L ỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành cho hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng” được hoàn thành dư
Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, Chính phủ đã ban hành một loạt văn bản pháp luật nhằm chuẩn hóa dần bộ máy tổ chức và cải cách cơ chế quản lý cho phù hợp với thời kỳ đổi mới Tuy nhiên, trên thực tế, các mô hình quản lý và chính sách hiện hành liên quan đến quyền sở hữu, phát sinh trong quá trình cổ phần hóa, cũng như tính tự chủ và trách nhiệm của các Trung Tâm cấp nước vẫn chưa được hoàn thiện, dẫn đến những thách thức trong quá trình cải cách và vận hành hệ thống cấp nước.
Nguồn nước là tài nguyên vô cùng quý giá, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình phát triển bền vững của mỗi quốc gia Hệ thống cấp nước không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống mà còn là nền tảng cho sự phát triển kinh tế - xã hội Mặc dù kết quả hoạt động của các trung tâm cấp nước được đánh giá là khả quan, hệ thống vẫn chưa khai thác hết công suất và tỷ lệ thất thu, thất thoát vẫn ở mức cao Để tăng hiệu quả và đảm bảo an ninh nước, cần tăng cường đầu tư, cải tiến quản lý và công nghệ, tối ưu hóa mạng lưới cấp nước và giảm thất thoát nước.
Về thực trạng cấp nước, phần lớn các Trung Tâm cấp nước kế thừa mạng lưới có tính lịch sử, dữ liệu đường ống không đầy đủ và nguồn lực đầu tư hữu hạn nên tỷ lệ thất thoát vẫn còn khá cao Theo báo cáo từ các phòng chuyên môn trong những năm gần đây, tỷ lệ thất thoát nước tính trung bình hàng năm của các chi nhánh cấp nước trực thuộc Trung Tâm nước sạch và Vệ Sinh Môi Trường Nông Thôn Sóc Trăng là 21%.
Do vậy, công tác giảm nước thất thoát, thất thu là một chủ đề lớn của hầu hết các Trung Tâm cấp nước tỉnh, thành phố hiện nay
Sóc Trăng là một vùng kinh tế đặc biệt của đồng bằng sông Cửu Long, nơi hệ thống cấp nước sạch được Đảng và Nhà nước đặc biệt quan tâm đầu tư và cải tạo trong thời gian qua Trong số các dự án đang triển khai nổi bật có Chi nhánh cấp nước Kế Sách ở huyện Kế Sách, trực thuộc Trung Tâm Nước Sạch Và Vệ Sinh Môi Trường Nông Thôn Sóc Trăng Chi nhánh có công suất 5.600 m3/ngày đêm, gồm 9 Trạm và 04 Hệ cung cấp nước cho khu vực trung tâm của 08 xã và các khu vực dân cư nông thôn trên địa bàn, với tổng chiều dài tuyến ống cấp nước 287,7 km, cung cấp nước cho khoảng 9.685 hộ dân.
Những năm vừa qua, Chi nhánh cấp nước Kế Sách đã nhiều lần thay đổi về mặt quản lý,
Kinh phí đầu tư cho quản lý mạng lưới còn gặp nhiều khó khăn, khiến công tác vận hành và quản lý hệ thống gặp thách thức Nguồn nhân lực chuyên môn còn hạn chế, nên kết quả vận hành và quản lý hệ thống chưa đạt được như mong muốn.
Với mục tiêu dài hạn là nâng cao hiệu quả quản lý và mở rộng quy mô quản lý hệ thống cấp nước, cần từng bước phát triển khoa học kỹ thuật và tăng cường ứng dụng công nghệ mới để hiện đại hóa hệ thống cấp nước, phục vụ quản lý có hiệu quả và tiết kiệm chi phí đầu tư Đó là lý do tôi chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành cho hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng” nhằm tạo tiền đề cho việc xem xét, giải quyết các vấn đề liên quan đến nâng cao quản lý và vận hành hệ thống cấp nước.
Mục tiêu của Đề tài
Đánh giá toàn diện thực trạng hệ thống cấp nước huyện Kế Sách cho thấy những tồn tại về cấp nước chưa đồng bộ, chất lượng nước còn biến động và dịch vụ chưa đáp ứng nhu cầu người dân Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng tập trung vào cải thiện cấp nước liên tục, nâng cao chất lượng nước và tăng cường sự minh bạch trong quản trị Các biện pháp trọng tâm gồm đầu tư hạ tầng cấp nước, nâng cấp mạng lưới và công nghệ quản lý nước, ứng dụng hệ thống giám sát vận hành tự động, tăng cường thanh tra chất lượng nước và huy động nguồn lực từ khu vực công–tư để đảm bảo nguồn nước ổn định, an toàn và bền vững cho người dân huyện Kế Sách.
N ội dung nghiên cứu
Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu những nội dung sau:
+ Nội dung 1: Thu thập thông tin, phân tích và đánh giá hiện trạng cấp nước tại Chi nhánh cấp nước Kế Sách
+ Nội dung 2: Tìm hiểu các giải pháp về kỹ thuật phương pháp quản lý hiệu quả phù hợp
3 với hệ thống cấp nước huyện Kế sách, tỉnh Sóc Trăng
+ Nội dung 3: Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống cấp nước.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận
Tiếp cận thực tiễn bằng cách trực tiếp khảo sát hiện trạng, tiến hành nghiên cứu và thu thập dữ liệu từ các nguồn lực tại Chi nhánh cấp nước Kế Sách Dữ liệu thu thập được sẽ được phân tích làm cơ sở cho các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý, hướng tới tối ưu hóa quy trình vận hành, cải thiện chất lượng dịch vụ và tăng tính minh bạch trong quản trị Các đề xuất được thiết kế nhằm phù hợp với thực tế hoạt động của Chi nhánh, khắc phục bất cập và bắt kịp các xu hướng quản lý nước sạch bền vững Quá trình tiếp cận dựa trên thực tiễn này sẽ tạo nền tảng cho các cải tiến lâu dài và đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu cấp nước của cộng đồng địa phương.
Tiếp cận đa mục tiêu và bền vững là nền tảng của các giải pháp được đề xuất trong đề tài Nguyên lý phát triển bền vững được đặt lên hàng đầu và liên tục được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương Các giải pháp này hướng tới cân bằng giữa các mục tiêu kinh tế, xã hội và môi trường, vừa tối ưu hóa hiệu quả, vừa bảo đảm tính khả thi và sự thích ứng với bối cảnh địa phương, mang lại lợi ích lâu dài cho cộng đồng và nguồn lực tự nhiên.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập và đánh giá thông tin;
- Phương pháp phân tích, tổng hợp;
- phương pháp quản lý hiệu quả, các giải pháp về kỹ thuật
- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu;
- Phương pháp đánh giá nhanh
Phương pháp kế thừa
Kế thừa kết quả nghiên cứu từ các đề tài và dự án trước đó để tổng hợp thông tin thành cơ sở dữ liệu đầu vào phục vụ cho luận văn, giúp bạn có nguồn dữ liệu phong phú và có tổ chức Quá trình này đảm bảo dữ liệu tham khảo được chuẩn hoá và dễ cập nhật, phục vụ cho phân tích và viết luận văn một cách hiệu quả Xây dựng kho dữ liệu từ các kết quả nghiên cứu trước cũng cho phép trích xuất các yếu tố quan trọng, so sánh kết quả và tăng tính thuyết phục cho bài luận.
Phương pháp thống kê
Thu thập, tổng hợp, phân tích và thống kê các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hóa và xã hội của Huyện Kế Sách, Tỉnh Sóc Trăng nhằm cung cấp một cái nhìn toàn diện về tiềm năng, nguồn lực và thách thức của địa phương Dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn tin cậy và được xử lý, chuẩn hóa, so sánh để đảm bảo tính nhất quán và độ chính xác cao Qua phân tích, có thể đánh giá mức độ phát triển bền vững, nhận diện các lĩnh vực ưu tiên và các yếu tố ảnh hưởng đến đời sống người dân, cơ sở hạ tầng, giáo dục, y tế và văn hóa Kết quả được tổng hợp thành báo cáo số liệu có hệ thống và các chỉ số thống kê chuẩn hóa, phục vụ cho công tác quy hoạch, quản lý nhà nước và ra quyết định đầu tư tại Huyện Kế Sách và tỉnh Sóc Trăng.
Phương pháp đánh giá nhanh
Thông qua khảo sát đo đạc thực tế tại hiện trường, chúng tôi thực hiện đánh giá khái quát và chi tiết các yếu tố tác động đến quản lý và vận hành hệ thống cấp nước Quá trình đo đạc hiện trường cho phép xác định các yếu tố kỹ thuật, môi trường và tổ chức ảnh hưởng đến hiệu suất, độ tin cậy và chi phí vận hành Trên cơ sở dữ liệu thu thập được, các yếu tố được phân tích và xếp hạng mức độ tác động, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu nhằm cải thiện quản lý, vận hành và chất lượng cấp nước cho người dùng.
