File pdf - Bản vẽ 3D - Đồ án nước cấp từ nguồn nước mặt. Quy mô 7000 dân

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Khoa Môi Trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ
MÔI TRƯỜNG TPHCM

Bộ môn Kỹ thuật Môi trường

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Họ và tên sinh viên: BÙI THỊ TRÚC PHƯƠNG
Lớp : 05ĐH KTMT3
Ngành : Công nghệ Kỹ thuật Môi Trường
1. Ngày giao đồ án: 15/01/2018
2. Ngày hoàn thành đồ án: 31/05/2018
3. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho khu dân cư 7000
dân từ nguồn nước mặt.
4. Yêu cầu và số liệu ban đầu:
− Phân bố lưu lượng nước cấp
− Thành phần và tính chất nước cấp (bảng thành phần)
− Quy chuẩn nước cấp sau xử lý QCVN 01:2009/BYT về chất lượng nước ăn uống.
5. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:


Tổng quan về nước cấp được cho trong đề tài và đặc trưng



Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước cấp được yêu cầu xử lý, từ đó phân

tích lựa chọn công nghệ thích hợp.



Tính toán các công trình đơn vị của phương án đã chọn.



Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước,…) cho các công trình đơn vị tính toán
trên.

6. Các bản vẽ kỹ thuật:
− Vẽ bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án: 01 bản vẽ khổ A2.
− Vẽ mặt bằng bố trí công trình: 01 bản vẽ khổ A2.
− Vẽ chi tiết công trình đơn vị hoàn chỉnh (công trình chính): 02 bản vẽ khổ A2.
TP.HCM, Ngày

tháng

năm 2018

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. BÙI THỊ THU HÀ
i


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Nội dung và kết quả đồ án
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Tinh thần thái độ và tác phong làm việc
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Bố cục và hình thức trình bày đồ án
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

ii


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN
1. Nội dung và kết quả đồ án
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Tinh thần thái độ và tác phong làm việc
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

3. Bố cục và hình thức trình bày đồ án
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

iii


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

LỜI NÓI ĐẦU
Trong mọi hoạt động sống của con người đều cần sử dụng nước. Nhất là với những
nước đang trong giai đoạn đổi mới và phát triển như nước ta hiện nay. Đảng và chính
phủ rất quan tâm đến mọi mặt của xã hội, trong đó vấn đề nước sạch và vệ sinh môi
trường nhận được sự quan tâm đặc biệt của nhà nước cũng như các tổ chức, thu hút
nhiều dự án đầu tư và các chương trình phát triển nhằm giải quyết một cách tốt nhất vấn
đề nước sạch và vệ sinh môi trường nói chung và vấn đề cung cấp đầy đủ nước cho nhân
dân cả về chất và lượng nói riêng.
Vì vậy, đồ án môn học với nhiệm vụ thiết kế hệ thống xử lý nước sông cấp nước
sinh hoạt cho khu dân cư cũng là một đóng góp nhỏ để cung cấp nước sạch và bảo vệ
môi trường nước ngày càng tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn:

 Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP. Hồ Chí Minh.
 Ban Chủ nhiệm Khoa Môi Trường.
 Quý Thầy Cô bộ môn.
 Giảng viên hướng dẫn, Cô Bùi Thị Thu Hà.
Đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án của mình!

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

iv


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

MỤC LỤC
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP....................................................... 1
1.1.

Các loại nguồn nước dùng để cấp nước [2] ....................................................1

1.2.

Tính chất và các chỉ tiêu về chất lượng nước [2] ............................................2

1.2.1. Chỉ tiêu lí học ..............................................................................................2
1.2.2. Các chỉ tiêu hóa học ....................................................................................3
1.2.3. Các chỉ tiêu vi sinh ......................................................................................4
1.2.4. Vi trùng gây bệnh ........................................................................................4
1.2.5. Các loại rong tảo ..........................................................................................4

Chương 2 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP ........ 5
2.1.

Các công trình thu nước ..................................................................................5

2.2.

Công trình vận chuyển nước ...........................................................................6

2.3.

Các phương pháp xử lý [1] .............................................................................6

2.3.1. Phương pháp cơ học ....................................................................................7
2.3.2. Phương pháp hóa lý ...................................................................................12
2.4.

