TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
NGẦM NHIỄM SẮT CÔNG SUẤT
820 M3/ NGÀY ĐÊM

GVHD: ThS. PHAN XUÂN THẠNH
Sinh viên: NGUYỄN THANH DANH MSSV: 1811665
Sinh viên: NGUYỄN LÊ DUY MSSV: 1811721

TP. Hồ Chí Minh – Tháng 05/2022


ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP – 5/2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

MINH

VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

Khoa Môi Trường và Tài Nguyên

----------- oOo ----------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ và tên: NGUYỄN THANH DANH MSSV: 1811665

Giới tính: Nam

MSSV: 1811721

Giới tính: Nam

NGUYỄN LÊ DUY
Chuyên ngành: Kỹ thuật Mơi Trường
Khóa: 2018

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM NHIỄM PHÈN
VÀ SẮT CÔNG SUẤT 820 M3/ NGÀY ĐÊM
II. NHIỆM VỤ:
- Công suất hệ thống 820 m3/ ngày đêm
- Chất lượng nước đầu ra theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch
sử dụng cho mục đích sinh hoạt QCVN 01-1:2018/BYT
III. THỜI GIAN GIAO NHIỆM VỤ: 3/2022
IV. THỜI GIAN HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 5/2022
V. HỌ VÀ TÊN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. PHAN XUÂN THẠNH
Giảng viên hướng dẫn



LỜI CẢM ƠN
Thông qua đồ án này chúng em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành
đến ThS. PHAN XUÂN THẠNH đã tận tình hướng dẫn nhóm trong
suốt q trình hồn thành đồ án, trong q trình làm việc khơng khỏi
xảy ra sơ sót, cảm ơn thầy đã chỉ ra khuyết điểm giúp chúng em học
hỏi được nhiều điều và trưởng thành hơn. Chúng em cũng xin gửi lời
cảm ơn đến quý Thầy/Cô khoa Môi Trường và Tài Nguyên – Trường
Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh đã giảng dạy chúng
em trong thời gian qua để chúng em có những kiến thức để thực hiện
đồ án và áp dụng vào công việc của chúng em sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
NHÓM THỰC HIỆN


MỤC LỤC
Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM:..................................................... 1
I. Tổng quan về nước ngầm: ................................................................................. 1
1. Khái niệm: ...................................................................................................... 1
2. Tình hình phân phối và tiêu thụ nước sạch tại Thành phố Hồ Chí Minh: . 2
3. Một số nguyên nhân gây ơ nhiễm nước ngầm: ............................................. 2
II. Tính chất của nước ngầm: ............................................................................... 3
1. Tính chất chung: ............................................................................................ 3
2. Tính chất lý học: ............................................................................................ 4
3. Tính chất hóa học: ......................................................................................... 5
4. Sắt và mangan trong nước ngầm: ................................................................. 6
III. Một số q trình cơ bản xử lí nước ngầm:..................................................... 7
Chương II: THÔNG TIN CHI TIẾT NƯỚC ĐẦU VÀO VÀ ĐỀ XUẤT QUY
TRÌNH XỬ LÝ .................................................................................................... 10
I. Các thơng số chỉ tiêu của chất lượng nước đầu vào ....................................... 10

II. Đề xuất quy trình xử lý: ................................................................................. 10
1. Sơ đồ cơng nghệ : ......................................................................................... 10
1.1. Cơng trình đơn vị:................................................................................... 12
1.2. Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ: ............................................................... 14
Chương III: TÍNH TỐN CHI TIẾT CƠNG TRÌNH ...................................... 15
I. Lựa chọn cơng nghệ để thiết kế và thông số nguồn nước: ............................. 15
1. Chọn công nghệ : ......................................................................................... 15
2. Thông số nguồn nước: ................................................................................. 16
II. Tính tốn thiết kế các cơng trình đơn vị: ...................................................... 16
1. Tính lượng NaOH : ...................................................................................... 16
2. Bể lắng đứng : .............................................................................................. 17
2.1. Tính tốn vùng lắng: ............................................................................... 17
2.2. Tính tốn vùng chứa cặn: ....................................................................... 18
2.3. Tính toán vùng phân phối nước vào bể lắng: ........................................ 20
2.4. Tính tốn vùng phân phối nước ra khỏi bể: .......................................... 20
3. Bồn lọc áp lực: ............................................................................................. 21
3.1. Xác định kích thước bồn lọc áp lực: ...................................................... 21
3.2. Sàn đỡ chụp lọc: ...................................................................................... 23
3.3. Q trình rửa lọc: ................................................................................... 23
a. Tính toán thời gian của chu kỳ lọc theo khả năng chứa cặn của lớp vật
liệu lọc: ................................................................................................................. 24
b. Cường độ rửa ngược: .............................................................................. 25
3.4. Hệ thống thu nước và phân phối nước: ................................................. 25
a. Ống dẫn nước vào bồn lọc: ..................................................................... 26
b. Ống dẫn nước sau khi lọc:....................................................................... 26
c. Hệ thống phân phối nước: ....................................................................... 27
III. Tóm tắt thơng số thiết kế: ............................................................................. 27


