Bài giảng cấp thoát nước Chương 1: Tổng quan về hệ thống cấp thoát nước 1.1 Khái niệm chung về hệ thống cấp thoát nước 1.1.1. Khái niệm về hệ thống cấp nước 1.1.2. Sơ đồ hệ thống cấp nước 1.1.3. Phân loại hệ thống cấp nước 1.1.4. Nhu cầu dùng nước 1.1.5. Tiêu chuẩn và chế độ dùng nước 1.1.6. Lưu lượng nước tính toán và công suất trạm cấp nước
Trang 1CẤP THOÁT NƯỚC
ThS Ngô Thị Thanh Diễm Khoa CNSH và KTMT
GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Tên môn học: Cấp thoát nước
Số tín chỉ: 3 tín chỉ
Thời lượng: 45 tiết (lý thuyết + Bài tập)
Trình độ: Sinh viên hệ Cao đẳng/Đại học
Các môn tiên quyết: Kỹ thuật môi trường đại cương,
kỹ thuật xử lý nước cấp, nước thải
Trang 2 Cung cấp cho sinh viên ngành môi trường một số kiến
thức cơ bản về hệ thống cấp thoát nước bên ngoài công
trình
Trình bày được các kiến thức về hệ thống cấp nước và
hệ thống thoát nước: trạm bơm, công trình thu, tính toán
thủy lực mạng lưới cấp thoát nước, thiết kế hệ thống cấp
thoát nước, các thiết bị sử dụng trong mạng lưới cấp
thoát nước.
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Bài tiểu luận + quá trình lên lớp: 20%
Thi tự luận giữa kỳ: 30%
Thi tự luận cuối kỳ: 50%
Trang 3• Cấu tạo mạng lưới cấp thoát nước và các thiết bị, công
trình trên mạng lưới cấp thoát nước
• 13 tiết (4 tuần)
Trang 4[1] Trần Hiếu Nhuệ (1996), Cấp thoát nước, Nhà xuất bản
Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[2] Nguyễn Văn Tín (2001), Cấp nước – Mạng lưới cấp
nước (Tập 1), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
[3] Hoàng Huệ (2000), Thoát nước – tập I Mạng lưới thoát
nước, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
[4] Hoàng Huệ (2011), Mạng lưới thoát nước, NXB Xây
dựng, Hà Nội.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
CẤP THOÁT NƯỚC
Trang 51.1.1 Khái niệm hệ thống cấp nước
1.1.2 Sơ đồ hệ thống cấp nước
1.1.3 Phân loại hệ thống cấp nước
1.1.4 Nhu cầu dùng nước
1.1.5 Tiêu chuẩn và chế độ dùng nước
1.1.6 Lưu lượng nước tính toán và công suất
trạm cấp nước
1.1.7 Chế độ làm việc của HTCN
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
Định nghĩa: Hệ thống cấp nước là một tập hợp các công
trình: thu nước, xử lý nước, điều hòa dự trữ nước, vận chuyển
và phân phối nước đến nơi tiêu thụ
Công trình thu
nươc
Giếng khoan
Nước mặt
Khác
Công trình vận chuyển nước
Trạm bơm cấp I
Trạm bơm cấp II
Hệ thống các đường ống
Công trình điều hòa, dự trữ
Bể chứa
Đài nước
Trang 6Sơ đồ tổng quát của hệ thống cấp nước dùng nguồn
nước mặt
1 Công trình thu nước 5 Trạm bơm cấp II
2 Trạm bơm cấp 1 6 Đài nước
3 Trạm xử lý nước 7 Mạng lưới đường ống
Trang 7Sơ đồ tổng quát của hệ thống cấp nước dùng nguồn
nước ngầm
1 Giếng và trạm bơm giếng 4 Trạm bơm cấp II
2 Trạm xử lý nước 5 Đài nước
3 Bể chứa nước sạch 6 Mạng lưới đường ống
Trang 81 Công trình thu nước: dùng để thu nước nguồn (sông, hồ, nước ngầm,…)
2 Trạm bơm cấp 1: dùng để bơm nước từ công trình thu lên công trình xử
lý.
3 Trạm xử lý: dùng để làm sạch nước cấp
4 Các bể chứa nước sạch: dùng để chứa nước đã làm sạch, dự trữ nước
chữa cháy và điều hòa áp lực giữa các trạm xử lý (Trạm bơm 1 và trạm
bơm 2)
5 Trạm bơm cấp 2: dùng để bơm nước từ bể chứa nước sạch lên đài hoặc
vào mạng lưới phân phối cung cấp cho các đối tượng sử dụng
6 Đài nước: dùng để dự trữ nước, điều hòa áp lực cho mạng giữa các giờ
dùng nước khác nhau.
7 Đường ống chuyển tải: dùng để vận chuyển nước từ trạm bơm cấp 2 đến
điểm đầu tiên của ML phân phối nước
8 Mạng lưới phân phối nước: dùng để vận chuyển và phân phối nước trực
tiếp đến các đối tượng sử dụng
1.1.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
Theo nguồn cung cấp
Theo phương pháp vận chuyển nước
Có áp
Tự chảy
Theo p/pháp sử dụng nước
Chảy thẳng Tuần hoàn Dùng lại
Theo phạm vi phục vụ
Bên ngoài công trình Bên trong công trình Tiểu khu (khu dân cư
Trang 9Theo phương pháp chữa
cháy
Chữa cháy áp lực thấp
Chữa cháy áp lực cao
Yêu cầu đối với hệ thống cấp nước:
Hệ thống cấp nước phảm đảm bảo cung cấp đầy đủ và liên tục cho mọi đối tượng
Hệ thống cấp nước phải đảm bảo chất lượng cho mọi đối tượng dùng nước
Giá thành xây dựng và quản lý rẻ
Việc xây dựng và quản lý phải dễ dàng
Công suất cấp nước
Trang 10 Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước cần thiết cung cấp
cho 1 đơn vị dùng nước trong những điều kiện nhất định.
Tiêu chuẩn dùng nước là thông số cơ bản khi thiết hệ
thống cấp nước.
Xác định quy mô hay công suất cấp nước cho đô thị, khu
dân cư hay nhà máy, xí nghiệp.
Nếu đơn vị dùng nước là người thì tiêu chuẩn dùng nước tính
theo đơn vị : lít/1 người/1 ngày đêm (l/ng.ngđ)
Nếu là sản phẩm, thì tiêu chuẩn dùng nước tính theo đơn vị:
lít/1 đơn vị sản phẩm (l/đvsp)
Ở Việt Nam hiện có các loại tiêu chuẩn dùng nước như:
Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt
Tiêu chuẩn nước sản xuất
Tiêu chuẩn nước tắm cho công nhân trong các xí
nghiệp công nghiệp
Tiêu chuẩn nước tắm cho công nhân trên công trường
xây dựng
Tiêu chuẩn nước tưới đường
Tiêu chuẩn nước tưới cây
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Trang 11Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt
Tiêu chuẩn dùng nước ăn uống, sinh hoạt trong các đơ thị phụ
thuộc vào 2 yếu tố cơ bản :
o Mức độ trang thiết bị vệ sinh bên trong cơng trình
o Điều kiện khí hậu, phong tục tập quán và các điều kiện địa
phương khác
Các loại đơ thị khác nhau sẽ cĩ tiêu chuẩn dùng nước khác nhau
Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt cho các khu dân cư, đơ thị xác
định theo TCXDVN 33-2006
Đối tượng dùng nước Tiêu chuẩn
(l/người.ngày)
TP lớn, TP du lịch, nghỉ mát, khu công nghiệp 300-400
TP, TX vừa và nhỏ, khu công nghiệp nhỏ 220-270
TT, khu trung tâm nông-công-ngư nghiệp, điểm
dân cư nông thôn
125-150
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Trang 12 Tiêu chuẩn dùng nước cơng nghiệp
Lưu lượng nước cho nhu cầu sản xuất của các xí
nghiệp cơng nghiệp phải được xác định dựa trên yêu cầu
cơng nghệ của từng nhà máy , xí nghiệp.
Loại phân xưởng
Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt trong xí nghiệp công nghiệp ( l/ng.ng.đ )
Hệ số không điều hòa giờ ( Kgiờ) Phân xưởng tỏa nhiệt
Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt trong xí nghiệp cơng nghiệp
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Tiêu chuẩn dùng nước cơng nghiệp (tt)
Tiêu chuẩn dùng nước cho cơng nhân trong các xí
nghiệp, nhà máy để tắm sau ca lấy bằng 300 l/h Thời gian
dùng vịi tắm hoa sen kéo dài 45 phút sau khi hết ca.
Nhóm quá
trình sản
xuất Đặc điểm vệ sinh của quá trình sản xuất
Số người sử dụng ( tính theo 1 nhóm hoa sen ) I
II
a.Không làm bẩn quần áo và chân tay
b.Làm bẩn quần áo và chân tay
c.Có dùng nước
30 14 10
Trang 13 Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy
Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy khu dân cư phụ
thuộc vào số tầng nhà, bậc chịu lửa của ngôi nhà…
Đối với khu đô thị: lưu lượng nước, số đám cháy
đồng thời, thời gian cháy, áp lực nước để chữa cháy
phụ thuộc vào quy mô dân số, số tầng nhà, bậc chịu
lửa của công trình và loại mạng lưới cấp nước chữa
cháy được quy định trong tiêu chuẩn phòng cháy,
chữa cháy (tham khảo trong tiêu chuẩn phòng cháy
bậc chịu lửa
Nhà 3 tầng trở lên không phụ thuộc vào bậc chịu lửa
I, II, III IV, V
Trang 14 Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy (tt)
Trong các khu công nghiệp, tiêu chuẩn dùng nước
chữa cháy được quy định như sau:
o 1 đám cháy với khu công nghiệp có diện tích < 150ha
o 2 đám cháy với khu công nghiệp có diện tích >150ha
Lưu lượng nước chữa cháy cũng phụ thuộc vào bậc
chịu lửa, (tham khảo tiêu chuẩn phòng cháy và chữa
cháy TCVN 2622-1995).
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Tiêu chuẩn dùng nước khác
Ngoài những tiêu chuẩn dùng nước đã nói ở trên,
còn nhiều loại tiêu chuẩn dùng nước khác như: tiêu chuẩn
dùng cho rửa đường, tưới đường, tưới cây Tiêu chuẩn
dùng nước trong các nhà công cộng, nước rò rỉ của mạng
lưới, nước dùng cho khu xử lý…
Trang 15Mục đích dùng nước Đơn vị tính cho 1 lần tướiTiêu chuẩn
( l/m 2 )
- Rửa bằng cơ giới, mặt đường và quảng trường 1 lần rửa 1,2 – 1,5
- Tưới bằng cơ giới, mặt đường và quảng trường 1 lần tưới 0,3 – 0,4
- Tưới bằng thủ công mặt đường và quảng trường 1 lần tưới 0,4 – 0,5
- Tưới cây xanh trong vườn ươm các loại 1 lần tưới 10-15
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Tiêu chuẩn dùng nước khác (tt)
Khi khơng cĩ đầy đủ số liệu thì lượng nước tưới cĩ
thể lấy bằng 8-12% lượng nước cấp cho ăn uống,
sinh hoạt.
Số lần tưới xác định theo điều kiện địa phương.
Trong khu cơng nghiệp cĩ mạng lưới cấp nước sản
xuất thì nước tưới đường, tưới cây cĩ thể lấy từ mạng
lưới này nếu chất lượng nước hợp điều kiện vệ sinh.
Trang 16 Tiêu chuẩn dùng nước khác (tt)
Nước rò rỉ không có tiêu chuẩn rõ rệt, theo TCXD
33 – 2006, lượng nước rò rỉ và dự phòng lấy bằng 10
– 20% lượng nước cấp cho toàn đô thị Ở nước ta,
hầu hết các hệ thống cấp nước trong cả nước có tỉ lệ
thất thoát nước quá cao, dao động từ (15% – 50%).
Theo TCXD 33 – 2006, lưu lượng nước dùng cho
bản thân trạm xử lý và lưu lượng nước chữa cháy có
thể lấy bằng 5% - 10% tổng lưu lượng nước cấp cho
toàn đô thị.
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Nước dùng cho sinh hoạt
Nước dùng cho sản xuất
Nước dùng cho chữa
Công suất cấp nước
?
Trang 17Tiêu chuẩn
dùng nước
Tiêu chuẩn dùng nước tính toán
Công suất cấp nước
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Tiêu chuẩn dùng nước tính toán
Do lượng nước tiêu thụ tính theo đầu người khác
nhau và thay đổi theo mùa (mùa hè dùng nhiều hơn
mùa đông) nên khi thiết kế HTCN người ta dùng
tiêu chuẩn dùng nước tính toán để xác định công suất
cấp nước.
Tiêu chuẩn dùng nước tính toán: là lượng nước lớn
nhất so với ngày dùng nước trung bình trong năm.
