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

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

Nước mưa

-

Nước mặt




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

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

3



4


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

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

Có nhiều chất hòa tan, chủ yếu là oxy.

-

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

-

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

-

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


-

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

-

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

-

Không có hiện diện của vi sinh vật.

Hình 1.3: Vòng tuần hoàn của nước ngầm.

6


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

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

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


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

-

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

-

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

-

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

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
2.1 Công trình thu và vận chuyển nước:
Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước. Công trình thu nước
mặt có các dạng kết hợp hoặc phân ly, thu nước sát bờ bằng cửa thu hoặc thu nước
giữa dòng bằng ống tự chảy, xiphông. Công trình thu nước ngầm thường là giếng
khoan, thu nước từ nguồn nước ngầm mạch sâu có áp. Chọn vị trí công trình thu nước
dựa trên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng, độ ổn định, tuổi thọ công trình và thuận
tiện cho việc bảo vệ vệ sinh nguồn nước.
Công trình vận chuyển: Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công
trình thu lên trạm xử lý nước. Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử
lý nước, có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể lên tới vài

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

9


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

Hình 2.1: Các quá trình làm thoáng
-

Clo hóa sơ bộ:

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ
có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm clo bẩn nặng, oxy hóa sắt
hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa
tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu,
phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.
-

Keo tụ – tạo bông:

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

thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất
diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên
trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2OHOCl + HCl
+ Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl
2HOCl + 2H+2OCl+ Dùng ozone để khử trùng:

11


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

Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với
con người. Ở trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử.
Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều
lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị
khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.
+ Khử trùng bằng tia cực tím (UV):
Tia cực tím uv là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng
diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các
tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu
trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ
đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng
bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.
- Khử trùng bằng siêu âm:
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời

Hình 2.2: Bể lắng
-

Song chắn rác:

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

13


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

Hình 2.3: Hình vẽ song chắn rác
-

Bể lắng cát:

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


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

15


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

D: Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất
thoát nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 trong
tiêu chuẩn TCXD 33:2006 và lượng nước dự phòng cho phát triển công
nghiệp, dân cư và các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm
5-10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư. Khi có
lý do xác đáng được phép lấy thêm không quá 15%.
Lượng nước cấp cho sinh hoạt:

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

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

Chất lượng nước đầu vào như sau:
STT

CHỈ TIÊU

GIÁ TRỊ

QCVN01:2009/BYT

1

pH

6.68

6.5-8.5

2

Chất rắn lơ lửng (SS)

78

-


0.3

7

Sắt Fe2+ (mg/L)

0.16

0.3

8

Độ kiềm (mgCaCO3/L)

74

-

9

Độ cứng (mgCaCO3/L)

96

300

10

Coliform tổng số (Vi khuẩn/100ml)

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

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

Nước

Nguồn nước
Nước

Song chắn rác

Thùng hòa trộn

Thùng tiêu thụ

Trạm bơm cấp I

Vôi sữa đặc từ bể
vôi tôi

Thiết bị định lượng

Bể trộn đứng


19


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

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

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

20



Thu bùn

Xử lý

Bể lọc nhanh

Lắng nước rửa lọc

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Cl2

Khử trùng

Mạng lưới tiêu thụ

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

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

-

Phương án 2:

22


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

W = 60 (m3)

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

= 16 (m3)

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

Đường kính ống dẫn nước vào bể:

23


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

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


d ) (m3)

24


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

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

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

ht =

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

(m)

Chiều cao xây dựng bể: