Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa phèn sắt (fecl3) và polymer trong xử lý nước tại công ty CP đầu tư và kinh doanh nước sạch sài gòn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Hồ Thanh Cường
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA PHÈN SẮT (FeCl3)
VÀ POLYMER TRONG XỬ LÝ NƯỚC
TẠI CÔNG TY CP. ĐẦU TƯ VÀ KINH DOANH
NƯỚC SẠCH SÀI GÒN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành :
Mã số
:

Kỹ thuật Cấp thoát nước
8580213

Người hướng dẫn khoa học : TS. Võ Anh Tuấn

TP.HỒ CHÍ MINH - 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên

: HỒ THANH CƯỜNG

Ngày sinh

: 16/7/1968

Cơ quan công tác

: Công ty CP. Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn

Tác giả đề tài
: Nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa phèn sắt (FeCl3) và
Polymer trong xử lý nước tại Công ty CP. Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài
Gòn
Học viên lớp cao học : 25CTN11 – CS2
Chuyên ngành

: Kỹ thuật Cấp thoát nước

Mã số

: 8580213

Tôi xin cam đoan công trình này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân học
viên dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Võ Anh Tuấn. Công trình này chưa được công
bố lần nào. Tất cả các nội dung tham khảo đều được trích dẫn nguồn đầy đủ và đúng theo
quy định.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung và lời cam đoan này.

Học viên thực hiện

Hồ Thanh Cường

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


ii

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Võ Anh Tuấn là người đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ cho em hoàn thành được đề tài này; xin chân thành cảm ơn Quý Thầy
Cô trong Bộ môn Cấp Thoát Nước và Khoa Kỹ thuật – Tài nguyên nước , Trường Đại học
Thủy lợi, đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập tại
trường.
Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo và tập thể
cán bộ nhân viên Công ty cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn đã cung cấp
tài liệu và tạo điều kiện cho em thu thập những dữ liệu và số liệu quan trọng cần thiết, cũng
như những thông tin hữu ích để em có thể hoàn thành đề tài này.
Với những nỗ lực và cố gắng của bản thân trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn
sẽ không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm trong quá trình thực hiện luận văn. Tuy
nhiên, với những ý kiến đóng góp chân thành từ quý Thầy Cô và những kiến thức được
trang bị trong quá trình học tập tại Trường sẽ là nền tảng, hành trang quý báu giúp em hoàn
thiện hơn kỹ năng chuyên môn nghiệp vụ, góp phần hoàn thành nhiệm vụ sản xuất, cung
cấp nước sạch an toàn, liên tục, chất lượng, phục vụ ngày càng tốt hơn cho nhân dân thành
phố Hồ Chí Minh .
Trân trọng.

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2019
Học viên thực hiện

Hồ Thanh Cường

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


1

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

4

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

9

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

10

LỜI MỞ ĐẦU

12

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

13

1.1. Sơ lược về Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh
nước sạch Sài Gòn

13

1.1.1. Quy mô, công suất của Nhà máy

13

1.1.2. Quy trình công nghệ của Nhà máy

14

1.2. Quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự. So sánh và phân tích
ưu nhược điểm

25

1.2.1. Quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự tại khu vực
Thành phố Hồ Chí Minh

25

1.2.1.1. Nhà máy nước Thủ Đức trực thuộc Tổng Công ty Cấp nước
Sài Gòn – Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)

25

1.2.1.2. Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP BOO Thủ Đức

26

1.2.1.3. Nhà máy nước Tân Hiệp trực thuộc Tổng Công ty Cấp nước
Sài Gòn – Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)

27

1.2.1.4. Nhà máy nước Tân Hiệp 2 trực thuộc Công ty CP Đầu tư
nước Tân Hiệp

28

1.2.2. Quy trinh công nghệ của các nhà máy nước trên thế giới

28

1.2.2.1. Nhà máy xử lý nước Auchel (CHLB Đức)

28

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2

2
1.2.2.2. Nhà máy xử lý nước Biebesheim (CHLB Đức)

29

1.2.3. Phân tích ưu nhược điểm của các quy trình công nghệ mà Nhà máy
đang áp dụng với quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự tại khu
vực Thành phố Hồ Chí Minh

30

1.2.3.1. Ưu điểm

30

1.2.3.2. Nhược điểm

30

1.3. Tính cấp thiết của đề tài

30

1.4. Các bước tiếp cận vấn đề nghiên cứu

32

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU
GIÚP TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH CHÂM HÓA CHẤT PHÈN SẮT (FECL3)
VÀ POLYMER

