Giải pháp nâng cao hiệu quả lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp tại nhà máy nước mộc bắc tỉnh hà nam bằng công nghệ lắng actiflo (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-------------------------------

BÙI VĂN TUẤN

BÙI VĂN TUẤN

KHÓA 2017-2019, CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LẮNG
TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP
TẠI NHÀ MÁY NƯỚC MỘC BẮC - TỈNH HÀ NAM
BẰNG CÔNG NGHỆ LẮNG ACTIFLO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

Hà Nội – 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-------------------------------

BÙI VĂN TUẤN
KHÓA: 2017 – 2019

GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LẮNG
TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP
TẠI NHÀ MÁY NƯỚC MỘC BẮC - TỈNH HÀ NAM
BẰNG CÔNG NGHỆ LẮNG ACTIFLO
Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ sở hạ tầng
Mã số
: 60.58.02.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN HỮU THỦY
XÁC NHẬN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
CHẤM LUẬN VĂN

PGS.TS. NGHIÊM VÂN KHANH

Hà Nội – 2019


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa Sau Đại học - Trường Đại học
Kiến Trúc Hà Nội, tôi đã hoàn thành luận văn thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở
hạ tầng đô thị.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội,
Khoa sau đại học, Khoa Đô thị và toàn thể các thầy giáo, cô giáo đã giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian học tập tại trường. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới TS. Nguyễn Hữu Thủy, người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học đã hết lòng
giúp đỡ và tận tình giảng giải cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành

luận văn.
Trong quá trình làm luận văn, tôi đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được
nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình. Tuy
nhiên, do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với
khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi. Do đó, tôi
rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như ý
kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, các bạn bè đồng nghiệp, bạn
bè trong lớp CH17Đ đã động viên, đóng góp ý kiến và hỗ trợ tôi trong quá trình
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 04 năm 2019

Tác giả luận văn

Bùi Văn Tuấn


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập
của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có
nguồn gốc rõ ràng.

Tác giả luận văn

Bùi Văn Tuấn


MỤC LỤC
Lời cảm ơn

Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
Danh mục bảng, biểu
Danh mục hình, sơ đồ, đồ thị
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
* Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
* Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 2
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2
* Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 2
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................. 2
* Một số thuật ngữ sử dụng trong luận văn ................................................................ 2
* Cấu trúc luận văn ..................................................................................................... 3
NỘI DUNG ................................................................................................................ 4
Chương 1. THỰC TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP TẠI NHÀ MÁY
NƯỚC MỘC BẮC .................................................................................................... 4
1.1. Khái quát chung ................................................................................................. 4
1.2. Quy mô công suất cấp nước .............................................................................. 6
1.2.1. Nhu cầu sử dụng nước ..................................................................................................... 6
1.2.2. Dự báo dân số tính toán ................................................................................................... 7
1.2.3. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn thiết kế................................................................................... 9
1.2.4. Quy mô công suất cấp nước .......................................................................................... 10
1.3. Nguồn nước khai thác ..................................................................................... 11


1.3.1. Tổng quan nguồn nước sông Hồng .............................................................................. 11
1.3.2. Hàm lượng BOD và COD Cr ....................................................................................... 12
1.3.3. Hàm lượng Nitơ Amoni, Nitơ nitrit và Nitơ Nitrat...................................................... 14
1.3.4. Hàm lượng chất lơ lửng và vi khuẩn ............................................................................ 15
1.4. Trạm bơm cấp I (trạm bơm nước thô) .......................................................... 15

1.4.1. Vị trí trạm bơm............................................................................................................... 15
1.4.2. Thông số thiết kế ............................................................................................................ 17
1.4.3. Tuyến ống cấp nước thô từ trạm bơm I tới trạm xử lý ................................................ 17
1.5. Trạm xử lý nước sạch ...................................................................................... 18
1.5.1. Vị trí trạm xử lý.............................................................................................................. 18
1.5.2. Đề xuất phương pháp xử lý cho nhà máy nước Mộc Bắc .......................................... 21
1.5.3. Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý......................................................................... 24
1.5.4. Xử lý bùn cặn trạm xử lý............................................................................................... 26
1.5.5. Cao trình công nghệ ...................................................................................................... 26
1.5.6. Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý.................................................................................... 28
Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA CÁC CÔNG NGHỆ XỬ
LÝ NƯỚC CẤP....................................................................................................... 31
2.1. Cơ sở pháp lý trong hoạt động xử lý nước cấp cho đô thị ........................... 31
2.2. Lý thuyết về keo tụ cặn trong nước thiên nhiên ........................................... 31
2.2.1. Quá trình keo tụ.............................................................................................................. 31
2.2.2. Các phương pháp keo tụ ................................................................................................ 32
2.3. Lý thuyết về lắng nước .................................................................................... 39
2.4. Một số công trình bể lắng đang được sử dụng tại các nhà máy xử lý nước
cấp ở Việt Nam ........................................................................................................ 43