Trang 18 Lượng nước tiêu thụ từng giờ trong ngày đêm cũng rất khác
nhau (ban ngày giờ cao điểm tiêu thụ nhiều, ban đêm ít, …)
do đĩ để biểu thị việc dùng nước khơng đều giữa các giờ
trong ngày người ta đưa ra khái niệm hệ số khơng điều hịa
giờ (K h max , K h min ).
K h max , K h minlà tỷ số giữa lượng nước tiêu thụ trong giờ dùng
nước lớn nhất hay nhỏ nhất so với giờ dùng nước trung bình
trong ngày K h maxdao động từ 1,4÷3,0 tùy thuộc vào quy mơ
thành phố
Để biểu thị việc dùng nước khơng đều giữa các ngày trong
năm người ta đưa ra khái niệm hệ số khơng điều hịa ngày
(K ng.max , K ng.min ), là tỷ số giữa lượng nước của ngày dùng nước
lớn nhất và nhỏ nhất so với ngày dùng nước trung bình trong
năm K ng.maxthường lấy từ 1,3÷1,4
kgiờ max= Qh.max/Qh.trung bình = max × max
Trong đĩ:
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
max: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của cơng trình, max = 1,4
1,5 Tuy nhiên, đối với các đơ thị cĩ quy mơ rất lớn cĩ thể lấy =
1,2 ÷ 1,4
max: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư trong đơ thị cĩ thể
lấy theo bảng sau:
Số dân
(1000
người) 1 2 4 6 10 20 50 100 300 > 1000
Trang 19Tiêu chuẩn
dùng nước
Tiêu chuẩn dùng nước tính toán
Công suất cấp nước
Kh min
Kh max
1.1.5 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC (tt)
Chế độ dùng nước hay lượng nước tiêu thụ từng giờ trong
ngày đêm, thay đổi phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, chế độ
làm việc, nghỉ ngơi của con người, chế độ hoạt động của
nhà máy, …
Là một số liệu rất quan trọng khi thiết kế một HTCN bất
kỳ
Dùng để lựa chọn chế độ làm việc của trạm bơm cũng như
để xác định dung tích bể chứa, đài nước
Nó được xây dựng dựa trên cơ sở điều tra thực nghiệm và
được biểu diễn bằng bảng thống kê lượng nước tiêu thụ
theo từng giờ trong ngày đêm (biểu đồ tiêu thụ nước)
Chế độ dùng nước
Trang 201.1.6 LƯU LƯỢNG NƯỚC TÍNH TOÁN
VÀ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC
Lưu lượng nước tính toán:
Là lượng nước ngày lớn nhất trong năm, bao gồm:
Sinh hoạt của khu dân cư
Tưới đường, tưới cây
Sinh hoạt của công nhân khi làm việc tại nhà máy
Nước tắm của công nhân tại xí nghiệp
Nước sản xuất
Trang 21 Khu dân cư
ngày tb ngày
Trong đó:
Kngày.max: Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất (h)
Qtb.ngày: lưu lượng nước tính toán trung bình ngày trong năm cho
nhu cầu sinh hoạt đô thị, xác định bằng công thức:
(m3/ng.đ)
) 1000 / (
Ni: Dân số tính toán khu vực i, người
Lưu lượng nước tính toán (tt):
Tưới đường, tưới cây
) ( ,
) / ( , 10
3
.
3
h m T
Q
Q
d ng m F q Q
ng t h
t
t t ng
t
Trong đó:
Qt,ng, Qt.h: Lưu lượng tưới trung bình ngày, giờ
qt: tiêu chuẩn tưới đường, tưới cây, (l/m2/lần tưới)
Ft: diện tích cần tưới (ha)
T: thời gian tưới trong ngày (h)
Trang 22 Sinh hoạt của công nhân khi làm việc tại nhà máy
) / ( ,
) / (
, 1000
.
) / (
, 1000
.
3 0
.
3 4
3
3 2
1
h
m T
Q Q
ca m N
q N q Q
ng m N
q N q Q
CN ca sh CN
h
sh
l n
CN
ca
sh
l n
qn, ql: tiêu chuẩn dùng nước cho công nhân phân xưởng nóng
và phân xường lạnh (l/ng.ca)
N1, N2: số công nhân phân xưởng nóng và lạnh của XN trong
ngày
N3, N4: số công nhân phân xưởng nóng và lạnh của XN trong
CN h sh CN
Trang 23) / ( ,
) / ( , 60
45 1000 300
3
.