Phương pháp phỏng vấn
Trong quá trình thực hiện đề tài, khảo sát và tham khảo ý kiến của các nhà quản lý cùng đội ngũ nhân viên tại Trung Tâm Nước Sạch và Vệ Sinh Môi Trường Nông Thôn Sóc Trăng giúp đảm bảo tính chính xác và phù hợp với thực tế địa phương Những phản hồi từ ban lãnh đạo và cán bộ tại Trung Tâm Nước Sạch và Vệ Sinh Môi Trường Nông Thôn Sóc Trăng sẽ định hướng phương pháp nghiên cứu, xác định phạm vi và điều chỉnh nội dung sao cho bài viết phản ánh đúng hoạt động và nhu cầu của cộng đồng.
Thông qua việc kết hợp phương pháp phân tích, nhận định và đánh giá thực trạng, chúng ta xác định các giải pháp tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống cấp nước cho Chi nhánh cấp nước Kế Sách Việc triển khai các giải pháp này sẽ tối ưu hóa vận hành, tăng cường độ tin cậy của hệ thống và cải thiện chất lượng cấp nước cho người dân và doanh nghiệp trên địa bàn.
Kết quả dự kiến đạt được
Đánh giá được thực trạng của hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng
Nâng cao năng lực quản lý, vận hành hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu
Việc cải tạo và vận hành hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng đã giảm thất thoát nước từ 21% xuống còn 15%, đồng thời giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả kinh tế cho địa phương Kết quả này đến từ áp dụng các biện pháp quản lý nước và công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa mạng lưới cấp nước và nguồn lực đầu tư Việc giảm thất thoát nước không chỉ đảm bảo nguồn nước ổn định cho người dân mà còn nâng cao chất lượng dịch vụ và tính bền vững tài chính của hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, góp phần phát triển kinh tế - xã hội tại Sóc Trăng.
Để nâng cao chất lượng nước đầu ra đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-1:2018 về chất lượng nước sạch phục vụ mục đích sinh hoạt, chúng tôi triển khai đồng bộ các biện pháp quản lý chất lượng nước và kiểm soát thông qua hệ thống giám sát chất lượng nước theo chuẩn QCVN 01-1:2018 Việc áp dụng đầy đủ các tiêu chuẩn này giúp nước đầu ra đạt các thông số an toàn và phù hợp với mục đích sinh hoạt, đồng thời tăng cường độ tin cậy và an toàn cho người dùng Các hoạt động chính gồm xử lý nước, hiệu chuẩn thiết bị, kiểm tra định kỳ và giám sát liên tục các chỉ tiêu chất lượng nước nhằm ngăn ngừa ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước sạch Việc nâng cao chất lượng nước đầu ra không chỉ đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật mà còn tối ưu hóa hiệu quả vận hành hệ thống cấp nước, mang lại lợi ích sức khỏe và sự yên tâm cho cộng đồng Cam kết duy trì và cải thiện chất lượng nước đầu ra theo tiêu chí của QCVN 01-1:2018 để đảm bảo nước sạch phục vụ mục đích sinh hoạt đạt chuẩn bền vững.
Góp phần thực hiện đạt chỉ tiêu 17.1 về cung cấp nước sạch là một đóng góp quan trọng cho quá trình xây dựng nông thôn mới tại huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng Chỉ tiêu 17.1 nhấn mạnh bảo đảm nguồn nước sạch cho người dân phục vụ sinh hoạt và sản xuất, từ đó cải thiện chất lượng cuộc sống và nâng cao sự bền vững của cộng đồng Việc cải thiện hệ thống cấp nước, quản lý nguồn nước và đầu tư hạ tầng tại địa phương là yếu tố then chốt để đạt được các tiêu chí nông thôn mới và lan tỏa lợi ích tới mọi hộ dân ở huyện Kế Sách.
TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
Vị trí địa lý
Hình 1.1 Vị trí địa lý huyện Kế Sách
Huyện Kế Sách nằm ở phía Đông Bắc của tỉnh Sóc Trăng, giáp tỉnh Trà Vinh ở phía Đông và Đông Bắc qua sông Hậu, phía Nam giáp huyện Châu Thành và huyện Long Phú, phía Tây giáp tỉnh Hậu Giang, với sông Hậu chảy qua ở phía Tây Bắc Huyện được chia thành 13 đơn vị hành chính gồm 2 thị trấn là Kế Sách và An Lạc Thôn và 11 xã, trong đó Thới An Hội là một trong các xã.
Huyện Kế Sách, gồm các xã An Lạc Tây, An Mỹ, Ba Trinh, Đại Hải, Kế An, Kế Thành, Nhơn Mỹ, Phong Nẫm, Trinh Phú và Xuân Hòa, nằm ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, quanh năm nóng ấm và có nền nhiệt cao Điều kiện đất đai màu mỡ và thổ nhưỡng phù hợp để xây dựng nền nông nghiệp chất lượng cao; diện tích mặt nước lớn và hệ sinh thái đa dạng cho phép nuôi trồng nhiều loại thủy sản đặc sản (nước ngọt, nước lợ và nước mặn), đáp ứng nhu cầu nguyên liệu nông, lâm, thủy sản cho các khu công nghiệp trong và ngoài tỉnh Với không khí trong lành và hệ sinh thái tự nhiên đa dạng, khu vực còn có tiềm năng phát triển du lịch sinh thái tại các điểm như Cồn Mỹ Phước nằm ở cuối hạ lưu sông Hậu, thuộc xã Nhơn Mỹ Hệ thống giao thông đường sông, đường biển thuận tiện với hai cửa sông lớn ra biển Đông là Trần Đề và Định An, cùng Cảng Cái Côn, đảm bảo nhu cầu vận tải lớn, chi phí thấp và mức độ an toàn cao.
Kinh Tế - Chính Trị
Trong lĩnh vực văn hóa - xã hội, huyện Kế Sách ghi nhận nhiều thành tựu mới với hệ thống trường lớp, cơ sở y tế và thiết chế văn hóa được đầu tư nâng cấp; nhu cầu học hành, chữa bệnh, đi lại và vui chơi giải trí của người dân ngày càng được nâng cao, trong khi các chính sách an sinh xã hội luôn được thực hiện đầy đủ, kịp thời An ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội được giữ vững; hệ thống chính trị được kiện toàn và phát huy hiệu quả hoạt động Về tiềm năng phát triển, Kế Sách có mối quan hệ chặt chẽ trong phát triển kinh tế - xã hội với các huyện Long Phú, Châu Thành của Sóc Trăng và một số huyện lân cận của Trà Vinh Đặc biệt, tuyến quốc lộ 1A và Nam Sông Hậu là những kết nối quan trọng giữa huyện với các khu công nghiệp lớn như Đại Ngãi, An Nghiệp và khu công nghiệp Hưng Phú của Thành phố Cần Thơ, mở ra động lực phát triển mới cho kinh tế huyện trong tương lai, cả về cung cấp nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu và thu hút du khách nghỉ dưỡng.
352,8761 km², dân số 159.562 người, mật độ dân số đạt 452 người/km² Thu nhập bình quân đầu người gần 30 triệu đồng/năm
Giới thiệu điều kiện tự nhiên về khu vực nghiên cứu
Trên địa bàn huyện có hai hướng gió chính: gió mùa Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 11 và gió mùa Đông Bắc từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, với tốc độ gió trung bình khoảng 2 m/s Mỗi năm bình quân có trên 30 cơn giông và lốc xoáy, gây thiệt hại đến sản xuất và đời sống của người dân Các yếu tố khí hậu thời tiết bất lợi và thiên tai có chiều hướng gia tăng trong những năm gần đây.
Khí hậu địa phương có nhiệt độ không khí trung bình hàng năm khoảng 26,8°C, với nhiệt độ cao nhất tuyệt đối 37,8°C được ghi nhận vào tháng 4 và nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối 16,2°C vào tháng 12 hàng năm Tổng số giờ nắng trung bình hàng năm đạt khoảng 2.342 giờ, tương đương khoảng 6,5 giờ nắng mỗi ngày.
Khí hậu của vùng này có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1.846 mm, nhưng phân bố không đồng đều theo từng tháng; trong mùa mưa lượng mưa chiếm trên 90% tổng lượng mưa cả năm Trung bình mỗi năm có khoảng 136 ngày mưa.
2.1 Hiện trạng cơ sở hạ tầng hệ thống cấp nước ở Chi nhánh cấp nước Kế Sách:
Hình 1.2 Khu Trạm cấp nước huyện Kế Sách
Xây dựng khu xử lý trên khuôn viên trạm với các hạng mục chính: công nghệ toàn trạm – trạm bơm cấp 1; cụm xử lý nước gồm bể chứa nước sạch, bể lắng, bể lọc; hồ lắng bùn cặn; nhà quản lý điều hành; trạm bơm nhà hóa chất; và hệ thống hàng rào, sân, thoát nước và đường nội bộ.
