Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân số 32000 người.

Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP
Giới thiệu chung:
Nước ta có địa hình đồi núi chiếm đến 3/4 diện tích lãnh thổ,
tập trung phần lớn ở vùng Đông Bắc, Tây Bắc và miền Trung, phần
diện tích còn lại là châu thổ và đồng bằng phù sa, chủ yếu là ở
Đồng Bằng Sông Hồng và Đồng Bằng Sông Cửu Long. Việt Nam
nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mặc dù lượng mưa trung
bình nhiều năm trên toàn lãnh thổ vào khoảng 1.940 mm/năm
nhưng do ảnh hưởng của địa hình đồi núi, lượng mưa phân bố
không đều trên cả nước và biến đổi mạnh theo thời gian đã và đang
tác động lớn đến trữ lượng và phân bố tài nguyên nước ở Việt
Nam. Việt Nam có hơn 2.360 con sông có chiều dài từ 10 km trở
lên, trong đó có 109 sông chính. Toàn quốc có 16 lưu vực sông với
diện tích lưu vực lớn hơn 2.500 km2, 10/16 lưu vực có diện tích
trên 10.000 km2. Tổng diện tích các lưu vực sông trên cả nước lên
đến trên 1.167.000 km2, trong đó, phần lưu vực nằm ngoài diện
tích lãnh thổ chiếm đến 72%.[1]
Nước trong tự nhiên thường được chia làm 4 nhóm:
-

Nước mưa

-

Nước mặt

-

Nước ngầm

-

Nước trong không khí, đá, đất và các sinh vật sống.

1.1.1. Nước mặt:

1


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Vị trí địa lý, đặc điểm điều kiện tự nhiên đặc thù nên khoảng 60% lượng nước của
cả nước tập trung ở lưu vực sông Mê Công, 16% tập trung ở lưu vực sông Hồng - Thái
Bình, khoảng 4% ở lưu vực sông Đồng Nai, các lưu vực sông lớn khác, tổng lượng
nước chỉ chiếm phần nhỏ còn lại.

Hình 1.1: Biểu đồ phân bố tỷ lệ tài nguyên nước theo các lưu vực sông
(Nguồn: Báo cáo Tài nguyên nước, những vấn đề và giải pháp quản lý khai thác, sử
dụng nước, Bộ TN&MT, 2009)
•

Hiện trạng nước mặt ở Việt Nam:

2

Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Phần lớn các đô thị đều có hệ thống thoát nước chung cho cả
nước mặt và nước thải, thiếu hệ thống thu gom và các trạm xử lý
nước thải tập trung. Tỷ lệ đất cây xanh, công viên rất thấp so với
tiêu chuẩn quy định, chủ yếu tập trung ở các đô thị lớn. Dân số đô
thị tăng nhanh, đặc biệt là vấn đề di cư từ nông thôn ra thành thị
đang là sức ép lớn gây ra tình trạng quá tải trong sử dụng hạ tầng.
Sự tăng trưởng các ngành kinh tế ở khu vực đô thị như xây dựng,
công nghiệp, giao thông vận tải, y tế, thương mại - dịch vụ cũng
như quá trình sử dụng và tiêu thụ năng lượng đã và đang tạo ra
nhiều sức ép đối với môi trường ở khu vực đô thị, có khoảng
13.500 cơ sở y tế công và tư tập trung ở khu vực đô thị làm phát
sinh một lượng lớn nước thải và chất thải y tế. Số lượng trung tâm
thương mại, chợ dân sinh tại các đô thị ngày càng nhiều. Hoạt động
du lịch vẫn duy trì tăng trưởng ổn định qua các năm, số lượng lớn
du khách tập trung tại các khu vực có danh thắng, các đô thị ven
biển… tạo áp lực không nhỏ đối với môi trường. Bên cạnh đó, hoạt
động của các cơ sở công nghiệp đơn lẻ nằm xen trong các khu đô
thị với công nghệ lạc hậu đã và đang tiếp tục đưa một lượng lớn
chất thải chưa được xử lý triệt để vào môi trường nước[2].
• Vấn đề ô nhiễm và nhu cầu dùng nước:

