Chuong 2 nguồn nước công trình thu và trạm bơm

Bài giảng cấp thoát nước Chương 2: Nguồn nước công trình thu và trạm bơm Nội dung 2.1. Nguồn cung cấp nước và công trình thu 2.1.1. Nguồn cung cấp nước 2.1.2. Công trình thu 2.2 Trạm bơm 2.2.1. Bơm 2.2.2. Trạm bơm

Chương 2

CÔNG TRÌNH THU VÀ

TRẠM BƠM

2.1 Nguồn cung cấp nước và Công trình thu

2.1.1 Nguồn cung cấp nước

2.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC

VÀ CÔNG TRÌNH THU

Khi thiết kế một hệ thống cấp nước cho một đô thị, một khu công

nghiệp hoặc một đối tượng bất kỳ nào đó, việc đầu tiên và rất

quan trọng, đó là lựa chọn nguồn cung cấp nước

 Nguồn nước có ý nghĩa quyết định đến giá thành sản xuất ra một mét

khối nước.

 Người thiết kế cần phải nắm vững đặc điểm, tính chất của các loại

nguồn nước, quy luật biến đổi chất lượng nước nguồn theo thời gian

để đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước và phương án cấp nước

hợp lý.

Trong kỹ thuật cấp nước, người ta thường sử dụng các loại nguồn

cung cấp nước sau:

 Nước ngầm;

 Nước mặt, và nước mưa.

2.1.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC

2.1.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC (tt)

Nguồn nước mặt

trên mặt đất như nước sông, suối, hồ đầm…

phân bố ở khắp mọi nơi.

rộng rãi vào mục đích cấp nước.

a Nước sông

Là loại nguồn nước mặt chủ yếu để

cấp nước

Đặc điểm của nước sông :

 Giữa các mùa có sự chênh lệch tương

đối lớn về mực nước, lưu lượng, hàm

lượng cặn và nhiệt độ nước.

 Hàm lượng muối khoáng và sắt nhỏ

nên rất thích hợp khi sử dụng cho công

nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện.

 Độ đục cao nên việc xử lý phức tạp và

tốn kém.

 Nước sông cũng chính là nguồn tiếp

nhận nước mưa và các loại nước thải

xả vào Vì vậy, nó chịu ảnh hưởng trực

tiếp của môi trường bên ngoài So với

nước ngầm, nước mặt thường có độ

nhiễm bẩn cao hơn.

b Nước suối :

Nước suối cũng là một nguồn cấp nước

quan trọng, thường được dùng để cấp

nước ở miền núi

Đặc điểm của nước suối :

Trữ lượng và chất lượng thay đổi theo

mùa rất rõ rệt

Về mùa lũ:

Nước suối thường đục, cuốn theo nhiều

cây khô, củi khô, rác, cát , sỏi và thường

có những dao động đột biến về mức nước

và vận tốc dòng chảy

Về mùa khô:

Nước suối lại rất trong nhưng mực nước

lại thấp Nhiều khi mực nước thấp quá

mức, không đủ độ sâu cần thiết để thu

nước

c Nước ao, hồ, đầm:

Thường trong, có hàm lượng cặn nhỏ Các hồ lớn, ven hồ

có sóng nên nước ven hồ có thể đục.

Nước hồ, đầm thường có vận tốc dòng chảy nhỏ nên rong

rêu và các thuỷ sinh vật phát triển, làm cho nước có độ

màu cao, có mùi và dễ bị nhiễm bẩn.

Ngoài ra, nước hồ, đầm cũng rất dễ bị ảnh hưởng bởi nước

thải sinh hoạt và công nghiệp, gây cho nước có màu, mùi

đặc trưng và có rất nhiều vi trùng.

2.1.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC (tt)

Nguồn nước mưa

 Quy ước là nước sạch, tuy nhiên nó cũng bị nhiễm bẩn do đi

qua không khí, mái nhà … cuốn theo bụi và các chất bẩn

khác

 Là nguồn nước quan trọng để cấp nước cho các đơn vị nhỏ

hay hộ gia đình ở các vùng cao, vùng nông thôn hay các vùng

hải đảo.

