Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
CHƯƠNG 1
TOÅNG QUAN VEÀ
TÌNH HÌNH CAÁP NÖÔÙC
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
1
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
1.1. Nhu cầu sử dụng nước
- Theo quyết định được phê duyệt năm 2001 của thủ tướng chính phủ về Quy hoạch tổng
thể hệ thống cấp nước thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2010 và định hướng đến năm
2020, thì tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt chi thành phố được định ra như sau
- Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt:
 Đến năm 2005 là 160 - 180 lít/người/ngày đêm;
 Đến năm 2010 là 180 - 200 lít/người/ngày đêm;
 Đến năm 2020 là 200 - 220 lít/người/ngày đêm.
- Tỷ lệ dân được cấp nước cho năm 2005 là 85%; năm 2010 là 95%; năm 2020 là 100%.
- Nhu cầu cấp nước cho thành phố năm 2005 khoảng 1.600.000 m
3
/ngày đêm; năm 2010
khoảng 2.400.000 m
3
/ngày đêm; năm 2020 khoảng 3.450.000 m
3
/ngày đêm.
- Chỉ tiêu giảm lượng nước thất thoát, thất thu tiền nước: Đến năm 2005 còn 28%; năm
2010 còn 26%.

1.236.000 m
3
/ngày, chưa đạt đến mức 1.600.000 m
3
/ngày được định ra cho năm 2005 của
thủ tướng chính phủ. mặc dù theo định hướng của thủ tướng chính phủ thì đến năm 2010
dân số thành phố mới ở mức 7.880.000 người trong khi đó hiện nay, dân số của thành
phố là hơn 8.000.000 người, tính cả người dân nhập cư và làm việc theo mùa vụ. Điều đó
cho thấy, hệ thống cấp nước khu vực thành phố Hồ Chí Minh hiện nay thiếu ít nhất
400.000 m
3
nước sạch mỗi ngày để cung cấp cho người dân.
 Về cung cấp nước:
Khu vực
Số hộ dân sử
dụng nước sạch
năm 2005
Tổng số hộ
dân năm
2006
Số hộ dân được
sử dụng nước
sạch năm 2006
Tỷ lệ (%)
Qua HTCN TP 817.088 - 853.451 76.03
Nội thành cũ 604.849 688.049 614.090 89,25
Nội thành mới 169.020 285.253 195.174 68,42
Ngoại thành 43.217 149.164 44.187 29,62
Qua CT Unicef 117.375 - 117.859 10,50
Tổng cộng 934.463 1.122.466 971.310 86,53

không được đảm bảo và nếu tình hình này còn tiếp tục xấu đi thì tình hình thiếu nước
sạch để sinh hoạt của người dân thành phố sẽ ngày càng nghiêm trọng hơn.
 Tình trạng thất thoát nước
- Tình hình thất thoát nước lớn do nhiều nguyên nhân khác nhau như sự mục rỉ đường ống,
thi công không đúng kỹ thuật cũng góp phần làm cho việc cung cấp nước khó khăn,
người dân thiếu nước sử dụng. Ước tính tỉ lệ thất thoát nước của thành phố năm 2006 –
2007 dao động trong khoảng từ 34 – 38% (tương đương 420.000 m
3
/ngày – 470.000
m
3
/ngày).
1.4. Giới thiệu đề tài và ý nghĩa đề tài
- Trong bối cảnh khó khăn về việc cung cấp nước sạch đã nói trên thì thành phố Hồ Chí
Minh đã đưa ra chính sách khuyến khích, tạo mọi điều kiện cho các doanh nghiệp tư
nhân, các nhà đầu tư và mọi thành phần kinh tế tham gia đầu tư, xây dựng các công trình,
nhà máy xử lý, các trạm cung cấp nước sạch cho người dân, đặc biệt là người dân các
vùng thiếu nước sạch trầm trọng như Củ Chi, Nhà Bè, Bình Chánh, Cần Giờ
- Và đồ án này thực hiện với đề tài: thiết kế hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước
ngầm với công suất 500 m
3
/ngày cũng là một nghiên cứu khả năng thực hiện các công
trình trạm cấp nước nông thôn có quy mô nhỏ để cung cấp nước sạch cho các khu vực
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
5
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
thiếu nước hiện nay của thành phố trong điều kiện nước từ các nhà máy nước không thể