33

2.1. Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng nước thô, chất lượng nước sau khi
xử lý và trước khi hòa vào mạng lưới cấp nước của Thành phố

33

2.2. Cơ sở lý thuyết quá trình keo tụ, tạo bông và lắng trong hệ thống xử lý
nguồn nước mặt

33

2.2.1. Lý thuyết quá trình keo tụ

33

2.2.2. Các chất keo tụ thông thường

35

2.2.3. Phương trình thủy phân của muối kim loại vô cơ

36

2.3. Hiện trạng quá trình vận hành nhà máy xử lý nước SWIC

39

2.4. Giới thiệu về Phần mềm R và các bước thực hiện phân tích dữ liệu bằng R

43

2.4.1. Giới thiệu sơ lược về phần mềm R

43

2.4.2. Các bước phân tích dữ liệu bằng R

44

CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỐI ƯU CHO QUY
TRÌNH CHÂM HÓA CHẤT PHÈN SẮT (FeCl3) VÀ POLYMER TẠI NHÀ
MÁY NƯỚC TRỰC THUỘC SWIC

50

3.1. Mô tả quy trình, trang thiết bị sử dụng cho việc nghiên cứu

50

3.1.1. Thu thập và biên tập các dữ liệu dùng cho việc nghiên cứu và phân
tích
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2

50


3
3.1.2. Mô tả quy trình và trang thiết bị dùng cho việc nghiên cứu và phân

tích dữ liệu

54

3.1.2.1. Mô tả quy trình phân tích dữ liệu

54

3.1.2.2. Các trang thiết bị dùng cho việc nghiên cứu

54

3.2. Phân tích dữ liệu thu thập trong quá trình nghiên cứu

54

3.2.1. Phân tích diễn biến độ đục nước thô trên sông Đồng Nai và so sánh
độ đục nước thô bình quân giữa mùa khô và mùa mưa qua các năm 2016, 2017,
2018

54

3.2.2. Phân tích mối tương quan giữa các biến số

56

3.2.3. Xác định tầm quan trọng của các biến số

61

3.2.4. Phân tích phương sai các biến số

65

3.2.4.1. Phân tích phương sai cho biến số “FeCl3”
3.2.4.2. Tương tự cho việc phân tích phương sai và hậu định phương
sai đối với biến số độ đục nước thô “rw.ntu” qua các năm 2016, 2017,
2018
3.2.4.3. Nhận xét

65
70
72

3.2.5. Phân tích mô hình hồi quy tuyến tính cho biến số “FeCl3” có tính
đến yếu tố ảnh hưởng tương tác giữa các biến số “rw.ntu” và biến số “seasons”
và các giải định

72

3.3. Kết quả thực hiện mô hình nghiên cứu tối ưu

90

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

99

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC SỐ 1 . CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM JARTEST

PHỤ LỤC SỐ 2 . CÁC CÂU LỆNH DÙNG TRONG PHÂN TÍCH DỮ LIỆU
BẰNG R

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


4

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1. Văn phòng Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn

13

Hình 1.2. Sơ đồ khối quy trình công nghệ tại Nhà máy

14

Hình 1.3. Vị trí trạm bơm nước thô và họng thu nước tại Hóa An trên Google
Map

15

Hình 1.4. Bên trong Trạm bơm nước thô

15

Hình 1.5. Phối cảnh các hạng mục khu xử lý nước và nhà hành chính của Công
ty

16

Hình 1.6. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lắng

17

Hình 1.7. Minh họa sơ đồ cụm bể lắng

17

Hình 1.8. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lọc

20

Hình 1.9. Trạm bơm nước sạch (Trạm cấp II)

22

Hình 1.10. Minh họa các trạm châm hóa chất và thiết bị bên trong các trạm

23

Hình 1.11. Sơ đồ mặt bằng quy trình thu hồi nước sau rửa lọc

24

Hình 1.12. Khu xử lý bùn thải

24

Hình 1.13. Minh họa hệ thống điều khiển SCADA

25

Hình 1.14. Quy trình công nghệ của Nhà máy nước Thủ Đức

26

Hình 1.15. Quy trình xư lý nước nhà máy BOO Thủ Đức

27

Hình 1.16. Quy trình công nghệ của Nhà máy nước Tân Hiệp

27

Hình 1.17. Quy trình xử lý nhà máy nước Tân Hiệp 2

28

Hình 1.18. Sơ đồ công nghệ xử lý nước của Nhà máy nước Auchel

29

Hình 1.19. Công nghệ xử lý nước của Nhà máy nước Biebesheim

29

Hình 2.1. Lược đồ phản ứng keo tụ

36

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


5
Hình 2.2. Tính chất keo tụ của hợp chất polyme Fe(III)

38

Hình 2.3. Bể lắng và bể lọc khi châm Polymer với liều lượng > 0.3ppm. Ảnh
chụp vào tháng 7/2017

42

Hình 2.4. Minh họa phần mềm phân tích dữ liệu R

43

Hình 2.5 : Mô tả mô hình hồi quy tuyến tính đơn giản nhất đi qua hai điểm

47

Hình 2.6 : Mô tả phương pháp xác định tham số a và b của mô hình hồi quy
tuyến tính

48

Hình 3.1. Mẫu báo cáo số liệu hằng ngày của Ban Điều hành NMN

50

Hình 3.2. Chi tiết các số liệu trong mẫu báo cáo của Ban Điều hành NMN

51

Hình 3.3. Minh họa các biến số và dữ liệu được biên tập lại

52

Hình 3.4. Minh họa các tập tin dữ liệu ở dạng Excel

53

Hình 3.5. Biểu đồ diễn biến độ đục nước thô sông Đồng Nai qua các năm
2016,2017,2018

55

Hình 3.6. Biểu đồ so sánh độ đục bình quân giữa các mùa của các năm 2016,
2017, 2018

55

Hình 3.7. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số được tổng hợp trong
3 năm: 2016, 2017, 2018

57

Hình 3.8. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2016

58

Hình 3.9. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2017

59

Hình 3.10. Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2018

60

Hình 3.11. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” năm 2016

62

Hình 3.12. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” năm 2017

63

Hình 3.13. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” năm 2018

64

Hình 3.14. Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số
“FeCl3” tổng hợp 3 năm 2016, 2017, 2018

65

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


6
Hình 3.15. Biểu đồ lượng hóa chất FeCl3 bình quân qua các năm 2016, 2017,
2018

66

Hình 3.16. Biểu đồ phân bố chuẩn của biến số “FeCl3”

67

Hình 3.17. Kết quả phân tích phương sai của biến số “FeCl3”

67

Hình 3.18. Kết quả phân tích hậu định phương sai theo phương pháp TuKey

68

Hình 3.19. Biếu đồ thể hiện sự khác biệt của biến số “FeCl3”

68

Hình 3.20. Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “FeCl3” theo Phương
pháp Kruskal Wallis

69

Hình 3.21. Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “FeCl3” theo Phương
pháp Kruskal Wallis

69

Hình 3.22. Kết quả phân tích phương sai biến số “FeCl3” theo mô hình hóa

69

Hình 3.23. Kết quả phân tích phương sai biến số “FeCl3” theo mô hình hóa

70

Hình 3.24. Biểu đồ độ đục nước thô bình quân qua các năm 2016, 2017, 2018

70

Hình 3.25. Biểu đồ phân bố chuẩn của biến số “rw.ntu”

71

Hình 3.26. Kết quả phân tích phương sai của biến số “rw.ntu”

71

Hình 3.27. Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “rw.ntu” theo phương
pháp TuKey

71

Hình 3.28. Biếu đồ thể hiện sự khác biệt của biến số “rw.ntu”

72

Hình 3.29. Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2016

73

Hình 3.30. Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến
số rw.ntu:seasons của năm 2016

74

Hình 3.31. Biểu đồ của mô hình hồi quy tuyến tính năm 2016

75

Hình 3.32. Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2017

76

Hình 3.33. Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến
số rw.ntu:seasons của năm 2017

77

Hình 3.34. Biểu đồ của mô hình hồi quy tuyến tính năm 2017

78

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


7
Hình 3.35. Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2018

79

Hình 3.36. Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến
số rw.ntu:seasons của năm 2018

80

Hình 3.37.Biểu đồ mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2018

81

Hình 3.38.Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính tổng hợp 3 năm

82

Hình 3.39.Các ước số để xây dựng mô hình hồ quy tuyến tính có loại bỏ biến số
rw.ntu:seasons của tổng hợp 3 năm

83

Hình 3.40.Biểu đồ mô hình tuyến tính tổng hợp 3 năm

84

Hình 3.41. Biểu đồ mô phỏng phần lượng dư của một mô hình hồi quy tuyến
tính

85

Hình 3.42. Biểu đồ phân bố chuẩn phần dư của dữ liệu tệp dat2018R.csv

86

Hình 3.43. Biểu đồ thể hiện đường quan sát (màu hồng) “gần” với đường tuyến
tính (màu xanh đứt khúc - đường kỳ vọng)