1. Bể lắng đứng : .............................................................................................. 27

2. Bồn lọc áp lực : ............................................................................................ 28
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... 29
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................... 30


Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM
I. Tổng quan về nước ngầm:
1. Khái niệm:
Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời
như cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai
thác cho các hoạt động sống của con người. Dựa theo độ sâu phân bố, có thể chia nước
ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước
ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo
địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường khơng có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do
vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt.
Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp
đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo
không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có 3 vùng chức năng:
- Vùng thu nhận nước
- Vùng chuyển tải nước
- Vùng khai thác nước có áp.
Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa, từ vài chục
đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực. Đây là loại nước
ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định. Trong các khu vực phát triển đá cacbonat
thường tồn tại loại nước ngầm caxtơ di chuyển theo các khe nút caxtơ. Trong các dải
cồn cát vùng ven biển thường có các thần kính nước ngọt nằm trên mực nước biển.
Có hai loại nước ngầm: nước ngầm khơng có áp lực và nước ngầm có áp lực.Nước
ngầm khơng có áp lực là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp đá
nầy nằm bên trên lớp đá không thấm như lớp diệp thạch hoặc lớp sét nén chặt. Loại
nước ngầm này có áp suất rất yếu, nên muốn khai thác nó phải thì phải đào giếng xuyên

qua lớp đá ngậm rồi dùng bơm hút nước lên. Nước ngầm loại này thường ở không sâu
dưới mặt đất, có nhiều trong mùa mưa và ít dần trong mùa khơ. Nước ngầm có áp lực là
dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp đá này bị kẹp giữa hai lớp
sét hoặc diệp thạch không thấm. Do bị kẹp chặt giữa hai lớp đá không thấm nên nước
1


có một áp lực rất lớn vì thế khi khai thác người ta dùng khoan xuyên qua lớp đá không
thấm bên trên và chạm vào lớp nước này nó sẽ tự phun lên mà không cần phải bơm. Loại
nước ngầm nầy thường ở sâu dưới mặt đất, có trữ lượng lớn và thời gian hình thành nó
phải mất hàng trăm năm thậm chí hàng nghìn năm.
2. Tình hình phân phối và tiêu thụ nước sạch tại Thành phố Hồ Chí Minh:
Hiện tại thành phố Hồ Chí Minh có các hình thức sử dụng nước sau đây:
- Sử dụng nước qua đồng hồ nước: chiếm đa số trong nội thành (80% trong nội
thành cũ và 56% trong nội thành mới). Tuy nhiên ở khu vực ngoại vi tỉ lệ hộ sử dụng
đồng hồ nước của cơng ty cấp nước chỉ có 21% bởi vì mạng lưới cấp nước rất kém hoặc
khơng có mạng lưới cấp nước. Ngồi ra cịn tồn tại tình trạng nhiều hộ sử dụng chung
một đồng hồ nước do chưa cấp được đồng hồ riêng.
- Sử dụng nước từ giếng tư nhân hoặc đổi nước. Đây là loại hình sử dụng nước khi
hệ thống phân phối nước khơng tới được các khu vực này hoặc có tới nhưng không cấp
đủ nước tiêu dùng. Giếng tư nhân là loại hình cấp nước chính ở nội thành mới và vùng
ngoại vi (chiếm từ 34 – 45%). Đổi nước (hoặc dùng nước của láng giềng) là giải pháp
chủ yếu trong khu vực nội thành cũ nơi mà điều kiện nhà cửa không thuận lợi cho việc
khoan giếng. Tỷ lệ này khá cao trong vùng ngoại vi (34%), đặc biệt là ở Bình Chánh và
Nhà Bè (nơi mà chất lượng nước ngầm xấu).
3. Một số nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm:
Quá trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nơng thơn ở nước ta đang trở thành một xu
thế tất yếu. Tuy nhiên, hiện trạng nước ngầm tại khu vực nông thôn đang dần cạn kiệt
và đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nặng bởi nước thải sinh hoạt và các khu cơng nghiệp
cận kề…

Chất lượng nước ngầm được tìm thấy trong hầu hết các tầng chứa đều đáp ứng được
mục đích uống hay tưới tiêu. Nước ngầm ít bị ơ nhiễm hơn nước mặt vì nước đã được
lọc qua nhiều tầng đất đá. Đó là trước kia, hiện tại chất lượng nước ngầm có sự thay đổi
theo chiều hướng xấu hơn. Những hoạt động tăng trưởng kinh tế đã vô ý ảnh hưởng xấu
đến chất lượng nguồn nước ngầm. Các chất thải của con người và động vật, các chất
thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hố học… tất cả những loại
2


chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ơ nhiễm
nguồn nước ngầm. Đã có khơng 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. 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 hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các q trình
phong hóa và sinh hóa trong khu vực. Những vùng có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều
chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ơ nhiễm bởi sự thẩm thấu từ
nước mưa.
II. Tính chất của nước ngầm:
1. Tính chất chung:
Nước ngầm được tạo nên do nước mưa và hơi nước thấm vào trong lòng đất và được
giữ lại trong các tầng trữ nước nằm xen kẽ với các tầng không thấm nước. Do nước
thấm qua các tầng đất đá, cát, sỏi giống như quá trình lọc qua cá lớp vật liệu lọc nên
nước ngầm có hàm lượng chất lơ lững nhỏ. Tồn tại trong các tầng trữ nước là các khống
chất, vì vậy nước ngầm thường có hàm lượng các nguyên tố kim loại đặc biệt là sắt và
mangan. Hàm lượng các nguyên tố kim loại trong nước ngầm phụ thuộc vào tính chất
địa chất của từng khu vực. Nhìn chung chất lượng nước ngầm thường tốt hơn so với chất
lượng nước mặt. Vì thế, nước ngầm thường được sử dụng làm nguồn nước cho sinh hoạt
và công nghiệp vừa bảo đảm vệ sinh vừa giảm được giá thành xử lý.

Một số đặc trưng chung của nước ngầm:
- Độ đục thấp
- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định
- Khơng có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S…
- Chứa nhiều khống chất hịa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo.
- Khơng có hiện diện của vi sinh vật.

3


Bảng 1: Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt:
Thông số

Nước ngầm

Nước bề mặt

Nhiệt độ

Tương đối ổn định

Thay đổi theo mùa

Chất rắn lơ lửng

Rất thấp, hầu như khơng có

Thường cao và thay đổi theo mùa

Chất khống hịa tan


Ít thay đổi, ít cao hơn so với Thay đổi tùy thuộc chất lượng đất,
nước mặt

lượng mưa
Rất thấp, chỉ có khi nước ở sát đáy

Hàm lượng Fe2+, Mn2+

Thường xuyên hiện diện

Khí CO2 hịa tan

Có nồng độ cao

Rất thấp hoặc bằng 0

Khí O2 hịa tan

Thường khơng tồn tại

Gần như bão hịa

Khí NH3

Thường có

Có khi nguồn nước bị nhiếm bẩn

Khí H2S


Thường có

Khơng có

SiO2

Thường có ở nồng độ cao

Có ở nồng độ trung bình

NO3-

Nồng độ cao

Thường rất thấp

Chủ yếu là các vi trùng do sắt

Nhiều loại vi trùng, vi rút gây

gây ra

bệnh và tảo.

Vi sinh vật

hồ

2. Tính chất lý học:

Một số tính chất vật lý chủ yếu của nước ngầm bao gồm độ đục, nhiệt độ, màu,
mùi, tính dẫn điện.
Độ đục của nước ngầm nhìn chung nhỏ, nếu cơng trình khai thác nước ngầm hồn
thiện thì các chất cặn thơ cũng khơng có trong nước ngầm.
Nhiệt độ nước ngầm thường tương đối thấp, đặc biệt nước ngầm tầng sâu nhiệt độ
của nước ngầm xuống tới 7 – 12oC. Nhìn chung nhiệt độ của nước ngầm khơng thích
hợp với mục đích cấp nước sinh hoạt và cung cấp cho cây trồng. Nếu nhiệt độ nước
4


ngầm thấp hơn 30oC hoặc cao hơn 35oC khi sử dụng cần phải qua xử lý. Để xử lý tăng
nhiệt độ, nước ngầm từ giếng bơm lên được trữ lại trong bể để hâm nóng dưới ánh mặt
trời.
Phần lớn nước không màu. Màu sắc của nước phụ thuộc vào thành phần hóa học và
tạp chất có trong nước. Nước cứng có màu xanh nhạt, nước chưa Fe và H2S có màu lục
nhạt, nước chưa chất hữu cơ thường có màu vàng nhạt.
Nước thường khơng có mùi. Khi trong nước chưa sắt và mangan thì có mùi tanh
và chứa H2S thì có mùi trứng thối.
Tính dẫn điện của nước phụ thuộc vào tổnglượng muối trong nước, tính chất các
muối và nhiệt độ của nước. Nước khống hóa cao thường có tính dẫn điện mạnh.
3. Tính chất hóa học:
Tính chất hóa học của nước ngầm thường được thể hiện ở độ khoáng hóa của nước
ngầm. Nước ngầm nhìn chung có độ khống hóa cao so với yêu cầu cho phép sử dụng
để sinh hoạt, ăn uống và các mục đích khác. Tuy nhiên, độ khống hóa cho phép cịn phụ
thuộc vào tính chất của từng loại muối chứa trong nước.
Thực tế cho thấy trong nước ngầm hầu như xuất hiện tất cả các loại muối tự nhiên
như: Na2CO3, MgCO3, Na2SO4, Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3, NaHCO3… NaCl, NaBr.
Ở các vùng sa mạc, nước ngầm chứa các muối NaNO3, KNO3. Đối với nước ngầm
có hàm lượng đạm và lân cao nếu sử dụng làm nước tưới sẽ có ích với cây trồng vì đây
là nguồn phân thiên nhiên quý giá.

