Từ bảng thống kê ta có biểu đồ tiêu thụ nước sạch cho các giờ trong ngày như sau:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 2.462.462.462.46 3.01 3.93 4.50 5.05 5.435.435.435.43 4.744.745.01 5.29 5.66 5.38 4.75 4.11 3.83 3.28 2.73 2.46
Hình 2.1 Biểu đồ tiêu thụ nước sạch cho các giờ trong ngày
Ta có chế độ làm việc của các cơng trình đơn vị trong một hệ thống cấp nước là không giống nhau:
Đối với trạm bơm cấp I có chế độ làm việc điều hịa suốt ngày đêm bơm nước thơ từ nguồn lên các cơng trình xử lý. Chế độ ổn định trong ngày nhằm đảm bảo lưu lượng khi đưa vào các cơng trình xử lý trong trạm xử lý của nhà máy nước
Đường làm việc của trạm bơm cấp I sẽ là 4,17%Qngđ (m3/h)
Đối với trạm bơm cấp II thì chế độ làm việc của bơm là khơng điều hịa và được chọn theo nguyên tắc là: đường làm việc của trạm bơm cấp II phải bám sát với đường tiêu thụ nước và theo chế độ ít bậc nhất, đồng thời thể tích đài nước và bể chứa là nhỏ nhất. Khi tính tốn số máy bơm, cần lựa chọn số máy bơm phù hợp để đảm bảo kinh tế
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 19 Ngành Cấp Thốt Nước
nhất. Ngồi ra khi chọn chế độ máy bơm cần cố gắng chọn ít loại máy bơm nhất để đảm bảo kinh tế.
Trạm bơm cấp II làm việc theo 2 đến 3 bậc
Dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước cho các giờ trong ngày dùng nước lớn nhất ta chọn trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ 2 bậc đó là :
Bậc 1: Thời gian hoạt động 0h đến 4h và 22h-24h ( trong 6h) chọn 1 bơm
Bậc 2: Thời gian hoạt động 4h đến 8h, 18h đến 22h, 12h đến 14h ( trong 10h) chọn 2 bơm
Bậc 3 : Thời gian hoạt động 8h-12h, 14h-18h ( trong 8h) chọn 3 bơm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 2.462.462.462.46 3.01 3.93 4.50 5.05 5.435.435.435.43 4.744.745.01 5.29 5.66 5.38 4.75 4.11 3.83 3.28 2.73 2.46
Hình 2.2 Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo 3 bậc
Vì có nhiều bơm hoạt động song song, ta có hệ số làm việc đồng thời của các máy bơm như sau:
Nếu có 1 máy làm việc đồng thời Nếu có 2 máy làm việc đồng thời Nếu có 3 máy làm việc đồng thời Nếu có 4 máy làm việc đồng thời
Gọi a là lưu lượng 1 bơm làm việc riêng lẻ ( %Qngđ) Khi đó ta có biểu thức : 6 a= 2,2163%Qngđ Như vậy : Bậc 1 Bậc 2 Bậc3
Bậc 2 có 2 bơm làm việc có cơng suất (m3/h)
Bậc 3 có 3 bơm làm việc có cơng suất :Q3b= 2,2163 (m3/h)
Do đó ta chọn 4 bơm trong đó 3 bơm hoạt động và 1 bơm dự phịng khi có cháy.
2.4. Xác định dung tích của đài nước và bể chứa2.4.1.Chức năng của đài nước và bể chứa 2.4.1.Chức năng của đài nước và bể chứa
Chứa lượng nước dự phòng để cấp nước cho các hộ tiêu thụ khi hệ thống cấp nước có sự cố.
Chứa lượng nước điều hịa giữa trạm bơm nước thô (trạm xử lý) lưu lượng đều trong ngày và trạm bơm nước sạch, bơm ra mạng và chứa lượng nước điều hòa giữa trạm bơm nước sạch theo bậc nhất định và lượng nước tiêu thụ thực tế thay đổi trong giờ trong ngày.
Chứa lượng nước cứu hỏa.
Chứa lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý, ngoài ra bể chứa hoặc đài nước phải có dung tích tối thiểu để đảm bảo đủ thời gian tiếp xúc với clo khi sát trong nước lớn hơn hoặc bằng 30 phút.
Bể chứa và đài nước cịn có nhiệm vụ làm ổn định áp lực cho trạm bơm và mạng lưới.
2.4.2.Dung tích của đài nước theo chế độ bơm
Chế độ tiêu thụ nước trên mạng rất phức tạp và thay đổi theo từng giờ. Trong khi trạm bơm cấp II làm nhiệm vụ cấp nước cho mạng chỉ làm việc theo 2-3 bậc nhất định. Khi bơm như vậy sẽ có giờ thừa nước và thiếu nước so với chế độ tiêu thụ của mạng lưới
Vì vậy muốn cấp nước đầy đủ và liên tục cho mọi đối tượng dùng nước thì trên mạng cần xây dựng đài nước.