2+
với nồng độ cao. CO
2
trong đất do các quá trình
thủy phân chất hữu cơ hay do quá trình trao đổi chất của rễ cây sẽ hòa tan trong nước
mưa theo phản ứng:
CO
2
+ H
2
O  H
2
CO
3
H
2
CO
3
sẽ thấm xuống đất và hòa tan CaCO
3
tạo thành Ca
2+
:
H
2
CO
3
+ CaCO
3
 Ca(HCO

3
+ 10H
2
O  Al
2
Si
2
(OH)
4
+ 2Na
+
+ 4H
4
SiO
3
Ngoài ra, Na
+
còn có nguồn gốc từ NaCl, Na
2
SO
4
là những muối có độ hòa tan lớn
trong nước biển.
 Fe
2+
: các ion Fe
2+
được hình thành từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước trong
điều kiện yếm khí như sau:
4Fe(OH)

 Mn
2+
+ 3O
2
+ 6H
2
O
 NH
4
+
: các ion amôn NH4+ có trong nước ngầm có nguồn gốc từ các chất thải rắn và
nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, chất thải chăn nuôi, phân bón hóa học và
trong quá trình vận động của nitơ.
 HCO
3
-
: Thường được tạo ra trong nước nhờ quá trình hòa tan của đá vôi khi có mặt
CO
2
:
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O  Ca
2+
+ 2HCO
3

có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh
hoạt.
2.2. Các phương pháp cơ bản xử lý nước ngầm
- Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước cần dựa vào các yếu tố sau:
 Chất lượng nước nguồn
 Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý phụ thuộc vào mục đích của đối tượng sử dụng.
 Công suất của nhà máy nước
 Điều kiện kinh tế kỹ thuật.
 Điều kiện của địa phương.
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
9
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
- Công nghệ xử lý nước ngầm thường được áp dụng:
- Bảng sau tóm tắt các quá trình cơ bản xử lý nước ngầm và mục đích của các quá trình đó:
Quá trình xử lý Mục đích
- Làm thoáng
- Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hóa trị II hòa
tan trong nước.
- Khử khí CO
2
nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình oxy
hóa và thủy phân sắt và mangan trong dây chuyền công nghệ
khử sắt và mangan.
- Làm giàu oxy để tăng thế oxy hóa khử của nước, khử các chất
bẩn ở dạng khí hòa tan trong nước.
- Clor hóa sơ bộ - Oxy hóa sắt và mangan hòa tan ở dạng cá c phức chất hữu cơ.
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy

- Nâng cao hàm lượng flor trong nước đến 0.6-0.9 mg/l để bảo vệ
men răng và xương cho người dùng nước.
- Khử trùng nước - Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể lọc.
- Ổn định nước
- Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không cho
nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn bảo
vệ ống và phụ tùng trên ống.
- Làm mềm nước - Khử ra khỏi nước các ion Ca
2+
và Mg
2+
đến nồng độ yêu cầu.
- Khử muối
- Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hòa tan đến
nồng độ yêu cầu.
2.3. Các phương pháp khử sắt
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
11
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
2.3.1. Phương pháp oxy hóa – kết tủa
a. Phương pháp oxy hóa sắt
Nguyên lý của phương pháp này là oxy hóa sắt (II) thành sắt (III) và tách chúng ra
khỏi nước dưới nước dưới dạng hydroxyt sắt(III). Phương trình phản ứng chung của quá
trình oxy hóa sắt:
4Fe
2+
+ 8HCO

oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 55% lượng oxy hòa tan bão hòa. Hàm lượng CO
2
sau
làm thoáng giảm 50%.
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
12
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
 Làm thoáng cưỡng bức
Có thể làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 – 40 m
3
/h. Lượng không khí
tiếp xúc lấy từ 4 – 6 m3 cho 1 m3 nước. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 70%
lượng oxy hòa tan bão hòa. Hàm lượng CO
2
sau làm thoáng giảm 75%.
c. Khử sắt bằng hóa chất:
Khi hàm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cà H
2
S thì lượng oxy thu được nhờ làm
thoáng không đủ để oxy hóa hết H
2
S và sắt, trong trường hộp này cần dùng đến hóa chất
để khử.
Các hóa chất thường dùng để khử sắt trong nước ngầm là các chất oxy hóa mạnh như
vôi, clor và KMnO
4
.