86

Hình 3.44. Biểu đồ xác định phương sai của phần dư

87

Hình 3.45. Giá trị p = 0 < 0.05 , nghĩa là biến FeCl3 có thể được xem là biến độc
lập

87

Hình 3.46. Kết quả có thể thấy không có giá trị ngoại vi nào và đối tượng có id
là 222 có giá trị về độ lệch chuẩn cao nhất

88

Hình 3.47. Có 3 đối tượng id: 221, 222, 223 có khả năng làm ảnh hưởng đến ước

số của mô hình hồi quy tuyến tính

88

Hình 3.48. Các ước số xây dựng mô hình hổi quy tuyến tính năm 2018 theo
phương pháp BMA

89

Hình 3.49. Biếu đồ so sánh giữa thực nghiệm và các mô hình đề xuất

91

Hình 3.50. Các ước số của mô hình hồi quy tuyến tính thông thường

92

Hình 3.51. Các ước số của mô hình hồi quy tuyến tính theo phương pháp BMA

92

Hình 3.52. Biểu đồ so sánh lần 2 kết quả các mô hình hồi quy tuyến tính

94

Hình 3.53. Các ước số xây dựng các mô hình hồi quy tuyến tính thông thường,
lần 2

95

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


8
Hình 3.54. Các ước số của mô hình hồi quy tuyến tính theo phương pháp BMA,
lần 2

95

Hình 3.55. Kết quả Jartest mô hình Y = 24.17 + 0.37*X

96

Hình 3.56. Kết quả Jartest lúc 14 giờ ngày 08/1/2019

97

Hình 3.57. Kết quả Jartest lúc 14 giờ ngày 09/1/2019

97

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


9

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 : Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy bơm nước thô

16

Bảng 1.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể trộn

18

Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể tạo bông

19

Bảng 1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lắng

19

Bảng 1.5. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lọc

20

Bảng 1.6. Lượng hóa chất xử lý nước tại Nhà máy trực thuộc SWIC từ năm 2016 đến
2017

31

Bảng 2.1. So sánh cơ bản việc sử dụng các loại hóa chất keo tụ

40

Bảng 2.2. Kết quả Jartest khi độ đục nước thô thấp

42

Bảng 2.3. Kết quả Jartest khi độ đục nước thô cao

42

Bảng 3.1. So sánh các mô hình hồi quy tuyến tính

84

Bảng 3.2. So sánh mô hình hồi quy tuyến tính giữa các phương pháp

90

Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả các mô hình

93

Bảng 3.4. Tổng hợp kết quả các mô hình lần 2

96

Bảng 3.5 : So sánh định mức hóa chất xử lý nước bình quân qua các năm 2017,
2018, 2019

98

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


10

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A.I.T

Viện Kỹ thuật Châu Á (Asian Institute of Technology)

Al2(SO4)3

Phèn nhôm sulfat

Anthracite

Một loại than hoạt tính dùng trong xử lý nước

BMA

Phương pháp phân tích mô hình hồi quy tuyến tính theo
trường phái Bayes (Bayesian Model Averaging)

CHLB Đức

Cộng hòa Liên bang Đức

DN…

Đường kính danh nghĩa …

Dry

Mùa khô

FeCl3

Hóa chất phèn sắt (Ferric Chloride)

LME

Tấm lắng Lamella

NMN

Nhà máy nước trực thuộc SWIC

NXB

Nhà xuất bản

NTU

Đơn vị đo độ đục của nước

PAC

Hóa chất Poly Aluminium Chloride

Rain

Mùa mưa

REE

Công ty Cổ phần Cơ Điện lạnh

SAWACO

Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn – Trách nhiệm hữu hạn
Một thành viên

SWIC

Công ty Cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài
Gòn

Turbo - LME

Công nghệ lắng nhanh lamella của Công ty Passavant
Roediger GmbH

QCVN08:2015/BTNMT

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (cột
A2) do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành năm 2015