2.4.1. Bể lắng ngang................................................................................................................. 43
2.4.2. Bể lắng đứng .................................................................................................................. 47
2.4.3. Bể lắng lớp mỏng ........................................................................................................... 48
2.4.4. Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng ................................................................................. 49
2.4.5. Bể lắng ly tâm ................................................................................................................ 50
2.4.6. Kiểm soát hiệu quả quá trình lắng nước ....................................................................... 51
2.5. Xyclon thủy lực ................................................................................................ 53
2.6. Một số công trình bể lắng mới ........................................................................ 56
2.6.1. Công nghệ lắng trong với ngăn tạo bông tiếp xúc ....................................................... 56

2.6.3. Bể lắng tia ....................................................................................................................... 57
2.6.4. Lắng Lamella kết hợp phản ứng trung tâm và tuần hoàn cặn..................................... 58
2.6.5. Lắng Lamella kết hợp phản ứng xoáy trung tâm và tuần hoàn cặn............................ 59
2.6.6. Bể lắng Pulsator (lắng động) ......................................................................................... 60
2.7. Hệ thống lắng Actiflo ....................................................................................... 60
2.7.1. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống lắng Actiflo: ............................................................. 60
2.7.2. Giới thiệu hệ thống Lắng Actiflo của Công ty VEOLIA Water ................................ 62
2.7.3. Dự án sử dụng hệ thống lắng Actiflo trên thế giới và Việt Nam ................................ 64
Chương 3. ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG HỆ THỐNG LẮNG ACTIFLO NHẰM
NÂNG CAO HIỆU QUẢ LẮNG TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ
LÝ NƯỚC CẤP TẠI NHÀ MÁY NƯỚC MỘC BẮC ........................................ 66
3.1. Đánh giá hiệu quả kỹ thuật của phương án sử dụng hệ thống lắng Actiflo
.................................................................................................................................. 66
3.2. Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống lắng Actiflo ...................... 71
3.2.1. Thiết bị định lượng polymer ........................................................................... 71


3.2.2. Thiết bị định lượng cát.................................................................................... 71
3.2.3. Xác định lượng hóa chất dự trữ ...................................................................... 73
3.2.4. Tính toán bể trộn cơ khí .................................................................................. 74
3.2.5. Tính toán bể trộn cát ....................................................................................... 76
3.2.6. Tính toán bể phản ứng cơ khí ......................................................................... 78
3.2.7. Tính toán bể lắng Lamen Actiflo .................................................................... 80
3.2. Dự toán xây lắp và chi phí vận hành bảo trì hệ thống ................................. 89
3.3. So sánh chi phí với các dự án được thực hiện ở các tỉnh thành khác hoặc
nhà tài trợ khác ....................................................................................................... 95
3.4. Đề xuất giải pháp quản lý, vận hành và bảo trì, bảo dưỡng hệ thống lắng
Actiflo ....................................................................................................................... 98
3.4.1. Đề xuất giải pháp quản lý, vận hành............................................................................. 98
3.4.2. Đề xuất giải pháp bảo trì, bảo dưỡng............................................................................ 98

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 101
KẾT LUẬN............................................................................................................ 101
KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Tên đầy đủ

Chữ viết tắt
HTCN

Hệ thống cấp nước

KCN

Khu công nghiệp

METI

Báo cáo khả thi của dự án Nhà máy nước Mộc Bắc tại
tỉnh Hà Nam

NMN

Nhà máy nước

JICA

The Japan International Cooperation Agency (Cơ quan
Hợp tác Quốc tế Nhật Bản)

TCXDVN

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam


DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Số hiệu
bảng,

Tên bảng, biểu

Trang

biểu
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3

Khu vực dịch vụ và hạ tầng cơ sở tiếp nhận nước từ NMN Mộc
Bắc (Bản hoàn thiện cuối cùng trong Khảo sát)[10]
Tỉ lệ mục tiêu dịch vụ và tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt [1]
Tiêu chuẩn tính toán lượng nước tiêu thụ cho mục đích khác tại
khu vực đô thị [10]

8
9
10

Bảng 1.4

Kết quả tính toán nhu cầu sử dụng nước [10]

10

Bảng 1.5

Kết tủa COD Cr ở từng địa điểm [10]

13

Bảng 1.6

Nồng độ TOC ước tính dựa trên COD Cr của Sông Hồng[10]

13

Bảng 1.7

Nồng độ NH4-N ở từng địa điểm [10]

14

Bảng 1.8

Nồng độ NO2-N và NO3 tại từng địa điểm [10]

14

Bảng 1.9

Các hạng mục bên trong nhà máy gạch cần được sử dụng[10]

15

Bảng 1.10 Chi tiết công trình thu nước mặt và trạm bơm nước thô [10]

17

Bảng 1.11 Bảng so sánh các địa điểm thay thế cho NMN [10]