Khử trùng nước [1] .......................................................................................15

2.4.1. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo ............................................15
2.4.2. Dùng ozone để khử trùng ..........................................................................16
2.4.3. Khử trùng bằng phương pháp nhiệt ...........................................................16
2.4.4. Khử trùng bằng tia cực tím (UV) ..............................................................16
2.4.5. Khử trùng bằng siêu âm ............................................................................16
2.4.6. Khử trùng bằng ion bạc .............................................................................16

Chương 3 ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN
CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ.......................................................................... 17
3.1.

Cơ sở lựa chọn công nghệ đầu vào ................................................................17

3.2.

Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống [9] ...............................................17

3.3.

Sơ đồ công nghệ và thuyết minh [1] .............................................................20

3.4.

Tính toán lượng hoá chất [9] .........................................................................23

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

v


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
3.4.1 Tính toán liều lượng phèn .........................................................................23
3.4.2 Tính toán lượng vôi ...................................................................................25
3.5.

Tính toán các công trình đơn vị .....................................................................30

3.5.1 Song chắn rác bố trí tại họng thu [9].........................................................30

3.5.2 Tính toán trạm bơm cấp 1..........................................................................34
3.5.3 Bể trộn cơ khí ............................................................................................35
3.5.4 Bể lắng đứng (có bể phản ứng xoáy hình trụ) [1] .....................................38
3.5.5 Bể lọc nhanh ..............................................................................................44
3.5.6 Khử trùng nước..........................................................................................53
3.5.7 Bể chứa nước sạch .....................................................................................54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

vi


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

DANH MỤC HÌNH ẢNH BẢNG BIỂU
Hình 2.1. Công trình thu nước bờ sông. ............................................................. 5
Hình 2.2. Công trình thu nước lòng sông. .......................................................... 6
Hình 2.3. Song chắn rác thủ công. [8] ................................................................. 7
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của song chắn thẳng kiểu GDC. [4] .......................... 8
Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang thu nước bề mặt. [1] .............................. 9
Hình 2.6.

Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng. [1] ........................................................ 10

Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của bể lọc chậm [1] ............... 11

Hình 2.8. Bể lọc nhanh trọng lực. [1] ................................................................ 12
Hình 2.9. Quá trình tạo bông cặn. [8] ............................................................... 13
Hình 2.10. Chất keo tụ PAC. [8] .......................................................................... 15
Bảng 3.1

Thông số chất lượng nước đầu vào và chỉ tiêu .....................................19

Bảng 3.2

Phân tích đánh giá và lựa chọn công nghệ xử lý ..................................23

Bảng 3.3

Liều lượng phèn dùng cho xử lý nước (Bảng 6.3/[9])...........................24

Bảng 3.4

Biểu đồ quan hệ giữa Ki, CO2, độ pH trong nước. (Hình 5-1, [1]) .......26

Bảng 3.5 Đồ thị để xác định độ pH của nước đã bão hoà canxi cacbonat đến
trạng thái cân bằng (Theo Hình 6-1, [9]) .................................................................27
Bảng 3.6 Biểu đồ để xác định hệ số 𝓧. 𝝃 theo nồng độ kiềm khi pHo < 8,4 < pHs
(Hình 6.5 [9]) ............................................................................................................28
Bảng 3.7

Thông số thiết kế song chắc rác ............................................................31

Bảng 3.8

Đường kính của hạt theo dòng chảy......................................................33

Bảng 3.9

Kích thước của ngăn lắng cát ...............................................................34

Bảng 3.10 Thông số thiết kế bể trộn .......................................................................37
Bảng 3.11 Thông số thiết kế của bể lắng đứng .......................................................44
Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể lọc nhanh ..............................................................52
Bảng 3.13 Thông số kỹ thuật ống nhựa HDPE Tiền phong ...................................52
Bảng 3.14 Bảng kích thước, trọng lượng ống thép Hoà Phát ................................53
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

vii


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá và là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh
vật trên Trái Đất. Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu trong cuộc
sống của con người. Nước thiên nhiên không chỉ sử dụng để cấp cho ăn uống, sinh hoạt
mà còn sử dụng cho nhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận
tải, thủy điện…
Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵn
của nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu
cầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp, đảm bảo
cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định. Không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến

sức khỏe con người như các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, độ màu, hàm
lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi vị...
Do đó, việc cung cấp đủ lượng nước sạch cho sinh hoạt cũng như công nghiệp là
một yếu tố cần thiết, để làm được điều này cần phải xây dựng các trạm xử lý nước đạt
công suất yêu cầu và có được một đội ngũ kỹ sư, công nhân có chuyên môn.
2. Mục tiêu đồ án
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt đạt Quy chuẩn/ Tiêu chuẩn
kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước hiện hành.
Cung cấp số lượng nước đẩy đủ, an toàn và có đủ thành phần khoáng cần thiết cho
việc bảo vệ sức khoẻ của người tiêu dùng.
3.
−
−
−
−
4.