Do điều kiện địa chất của tầng trữ nước và quá trình hình thành nước ngầm, nên hàm
lượng các nguyên tốt kim loại trong nước ngầm tương đối cao, đặc biệt là các kim loại
nặng như sắt, chì, mangan, đồng, thủy ngân, asen, crơm…
Hàm lượng các hợp chất hữu cơ như: cyanur, phenol, sunfua… chứa trong nước
ngầm đặc biệt ở các vùng tập trung dân cư và nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp cũng
tương đối cao. Ngồi ra, về mặt an toàn vệ sinh hàm lượng các chất độc hại như thuốc
trừ sâu, vi khuẩn gây bệnh như coliform cũng dễ xuất hiện trong nước ngầm.

5


4. Sắt và mangan trong nước ngầm:
Hàm lượng các nguyên tố kim loại chứa trong nước ngầm đặc biệt là kim loại
nặng sắt tương đối cao cần được quan tâm một cách thích đáng.
- Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt: Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion,
sắt có hóa trị 2 (Fe2+) là thành phần của các muối hòa tan như Fe(HCO3)2 và FeSO4.
Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố khơng đều trong
các lớp trầm tích dưới đất sau. Hàm lượng sắt cao sẽ làm cho nước có mùi tanh và có
màu vàng, gây ảnh hưởng khơng tốt đến chất lượng nước uống sinh hoạt và sản xuất.
Do đó, khi mà nước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì
chúng ta phải tiến hành khử sắt.
- Các hợp chất vô cơ của ion sắt:
+ Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị II: FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2,
FeSO4…
+ Các hợp chất vơ cơ của ion sắt hóa trị III: Fe(OH)3, FeCl3… trong đó Fe(OH)3 là
chất keo tụ, dễ lắng trong các bể lắng và bể lọc. Vì thế các hợp chất vơ cơ của sắt hịa
tan trong nước hồn tồn có thể xử lý bằng phương pháp hóa lý: làm thống lấy oxy của
khơng khí để oxy hóa sắt hóa trị II thành sắt hố trị III và cho q trình thủy phân, keo
tụ Fe(OH)3 xảy ra hoàn toàn trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và các bể lọc trong.
- Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat, photphat (FeSiO(OH)3+3)

- Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic, funvic,..
- Các ion sắt hòa tan Fe(OH)+, Fe(OH)3 tồn tại tùy thuộc giá trị thế oxy hóa khử và
pH của mơi trường.
- Các loại phức chất và hỗn hợp các ion hịa tan của sắt khơng thể khử bằng phương
pháp lý học thông thường, mà phải kết hợp với phương pháp hóa học. Muốn khử sắt ở
dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxy hóa như: Cl-, KMnO4, Ozone để phá vỡ
liên kết và oxy hóa sắt thành ion hóa trị III hoặc cho vào nước các chất keo tụ FeCl3,
Al2(SO4)3 và kiềm hóa để có giá trị pH thích hợp cho q trình đồng keo tụ các loại keo
sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọc trong.
6


Mangan thường tồn tại song song với sắt trong nước ngầm. Nước nhiễm mangan
gây ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống sinh hoạt của mọi người, ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khỏe. Mangan có mặt trong nước ở dạng ion hịa tan (Mn2+). Nếu ở hàm lượng
nhỏ dưới 0,1 mg/lít thì mangan có lợi cho sức khỏe. Tuy nhiên nếu hàm lượng mangan
cao từ 1-5 mg/lít sẽ gây ra khơng ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể.
Mangan khơng có khả năng gây đột biến cũng như hình thành các bệnh nguy hiểm
như ung thư, cũng khơng ảnh hưởng đến sinh sản…nhưng nó có liên quan mật thiết đến
hệ thần kinh, gây ra các độc tố hình thành hội chứng manganism với các triệu chứng
gần như tương tự bệnh Parkinson. Nếu lượng Mn hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc
với phổi, hệ thần kinh, thận và tim mạch. Khi hít phải Mangan với lượng lớn có thể gây
hội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh.
Theo Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước ăn uống – QCVN 01-1:2018/BYT,
hàm lượng mangan trong nước không được vượt quá 0,1 mg/l.
Thực tế Mn tồn tại trong tự nhiên rất nhiều và có thể nói, dạng tồn tại trong nước
của chúng là ít gây hậu quả nhất. Tuy nhiên sử dụng nguồn nước chứa mangan lâu ngày
cũng gây ra nhiều hậu quả khơng tốt cho sức khỏe con người. Vì vậy, nếu có thể, con
người nên lựa chọn cho mình giải pháp để có thể sử dụng nguồn nước sạch và an tồn,
để bảo vệ sức khỏe của bạn và gia đình thay vì vẫn sử dụng nguồn nước lẫn nhiều tạp

