Slide giảng dạy cấp thoát nước

Khái niệm hệ thống cấp nước HTCN } HTCN là một tập hợp các công trình: thu nước, xử lý nước, điều hòa dự trữ nước, vận chuyển và phân phối nước đến các nơi tiêu dùng b.. Phân loại HT

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ

THỐNG CẤP NƯỚC

Bộ môn Cấp Thoát Nước, Viện KH&KT Môi trường, ĐHXD

1

Hệ thống cấp nước đầu tiên?

2

}   4000BC

312 B.C

3

}   180l/ng.ngày

Roma aquaduct

4

Crete ( Hy Lạp) 3500BC

6

}  Figure 1 Cistern system in Tylissos, Crete (a) Sedimentation tank in foreground with stone channel connecting to cistern (b) Steps leading down to cistern (photos copyright by L.W Mays)

1.1 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG CẤP

NƯỚC

a   Khái niệm hệ thống cấp nước (HTCN)

}   HTCN là một tập hợp các công trình: thu nước, xử lý

nước, điều hòa dự trữ nước, vận chuyển và phân phối nước đến các nơi tiêu dùng

b   Sơ đồ HTCN

c   Các yêu cầu cơ bản đối với HTCN

}   Đảm bảo đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến các

nơi tiêu dùng;

}   Đảm bảo giá thành xây dựng và quản lý rẻ , thi công và quản lý

dễ dàng thuận tiện , có khả năng tự động hóa và cơ giới hóa

7

1.1 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG CẤP

}   Theo phương pháp vận chuyển nước ( có áp, tự chảy)

}   Theo phương pháp chữa cháy ( áp lực thấp, áp lực

cao)

}   Theo phạm vi phục vụ ( trong nhà, tiểu khu, thành

phố )

8

1.1 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG CẤP

Ưu điểm: Đơn giản, dễ quản lý

Nhược điểm: tốn nguồn nước

ĐK áp dụng: nguồn cấp nước lớn, mà nhu cầu sử dụng

nước nhỏ

9

1.1 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

e   Phân loại HTCN theo phương pháp sử dụng

§   HTCN tuần hoàn

Là HT mà nước đi từ nguồn cấp đến nơi tiêu thụ rồi được tuần hoàn trở lại sau khi xử lý

Sơ đồ

Ưu điểm: Sử dụng hiệu quả nguồn nước

Nhược điểm: Giá thành xây dựng và quản lý cao

ĐK áp dụng: khi nhu cầu sử dụng nước lớn mà nguồn

nước cấp nhỏ, thường dùng trong công nghiệp Nước

được dùng lại vài lần rồi mới thải đi

10

1.1 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG CẤP

Ưu điểm: Tận dụng được nguồn nước, ít gây ô nhiễm MT

Nhược điểm: Các đối tượng phía sau phải có chất lượng nước

sử dụng thấp hơn CL nước thải của đối tượng phía trước

ĐK áp dụng: thường được áp dụng trong các khu liên hợp nông nghiệp

công-11

1.2 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC

}   a Khái niệm:

}   Tiêu chuẩn dùng nước tính toán q olà lượng nước tiêu thụ trung bình của một người trong 1 ngày đêm của ngày dùng nước lớn nhất (l/ ng.ngd)

}   TCDN phụ thuộc vào các điều kiện kinh tế, trang thiết bị VS, đk khí hậu, phong tục tập quán…

}   Hệ số không điều hòa ngày lớn nhất K ngđ max, nhỏ nhất K ngđ min

}   Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất K h max, nhỏ nhất K h min

}   Các thành phố lớn ( Hà Nội, TP.HCM, Hải Phòng)

12

1.2 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC

b Các loại tiêu chuẩn dùng nước (L/người/ngđ)

}   Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt khu dân cư đô thị , l/ ng.ngđ (TCXDVN 33/2006)

Đối tượng dùng nước và thành phần

Đô thị loại IV, đô thị loại V;