Nội dung nghiên cứu
Tổng quan về nguồn nước cấp và các biện pháp xử lý nước cấp.
Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp.
Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong các công nghệ đề xuất.
Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp.
Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp so sánh: lấy các số liệu phân tích được so sánh với QCVN
01:2009/BYT - Chất lượng nước ăn uống, từ đó có thể xác định các chỉ tiêu cần xử lý.
Phương pháp phân tích tổng hợp: thu thập kiến thức từ các tài liệu sau đó quyết
định phương án xử lý hiệu quả nhất.
Tham khảo, thu thập ý kiến từ Thầy Cô, chuyên gia.
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương

GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

viii


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP
1.1.

Các loại nguồn nước dùng để cấp nước [2]

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, khai thác từ các nguồn nước thiên
nhiên (thường gọi là nước thô) như: nước mặt, nước ngầm và nước biển.
a. Nước mặt
Bao gồm các nguồn nước trong các sông suối, ao, đầm, hồ chứa.
Nước sông: là loại nước mặt chủ yếu thường dùng để cung cấp nước, dễ khai thác,
trữ lượng lớn. Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dễ bị nhiễm bẩn (hàm lượng chất lơ
lửng cao, vi trùng, thuốc trừ sâu…). Chất lượng nước sông thay đổi theo điều kiện của thổ
nhưỡng, thảm thực vật bao phủ, chất ô nhiễm từ cộng đồng dân cư…
Nước ao, hồ: hồ tự nhiên hay hồ nhân tạo (hồ hình thành do xây đập thủy điện…)
Nước suối: thường bắt gặp ở vùng đồi núi, trữ lượng ít và bị ảnh hưởng bởi thời
tiết, khi mưa to nước suối thường bị đục và cuốn theo nhiều cặn, sỏi và đá. Do kết hợp
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.
− Có sự hiện diện của nhiều loại tảo.

− Thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trong trường hợp nước trong hồ, chứa
ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo).
− Thường có hàm lượng chất hữu cơ cao, độ đục, độ màu.
− Chứa nhiều vi sinh vật.
b. Nước ngầm
Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc
vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy
qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi
nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước có độ cứng và độ kiềm
hydrocacbonat khá cao.
Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:
− Độ đục thấp, không có sự hiện diện của vi sinh vật.
− Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định.
− Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là Sắt, Mangan, Canxi, Magie,...
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

1


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
c. Nước biển
Nước biển thường có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình Dương là 32 – 35g/l).
Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi tuỳ theo vị trí địa lý như: cửa sông, gần hay
xa bờ, ngoài ra trong nước biển thường có nhiều chất lơ lửng, càng gần bờ nồng độ
càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật.
Ngoài ra còn có nước lợ, nước khoáng, nước chua phèn, nước mưa. 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 lý chúng.
1.2.

Tính chất và các chỉ tiêu về chất lượng nước [2]

Chất lượng nước thiên nhiên có thể được phân loại và đánh giá theo các chỉ tiêu
sau đây: Các chỉ tiêu lý học, các chỉ tiêu hoá học, các chỉ tiêu vi sinh.
1.2.1.