Khi trạm bơm cấp II vượt quá lượng nước cần tiêu thụ sẽ dẫn đến thừa nước, lượng nước thừa sẽ đi lên đài và được chứa tại đó. Ngược lại khi trạm bơm cấp II bơm không đủ cho nước tiêu thụ, khi đó nước từ trên đài chảy xuống bổ sung lượng nước thiếu.
Ngồi lượng nước điều hịa lên xuống đài còn dự trữ một lượng nước chữa cháy trong 10 phút ban đầu.
Dung tích đài nước bao gồm dung tích nước điều hòa giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới và dung tích dự trữ chữa cháy trong 10 phút ban đầu.
Dung tích của đài nước được tính theo cơng thức sau : (m3)
Trong đó :
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 21 Ngành Cấp Thốt Nước
Dung tích điều hịa của đài được lập theo bảng thống kê. Dung tích điều hịa lớn nhất của đài nước tương ứng với lượng nước cịn lại trong đài nhiều nhất, được tính bằng %Qngđ
Ta có bảng thống kê dung tích điều hịa của đài nước bảng 2.6 (Mục lục I)
Từ bảng thống kê ta có lượng nước cịn lại lớn nhất trong đài là 3,81% Qngđ Wđh= 2,27% = 2024,6(m3)
là dung tích nước trữ chữa cháy cho 10 phút ban đầu Ta có cơng thức tính như sau:
Trong đó:
qcc là tiêu chuẩn nước chữa cháy n là số đám cháy xảy ra đồng thời.
Ta có số dân của thành phố Pleiku quy hoạch 2030 là 263024 người. theo TCVN 2622- 1995 bảng 12 về cấp nước chữa cháy, ta chọn số đám cháy xảy ra đồng thời ở khu dân cư là 3 đám cháy, lưu lượng cấp cho mỗi đám cháy là 30 (l/s)
Vậy dung tích của đài nước là Wđ = = 2014,6 +54 = 2079(m3)
Xác định hình dạng và kích thước của đài nước
Chọn đài có dạng hình trụ trịn, ta chọn kích thước và chiều cao của đoạn ống có tỷ lệ sau: => H=0,7D
Dung tích đài được tính theo cơng thức : =0,55Wđ
D = =15,6(m) => Chọn D= 16=> R=8 (m) Do đó chiều cao của đài hay mực nước cao nhất có trong đài là : H= 0,7 (m)
Chiều cao xây dựng đài nước Hxd = 0,25+H +0,2 =0,25 +11,2 +0,2= 11,65(m) Trong đó :
0,25 là chiều cao có tính đến lớp cặn đọng lại 0,2 là chiều cao thành đài (phần trên mặt nước) Thể tích xây dựng của đài nước là: = 2341(m3)
Kết luận : Đài nước có hình trụ trịn, có có kích thước đài thiết kế là D=16m và chiều cao của đài là 11,2 (m)
2.4.3.Xác định dung tích của bể chứa
Do chế độ làm việc khác nhau giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II nên cần xây dựng 1 bể chứa nước để trữ 1 lượng nước do trạm bơm cấp I bơm đến khi trạm bơm cấp II không bơm hết và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II bơm
Bể chứa có nhiệm vụ điều hịa nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đồng thời dùng để dự trữ nguồn nước dùng để chữa cháy trong 3h và một lượng nước cần thiết cho bản thân trạm xử lý.