Điểm dân cư nông thôn

60 100

13

1.2 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC

b Các loại tiêu chuẩn dùng nước

}   Tiêu chuẩn dùng nước tưới đường, tưới cây lấy theo tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt hoặc lấy sơ bộ = 0.5-1 l/

m 2 ngđ

}   Tiêu chuẩn nước dùng cho công nghiệp, dịch vụ nội đô

}   Tiêu chuẩn nước dùng cho công nghiệp, sản xuất

}   Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy

}   Nước cấp cho bản thân trạm xử lý

}   Nước thất thoát

14

1.2 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ DÙNG NƯỚC

c Chế độ dùng nước

}   Lượng nước tiêu thụ từng giờ trong ngày đêm

}   Rất quan trọng khi thiết kế HTCN

}   Xây dựng dựa trên điều tra thực nghiệm

Biểu đồ dùng nước trong ngày đêm cho thành phốphố

15

1.3 LƯU LƯỢNG NƯỚC TÍNH TOÁN,CÔNG

SUẤT VÀ CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA HTCN

a   Lưu lượng nước tính toán

1.3 LƯU LƯỢNG NƯỚC TÍNH TOÁN,CÔNG SUẤT VÀ CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA HTCN

b   Công suất cấp nước của đô thị

Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt

18

Xu hướng Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt

19

Lượng nước thất thoát ở các đô thị châu Á

20

Tỷ lệ thất thoát ở các đô thị châu Âu (%), 2006

21

Lượng nước sử dụng trung bình trong 1 ngày ở một

số nước trên TG năm 2006

22

Lượng nước sử dụng trung bình của 1 người trong một năm trên toàn cầu năm 2011

23

1.3 LƯU LƯỢNG NƯỚC TÍNH TOÁN,CÔNG

SUẤT VÀ CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA HTCN

c   Chế độ làm việc của HTCN

}   TBC1: bơm nước từ nguồn nước đến TXL, điều hòa

}   TBC2: bơm nước cấp cho mạng lưới, không điều hòa và theo

sát chế độ dùng nước }   Bể chứa: trung gianTBC1 và TBC2, có nhiệm vụ chứa nước

cho TBC2, dự trữ nước chữa cháy và nước dùng cho TXL }   Đài nước: trung gian giữa TBC2 và mạng lưới, điều hòa nước

trong các giờ, dự phòng nước chữa cháy, tạo áp lực đưa nước tới các nơi tiêu dùng Hiện nay có thể thay thế bằng thiết bị biến tần

24

Quan hệ về áp lực: Áp lực cần thiết nhà, chiều cao đài

nước, áp lực công tác của máy bơm

25

Áp lực cần thiết nhà là áp lực cần thiết để đưa nước từ

đường ống cấp nước bên ngoài tới thiết bị vệ sinh bất lợi nhất trong ngôi nhà đó sao cho thiet bi co the hoat dong duoc

ü Cách 2: Tính toán theo công thức

+ +

+

H

Quan hệ về áp lực: Áp lực cần thiết nhà, chiều cao đài nước, áp lực công tác của máy bơm

26

}   Áp lực cần thiết nhất của ngôi nhà: Hctnh = 20 m

}   Cốt xây dựng đài nước Zđ = 3,0 m

}   Cốt mặt đất tại vị trí bất lợi nhất của ngôi nhà Znh = 2,0m

}   Tổn thất từ đài đến nhà ∑hđ-nh = 0,8m

}   Tổn thất của bơm đến đài ∑hb-đ = 1 m

}   Mực nước thấp nhất của bể chứa Zb = -1,0m

}   Chiều cao mực nước trong đài hđ = 3m

CHƯƠNG 2 NGUỒN NƯỚC VÀ

CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

Bộ môn Cấp Thoát Nước, Viện KH&KT Môi trường, ĐHXD

1

2.1 Nguồn cung cấp nước

}   Nước mặn ( Biển, đại dương)

}   Nước ngọt

2

Phân bố tài nguyên nước trên thế giới theo vùng lãnh thổ

Chương trình môi trường LHQ (UNEP)

3

Vòng tuần hoàn nước trên trái đất

4

2.1.1 Nguồn nước ngầm

được lọc sạch và giữ lại trong các lớp đất chứa nước, giữa các lớp cản nước

5

a   Khái niệm

…có cỡ hạt, thành phần khoáng Do giữa các hạt có lỗ hỗng, nên tạo điều kiện cho nước tích trữ trong các tầng này

là sét, cạn kết, cuội kết,…kích thước hạt rất nhỏ, lỗ hổng bé, chính vì thế khả năng trữ nước kém va hầu như không cho nước