3

Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Nước mặt ở các sông, hồ, kênh, mương nội thành, nội thị
hầu hết đã bị ô nhiễm. Mặc dù đã có những nỗ lực cải thiện thông
qua các dự án cải tạo nhưng ô nhiễm nước mặt tại các khu vực này
vẫn đang là vấn đề nổi cộm tại hầu hết các đô thị hiện nay. Tại
nhiều đô thị, các kênh, mương, hồ nội thành đã trở thành nơi chứa
nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, điển hình như tại Hà Nội,
Tp. Hồ Chí Minh. Ô nhiễm nước mặt trong khu vực nội thành xảy
ra không chỉ ở các thành phố lớn mà tại các đô thị nhỏ, đây cũng
đang là vấn đề nổi cộm ở nhiều địa phương. Vấn đề ô nhiễm chủ
yếu là ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dưỡng và vi sinh. Cục bộ tại một
số khu vực, mức độ ô nhiễm đã khá nghiêm trọng. Nguồn nước mặt
bị ô nhiễm do chất thải, nước thải sinh hoạt và sản xuất; ngoài ra
còn chịu tác động biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn đặc biệt trong
mùa khô, nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền hàng chục km, khu
vực chịu ảnh hưởng mạnh là vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long và
vùng Duyên Hải Miền Trung. Nguồn nước dưới đất khai thác quá
mức cho phép dẫn đến ô nhiễm nguồn nước một số nơi như Hà
Nội, Tp. Phủ Lý (Hà Nam)... và sụt lún đất ở Tp. Hồ Chí Minh, Tp.
Cà Mau (Cà Mau)...
Tại Tp. Hồ Chí Minh, lượng nước thải từ các cơ sở sản xuất,
khu công nghiệp khoảng hơn 278 nghìn m³/ngày đêm. Trong đó,
82,5% nguồn thải lưu lượng trên 50 m3/ngày đêm có hệ thống xử lý
nước thải; 69,5% nguồn thải lưu lượng từ 30-50 m 3/ngày đêm có hệ
thống xử lý nước thải; 60,5% nguồn thải lưu lượng từ 10-30
m3/ngày đêm có hệ thống xử lý nước thải[3].

4


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Hình 1.2: Biểu đồ biểu diễn tỷ lệ vượt QCVN 08-MT:2015/BTNMT
của một số thông số trong nước mặt một số sông, hồ, kênh, mương
nội thành, nội thị giai đoạn
2012 – 2015
(Nguồn: Báo cáo môi trường năm 2016)
• Thành phần và tính chất:
-

Có nhiều chất hòa tan, chủ yếu là oxy.

-

Chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ do vi sinh vật bị phân hủy, rong tảo, thực vật nổi,
động vật nổi, các vi sinh vật (vi trùng và virus..).

-

Các chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ và vô cơ.

-

Các chất rắn lơ lửng hoặc huyền phù dưới dạng hữu cơ hoặc vô cơ.

• Chỉ tiêu đánh giá:
-

Chỉ tiêu vật lý: Nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi vị, pH, độ nhớt, tính phóng xạ,
độ dẫn điện(EC)..

-

Chỉ tiêu hóa học: Nhu cầu oxy hóa học(COD), nhu cầu oxy hóa sinh học(BOD),
lượng oxy hòa tan(DO), độ cứng, độ kiềm, hàm lượng H2S, Cl-, SO42-, PO4-, F-,
I-, Fe2+, Mn2+, các hợp chất nitơ, các hợp chất axit cacbonic.

• Chỉ tiêu vi sinh: số vi trùng gây bệnh E.coli, các loại rong biển..
1.1.2. Nước Ngầm:

5


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

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 đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ
kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:
-

Độ đục thấp.

-

Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí: CO2, H2S…

-

Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, magan, canxi, magie, flo.

-

Không có hiện diện của vi sinh vật.

Hình 1.3: Vòng tuần hoàn của nước ngầm.