19

Bảng 1.12 Các chất mục tiêu và phương pháp lọc bỏ [10]

22

Bảng 1.13 Thông số công trình NMN Mộc Bắc [10]

28

Bảng 2.1

Lượng phèn cần thiết theo hàm lượng cặn của nước nguồn[4]

34

Bảng 2.2

Trọng lượng đương lượng của chất keo tụ và chất kiềm hóa [4]

36

Bảng 3.1

So sánh các công trình lắng nước

68


Số hiệu
bảng,

Tên bảng, biểu

Trang

biểu
Bảng 3.2
Bảng 3.3

Bảng thông số thiết kế hệ thống trộn, phản ứng, lắng Actiflo
Bảng dự toán chi phí cung cấp và lắp đặt thiết bị của hệ thống
lắng

87
89

Bảng 3.4

Bảng tính toán điện năng tiêu thụ cho hệ thống trong một ngày

92

Bảng 3.5

Bảng tính chi phí bảo dưỡng cho hệ thống [6]

93

Bảng 3.6

Bảng tính tổng chi phí hệ thống cho một ngày

93

Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9

Chi phí xây dựng các NMN trên địa bàn tỉnh Hà Nam (20102015) [10]
Chi phí các dự án NMN ở Việt Nam [10]
Bảng tổng hợp quy định bảo trì, bảo dưỡng hệ thống lắng
Actiflo

94
96
98

DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

Hình 1.1

Xu hướng dự đoán nhu cầu sử dụng nước [10]

11

Hình 1.2

Địa điểm lấy mẫu nước (lần đầu tiên)[10]

12

Hình 1.3

Địa điểm lấy mẫu nước (lần thứ 2, thứ 3)[10]

12

Hình 1.4

Diện tích và hạng mục sử dụng cho công trình thu nước mặt
và trạm bơm nước thô trong khu vực nhà máy gạch [10]

16

Hình 1.5

Địa điểm thay thế dự kiến xây dựng nhà máy (điểm B) [10]

18

Hình 1.6

Sơ đồ vị trí xây dựng nhà máy nước Mộc Bắc [10]

21

Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9

Hệ thống xử lý bằng hạt cacbon hoạt hóa (sau đây gọi là
“GAC”)[10]
Hệ thống xử lý NMN Mộc Bắc [10]
Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải tại NMN Mộc Bắc
[10]

22
24

25

Hình 1.10

Sơ đồ cao trình công nghệ trạm xử lý [10]

26

Hình 1.11

Quy hoạch mặt bằng NMN Mộc Bắc [10]

27

Hình 2.1

Biểu đồ xác định liều lượng chất keo tụ hợp lý [5]

35

Hình 2.2

Sơ đồ quá trình keo tụ theo cơ chế bắc cầu [5]

38

Hình 2.3

Phân loại công trình bể lắng [7]

39

Hình 2.4

Đồ thị lắng P = f(u) ở phạm vi u = 0,1÷1,2 mm/s [4]

41


Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

Hình 2.5

Sơ đồ quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do [4]

42

Hình 2.6

Sơ đồ quỹ đạo lắng của cặn keo tụ trong bể lắng ngang [4]

43

Hình 2.7

Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang

44

Hình 2.8

Sơ đồ nguyên lý làm việc của bể lắng lớp mỏng với dòng
chảy nghiêng ngược chiều[4]

48

Hình 2.9

Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của bể lắng ly tâm [4]

50

Hình 2.10

Sơ đồ nguyên tắc làm việc của xyclon thủy lực [4]

53

Hình 2.11

Biểu đồ tương quan giữa hiệu quả lắng và tổn thất áp lực
trong xyclon thủy lực [4]

53

Hình 2.12

Cấu tạo chi tiết của xyclon thủy lực [9]

54

Hình 2.13

Bể lắng trong với ngăn tạo bông tiếp xúc [7]

55

Hình 2.14

Bể lắng trong tuần hoàn [7]

56

Hình 2.15

Bể lắng tia [22]

56

Hình 2.16

Hình 2.17

Lắng Lamella kết hợp phản ứng trung tâm và tuần hoàn cặn

[7]
Bể lắng Lamella kết hợp phản ứng xoáy trung tâm và tuần
hoàn cặn [7]

57

58

Hình 2.18

Bể lắng Pulsator [21]

59

Hình 2.19

Sơ đồ nguyên tắc làm việc của hệ thống lắng Actiflo [14]

59

Hình 2.20

Toàn cảnh nhà máy xử lý nước Iver, Lon Don- Heathrow

62


Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

(Anh Quốc) sử dụng hệ thống lắng Actiflo [12]
Hình 2.21
Hình 3.1

Hình 3.2

Quy trình hoạt động của hệ thống lắng Actiflo® [13]
Dây chuyền công nghệ xử lý nước hiện trạng của nhà máy
nước Mộc Bắc, công suất 60.000 m3/ngđ.
Dây chuyền công nghệ xử lý nước đề xuất –Sử dụng hệ
thống lắng Actiflo