đi qua

2.1.1 Nguồn nước ngầm

6

c   Đặc điểm

}   Tầng chứa nước nằm cách mặt đất 2-6 m, và thường rất dày

>15m

}   Chất lượng nước tốt : hàm lượng cặn, vi trùng ít, nhiệt độ ổn

định…=> công nghệ xử lý đơn giản

}   Tùy thuộc địa chất của khu vực mà có sự xuất hiện của các

loại muối khoáng hay hàm lượng muối khoáng nhiều ít

}   Nước ngầm tại các vùng ven biển thường bị nhiễm mặn

}   Nhược điểm: Hàm lượng Fe cao , ngoài ra còn có Mn, các

kim loại nặng; thăm dò lâu, khó khăn, thời gian dài để khôi phục

2.1.1 Nguồn nước ngầm

8

2.1.2.Nguồn nước mặt

nước sông giao động nhiều theo mùa

b Nước suối :

}   Đóng vai trò quan trọng trong cấp nước khu vực miền núi

-   Thành phần, tính chất, lưu lượng, chế độ dòng chảy giao động

nhiều theo mùa Mùa lũ nước suối thường có nhiều rác, độ

đục cao, dòng chảy lớn.Về mùa cạn, nước trong, chất lượng tốt, nhưng dòng chảy nhỏ

c Nước hồ đầm:

}   Thường trong, hàm lượng cặn nhỏ

- Có vặn tốc dòng chảy nhỏ, là môi trường cho thủy sinh vật phát

triển Ngoài ra nước hồ đầm cũng là nơi tiếp nhận nước thải tại các vùng nông thôn=> dễ bị nhiễm bẩn

2.1.2.Nguồn nước mặt

10

d Nước biển và đại dương:

}   Là giải pháp về nguồn nước quan trọng trong cấp nước khi

các nguồn nước mặt khác trở nên khan hiếm

-   Thành phần chủ yếu chứa các ion Na+ và Cl-

-   Ổn định về trữ lượng và chất lượng

-   Có thể cấp nước cho hải đảo, các phương tiện đi lại trên biển,

những nơi khan hiếm về nước mặt và nước ngầm

2.1.2.Nguồn nước mặt

11

Tính chất Nước mặt (không gồm

NB)

Nước ngầm

Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Ổn định

Độ đục ( SS) Thay đổi theo mức độ Thấp, = 0

Màu Có màu do SS ( sét, tảo) Có màu do DS

Muối khoáng Thay đổi phụ thuộc vào đất

đá, lượng mưa, chất thải hòa tan…

Ổn định, thường cao hơn

độ muối của nước mặt cùng khu vực

Sắt, Mangan Không có, hoặc có trong

nước đáy hồ do quá trình phú dưỡng

Có

12

2.1.3.Nguồn nước mưa

}   Tính chất:

môi trường bị ô nhiễm

}   Cấp nước cho nông thôn, miền núi, hải đảo thiếu nước ngọt

}   Lượng mưa trung bình năm

1500-2000mm/năm

13

2.2 Các loại công trình thu nước

2.2.1 Công trình thu nước ngầm

}   Giếng khơi: thu nước ngầm mạch nông, phục vụ cấp nước

hộ gia đình, cụm dân cư dùng nước nhỏ

}   Đường hầm ngang thu nước: thu nước ngầm mạch nông với

công suất lớn ( vài chục, vài trăm m3/ngày)

}   Giếng khoan

14

2.2.1 Công trình thu nước ngầm

15

Đường hầm ngang thu nước

16

2.2 Các loại công trình thu nước

2.2.2 Công trình thu nước mặt

a   Chức năng & phân loại CTT nước mặt

}   Theo nguồn nước: sông, hồ, suối, đập

}   Theo vị trí thu nước: ven bờ, xa bờ, kết hợp

}   Theo đặc điểm kết cấu: kết hợp, phân ly, kiểu vịnh, đập chắn

}   Đảm bảo lưu lượng và chất lượng khai thác trước mắt và lâu dài ( phụ thuộc vào từng mục đích sử dụng)

}   Chọn vị trí bờ và lòng sông ổn định

}   Thuận tiện cho việc bảo vệ công trình

}   Đặt gần nơi dùng nước ( gần TXL)