6


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.
•

Hiện trạng nước mặt ở Việt Nam:
Áp lực gia tăng dân số, đô thị hoá ngày càng nhanh chóng đã khiến nguồn nước

dưới đất tại nhiều nơi, đặc biệt là các thành phố lớn bị ô nhiễm và suy thoái. Một
số khu vực đô thị đã và đang xảy ra hiện tượng ô nhiễm cục bộ nước dưới đất với
giá trị một số thông số TDS, Amoni, kim loại nặng (Mn, As, Pb) vượt QCVN và
ghi nhận hiện tượng xâm nhập mặn nước dưới đất. Nguyên nhân chủ yếu là do cấu
tạo địa chất và ảnh hưởng từ chất thải bề mặt từ các hoạt động sinh hoạt, công

nghiệp ngấm vào đất.
•

Vấn đề ô nhiễm:

Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu cho các đô thị, khu
công nghiệp và nông thôn trên toàn quốc. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân gây ô
nhiễm và suy thoái nước ngầm bao gồm:
-

Các tác nhân tự nhiên như nhiễm mặn, nhiễm phèn, hàm lượng Asen, Fe, Mn
và một số kim loại khác.

−

Các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao, amoni, NO3-, NO2-,
PO4 v.v…vượt tiêu chuẩn cho phép, ô nhiễm bởi vi sinh vật.

•

Thành phần và tính chất:

7


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.
-

Nước ngầm nông có trữ lượng thấp, không áp, dễ bị nhiễm bẩn. Và ngược lại
đối với tầng sâu trữ lượng cao, có áp và khả năng nhiễm bẩn thấp hơn.

-

Nước ngầm thường không có oxy hòa tan, nhưng có nhiều CO 2 và các chất hòa
tan(sắt, manga, acsen,..)

-

pH nước ngầm khá thấp, thường dao động từ 3-6

-

Sự có mặt của một số thành phần ô nhiễm của nguồn nước ngầm nơi đó(hàm
lượng phốtpho, nitơ, E.coli..)

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
2.1 Công trình thu và vận chuyển nước:
Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước. Công trình thu nước
mặt có các dạng kết hợp hoặc phân ly, thu nước sát bờ bằng cửa thu hoặc thu nước
giữa dòng bằng ống tự chảy, xiphông. Công trình thu nước ngầm thường là giếng
khoan, thu nước từ nguồn nước ngầm mạch sâu có áp. 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.
Công trình vận chuyển: 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 lên tới vài

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 tử chảy đến, 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.
8


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

2.2 Các phương pháp xử lý:
2.2.1 Phương pháp hóa lý:
- Làm thoáng:
Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy
hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành
các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH) 4 kết tủa
dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc. Làm thoáng để khử CO 2, H2S có
trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy
hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc
trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa
tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình
oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của nước.
Có hai phương pháp làm thoáng:
+ Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng
mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành
tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm
thoáng cưỡng bức.

+ Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo
dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng.
+ Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên
mặt nước.

9


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Hình 2.1: Các quá trình làm thoáng
-

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 clo 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.
-

Keo tụ – tạo bông:

Quá trình keo tụ tạo bông cặng dùng để khử các chất lơ lửng, chất phân tán dạng
keo trong nước thải. Các hạt keo lơ lửng có kích thước khoảng từ 10 -8 cm đến 10-7 cm,
nếu không có ohóa chất keo tụ không thể loại bỏ các hạt keo này ra khỏi nước thải
bằng phường pháp lắng lọc thông thường.

-

Chất trợ keo tụ:
10


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

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 (C 6H10O5)n, các ete,
cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).
Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH 2CHCONH2)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.
-

Khử trùng:

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt.
Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. 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. Song để
tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay
có nhiều biện pháp khử trùng 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…
+ 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
+ Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl
2HOCl + 2H+2OCl+ Dùng ozone để khử trùng:

11


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa 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 phênol.
+ Khử trùng bằng tia cực tím (UV):
Tia cực tím uv là tia bức xạ điện từ 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.
- 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.
- 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.
Ngoài các phương pháp xử lý trên, khi chất lượng nước cấp được yêu cầu cao hơn nên
trong xử lý nước cấp còn sử dụng một số phương pháp sau:
+ Khử mùi và vị bằng làm thoáng, chất oxy hóa mạnh, than hoạt tính;
+ Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao
đổi ion;
+ Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc qua
màng, nhiệt hay chưng cất

2.2.2 Phương pháp cơ học:
12


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

- Hồ chứa và lắng sơ bộ:
Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận
lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác
động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của
oxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn
nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý
nước.