+ Khu Nhà quản lý điều hành
Nhà cấp 4 gồm 4 gian phòng và một hành lang, các phòng bao gồm phòng tiếp khách và làm việc, phòng nghỉ, phòng bếp và vệ sinh Tổng kích thước của ngôi nhà là 5,8m x 7,5m, tương đương 43,5m2 Móng và cột có kết cấu bằng BTCT mác 200, tường xây gạch ống trát vữa xi măng, sơn nước, mái lợp tôn.
Hình 1.3 Cụm xử lý: Bể chứa –lắng –lọc
Cụm lắng – lọc – bể chứa được xây dựng gồm 1 bể lắng, 2 bể lọc đặt trên bể chứa nước sạch bằng bê tông cốt thép; bể chứa nước sạch có kết cấu bằng bê tông cốt thép mác 250 đổ tại chỗ và được đặt âm một phần trong đất, dung tích thiết kế 160 m3 Kích thước xây dựng là 6,5 m × 10,0 m, tương đương diện tích xây dựng 65,0 m2.
Nhiệm vụ : Nơi chứa nước + cặn thoát ra từ quá trình rửa ngược, súc bồn lắng và bể lọc Tách bùn trong nước bằng quá trình lắng trọng lực Kích thước: 7,7m x 11,0m = 84,7m2
Hình 1.4 Hồ lắng bùn Được xây dựng trên diện tích đất 6,0m 14,0m = 84,0m2 bao gồm các phòng bơm cấp 2 và phòng hóa chất
Hình 1.5 Nhà trạm bơm và hóa chất Máy khuấy dung dịch Clor; N=0,75kW
+ Bơm cấp I: 02 bơm chìm 3 pha 3x380; Q = 30m3/h, H = 15m; N = 3,8kW Bơm đa tầng trục rời, bánh xe, guồng, guồng bằng gang Trong đó có 01 bơm hoạt động và 01 bơm dự phòng
+ Bơm cấp II: 02 bơm ly tâm trục đứng 3 pha 3x380; Q = 45m3/h ; H = 30m; N 7,5Kw Bơm ly tâm trục đứng, đơn tầng trục rời, cánh quạt đồng, trục thép không rỉ, guồng bằng gang Trong đó có 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng
+ Bơm định lượng hoá chất Clor Q = 80 - 90 l/h; H = 5 m; P = 200W
+ Bơm rửa lọc: 01 bơm ly tâm trục ngang 3 pha 3x380; Q = 90m3/h ; H = 10,0m; N 4,0kW Bơm ly tâm trục ngang, đơn tầng trục rời, cánh quạt đồng, trục thép không rỉ, guồng bằng gang
Nguồn nước, công suất , các công trình đơn vị và đường ống truyền tải
Chi nhánh cấp nước huyện Kế Sách gồm 10 trạm CNTT và 04 hệ CN, với tổng chiều dài tuyến ống cấp nước là 288,7 km, cung cấp nước cho trên 9.685 hộ dân trên địa bàn.
Bảng 1.1 Các Công trình CNTT tại Chi nhánh cấp nước huyện Kế Sách:
Công suất thiết kế (m3/ ngđ)
Nguồn nước khai thác (nước ngầm)
Số hộ được cấp nước sạch
Chiều dài tuyến ống (m) Địa bàn phục vụ
An Lạc Tây 960 x 845 27.870 Xã An Lạc Tây
2 Trạm CNTT Xuân Hòa 480 x 647 11.860 Xã Xuân Hòa
4 Hệ CN Bồ Đề 168 x 306 6.000 xã KếThành
6 Trạm CNTT Thới An Hội 480 x 544 15.752 Xã Thới An Hội
8 Trạm CNTT Khu TĐC Đại Hải 480 x 475 15.000
9 Trạm CNTT Nhơn Mỹ 480 x 945 16.740 Xã Nhơn Mỹ
10 Trạm CNTT An Mỹ 480 x 565 23.945 Xã An Mỹ
11 Trạm CNTT An Lạc Tây 480 x 528 25.680 Xã An Lạc Tây
12 Trạm CNTT Ba Trinh 480 x 641 35.785 Xã Ba Trinh
13 Trạm CNTT Kế An 960 x 1.525 40.000 Xã Kế An
14 Hệ Tập Rèn 336 x 324 2.000 Xã Thới An Hội
(Nguồn: Quy mô các công trình Trung tâm nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn, tỉnh Sóc Trăng)
Hiện trạng mạng lưới cấp nước củachi nhánh Kế Sách:
Mạng lưới cấp nước sạch tại các CTCN do Chi nhánh quản lý sử dụng ống nhựa PVC có đường kính 60 mm, 76 mm, 90 mm, 114 mm, 140 mm, 168 mm và 200 mm; tổng chiều dài đường ống đạt 288,7 km, trải rộng trên 11 xã, thị trấn thuộc huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng.
2.2 Cơ cấu tổ chức quản lý hệ thống cấp nước ở Chí nhánh cấp nước Kế Sách
2.2.1 Cơ cấ u t ổ ch ứ c qu ả n lý
Chi nhánh Cấp nước Kế Sách trực thuộc Trung tâm nước sạch và VSMT NT Tỉnh Sóc Trăng
Giám đốc chi nhánh (1 người) chịu trách nhiệm điều hành và quản lý toàn bộ hoạt động của chi nhánh, quyết định mọi vấn đề liên quan đến hoạt động hàng ngày Người này có trách nhiệm tổ chức thực hiện các quyết định của Ban giám đốc Trung tâm về phương án kinh doanh và phương án đầu tư của chi nhánh, đồng thời đề xuất bố trí cơ cấu tổ chức, quy chế quản lý nội bộ chi nhánh, cũng như bổ nhiệm và miễn nhiệm các chức danh.
13 quản lý trong Chi nhánh trừ các chức danh thuộc quyền quyết định của Ban giám đốc Trung tâm
Giám đốc Chi nhánh chịu trách nhiệm trước Giám đốc Trung tâm về toàn bộ hoạt động kinh doanh của chi nhánh và có trách nhiệm đề ra các hướng đi chiến lược cụ thể nhằm phát triển chi nhánh Người đứng đầu chi nhánh đảm bảo thực hiện đúng mục tiêu của Trung tâm, quản lý hiệu quả nguồn lực và quy trình vận hành, đồng thời định hình các kế hoạch hành động rõ ràng để tăng trưởng doanh thu, cải thiện chất lượng dịch vụ và nâng cao hiệu quả làm việc của đội ngũ.
Có quyền đề xuất khen thưởng, kỷ luật đối với cán bộ, công nhân viên trong Chi nhánh
Phó giám đốc chi nhánh (1 người) là người tham mưu cho giám đốc về các vấn đề liên quan đến kinh doanh, kỹ thuật và phát triển của chi nhánh, đồng thời thay mặt giám đốc giải quyết các vấn đề tại chi nhánh khi giám đốc vắng mặt.
Theo dõi và giải quyết các vấn đề liên quan đến tình hình kinh tế, kỹ thuật của Chi nhánh
Bộ phận kỹ thuật (gồm 4 người) chịu trách nhiệm quản lý kỹ thuật các công trình tại Chi nhánh Tham mưu, hỗ trợ lãnh đạo trong quản lý kỹ thuật và công nghệ, xây dựng chiến lược phát triển và triển khai chương trình ứng dụng công nghệ mới, kỹ thuật mới cho Chi nhánh; vận hành và quản lý công tác sản xuất, theo dõi tình hình sản xuất, máy móc và thiết bị, điều phối lưu lượng và áp lực giữa khu xử lý và mạng lưới tiêu thụ Đồng thời tổng hợp, phân tích, đánh giá và báo cáo tình hình hoạt động sản xuất của Chi nhánh để hỗ trợ quản lý và ra quyết định.
Năng lực quản lý của chi nhánh cấp nước Kế Sách đang được tăng cường khi chi nhánh tự xây dựng các quy trình nội bộ về quản lý chất lượng, vận hành, bảo trì và bảo dưỡng hệ thống cấp nước mà chính đơn vị này quản lý và khai thác Những quy trình này nhằm chuẩn hóa hoạt động và nâng cao hiệu quả vận hành, đồng thời đảm bảo chất lượng nguồn nước cấp cho khách hàng Việc tập trung vào quản trị chất lượng và bảo trì hệ thống là bước thiết yếu để tăng độ tin cậy và an toàn cho dịch vụ cấp nước tại khu vực.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN QUẢN LÝ VẬN H ÀNH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC HUYỆN KẾ SÁCH–TỈNH SÓC TRĂNG
Cơ sở lý thuyết
2.1.1 Khái ni ệ m chung v ề h ệ th ố ng c ấp nướ c
Hệ thống cấp nước là một tổ hợp các trạm – hệ nhằm khai thác và xử lý nước sạch, điều hòa dự trữ nước và truyền tải nước đến các nơi tiêu dùng, nhằm cung cấp nước cho mọi khu vực theo yêu cầu Nó đáp ứng nhu cầu dùng nước về số lượng và chất lượng của nhiều đối tượng sử dụng khác nhau Mạng lưới cấp nước được vận hành để đảm bảo nước được phân phối liên tục, an toàn và đạt chuẩn cho sinh hoạt và sản xuất.
