ion hoá tr III ho
Al(SO4)3 và kiề

á ọc. Muốn kh sắt

: C -, KMnO4, Oz

á

c các ch

p

và phèn xảy ra tri để trong các bể lắng, bể lọc ti p xúc và bể lọc trong.

242

ác p ƣơng p áp k ử sắt trong xử lý nƣớc ngầm

a P ƣơng p áp ôxy óa sắt
Nguyên lý củ p

p áp
đr

i dạ

á F II

ắ III . Tr

không bền, nó d dàng thuỷ phân thà

F III v

r

F II

c có oxy hoà tan, sắ II

theo phản ứng:
Sắ III

đr

đr

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2

đr

r

r

ỏi

c ngầm, sắt(II) bicacbonat là một muối
p ản ứng:

Fe(HCO)3)2 + 2H2O → F O
N

á

2

+ 2H2CO3

ẽ b oxy hoá thành sắ III
→

4F O

3

đr

↓

c k t tủa thành bông c n màu vàng và có thể tách ra khỏi

c một cách d dàng nhờ quá trình lắng lọc. K t hợp các phản ứng trên ta có phản ứng
:

chung của quá trình oxy hoá sắ

4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O → 4F O
N
Để ă

ờng không chứa ôxy hoà tan ho

c ngầ
ồ

độ

r
á

Hi u quả củ

D:

T

T

N

đ ợ

c ngầm, bi

3

ó
p áp đ

+ 8H+ + 8HCO3ợng ôxy hoà tan r t th p.
ản nh t là làm thoáng.

á đ nh theo nhu cầu ôxy cho quá trình kh sắt.

20