Chỉ tiêu lí học

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường
và khí hậu. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lí nước và nhu cầu
tiêu thụ. Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường.
Độ màu: Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo ra. Các chất sắt, mangan
không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic tạo ra màu vàng. Các các
loại thủy sinh tạo nước có màu xanh lá cây. Gồm có độ màu biểu kiến và độ và thực,
đơn vị đo độ màu là (PtCo).
Độ đục: Nước là môi trường truyền ánh sáng tốt, khi trong nước có các vật lạ
như: các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật… khả năng truyền sáng bị
giảm đi. Nước có độ đục lớn chứng tỏ nước có chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo độ đục
thường là mg SiO2/l, NTU, FTU.
Mùi vị: Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất
hữu cơ hay các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể
có mùi đất, mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi khử trùng với hợp chất clo có thể bị nhiễm
mùi clo hay clophenol. Tuỳ theo thành phần và các muối khoáng hòa tan nước có thể có
các vị mặn, ngọt, chát, đắng…
Độ nhớt: là đại lượng biểu thị lực ma sát nội sinh ra trong quá trình dịch 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 dẫn điện: nước có tính dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 200C có độ dẫn điện là
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

2


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
4,2 µS/m. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hoàn tan trong
nước và dao động theo nhiệt độ.
Tính phóng xạ: tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ có
trong nươc tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này
có trong thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại. Tuy nhiên khi bị nhiễm
bẩn phóng xạ từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vượt quá giới
hạn cho phép.
Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ α và β thường được dùng để xác định tính
phóng xạ của nước. Trong đó các hạt α bao gồm 2 proton và 2 notron 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 thấm mạnh hơn, nhưng
dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể.
1.2.2.

Các chỉ tiêu hóa học

Độ pH: là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, nó có ứng
dụng khử các hợp chất sunfua và cacbonat và khi tăng pH có thêm tác nhân oxy hóa,
các kim loại hòa tan trong nước có thể chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra
khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc.
Độ kiềm: là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hydroxit và anion của các

mối và các axit yếu. Ở nhiêt độ nhất định độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng
khí CO2 có trong nước.
Độ cứng: Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị các ion canxi và magie có trong
nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng 3 loại độ cứng:
− Độ cứng tạm thời
− Độ cứng toàn phần
− Độ cứng vĩnh cửu
Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt gây lãng phí xà phòng do Canxi và
Magie phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó hòa tan. Trong sản xuất,
Canxi và Magie có thể tham gia các phản ứng kết tủa khác gây trở ngại cho quy trình
sản xuất.
Các chất khí hòa tan: các chất khí O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động
rất lớn. Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Khi trong nước có
H2S làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại.
Hàm lượng O2 hoàn tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

3


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
nguồn nước. Các nguồn nước mặt thường có hàm lượng Oxi hòa tan cao do có bề mặt
thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí.
1.2.3.

Các chỉ tiêu vi sinh

Trong tự nhiên, môi trường nước cũng là nơi sống của rất nhiều loại vi sinh vật,

rong tảo và các đơn bào. Tùy tính chất các loại vi sinh phân thành hai nhóm: có hại và vô
hại. Nhóm có hại gồm các vi trùng gây bệnh và các loại rong, rêu, tảo. Chúng cần được
giảm thiểu trước khi đưa vào sử dụng.
1.2.4.

Vi trùng gây bệnh

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do sự nhiễm bẩn rác, phân người
và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E.coli sinh sống và phát triển..
Đây là loại vi khuẩn đường ruột vô hại, thường được bài tiết qua phân ra môi trường.
Sự có mặt của E.coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và khả năng tồn
tại của các loại vi khuẩn gây bệnh kèm theo là cao. Số lượng nhiều hay ít tùy thuộc vào
mức độ nhiểm bẩn.
Đặc tính của vi khuẩn E.coli là có khả năng tồn tại cao hơn các loại vi trùng gây
bệnh khác. Do đó sau khi xử lí, nếu trong nước không còn phát hiện thấy E.coli chứng tỏ
các loại vi trùng khác đã bị tiêu diệt. Mặt khác việc xác định vi khuẩn E.coli đơn giản và
nhanh chóng. Nên chúng được chọn làm vi khuẩn đặc trưng cho việc xác định mức độ
nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước.
1.2.5.

Các loại rong tảo

Tảo đơn bào thuộc loại quang tự dưỡng, Chúng tồng hợp các chất cần cho cơ thể
từ chất vô cơ đơn giản NH4+ , CO2, H2O) nhờ ánh sáng mặt trời. Rong tảo phát triển trong
nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh. Trong nước mặt có
nhiều loại rong tảo sinh sống, các loại gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp
lục và tảo đơn bào.
Trong kỹ thuật xử lý và cung cấp nước, hai loại tảo trên thường vượt qua bể lắng
và đọng lại trên bề mặt lọc làm tổn thất tăng nhanh. Khi phát triển trong các đường ống
dẫn nước, rong tảo có thể làm tắc ống, đồng thời còn làm cho nước có tính ăn mòn do quá

trình hô hấp thải khí Cacbonic.
Do vậy để tránh tác hại của rong tảo, cần có biện pháp phòng ngừa sự phát triển
của chúng ngay tại nguồn nước.

