Thiết kế hệ thống xử lý nước

Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP
I. CÁC NGUỒN CẤP NƯỚC Ở NƯỚC TA:
Năm 1896, hệ thống xử lý nước đầu tiên của Hà Nội được chính thức đưa vào vận
hành. Hiện nay, hệ thống cấp nước của thành phố Hà Nội đã được cải tạo và xây dựng
mới với trang thiết bị hiện đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngày. Đối với các thành
phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thống cấp nước cũng đã được cải tạo và phát triển.
Ở miền Nam, các hệ thống cấp nước cho các đô thị lớn cũng được cải tạo và nâng cấp.
Nhiều nhà máy nước xây dựng từ thời thuộc Pháp đã được cải tạo, thay đổi công nghệ
xử lý. Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đức I có công suất 700
000 m3/ngày đang hoạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nước ngầm Hóc Môn
và nhà máy nước Thủ Đức II có công suất 300 000 m3/ngày đang khởi công xây dựng
đảm bảo cung cấp nước sạch sinh hoạt và sản xuất của toàn thành phố.
Trong thời điểm hiện nay, nhiều trạm cấp nước đã được xây dựng mới, áp dụng những
công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan, Australia, Singapore,
…Các loại công trình xử lý như bể lắng ngang có các tấm lamen, bể lắng kiểu
accelator, kiểu pulsator, bể lọc sử dụng vật liệu nổi, bể lọc kiểu Aquazuz V đã được áp
dụng ở nhiều nơi. Trong công nghệ xử lý nước ngầm, áp dụng ejector thu khí, tháp oxy
hóa, nước chảy chuyển bậc để oxy hóa sắt thay cho giàn mưa cổ điển. Những trạm cấp
nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa cao. Trong
tương lai, các hệ thống cấp nước sẽ được nâng cấp để theo kịp các nước trong khu vực.
1. Nước dùng cho sinh hoạt:
Là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người như nước dùng để ăn uống,
tấm rửa, giặt, chuẩn bị nấu ăn, cho các khu vệ sinh, tưới đường, tưới cây,…Loại nước
này chiếm đa số trong các khu dân cư. Nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu
chuẩn về hóa học, lý học và vi sinh theo các yêu cầu của quy phạm đề ra, không chứa
các thành phần lý, hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe của con người
2. Nước dùng cho sản xuất
Có rất nhiều ngành công nghiệp dùng nước với yêu cầu về lưu lượng và chất lượng
nước rất khác nhau. Có ngành yêu cầu chất lượng nước không cao nhưng số lượng lớn,

ngược lại có những ngành yêu cầu số lượng nước không nhiều nhưng chất lượng nước
rất cao, ví dụ nước cho các ngành công nghiệp dệt, phim ảnh, nước cấp cho các nồi hơi,
nước cho vào sản phẩm là các đồ ăn uống,…Nước cấp cho các ngành công nghiệp
luyện kim, hóa chất yêu cầu lượng nước lớn nhưng yêu cầu chất lượng thường không
cao. Lượng nước cấp cho sản xuất của một nhà máy có thể tương đương với nhu cầu
dùng nước của một đô thị hàng ngàn dân.
3. Nước dùng cho chữa cháy
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 1
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
Dù là khu vực dân cư hay khu công nghiệp đều có khả năng xảy ra cháy. Vì vậy, hệ
thống cấp nước cho sinh hoạt hay sản xuất đều phải tính đến trường hợp có cháy. Nước
dùng cho việc chữa cháy luôn được dự trữ trong bể chứa nước sạch của thành phố
II. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC CẤP:
1. Nước ngầm cấp cho sinh hoạt:
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về
chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo
thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt
nước mưa…nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng
trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là
nguồn nước được ưa thích. Bởi vì, các nguồn nước nặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng
khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh
hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất
lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như: không có các hạt keo hay các hạt lơ
lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp.
Thông số Nước ngầm Nước bề mặt
Nhiệt độ Tương đôi ổn định
Chất rắn lơ lửng Rất thấp, hầu như không
có(30-50 mg/l)

Thường cao và thay đổi
theo mùa(hàm lượng dao
động lớn có khi lên tới
3000m/l)
Chất khoáng hoà tan Ít thay đổi, cao hơn so với
nước mặt
Thay đổi tuỳ thuộc chất
lượng đất, lượng
mưa.
Hàm lượng Fe2+, Mn2+ Thường xuyên có trong
nước.hàm lượng tùy thuộc
vào địa chất của mạch nước
Rất thấp, chỉ có khi nước ở
sát dưới đáy hồ
Khí CO2 hoà tan Có nồng độ cao(hàm lượng
tùy thuộc vào địa chất của
mạch nước)
Rất thấp hoặc bằng 0
Khí O2 hoà tan Thường không tồn tại Gần như bão hoà
Khí NH3 Thường có(hàm lượng tùy
thuộc vào địa chất của
mạch nước)
Có khi nguồn nước bị
nhiễm bẩn
Khí H2S Thường có Không có
SiO2 Thường có ở nồng độ cao Có ở nồng độ trung bình
NO3- Có ở nồng độ cao, do bị
nhiễm bởi phân
Thường rất thấp
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ

GVHD: Biện Văn Tranh 2
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
bón hoá học
Vi sinh vật Chủ yếu là các vi trùng do
sắt gây ra
Nhiều loại vi trùng, virut
gây bệnh và tảo.
Bảng I.1: Một số đặc điểm khác nhau giữ nước ngầm và nước mặt
Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhân gây
ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hoà
tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá
và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất bẩn
và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà
tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. Ngoài ra, nước ngầm
cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con ng ười. Các chất thải của con người và
động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá
học…tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ
dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động
của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây
bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và
không loại trừ cả các chất phóng xạ. pH nước ngầm khá thấp, thường dao động từ 3 - 6
2. Thành phần nước mặt:
a. Nhiệt độ:
là yếu tố liên quan đến sự tồn tài và phát triển của các sinh vật thủy sinh, đồng thời là
nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước,
ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan. Qua đó ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của
nguồn nước tự nhiên nên những thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng nhiều mặt đến chất
lượng nước. Nhiệt độ là yếu tố quyết định loài sinh vật nào chiếm ưu thế trong môi
trường nước.(ở việt nam nhiệt độ nước dao động từ 13-34

o
C “theo trịnh xuân lai”)
Theo độ sâu, nhiệt độ phân thành 3 tầng rõ rêt:Tầng mặt, tầng chuyển tiếp và tầng đáy.
Trong tầng mặt: nước có nhiệt độ cao nên tỷ khối thấp. Do ảnh hưởng của gió nên nước
trong tầng mặt xáo trộn mạnh làm cho nhiệt độ tương đối đồng đều, nồng độ ôxy hòa
tan cao, tiếp nhận ánh sáng tốt nên quang hợp diễn ra mạnh mẽ. Tầng này rất thuận lợi
cho quá trình phân hủy sinh học.
Tầng chuyển tiếp: có nhiệt độ giảm rõ rệt theo độ sâu
Tầng đáy, nước không bị khuấy đảo và tách biệt với tầng mặt bởi tầng chuyển tiếp nên
nồng độ oxy hòa tan thấp, ánh sáng mặt trời không xuyên tới. Trong tầng này, quá trình
phân hủy hữu cơ diễn ra trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân hủy có mùi và độc hại
H
2
S, NH
3
b. Màu sắc
Màu của nước là do các chất tạo ra trong quá trình phân hủy các mảnh vụn hữu cơ như
lá cây, gỗ.. hoặc các hợp chất vô cơ chứa Fe(III) khi có trong mẫu nước. Những thành
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 3
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
phần gây màu tự nhiên trong nước dưới dạng những hạt keo mang điện tích âm , nên có
thể loại bỏ bằng quá trình đông tụ bởi muối của các ion kim loại hóa trị III như của Fe,
Al. Màu của nước do các chất lơ lửng tạo nên loại bỏ bằng phương pháp lọc . Màu của
nước do các chất hòa tan tạo nên loại bỏ bằng phương pháp hóa lý kết hợp
Nước bị nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt và công nghiệp thường có màu xanh đậm
hoặc màu đen.
Độ màu đo bằng đơn vị PtCo( Platin- coban) . Nước tự nhiên có độ màu nhỏ hơn 200
PtCo

Dựa vào màu nước để quyết định mức độ xử lý và lựa chon phương pháp xử lý, hóa
chất dùng trong xử lý(theo Trịnh Xuân Lai thì nước thiên nhiên thường có độ màu thấp
hơn 200 độ(ptCo))
c. Độ đục
Độ đục của nước là do trong nước có nhiều loại chất lơ lửng dạng keo hoặc dạng phân
tán thô bị cuốn trôi từ bề mặt lưu vực xuống thủy vực. Độ đục xác định thông qua khả
năng lan truyền của ánh sáng qua nước. Nó phản ánh mức độ ngăn trở ánh sáng xuyên
qua nước của các chất lơ lửng vô cơ và hữu cơ. Thông qua độ đục có thể đánh giá tình
trạng nhiễm bẩn của nước. . Đơn vị đo độ đục là NTU, Nước mặt có độ đục 20-100
NTU. Mùa lũ tới 500 NTU. Nước cấp cho ăn uống nhỏ hơn 5 NTU
d. Mùi vị
Nước ô nhiễm có mùi do các hợp chất hóa học chủ yếu các hợp chất hữu cơ hay các sản
phẩm từ phân hủy vật chất. Nước bị ô nhiễm nặng do các chất hữu cơ có mùi hôi thối
rất khó chịu do các khí độc hại như SO
2
, H
2
S sản phẩm từ phân hủy yếm khí.
e. Độ dẫn điện
Độ dẫn điện tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo
nhiệt độ. Dùng để đánh giá tổng lượng các chất khoáng hòa tan trong nước. nước tinh
khiết ở 20
o
c là 4,2 µs/m
f. Tính phóng xạ
Tính phóng xạ do sự phân hủy các thành phần có chất phóng xạ trong nước tạo nên.
Xác định thông qua tổng hoạt độ phóng xạ ampha và beta.
g. Tổng số chất rắn
Tống số chất rắn là toàn bộ các chất có mặt trong nước, xác định bằng cách sấy mẫu
nước ở nhiệt độ 103 – 105 độ, sau khi nước bay hơi hết, phần còn lại là chất rắn. Các