2.1.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC (tt)

 Nguồn nước ngầm

 Là nguồn nước nằm ngầm dưới mặt đất thiên nhiên, được bổ

cập bởi nguồn nước mưa và nguồn nước mặt

 Nước ngầm ở nước ta được phân bố gần như ở khắp mọi nơi

 Do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất và được bảo vệ bởi các

tầng cản nước nên nước ngầm ở nước ta có chất lượng tốt:

• Hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng

• Nhiệt độ ổn định ,

• Công nghệ xử lý nước đơn giản nên giá thành sản xuất nước rẻ.

 Nước ngầm thường có hàm lượng sắt tương đối lớn, đặc biệt

là sắt II ở một số vùng, trong nước ngầm còn chứa một lượng

mangan đáng kể Công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là khử

sắt, đôi khi kèm theo cả khử mangan, silic,asen, xianua…

Có thể phân loại nước ngầm theo 4 cách sau:

 Phân loại theo vị trí tồn tại so với mặt đất:

- Nước ngầm mạch nông; Nước ngầm ở độ sâu trung bình;

Nước ngầm mạch sâu

 Phân loại theo áp lực:

- Nước ngầm có áp; Nước ngầm không áp

2.1.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC (tt)

 Nguồn nước ngầm

2.1.1 NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC (tt)

 Lựa chọn nguồn nước

sánh kinh tế kỹ thuật về nguồn nước, nhưng phải lưu

ý một số đặc điểm sau:

o Nguồn nước phải có lưu lượng trung bình nhiều năm theo

tần suất yêu cầu của đối tượng sử dụng

o Chất lượng nước phải đáp ứng nhu cầu theo tiêu chuẩn vệ

sinh TCXD 33-2006 và các tiêu chuẩn có liên quan khác

2.1.2 CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

 Công trình thu nước có nhiệm

vụ thu nước từ các nguồn nước

thiên nhiên đưa tới công trình

xử lý

 Công trình thu nước bao gồm :

• Công trình thu nước mặt

• Công trình thu nước ngầm

 Ngoài ra, ở những vùng hải đảo

hoặc những vùng khan hiếm cả

nước ngầm lẫn nước mặt, người

ta có thể thu nước mưa để sử

dụng cho từng hộ dùng nước

nhỏ

 Công trình thu nước mặt

 Thường là công trình thu nước sông

 Đặt ở đầu nguồn nước, trên khu dân cư và khu công nghiệp theo

chiều chảy của dòng sông

 Vị trí hợp lý nhất là nơi bờ sông và lòng sông ổn định có điều

kiện địa chất công trình tốt

 Thường được bố trí ở phía lõm của dòng sông, và phải được gia

cố bờ

 Công trình thu nước sông thường chia ra các loại sau đây:

• Công trình thu nước bờ sông;

• Công trình thu nước lòng sông

 Công trình thu nước mặt (tt)

Một số điểm lưu ý khi tính toán công trình thu nước mặt

(cửa thu nước):

 Tỷ lệ giữa lưu lượng thu và lưu lượng nước sông không quá

15%

 Cần quan tâm đến MNCN và MNTN, tình hình biến động của

dòng chảy và bồi lắng phù sa

 Các sông gần biển phải xét đến sự ảnh hưởng của thủy triều

 Công trình thu nước bờ sông (ven bờ)

 Tùy theo độ bền vững và ổn định của đất mà người

ta quyết định xây dựng công trình thu nước mặt:

 Kết hợp với trạm bơm

 Tách biệt với trạm bơm.

 Thường chia ra nhiều gian để đảm bảo cấp nước liên

tục khi thau rửa, sửa chữa Mỗi gian chia ra ngăn thu,

ngăn hút.

 Ngăn thu còn gọi là ngăn lắng, cửa thu nước đặt các

song chắn rác để ngăn các vật nổi trên sông.

 Ngăn hút là nơi bố trí các ống hút, máy bơm và các ống

đẩy đưa nước vào các công trình xử lý.