Hình 2.2: Bể lắng
-

Song chắn rác:

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ
loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao
hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có
thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm
vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và
độ màu của nước.

13


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Hình 2.3: Hình vẽ song chắn rác
-

Bể lắng cát:

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước
lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ hiện
tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong
bể tạo bông và bể lắng.
-

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.
-

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.

14


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

CHƯƠNG 3
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước mặt:
Lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặc
trưng của nguồn nước, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm nước cấp cần
xử lý. Hơn nữa, chất lượng của nguồn nước có thể thay đổi theo ví trí(điểm lấy nước
cấp) và thời gian(các mùa trong năm), do vậy công nghệ xử lí nước và quá trình vận
hành cũng sẽ thay đổi theo tính chất của nguồn nước thô, so sánh với yêu chất lượng

nước sau xử lý để có thể lựa chọn công nghệ xử lý nước phù hợp, đưa ra kỹ thuật xử lý
cụ thể, chọn hóa chất và tính toán liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa điều kiện
vận hành cho từng công đoạn và sắp xếp các bước xử lý cho phù hợp.
Dựa vào các số liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và chất lượng nước sau
khi xử lý để quyết định cần tách chất gì ra khỏi nước, chọn thông số chính về chất
lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lí cụ thể, chọn hóa chất và liều lượng hóa chất cần
dùng, tối ưu hóa các điều kiện vận hành cho từng bước xử lý.
3.2 Đề xuất công nghệ xử lý:
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có
dân số 32000 người, giả sử trong đô thị loại I.
Tính theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt TCXD 33:2006
Qngày.tb = + D (m3/ngày)
Trong đó: qtc: Tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt lấy theo TCXD 33:2006
N: Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước
f: Tỷ lệ dân được cấp nước lấy theo TCXD 33:2006(95%)

15


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

D: Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất
thoát nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 trong
tiêu chuẩn TCXD 33:2006 và 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:

qsh =

= = 6080 (m3/ngày)

Lượng nước phục vụ công cộng:
qcc = 10%.qsh = 608 (m3/ngày)
Lượng nước dịch vụ đô thị:
qdv = 10%.qsh = 608 (m3/ngày)
Lượng nước khu công nghiệp: 0 m3
Lượng nước thất thoát:
qtt = 15%(qsh + qcc + qdv + qcn) = 1094,4 (m3/ngày)
Lượng nước dùng cho nhà máy xử lý nước:
qnhà máy nước = 8%( qsh + qcc + qdv + qcn + qtt) = 671,2 (m3/ngày)
Lưu lượng nước dự phòng:
qdp = 10%.qsh = 608 (m3/ngày)
D = qcc + qdv + qcn + qtt + qnhà máy nước + qdp = 3589,6 (m3/ngày)
Lưu lượng nước trung bình:

16


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Qngày.tb = + D = 9669,6 (m3/ngày)
Qngaymax = kngaymax.Qngaytb = 1,2.9669,6 = 11603,5 (m3/ngày)
Qngaymin = kngaymin.Qngaytb = 0,9.9669,6 = 8702,6 (m3/ngày)
Trong đó:
Hệ số dùng nước không điều hòa ngày kể đến cách tổ chức đời sống xã hội, chế độ

làm việc của các cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, sự thay đổi nhu cầu dùng nước theo
mùa cần lấy như sau:
kngaymax = 1,1-1,2;

kngaymin = 0,8-0,9 (áp dụng cho đô thị loại I) (TCVN 33:2006)

Chất lượng nước đầu vào như sau:
STT

CHỈ TIÊU

GIÁ TRỊ

QCVN01:2009/BYT

1

pH

6.68

6.5-8.5

2

Chất rắn lơ lửng (SS)

78

-

3

Độ đục (NTU)

29

2

4

Độ màu (mg/L)

91

15

5

Amoni (mg/L)

0.41

3

6

Mangan, Mn2+ (mg/L)

0.22

0.3

7

Sắt Fe2+ (mg/L)

0.16

0.3

8

Độ kiềm (mgCaCO3/L)

74

-

9

Độ cứng (mgCaCO3/L)

96

300

10

Coliform tổng số (Vi khuẩn/100ml)

8

0

17


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Nhận xét:
-

Với chất lượng nước mặt như trên thì hệ thống cần xử lý chủ yếu là chất rắn lơ
lửng, độ đục, độ màu và coliform tổng số. Công nghệ được đề xuất là: Lắng –
lọc – khử trùng.

