công nghệ xử lý nước ngầm

 Kết cấu trạm bơm gồm tổ máy bơm, đường ống, van, khóa, các thiết bị kiểm tra đo lường, thiết bị điều khiển, thiết bị nâng hạ, thiết bị sửa chữa, nguồn điện hoặc máy phát điện

Phần 1:

GIỚI THIỆU CHUNG

Nước là một nguồn khoáng sản vô tận, có mặt ở mọi nơi Đặc biệt là nguồn nước ngầm ở nước ta, tuy có độ sâu không lớn nhưng có tầng chứa nước rất dày và được bảo vệ bởi các tầng cản nước Nên nước ngầm có chất lượng tương đối tốt Hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng, nhiệt độ ổn định do đó công nghệ xử lý sau khi thu nước đơn giản, ít tốn kém

Tuy nhiên nước ngầm ở nước ta có hàm lượng sắt tương đối lớn.nên công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là khử sắt

Việc cung cấp nước vừa đảm bảo số lượng và chất lượng cho người tiêu dùng, vừa đảm bảo nguồn nước không bị cạn kiệt, và hợp lý về kinh tế, ít tốn kém là rất quan trọng Điều đó đòi hỏi người thiết kế phải tinh tế và khách quan

Phần 2:

GIỚI THIỆU TRẠM BƠM

− Kết cấu trạm bơm gồm tổ máy bơm, đường ống, van, khóa, các thiết bị kiểm tra đo lường, thiết bị điều khiển, thiết bị nâng hạ, thiết bị sửa chữa, nguồn điện hoặc máy phát điện

− Trạm bơm được thiết kế là trạm bơm nước ngầm, bơm nước từ giếng khoan hoàn chỉnh thu nước

có áp

− Trình tự thiết kế:

 Xác định cấu tạo địa chất, tầng chứa nước, hệ số thấm, bán kính ảnh hưởng và nguồn bổ cập.chọn tầng chứa nước và xác định độ sâu khoang giếng

 Dựa vào số liệu chọn số lượng giếng, bố trí giếng, lưu lượng mỗi giếng và khoảng cách giữa các giếng

 Tính toán ống lọc: bao gồm chiều dài ống, đường kính ống, loại ống

 Xác định khả năng cung cấp nước của giếng bằng cách cho trước lưu lượng và xác định độ hạ mực nước của giếng khi bơm Cũng có thể làm ngược lại, chọn trước độ hạ mực nước rồi kiểm tra lại lưu lượng giếng sao cho giá trị lưu lượng đáp ứng nhu cầu thiết kế đề ra

 Xác định đường kính ống vách phù hợp

 Thiết kế phần cách li, bảo vệ

 Tính toán cột áp của bơm

 Chọn máy bơm

Tài liệu tham khảo

1 Sổ tay máy bơm-ths lê dung NXB xây dựng

2 Máy bơm và các thiết bị cấp thoát nước-ths lê dung-trần đức hạ NXB xây dựng

3 Công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước- lê dung NXB xây dựng

4 Các bảng tính toán thủy lực-ths nguyễn thị hồng NXB xây dựng

5 Tham khảo ý kiến các anh chị khóa trên

Phần 3:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

 Số liệu ban đầu:

Lưu lượng thiết kế: Q = 6250 m3/ngđ

 Tầng địa chất:

tầng đất thịt (4,5m)

tầng cát pha (13m)

tầng đất sét (20m)

tầng cát (21m)

tầng sỏi (10m)

Qua khảo sát ta sẽ tiến hành thu nước ở hai tầng chứa nước là tầng sỏi và tầng cát Hai tầng này ta có thể coi như là một tầng vì có quan hệ về mặt thủy lực với nhau

Ta tính được hệ số thấm: chọn K1 = 50 (m/ng), K2 = 250 (m/ng)

K1m1+ K2m2 50*21+250*10

m1 + m2 21 + 10

Bán kính ảnh hưởng: ở hai tầng địa chất thì bán kính ảnh hưởng ở tầng sỏi là lớn hơn, do bán kính ảnh hưởng của tầng cát nẳm trong tầng sỏi nên chọn bán kính chung là bán kính tầng sỏi R = 1500m

 TÍNH TOÁN:

 Ống lọc:

Vận tốc nước chảy qua ống lọc vào giếng

V = 60 3√K = 60 3√114.5 = 291.3 (m/ng)