 Công trình thu nước mặt kết hợp với TB

Mực nước mùa mưa

1- Nhà bao che2- Ngăn thu nước3- Ngăn hút nước4- Cửa thu nước mùa lũ

5- Cửa thu nước mùa khô

6- Lưới chắn rác7- Máy bơm 8- Ống hút 9- Ống đẩy Khi bờ sông dốc sâu và chất lượng nước gần bờ tốt như giữa dòng

 Công trình thu nước mặt tách biệt với TB

1- Ngăn thu nước2- Ngăn hút nước3- Đường ống hút nước

4 Máy bơm

5 Trạm bơm cấp 1

 Công trình thu nước lòng sông (xa bờ)

 Bờ sông quá nông, bờ sông thoải, mực nước dao động lớn;

 Nước được lấy từ các họng thu nước giữa lòng sông và dẫn qua

ống tự chảy vào công trình thu nước nằm gần bờ

1- Nhà bao che (TB Cấp I); 2- Ngăn thu nước, 3- Ngăn hút nước, 4- Họng thu nước, 5- Bệ đỡ, 6- Ống

dẫn nước, 7- Lưới chắc rác, 8- Phao cờ báo hiệu, 9- Máy bơm, 10- Ống hút, 11- Ống đẩy

 Áp dụng khi bờ thoải, nước nông, mức nước dao động

lớn.

nước lòng sông không có cửa thu nước ở bờ mà đưa ra

giữa lòng sông, rồi dùng ống dẫn nước đưa nước về

ngăn thu đặt ở bờ.

dạng phễu hoặc loe, đầu bịt song chắn và đc cố định

dưới đáy sông bằng hệ thống cọc gỗ hoặc bê tông.

cho tàu thuyền qua lại không va vào.

 Công trình thu nước lòng sông (xa bờ)

 Công trình thu nước kết hợp xa bờ và ven bờ

 Khi bờ sông tương đối dốc hoặc bậc thềm

 Mùa lũ thu qua cửa thu nước, mùa kiệt lấy nước qua họng thu

nước

 Công trình thu nước ngầm

Công trình thu nước ngầm được sử dụng rất rộng rãi để

khai thác nước ngầm mạch nông hoặc mạch sâu, cung cấp

nước cho các khu vực dùng nước từ quy mô nhỏ đến quy

mô lớn

• Giếng khơi

 Công trình thu nước ngầm mạch

nông; không áp hoặc áp lực yếu

 Dgiếng=0,8-2,0m và Lgiếng=3-20m;

 Phục vụ cấp nước cho hộ gia

đình

 Nước chảy vào giếng có thể từ

đáy hoặc từ thành bên qua các

khe hở ở thành hoặc các ống bê

tông xốp dùng làm thành giếng;

 Lát nền và xây bờ xung quanh

giếng cao 0,8m so với mặt đất,

bọc đất sét dày 0,5m quanh thành

giếng đến độ sâu 1,2m

 Đặt cách xa chuồng trại, hố xí tối

thiểu 7-10m

• Đường hầm ngang thu nước

 Công trình thu nước ngầm mạch nông

với công suất lớn từ vài chục đến vài

trăm m3ngày;

 Độ sâu tầng nước không quá 8m;

 Cấu tạo:

 Gồm một hệ thống ống thu nước nằm

ngang đặt trong lớp chứa nước, có độ

dốc để tự chảy vềgiếng tập trung.

 Ống thu nước thường bằng sành hoặc

bê tông có lỗ d=8mm hay khe có kích

thước 10-100mm.

 Trên đường hầm thu nước cứ khoảng

25-30m lại xây dựng một giếng thăm

để kiểm tra nước, lấy cặn và thông hơi.

1 Đường hầm thu nước

2 Giếng tập trung

3 Mực nước trong giếng

4 Mực nước tĩnh trong tầng chứa.

5 Lớp đất chứa nước

6 Tầng cản nước.

Sơ đồ cấu tạo đường hầm ngang thu nước.