63
65

65

Hình 3.3

Sơ đồ cấu tạo thiết bị trộn cơ khí

73

Hình 3.4

Sơ đồ cấu tạo bể trộn cát

75

Hình 3.5

Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng cơ khí

77

Hình 3.6

Sơ đồ cấu tạo bể lắng lamen xả cặn bằng ống mềm

80

Hình 3.7

Quá trình lắp đặt các ống lắng [2]

81

Hình 3.8

Quá trình xảy xa trong ống lắng [2]

81

Hình 3.9

Bể lắng sử dụng hệ thống hút bùn tự động kiểu Siphon CT2

83

Hình 3.10

Nguyên lý làm việc của hydroxyclone [12]

85


1

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Xử lý nước cấp có tầm quan trọng rất lớn không chỉ đối với môi trường tự nhiên
mà còn đối với sức khỏe con người. Mức sống người dân ngày một tăng đòi hỏi chất
lượng nước được xử lý cũng tăng theo. Trên thế giới hiện có rất nhiều công nghệ mới
trong lĩnh vực xử lý nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất. Tại Việt Nam các công nghệ
mới này đang dần được áp dụng và thay thế cho các công nghệ truyền thống.
Tỉnh Hà Nam đã đề ra “Quy hoạch định hướng cung cấp nước sạch tỉnh Hà Nam
đến năm 2030” là Quy hoạch tổng thể của dự án phát triển hạ tầng cấp nước công cộng
cho toàn tỉnh. Theo đó, dân số trong giai đoạn từ 2015 đến 2030 được tính toán để hỗ trợ
làm tiền đề phát triển các dự án nhà máy nước trên toàn tỉnh.
Nhà máy nước Mộc Bắc (thuộc xã Mộc Bắc, về phía Đông Bắc của tỉnh Hà Nam)
và hệ thống cấp nước phân phối của nó dự kiến sẽ cung cấp nước sạch cho gần 120,000
cư dân ở phía Bắc tỉnh Hà Nam, bao gồm cả KCN Đồng Văn III, nơi mà kì vọng sẽ trở
thành trọng điểm phát triển kinh tế tỉnh.
Với nhu cầu tăng cao về lưu lượng và chất lượng nước sử dụng thì việc cải tạo,
mở rộng, xây mới nhằm nâng công suất các nhà máy nước là điều tất yếu. Cùng với sự

phát triển của khoa học, công nghệ xử lý nước tiên tiến hiện nay, Hà Nam cần phải
nghiên cứu và đưa ra các giải pháp để nâng cao hiệu quả làm việc của các công trình
trong hệ thống xử lý nước cấp của các nhà máy nước nhất là đối với các nhà máy nước
xây mới.
Trong dây chuyền công nghệ xử lý nước bể lắng có vai trò rất quan trọng ảnh
hưởng đến chất lượng nước xử lý. Do đó, cần phải có giải pháp để nâng cao hiệu quả
lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước của các nhà máy nước tại Hà Nam. Công
nghệ lắng Actiflo là một trong những giải pháp hiệu quả đã được áp dụng tại nhiều quốc
gia trên thế giới và một số địa phương ở Việt Nam.
Để góp phần cho việc đầu tư, quản lý, khai thác hệ thống cấp nước nhà máy
nước Mộc Bắc hiệu quả và tốt hơn, tác giả lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là


2

“Giải pháp nâng cao hiệu quả lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp tại nhà
máy nước Mộc Bắc - Tỉnh Hà Nam bằng công nghệ lắng Actiflo”.
* Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá thực trạng công nghệ xử lý nước cấp đang áp dụng tại nhà máy xử
lý nước cấp Mộc Bắc.
- Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn để đề xuất giải pháp áp dụng góp phần
nâng cao hiệu quả lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ lắng Actiflo.
- Phạm vi nghiên cứu: Nhà máy xử lý nước cấp Mộc Bắc thuộc xã Mộc Bắc,
huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam.
* Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa;
- Phương pháp điều tra khảo sát;
- Phương pháp phân tích tổng hợp, so sánh;

- Phương pháp chuyên gia.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Dựa trên các cơ sở lý luận, cơ sở lý thuyết đề xuất được
giải pháp mới (hệ thống lắng Actiflo) nhằm nâng cao hiệu quả lắng trong dây
chuyền công nghệ xử lý nước cấp tại nhà máy nước Mộc Bắc.
- Ý nghĩa thực tiễn: Đánh giá hiệu quả hệ thống lắng Actiflo áp dụng cho nhà
máy xử lý nước cấp Mộc Bắc; đồng thời áp dụng cho các nhà máy xử lý khác có điều
kiện tương tự.
* Một số thuật ngữ sử dụng trong luận văn
Nhà máy nước: Là công trình xây dựng gồm các đơn nguyên, cụm công trình
chức năng khác nhau thực hiện nhiệm vụ xử lý nước đạt yêu cầu trước khi cấp cho
các khu dân cư, khu đô thị, khu công nghiệp.
Xử lý nước: Là hoạt động sử dụng các biện pháp cơ học, hóa học, lý học,
sinh học để xử lý nước đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt.