chất như hiện nay.
III. Một số quá trình cơ bản xử lí nước ngầm:
Chất lượng nước có 3 thành phần cần xử lý:
- pH: giá trị pH ít thay đổi theo các mùa và nguồn nước giếng hiện đang khai thác
có giá trị pH thấp. Giá trị pH thường thay đổi từ 5,66  5,83, vào các tháng chuyển
tiếp pH thường có giá trị cao hơn.
- Fe: hàm lượng Fe của các giếng vào mùa khơ thường cao hơn chút ít so với mùa
mưa. Hàm lượng Fe thường từ 14,6 15,1 mg/l. Hàm lượng Fe ngày thấp nhất là 10,8
mg/l, còn ngày cao nhất có khi lên đến 19,2 mg/l. Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng
Fe như vậy là tương đối cao, phải sử dụng thêm hóa chất mới có thể xử lý nước đạt yêu
cầu nước cấp.

7


- Mn trong nước thô khoảng 0,8 – 0,9 mg/l. Hàm lượng Mn thấp và rất ít biến
động.
Như vậy, hiện nay lưu lượng nước khai thác tương đối ổn định về chất lượng.
Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhu
cầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, đặc điểm của nguồn nước ngầm, các điều kiện tự
nhiên, điều kiện kinh tế xã hội… mà chúng ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý nước ngầm
sao cho phù hợp. Tuy nhiên có một số q trình cơ bản có thể áp dụng để xử lý nước
ngầm được tóm tắt như bảng sau:
Bảng 2: Một số q trình cơ bản có thể áp dụng để xử lý nước ngầm
Q trình xử lý
Làm thống

Clo hố sơ bộ

Q trình khuấy trộn

hố chất
Q trình keo tụ và
phản ứng tạo bơng
cặn
Q trình lắng

Q trình lọc
Hấp thụ và hấp phụ
bằng than hoạt tính
Flo hố nước
Khử trùng nước

Mục đích
Lấy oxy từ khơng khí để oxy hố sắt và mangan hố trị II
hồ tan trong nước.
Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh q
trình oxy hố và thuỷ phân sắt và mangan trong dây
chuyền công nghệ khử sắt và mangan.
Làm giàu oxy để tăng thế oxy hoá khử của nước, khử các
chất bẩn ở dạng khí hồ tan trong nước.
Oxy hố sắt và mangan hồ tan ở dạng các phức chất hữu
cơ.
Loại trừ rong, rêu, tảo phát triển trên thành các bể trộn,
tạo bông cặn và bể lắng, bể lọc.
Trung hoà lượng amoniac dư, diệt các vi khuẩn tiết ra
chất nhầy trên mặt lớp các lọc.
Phân tán nhanh, đều phèn và các hoá chất khác vào nước
cần xử lý.
Tạo điều kiện và thực hiện q trình dính kết các hạt cặn
keo phân tán thành bơng cặn có khả năng lắng và lọc với

tốc độ kinh tế cho phép.
Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả
năng lắng với tốc độ kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi
trùng và vi khuẩn.
Loại trừ các hạt cặn nhỏ khơng lắng được trong bể lắng,
nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc.
Khử mùi, vị, màu của nước sau khi dùng phương pháp xử
lý truyền thống không đạt yêu cầu.
Nâng cao hàm lượng flo trong nước đến 0,6 - 0,9 mg/l để
bảo vệ men răng và xương cho người dùng nước.
Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể
lọc.

8


Ổn định nước

Làm mềm nước
Khử muối

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 để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống.
Khử ra khỏi nước các ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ yêu
cầu.
Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hoà
tan đến nồng độ yêu cầu.

9



Chương II: THÔNG TIN CHI TIẾT NƯỚC ĐẦU VÀO VÀ ĐỀ XUẤT QUY
TRÌNH XỬ LÝ
I. Các thơng số chỉ tiêu chất lượng của nguồn nước đầu vào:
Đặc tính chung của nguồn nước ngầm là độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hố
học ít thay đổi theo thời gian, thường chứa rất ít vi khuẩn, ngồi ra hàm lượng sắt có
trong nguồn nước ngầm thường cao. Việc xác định được thành phần và tính chất của
nước ngầm giúp ta dễ dàng tìm ra phương pháp xử lý hiệu quả.
Yêu cầu nước đầu ra theo QCVN 01-1:2018/BYT – Quy chuẩn Quốc gia về chất
lượng nước sinh hoạt.
Bảng 3: Thông số nước đầu vào
STT