Chiều cao ống lọc: Đối với giếng khai thác nước ngầm loại hoàn chỉnh thu nước có áp Chiều dài công tác ống lọc chọn từ 0.7÷0.9 chiều dài tầng chứa nước, nên ta chọn

L = 31*0.8 = 24.8 m

Đường kính ống lọc:

Q 6250

πLV π*24.8*291.3

Chọn ống khung xương quấn dây, loại này có diện tích lọc lớn (60÷70) và tiết kiệm kim loại Khoảng cách giữa các vòng dây từ 1÷1.5 mm

Diện tích xung quanh ống lọc là:

ω = πDL = π*0.275*24.8 = 21.4 m2

Q : Lưu lượng thiết kế giếng khoan (m3/ngđ)

D : Đường kính ống lọc(m)

L : Chiều dài công tác ống lọc (m)

ω : Diện tích xung quanh ống lọc (m2)

 Ống lắng

Chiều dài ống lắng: l = 2.5 m

Đường kính bằng đường kính ống lọc: d = 275 mm

Phần ống lắng đặt nằm trong đất sét 0.5 m

 Độ hạ mực nước khi bơm:

Q R 6250 1500

K m r 114.5*31 0.1375

S : Độ hạ mực nước (m)

M : Chiều dày tầng chứa nước (m)

K : Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ng)

R : Bán kính ảnh hưởng, xác định bằng khoảng cách từ tâm giếng tới rìa mặt ảnh hưởng (m)

r : Bán kính ống lọc (m)

 Tổn thất mực nước qua ống lọc:

QS

∆S = a

Kω

Chọn ống lọc khung xương quấn dây a = 17

6250*2.63

∆S = 17 = 44 (cm)

114.5*21.4

∆S : Tổn thất mực nước qua ống lọc (cm)

Q : Lưu lượng thiết kế của giếng (m3/ngđ)

S : Độ hạ mực nước của giếng khi bơm (m)

K : Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ng)

ω : Diện tích xung quanh ống lọc (m2)

a : Hệ số phụ thuộc kết cấu ống lọc

 Với ống lọc khung xương quấn dây: a = 15÷20

 Độ hạ mực nước giới hạn

Sgh = H – (0.3÷0.5)m - ∆S - ∆Hb

Sgh = 68.5 – 0.5*31 – 44 - 3 = 6 (m)

Sgh : Độ hạ mực nước giới hạn cho phép lớn nhất của giếng thiết kế (m)

H : Chiều sâu mực nước tĩnh tính đến đáy cách thủy khi chưa bơm (m)

m : Chiều dày tầng chứa nước có áp (m)

∆S : Tổn thất mực nước qua ống lọc

∆Hb : Độ sâu đặt bơm dưới mực nước động độ sâu này có thể lấy từ 2÷5 m

Ta chọn 3m nhằm tránh hiện tượng xâm thực, hay tạo vùng nước xoáy vào máy bơm

So sánh độ hạ mực nước S và độ hạ mực nước giới hạn Sgh, với mỗi một chỉ số Qb sẽ có một độ hạ mực nước tương ứng nhằm đảm bảo lưu lượng khai thác và độ hạ mực nước để nhóm giếng khoan thiết kế ra kinh tế và đảm bảo yêu cầu nước về cả khối lượng lẫn chất lượng

S = 2.63m < Sgh = 6m → giếng làm việc ổn định

 Lưu lượng

Bơm giếng khoan cấp nước với chế độ điều hòa K = 1 Lưu lượng nước cho mỗi giờ là như nhau

Qdh = 4.17%Qtk

Qdh = 4.17%*6250 = 260.6m3/h = 72.4 l/s

Máy bơm chạy ở chế độ điều hòa, để đảm bảo cung cấp đủ lượng nước theo thiết ta phải đóng máy bơm sớm hơn ở giờ cuối cùng

Thời gian bơm chạy ở giờ cuối cùng:

60*4.09

T = = 58.85 phút

4.17

Lưu lượng khai thác giếng:

2.37*KmS 2.37*114.5*31*2.63

R 1500

Lưu lượng khai thác nhỏ hơn lưu lượng thiết kế tuy nhiên sai số không lớn nên ta có thể chấp nhận lưu lượng này