Lượng nước từ đường ống cấp nước chính vào bể chứa là 4,17%Qngđ Trạm bơm cấp II làm việc theo 3 bậc :
Bậc 1 có 1 bơm làm việc có cơng suất :Q1b= 2,2163Qngđ Bậc 2 có 2 bơm làm việc có cơng suất
Bậc 3 có 3 bơm làm việc có cơng suất :Q3b= 2,2163
Ta có dung tích của bể chứa được xác định theo cơng thức: (m3)
Trong đó :
là dung tích điều hịa của bể chứa
Ta có bảng dung tích điều hịa của bể chứa bảng 2.7 (Mục Lục I)
Từ bảng dung tích điều hịa của bể chứa ta thấy lượng nước lớn nhất còn lại trong bể 7-8h là 13,08%Qngđ
Thể tích điều hịa của bể chứa là :
=13,08%Qngđ = 13,08% = 11 666,06(m3) Wcc là dung tích dự trữ chữa cháy trong 3h (m3)
Ta có Wcc = 10,8 n qcc =10,8 (n là số đám cháy xảy ra đồng thời là 3 đám cháy và qcc là tiêu chuẩn chữa cháy là 30 l/s)
Wbt là lương nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý (m3 ) Ta có Wbt = 6 742,8 (m3/ngđ)
Dung tích của bể chứa là : = 11 666,06+ 972 +6 742,8 = 19 380,9(m3) lấy trịn 19 500(m3)
Xác định hình dạng và kích thước của bể chứa
Chọn chiều cao của bể H = 8 (m)
Chọn bể chứa hình chữ nhật , xây dựng 1 bể có thể tích là 19500 m3 Chọn chiều rộng và chiều dài của mỗi bể như sau
B L= => B = 33 (m) , L = 75(m)
CHƯƠNG III
LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ VỊ TRÍ TRẠM XỬ LÝ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 23 Ngành Cấp Thoát Nước
3.1.Các loại nguồn nước 3.1.1.Nước mặt 3.1.1.Nước mặt
Khu vực thành phố Pleiku có khá nhiều sơng suối và hồ chứa như Sông Ia Năc, suối Ia Grang, suối Pơ Tâu, suối Ia Đơnil, suối krom, suối Ia Rơ Dung… nhưng chất lượng xấu, hàm lượng cặn cao, lưu lượng thay đổi theo mùa rất lớn. Các con suối chủ yếu là nguồn nước thoát cho thành phố và thay đổi rất lớn theo mùa, mùa khơ thì trữ lượng rất ít.
Đặc biệt thành phố có Biển hồ Pleiku cịn gọi là biển hồ Tơ Nưng là một trong những hồ tự nhiên đẹp nhất Tây Nguyên. Là một hồ nước ngọt nằm ở phía tây bắc thành phố Pleiku, nằm cách trung tâm thành phố Pleiku 7km theo quốc lộ 14, nằm trên cao nguyên địa hình bằng phẳng cao khoảng 500m so với mực nước biển. Biển hồ trước đây nguyên là một miệng núi lửa đã ngưng hoạt động cách đây hàng triệu năm nằm ở phía Diện tích mặt hồ khoảng 250ha sức chứa khoảng 23 triệu m3, độ sâu trung bình 6-7m, mực nước dao động các mùa rất ít chỉ khoảng 20-60cm. Nước trong hồ tương đối trong, hàm lượng cặn trung bình 15-30 mmg/l . Các kết quả thí nghiệm nước cho thấy đây là nguồn nước tốt. Vì vậy trong các dự án cấp nước cho Pleiku đã thực hiện đều chọn nước Biển H ồ để làm nguồn nước xử lý cấp cho Thành Phố.
3.1.2.Nước ngầm
Theo tài liệu nghiên cứu thăm dị tìm nước ngầm khu vực Thành phố Pleiku của đoàn địa chất thuỷ văn 701 đã tiến hành năm 1982 cho thấy cấu tạo chứa nước vùng Pleiku Biển Hồ là phức hệ phun trào bazan. Phía trên mặt bị phong hố thành đất đỏ khá dày, phía dưới là các loại bazan lỗ rỗng và đặc xít. Tính chất nước của bazan khơng đồng nhất, thay đổi nhanh theo chiều ngang lẫn chiều sâu, tuy thuộc cấu trúc cục bộ của khe nứt và hệ thống lỗ rỗng trong từng vỉa bazan. Trong 25 lỗ khoan đã được tiến hành khoan thăm dò cho tổng lưu lượng là 6.600 m3/ngày. Trong đó 15 lỗ khoan khu vực nội thị chỉ đạt lưu lượng 2.700 m3/ngày. Lỗ khoan có lưu lượng lớn nhất là 11,99 L/s lỗ khoan có lưu lượng thấp nhất là 0,23 L/s.
3.2. Lựa chọn nguồn nước cấp cho trạm xử lý
Trên cơ sở khảo sát nghiên cứu về trữ lượng, chất lượng nước của 2 nguồn nước mặt và nước ngầm ta đi kết luận:
- Nguồn nước ngầm trong khu vực có trữ lượng q ít, phân bố rải rác nên khơng thể làm nguồn cấp chính cho thành phố. Nguồn nước ngầm chỉ có thể cấp cho các khu vực ngoại thị, các điểm dân cư nhỏ lẻ và xa thành phố.
- Nguồn nước từ biển hồ có trữ lượng dồi dào đảm bảo cho mọi nhu cầu khai thác nước.
Do đó ta chọn Biển Hồ là nguồn cung cấp nước chính cho thành phố.
3.3.Xác định vị trí đặt trạm xử lý
Để chọn vị trí đặt trạm xử lý phải có sự so sánh về chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, dựa vào các nguyên tắc sau:
Vị trí khu đất của trạm xử lý phải phù hợp với quy hoạch chung của đô thị. Phải đảm bảo việc liên hệ dễ dàng, thuận tiện cho quản lý chung của đơ thị.
Có khả năng phát triển trong tương lai, để xây dựng thêm các cơng trình khi nhà máy nâng công suất.
Khu đấy xây dựng nhà máy đặt ở nơi cao ráo, không bị ngập lụt, đảm bảo sự làm việc bền vững của các cơng trình trong trạm.
Có địa hình thuận tiện cho việc bố trí trạm xử lý, tránh đào đắp nhiều., đảm bảo diện tích để bố trí các cơng trình phụ. Đảm bảo điều kiện vệ sinh tốt tiện cho tổ chức và bảo vệ nguồn nước trạm xử lý.
Trạm xử lý phải đặt cách xa nguồn gây ô nhiễm như: bãi rác, nghĩa địa, trạm xử lý nước thải, bênh viện.
Khu đất xây dựng trạm xử lý, cần có điều kiện tốt, tránh gia cố nên móng để giảm giá thành xây dựng , đảm bảo tính bền vững của cơng trình.
Đặt trạm xử lý gần nơi cung cấp điện để giảm chi phí xây dựng. Có đường giao thơng thuận tiện, đề đảm bảo chuyên chở vật liệu. Có 2 phương án đặt trạm xử lý như sau:
Phương án 1
Xây dựng nhà máy nước tại vị trí xã biển hồ, phía nam của biển hồ. Ưu điểm:
+ Nguồn nước là hồ chứa thủy lợi biển hồ. Chứa khoảng 23 triệu m3 nước, là nguồn nước tốt để cung cấp nước cho nhu cầu dùng nước của thành phố kể cả hiện tại và tương lai.
+ Đặt trạm xử lý tại đó gần nguồn nước là Biển Hồ, xa khu dân cư, đặt trên cao trình lớn nhất của thành phố, thuận lợi cho việc cung cấp nước cho thành phố, chi phí giá thành xây dựng giảm bớt
Nhược điểm: tuy gần nguồn nước nhưng cũng cách xa địa điểm để lấy nước.
Phương án 2
Hiện tại thành phố Pleiku đã có nhà máy nước Biển Hồ, với cơng suất thiết kế là 30.000 m3/ngày đêm. Do đó ta sẽ mở rộng thêm hệ thống cấp nước của nhà máy Biển Hồ.
Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Trang 25 Ngành Cấp Thoát Nước
Phương án 1: Ta thấy phương án này giảm được chi phí vận hành mạng lưới,
Đây là những chi phí quyết định giá mức đồng thời việc truyền dẫn nước sau xử lý rất thuận tiện cho các khu cơng nghiệp. Mặt khác chi phí giải phóng mặt bằng nhỏ. Nguồn nước cho nhà máy nằm ở thượng nguồn đạt tiêu chuẩn tốt, đường ống dẫn nước thô vào trạm bơm ngắn, nhà máy nằm ở cao độ cao nhất của thành phố, quy mô trạm bơm cấp I và cấp II nhỏ hơn.
Phương án 2: Tuy đã có sẵn nhà máy cấp nước Biển Hồ nhưng nó được xây dựng từ năm 1975 và được cải tạo năm 2003, hiện tại đường ống phân phối thiếu, hư hòng nhiều, thiết kế vận hành còn nhiều hạ chế, trong lương lai theo dự kiến đến năm 2030 thì nhà máy nước này sẽ xuống cấp và khơng cịn sử dụng được nước , do đó muốn mở rộng hệ thống cũng khó khăn, dẫn đến giá thành tăng cao.
Vì vậy ta sẽ chọn phương án 1 là phương án thiết kế 3.4.Sơ đồ hệ thống cấp nước
Hệ thống cấp nước là tổ hợp của một cơng trình thu nước, vận chuyển nước, xử lý nước, điều hịa và phân phối nước tới đối tượng sử dụng nước.
Sơ đồ HTCN bao gồm:
- Nguồn nước: Nước mặt
- Cơng trình thu và trạm bơm cấp I: Thu nước từ nguồn và bơm lên trạm xử lý.
- Trạm xử lý: Làm sạch nước nguồn đạt yêu cầu chất lượng nước sử dụng.
- Bể chứa nước sạch: Điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II
- Trạm bơm cấp II: Đưa nước đã xử lý từ bể chứa nước sạch đến mạng lưới tiêu dùng.
- Đài nước: Điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới tiêu dùng
- Mạng lưới truyền dẫn và phân phối: gồm mạng cấp I truyền dẫn, mạng cấp II phân phối, và mạng cấp III đấu nối cấp nước vào nhà.
Để lựa chọn 1 hệ thống cấp nước tốt căn cứ vào các nguyên tắc sau: Điều kiện tự nhiên: nguồn nước, địa hình, khí hậu