-

Lắng – lọc: Là quá trình làm trong nước bằng cách khử màu, khử đục, được
thực hiện trong bể lắng và bể lọc. Trong thực tế để tăng nhanh và hiệu quả làm
trong nước người ta thường cho thêm vào nước các chất phản ứng (phèn nhôm,
phèn sắt).

-

Khử trùng: Chất khử trùng được sử dụng phổ biến hiện nay là các hợp chất clo:
Clorua vôi, nước javen, clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc

sang bể chứa hoặc đưa trực tiếp vào bể chứa. Ngoài ra có thể dung ozon, các tia
vật lý(tia tử ngoại), song siêu âm để tiệt trùng.

3.3 Các phương án:
3.3.1 Phương án 1:
Nước nguồn – song chắn rác – trạm bơm cấp I – bể trộn đứng – bể phản ứng cơ
khí – bể lắng ngang – bể lọc nhanh – khử trùng – bể chứa nước sạch – trạm bơm cấp
II – mạng lưới tiêu thụ.
Sơ đồ công nghệ:
Phèn

Nước

Nguồn nước
Nước

Song chắn rác

Thùng hòa trộn

Thùng tiêu thụ

Trạm bơm cấp I

Vôi sữa đặc từ bể
vôi tôi

Thiết bị định lượng

Bể trộn đứng

Bể trộn vôi sữa
18


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Bể phản ứng vách ngăn

Bể lắng ngang

Lắng nước rửa lọc

Bể lọc nhanh

Thu bùn

Cl2

Xử lý

Khử trùng

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới tiêu thụ

19


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.
-

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước từ nguồn sau khi đi qua song chắn rác thì được trạm bơm cấp I đưa lên bể
trộn đứng tại đây các hóa chất như phèn, vôi sẽ được cho vào với liều lượng thích hợp
để tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau và dính các hạt cặn lơ lửng trong
nước tạo thành các bông cặn.
Sau khi trộn nước sẽ được đưa sang bể phản ứng cơ khí có chức năng hoàn
thành hết quá trình keo tụ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt
keo và cặn bẩn trong nước tạo nên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể
lắng đứng. Sau đó nước được đưa tới bể lọc nhanh, qua lớp vật liệu lọc làm trong nước
triệt để để khi đưa đến bể chứa nước sạch, trên đường từ bể lọc nhanh đến bể chứa
nước sạch là giai đoạn khử trùng nước bằng Cl 2 để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh.
Nước từ bể chứa nước sạch được trạm bơm cấp II đưa ra mạng lưới tiêu thụ.
3.3.2 Phương án 2:
Nước nguồn – song chắn rác – trạm bơm cấp I – bể trộn đứng – bể lắng trong
có cặn lơ lửng – bể lọc nhanh – khử trùng – bể chứa nước sạch – trạm bơm cấp II –
mạng lưới tiêu thụ.
Sơ đồ công nghệ:

20

Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.
Phèn

Nước

Nguồn nước
Nước

Song chắn rác

Thùng hòa trộn

Thùng tiêu thụ

Trạm bơm cấp I

Vôi sữa đặc từ bể
vôi tôi

Thiết bị định lượng

Bể trộn đứng

Bể trộn vôi sữa

Bể lắng có lớp cặn lơ
lửng

Thu bùn

Xử lý

Bể lọc nhanh

Lắng nước rửa lọc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Cl2

Khử trùng

Mạng lưới tiêu thụ

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nước từ nguồn sau khi đi qua song chắn rác thì được trạm bơm cấp I đưa lên
bể trộn đứng tại đây các hóa chất như phèn, vôi sẽ được cho vào với liều lượng thích
hợp để tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau và dính các hạt cặn lơ lửng
trong nước tạo thành các bông cặn.
Sau khi trộn nước sẽ được đưa sang bể có cặn lơ lửng hoàn thành hết quá trình
keo tụ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa các hạt keo và cặn bẩn
trong nước tạo nên những bông cặn đủ lớn và các hạt có kích thước được giữ lại.
Sau đó nước được đưa tới bể lọc nhanh, qua lớp vật liệu lọc làm trong nước triệt để
để khi đưa đến bể chứa nước sạch, trên đường từ bể lọc nhanh đến bể chứa nước
sạch là giai đoạn khử trùng nước bằng Cl2 để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Nước

từ bể chứa nước sạch được trạm bơm cấp II đưa ra mạng lưới tiêu thụ.
3.4 Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý
3.4.1 Đánh giá ưu nhược điểm của hai phương án

21


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Hai phương án khác nhau ở quá trình rắn. Mô tả một số công trình đơn vị:
Phương án 1:
Song chắn rác: Nước thải đưa tới công trình làm sạch trước hết phải qua song
chắn rác. Tại song chắn rác, các loại rác có kích thước lớn như gỗ, xơ bã, các loại
chai.. được giữ lại tránh làm tắc bơm, đường ống, kênh dẫn.
Ưu điểm:
+ Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt
+ Giữ lại tất các các loại rác có kích thước lớn
- Nhược điểm:
+ Không xử lý, chỉ giữ tạm thời các loại rác tạp vật lớn
+ Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian
+ Phải xử lý rác thứ cấp
Bể trộn cơ khí: Dùng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối.
- Ưu điểm:
+ Có thể điều chỉnh cường độ khuấy theo ý muốn
+ Thời gian khuấy trộn ngắn
- Nhược điểm:
+ Phải có máy khuấy trộn và các thiết bị cơ khí
+ Đòi hỏi người quản lí vận hành phải có trình độ nhất định.

Bể lọc nhanh: Bao gồm một hoặc 2 hay nhiều lớp vật liệu lọc, vật liệu lọc có
thể là cát, thạch anh…. Thông thường được sử dụng cho dây chuyền xử lý nước mặt
hoặc nước ngầm.
- Ưu điểm:
+ Tốc độ lóc lớn, thời gian lọc nhanh
+ Kỹ thuật đơn giản
- Nhược điểm:
+ Hiệu quả lọc không cao
+ Tốc độ nước đi qua lớn nên sức dính kết của nhiều hạt cặn không đủ sức giữ
chúng lại.
Bể lắng đứng: Nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên,
còn hạt cặn rơi chiều ngược lại với chiều chuyển động của dòng nước. Hiệu quả xử lý
ngoài phụ thuộc vào chất keo tụ còn phụ thuộc vào sự phân bố của dòng nước đi lên và
chiều cao vùng lắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau.
Ưu điểm:
+ Thuận tiện cho việc xã cặn, ít tốn diện tích xây dựng, khả năng ứng dụng thực
tế cao.
- Nhược điểm:
+ Giá thành xây dựng cao
-

-

Phương án 2:

22


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân

số 32000 người.

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: Thường áp dụng cho công trình có lưu
lượng điều hòa hoặc thay đổi dần dần trong phạm vi không quá 15% trong 1 giờ và
nhiệt độ nước được đưa vào bể thay đổi không quá 1 oC trong 1 giờ. Lớp cặn lơ lửng
các hạt lớn lên rồi bị phá vỡ thành những hạt cặn nhỏ hơn, sau đó lại hấp phụ và lớn
lên. Để cho hạt lớn lên phải có thời gian, nếu như lưu lượng nước giao động quá lớn
hạt cặn chưa đủ lớn sẽ bị cuốn đi.
Ưu điểm:
+ Không cần xây dựng bể phản ứng, quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy
ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng.
+ Hiệu quả xử lý cao, ít tốn diện tích xây dựng.
- Nhược điểm:
+ Có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặt chẽ.
+ Đòi hỏi công trình phải làm việc liên tục suốt ngày đêm, nhảy cảm với sự dao
động lưu lượng và nhiệt độ của nước.
Nhận xét:
Qua 2 phương án ta thấy:
- Hiệu quả 2 phương án chênh lệch không cao.
- Diện tích và chi phí của phương án 2 thấp hơn phương án 1
- Phương án 1 tuy tốn diện tích nhiều hơn phương án 2 nhưng không đáng kể.
- Khả năng vận hành của phương án 1 dễ dàng hơn và ứng dụng thực tế cao.
-