3
ngay m
C Q
Q
ca m n
N Q
CN ca tam
N: Số công nhân tan ca
n: Số công nhân sử dụng 01 vòi tắm hương sen
300: tiêu chuẩn nước cấp cho 01 vòi sen (l/h)
45: Thời gian vòi sen hoạt động sau khi tan ca (phút)
C: Số ca làm việc trong ngày (h)
Lưu lượng nước tính toán (tt):
(m3/ng.đ) Trong đó :
qi: Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 đơn vị sản phẩm (m3/đvsp)
Mi : Số lượng sản phẩm được sản xuất hàng ngày theo tiêu chuẩn
dùng nước qi (đvsp có thể là tấn, m3…)
i i
Nước sản xuất
Trang 24 Nước chữa cháy
c
Trong đó :
qc: Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 đám cháy (l/s)
n: Số đám cháy xảy ra đồng thời
1.1.6 LƯU LƯỢNG NƯỚC TÍNH TOÁN
VÀ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC (tt)
Công suất trạm cấp nước:
Trang 26 Chế độ làm việc của các công trình đơn vị trong một
HTCN thường không giống nhau.
TB cấp 1 bơm nước từ nguồn lên các công trình xử lý
thường làm việc điều hòa suốt ngày đêm để giảm kích
thước và vốn đầu tư xây dựng các công trình xử lý.
TB cấp 2 lại làm việc không điều hòa và theo sát chế độ
dùng nước Ban đêm tiêu thụ nước ít, ban ngày các giờ
cao điểm tiêu thụ nhiều, lượng nước lớn, …
Mối liên hệ giữa các công trình cấp nước trong hệ
thống cấp nước như thế nào???
Chế độ làm việc của hệ thống cấp nước (tt)
1 Xét sự liên hệ về lưu lượng giữa các công trình cấp –
phương pháp xác định dung tích bể chứa, đài nước.
Công trình điều hòa giữa
TB1 và TB2 dùng để chứa
nước khi lượng nước TB 1
> lượng nước bơm của TB
2 và cấp nước trong trường hợp ngược lại.
Công trình dự trữ
Trong giờ dùng nc ít, nước dự trữ lên đài, trong các giờ cao điểm nước từ đài xuống cùng với TB 2 bơm tới cung cấp cho
Chế độ tiêu thụ khác nhau
Trang 271 Xét sự liên hệ về lưu lượng giữa các công trình cấp –
phương pháp xác định dung tích bể chứa, đài nước.
' 10
cc đh
đ W W
h cc bt
đh
b W W W
Trong đó:
Wđ, Wb: dung tích đài nước, bể chứa
Wđh: dung tích điều hòa của đài nước, bể chứa
Wcc10’ , Wcc3h : dung tích nước dự trữ chữa cháy, lấy bằng lượng nước chữa cháy
trong 10 ph đối với đài nước và 3 giờ đối với bể chứa
Wbt: lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý, lấy bằng 5-10% công suất TXL
Chế độ làm việc của hệ thống cấp nước (tt)
2 Xét sự liên hệ về áp lực giữa các công trình cấp –
phương pháp xác định chiều cao đài nước và áp lực công
tác máy bơm.
Nước được đưa tới các nơi tiêu thụ bằng áp lực tự do
máy bơm hay đài nước tạo ra.
Muốn cung cấp nước được liên tục thì áp lực của bơm
hoặc chiều cao của đài nước phải đủ để đưa nước đến
vị trí bất lợi nhất của mạng lưới, tức là ngôi nhà ở vị trí
cao nhất, xa nhất so với trạm bơm II, đài nước.
Đồng thời ngay tại vị trí đó cũng phải có một áp lực tự
do cần thiết để đưa nước đến các thiết bị vệ sinh ở vị
trí bất lợi nhất của ngôi nhà.
Trang 28Thông thường, Hctsẽ do trạm bơm II tạo ra Đối với
HTCN có đài đối diện, Hctnày sẽ do cả TBC II và đài
nước tạo ra
Khảo sát mối liên hệ về mặt áp lực giữa ngôi nhà bất
lợi, đài nước và trạm bơm cấp II ở 3 trường hợp:
o Khi đài nước ở đầu ML;
o Khi đài nước ở cuối ML;
o Khi hệ thống có cháy.
Chế độ làm việc của hệ thống cấp nước (tt)
2 Xét sự liên hệ về áp lực giữa các công trình cấp –
phương pháp xác định chiều cao đài nước và áp lực công
tác máy bơm.