Chọn một bơm hoạt động và một bơm dự phòng Bơm dự phòng chỉ hoạt động khi bơm đang hoạt động hỏng, hoặc bơm bị nóng cần nghỉ

Bể chứa đặt cách bơm 400m, bể đặt cao hơn mặt đất 10m, chiều cao bể 7.55m

Chiều dài ống đẩy:

Hdh = S + ∆Hb = 2.63 +3 = 5.63 (m)

L = 400 + 10 + 7.55 + 5.63 = 423.18 (m)

L : Chiều dài ống đẩy (m)

R : Bán kính ảnh hưởng (m)

Hdh : Chiều cao bơm nước địa hình, xác định bằng hiệu cao trình mặt đất tại điểm tính toán trong mạng lưới và cao trình mực nước thấp nhất trong giếng khoan (m)

S : Độ hạ mực nước (m)

∆Hb: Độ sâu đặt bơm dưới mực nước động chọn ∆Hb = 3m

Chọn ống đẩy chất liệu nhựa tổng hợp tra bảng ta được:

Đường kính ống đẩy : Dd = 280mm

Vận tốc trong ống đẩy vd = 1.37 m/s

1000i = 6.32

Do bơm được đặt sâu hơn mực nước thấp nhất một khoảng cách nhất định nên không dùng ống hút

mà bơm hút nước trực tiếp trong giếng rồi bơm qua ống đẩy vào bể chứa

Cột áp toàn phần máy bơm

H = Hdh + hh + hd

Hdh : Chiều cao nước địa hình, bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trong bể chứa và cao trình mực nước thấp nhất trong giếng

hh :Tổng tổn thất thủy lực trên đường ống hút kể từ phiểu hút đến máy bơm Do không dùng ống hút nên hh = 0

hd : Tổng tổn thất thủy lực trên đường ống đẩy kể từ máy bơm đến bể chứa

chọn mực nước cao nhất trong bể chứa là 7m

Bể đặt cao hơn mặt đất 10m

Hdh = 7 + 10 + 2.63 = 19.63 (m)

V2

hd = iL + ∑ξ

2g

hd = 423.18 + (1.7 + 1 + 0.5 + 0.25)

hh = 3 (m)

Cột áp toàn phần:

H = 19.63 + 3 = 22.63 (m)

I : Tổn thất theo đơn vị chiều dài, tra theo bảng tính toán thủy lực của Sêvêlep

L : Chiều dài ống đẩy (m)

V: Vận tốc nước tại vị trí có tổn thất (m/s)

ξ : Hệ số tổn thất cục bộ

g : Gia tốc trọng trường chọn g = 9.8 (m/s2)

Qdh = 72.4 l/s

Chọn bơm nhúng chìm KM350-1 + U86-2/35

Mã bơm 55311

Công suất định mức: PN = 26 Kw

Công suất mở máy: PM = 31 Kw

Chiều dài máy bơm L = 1513 mm

Đường kính trong đầu nối ống hút: Dh = 150 mm

Đường kính trong đầu nối ống đẩy:Dd = 150 mm

Đường kính ngoài bánh xe công tác: D = 285 mm

Đường kính trong bánh xe công tác: k = 240 mm

Đường kính ngoài ống vách E = 355.6 mm

Khối lượng bơm và động cơ = 178kg

Khối lượng ống bao = 126 kg

Lắp đặt đứng

Lưu lượng chữa cháy

Cho tối đa 2 đám cháy xảy ra cùng một lúc, lưu lượng là 15l/s cho mỗi đám cháy Với thời gian cháy

là 30 phút

Qcc = 15l/s = 0.9 m3/phút

Wcc = n*Qcc* tcc = 2*0.9*30 = 54 m3

Qcc : Lưu lượng chữa cháy (m3/phút)

Wcc : Dung tích chữa cháy (m3)

N : Số đám cháy

Tc : Thời gian cháy (phút)

 Bể chứa

Chọn chiều cao chứa nước trong bể là: 7m

Chiều cao bảo vệ: 0.5m

Chiều cao lớp cạn trong bể: 0.05m

Chiều cao đặt ống: 0.2m

Dung tích bể: Wb = Wdh + Wcc (m3)

Wb = 260.6 + 54 = 314.6 (m3)

Thể tích bể

πd2l

V = 314.6 (m3)