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


11
QCVN01-1:2018/BYT

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử

dụng cho mục đích sinh hoạt do Bộ Y tế ban hành năm
2018

WASECO

Công ty Cổ phần Đầu tư và Xây dựng Cấp thoát nước

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


12

LỜI MỞ ĐẦU
Nhu cầu tiếp cận nước sạch và điều kiện sống hợp vệ sinh là một trong những quyền
cơ bản của con người trên trái đất này . Điều này đã được thông qua tại Đại hội đồng Liên
hiệp quốc vào cuối tháng 7-2010 với 122 phiếu ủng hộ, 44 phiếu trắng và không có phiếu
chống .
Tốc độ phát triển dân số đang ngày càng gia tăng, quá trình đô thị hóa và công nghiệp
hóa đang diễn ra nhanh chóng tại nhiều quốc gia; mức độ ô nhiễm về nguồn nước, không
khí đang diễn biến ngày càng trầm trọng, đặc biệt tại các vùng đô thị, các khu công nghiệp;
sự biến đổi khí hậu nóng dần lên đang diễn ra ngày càng rõ rệt hơn, với tính chất khắc
nghiệt hơn, cùng với đó là mực nước biển dâng cao gây ra hiện tượng xâm nhập mặn vào
sâu trong khu vực nội địa ven biển của các quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng, gây ra tình trạng khan hiếm và khủng hoảng nước sạch. Trong khi đó, quá trình
sử dụng nước, quản lý nguồn nước và xử lý các vấn đề môi trường của các quốc gia, đặc
biệt là những nước đang phát triển vẫn chưa được coi trọng một cách đúng mức, khiến cho
nước sạch có thể sẽ là một nguồn tài nguyên quý giá trong thế kỷ 21 này và cả trong tương
lai.
Với quy trình xử lý nước mặt thông thường vẫn đang được áp dụng tại phần lớn các
nhà máy xử lý nước sạch từ trước cho đến nay là keo tụ – tạo bông – lắng – lọc – khử trùng.

Trong đó, quá trình keo tụ, tạo bông được xem là quan trọng nhất, vì quá trình này sẽ làm
mất tính ổn định của hệ keo các chất bẩn lơ lửng và hòa tan trong nước bằng cách cho hóa
chất phèn vào trong nước, đồng thời tạo ra hệ keo mới có khả năng liên kết thành các bông
cặn lớn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng sẽ hấp thụ và kéo theo cặn bẩn, cũng
như các chất gây mùi, vị của nước (Giáo trình Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp,
TS. Trịnh Xuân Lai, NXB. Xây Dựng tái bản năm 2016, trang 62).
Đối tượng của đề tài nghiên cứu này là làm sáng tỏ tính hiệu quả của việc sử dụng
hóa chất phèn sắt (FeCl3) và Polymer trong xử lý nước tại Nhà máy nước trực thuộc Công
ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn.
Các nội dung cần nghiên cứu bao gồm :
- Các tiêu chuẩn, quy trình vận hành nhà máy xử lý nước tại Công ty.
- Quy trình công nghệ xử lý nước và hệ thống châm hóa chất phèn sắt (FeCl3) và
Polymer đang áp dụng tại Công ty.
- Nghiên cứu, đề xuất giải pháp mô hình tối ưu hóa chất phèn sắt (FeCl 3) và Polymer
trong xử lý nước tại Công ty.
- Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý, điều hành quy trình tối ưu công nghệ
xử lý nước đã nghiên cứu.

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


13

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Sơ lược về Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước
sạch Sài Gòn
Theo tài liệu giới thiệu của Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn,
quy mô và quy trình công nghệ của Nhà máy nước trực thuộc Công ty như sau :
Công ty Cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn (gọi tắt là SWIC) được
thành lập ngày 28/1/2011 theo chủ trương của UBND Thành phố Hồ Chí Minh tại Văn bản

số 5783/UBND-ĐTMT ngày 13/11/2010 về thành lập công ty cổ phần để thực hiện dự án
Nhà máy nước Thủ Đức 3, công suất 300.000 m3/ngày. Các cổ đông sáng lập Công ty gồm
có: Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn – Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)
góp 60% vốn điều lệ; Công ty cổ phần Cơ điện lạnh (REE) góp 30% vốn điều lệ, Công ty
Cổ phần Đầu tư và Xây dựng Cấp thoát nước (WASECO) góp 10% vốn điều lệ. Tổng vốn
điều lệ của Công ty là 150 tỷ đồng .

Hình 1.1. Văn phòng Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn
1.1.1. Quy mô, công suất của Nhà máy
Nhà máy có công suất 300.000 m3/ngày, sử dụng quy trình công nghệ xử lý
nước theo bản quyền do Công ty Passavant Roediger GmbH (CHLB Đức) chuyển giao.
Nhà máy được khởi công xây dựng mới từ tháng 4/2013, đến tháng 8/2015 thì
hoàn thành; sau đó vận hành thử trong 04 tháng và đến đầu tháng 1/2016 chính thức vận
hành, phát nước hòa vào mạng lưới cấp nước của Thành phố.