17

2.2.2 Công trình thu nước mặt

}   Vị trí xây dựng CTT

18

2.2.2 Công trình thu nước mặt

b Cơ sở tính toán , thiết kế CTT

}   Hiện trạng, quy hoạch các nguồn nước trong khu vực

}   Dạng mặt cắt sông, hồ

}   Cấu tạo địa chất ven sông, hồ

}   Số liệu về thủy văn, môi trường trong thời gian dài:

MNCN, MNTN, chế độ dòng chảy, lưu lượng,thủy triều, bồi lắng

}   Nhu cầu sử dụng nước

}   Yêu cầu quy hoạch và bảo vệ nguồn nước…

19

Dạng mặt cắt ngang sông

20

c Công trình thu nước bờ sông

}   Lưu lượng tính toán của CTT

}   Số cửa thu nước

}   Vận tốc nước cho phép chảy qua song

•  Diện tích công tác của SCR phụ thuộc vào

–  Lưu lượng tính toán của CTT

–  Số cửa thu nước

–  Vận tốc nước cho phép chảy qua song (0.2-0.4m/s) –  Hình dáng thanh thép

–  Tổn thất qua LCR 0.1-0.2m

à Kích thước LCR chọn theo kích thước cấu tạo0

23

Song chắn rác cơ giới

24

Song chắn rác có cơ cấu vớt rác

25

Song chắn rác & Máy nghiền rác

26

Máy nghiền rác kiểu lưới loại nhỏ

1- Trống quay; 2- Bộ phận gom rác; 3- Vỏ; 4- Dao cắt; 5- Dao cắt trên mặt trống

Máy nghiền rác kiểu lưới loại

Trung bình và lớn

Ngăn thu – ngăn hút

}   Thiết bị chính:

tẩy rửa

xuống, tbi tẩy rửa, ống hút, ( mbom) }   Kích thước: Chọn phụ thuộc vào

Q tối thiểu 2 đơn nguyên

chiều rộng LCR

LCR, đường kính phễu hút

0.5 m, đáy cửa thu cao hơn đáy sông

>0.5m

27

d Công trình thu nước lòng sông

D1 Điều kiện áp dụng:

}   Cấu tạo bờ sông, hồ dạng thoải, không đủ độ sâu cần thiết, chất

lượng nước ven bờ xấu, mức độ dao động mực nước theo mùa lớn

D2 Sơ đồ cấu tạo, nguyên tắc hoạt động

28

Ống tự chảy

}   Cửa thu nước của ống tự chảy tính như cửa thu có lắp

SCR

}   Vận tốc nước chảy trong ống tự chảy đảm bảo 0.7-1.5m/s

}   Đặt dốc về phía sông hoặc phía ngăn thu phụ thuộc vào pp rửa ống

}   Phải có biện pháp gia cố, có cắm phao báo hiệu cho tàu bè qua lại trên sông

29

CHƯƠNG 3 XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Bộ môn Cấp Thoát Nước, Viện KH&KT Môi trường, ĐHXD

1

3.1 Tính chất nước thiên nhiên và yêu cầu đối với chất lượng nước cấp

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

++

= M A 1,4 Fe2 0,5 HCO3 0,13 SiO32P

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

6

b   Tính chất hóa học

Ví dụ 2: Xác định hàm lượng CO2 hoà tan và độ cứng toàn phần biết tổng hàm lượng muối hoà tan là 293,153 mg/L, nhiệt độ 21 0 C, pH = 7,5 và Độ kiềm toàn phần Ki tp là 3,03 mg/L

* Xác định hàm lượng CO 2 hoà tan

Lượng CO2 tự do có trong nước nguồn phụ thuộc vào P, t 0 , Ki, pH và được xác định theo biểu đồ Langlier

Với: P = 293,153 (mg/l), t0 = 21 0 C, pH = 7,50 ,Ki = 3,03 (mg/l)

Tra biểu đồ Langelier ta xác định được hàm lượng CO2 tự do là 8,5 mg/l

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

7

!

10

605040 35 30 25 20 15

10 5 0

7

400 300 200 150 100

9080

706050 40 30 20 16

9 8 6

543 2 1

6 6,5 7 7,5 8 8,5

8 7 6 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2

1,5

1

0,5 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

2+

Ca

+

6 , 12

2+

Mg

=

04 , 20

12 , 60

+ 12,16 12,6 = 3,965(mgđlg/l)

!