Chỉ tiêu

1

pH

2

Độ cứng

4

Fe
tổng
As


5

Cl-

6

Coliform

3

Amoni
(NH4+)
8
Mn
Bicacbonat
9
(HCO3-)
II. Đề xuất quy trình xử lý:
7

Đơn vị

Kết quả
phân tích

QCVN 011:2018/BYT

Nhận xét

-


5,7

6,0 – 8,5

Khơng Đạt

176

350

Đạt

mg/L

14

0,5

mg/L

0,0089

0,01

Đạt

mg/L

43,2


300

Đạt

40

50

Đạt

mg/L

0,7

3

Đạt

mg/l

1,4

0,1

Đạt

mgCaCO3/L

MPN/100mL


Khơng Đạt

54

1. Sơ đồ cơng nghệ :
Dựa vào tình chất của nguồn nước đầu vào và các yêu cầu của nước đầu ra, ta thấy các
chỉ tiêu cần phải xử lý là sắt tổng và mangan. Có nhiều cách để xử lý các thành phần
này trong nước tuy nhiên cần phải quan tâm đến khả năng có thể đơn giản hóa việc vận
hành quy trình, qua đó tiết kiệm được kinh phí xây dựng ban đầu và dễ dàng khắc phục
khi có sự cố xảy ra. Do hàm lượng sắt trong nguồn nước đầu vào > 9mg/L, nên nhóm
em đề xuất quy trình xử lý như sau:
10


Nước ngầm

Trạm bơm cấp I
NaOH
Tháp oxy hóa

Bể lắng đứng

Nước rửa

Bể trung gian

Bể chứa

Đem xử lý


Bồn lọc áp lực
Clorin
Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II

Mạng lưới cấp nước
(QCVN 1-1:2018/BYT)

11


1.1. Cơng trình đơn vị:
- Tháp làm thống cao tải:
Tháp cao tải hay còn gọi cái tên đơn giản hơn là tháp oxy hóa, tháp làm thống. Về
cơ bản thì nó cũng có chung một mục đích là oxy hóa các kim loại nặng có chứa trong
nước nhờ vào quá trình hóa lý. Q trình hóa lý này diễn ra một cách tự nhiên, khơng
cần tác động bởi hóa chất. Bản thân tháp oxy hóa cao tải nó cũng tự có thể thúc đẩy q
trình oxy hóa nước cần xử lý.
Ưu điểm của tháp có thể nêu ra như sau:


Thiết kế nhỏ gọn, không gian lắp đặt tiết kiệm



Hiệu quả xử lý sắt, mangan, asen trong nước tốt




Thao tác, vận hành tháp đơn giản



Khơng u cầu chi phí năng lượng khi vận hành tháp



Chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn so với các loại thiết bị cùng loại khác



Dễ dàng lắp đặt



Dễ dàng bảo dưỡng, vệ sinh và tu sửa

Nhược điểm của tháp oxy hóa:


Cần có khơng gian lắp đặt thống, để có thể hút được nhiều khơng khí giàu oxy



Cần một khơng gian cao, vì thiết kế của tháp cần cao để đảm bảo hiệu suất xử
lý.

- Bể lắng:

Lắng là khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ xử lí nước. Các loại bể lắng được
thiết kế để loại trừ các hạt cặn lơ lửng có khả năng lắng do trọng lực ra khỏi nước.
Nhiệm vụ của bể lắng là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt kích thước lớn hơn hoặc bằng
0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,6. Để loại trừ hiện tượng bào mịn các cơ cấu
chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể lắng.

12


- Bể trung gian:
Có nhiệm vụ chứa nước phục vụ cho máy bơm áp lực. Tránh hiện tượng hụt nước cho
máy bơm. Nước sau khi qua bể trung gian sẽ được bơm qua bể lọc.
- Bồn lọc áp lực:
Lọc không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn các lỗ
rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại keo sắt, keo hữu cơ gây độ đục, độ màu. Bồn
lọc thường được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc yêu
cầu đối với chất lượng nước. Bồn lọc đây được thiết kế gồm hai lớp: cát thạch anh và
lớp sỏi.
Nước cấp khi qua bể lắng hầu hết các cặn lơ lửng đều được giữ lại, chỉ cịn 20% cặn
lơ lửng khơng lắng được ở bể lắng mà tiếp tục đi vào bể lọc, có nhiệm vụ giữ lại tất cả
các cặn không thể lắng được.
- Bể chứa nước sạch:
Dùng để chưa nước sau khi lọc, tại đây ta châm thêm một lượng clo đủ nhằm tiêu
diệt vi sinh và khử trùng trong đường ống, ngăn chặn tảo phát triển làm nghẹt ống. Bể
này đặt nằm gần bể lọc và trạm bơm cấp II. Ngoài ra, cột mực nước trong bể chọn phù
hợp với điều kiện địa hình, cao độ mực nước ngầm và có thể tự mồi cho các máy bơm
cấp II.
- Trạm bơm cấp II:
Trạm bơm cấp II có nhiệm vụ bơm nước đã xử lý từ bể chứa nước sạch vào mạng
lưới cấp nước hoặc bơm lên bể chứa áp lực.

Vì trực tiếp bơm nước cấp cho các hộ dùng nước nên trạm bơm cấp II thường làm
việc theo chế độ thay đổi.
Khi bố trí trạm bơm cấp II cần các yêu cầu:
+ Diện tích chốn chỗ và chiều cao trạm bơm.
+ Cao độ trục bơm so với cột mực nước thấp nhất trong bể bơm.
+ Cốt nền trạm bơm.