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


14
1.1.2. Quy trình công nghệ của Nhà máy

Hình 1.2. Sơ đồ khối quy trình công nghệ tại Nhà máy


Tại Trạm bơm nước thô Hóa An :

- Nguồn nước thô phục vụ cho việc khai thác và xử lý được lấy từ sông Đồng
Nai tại khu vực cách Cầu Hóa An khoảng 200 mét về phía thượng nguồn.
- Sông Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi phía bắc thuộc cao nguyên Lang Biang
(Nam Trường Sơn) ở độ cao 1.770m. Hướng chảy chính của sông là Đông Bắc - Tây Nam

và Bắc - Nam. Sau khi hợp hai nhánh Đa Nhim và Đa Dung, sông Đồng Nai vòng bao lưu
vực sông La Ngà, chảy qua nhiều thác ghềnh, mà thác cuối cùng nổi tiếng là thác Trị An
cách Biên Hòa 30km. Qua Trị An, sông Đồng Nai chảy vào đồng bằng. ở thượng lưu thác
Trị An, sông Đồng Nai có nhánh lớn La Ngà gia nhập, với diện tích lưu vực 4.100km 2. Ở
hạ lưu thác Trị An, lại nhận thêm nhánh sông Bé với diện tích lưu vực 8.200km2. Độ cao
của các lưu vực thay đổi từ 80 đến 200m. Sau khi qua thác Trị An, sông Đồng Nai đi vào
đỉnh tam giác châu và trở nên rất thuận lợi cho giao thông thủy. Về phía tây lưu vực có
sông Sài Gòn bắt nguồn từ cao nguyên Hớn Quản chảy song song với sông Bé và đổ vào
sông Đồng Nai. Từ thượng nguồn đến hợp lưu với sông Sài Gòn, dòng sông chính dài
khoảng 530 km. Đoạn sông Đồng Nai từ đó đến chỗ gặp sông Vàm Cỏ có tên là sông Nhà
Bè. Đoạn này dài khoảng 34 km (Đề án khai thác sử dụng nước mặt khu vực hạ lưu sông
Đồng Nai, SWIC, tháng 1/2012).
- Điểm lấy nước cách bờ hữu của sông khoảng 60 mét và ở độ sâu trung bình
cách mặt nước 7 mét (Khi thủy triều lên là 10 mét – Tính từ tâm miệng thu; Khi thủy triều
xuống là 5 mét – Tính từ tâm miệng thu).
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


15
- Nước sông Đồng Nai qua công trình thu vào 2 hầm thu thông qua 2 đoạn ống
thép DN 2400 mm đưa nước vào hầm bơm. Tại miệng thu nước có lắp đặt hệ thống song
chắn rác để giữ rác. Hệ thống song chắn rác này làm việc dựa vào hệ thống máy thổi khí
được đặt trên hầm thu nước phía sau nhà bơm.
- Nước thô được bơm về Khu xử lý tại Thủ Đức qua tuyến ống bê tông nòng
thép DN1800 mm có chiều dài 10,8 Km; Trong nhà bơm lắp đặt 03 bơm nước thô với công
suất mỗi bơm 6.570 m3/h và cột áp là 50m. Hai bơm chạy và một bơm dự phòng
- Định kỳ 03 lần /tuần thực hiện việc Clor hóa sơ bộ ở trạm bơm nước thô Hóa
An, mục đích : vệ sinh đường ống nước thô.

Hình 1.3. Vị trí trạm bơm nước thô và họng thu nước tại Hóa An trên Google Map

Hình 1.4. Bên trong Trạm bơm nước thô

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


16
Bảng 1.1 : Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy bơm nước thô
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BƠM NƯỚC THÔ
Kiểu bơm

Ly tâm trục ngang

Hoạt động

Biến tần

Số lượng

3 bơm (2 chạy + 1 dự phòng)

Lưu lượng

6570 m3/h

Cột áp

50 m

Công suất động cơ

1800 kW

Tốc độ

746 RPM

Hiệu suất

86,5%

Điện áp

6.600V (3 pha, 50 Hz)

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
 Tại Khu xử lý Nhà máy nước Thủ Đức III:

Hình 1.5. Phối cảnh các hạng mục khu xử lý nước và nhà hành chính của Công ty
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
Tại khu xử lý nước, nước thô đi qua tuyến ống truyền tải DN 1800 mm từ Hóa
An về, được đưa vào bể tiếp nhận và vào khu nhà lắng tại bể phân chia lưu lượng thông
qua 03 đoạn ống thép DN 1200 mm.
 Quy trình keo tụ - tạo bông và lắng bằng công nghệ Turbo Lamella
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


17

Hình 1.6. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lắng

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN

Hình 1.7. Minh họa sơ đồ cụm bể lắng
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
 Quy trình Turbo-LME sử dụng hệ thống đa ngăn cùng với quá trình tuần
hoàn bùn, bao gồm 5 bước như sau:
Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


18
-

Bước 1 (Ngăn I) - Quá trình làm mất ổn định của nước thô

Khu Lắng có ba đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có một cặp bể trộn. Nước thô
được chuyển đến mổi cặp bể trộn thông ngăn các phân phối. Mỗi bể trộn có lắp 01 máy
khuấy tốc độ 44 vòng/phút để tăng cường khuấy trộn đều nước sông và dung dịch phèn sắt
(FeCl3), vôi sữa Ca(OH)2 để làm mất ổn định các chất keo nhằm tạo ra các bùn có kích
thước nhỏ.
-

Bước 2 (Ngăn II) – đưa bùn tiếp xúc vào

Nước đã được làm mất ổn định và tạo ra các hạt bùn có kích thước nhỏ thì
chuyển đến bước 2. Tại ngăn II của quá trình xử lý tiếp tục hòa trộn bùn tuần hoàn tiếp xúc
với nước thô để làm mất ổn định, hấp thu các chất bùn kích thước nhỏ với bùn tuần hoàn
tiếp xúc. Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy tốc độ 30 vòng/phút nhằm trộn đều.
-

Bước 3 (Ngăn III) – Định lượng Polymer (anion)

Tiếp theo của bước 2 là sau khi đã hình thành nên bùn có kích thước nhỏ thì ở
bước 3 này sẽ châm Polymer (anion) nhằm bắt đầu quá trình tạo ra các chất bùn có kích
thước lớn. Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy tốc độ 44 vòng/phút nhằm trộn đều.
Bảng 1.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể trộn
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BỂ TRỘN NHANH
Thông số
Số bể
Thể tích
Kích thước
Thời gian lưu nước
Hóa chất

Vòng quay
Đường kính cánh
khuấy/

Ngăn I

Ngăn II

Ngăn III

6

6

6

45 m

3

128m

3

45m

3

3m x 3,3m x4,5m

7m x4,5m x4,5m

3mx 3,3mx4,5m

1,2 phút

4,1 phút

1,2 phút

Vôi 25mg/l 10%, phèn
sắt 20mg/l 41%

44 rpm
Đường kính: 1,8m;
4 cánh; 7,5kW

công suất

Bùn tiếp xúc

Polymer

2-4% thể tích

0,3 mg/l

xử lý

0,05%
30 rpm

Đường kính: 2,8m; 4
cánh; 18,5kW

44 rpm
Đường kính:
1,8m,
4 cánh; 7,5kW

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


19
-

Bước 4 (Ngăn IV và ngăn V) – Tạo bông

Trong bước này thì đã hình thành bùn có kích thước lớn dễ lắng và hấp thu các
chất có kích thước nhỏ còn lại để tạo thành bùn có kích thước lớn. Tại ngăn này có lắp đặt
02 máy khuấy cánh guồng tốc độ 0.5 – 3.0 vòng/phút (điều khiển bằng biến tần).
Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể tạo bông
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BỂ TẠO BÔNG
Thông số

Ngăn IV

Ngăn V

Số lượng bể

6

6

Thể tích

234 m3

234 m3

Kích thước

13mL x 4mB x 4,5mH

13mL x 4mB x 4,5mH

Thời gian lưu nước

6,4 phút

6,4 phút

Vòng quay

0,5 – 3 rpm

0,5 – 3 rpm

Đường kính cánh
khuấy/công suất

Đường kính: 3,5m;

Đường kính: 3,5m; 8 cánh;
1,5kW

8 cánh; 1,5kW

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
-

Bước 5 - Bể lắng

Trong bước cuối cùng của lắng Turbo-LME, tại ngăn lắng này các hạt bùn lớn

được giữ lại và được bơm ra hệ thống xử lý bùn. Còn nước sẽ được qua tấm các tấm lắng
tràn vào mương góp để qua hệ thống lọc. Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy cánh guồng
tốc độ 0.5 – 3.0 vòng/phút (điều khiển bằng biến tần) để thu gom bùn.
Bảng 1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lắng
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BỂ LẮNG LAMELLA
Số lượng bể