Hệ thống cấp nước là tập hợp các công trình và đơn vị từ nguồn nước đến mạng lưới đường ống truyền tải và phân phối nước Gồm nguồn nước, trạm bơm cấp I, khu xử lý, trạm bơm cấp II và các thiết bị phụ kiện cùng thiết bị cấp nước được vận hành và khai thác nhằm đảm bảo cấp nước liên tục Quá trình khai thác và vận hành hệ thống đảm bảo nguồn nước đáp ứng nhu cầu ăn uống, sinh hoạt và công nghiệp Hệ thống cũng đảm bảo lưu lượng và chất lượng nước đạt các tiêu chuẩn yêu cầu.
Vai trò của hệ thống cấp nước rất quan trọng đối với nhiều đối tượng sử dụng nước Đặc điểm của hệ thống cấp nước là một mạng lưới các trạm và hệ thống khai thác, xử lý nước, kết hợp với mạng lưới đường ống truyền dẫn và quản lý sử dụng nước.
Hệ thống cấp nước có thể phân ra thành những loại sau:
Theo đối tượng phục vụ:Hệ thống cấp nước nông thôn, Hệthống cấp nước công nghiệp,
Hệ thống cấp nước nông nghiệp
Theo chức năng phục vụ: Hệ thống cấp nước sinh hoạt; Hệ thống cấp nước sản xuất; Hệ thống cấp nước chữa cháy; Hệ thống cấp nước kết hợp
Theo phương pháp sử dụng, có hai hệ thống cấp nước phổ biến: hệ thống cấp nước chảy thẳng, nước sau khi dùng được thải ra ngay; hệ thống cấp nước tuần hoàn, nước được tuần hoàn trong một chu trình kín Hệ thống cấp nước tuần hoàn tiết kiệm nước bằng cách chỉ bổ sung nước hao hụt trong quá trình tuần hoàn và thường được áp dụng trong công nghiệp.
Hệ thống cấp nước dùng lại: nước có thể tái sử dụng lại một vài lần rồi thải đi, thông thường được dùng trong ngành công nghiệp
Phương pháp vận chuyển nước trong hệ thống cấp nước gồm hai dạng chính: hệ thống cấp nước có áp và hệ thống cấp nước tự chảy Hệ thống cấp nước có áp tạo áp lực nước nhờ bơm hoặc bể nước trên cao để nước chảy trong ống với áp suất ổn định Ngược lại, hệ thống cấp nước tự chảy dựa vào sự chênh lệch địa hình, khiến nước tự chảy qua các ống hoặc mương hở mà không cần bơm tăng áp.
Phương pháp chữa cháy được phân thành hai hệ thống chính dựa vào áp lực nước: hệ thống chữa cháy áp lực thấp và hệ thống chữa cháy áp lực cao Với hệ thống chữa cháy áp lực thấp, áp lực nước trong mạng lưới đường ống cấp nước ở mức thấp nên phải dùng bơm đặt trên xe chữa cháy để tạo ra áp lực cần thiết, đảm bảo nước được đưa tới mọi nơi cần chữa cháy Ngược lại, hệ thống chữa cháy áp lực cao tận dụng áp lực nước từ mạng lưới đường ống để đưa nước tới mọi vị trí chữa cháy một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Theo phạm vi phục vụ: Hệ thống cấp nước trong nhà; Hệ thống cấp nước tiểu khu
2.1.2 Các yêu c ầu cơ bả n c ủ a h ệ th ố ng c ấp nướ c nông thôn
Các yêu cầu cơ bản đối với một hệ thống cấp nước gồm: đảm bảo cấp nước đầy đủ và liên tục đến mọi khu vực tiêu thụ; đảm bảo chất lượng nước đáp ứng nhu cầu sử dụng; tối ưu hóa chi phí xây dựng và quản lý để giảm chi phí vận hành và bảo trì; thiết kế thuận tiện, dễ thi công và dễ quản lý; đồng thời tích hợp khả năng tự động hóa và cơ giới hóa trong khai thác, xử lý và vận chuyển nước để nâng cao hiệu quả, tin cậy và vận hành tự động của hệ thống.
Hệ thống cấp nước nông thôn cần đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến nhữngnơi tiêu dùng:
Lưu lượng và áp lực nước được đảm bảo tại mọi điểm trên mạng lưới cấp nước, kể cả các vị trí bất lợi, vào mọi giờ trong ngày, mùa lạnh hay mùa nóng, để luôn có đủ nước phục vụ cho các nhu cầu sử dụng Hệ thống đảm bảo nước sạch và đáp ứng đầy đủ yêu cầu về chất lượng nước ăn uống và sinh hoạt cho mọi đối tượng sử dụng Chất lượng nước ăn uống sinh hoạt được thực hiện theo chuẩn quy định bởi Nhà nước, theo các tiêu chí chất lượng nước do Bộ Y tế quy định tại QCVN 02:2009/BYT.
Để đạt được giá thành xây dựng và quản lý rẻ cho hệ thống cấp nước, trong thiết kế cần đưa ra các giải pháp kỹ thuật tối ưu dựa trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, nhằm tối ưu hóa tổng chi phí và giảm thiểu chi phí sản phẩm nước sạch.
Việc xây dựng, quản lý dễ dàng và thuận tiện, có khả năng tự động hóa và cơ giới hóa việc khai thác, xử lý và vận chuyển nước
Chi nhánh cấp nước từng bước xóa bỏ bao cấp, giá nước được tính đúng, tính đủ để trang trải chi phí đầu tư và phát triển
Chấn chỉnh kỷ cương ngành cấp nước nông thôn ở mọi khâu, từ quy trình công nghệ, sản xuất và kinh doanh tài chính đến quản lý nhà nước, nhằm loại bỏ mọi hiện tượng tiêu cực và nâng cao hiệu quả quản lý; đồng thời tăng cường tuyên truyền kết hợp với pháp luật để nâng cao dân trí, phát huy vai trò và quyền làm chủ của nhân dân trong việc xây dựng, quản lý và sử dụng hệ thống cấp nước nông thôn.
Chúng tôi nới rộng phạm vi phục vụ và từng bước nâng cao chất lượng cấp nước nông thôn thông qua các giải pháp đồng bộ Đến năm 2025, 100% dân số nông thôn được cấp nước sạch với tiêu chuẩn trung bình 180–200 lít nước/người/ngày Đồng thời đảm bảo cấp nước cho nhu cầu công nghiệp và các nhu cầu văn hóa - xã hội ở các thị trấn và vùng nông thôn.
Đẩy mạnh nâng cấp và cải tạo các công trình cấp nước và trạm cấp nước đã xuống cấp hoặc có công suất thiết kế không đáp ứng yêu cầu hiện tại, nhằm đảm bảo an toàn, tin cậy vận hành và hiệu quả khai thác Việc đầu tư sẽ tăng công suất thiết kế để phù hợp với nhu cầu ngày càng cao, cải thiện chất lượng nước, giảm thất thoát và kéo dài tuổi thọ hệ thống, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành và bảo trì.
Giảm thất thoát nước và thất thu là mục tiêu then chốt, gắn liền với việc đào tạo và chuẩn hóa cán bộ để đổi mới công tác quản lý phù hợp với đường lối công nghiệp hóa - hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước Đồng thời nâng cao năng lực cho các công ty tư vấn nhằm bảo đảm công tác lập dự án và thiết kế cho các hệ thống cấp nước đạt chuẩn, hiệu quả và bền vững Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật mới, tiên tiến và chuyển giao công nghệ sẽ từng bước hiện đại hóa hệ thống cấp nước nông thôn, nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí vận hành Các bước này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa quản lý nhà nước, doanh nghiệp và cộng đồng để đảm bảo nguồn nước sạch và an toàn cho người dân ở vùng nông thôn.
Trong quá trình thiết kế hệ thống cấp nước, cần chú ý đồng thời đến hệ thống thoát nước và vệ sinh môi trường của khu vực để bảo đảm an toàn, hiệu quả và bền vững Đồng thời, cần đầu tư cho sản xuất trong nước các thiết bị, vật tư và phụ tùng, nhằm bảo đảm nguồn cung ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn và chứng nhận quốc tế.