13


+ Vị trí trạm bơm thuận tiện và an tồn cho việc bố trí các tuyến cấp điện, ống hút
và ống đẩy, chừa hành lang sửa chữa thiết bị ống.
+ Trước trạm bơm phải có vị trí để đặt các thiết bị hoặc tháp chống va.
+ Trạm bơm và nhà điều hành là hai cơng trình tạo dáng kiến trúc và cảnh quan
chung cho nhà máy xử lý nước.
1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước ngầm được trạm bơm cấp I bơm lên tháp làm thống cao tải. Cơng dụng của
tháp làm thoáng cao tải là tăng lượng oxy trong nước, khử CO2, nâng pH của nước để
đẩy nhanh quá trình oxy hóa sắt và mangan, Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+. Quá
trình này diễn ra một cách tự nhiên, khơng cần tác động bởi hóa chất. Bản thân tháp oxy
hóa cao tải nó cũng tự có thể thúc đẩy q trình oxy hóa nước cần xử lý. Nước sau đó
sẽ chảy vào ống thu nước dẫn qua bể lắng kết tủa được hình thành Fe(OH)3, MnO2 và
lắng xuống đáy. Trong quá trình đi xuống các hạt kết tủa nhỏ sẽ kết dính lại với nhau
hình thành bơng cặn, dễ dàng tách ra khỏi nước và được đưa ra ngoài theo đường xả
cặn đến bể chứa bùn. Phần nước trong thu được bên trên bể lắng chứa các cặn nhỏ
không lắng được sẽ được đưa vào máng và đi sang bồn lọc. Tại đây, nước sẽ di chuyển
qua các lớp vật liệu lọc để loại bỏ phần kết tủa còn lại nhằm tạo cho nước có độ trong
cần thiết. Nước sau khi xử lý sẽ chảy sang bể chứa nước sạch và phân phối vào mạng
lưới sử dụng. Trên đường ống qua bể chứa nước sạch, Clorine được thêm vào với tác
dụng khử trùng cho nước.

Bồn lọc sau một thời gian sử dụng cần được vệ sinh rửa ngược để tách bỏ các kết tủa
bám trên bề mặt vật liệu tránh trường hợp tắc nghẽn, ảnh hưởng đến hiệu quả lọc của
bể. Nước dùng để rửa lọc được lấy từ bể chứa nước sạch lên. Nước sau khi rửa lọc sẽ
theo đường ống ra ngoài theo đường ống nước đến bể lắng. Bùn thải từ bồn lắng và bồn
lọc sau khi đưa đến bể chứa bùn thì sẽ được tách ra. Bùn thải sẽ thu hồi và xử lý riêng.

14


Chương III: TÍNH TỐN CHI TIẾT CƠNG TRÌNH
I. Lựa chọn công nghệ để thiết kế và thông số nguồn nước:
1. Chọn công nghệ:

15


2. Thông số nguồn nước:
Bảng 4: Thông số nguồn nước đầu vào cần xử lý
Kết quả

QCVN 01-

phân tích

1:2018/BYT

-

5,7


6,0-8,5

Khơng đạt

Độ cứng

mgCaCO3/L

170

350

Đạt

3

Fe tổng

mg/L

14

0,3

Khơng đạt

4

As


mg/L

0,009

0,01

Đạt

5

Cl-

mg/L

45

300

Đạt

6

Coliform

MPN/100mL

40

50


Đạt

mg/L

0,5

3

Đạt

mg/l

0,09

0,1

Đạt

STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

1

pH

2


7
8
9

Amoni
(NH4+)
Mn
Bicacbonat

Nhận xét

54

(HCO3-)

II. Tính tốn thiết kế:
1. Tính lượng NaOH:
Q = 820m3/d = 40 m3/h = 0,0111 m3/s
- Lượng pH NaOH cho vào để nâng pH từ 5,7 lên 6,5:
m = 40 × (10-5,7 – 10-6,5) = 6,72 × 10-5 g/l = 0,0672 g/m3
- Khối lượng NaOH sử dụng mỗi ngày:
=

×
0,0672 × 820
=
≈ 123 /
0,45
0,45


à

16


2. Bể lắng đứng:
Tính tốn bể lắng đứng, Q = 820m3/d = 40 m3/h = 0,0111 m3/s
Nồng độ TSS vào bể lắng C = 100 (g/m3)
Cấu tạo bể lắng gồm 4 phần:
+ Phần thân là vùng lắng có dạng hình trụ trịn
+ Phần đáy là vùng chứa cặn có dạng hình nón cụt
+ Vùng thu nước ra
+ Vùng phân phối nước
vào
2.1 Tính tốn vùng lắng
Tổng thể tích của bể lắng
W = Q*t = 40*1,5 = 60 m3
Trong đó:
Q: lưu lượng nước tính tốn (m3/h) Q= 40 m3/h
t: Thời gian lắng được xác định bằng thực nghiệm (chọn t= 1,5h)
Diện tích bể trong mặt bằng
=

= 20 m2

=

Trong đó H= Chiều sâu vùng lắng của bể lắng đứng có thể lấy từ 35m. Chọn H= 3 (m)
Đường kính của bể lắng
=


∗

∗

=

= 5,04

chọn D = 5 m

Diện tích ướt của ống trung tâm được tính theo cơng thức:
=

=

,

= 0,37 m2

,

Trong đó:
Q: lưu lượng nước tính tốn (m3/h) Q= 0,0111 m3/s
V: tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30
mm/s (0,03 m/s)
Đường kính của ống trung tâm
=

=


∗ .