6

Tải trọng bề mặt

1,1-1,64 m3/m2.h

Thời gian lưu nước

0,69 h

Kích thước

13.7mL x 13mW x 8.45 mH

Tấm lắng lamella

Góc nghiêng: 550 ,

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


20
Diện tích: 2000m2,

Vật liệu: PP tự nhiên
Máng thu nước

Loại: máng chữ U
Chiều dài: 13,7m x 5 máng

Hệ thống gạt bùn

Đường kính cánh gạt: 13m,
Số cánh gạt: 8 cái
Tốc độ gạt: 3 cm/s

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
Sau đó, nước sẽ theo mương dẫn đi qua hệ thống bể lọc nhanh có 2 lớp lọc : 01
lớp than Anthracite và 01 lớp cát thạch anh. Ngoài ra, còn có lớp sỏi đỡ và chụp lọc.

Hình 1.8. Sơ đồ mặt bằng khu nhà lọc
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
Bảng 1.5. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bể lọc
THÔNG SỐ KỸ THUẬT BỂ LỌC
Loại bể lọc

Lọc nhanh trọng lực / 2 lớp vật liệu lọc

Hoạt động

Tự động và bán tự động

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2

21
Số bể lọc

14 bể (chia thành 2 dãy song song)

Kích thước

12mL x 4.54 mW x 2 ngăn (109 m2)

Tốc độ lọc

Bình thường: 8,6 m/h
Tăng cường: 10 m/h

Vật liệu lọc

Chiều dày 1,3m:

Than antraxit : 0,4 m

Cát thạch anh: 0,8 m
Sỏi đỡ:

0,1 m

Chụp lọc

50 chụp lọc/m2

Chất lượng

Độ đục nước sau lọc ≤ 0.5 NTU

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
Nước trên đường qua bể lọc thì được châm thêm Fluor (chống sâu răng). Nhà
lọc có 14 bể lọc nhanh được chia thành 2 dãy, mỗi dãy có 07 bể lọc, kết cấu của bể lọc đáp
ứng yêu cầu công nghệ lọc trọng lực. Lớp vật liệu lọc gồm có 3 lớp: lớp sỏi dày 100mm,
lớp cát thạch anh dày 800mm và lớp than Anthracite dày 400mm. Sau thời gian lọc trung
bình khoảng 45 giờ (mùa khô là 50 giờ, mùa mưa là 40 giờ) và lưu lượng lọc khoảng
48.000m3, dựa vào mức chênh áp mà sensor sẽ phát tín hiệu yêu cầu rửa. Khi bể lọc rửa,
thực hiện 2 giai đoạn của quá trình rửa lọc: rửa gió và rửa nước với tổng thời gian rửa lọc
mất khoảng 20 phút và lượng nước rửa là khoảng 410 m3 ÷ 430 m3 cho mỗi chu kỳ.
Bể tiếp xúc tiếp nhận nước từ mương góp của các bể lọc và tại đây được nước
sạch được châm một lượng clor trước khi vào bể chứa chung đảm bảo hàm lượng clor vào
bể chứa chung luôn luôn từ 0.3 ÷ 0.5mg/l.
Nước sạch sau khi xử lý và châm Clor đạt tiêu chuẩn sẽ đưa đến bể chứa chung
thông qua tuyến ống DN1800 mm , tại các outlet của bể chứa chung nước sạch sẽ được
đưa về Trạm bơm cấp II thông qua đường ống thép DN2400 mm.
Trạm bơm nước sạch, có 3 bơm chính lắp song song mỗi bơm có công suất Q=
6.563 m /h và cột áp H = 55m. Trong đó vận hành theo chế độ 2 bơm hoạt động và 1 bơm
dự phòng. Mỗi bơm được điều khiển bởi một biến tầng. Tại nhà máy có hệ thống chống va
nhằm khi xảy ra sự cố ngưng nước đột ngột.
3

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2


22

Hình 1.9. Trạm bơm nước sạch (Trạm cấp II)
Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN
Các hóa chất dùng trong xử lý nước gồm : FeCl3 nồng độ 40%, vôi sữa nồng độ
10%, polymer anion, Fluor, Clor .

Học viên : Hồ Thanh Cường , Lớp : CH25CTN11-CS2