Áp dụng các tiêu chuẩn, quy trình và quy phạm tiên tiến nhằm đưa ngành nước Việt Nam hội nhập với các nước trên thế giới, đồng thời phù hợp với chính sách mở cửa và mở rộng hợp tác quốc tế của Đảng và Chính phủ.
2.1.3 Qu ả n lý k ỹ thu ậ t h ệ th ố ng c ấ p nướ c
Nhiệm vụ quản lý kỹ thuật hệ thống cấp nước gồm:
Theo dõi định kỳ chế độ làm việc bằng nhật ký đối với việc vận hànhhệ thống cấp nước.
Giới thiệu về Phần mềm EPANET để ứng dụng trong việc mô phỏng mạng lưới cấp nước
EPANET là phần mềm tính toán mạng lưới cấp nước cho phép mô phỏng thủy lực và chất lượng nước có xét đến yếu tố thời gian Nó mô phỏng các thành phần của hệ thống như các đoạn ống, các nút, các máy bơm, các van, các bể chứa và đài nước, từ đó tính lưu lượng trên từng đoạn ống, áp suất tại các nút, chiều cao nước ở từng bể chứa và đài nước, cũng như nồng độ của các chất trong mạng trong suốt quá trình mô phỏng qua nhiều thời kỳ.
EPANET chạy trên Windows, cung cấp một môi trường tích hợp giúp nhập dữ liệu mạng, mô hình hóa và mô phỏng quá trình thủy lực cùng chất lượng nước, đồng thời cho phép quan sát kết quả ở nhiều hướng khác nhau để phục vụ đánh giá, so sánh các phương án vận hành và tối ưu hoá hệ thống cấp nước.
EPANET là phần mềm mô phỏng mạng cấp nước được phát triển bởi Phòng Cấp nước và Tài nguyên nước, thuộc Viện Nghiên cứu quản lý các rủi ro quốc gia của Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA NRMRL) Công cụ này cho phép mô phỏng luồng nước, áp suất và phân bổ nước trên mạng lưới cấp nước đô thị, hỗ trợ đánh giá hiệu suất vận hành, tính ổn định của hệ thống và an toàn nguồn nước Với các chức năng phân tích tiên tiến, EPANET giúp các nhà quản lý nước, kỹ sư và nhà khoa học lên kế hoạch, vận hành và tối ưu hóa mạng lưới cấp nước, từ đó cải thiện chất lượng nước và giảm thiểu rủi ro liên quan đến cung cấp nước Sự phát triển bởi một cơ quan cấp quốc gia như EPA NRMRL cũng đảm bảo tính đáng tin cậy, cập nhật và phù hợp với các chuẩn quản lý nước và rủi ro ở cấp địa phương và quốc gia.
Hình 2.1 Mô phỏng thủy lực Epanet cho mạng lưới cấp nước
Giới thiệu mô hình quản lý cấp nước thông minh thông qua kết nối hệ thống Scada
SCADA là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Thuật ngữ SCADA ban đầu được dùng để thu thập dữ liệu từ các đồng hồ đo, trạng thái của bóng đèn và số vòng quay của các bộ đếm encoder Ngày nay, SCADA được ứng dụng rộng rãi trong các quá trình sản xuất và vận hành, cho phép giám sát từ xa, điều khiển thiết bị và thu thập dữ liệu thời gian thực nhằm tối ưu hóa hiệu suất, an toàn và bảo trì dự báo.
Trong công nghiệp hiện đại, các hệ thống có nhu cầu kết nối số lượng lớn thiết bị với khoảng cách rộng để truyền tin ra lệnh và nhận thông tin từ các vị trí ở xa Hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) tích hợp thu thập dữ liệu, chuyển thông tin về trung tâm để phân tích và điều khiển, đồng thời hiển thị thông tin cho nhiều người dùng; sau đó các yêu cầu điều khiển được gửi trở lại quá trình xử lý để thực thi các tác vụ vận hành.
Ngày nay, hệ thống SCADA không chỉ phổ biến trong các quá trình sản xuất công nghiệp mà còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực cấp thoát nước Trong hệ thống cấp nước, SCADA đóng vai trò then chốt trong thu thập dữ liệu thời gian thực về trạng thái của các công trình và giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống, từ đó hỗ trợ công tác quản lý vận hành và ra quyết định kịp thời, chính xác.
+ Ưu điểm của hệ thống Scada:
Ghi và lưu trữ một số lượng rất lớn dữ liệu vào máy tính
Dữ liệu có thể được chia sẽ và hiển thị mọi nơi, mọi lúc
Một hệ thống Scada lớn có thể kết nối hàng ngàn thiết bị cảm biến
Có thể thu thập nhiều kiểu dữ liệu khác nhau từ các RTUs
+ Nhược điểm của hệ thống Scada:
Hệ thống ngày càng trở nên phức tạp hơn.
Yêu cầu phải có kỹ năng lập trình, phân tích hệ thống
Do phải kết nối rất nhiều thiết bị nên việc đấu dây rất phức tạp và khó khăn
Các thành phần cơ bản của hệ thống Scada gồm:
Hình 2.2 Cấu hình các thành phần cơ bản của hệ thống Scada
Trạm giám sát điều khiển trung tâm (MTU)
MTU được định nghĩa là trái tim của hệ thống SCADA và thường được đặt tại vị trí của trung tâm điều khiển MTU đóng vai trò như trung tâm điều phối, thực hiện xử lý dữ liệu và điều khiển ở chế độ thời gian thực cho toàn bộ hệ thống Chức năng của MTU là cung cấp giao diện giữa người quan sát với hệ thống, đồng thời thu thập dữ liệu từ các RTU, xử lý và lưu trữ dữ liệu cũng như điều khiển hệ thống MTU có nhiều dạng khác nhau, từ một máy tính đơn lẻ cho tới cả một hệ thống mạng máy tính phức tạp hoạt động theo mô hình Server/Client.
Trong thực tế, MTU thường được triển khai dưới dạng một hoặc nhiều máy chủ trung tâm chịu trách nhiệm quản lý và điều phối hệ thống MTU giao tiếp với người điều hành và RTU thông qua khối truyền thông, bảo đảm luồng lệnh và dữ liệu được trao đổi một cách liên tục và an toàn Ngoài ra, MTU còn có thể kết nối với các thiết bị ngoại vi như monitor và máy in, đồng thời có khả năng kết nối vào mạng truyền thông để mở rộng phạm vi quản lý và giám sát Nhiệm vụ của MTU bao gồm thu thập, xử lý và phân bổ thông tin, truyền tín hiệu giữa các thành phần hệ thống, hỗ trợ vận hành và đảm bảo an toàn, tin cậy cho toàn bộ hệ thống.
Cập nhật dữ liệu từ các thiết bị RTU và nhận lệnh từ người điều hành.
Xuất dữ liệu đến các thiết bị thi hành RTU
Hệ thống hiển thị đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình và trạng thái của thiết bị lên màn hình, giúp người điều hành giám sát và điều khiển nắm bắt tình hình hoạt động một cách nhanh chóng và chính xác Việc trình bày trực quan các dữ liệu về quá trình, cảnh báo và trạng thái thiết bị trên màn hình hỗ trợ giám sát liên tục, tối ưu hóa hiệu suất vận hành và tăng khả năng phản ứng với sự cố.
Lưu trữ, xử lý các thông tin và giao tiếp với các hệ thống thông tin khác.
Trạm thu thập dữ liệu (RTU)
RTU là thiết bị đầu cuối chịu trách nhiệm xử lý và điều khiển ở chế độ thời gian thực, cho phép thu thập dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị hiện trường, đồng thời điều khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu Hệ thống RTU rất đa dạng, từ cảm biến nguyên thủy thực hiện nhiệm vụ thu thập thông tin cho đối tượng cho tới các bộ điều khiển lập trình PLC và vi xử lý thực hiện thu thập, xử lý dữ liệu và điều khiển trong thời gian thực Thông thường RTU hoặc PLC được lắp đặt tại nơi làm việc để nhận dữ liệu từ các thiết bị hiện trường như cảm biến và đồng hồ đo, gửi về MTU để xử lý và thông báo trạng thái hoạt động cho người điều hành.
RTU nhận lệnh hoặc tín hiệu từ MTU để điều khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu và thường lưu trữ dữ liệu thu thập được trong bộ nhớ nội bộ cho tới khi MTU yêu cầu truyền dữ liệu Tuy nhiên, RTU hiện đại có tích hợp máy tính và PLC cho phép điều khiển từ xa trực tiếp mà không phụ thuộc vào MTU Với cấu trúc bộ xử lý trung tâm, RTU hiện đại có thể tiếp nhận dữ liệu từ các cảm biến qua nhiều giao thức truyền thông như Modbus, TCP/IP và các chuẩn khác Việc sử dụng RTU có bộ xử lý giúp làm giảm yêu cầu về băng thông kênh truyền thông giữa RTU và trung tâm điều khiển.