= 0,686 chọn d = 0,7 m
17


Đường kính phần loe của ống trung tâm :
dloe = 1,35 * 0,7 = 0,945 m
Với: d: đường kính ống trung tâm, d = 0,7 m.
Chiều cao phần ống loe lấy bằng đường kính miệng loe của ống trung tâm:
hloe=dloe=0,945m
Đường kính tấm hát:
d₁ = 1,3 * dloe
Với: dloe: đường kính phần loe của ống trung tâm, dloe = 0,945 m.
⇒d1=1,3*0,945 = 1,2285 (m)
Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17°
2.2 Tính tốn vùng chứa cặn
Chiều cao của phần hình nón của bể lắng được xác định theo công thức
ℎ =

−
2

∗

50 =

4,5 − 0,8
2


50 = 2.2

Trong đó:
D là đường kính bể lắng dn là đường kính đáy nhỏ
của dn hình nón cụt chọn dn =0,8 (m)
là góc nghiêng của đáy bể lắng với phương ngang, chọn

= 50°

Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng 80% chiều cao tính tốn của vùng lắng và
bằng
Htrung tâm= 0,8x 3= 2,4(m)
Chiều cao tổng cộng của bể lắng sẽ là
Htổng = h1 + hn + hr + hbv = 3 + 2.2 + 0,4 + 0,5 = 6.1 m
Trong đó

i=

0,5 là chiều cao an tồn từ mực nước đến thành

bể.
Thời gian giữa 2 lần xả cặn
=

∗ ∗
∗( )

Trong đó:
V: thể tích phần chứa cặn của bể (m3), V=1 m3

18


N: số bể lắng, N=1
Q: lưu lượng tính tốn (m3/h), Q=40m3/h
C: nồng độ cặn trong nước đưa vào bể lắng = 100 (g/m3)
: nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m3), lấy theo bảng dưới đây:
Hàm lượng cặn

Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng g/m3 sau thời gian

trong nước nguồn
6h

12h

24h

Đến 50

9 000

12 000

15 000

Trên 50 đến 100

12 000


16 000

20 000

Trên 100 đến 400

20 000

32 000

40 000

Trên 400 đến 1000

35 000

50 000

60 000

Trên 1000 đến 1500

80 000

100 000

120 000

Khi làm mềm nước


200 000

250 000

300 000

28 000

32 000

35 000

(có độ cứng Mg
<25% độ cứng tồn
phần) bằng vơi hoặc
vơi với Soda
Như trên, nước có
độ cứng Magie
>75% độ cứng tồn
phần
Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng g/m3 sau thời gian
Chọn

= 12000 g/m3
19


=

∗ ∗

∗

= 3h

Để đảm bảo hiệu quả cho quá trình lắng và thuận tiện trong việc vận hành chọn
thời gian giữa 2 lần xả bùn là 3 giờ.

2.3 Tính tốn vùng phân phối nước vào bể lắng:
Nước chảy trong ống từ tháp oxi hóa sang ống chọn vận tốc v=0,8m/s =2880m/h
(theo điều 6.59 TCXDVN 51:2006, v=0.8-1m/s)
Đường kính ống dẫn nước sang bể lắng
=

=

∗
∗

= 0,13 m

Chọn ống chính D = 150mm, 2 nhánh ống dẫn nước vào bể
2.4 Tính tốn vùng phân phối nước ra khỏi bể:
Để thu nước sau lắng, dùng hệ thống máng thu nước chảy tràn, máng được đặt
vòng theo chu vi bể và nằm bên trong thành bể cách miệng bể lắng 30cm (từ trên
xuống)
Chọn chiều rộng máng b=30cm = 0,3m
Chiều dài mép máng Lm = 2 × (D-2b) = 2 × (5 - 2×0,3) = 8,8 m
Máng răng cưa:
Máng răng cưa với cấu tạo các tam giác vng cân chảy tràn, điều chỉnh chế độ
chảy thích hợp vào máng thu. Chọn máng răng cưa làm bằng inox có các thơng số

sau:
Thanh răng cưa:
+ Bề dày: 3 mm
+ Chiều rộng vát ở đỉnh răng cưa: 50 mm.
+ Chiều cao răng cưa: 100 mm.
+ Chiều cao cả thanh: 250 mm.
Khe dịch chuyển:
+ Chiều rộng: 12 mm.
+ Chiều cao: 100 mm.
+ Khoảng cách giữa 2 khe: 400 mm.
Các kích thước của thanh răng cưa được mơ tả trong Hình
20