Chương 4: Trạm bơm nước thoát docx

- Chọn vị trí trạm bơm trong trạm xử lý cần quan tâm đến các công trình xử lý và công trình phụ trợ.Trạm có thể dùng để bơm bùn hoạt tính đc nén, bơm bùn từ bể sơ cấp, bơm nước rút ra từ

IV Chương 4: Trạm bơm nước thoát (5 tiết)

4.1 Phân loại máy bơm nước thoát : (0.5 tiết)

4.1.1 Yêu cầu cơ bản của máy bơm:

Do nước cần bơm chứa một lượng lớn chất bẩn nên đòi hỏi máy phải có cấu tạo đặc biệt Những yêu cầu cơ bản của máy là:

+ Không bị tắc do chất bẩn trong nước

+ Đảm bảo thoát nhanh và dễ dàng vận chuyển các chất thô trong nước khi qua máy

4.1.2 Phân loại máy bơm:

- Bơm ly tâm: dùng cho các loại HTTN

+ Bơm trục ngang

+ Bơm trục đứng

+ Bơm một cấp và bơm nhiều cấp

+ Bơm chìm

- Bơm hướng trục: công suất lớn nên dùng cho HTTN mưa, HT thuỷ lợi và HTTN chung

- Bơm cánh xoắn

4.2 Mục đích và vị trí đặt trạm bơm nước thoát: (0.5 tiết)

4.2.1 Mục đích:

Làm nhiệm vụ để chuyển nước thoát hoặc bùn cặn lên cao khi chúng không thể tự chảy được

4.2.2 Vị trí:

- Nơi độ sâu đặt cống vượt quá giới hạn qui định Độ sâu lớn nhất đặt cống

tự chảy khi thi công bằng phương pháp đào mở mặt thường lấy:

+ Trong đất sụt lở: 4-5m

+ Trong đất chắc ướt : 5-6m

+ Trong đất khô không lở: 7-8m

- Trong thời gian mực nước lũ cao, nước mưa trong đô thị không thể tự chảy ra sông được mà phải bơm

- Vị trí đặt phải có điều kiện xây dựng và địa chất thuỷ văn thuận lợi như

đất có cường độ cao, mực nước ngầm thấp…Trạm bơm nên đặt nơi đất trống, gần các nhà máy công nghiệp có khoảng cách ly và dải cây xanh có chiều rộng không nhỏ hơn 10m Trường hợp khu vực đặt trạm bị ngập úng, cốt thềm cửa ra vào phải cao hơn đỉnh sóng của cơn lũ lớn nhất tối thiểu 0.5m với độ đảm bảo 3%

- Khi trạm bơm đặt trong đô thị, nên đặt trạm sâu trong ô phố và phải lưu ý xả sự cố ra sông hồ(được sự quản lý của ban ngành có liên quan) hoặc hệ thống nước thải khác

- Về mặt vệ sinh, trạm bơm phải đặt xa các công trình tối thiểu 15-30m(trị

số lớn cho trạm công suất lớn) v à có cây xanh cách ly

- Trạm bơm nước mưa nên đặt gần hồ, tận dụng hồ làm dung tích điều hoà cho trạm

- Nên hạn chế số lượng trạm bơm chuyển tiếp để tránh chi phí đầu tư xây dựng và quản lý

- Vị trí trạm bơm chính cần được lựa chọn trên cơ sở so sánh nhiều phương

án khác nhau để chi phí đầu tư xây dựng và quản lý là thấp nhất

- Chọn vị trí trạm bơm trong trạm xử lý cần quan tâm đến các công trình

xử lý và công trình phụ trợ.Trạm có thể dùng để bơm bùn hoạt tính đc nén, bơm bùn từ bể sơ cấp, bơm nước rút ra từ sân phơi bùn Bể chứa của trạm bơm trong trạm xử lý còn dùng để xả kiệt bể lắng…

4.2.3 Phân loại trạm bơm thoát nước, sơ đồ bố trí trạm bơm: (1tiết)

a/ Phân loại:

• Trạm bơm nước sinh hoạt:

+ Trạm bơm cục bộ: là trạm bơm phục vụ cho một hay vài công trình nhà ở hoặc xí nghiệp công nghiệp

+ Trạm bơm khu vực: là trạm bơm phục vụ cho từng vùng riêng biệt hay phục vụ cho một vài lưu vực thoát nước