+ 6H
+
+ 6HCO
3
-
Tốc độ quá trình oxy hóa sắt bằng clor tăng nhanh khi giảm nồng độ ion H
+
, tức là
tăng pH cùa nước. Tuy nhiên, do clor là chất oxy hóa mạnh nên phản ứng oxy hóa sắt
bằng clor vẫn xảy ra nhanh ở
5pH ≥
.
 KMnO
4
: khi dùng KMnO
4
để khử sắt, quá trình xảy ra rất nhanh vì cặn MnO
2
vừa
được tạo thành sẽ xúc tác cho quá trình khử, phản ứng xảy ra như sau:
5Fe
2+
+ MnO
4
-
+ 8H
+
 5Fe
3+
+ Mn

2.4. Quá trình lắng
- Lắng là một quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước. Trong bể lắng, các
hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước, dưới tác dụng của trọng
lực sẽ tự lắng xuống đáy, tạo thành lớp bùn cặn ở dưới đáy và nước sạch sẽ được thu ở
phía trên và đưa qua quá trình xử lý tiếp theo.
- Quá trình lắng thường được phân chia thành 2 loại chính là lắng tự do và lắng bông cặn.
 Lắng rời rạc hay lắng tự do: còn gọi là lắng ổn định. Trong suốt quá trình lắng, các
hạt cát sét không thay đổi về kích thước cũng như trong lượng. Tốc độ lắng được xem
là không đổi theo thời gian lắng.
 Lắng bông cặn: còn gọi là lắng không ổn định, là quá trình lắng cát hạt cặn có khả
năng keo tụ. trong quá trình lắng, các hạt bông cặn sẽ kết dính lại với nhau và tăng
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
14
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
dần về kích thước cũng như trọng lượng. Tốc độ lắng cũng tăng dần theo thời gian
lắng.
- Ngoài ra, việc lựa chọn công nghệ lắng còn quan tâm đến vấn đề lựa chọn loại bể lắng để
thiết kế. Các loại bể lắng thường được sử dụng nhất trong xử lý nước cấp là:
 Bể lắng ngang: có thể hình chữ nhật hoặc hình tròn, dùng để lắng cả cặn thô và cặn
keo tụ, nước được dẫn vào bể theo phương ngang. So với bể lắng đứng thì bể lắng
ngang cho hiệu quả lắng cao hơn.
 Bể lắng đứng: có thể hình vuông hoặc hình tròn, dùng để lắng cặn keo tụ. Trong bể
lắng đứng, nước đi từ dưới lên, cặn đi từ trên xuống.
 Bể lắng có lớp cặn lơ lửng: dùng để lắng cặn keo tụ. Nước sau khi trộn đều với chất
keo tụ sẽ đi vào bể lắng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên. Các
hạt cặn và mầm keo tụ va chạm vào nhau thành hạt lớn hơn, sau một thời gian các hạt
cặn lơ lửng trong nước dính kết với nhau tạo thành đám mây cặn lơ lửng. Nước tiếp

, NO
3
-

 Lọc chậm: nước xử lý đi qua lớp cát mịn với vận tốc nhỏ, từ 0.1-0.5 m/h. Quá trình
lọc chậm thường được áp dụng để lọc nước ăn uống trong quy mô hộ gia đình do thời
gian lọc rất dài, có thể là từ vài tuần đến vài tháng hoặc lâu hơn. Vật liệu lọc sau đó
được hoàn nguyên bằng cách cạo bỏ lớp cặn tích tụ ở trên và lớp cát bẩn ở trên. Lọc
chậm có nhiều ưu điểm về chất lượng nước sau xử lý hơn so với lọc nhanh, chất
lượng nước tốt hơn, lọc được nước tự nhiên không cần hóa chất, không đòi hỏi thiết
bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản, tách tốt các chất vi sinh hữu cơ, giảm lượng
carbon hữu cơ hòa tan, tách được các cặn bẩn có kích thước nhỏ. Nhược điểm là diện
tích lớn, khó cơ giới hóa và tự động hóa. Quá trình lọc chậm thường được áp dụng để
tách vi sinh, tạp chất hữu cơ, giảm DOC, oxy hóa amoniac và tách các chất gây đục
có kích thước nhỏ.
2.6. Quá trình khử trùng
- Khử trùng là một công đoạn bắt buộc trong quy trình xử lý nước cấp, để đảm bào rằng
nước sau xử lý không còn các vi sinh vật gây bệnh như các vi khuẩn, virus, vi trùng gây
các bệnh tả lị, thường hàn, sốt rét Quá trình khử trùng sẽ tiêu diệt, làm mất khả năng
hoạt động của các vi sinh vật gây bệnh đó.
- Các chất khử trùng, ngoài tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh, cũng là những chất
oxy hóa mạnh, còn được dùng để:
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
16
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
 Ngăn cản sự phát triển của VSV và đảm bảo sự ổn định sinh học.
 Ngăn ngừa sự phát triển của tảo trong bể lắng và bể lọc.

Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
3. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1.Chất lượng nước đầu vào
- Ta xem xét nguồn nước ngầm có các chỉ tiêu chất lượng như sau:
 Nhiệt độ : 20
o
C.
 pH : 5,6 .
 Fe : 15,1 mg/l.
 Fe
2+
= 9.2 mg/l.
 Độ kiềm: alk = 48 mgCaCO
3
/l = 0,96 mgđl/l.
 Các chỉ tiêu khác đều nằm trong phạm vi cho phép.
- Nhận xét về chất lượng nguồn nước: ta thấy rằng nguồn nước ngầm ở đây chủ yếu là
nhiễm sắt và pH thấp, do đó, cần lựa chọn công nghệ chủ yếu là để khử sắt và nâng pH
của nước.
3.2.Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý
- Nước sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (ban hành kèm theo Quyết định
của Bộ trưởng bộ Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 14-4-2002) với các tiêu chuẩn cần
đạt như sau:
Số
thứ
tự
Tên chỉ tiêu Ðơn
vị

- Như đã nói trên, nguồn nước trên chủ yếu là bị nhiễm sắt, do đó, công nghệ lựa chọn để
xử lý là công nghệ khử sắt truyền thống bằng làm thoáng, tiếp theo là các quá trình lắng,
lọc và khử trùng để đảm bảo chất lượng nguồn nước. Ngoài ra, còn có 2 quá trình phụ để
nâng hiệu quả xử lý nguồn nước, đó là quá trình keo tụ và kiềm hóa.
- Quy trình công nghệ như sau:
3.4.Sơ đồ công nghệ và thuyết minh sơ đồ công nghệ
- Với quy trình công nghệ được lựa chọn như trên, các công trình đơn vị được lựa chọn để
thiết kế như sau:
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
20
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
21
DÀN MƯA
BỂ LẮNG
NGANG
BỂ LỌC
NHANH
BỂ CHỨA NƯỚC
SẠCH
Nước thô
Chất khử trùng
Vôi
Chất keo tụ
Trạm bơm, đi
phân phối

23
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
4.1.Công suất thiết kế
- Công suất thiết kế của hệ thống được tính như sau:
ng
h
Q
Q
T
=
Trong đó :
Q
h
: công suất thiết kế của hệ thống tính theo giờ (m
3
/h).
Q
ng
: công suất thiết kế của hệ thống tính theo ngày (m
3
/ngày). Q
ng
= 500 (m
3
/ngày).
T : thời gian hoạt động của hệ thống trong ngày (20h/ngày).T = 20h/ngày.


tăng lên, thuận lợi cho quá trình khử sắt.
SVTH: |Nguyễn Thị Minh Thùy
MSSV: 90402549
24
Đồ án môn học Hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm công suất 500m
3
/ngày.
- Cuối cùng, nước được thu gom ở ngăn chứa nước của dàn mưa và được dẫn sang bể lắng
bằng hệ thống ống thu nước, còn phần cặn sắt kết tủa trong quá trình làm thoáng sẽ được
lấy ra khỏi dàn mưa bằng hệ thống xả cặn dưới đáy bể.
- Các thông số thiết kế chi tiết của dàn mưa sẽ được trình bày ở phần sau.
4.2.2. Bể lắng ngang
- Bể lắng là công trình được đặt ngay sau giàn mưa là để loại bỏ các kết tủa được hình
thành trong quá trình làm thoáng bằng dàn mưa.
- Nước từ dàn mưa được đưa qua bể lắng, tại đây, nước được điều chỉnh di chuyển với vận
tốc nhỏ để các cặn bẩn có trong nước sẽ lắng xuống đáy bể và được thu gom ra khỏi bể
bằng bơm hút. Sau đó, nước được đưa qua bể lọc nhanh.
- Bể lắng ngang có hiệu quả lắng cao hơn, cấu tạo cũng như vận hành đơn giản hơn so với
bể lắng đứng.
- Các thông số thiết kế chính của bể lắng ngang được tính như sau:
 Lượng cặn đi vào bể lắng
4Fe
2+
+ O
2
+ 2H
2
O  4Fe(OH)
3
 + 8CO