• Giếng khoan

từ 5-500l/s, sâu vài chục đến vài trăm mét,

 Dgiếng= 100-600mm;

cản nước đầu tiên), giếng không hoàn chỉnh (đáy

giếng khoan cao hơn tầng cản nước), có áp hay không

2.2 BƠM VÀ TRẠM BƠM (tt)

Để đưa nước từ công trình thu lên công trình xử lý nước,

từ bể chứa lên đài nước hoặc để vận chuyển nước đến nơi

tiêu thụ người ta thường dùng:

bơm chạy bằng sức gió,…

- Các thiết bị dâng nước: ròng rọc, trục quay, …

Trạm bơm: là một ngôi nhà trong đó bố trí các máy bơm

và động cơ điện, các ống hút, ống đẩy, van khóa và các

thiết bị nâng phục vụ cho việc thay thế bảo trì máy bơm,

động cơ, … và ngoài ra còn có chỗ làm việc của công

nhân quản lý, kho dụng cụ phụ tùng khi cần thiết.

Bơm ly tâm

Bơm ly tâm

Bơm piston

 Chiếm đa số trên thị trường, dùngbơm nước trong gia đình hoặc sảnxuất.

 Hoạt động theo nguyên tắc thủyđộng lực, lực ly tâm tạo ra nhờ sứcquay của cánh bơm được dẫn động

từ một mô tơ điện

 Dưới tác dụng của lực ly tâm, dòngchất lỏng đẩy ra ngoài tạo ra vùng

áp suất thấp trong thân bơm, nhờ

đó nước được hút vào qua đườngống hút và đẩy ra qua đường ốngđẩy

Bơm ly tâm

 Là loại chuyên dụng trong sản xuất, ít được sử dụng rộng rãi trong sinh

hoạt và trong nông nghiệp.

 Nguyên tắc làm việc đơn giản, hiệu suất cao.

 Sự chuyển động qua lại của piston trong xilanh làm giảm hay tăng không

gian công tác trong xilanh, nhờ đó quá trình hút và đẩy xảy ra.

Bơm piston

2.2 BƠM VÀ TRẠM BƠM (tt)

• Phân loại

Trạm bơm: là một ngôi nhà trong đó bố trí các máy bơm

và động cơ điện, các ống hút, ống đẩy, van khóa và các

thiết bị phục vụ cho việc thay thế bảo trì máy bơm, động

cơ, … và ngoài ra còn có chỗ làm việc của công nhân

quản lý, kho dụng cụ phụ tùng khi cần thiết.

2.2 BƠM VÀ TRẠM BƠM (tt)

- Trạm bơm cấp I: đưa nước từ công trình thu lên công

trình xử lý.

- Trạm bơm cấp II: bơm nước từ bể chứa nước sạch để

cung cấp cho các nơi tiêu dùng.

- Trạm bơm trung chuyển: để chuyển tiếp nước khi khi

vận chuyển nước đi quá xa hoặc lên cao, tránh cho áp

lực trên đường ống nước quá cao làm vỡ ống.

- Trạm bơm tuần hoàn: dùng để bơm nước làm nguội

vào thiết bị, máy móc sản xuất.

• Chức năng

• Trạm bơm cấp I

 Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt

bên ngoài trạm xử lý nước.

 Nếu sử dụng nguồn nước mặt, TBCI

có thể kết hợp với công trình thu hoặc

xây dựng riêng biệt

 Công trình thu nước sông hoặc hồ, có

thể dùng cửa thu và ống tự chảy đến

trạm xử lý khi mức nước ở nguồn

nước cao hơn cao độ trạm xử lý

 Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm

cấp I thường là các máy bơm chìm có

áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan

đến trạm xử lý

• Trạm bơm cấp I (tt)