+ Trạm bơm chuyển tiếp: là trạm bơm phục vụ chuyển tiếp nước thải từ vị trí này tới vị trí khác vì lý do kinh tế kỹ thuật hay vì nước thải không thể tự chảy được

+ Trạm bơm chính: là trạm bơm dùng để bơm toàn bộ nước thải của đô thị

đưa lên công trình xử lý hoặc xả vào nguồn tiếp nhận

• Trạm bơm nước sản xuất:

+ Trạm bơm này rất phong phú, phụ thuộc vào chất lượng của nước thải

Ví dụ: nước có tính xâm thực đối với bê tông, gang, thép, đòi hỏi phải bảo

vệ bể chứa khỏi bị phá hoại, phải sử dụng máy bơm riêng và trang bị bộ

phận rửa định kỳ thiết bị bằng nước sạch

• Trạm bơm nước mưa:

+ Trạm bơm này có nhiệm vụ tiêu úng khi không thể dẫn nước mưa bằng tự chảy ra nguồn

• Trạm bơm bùn:

+ Thiết kế trong công trình xử lý nước thải

Ví dụ: trạm bơm bùn từ bể lắng sơ cấp và bùn hoạt tính đc nén lên bể mêtan, bơm cát từ bể lắng cát, bơm bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp lên bể

tái sinh…

b/ Sơ đồ bố trí trạm bơm:

- Giải pháp bố trí trạm phụ thuộc điều kiện địa hình, địa chất , điều kiện kinh tế, kỹ thuật Trạm bơm thoát nước có thể bố trí theo các cách sau: + Theo cách tổ hợp bể chứa, song chắn rác và gian bơm có thể bố trí phân ly (hình a)hoặc kết hợp (hình b)

song ch¾n r¸c

èng vµo

èng thu

miÖng thu

c«n thu m¸y b¬m

b/

song ch¾n r¸c èng vµo

+ Theo vị trí đặt máy so với mặt đất có trạm đặt nông (sâu nhỏ hơn 4m),

nửa chìm (sâu đến7m) và trạm kiểu giếng (sâu lớn hơn 8m) (hình c)

song chắn rác ống vào

bể chứa

ống hút ống đẩy

động cơ điện máy bơm

c/

+ Theo vị trí đặt máy so với mặt nước, có trạm với bơm đặt nổi, bơm đặt chìm

+ Theo dạng mặt bằng có loại trạm mặt bằng tròn, hình chữ nhật hoặc vuông

+ Theo loại bơm đặt trong trạm có máy trục ngang, trục đứng và bơm hướng trục

+ Theo hình thức điều khiển bơm có trạm điều khiển bằng thủ công, nửa tự

động và tự động với trạm điều phối tại chỗ, tự động với hệ điều khiển từ xa

4.3 Thiết kế trạm bơm thoát nước: (2.0 tiết)

4.3.1 Lưu lượng trạm bơm và dung tích bể chứa: (1.0 tiết)

• Lưu lượng trạm bơm:

+ Chọn lưu lượng trạm bơm bằng lưu lượng giờ thải nước lớn nhất

• Dung tích bể chứa:

- Mục đích:

+ Lưu lượng nước thải tới trạm bơm luôn dao động theo các giờ trong ngày vì vậy cần xác định dung tích bể chứa hợp lý để đảm bảo trạm bơm có chế độ làm việc tốt nhất

- Yêu cầu bể chứa và chế độ bơm:

+ Dung tích điều hoà của bể xác định dựa theo chế độ nước đến (bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp) và chế độ bơm đi Vì vậy, chế

độ bơm cố gắng chọn sát với chế độ nước đến(chế độ tích luỹ) để dung tích

bể chứa nhỏ

+ Bể chứa trong trạm bơm nước thải không được chọn lớn vì sẽ không kinh tế Mặt khác cặn bẩn dễ lắng và bị phân huỷ làm cho nước bị nhiễm bẩn lại

+ Nhìn chung trạm bơm thoát nước thường đòi hỏi lưu lượng lớn, áp lực nhỏ nên hợp lý nhất là tổ máy bố trí các máy cùng loại, làm việc song song + Số lần chạy máy càng lớn, dung tích bể càng nhỏ nhưng quản lý trạm càng phức tạp, độ bền của thiết bị điều khiển và cung cấp điện càng giảm Vì vậy, quy phạm qui định số lần chạy máy không quá ba lần trong một giờ khi điều khiển bằng thủ công và không quá sáu lần trong một giờ khi điều khiển tự động Theo kinh nghiệm, khi công suất bơm >50kW, điều khiển tự