3

Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp: Là các công trình và thiết bị thực
hiện chức năng xử lý nước cấp đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt.
* Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo và Phụ
lục, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:
- Chương 1: Thực trạng hệ thống xử lý nước cấp nhà máy nước Mộc Bắc.
- Chương 2: Cơ sở lý luận và thực tiễn của các công nghệ xử lý nước cấp.
- Chương 3: Đề xuất áp dụng công nghệ lắng Actiflo nhằm nâng cao hiệu
quả lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp tại nhà máy nước Mộc Bắc.


4

NỘI DUNG
Chương 1. THỰC TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP TẠI NHÀ MÁY
NƯỚC MỘC BẮC
1.1. Khái quát chung
* Vị trí địa lý: Huyện Duy Tiên nằm ở phía Bắc tỉnh Hà Nam, là cửa ngõ phía
Nam thủ đô Hà Nội. Xã Mộc Bắc, có diện tích tự nhiên 10,11km2, nằm trong tọa độ
địa lý từ 20041’18” vĩ độ Bắc đến 10600’42” kinh độ Đông. [11]
- Phía bắc giáp huyện Phú Xuyên, thành phố Hà Nội.
- Phía đông giáp thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên
qua sông Hồng và huyện Lý Nhân.
- Phía nam giáp huyện Bình Lục và thành phố Phủ Lý.
- Phía tây giáp thành phố Hà Nội và huyện Kim Bảng.
- Đơn vị hành chính: 19 xã, 2 thị trấn.
- Huyện Duy Tiên có diện tích tự nhiên là 12.100,35 ha.
- Dân số : Tính đến ngày 31/12/2008: 133.123 người.
Diện tích của huyện chủ yếu là đồng bằng. Huyện Duy Tiên nằm cạnh sông Hồng
và trên địa bàn huyện còn có sông Châu Giang chảy qua.
Huyện có địa hình đặc trưng của vùng đồng bằng thuộc khu vực châu thổ
Sông Hồng. Nhìn chung địa hình của huyện khá thuận lợi cho phát triển sản xuất
nông nghiệp, đặc biệt là trồng lúa và cây vụ đông. Địa hình của huyện được chia
thành 2 tiểu địa hình.
Vùng ven đê sông Hồng và sông Châu Giang bao gồm các xã Mộc Bắc, Mộc
Nam, Châu Giang, Chuyên Ngoại, Trác Văn, Yên Nam, Đọi Sơn...có địa hình cao
hơn, đặc biệt là khu vực núi Đọi, núi Điệp thuộc các xã Đọi Sơn và Yên Nam.
Vùng có địa hình thấp bao gồm các xã nội đồng như Tiên Nội, Tiên Ngoại,
Yên Bắc chiếm phần lớn diện tích tự nhiên của huyện cao độ phổ biến từ 1,8 - 2,5
m, địa hình bằng phẳng, xen kẽ là các gò nhỏ, ao, hồ, đầm.

5

* Địa hình: Huyện có địa hình đặc trưng của vùng đồng bằng thuộc khu vực
châu thổ Sông Hồng. Nhìn chung địa hình của huyện khá thuận lợi cho phát triển
sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trồng lúa và cây vụ đông. Địa hình của huyện
được chia thành 2 tiểu địa hình. [11]
Vùng ven đê sông Hồng và sông Châu Giang bao gồm các xã Mộc Bắc, Mộc
Nam, Châu Giang, Chuyên Ngoại, Trác Văn, Yên Nam, Đọi Sơn...có địa hình cao
hơn, đặc biệt là khu vực núi Đọi, núi Điệp thuộc các xã Đọi Sơn và Yên Nam.
Vùng có địa hình thấp bao gồm các xã nội đồng như Tiên Nội, Tiên Ngoại,
Tiên Tân, Yên Bắc chiếm phần lớn diện tích tự nhiên của huyện cao độ phổ biến từ
1,8 - 2,5 m, địa hình bằng phẳng, xen kẽ là các gò nhỏ, ao, hồ, đầm.
* Khí hậu: Duy Tiên nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm,
mưa nhiều, thuộc tiểu khí hậu vùng đồng bằng Bắc Bộ, chịu ảnh hưởng sâu sắc của
gió mùa đông bắc và gió mùa đông nam. Với các đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nắng
và bức xạ mặt trời lớn, thuận lợi cho phát triển một nền nông nghiệp đa dạng với
nhiều loại cây trồng, vật nuôi và tạo điều kiện tốt cho thâm canh tăng vụ. Tuy nhiên,
sự biến động mạnh mẽ với nhiều hiện tượng thời tiết như bão, dông, lượng mưa tập
trung theo mùa ... kết hợp với địa hình thấp gây ra ngập úng cục bộ, một số vùng
đòi hỏi phải có biện pháp phòng tránh kịp thời. [11]
* Thuỷ văn: Duy Tiên có mạng lưới sông, ngòi tương đối dày đặc với 3 con
sông lớn chảy qua là sông Hồng, sông Châu Giang và sông Nhuệ:
- Sông Hồng có lượng nước khá dồi dào là nguồn cung cấp nước chính cho
tỉnh Hà Nam qua sông Nhuệ và các trạm bơm, cống ven sông. Chiều dài sông chạy
qua huyện 12 km tạo thành ranh giới tự nhiên giữa huyện Duy Tiên với tỉnh Hưng
Yên. Hàng năm sông bồi đắp một lượng phù sa tươi tốt cho diện tích đất ngoài đê
bối và cho đồng ruộng qua cống lấy nước tưới Mộc Nam dưới đê sông Hồng.
- Sông Duy Tiên đi qua địa phận huyện từ Bạch Thượng qua đập Phúc ra
sông Châu Giang và nối với sông Đáy tại Phủ Lý dài 28 km, đồng thời là ranh giới
tự nhiên với huyện Thanh Liêm, Bình Lục, Lý Nhân. Trên sông có cống điều tiết