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

4


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

Chương 2
GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.1.

Các công trình thu nước

Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước, được đặt ở đầu nguồn
nước, phía trên khu dân cư và khu công nghệp theo dòng chảy của sông. Vị trí hợp lý nhất
là nơi bờ sông và lòng sông ổn định có điều kiện địa chất công trình tốt, có đủ độ sâu cần
thiết để lấy nước trực tiếp từ sông không cần dẫn đi xa.
Chọn vị trí công trình thu nước dựa trên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng, độ
ổn định, tuổi thọ công trình và thuận tiện cho việc bảo vệ, vệ sinh nguồn nước. Thường
công trình thu được bố trí ở phía lõm của bờ sông, tuy nhiên phía lõm thường bị sói lở
nên cần phải gia cố bờ. Các công trình thu nước sông thường chia ra các loại sau đây:
− Công trình thu nước bờ sông
− Công trình thu nước lòng sông
− Công trình thu nước hình đấu

a) Bố trí kết hợp; 1 – nguồn nước; 2 – cửa lấy nước; 3,5 – cầu trục cửa lấy nước
và cầu trục gian máy chính; 4 – gian máy chính; 7 – nữa tầng cáp điện; 8 – trạm bơm;
9 – van đĩa; 10 – động cơ điện; 11– bơm li tâm trục đứng; 12 – ống hút cong;
b) Bố trí riêng lẻ bên bờ; 1 – giếng bờ; 2 – nhà máy; 3 – ống hút; 4 – cầu trục;
5 – rảnh lưới chắn rác; 6 – van lấy nước; 7 – ngăn thu;
Hình 2.1.
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

Công trình thu nước bờ sông.
5


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

1 – sông; 2 – nút lấy nước ngập; 3 - ống tự chảy;
4 – giếng bờ; 5 - ống hút; 6 – nhà máy bơm
Hình 2.2.
2.2.

Công trình thu nước lòng sông.

Công trình vận chuyển nước

Các công trình thu nước thường là các trạm bơm. Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa
nước thô từ công trình thu lên trạm xử lý nước. Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên
ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể
tới vài kilomet thậm chí hàng chục kilomet. Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm

bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu hoặc xây dựng riêng biệt.
Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông
hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thu và ống tự chảy đến trạm xử lý khi mức nước
ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm xử lý. Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I
thường là các máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý.
2.3.

Các phương pháp xử lý [1]

Phương pháp cơ học: sử dụng các công trình và thiết bị để giữ lại cặn không tan
trong nước như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc...
Phương pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ
bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hóa nước bằng vôi, dùng hóa chất để diệt tảo.
Phương pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng
siêu âm, điện phân nước để khử muối. Khử CO2 trong nước bằng biện pháp làm thoáng.
Trong 3 phương pháp xử lý nước nêu ra ở trên thì phương pháp cơ học là phương
pháp xử lý nước cơ bản nhất. Có thể dùng các phương pháp cơ học để xử lý nước một
cách độc lập hoặc kết hợp với phương pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

6


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
nâng cao hiệu quả xử lý nước. Trong thực tế, để đạt mục đích xử lý một nguồn nước nào
đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của
nhiều phương pháp.
2.3.1. Phương pháp cơ học

2.3.1.1. Song chắn rác

1 - thanh chắn; 2 - tấm đậy
Hình 2.3.