3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cấp

9

c   Các chỉ tiêu về phương diện vi trùng

3.1.2 Yêu cầu đối với chất lượng nước cấp

3.1 Tính chất nước thiên nhiên và yêu cầu đối với chất lượng nước cấp

10

Dây chuyền công nghệ xử lý nước

}  Tập hợp các công trình và thiết bị để thực hiện quá trình xử lý

nước theo một hoặc một số phương pháp

11

• Phèn

BL Chậm

Bể chứa

• Phèn

BL nhanh

Bể chứa

• Khử trùng

TBC2

lượng tính toán là 55 mg/L Đồng thời phải thêm một lượng

vôi 37,7 mg/L để kiềm hoá, tránh xâm thực Hãy xác định

hàm lượng cặn lớn nhất sau xử lý (sau khi bổ sung các

max =

680 mg/L

C*max = 680 + 0,5.55 + 0,25.50+ 37,7 = 757,7 (mg/l)

Khi đó, vôi sẽ được đưa vào nước cùng với hóa chất keo tụ (phèn nhôm) ở công trình đầu của đây truyền công nghệ

!

17

(2) Lắng

}   Nguyên tắc hoạt động của bể lắng: nước chảy từ từ qua bể, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hạt cặn sẽ rơi xuống dưới bể

}   Theo phương chuyển động hạt cặn chia ra 3 loại bể lắng

Bể lắng ngang

18

Hợp khối bể lắng ngang - bể lọc

19

Bể lắng đứng

20

(3) Lọc

}   Nguyên lý lọc nước: Nước đi qua lớp vật liệu

lọc Cặn được giữ lại trong khe giữa các vật liệu lọc, hay trong lỗ rỗng

}   Sau 1 thời gian cặn chứa đầy trong các khe,

lỗ rỗng=> cần rửa bể hoặc thay VLL

Bể lọc nhanh trọng lực

22

1   Ống dẫn nước từ bể lắng

sang

2   Máng phân phối nước nguồn

3   Máng phân phối nước nguồn

và thu nước rửa lọc

hạt nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc với không khí

thành kết tủa Fe(OH)3

BL ắng đứng tiếp xúc BL nhanh

BCNS

UV

26

DCCN Xử lý nước mặt

27

CHƯƠNG 4 MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Bộ môn Cấp Thoát Nước, Khoa KT Môi trường, ĐHXD

1

4.1 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến

a   Cấu tạo MLCN

vận chuyển nước sạch tới các đối tượng dùng nước trong thành phố

Mạng lưới cấp nước thủ đô Tokyo

2

4.1 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến

+ Gxd nhỏ + Dễ quản lý, vận hành

3

c.Nguyên tắc vạch tuyến

①  Tổng chiều dài đường ống

②  Cung cấp nước tới mọi đối tượng trong phạm vi phục

vụ

③  Hướng vận chuyển nước chính

④  Hạn chế đi qua chướng ngại vật

4.1 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến

4

d Phân cấp tuyến ống

-   Tuyến ống cấp 1 làm nhiệm vụ truyền dẫn và điều

hòa áp lực, cấp nước vào tuyến ống cấp 2, D>300

-   Tuyến ống cấp 2 phân phối nước cho từng khu

vực trong mạng D =150-300

-   Tuyến ống cấp 3 hay tuyến ống dịch vụ làm nhiệm

vụ truyền dẫn nước tới từng ngõ, hộ gia đình

D<150

4.1 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến

5

4.2 Tính toán mạng lưới cấp nước

Các trường hợp tính toán:

-   Giờ dùng nước max

-   Giờ dùng nước max có cháy

-   (Giờ vận chuyển nước lớn nhất lên đài)

6

}   Mục đính: tính toán thủy lực MLCN để chọn D ống, và

xác định tổn thất áp lực đơn vị I trên đường ống, để tính áp lực công tác của bơm

1   Lưu lượng tính toán QAB

q vc AB :Lưu lượng nước vận chuyển qua đoạn ống, l/s (gồm lưu

lượng tập trung lấy ở nút cuối của đoạn ống và lượng nước vận chuyển cho tuyến ống phía sau

qdđAB: Lưu lượng nước dọc đường, l/s

4.2 Tính toán MLCN

7

qtt AB = qdd AB + qvc AB