Điệp Sơn làm nhiệm vụ tưới tiêu cho các vùng đất trong huyện.


6

- Sông Nhuệ là sông đào nối sông Hồng tại Hà Nội đi qua Hà Nội và hợp lưu
với sông Đáy tại Phủ Lý. Đoạn qua Duy Tiên dài 13 km, sông có tác dụng tiêu nước
nội vùng đổ ra sông Đáy vào mùa mưa và tiếp nước cho sản xuất vào mùa khô.
Ngoài 3 sông chính, huyện còn có mạng lưới các sông ngòi nhỏ với các ao,
hồ, đầm là nguồn bổ sung và dự trữ rất quan trọng khi mực nước các sông chính
xuống thấp, đặc biệt vào mùa khô hạn.
Nhìn chung mật độ sông ngòi của huyện khá dày và đều chảy theo hướng Tây
Bắc - Đông Nam. Do địa hình bằng phẳng, độ dốc của các sông nhỏ nên khả năng
tiêu thoát nước chậm. Đặc biệt vào mùa lũ, mực nước các con sông chính lên cao
cùng với mưa lớn tập trung thường gây ngập úng cục bộ cho vùng có địa hình thấp
trũng, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân.
Khu vực dự kiến xây dựng nhà máy nước (NMN) là 1 khu đất rộng khoảng
7ha, thuộc địa phận xã Mộc Bắc, về phía Đông Bắc của tỉnh Hà Nam. Khu vực này
được lựa chọn bởi vì vị trí nằm gần nguồn nước Sông Hồng và khu vực có nhu cầu
sử dụng nước lớn như cụm KCN và khu đô thị Duy Tiên.
Nhà máy nước Mộc Bắc sau khi đi vào hoạt động sẽ cung cấp nước sinh hoạt,
sản xuất cho huyện Duy Tiên và huyện Kim Bảng.
Dự án tăng cường môi trường đầu tư Cấp nước sẽ cụ thể hóa nội dung định
hướng trong Quy hoạch chung xây dựng tỉnh Hà Nam năm 2030, tầm nhìn đến năm
2050.
1.2. Quy mô công suất cấp nước
1.2.1. Nhu cầu sử dụng nước
Khu vực tiếp nhận nước sạch của dự án có các loại nhu cầu sử dụng nước
sau:
- Cấp nước cho sinh hoạt của người dân đô thị và nông thôn.

- Cấp nước cho sản xuất công nghiệp tập trung.
- Cấp nước cho giáo dục đào tạo.
- Cấp nước cho các sản xuất và ngành nghề thủ công nhỏ.