Hệ thống truyền thông (CS)
Hệ thống truyền thông là tập hợp các mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường (RTU) đến các khối điều khiển và máy chủ (MTU) Với sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, ta có thể lựa chọn nhiều mạng truyền thông khác nhau, từ truyền thông nối tiếp RS232/485 ở phạm vi ngắn cho tới các mạng công nghiệp như Profibus, Modbus cho khoảng cách xa hơn và các hình thức truyền thông hiện đại như qua điện thoại, sóng radio, GPRS/3G/internet hay vệ tinh dùng cho các hệ thống SCADA phân tán với khoảng cách xa Hệ thống truyền thông gồm hai thành phần: phần cứng là các thiết bị kết nối như modem, hộp nối, cáp truyền và các thiết bị thu phát vô tuyến (trong hệ thống không dây) và các trạm lặp (repeaters) khi truyền đi xa; phần mềm là các giao thức truyền thông và các ngôn ngữ lập trình được dùng để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau.
Phân cấp trong hệ thống Scada
Thông thường, một hệ thống SCADA đầy đủ được chia thành 5 cấp chức năng: cấp trường, cấp điều khiển, cấp điều khiển giám sát, cấp điều hành và cấp quản lý Mỗi cấp đảm nhận vai trò riêng, từ thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị ở cấp trường và cấp điều khiển đến giám sát, phân tích ở cấp điều khiển giám sát, và hỗ trợ vận hành cùng ra quyết định ở cấp điều hành và cấp quản lý, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và độ an toàn của toàn hệ thống.
Hình 2.3 Sơ đồ phân cấp của một hệ thống Scada
Cấp trường hay còn gọi là cấp các phần tử chấp hành Cấp này bao gồm các thiết bị máy móc, các cơ cấu chấp hành hay các thiết bị đo lường như động cơ, van khí nén, van thủy lực, lò nhiệt, và các cảm biến nhiệt độ, cảm biến đo khoảng cách, cảm biến lưu lượng, … Các thiết bị này sẽ đo đạc, thu thập các dữ liệu từ các đối tượng như nhiệt độ, áp suất,
…và sau đó đưa tín hiệu đo về các bộ điều khiển Tín hiệu ngõ ra các thiết bị này thường là các tín hiệu theo chuẩn đo lường trong công nghiệp như: 0 ÷ 5V, 0 ÷ 10V, 0 ÷ 20mA hay 4 ÷ 20mA hay cũg có thể là tín hiệu số
Trong hệ thống đo lường và điều khiển tự động, cấp trường có nhiệm vụ đo lường dữ liệu từ hiện trường hoặc từ các đối tượng điều khiển và truyền số liệu về bộ điều khiển Để điều khiển quá trình, các thiết bị chấp hành nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển và kích hoạt các máy móc, thiết bị khác nhau, thực hiện các hành động cần thiết trên hiện trường.
Cấp điều khiển bao gồm các RTU, có thể là PLC, bộ điều khiển nhiệt độ hoặc vi điều khiển Tại cấp này có hai nhiệm vụ chính: điều khiển và thu thập dữ liệu, nhằm đảm bảo vận hành ổn định của hệ thống và ghi nhận thông tin vận hành để phân tích sau này.
Nhiệm vụ điều khiển của RTU là trở thành bộ điều khiển dựa trên công nghệ vi xử lý và vi điều khiển Nó thu thập dữ liệu từ các thiết bị chấp hành thông qua cảm biến ở cấp trường, tiến hành xử lý dữ liệu và xuất ra tín hiệu điều khiển để thực thi các thuật toán điều khiển thiết bị theo yêu cầu, ví dụ như PID và logic mờ.
Giới thiệu mô hình trong hạng mục khu xử lý nước
2.4.1 Mô hình kỹ thuật khu xửlý nước
Hình 2.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ HTCN sử dụng nước ngầm a Nguyên lý hoạt động
Nước được bơm từ giếng khoan lên hệ thống xử lý nước để được làm sạch và xử lý Nước sau xử lý được đưa về bể chứa nước sạch thông qua hệ thống đường ống kỹ thuật Từ bể chứa, nước sạch được cung cấp tới các hộ tiêu thụ qua mạng lưới ống nước có đài nước hoặc không có đài nước.
Trong hệ thống có đài nước, nước từ bể chứa được bơm lên đài nước để đài nước thực hiện nhiệm vụ điều hòa áp lực và phân phối lưu lượng cho mạng lưới cấp nước Trong trường hợp này chỉ có một bơm hoạt động theo một chế độ duy nhất, chịu trách nhiệm bơm nước lên đài khi cần thiết để duy trì nguồn nước ổn định và đáp ứng lưu lượng yêu cầu.
Trong trường hợp không có đài nước, nước từ bể chứa được bơm trực tiếp vào mạng lưới đường ống phân phối để cấp nước cho các hộ dân sử dụng Máy bơm hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng nước tại từng thời điểm, nhằm đảm bảo cấp nước liên tục và ổn định Cấu tạo chung của hệ thống cấp nước này gồm bể chứa, bơm hoặc tổ hợp bơm và mạng phân phối với van điều khiển cùng các thiết bị tự động hóa để điều chỉnh lưu lượng và áp suất phù hợp với nhu cầu của người dùng.
Trong hạng mục công trình đầu nguồn, hệ thống gồm giếng khoan và trạm giếng bơm được thiết kế để khai thác nước ngầm tầng sâu với lưu lượng lớn; đường kính giếng thường từ 150–200 mm và có các bộ phận chính như ống chống, ống lọc, ống lắng Trạm giếng bơm (trạm bơm cấp 1) có chức năng bơm nước từ giếng lên công trình xử lý, thường được lắp đặt kết hợp với giếng khoan và xây bằng gạch có mái bê tông cốt thép để bảo vệ giếng và bơm Bơm chìm được đặt trong phần ống chống của giếng khoan, dưới mực nước động 2 m Trong trạm bơm còn bố trí tủ điện và các thiết bị van khóa.
Lĩnh vực cấp nước là một ngành đặc biệt có vai trò thiết yếu và tác động trực tiếp đến mọi hoạt động của đời sống kinh tế xã hội Nước sạch và ổn định phục vụ cho sinh hoạt hàng ngày, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và du lịch, đồng thời là yếu tố then chốt thúc đẩy tăng trưởng và nâng cao chất lượng cuộc sống Đầu tư cho hạ tầng cấp nước, quản lý nguồn nước và dịch vụ cấp nước đáng tin cậy giúp đảm bảo an toàn nước sinh hoạt, giảm thiểu rủi ro thiếu nước và ô nhiễm môi trường Với mục tiêu phát triển bền vững, ngành cấp nước cần tích hợp công nghệ mới, quản trị rủi ro và chính sách điều tiết hợp lý để duy trì nguồn nước và khả năng cạnh tranh của nền kinh tế.
Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội hiện nay, quy mô sử dụng nước ngày càng tăng, đặt ra thách thức lớn cho nguồn nước Chất lượng nước của các nguồn nước mặt và nước ngầm có xu hướng suy giảm do tiếp nhận nhiều nguồn thải khác nhau, gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến an toàn nguồn nước Để đảm bảo cung cấp nước sạch và bền vững, cần tăng cường quản lý, đầu tư công nghệ xử lý nước thải và nước ngầm, đồng thời đẩy mạnh các biện pháp bảo vệ nguồn nước và nâng cao nhận thức cộng đồng.
Chất lượng nước nguồn thô thường xuyên thay đổi theo thời gian và theo hướng ngày càng suy thoái, vì vậy nghiên cứu đổi mới công nghệ cấp nước là công việc cần làm và phải đi trước đón đầu Các công nghệ đang áp dụng hiện nay trong xử lý nước như trộn – keo tụ – lắng – lọc – khử trùng đang đối mặt với nguy cơ nước đầu ra không đáp ứng tiêu chuẩn hoặc phải chịu chi phí xử lý rất tốn kém.
Việc áp dụng đồng bộ công nghệ nước hiện đại nhất từ các nước phát triển cho Chi nhánh cấp nước Kế Sách không khả thi với điều kiện kinh tế hiện tại của tỉnh Tuy nhiên, nếu không đổi công nghệ, năng lực xử lý nước sẽ không đảm bảo sức khỏe cộng đồng và có thể xảy ra các rủi ro trong giai đoạn ngắn hạn.
Khuyến nghị trong Quy hoạch phát triển cấp nước sạch của tỉnh Sóc Trăng là áp dụng rộng rãi các công nghệ phù hợp với thực tế phát triển kinh tế – xã hội của tỉnh, đồng thời xem xét diễn biến suy thoái nguồn nước; tăng cường kiểm tra, kiểm soát và xử lý các chất thải nguy hại “lạ” mà hệ thống xử lý hiện tại chưa giải quyết được, và hệ thống kiểm soát đang vận hành cũng chưa phát hiện ra.