Song chắn rác thủ công. [8]

Nguyên lý cấu tạo: Song chắn gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) có tiết diện
5*20 mm có khoảng cách 20-50mm trong khung theo hàn thường là hình chữ nhật để dễ
dàng trượt lên xuống theo khe của thành mương, vận tốc nước qua song chắn vmax ≤ 1 m/s
(ứng với Qmax).
Nguyên lý hoạt động: Song chắn đặt trước trạm bơm, thường đặt đứng vuông góc
với dòng chảy. Vệ sinh song chắn rác bằng phương pháp thủ công, các thiết bị cơ khí tự
động hoặc bán tự động. Rác được song chắn giữ lại dễ dàng thu gom và xử lý. Lượng rác
được giữ lại ở song chắn rác phụ thuộc vào khe hở giữa các thanh chắn rác, kích thước
các khe này phụ thuộc vào tính chất và khối lượng rác trong nước thải, chọn đúng kích
thước sẽ giúp rác thải được giữ lại một cách tối ưu mà không ảnh hưởng tới dòng chảy.
Phạm vi ứng dụng: Là công trinh xử lý đầu tiên rất cần thiết cho nước mặt cũng
như nước thải, nó cho phép bảo vệ các công trình phía sau không bị tắc nghẽn do các vật
lớn (cây khô, nilon, lá cây,...). Tốc độ chảy qua song chắn thông thường vào khoảng 0,61 m/s. Với lưu lượng cực đại có giá trị tới 1,2- 1,4 m/s.
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

7


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
Ưu điểm của song chắn rác:
-

Cấu tạo đơn giản.
Dễ dàng lắp đặt, vận hành, thay thế.
Tổn thất thuỷ lực nhỏ.

Song chắn làm sạch luân phiên (Loại II)

1 – Đế cứng với sàn song chắn; 2 – giá đỡ lược; 3 – vòi phun;
4 – Trục nâng; 5 – Trung tâm thuỷ lực
Hình 2.4.

Sơ đồ nguyên lý của song chắn thẳng kiểu GDC. [4]

Nguyên lý cấu tạo: Sàn song chắn làm bằng những thanh thép vuông hoặc thép
hình nhẵn (làm giảm nguyên cơ kẹt vật rắn). Một số thiết bị sử dụng cùng song chắn tinh
(có thể kể đến như lưới rây) bằng cách dùng sàn song chắn thích hợp (loại Johnson khoảng
cách giữa các thanh từ một vài mm đến 0,5 mm) hay một tấm tôn có khoan lỗ. Máng thoát
các chất cặn bã đặt phía sau song chắn.
Nguyên lý hoạt động: Mặt song chắn đặt nghiêng một góc 80o so với phương ngang,
điểm dừng lại trên mức lớn nhất của nước một chút và vươn dài ra bằng một tấm che. Một
thiết bị luân phiên (cào, nạo, móc hoặc ổ quay) kéo rác rưới dọc theo mặt song chắn và
tấm che rồi hạ xuống vị trí cách xa mặt song chắn. Rác được lấy đi bằng một thiết bị điều
khiển bằng động cơ điện. Khi song chắn phải xử lý một lưu lượng lớn (nước mặt) lớn hơn
30.000 m3/h, việc làm sạch có thể thực hiện bằng một song chắn di động. Diện tích làm
sạch chỉ là một phần của song chắn và di chuyển thay nhau sang hai phía sau mỗi chu kỳ.
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

8

Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
ƯU ĐIỂM

KHUYẾT ĐIỂM

- Giữ lại được rác có kích thước nhỏ, các
- Cấu tạo tương đối phức tạp.
sản phẩm cần thu hồi.
- Rất khó thay thế, sửa chữa.
- Nước thải và nước mặt sau khi đi qua song - Rác có thể bị rơi lại sau song chắn.
chắn có cặn rác ít.
2.3.1.2. Bể lắng
Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành
quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang,
bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng.

1- Ngăn tách khí; 2 - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng; 3 - Bể lắng ngang;
4 - Ống phân phối nước vào; 5- Máng thu nước bề mặt; 6 - Ống xả cặn.
Hình 2.5.

Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang thu nước bề mặt. [1]

Nguyên lý cấu tạo: Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch
hoặc bê tông cốt thép. Được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất lớn hơn 3000
m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với công suất bất
kì cho các trạm xử lý không dùng phèn. Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận
chính: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nước đã lắng; hệ thống
thu xả cặn.