động không nên lấy quá ba lần trong một giờ Tổ máy lớn thường chạy liên tục một số giờ không nghỉ

- Xác định dung tích bể chứa:

+ Thể tích bể sẽ tính với lưu lượng của giờ thải nước ít nhất

+ Xác định bằng biểu đồ tích luỹ và đưa vào đó đường lưu lượng bơm đi

- Biểu đồ tích luỹ nước theo giờ: (xem hình a)

+ Thể tích bể sẽ tính với lưu lượng của giờ thải nước ít nhất và cho rằng chế độ thải nước điều hoà theo từng giờ nên biểu đồ tích luỹ nước theo giờ

có dạng đường thẳng

+ Dung tích của bể chứa có giá trị lớn nhất khi lưu lượng nước chảy

đến bằng 50% lưu lượng nước bơm đi lớn nhất

+ Ví dụ: Hình a giới thiệu cách xác định bể chứa theo phương pháp biểu đồ tích luỹ nước giờ Lưu lượng của giờ thải nước lớn nhất là : 6.5% Qngđ Giờ thải nước ít nhất là 1.65% Qngđ Bơm đóng mở với chế độ 3lần/1giờ

Trong giờ thải nước lớn nhất: bơm làm việc liên tục Đường biểu diễn lượng nước chảy đến và lượng nước bơm đi trùng nhau

Trong các giờ khác: bơm làm việc ngắt qucng và khi đó nước được tích luỹ lại trong bể Khi bể đầy nước, các bơm cùng làm việc Bể cạn nước các bơm được ngắt ra (ứng với các điểm a1,a2,a3 và b1,b2,b3) Trên đường 2,3 các đường kẻ song song với đường 4 là đường bơm, các đường kẻ song song với trục hoành là đường biểu diễn thời gian bơm nghỉ Tại thời gian ứng với

điểm a1, bơm được ngắt ra, nước bắt đầu tích luỹ vào bể Đến thời điểm ứng với thời điểm c, bể đầy nước bơm bắt đầu làm việc Biểu đồ bơm lúc này là

đường ca2 Hiệu tung độ lớn nhất giữa đường nước chảy đến và đường nước bơm đi chính là dung tích của bể chứa

Khi lưu lượng nước chảy đến bằng 50% lưu lượng nước bơm đi lớn nhất (3.25%Qngđ) thì dung tích của bể chứa có giá trị lớn nhất là Wbc = 0.6%Qngđ

Khi lưu lượng tính toán với giờ nước thải nhỏ nhất (1.65%Qngđ) thì dung tích cần thiết của bể chứa là Wbc = 0.4%Qngđ

+ Dung tích điều hoà nhỏ nhất của bể chứa khi biết số lần mở máy trong giờ, lưu lượng thải nước nhỏ nhất, có thể xác định theo công thức sau:

Wmin = Qmin (1-Qmin)

n Qb

Trong đó: Wmin – dung tích điều hoà nhỏ nhất của bể chứa(m3)

Qmin – lưu lượng đến giờ nhỏ nhất (m3/h)

Qb- Lưu lượng bơm của trạm (m3/h)

n – số lần mở máy trong bơm

Mặt khác, dung tích điều hoà nhỏ nhất của bể chứa không được nhỏ hơn công suất nhỏ nhất của một máy bơm đặt trong trạm với thời gian làm việc 5-10ph (tuỳ thuộc vào công suất của trạm bơm)

c

1-Giờ nuớc thải đến lớn nhất 6.5%Qngđ

2-Giờ nuớc thải đến 3.25%Qngđ

3-Giờ nuớc thải đến ít nhất 1.65%Qngđ

4-Đuờng bơm đi 6.5%Qngđ

1 2 3 4 5 6

%Qngđ

3

2 1

4

a1

a2

a3

b1

+ Đối với những trạm bơm lớn, có nhiều máy bơm hoặc trạm điều khiển tự

động, chế độ làm việc của trạm bơm chọn theo đường bậc thang Trong trạm một số bơm làm việc liên tục và một số bơm làm việc ngắt qucng để bơm đi lượng nước chảy đến không đều Khi đó dung tích bể chứa sẽ giảm, lấy phụ thuộc vào thời gian cần thiết để mở máy dự trữ và đủ để bố trí song chắn rác và ống hút máy bơm

+ Đối với các khu dân cư nhỏ, lượng nước thải về ban đêm ít Trạm bơm nhỏ có thể làm việc gián đoạn hoặc nghỉ làm việc ban đêm Khi đó dung tích bể chứa có thể lấy tăng lên so với tính toán để đảm bảo đủ chứa lượng

nước trong giờ bơm nghỉ

4.3.2 Cấu tạo và thiết bị trạm bơm: (1.0 tiết)

- Thành phần trạm bơm bao gồm: bể chứa có song chắn rác, gian máy và

các công trình phụ trợ

- Mặt bằng trạm bơm có thể dạng tròn hoặc vuông, có thể xây dựng bằng

gạch hay BTCT

- Trạm phải đảm bảo nước từ bể chứa không thấm sang, nước ngầm xung

quanh không thấm vào

- Trạm phải được trao đổi không khí thường xuyên Chỗ ống qua tường phải

bố trí đai vít ống

- Đối với trạm công suất vừa và nhỏ: máy bơm trong trạm đặt ngay dưới

đáy bể chứa làm cho dung tích chung của trạm nhỏ Trạm không cần bơm nước rò rỉ, hệ thống cẩu lắp đơn giản, chi phí xây dựng nhỏ Tuy nhiên, việc

kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế bơm phức tạp hơn bơm đặt nổi

a/ Bể chứa:

+ Để bảo vệ bơm khỏi bị tắc do rác chèn, cần phải chắn rác , loại bỏ chất

thô có kích thước lớn bằng song chắn rác Chiều rộng khe hở của song chắn phụ thuộc vào loại máy bơm và thường nhỏ hơn đường kính miệng vào của máy bơm là 10-20mm Song chắn rác đặt nghiêng 60-800 so với phương ngang Độ sâu lớp nước qua song không nhỏ hơn 0.8m Tốc độ qua song không quá 0.8-1.0m/s Rác giữ lại trên song chắn được lấy ra bằng thủ công hoặc cào bằng cơ giới Khi lượng rác lớn(>0.1m3/ng) nên cào rác bằng cơ

giới và nghiền rác bằng máy Sản phẩm nghiền xong xả vào mương trước song chắn rác, hoặc tập trung chuyển ra ngoài để xử lý tiếp Khi lượng rác nhỏ (<0.1 m3/ng) thường dùng song chắn cào rác bằng thủ công

+ Mực nước lớn nhất trong bể lấy bằng cốt đáy cống dẫn vào nhằm tránh sự

dềnh nước dẫn đến lắng cặn ở cống Nắp bể đặt cao hơn mực nước cao nhất trong bể 0.5m

+ Độ sâu nước trong bể không nhỏ hơn 1.5m – 2.0m đối với trạm nhỏ, 2.5m

với trạm bơm lớn Đáy bể dốc 0.05-0.1 từ tường xung quanh về phía hố thu

+ Cặn lắng dưới đáy bể cần được gom và hút đi thường xuyên, vì vậy phải

có hệ thống phun, sục để gom cặn(hạn chế sử dụng ống đục lỗ) Nước cấp sục rửa bùn lấy từ ống đẩy về, đường kính ống không nhỏ hơn 50mm và phụ thuộc chiều rộng khe hở của song chắn

b/ Thiết bị gian máy:

- Thiết bị công nghệ trong gian máy bao gồm: máy bơm, phụ tùng trên ống

hút và ống đẩy, máy bơm nước rò rỉ đọng lại trên sàn, máy bơm chân không(nếu cần), thiết bị nâng chuyển, thiết bị kiểm tra và đo lường

• Máy bơm và phụ tùng:

+ Để thuận tiện trong việc điều khiển thì máy bơm thường đặt thấp hơn mực nước trong bể chứa, khi mở máy không cần bơm chân không để mồi máy bơm

+ Máy bơm nước rò rỉ: trong gian máy bao giờ cũng có một ít nước rò

đọng lại trên mặt sàn nên phải dùng máy bơm nhỏ để bơm sang bể chứa

+ Máy bơm chân không: chỉ cần thiết khi máy bơm đặt cao hơn mực nước

trong bể chứa

• Thiết bị nâng chuyển:

+ Để nâng chuyển thiết bị trong quá trình lắp đặt và sửa chữa

• Thiết bị kiểm tra và đo lường:

+ Để kiểm tra áp lực dư của bơm và độ chân không, sử dụng áp kế và chân

không kế

+ Đối với những trạm bơm lớn: mỗi máy bơm cần đặt một đồng hồ đo lưu

lượng kiểu tự ghi

+ Đối với những trạm bơm nhỏ: mỗi máy bơm chỉ cần đặt một đồng hồ áp

lực

c/ Điều kiện an toàn của trạm bơm:

- Trạm bơm nước thải đòi hỏi làm việc liên tục Để đảm bảo được yêu cầu

đó, khi thiết kế cần chú ý:

+ Phải có máy bơm dự phòng: đối với trạm bơm nước thải sinh hoạt quy

định khi có 2 máy làm việc phải có 1máy dự phòng Đối với trạm bơm nước thải công nghiệp, ngoài máy bơm dự phòng còn phải có máy đặt sẵn trong kho

+ Nguồn điện phải được cấp từ hai nguồn trên hai trạm biến thế khác nhau của mạng lưới vòng

+ Trước trạm bơm phải thiết kế một ống xả sự cố Nếu gần trạm bơm có hồ chứa thì nên cho xả vào hồ, nếu không có thì xả vào MLTN mưa

d/ Điều khiển trạm bơm:

- Trạm bơm nước thải hợp lý nhất là điều khiển tự động, chỉ đối với những

trạm bơm nhỏ thì có thể điều khiển thủ công

e/ Công trình phụ trợ của trạm bơm:

- Ngoài các công trình chính trong trạm bơm cần có công trình phụ trợ

như:kho, buồng trực của công nhân, buồng nghỉ và thay quần áo Tuy nhiên

đối với những trạm bơm nhỏ phục vụ cho một số công trình riêng biệt thì không cần thiết có công trình phụ trợ

4.3.3 Thiết kế ống hút, ống đẩy, tính áp lực bơm, chọn máy bơm: (1.0 tiết)

a/ Thiết kế ống hút:

- Mỗi máy bố trí một ống hút riêng để máy làm việc thuận tiện

- ống hút dùng ống thép Tốc độ trong ống hút lấy bằng 0.7-1.5m/s

- Để giảm tổn thất áp lực, tại cửa vào ống người ta dùng miệng hút hình côn

- Trên ống hút, khi bơm đặt cao hơn mực nước trong bể phải có van hai chiều, côn xiên (góc nghiêng 200

- 300) Giữa van và cửa hút của máy phải có

khớp nối để thi công lắp ráp máy hoặc tháo máy khi cần thiết (xem hình vẽ)

máy bơm

côn xiên

van 2chiều miệng hút

d

1.5d

a=Dkhi<300

b>0.8D

Bố trí ống hút

- Với các trạm bơm lớn: khi D ống hút >500mm, miệng thu nên bố trí theo phương ngang để đơn giản việc lắp ráp van trên ống hút

- Khi dùng bơm chìm: sẽ không có ống hút Vị trí đặt bơm trong bể sao cho lắp dược ống và các bộ phận liên kết máy với đáy, tường hoặc nắp bể

b/ Thiết kế ống đẩy:

- ống đẩy dẫn nước từ trạm bơm đến trạm xử lý, đến ga thoát nước để chuyển tiếp hoặc bơm xả vào nguồn tiếp nhận

- ống đẩy trong trạm thường dùng ống thép, ngoài trạm thường dùng ống gang hoặc BTCT ứng lực trước

- Đường kính ống đẩy trong trạm tính với v = 1-2.5m/s Đối với bơm lớn,

đoạn từ máy ra ống chung tốc độ không quá 3m/s

- ống đẩy thường chọn không nhỏ hơn 2 Khi có sự cố đoạn nào đó, đoạn còn lại phải tải 70% lưu lượng tính toán

- Trên ống đẩy, từ máy ra có các thiết bị như côn chuyển, khớp nối, van một chiều và van hai chiều Van một chiều đặt khi trạm điều khiển thủ công có

áp lực >30m hoặc trạm điều khiển tự động Van hai chiều được đóng mở