Cũng cần thiết áp dụng thí điểm một số công nghệ hiện đại, tiên tiến nhất trên một số địa bàn quan trọng.
Từ các tài liệu thu thập được tại Chi nhánh cấp nước Kế Sách thu được các kết quả sau:
Chất lượng sản phẩm được đảm bảo theo quy chuẩn 02:2009/BYT, thể hiện sự tuân thủ nghiêm ngặt các quy định y tế Kết quả xét nghiệm mẫu nước, thông qua quá trình tự kiểm tra tại Chi nhánh và kiểm tra của Trung tâm Y tế dự phòng tỉnh, cho thấy mức tuân thủ cơ bản đạt 100%, xác nhận nước đạt chuẩn và an toàn theo quy định.
- Độ đục nước thô: 34,6 – 72 NTU
- Độ đục nước lọc: 0,34 – 0,83 NTU
- Chất lượng nước sau lắng: 2,15 – 3,6 NTU
- Chất lượng nước sau lọc: 0,35 – 0.78 NTU
- Hàm lượng clo dư dao động từ 0,3 – 0,5 mg/l
Dựa trên những dữ liệu thu thập được, học viên đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả và đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp cho chi nhánh Các đề xuất tập trung vào tối ưu hóa quy trình vận hành, tăng cường kiểm soát chất lượng, cải thiện trải nghiệm khách hàng và đẩy mạnh đào tạo, giám sát để duy trì chuẩn phục vụ ở mức cao.
- Các Hạng mục xử lý: bao gồm thiết bị làm thoáng, bể lọc đứng, bể lọc và thiết bị khử trùng nước
Để làm thoáng tự nhiên, có thể áp dụng dàn phun mưa tự nhiên hoặc tháp làm thoáng Dàn phun mưa tự nhiên có cường độ mưa từ 5-10 m3/m2.h, được làm bằng ống nhựa PVC, khoan lỗ lệch 45 độ quay xuống dưới với đường kính lỗ từ 5-10 mm Sử dụng các nan chớp bê tông đặt nghiêng 45 độ làm phần che chắn sao cho nước khi phun mưa không thể bắn ra ngoài và CO2 có thể thoát dễ dàng, tăng diện tiếp xúc với không khí.
+ Làm thoáng cưỡng bức: cũng có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng từ
Quá trình làm thoáng được thực hiện với lưu lượng 30–40 m³/h Lượng không khí tiếp xúc được cấp từ 3–6 m³ cho mỗi m³ nước, tạo điều kiện hòa tan khí hiệu quả Sau khi làm thoáng, lượng oxy hòa tan đạt khoảng 70% so với lượng oxy hòa tan ở trạng thái bão hòa Hàm lượng CO₂ sau làm thoáng giảm khoảng 75%.
Tháp làm thoáng cao tải được chế tạo vỏ bằng thép inox hoặc thép đen có phủ epoxy để ngăn ăn mòn do sự kết hợp giữa oxi và CO2; tháp có hình trụ, đường kính từ 300–1.200 mm, vật liệu tiếp xúc bằng ống nhựa được xếp thành hàng vuông góc với nhau Với công trình cấp nước có công suất dưới 500 m3/ngày nên dùng dàn mưa tự nhiên, còn công trình có công suất trên 500 m3/ngày nên dùng thiết bị làm thoáng cao tải.
Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc được thực hiện bằng giàn phun mưa đặt ngay trên bề mặt lọc để nước cần khử sắt được làm thoáng Chiều cao của giàn phun thường khoảng 0,7 m, các lỗ phun có đường kính 5–7 mm, và lưu lượng tưới vào khoảng 10 m3/m2·h Ở nhiệt độ 25°C, lượng oxy hòa tan trong nước làm thoáng được xác định bằng 40% lượng oxy hòa tan bảo hòa, với lượng oxy hòa tan bảo hòa tại 25°C là 8,1 mg/L.
Hình 2.6 Dàn phun mưa tự nhiên kết hợp bể lắng
Cơ sở thực tiễn
2.6.1 Kinh nghi ệ m qu ả n lý h ệ th ố ng c ấp nướ c trên th ế gi ớ i
Kinh nghiệm quản lý cấp nước ở Singapore
Singapore là thành phố có hơn 5 triệu dân (năm 2010), với tổng diện tích tự nhiên: 710.2 km2
Hiện tại 100% dân được cấp nước với chất lượng uống thẳng từ vòi
PUB (Quản lý Dịch vụ Công cộng) có vai trò then chốt trong quản lý nước quốc gia tại Singapore, một quốc đảo luôn đối mặt với thách thức nguồn nước ngọt Với nguồn nước hạn chế, Singapore dựa chủ yếu vào nước mưa; gần một nửa diện tích đảo được dành làm lưu vực thu nước mưa và nước mặt được thu vào 14 hồ chứa Trước đây, nguồn nước ngọt của Singapore phụ thuộc đáng kể vào việc mua nước từ Malaysia, chiếm khoảng 50% tổng nhu cầu Hiện nay, nguồn nước mua từ Malaysia chỉ còn chiếm chưa đầy 1/3 lượng nước tiêu thụ của quốc gia.
Thành tựu của Singapore đến từ các chính sách nước được thiết kế và thực thi hiệu quả Để bảo đảm an ninh nguồn nước và đáp ứng nhu cầu của một đô thị phát triển, Singapore tích cực tìm kiếm và phát triển thêm các nguồn cung nước đa dạng Chính phủ và các cơ quan liên quan đang đầu tư mạnh mẽ vào ba nguồn cấp nước chủ chốt: nước thu từ thiên nhiên, nước tinh khiết được tái chế từ nước thải và nước ngọt được lọc từ nước biển.
Trên hai phần ba diện tích của Singapore là khu vực thu nước tự nhiên, hình thành một hệ thống cấp nước gồm 15 hồ chứa nước ngọt, mạng lưới sông ngòi dày đặc và khoảng 7.000 km mương máng cùng các ống dẫn nước ngọt vào các hồ, giúp cung cấp khoảng 50% lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt và phát triển của quốc đảo.
Chính sách đầu tư phát triển công nghệ của Singapore đã tạo nên thành công ấn tượng cho quốc gia này Nhờ các công nghệ xử lý nước tiên tiến, Singapore đã biến điểm yếu về nguồn nước thành cơ hội tự chủ và mở ra thị trường xuất khẩu công nghệ, mang về hàng tỷ USD từ việc tái chế nước thải thành nước tinh khiết và từ công nghệ lọc nước biển.
Tháng 5 năm 2010, Singapore đã khánh thành nhà máy lọc nước với công nghệ hiện đại và quy mô lớn nhất thế giới, có thể lọc được tất cả các loại nước thải, kể cả nước từ nhà vệ sinh, thành nước sạch tinh khiết Hằng ngày, 5 nhà máy loại này ở Singapore cung cấp khoảng 230.000 m3, chiếm 30% tổng lượng nước tiêu thụ của nước này và dự kiến sẽ lên đến 40% vào năm 2020
Hình 2.9.3 Đập ngăn nước biển tại Singgapore Việc xử lý nước biển thành nước ngọt đáp ứng khoảng 10% nhu cầu tiêu thụ nước của Singapore
+ Quản lý và sử dụng tiết kiệm nguồn nước
Singapore từ nhiều năm nay triển khai các kế hoạch nhằm khuyến khích công dân tiết kiệm nguồn nước thông qua hệ thống giá nước theo lũy tiến và bổ sung các loại thuế, phí như thuế bảo vệ nguồn nước và phí sử dụng nước trên lượng nước tiêu thụ; cách làm này cơ bản tương đồng với Việt Nam ở chỗ tính nước theo mức tiêu thụ và có thêm các khoản phí, thuế để khuyến khích tiết kiệm Hiện nay Singapore chỉ áp dụng hai mức tiêu thụ: từ 1–40 m3 và trên 40 m3, với giá nước cho 1–40 m3 là 1,17 đô Singapore, và trên 40 m3 là 1,4 đô Singapore.
Giá nước tại Singapore ước tính khoảng 54 đồng cho mỗi đơn vị, chưa kể thuế và phí Tỷ lệ tiêu thụ nước bình quân theo đầu người ở Singapore trong những năm gần đây có xu hướng giảm nhờ ý thức tiết kiệm nước của người dân.