7

- Cấp nước cho tưới cây, rửa đường.
- Cấp nước cho công cộng.
- Ngoài các nhu cầu thiết yếu trên, còn có các nhu cầu cấp nước khác như:
cấp nước phục hồi lượng nước cứu hỏa, nước dự phòng ròi rỉ thất thoát, lượng nước
dùng cho bản thân trạm xử lý nước sạch.
1.2.2. Dự báo dân số tính toán
a) Tính toán dân số của tỉnh Hà Nam
Tỉnh Hà Nam đã đề ra “Quy hoạch định hướng cung cấp nước sạch tỉnh Hà
Nam đến năm 2030” là Quy hoạch tổng thể của dự án phát triển hạ tầng cấp nước
công cộng cho toàn tỉnh. Theo đó, dân số trong giai đoạn từ 2015 đến 2030 được
tính toán để hỗ trợ làm tiền đề phát triển các dự án NMN trên toàn tỉnh. Dựa vào đó,
dự đoán quy mô dân số đạt khoảng 825,000 dân cư vào năm 2015, 864,000 trong
năm 2020 và 950,000 trong năm 2030. Tuy nhiên, những con số này có khoảng
cách khác biệt khá lớn so với quy mô dịch chuyển dân số trong vòng 5 năm qua.
Để nghiên cứu kĩ lưỡng những dự đoán dân số được thực hiện bởi tỉnh Hà
Nam, Đoàn Tư vấn sử dụng các dữ liệu dân số trong vòng 5 năm qua lấy từ Sở
Thống kê tỉnh để thực hiện khảo sát dân số của riêng mình. Kết quả thu được có sự
chênh lệch cho với số liệu của tỉnh Hà Nam, chỉ ra rằng dân số tỉnh sẽ tăng nhẹ
trong giai đoạn từ nay trở đi ở tỉ lệ 0.19%. Vì lẽ đó, trong các cuộc trao đổi với tỉnh
Hà Nam, số liệu dự đoán về mức tăng dân số đã được thống nhất dựa trên kết quả
nghiên cứu của Đoàn Tư vấn là 0.19%.
b) Dân số sử dụng nước của dự án
Dự báo dân số tính toán sử dụng nước của dự án được thể hiện trong bảng

1.1.


8

Bảng 1.1. Khu vực dịch vụ và hạ tầng cơ sở tiếp nhận nước từ NMN Mộc Bắc
(Bản hoàn thiện cuối cùng trong Khảo sát)[10]
Huyện

Mục đích

Sinh hoạt hộ gia đình

Huyện Duy Tiên

Khu vực tiếp nhận nước
Thị trấn Đồng Văn

6,505

Xã Duy Minh

6,028

Xã Duy Hải

5,094

Xã bạch Thượng

7,935

Xã Mộc Bắc

5,468

Xã Châu Giang

13,739

Xã Yên Bắc

10,934

Xã Hoàng Đông

7,897

Xã Tiên Nội

6,691

Xã Tiên Ngoại

4,229

Tổng số
Khu chức năng

Dân số

74,520

Khu vực ĐH Nam Cao
Khu thể thao
KCN Đồng Văn I
KCN Đồng Văn II
KCN Đồng Văn III mở rộng

Khu công nghiệp

KCN Hòa Mạc
Khu dân cư mới
Khu nhà thuê của công nhân từ ngoại ô
Các nhà máy quy mô nhỏ
Các doanh nghiệp nhỏ

Huyện Kim Bảng

Sinh hoạt hộ gia đình

Khu công nghiệp
Tổng dân số

Nguyễn Úy

6,928

Lê Hồ

9,022

Đại Cương

7,597

Tượng Lĩnh

7,333

Tân Sơn

10,218

Thụy Lôi

4,585

Ngọc Sơn

6,223

Tổng cộng

51,906

KCN Kim Bảng
126,426

9

1.2.3. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn thiết kế
Về dự án NMN Mộc Bắc, một nghiên cứu khả thi đã được Bộ Kinh tế,
Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) thực hiện, và là 1 phần của Nghiên
cứu Hợp tác Kinh tế tại Các nước đang phát triển trong năm tài khóa 2014. Nghiên
cứu tên “Báo cáo khả thi của dự án Nhà máy nước Mộc Bắc tại tỉnh Hà Nam” (sau
đây gọi tắt là “khảo sát METI”) đã được thực hiện để nghiên cứu tính khả thi của dự
án bao gồm việc xây dựng, vận hành và bảo trì hạ tầng xử lý nước Mộc Bắc mới
nhằm giải quyết vấn đề của dịch vụ cấp nước tại tỉnh Hà Nam, Việt Nam. Số liệu
khảo sát nhu cầu sử dụng nước trong nghiên cứu METI đã được thẩm định thông
qua các cuộc trao đổi với Sở KH&ĐT, do vậy, khảo sát METI về nhu cầu sử dụng
nước có tính chính xác khá cao, được mô tả ở kết quả dưới đây.
Điều kiện tiền đề để tính toán nhu cầu sử dụng nước:
- Số liệu cơ sở về lượng nước sử dụng là dữ liệu được lấy từ “Quy hoạch
định hướng cung cấp nước sạch trên địa bàn tỉnh Hà Nam tới năm 2030”.
- Các nguồn nước khác sẽ được tăng cường cấp cho mục đích sử dụng ở các
KCN, trường đại học và cho các mục đích phát triển khác. Những nguồn ngước này
đã được kiểm định, nằm trong quy hoạch phát triển tỉnh cũng như qua các cuộc trao
đổi với Sở KH&ĐT.
- Phạm vi dịch vụ sẽ được quy định theo phạm vi dự án và đối tượng mục
tiêu sử dụng dịch vụ được mô tả trong Bảng 1.1.
Bảng 1.2 và Bảng 1.3. thể hiện dữ liệu cơ sở và tiêu chuẩn quốc gia về lượng
nước sử dụng.
Bảng 1.2. Tỉ lệ mục tiêu dịch vụ và tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt [1]
Loại đô thị