4

Đường kính bể

d = = = 7.6 m

πl π * 7

Dung tích bể phải xây

πd2l π * (7.6)2 * 7.75

Wbpx = = = 351.6 m3

Bể đặt cách mặt đất 10m

Wdh : dung tích bể điều hòa m3

Wcc: dung tích bể chữa cháy m3

 Nhà trạm

Một giếng xây dựng một nhà trạm

Chiều cao nhà trạm 5m

Chiều rộng nhà trạm 4m

Chiều dài nhà trạm 4.5m

Diện tích nhà trạm: 18 m2

Phần 4:

CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

Đóng điện

động cơ bị

gầm

1 Đứt một pha ở cuộn dây stato Chữa động cơ

Công suát tiêu

thụ tăng

1 Bánh xe công tác bị cọ sát vào vỏ

3 Nước bơm lên lẫn nhiều cát Đóng bớt khóa trên ống đẩy

hoặc thao rửa giếng

Bơm bị giảm

lưu lượng

1 Mực nước động bị hạ Thả bơm xuống sâu hơn

2 Bánh xe công tác bị mòn Thay bánh xe công tác

3 Lưới chắn rác của bơm bị bít kín Tháo lưới rửa hoăc thay lưới

mới

4 Ống lọc của giếng bị bít Thổi rửa giếng

6 Ống đẩy bị đóng cặn Tháo ống tẩy rửa

7 Bánh xe công tác bị bám cặn Tẩy rửa

Nước không

lên

1 Mực nước độnh hạ xuống, hở lưới chắn rác

Hạ bơm

2 Lưới chắn rác bị bịt kín hoàn toàn Cọ rửa hoặc thay lưới

3 Bánh xe công tác bị tháo lỏng Tháo bơm sửa chữa Không đủ áp

lực

2 Một vài bánh xe công tác bị tháo lỏng hoặc bị hỏng

Kiểm tra sửa chữa

Bơm đang

làm việc đột

nhiên nước

không lên

1 Bể hút bị cạn nước, chổ bơm hoặc phễu hút bị hở ra Phải chờ cho đủ nước, nếu thường xảy ra cần bố trí lại

ống hút

2 Bánh xe công tác bị tháo lỏng Kiểm tra, lắp lại

AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG QUẢN LÝ TRẠM

BƠM

Trong quản lý trạm bơm an toàn lao động cũng là một vấn đề rất quan trọng đòi hỏi người vận hành phải chấp hành tuyệt đối Có như vậy mới đảm bảo cho người và thiết bị, nâng cao độ tin cậy làm việc

và hiệu suất của máy móc thiết bị

Các an toàn về lao động được đưa ra cụ thể cho phần bơm và phần điện

Trong trạm cần có các hướng dẫn thao táckhi vận hành tổ máy lúc làm việc bình thường, lúc xảy ra sự

cố, hướng dẫn sửa chữa và quản lí các thiết bị có trong trạm.trong hướng dẫn cần ghi rõ trình tự thực hiện các thao tác, quyền hạn và trách nhiệm của công nhân vận hành

Trước khi mở máy cần phải:

Kiểm tra lại các bộ phận là việ, dầu mỡ bôi trơn, hệ thống dẫn nước bôi trơn hoặc làm nguội

Kiểm tra động cơ điện và dây nối đất bảo vệ

Mồi bơm

Không được vận hành bơm khi không có các bộ phận an toàn như nhiệt kế áp kế, van giảm áp ở các bơm cột áp cao…

Thường xuyên kiểm tra xiết chặt các bulong đế, bulong ở các đầu nối ống, khớp nối trục…

Phải tắt máy khi thấy bơm làm việc bị rung, ồn hoặc có tiếng động bất thường, nước không lên, nhiệt

độ ổ trục và dầu bôi trơn cao quá mức cho phép

Khớp nối trục cần có bộ phận bao che

Sau khi lắp ráp bơm mới hoặc đại tu bơm cũ phải thử nghiệm trước khi đi vào vận hành

Trước khi thực hiện việc vận chuyển, nâng hạ, thiết bị trong gian máy cần kiểm tra kỹ độ an toàn của thiết bị nâng và dây cáp

Khi cẩu, vận chuyển thiết bị phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu từ đáy vật nâng đến đỉnh vật cao nhất còn lại tối thiểu là 0.5m Tốc độ di chuyển theo phương ngang của vật phải dưới 15 m/phút