3.5 Tính toán:
Lưu lượng trung bình của một ngày:
Qngaymax = 11603,5 m3/ngày = 483,5 m3/h = 0,134 m3/s = 134 l/s
Bể trộn đứng:
Dung tích bể:
Q×t

W = 60 (m3)

t: là thời gian nước lưu lại trong bể, t = 2 phút.
W=

= 16 (m3)

Ta chọn 2 bể trộn hoạt động đồng thời, dung tích mỗi bể là:W 1b = 16/2 =8 (m 3).

Đường kính ống dẫn nước vào bể:

23


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

Lưu lượng nước vào mỗi bể: Q 1 = Q/2 = 483,5/2 = 241,8 m 3/h = 0.067 m 3/s.
Chọn đường kính dẫn nước vào bể D250mm => v tt = 1,36 m/s. Theo TCXDVN
33:2006 quy định vận tốc trong ống dẫn vào bể là v = 1 ÷ 1.5 (m/s)
Đường kính ngoài của ống dẫn vào bể là 280mm.
Diện tích đáy nhỏ: Chọn mặt bằng đáy bể có dạng hình vuông
Chọn đường kính ngoài của ống dẫn là cạnh của đáy nhỏ: bđ = 0.28 (m)
Diện tích đáy nhỏ: F d = bd2 = 0.282 = 0.0784 m 2
Diện tích đáy lớn:
Diện tích tiết diện ngang ở phần trên bể trộn với vận tốc nước dâng v d = 25 mm/s =
0,025 mm/s là:
Ft = = = 2,68 m2
Trong đó:

+Q: là lưu lượng nước vào bể
+Vd: vận tốc nước dâng
Chọn mặt bằng phần trên của bể trộn dạng hình vuông.
Chiều dài cạnh . bt = = = 1,64 (m)
Chọn bt= 1,7m  ft= 2,89m 2
Chiều cao hình chóp:
Chọn góc nón α = 40o
=

hd =

bt − bd
α
1,7 − 0,28
× cot g ( ) =
× 2.747 = 1,95(m)
2
2
2

=> chọn hd =2m

Dung tích dưới hình chóp:

1
W1 = 3 × hd × (f t + fd +

f ×f

t

d ) (m3)

24


Đồ án xử lý nước cấp
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân
số 32000 người.

1
2,68 × 0,0784
= 3 ×2× (2,68+0,0784 +
) = 2,14 (m 3)

Dung tích phần hình hộp bên trên:
Wt = W – Wd = 8 – 2,14 = 5,86 (m 3)
Chiều cao phần trên (hình hộp):

ht =

Wt 5,68
=
= 2,2
ft
2,68

(m)

Chiều cao xây dựng bể:

H = ht + hd + hbv =2,2+2 +0,3 = 4,5 m
Chọn hbv = 0,3m
Tính toán máng thu:
Nước chảy trong máng đến chỗ ống dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược
chiều nhau, vận nước chảy cuối máng là V m = 0,6 (m/s) (TCXDVN 33:2006).
Lưu lượng nước tính toán của máng
qm = Q/4 = 483,3 /4 = 120,83 (m 3/h)
Diện tích tiết diện của máng.
qm
Fm = Vm (m2)

Fm = = 0,056 (m2)
Chiều cao máng:
Chọn khoảng cách bảo vệ từ mực nước đến mép trên máng thu là 0,1m.
Khoảng cách từ mực nước đến mép trên lỗ ngập là 0,1m.
Đường kính lỗ ngập D= 50 mm = 0,05m
Khoảng cách từ mép dưới lỗ ngập đến đáy máng thu là 0,15m
Vậy chiều cao xây dựng máng:
25