Tỉ lệ mục tiêu dịch vụ
2015 2020
2030

Loại II

90%

100%

100%

Loại III, IV, V

80%

90%

100%

Khu đô thị quy
80%
hoạch dự kiến

90%

100%

Nông thôn

70%

100%

50%

Tiêu chuẩn cấp nước (lít/người/ngày)
2015
2020
2030
150L
130L
165L
/người/ngày
/người/ngày
/người/ngày
100L
100-110L
120-130L
/người/ngày
/người/ngày
/người/ngày
100L
100L
120L
/người/ngày
/người/ngày
/người/ngày
70L
70L
100L
/người/ngày
/người/ngày

/người/ngày


10

Bảng 1.3. Tiêu chuẩn tính toán lượng nước tiêu thụ cho mục đích khác tại khu vực
đô thị [10]
Mục đích sử dụng
Mục đích công

Tiêu chuẩn tính toán lượng nước tiêu thụ
2015
2020
2030
10% nước tiêu thụ 10% nước tiêu thụ 10% nước tiêu thụ
cho sinh hoạt
cho sinh hoạt
cho sinh hoạt

Sản xuất quy mô
10% nước tiêu thụ
nhỏ và ngành nghề
cho sinh hoạt
thủ công
22m3/ha/ngày
Công nghiệp tập
(khoảng 40% trong
trung
tổng khu vực)

10% nước tiêu thụ 10% nước tiêu thụ
cho sinh hoạt
cho sinh hoạt

22m3/ha/day
22m3/ha/day
(khoảng 70% trong (khoảng
100%
tổng khu vực)
trong tổng khu vực)
8% nước tiêu thụ
10% nước tiêu thụ 10% nước tiêu thụ
cho sinh hoạt (tăng
cho sinh hoạt
cho sinh hoạt
tỉ lệ nước tái chế)

Tưới cây, rửa
đường

Bù đắp nước thiếu
25% tổng lượng 22% tổng lượng 15% tổng lượng
hụt tại các khu vực
nước tiêu thụ
nước tiêu thụ
nước tiêu thụ
bị rò rỉ
Cho các nhà máy
4% tổng lượng nước cần sử dụng và khu vực bị rò rỉ
nước

1.2.4. Quy mô công suất cấp nước
Bảng 1.4 thể hiện dự báo nhu cầu sử dụng nước đã được Đoàn Tư vấn
nghiên cứu kĩ lưỡng dựa trên những dự đoán từ khảo sát METI. Kết quả thu được,
công suất cấp nước của NMN Mộc Bắc sẽ đạt khoảng 60,000m3/ngđ vào năm 2022.
Nhu cầu sử dụng nước trung bình theo ngày rơi vào khoảng 50,137m3/ngđ, và với
chỉ số ngày cao điểm là 1.2, nhu cầu sử dụng nước ngày cao điểm có thể lên đến
60,164m3/ngđ.
Bảng 1.4. Kết quả tính toán nhu cầu sử dụng nước [10]
Population
Domestic water
New family residential
Industrial area
RW
Small company
Others(Sports area,Small factory…)
Total
NRW
Design average daily water
Peak daily factor
Design maximum daily water

2015
125,231
13,024
1,266
6,428
282
1,768
22,768

3,705
26,473
1.2
31,767

2020
126,426
16,272
5,841
16,493
397
2,221
41,224
6,713
47,937
1.2
57,524

2022
126,910
17,140
6,600
16,658
413
2,307
43,118
7,019
50,137
1.2
60,164

2030
128,848
20,614
9,638
17,318
476
2,652
50,698
8,254
58,952
1.2
70,742


11

Population, m3/d

Population

Revenue water

Non evenue water

Design average daily water

Design maximum daily water

140,000

120,000

100,000

80,000

60,000

40,000

20,000

0
2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032

Water demand projection

Hình 1.1. Xu hướng dự đoán nhu cầu sử dụng nước [10]
1.3. Nguồn nước khai thác
1.3.1. Tổng quan nguồn nước sông Hồng
Nguồn nước của Sông Hồng bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam của Trung Quốc
trước khi chảy vào địa phận Việt Nam và chảy qua 8 tỉnh, cuối cùng dừng ở Vịnh
Bắc Bộ. Sông chảy dọc 1,149 km với sức chứa bao phủ một diện tích 143,700 km2.
Số liệu thủy lợi cho thấy dòng chảy chủ lực ở cửa sông đạt 2,440m3/s và dòng chảy
nhỏ nhất đạt 900m3/s. Chất lượng nước tại điểm thu nước mặt cho NMN mới cho
thấy BOD, COD, muối khoáng, kim loại nặng và các chất hữu cơ khác đã tăng nhẹ
kể từ năm 2008, do chịu ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt và nước thải công