1995 là 172 lít/ngày, năm 2000 là 165 lít/ngày, năm 2011 là 153 lít/ngày và đích mới sẽ là 146 lít/ngày
+ Giảm tỷ lệ thất thoát thất thu nước
Singapore có 6 nhà máy nước và 4560 km đường ống truyền dẫn và phân phối với D 100 – 2200 mm
Tổng công suất tiêu thụ nước ở Singapore vào năm 2005 là 1,4 triệu m3/ngđ
Hình 2.9.4 Khu nhà máy xử lý nước NEWATER tại Singgapore
Do nguồn nước khan hiếm, việc bảo tồn nguồn nước và giảm thất thoát nước trở nên cấp thiết Từ 1989 đến 1995, tỉ lệ thất thoát nước được giảm từ 10,6% xuống còn 6,2% nhờ áp dụng nhiều biện pháp như cải tạo hệ thống cấp nước, tăng cường quản lý nguồn nước, ứng dụng công nghệ tiết kiệm nước và nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng nước hiệu quả.
Kiểm soát rò rỉ trên đường ống: Sử dụng ống, phụ tùng chất lượng tốt (đồng, thép không rỉ, gang dẻo,…)
Thực hiện nhiều chương trình thay thế, phục hồi các đường ống chính
Chúng tôi triển khai các chương trình phát hiện rò rỉ để quét và nhận diện mọi vị trí rò rỉ trên toàn bộ mạng lưới Hệ thống được phân thành 90 vùng hoạt động, mỗi vùng lại chia nhỏ thành 2–5 khu vực, và mỗi khu vực nhỏ được khóa bằng một van riêng để đảm bảo khả năng cô lập nhanh chóng khi có sự cố.
Các đội phát hiện rò rỉ được trang bị 4 loại thiết bị gồm ống nghe, máy dò biến đổi rò rỉ bằng điện, dụng cụ truyền âm thanh từ đất và máy phát hiện tiếng ồn rò rỉ; nhờ vậy họ xác định vị trí rò rỉ nhanh chóng và sửa chữa kịp thời, đồng thời phản hồi nhanh các phát hiện của người dân về sự cố rò rỉ và tiến hành xử lý ngay.
Thực hiện chương trình giáo dục cộng đồng dưới nhiều hình thức: như đưa vào sách giáo khoa
* Các giải pháp về đồng hồ đo nước:
Chính xác hóa các đồng hồ đo nước đang sử dụng.
Thực hiện các chương trình quản lý và thay thế các đồng hồ
Sử dụng nước hợp lý cho nhu cầu quản lý, duy trì mạng lưới của cơ quan pháp lý
Quy định mới về xử phạt nặng đối với các hành vi đấu nối trái phép được ban hành nhằm ngăn chặn và xử lý nghiêm các vi phạm Người vi phạm có thể bị phạt tối đa 50.000 SGD hoặc ngồi tù tối đa 3 năm, hoặc cả hai trong trường hợp tái phạm.
Với các chính sách trên, hiện nay Singapore là quốc gia có tỷ lệ thất thoát nước rất thấp, khoảng 4,6%, thấp nhất Thế giới
Năm 2005 PUB lần đầu tiên phát hành trái phiếu, với tổng cộng 400 triệu đô
Thuế nước ở Singapore được đặt ở mức cho phép thu hồi vốn, bao gồm cả tiền vốn đầu tư
+ Những hộ tiêu dùng nước dưới 40m3/tháng phải áp dụng mức thuế 30%.
Những hộ tiêu dùng nước có mức sử dụng trên 40 m3/tháng phải áp dụng mức thuế 45% Giá nước chưa tính thuế được xác định là 1,17 đô la Mỹ/m3 cho hộ tiêu thụ dưới 40 m3/tháng và 1,40 đô la Mỹ/m3 cho hộ tiêu thụ trên 40 m3/tháng Các hộ tiêu thụ nước trên 40 m3/tháng sẽ phải đóng thuế 45% trên mức giá chưa tính thuế.
Trong quản lý hệ thống cấp nước huyện Kế Sách, chống thất thoát thất thu nước đòi hỏi phải học hỏi và áp dụng kinh nghiệm quản lý bằng nhiều biện pháp đồng bộ Quản lý nên tập trung vào kiểm soát rò rỉ trên đường ống, đồng thời đầu tư cho lắp đặt và thay thế ống, phụ tùng chất lượng để nâng cao tính kín và bền của mạng lưới cấp nước Việc giám sát lưu lượng, kiểm tra và bảo trì định kỳ giúp phát hiện rò rỉ sớm và tối ưu hoá nguồn nước, giảm nước thất thu và nâng cao hiệu quả cấp nước cho người dân Ứng dụng công nghệ theo dõi và các biện pháp cải tạo mạng lưới cũng là yếu tố then chốt, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, an toàn và bền vững.
56 chất lượng tốt, thường xuyên duy tu bảo dưỡng và thay thế các tuyến ống đã sử dụng trong thời gian dài, phục hồi các đường ống chính
Phân vùng và tách mạng từng khu vực của mạng lưới đường ống bằng van khóa riêng cho mỗi khu vực, đồng thời đầu tư trang bị các thiết bị phát hiện rò rỉ như ống nghe, máy dò biến đổi rò rỉ bằng điện, dụng cụ truyền âm thanh từ đất và máy phát hiện tiếng ồn rò rỉ nhằm phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố rò rỉ trên hệ thống đường ống.
Thường xuyên kiểm tra, kiểm định chất lượng đồng hồ đo nước: Chính xác hóa các đồng hồ đo nước đang sử dụng
Thực hiện các chương trình quản lý và thay thế các đồng hồ
Việc ban hành quy định xử phạt nặng hơn đối với hành vi đấu nối trái phép không qua đồng hồ nhằm răn đe mạnh các đối tượng vi phạm và ngăn ngừa gian lận điện, từ đó tăng cường hiệu lực quản lý điện năng và đảm bảo an toàn cho hệ thống.
2.6.2 Kinh nghi ệ m qu ả n lý h ệ th ố ng c ấp nướ c ở Vi ệ t Nam
Kinh nghiệm quản lý cấp nước ở Thừa Thiên Huế
Yêu cầu hệ thống mới
Để đáp ứng thực trạng và nâng cao chất lượng nước, cần có một hệ thống mới nhằm tối ưu hóa vận hành, từ đó giảm thất thoát và thất thu nước sạch – con đường dẫn tới thành công trong lĩnh vực cấp nước Việc nâng cao hiệu quả quản lý vận hành và trình độ chuyên môn của đội ngũ cán bộ công nhân viên tại Chi nhánh là nền tảng then chốt cho sự cải tiến liên tục Giải pháp giảm tỷ lệ thất thoát, thất thu nước sạch được xây dựng từ hai nhóm chính: giải pháp kỹ thuật nhằm tối ưu hóa dòng chảy, kiểm soát áp lực và cải thiện chất lượng nước; và giải pháp tài chính nhằm tối ưu chi phí, tăng cường hiệu quả đầu tư và tái đầu tư Quá trình triển khai tập trung vào chuẩn hóa quy trình, nâng cao năng lực vận hành và áp dụng công nghệ tiên tiến để nâng cao chất lượng nước và giảm tổn thất nước một cách bền vững.
Giải pháp kỹ thuật tập trung vào nâng cấp và cải tạo mạng lưới đường ống, duy trì và kiểm soát áp lực hợp lý, đồng thời quản lý chất lượng thiết kế và thi công mạng lưới để giảm thất thoát nước Việc đầu tư và vận hành đồng hồ đo nước có độ chính xác cao, thành lập tổ kiểm tra kỹ thuật chống thất thoát nước và ứng dụng công nghệ máy móc, thiết bị hiện đại phục vụ cho kế hoạch phòng chống thất thoát nước Đồng thời nâng cao chất lượng nguồn nước xử lý và triển khai hiệu quả công tác truyền thông về lợi ích của nước sạch nhằm nâng cao ý thức bảo vệ các công trình cấp nước và nguồn nước.
Giải pháp tài chính đóng vai trò then chốt trong việc triển khai các giải pháp kỹ thuật Vì vậy, giải pháp tài chính và giải pháp kỹ thuật phải được đồng bộ và song hành với nhau để tối ưu hóa hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Khi hai yếu tố này được thực thi đồng bộ, tỷ lệ thất thoát và thất thu nước sạch sẽ giảm đáng kể, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành và bảo đảm nguồn nước an toàn cho cộng đồng.
Tính thực tiễn của đề tài
Chi nhánh cấp nước huyện Kế Sách cần đổi mới công nghệ và quy trình vận hành bằng cách thường xuyên kiểm tra giám sát, nâng cấp và duy tu bảo dưỡng các hạng mục công trình kỹ thuật và mạng lưới đường ống; xây dựng kế hoạch khắc phục các vấn đề còn tồn tại nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành và kiểm soát thất thoát nước ở mức tối ưu; đồng thời thay đổi nhận thức của toàn thể cán bộ kỹ thuật, quản lý trong ngành nước nông thôn để đẩy nhanh quá trình hiện đại hóa sản xuất, từ đó tăng doanh thu và tạo nền tảng phát triển ổn định cho ngành nước, phục vụ cộng đồng tốt hơn.