Nguyên lý hoạt động: Bể lắng ngang thường chia thành nhiều ngăn. Chiều rộng
mỗi ngăn từ 3 - 6m. Chiều dài bể không quy định, nhưng khi chiều dài của bể quá lớn cơ
thể có nước chảy xoay chiều. Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng, ở một số nước người
ta xây dụng bể lắng nhiều tầng (có thể 2,3 tầng). Để phân phối nước đều trên toàn bộ diện
tích bể lắng, cần đặt các vách ngăn có đục lỗ ở đầu bể, cách tường 1 - 2m.
Tổng diện tích lỗ lấy theo tốc độ nước qua lỗ từ 0,2 - 0,3 m/s. Các lỗ của ngăn phân
phối có thể tròn hoặc vuông, đường kính 50 - 150 mm
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

9


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
ƯU ĐIỂM

KHUYẾT ĐIỂM
- Chiếm nhiều diện tích xây
dựng.
- Thời gian lưu nước lớn.

- Hiệu suất lắng cao, chế độ làm việc ổn định.
- Xây dựng, vận hành đơn giản.
- Có thể thu cát bằng thủ công hoặc bằng cơ giới.
- Chiều cao xây dựng nhỏ cho nên chi phí xây dựng thấp
Hình 2.6.

Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng. [1]

Nguyên lý hoạt động: Bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ
dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3 - 0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường
thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%. Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng
ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp
mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách
ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau.
Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao
hơn so với bể lắng ngang. Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang.
ƯU ĐIỂM

KHUYẾT ĐIỂM

- Không cần xây dựng bể phản ứng.

- Bể lắng trong có cấu tạo phức tạp.

- Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác.

- Kỹ thuật vận hành cao.

- Tốn ít diện tích xây dựng hơn.

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

10


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

2.3.1.3. Bể lọc
Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào
yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là cho
nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc
giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời
gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần. Để
khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước
kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua
một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu kỳ lọc là
khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h). Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh,
than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc
tùy thuộc vào loại nước và điều kiện địa phương.
Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:
-

Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;
Lắng trọng lực; Giữ hạt rắn theo quán tính;
Hấp phụ hóa học; Hấp phụ vật lý;
Quá trình dính bám; Quá trình lắng tạo bông.

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

1-

Bể lọc; 2- Nguồn nước; 3- Đập lấy nước; 4- Cửa đưa nước vào; 5- Cửa thu
nước rửa; 6- Bể chứa nước sạch; 7- Cát lọc; 8- Sỏi đỡ; 9- Sàn thu nước;
210- Van điều chỉnh tốc độ lọc.
Hình 2.7.

Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của bể lọc chậm [1]

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

11


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

1- Ống dẫn nước từ bể lắng sang; 2- Hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa

lọc; 3- Ống dẫn nước lọc; 4- Ống xả nước rửa lọc; 5- Máng phân phối nước lọc và thu
nước rửa lọc; 6- Ống dẫn nước rửa lọc; 7- Mương thoát nước; 8- Máng phân phối
nước lọc; 9- Ống xả nước lọc đầu; 10- Van điều thỉnh tốc độ lọc.
Hình 2.8.

Bể lọc nhanh trọng lực. [1]

2.3.2. Phương pháp hóa lý
Clo hóa sơ bộ
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ
có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan
ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy
hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào
của các vi sinh sản ra chất nhầy, nhớt trên mặt bể lọc.
Khuấy trộn hóa chất
Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng

nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn
đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể
tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn.
Keo tụ tạo bông
Trong nguồn nước, các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo phân tán, kích thước
của hạt thường dao động trong khoảng 0,1μm - 10μm. Các hạt này không nổi cũng không
lắng. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện
tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

12


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự
dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm.
Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy
nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh
điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự
hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng
thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện.
Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá
trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết
với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn, nặng hơn và lắng xuống,
quá trình này được gọi là quá trình tạo bông.

Hình 2.9.

Quá trình tạo bông cặn. [8]

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O,
NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O.
Muối Nhôm: Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi do có tính
hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5.
Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:
Al3+ + H2O → AlOH2+ + H+
AlOH+ + H2O → Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)3(s) + H+
Al(OH)3 + H2O → Al(OH)4- + H+
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

13


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình
phản ứng sau :
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 → Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3
theo tỷ lệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O → 8Al(OH)3 + 2Na2SO4
Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng
như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông.
Muối Sắt : Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với
các muối nhôm do:

- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp; Có thể khử mùi H2S.
- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do
phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra
do các phản ứng sau:
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl
Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + 3H2SO4
Trong điều kiện kiềm hóa:
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaCl2
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaSO4
Chất Trợ Keo Tụ: Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử
dụng các chất trợ keo tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều
lượng chất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo.
Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin
(C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).
Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n.
Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc
dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.
Hiện nay Poly Aluminium Chloride hay Poly nhôm clorua (PAC) được sử dụng
rộng rãi như một chất kết tủa công nghiệp và trong các ngành công nghiệp khác nhau.
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

14


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
Hóa chất PAC được sử dụng trong xử lý nước để loại bỏ các chất rắn lơ lửng (đục)
và chất gây ô nhiễm khác như chất hữu cơ tự nhiên từ lớp nước mặt, sinh vật nhỏ và các

hạt keo, bùn và đất sét.
− Trợ lắng cho các bông hydroxit.
− Không độc, ít làm giảm pH của nước, thích hợp cho xử lý nước cấp.
− PAC có tác dụng tách các tạp chất lơ lửng gây ra độ đục của nước, làm trong nước.

Hình 2.10. Chất keo tụ PAC. [8]
2.4.

Khử trùng nước [1]

Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng
gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn. Để ngăn ngừa các bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt
phải được khử trùng. Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải khử sạch
các loại vi sinh vật để ngăn ngừa sự kết bám của chúng lên 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. Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn
các vi trùng đã bị giữ lại. Để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành
khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng
các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…
2.4.1.

Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo
thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất
diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên
trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương

GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

15


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O → H+ + OCl- + ClKhi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O → CaO + 2HOCl + 2HOCl + 2H+ + 2OCl2.4.2.

Dùng ozone để khử trùng

Ozon là một chất khí có màu ánh tím ít hoà tan trong nước và rất độc hại đối với
con người. Ở trong nước ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử.
Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều
lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị
khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phenol.
2.4.3.

Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oC có thể
tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao
sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ.
Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng
trong quy mô gia đình.
2.4.4.

Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện tử có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt
trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực
tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất
khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt
để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím
không làm thay đổi mùi, vị của nước.
2.4.5.

Khử trùng bằng siêu âm

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời
gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
2.4.6.

Khử trùng bằng ion bạc

Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion
g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước
có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy được khả
năng diệt trùng.
SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

16


Đồ án kỹ thuật xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho KDC 7000 dân từ nguồn nước mặt.

Chương 3
ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÁC
CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.1.
−
−
−
−
−

Cơ sở lựa chọn công nghệ đầu vào

Công suất trạm xử lý. Thành phần và đặc tính của nước mặt: độ đục, độ màu,…
Hiệu quả quá trình, phương pháp xử lý, khả năng ứng dụng cao hay thấp.
Chất lượng nước sau xử lý.
Diện tích xây dựng. Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị có trên thị trường
Có thể dễ dàng vận hành đối với công nhân không kinh nghiệm.

Đề tài đồ án: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt
cho khu dân cư 7000 người.
Yêu cầu đồ án: Nước sau xử lý đạt Quy chuẩn/ Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về
nước uống hiện hành. Công suất của hệ thống cấp nước sinh hoạt phải được tính toán để
đảm bảo cấp nước theo thời gian quy hoạch ngắn hạn và dài hạn.
3.2.

Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống [9]

Theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt TCXD 33 : 2006 đối tượng cấp nước thuộc đô
thị loại IV, đô thị loại V, điểm dân cư nông thôn.
 Tất cả các thông số tính toán lưu lượng sẽ tra trong Bảng 3.1, số III, cột năm 2020,

TCXDVN 33:2006/BXD.

Qngày.tb 





 q .N . f
i

i

1000

i

 D(m3 / ngày) (CT 3-1/ [9])

Trong đó:
qi: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt lấy theo (bảng 3.1/ [9])
Ni: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi.
f i : tỷ lệ dân được cấp nước 90% lấy theo (bảng 3.1/ [9])

D : Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất thoát,
nước cho nhà máy xử lý nước được tính theo (bảng 3.1/ [9]) và lượng nước dự phòng.
Lượng nước dự phòng cho phát triển công nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa
tính được cho phép lấy thêm 5-10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của
điểm dân cư. Khi có lý do xác đáng được phép lấy thêm không quá 15%.
 Lượng nước cấp cho sinh hoạt

SVTH: Bùi Thị Trúc Phương
GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà

17