Bể chứa nước sạch: làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng nước

giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II

Ngoài ra bể chứa còn có nhiệm vụ dự trữ 1 lượng nước chữa cháy

trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng

cho các nhu cầu khác của trạm xử lý

Có thể xây dựng nổi, chìm hoặc nửa nổi nửa chìm tùy theo cao

trình công nghệ xử lý nước và điều kiện địa chất

Ống xả cặn

• Trạm bơm cấp II

 Đài nước: là công trình điều

hoà lưu lượng nước giữa

chữa cháy cho khu vực trong

thời gian tối thiểu là 10 phút

• Đài nước

 Các hệ thống cấp nước không liên tục ngày đêm hay

nguồn điện không đảm bảo nhất thiết phải xây dựng đài

nước

 Đài nước thường đặt ở những vị trí cao để giảm bớt chiều

cao thân đài và giá thành xây dựng

 Giá thành xây dựng lớn hơn rất nhiều so với bể chứa nước

sạch

• Phương pháp chọn máy bơm

Việc lựa chọn loại và số lượng máy bơm làm việc cũng

như dự trữ phải tính toán có xét đến:

mạng ống phân phối để đảm bảo chế độ làm việc của

trạm bơm và chế độ tiêu thụ nước.

giảm số bơm dự trữ.

và mỗi bơm có một ống hút riêng, và trạm bơm II có

nhiều bơm hơn và các ống hút có thể nối thông với

nhau qua các van khóa.

2.2 BƠM VÀ TRẠM BƠM (tt)

• Bố trí trạm bơm

Các nguyên tắc khi bố trí trạm bơm:

 Trạm bơm cần được thiết kế có đầy đủ ánh sáng, thông

hơi thông gió tốt;

 Có biện pháp chống ồn khi làm việc;

 kích thước trạm bơm phải đảm bảo thao tác và sửa

chữa bơm, động cơ dễ dàng khi hư hỏng.

2.2 BƠM VÀ TRẠM BƠM (tt)

 Thông số cơ bản để chọn máy bơm là:

1/ Cột nước tính toán (Htt)

• Tính toán áp lực công tác máy bơm và công

suất máy bơm

Khi chọn máy bơm thường căn cứ vào các chỉ số quan

trọng của bơm sau đây:

 Lưu lượng

 Chiều cao hút nước và đẩy nước địa hình

 Cột chân không hút nước

 Cột chân không hút nước giới hạn

 Áp lực toàn phần của máy bơm

 Công suất máy bơm

• Tính toán áp lực công tác máy bơm

và công suất máy bơm (tt)

 Lưu lượng: Q, là lượng nước được bơm đi trong một

đơn vị thời gian, đơn vị là m3/h, m3/s hay l/s.

 Chiều cao hút nước và đẩy nước địa hình:

- Chiều cao hút nước địa

hình: là hiệu số giữa cao

trình đặt trục máy bơm với

cao trình mực nước tính

toán trong ngăn hút hay

nguồn bơm, Hh.đh. (m)

- Chiều cao đẩy nước địa

hình: là hiệu số giữa cao

trình điểm lấy nước tính

toán bất lợi nhất so với

trục máy bơm, Hđ.đh (m)

• Tính toán áp lực công tác máy bơm

và công suất máy bơm (tt)

Hck = Hh.đh+ hh+ v2/2g , m

hh: tổng tổn thất áp lực trong ống hút (m)

v2/2g : tổng tổn thất áp lực do thay đổi vận tốc khi vào bơm (m)

 Là chiều cao lớn nhất mà bơm có thể hút đc nước, quá chiều

• Tính toán áp lực công tác máy bơm

và công suất máy bơm (tt)

 Áp lực toàn phần máy bơm (cột nước tính toán): Htt

 hdọc đường: tổn thất dọc đường từ bể hút đến bể tháo, lấy từ 2-3m

trên1000m chiều dài đường ống (m)

• Tính toán áp lực công tác máy bơm

và công suất máy bơm (tt)

Công suất hữu ích Công suất trên trục

γ: tỷ trọng của nước, N/m3 η: hệ số hữu ích toàn phần của bơm, từ

60-75% cho đến 80-92% tùy theo loại bơm

• Tính toán áp lực công tác máy bơm

và công suất máy bơm (tt)

 Chọn máy bơm

 Sau khi xác định được lưu lượng và cột nước thiết kế

của máy bơm  tiến hành chọn bơm.

 Để chọn bơm chúng ta dựa vào các bảng tra máy bơm

hoặc các biểu đồ sản phẩm máy bơm đã có sản xuất ở

trong hay ngoài nước để tra chọn.

• Bảng tra máy bơm