chất rắn có mặt trong nước gồm chất rắn hòa tan và lơ lửng, trong đó quan trọng nhất là
chất rắn lơ lửng
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 4
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
h. Chất rắn lơ lửng
Lượng chất rắn lơ lửng là thông số đánh giá cường độ nước thải, hiệu quả của thiết bị
xử lý. Xác đinh dùng phương pháp lọc mẫu nước bằng chén Gút, sau đó đo khối lượng
chất rắn có trong màng lọc của chén (mg/l)
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP
I. CÁC CÔNG TRÌNH THU 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
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 5
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
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.
II. CÔNG TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚC:
Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu lên trạm xử lý nước. Trạm
bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấy nước từ
xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chục kilomet.
Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu
hoặc xây dựng riêng biệt. Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửa thu và ống
tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thu và ống tự chảy đến
trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm xử lý. Khi sử dụng nước

ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng
khoan đến trạm xử lý
III. XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
1. 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.
2. Song chắn rác và lưới 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. Song chắn
rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ
nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách
giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8
m/s. Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản
lý. Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn. Lưới
chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng
các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷ 5 x 5 mm. Trong một số trường
hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25 x 25
mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới.
Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s. Lưới chắn quay được sử dụng
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 6
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân

cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều. Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển
động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với
nhau bằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ
0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới
từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo
từ 2 ÷ 5 kW.
3. Bể lắng cát:
ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạt cặn
lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh
được giữ lại ở 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.
4. 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. Trong bể lắng
ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 16,3
mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000
m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên
đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp
hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%. Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng
ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp
mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa. Các bản
vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song song
với nhau. Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu
suất cao hơn so với bể lắng ngang. Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể
lắng ngang thuần túy. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm là không cần xây
dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện
keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể

lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn. Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức
tạp, kỹ thuật vận hành cao. Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng
0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ.
5. Lọc:
Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu
cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là cho
nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc
giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 7
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần.
Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió,
nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là lượng nước được
lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu kỳ
lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h). Để thực hiện quá trình lọc nước có
thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông
số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau:
theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và
lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc
áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng; …Trong
các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao
mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch
anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật
liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương. Quá trình lọc xảy ra theo
những cơ chế sau:
- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;
- Lắng trọng lực;
- Giữ hạt rắn theo quán tính;

- Hấp phụ hóa học; Hấp phụ vật lý;
- Quá trình dính bám;
- Quá trình lắng tạo bông
Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc
nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hở
dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m.
IV. XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
1. 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 CO2, 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
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 8
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
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.
Hình 2.2 quá trình làm thoáng
2. Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có
tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan
ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng,
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 9
Đồ án xử lý nước cấp
Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
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.
3. Keo Tụ - Tạo Bông
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán,
kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m. Các hạt này không
nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số
diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên
rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do
lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt
ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển
động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán
keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang
tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các
ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt
keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung
hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo
đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có
kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo
bông. Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai
đoạn sau:
Me
3+
+ HOH Me(OH)

2+
+ H
+
Me(OH)
2+
+ HOH Me(OH)
+
+ H
+
+ Me(OH)
+
+ HOH Me(OH
)
3
+ H
+
Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như
Al
2
(SO
4
)
3
, Al
2
(SO
4
)
2

.18H
2
O, NaAlO
2
, Al
2
(OH)
5
Cl, Kal(SO
4
)
2
.12H
2
O,
NH
4
Al(SO
4
)
2
.12H
2
O, FeCl
3
, Fe
2
(SO
4
)

2
.2H
2
O, Fe
2
(SO
4
)
2
.3H
2
O, Fe
2
(SO
4
)
2.
7H
2
O
a. Muối Nhôm
Trong các loại phèn nhôm, Al
2
(SO
4
)
3
được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt
trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá
trình điện ly và thủy phân Al

2
(SO
4
)
3
xảy ra như sau:
Al
3+
+ H
2
O = AlOH
2+
+ H
+
AlOH
+
+ H
2
O = Al(OH)
2+
+ H
+
Al(OH)
2+
+ H
2
O = Al(OH)
3
(s) + H
+

Al(OH)
3
+ H2O = Al(OH)
4-
+ H
+
Ngoài ra, Al
2
(SO
4
)
3
có thể tác dụng với Ca(HCO
3
)
2
trong nước theo phương trình phản
ứng sau
Al
2
(SO
4
)
3
+ 3Ca(HCO
3
)
2
Al(OH)
3

+ 3CaSO
4
+ 6CO
2
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Biện Văn Tranh 10