Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp

Do kct họp cá c đòn« chày trôn bc mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các dặc trung cùa nước mặt là: - Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy; - Chứa nhiều chít rắn lơ lửng riêng

LỜI NÓI ĐẦU

Cuốn sách "T ín h to á n các công tr ìn h x ử lý và p h â n p h ố i nước

c ấ p " được biên soạn đ ề cung cấp thêm thông tin cho các kỹ sư thiết k ế

và quản lý hệ thống cung cấp nước.

Nội dung sách tập trung vào các vấn đề:

1 Cấu trúc m ạng lư ớ i, lựa chọn các loại ôhg đ ể xây dựng đường ông dẫn và mạng, chuẩn bị s ố liệu đ ể tính toán mạng lưới.

2 Dùng máy biến tần đ ể điều chỉnh lưu lượng và áp lực bơm.

3 Tính toán các thiết bị và công trình trên mạng, van xả cặn, van thu

xả khí, hô'van, gối đd tê, cút, dung tích đài và bê chứa.

4 Đặt ống dưới nước bằng phương pháp đánh chìm tự do.

5 Tính toán chọn thiết bị chống nước va cho trạm bơm, đường ông dẫn áp lực, và tính toán nước va cho hệ thống ống tự chảy.

6 Tính toán các công trình xử lý chủ yếu dựa trên nội dung của cuốn tính toán thiết k ế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch.

Do sự ph á t triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, những khái niệm và biện pháp nêu trong cuốn sách có th ể có thiếu sót rất mong sự góp ý của bạn đọc.

Tháng 11 năm 2007

T ác giả

3

Chương 1CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG NƯỚC,

TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC

1.1 TỔ N G Q UAN VỂ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Đê cun« cấp nước sạch có thể khai thác lừ các nguồn nước thicn nhiên (thường gọi là nước thỏ) là nước mật, nước ngầm và nước biển

Nước mặt bao «Ồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông subi Do kct họp cá c

đòn« chày trôn bc mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các dặc trung cùa nước mặt là:

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy;

- Chứa nhiều chít rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hổ, chứa ít chất rán lơ lửng

và chú yếu ữ dạng kco);

- Có hàm lượng chãi hữu cơ cao;

- Có sự hiện diện của nhiều loại láo

Nước ngầm dược khai thác từ các tầng chứa dưới dâ't Chû't lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc dịa tầng mà nước thấm qua Do vạy nước cháy qua các dịa tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axít và chứa chài khoáng Khi cháy qua dịa tầng chứa dá vòi, nước thường có dộ kicm bicabonat khá cao Ngoài ra, các dạc trưng chung của nước ngầm là:

- Độ dục thấp;

- Nhiệt dộ và thành phần hóa học tương dối ổn dịnh;

- Không có oxy, nhưng có thế chưa nhicu khí H,s, c o ,;

- Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kc đến là sắt, mangan, fluor;

- Không có sự hiện diện của vi sinh vật

Nước biến thường có độ mặn rất cao Hàm lượng muối trong nước biến thay dổi tùy theo vị trí địa lý nhu': khu cửa sông, gần hay xa bờ Ngoài ra nước biển thường có nhiều chât lo' lửng, chú yếu là các phicu sinh động - thực vạt

5

1.2 TÍNH C H ẤT LÝ HỌC CỬA NƯỚC

1.2.1 N h iệt độ

Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện mỏi trường và khí hậu Nhiệt độ-có ánh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ Nước mặt thườn" có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường Ví dụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao động 13 - 34°c, trong khi đó nhiệt dộ trong các nguồn nước mặt ờ miền Nam tương đối ổn định hơn (26 - 29°C)

1.2.2 Đ ộ m àu

Độ màu thườn" do các chất bẩn trong nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loại thúy sinh tạơ cho nước màu xang lá City Nước bị nhiễm bấn bởi nước thái sinh hoạt hay còng nghiệp thường có màu xanh hoặc đen

Đơn vị đo màu thường dùng là platin - coban Nước thiên nhiên thường có độ thấp hơn

200 PtCo Độ màu biếu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và

dỗ dàn" loại bó bằng phương pháp lọc Trong khi dó, dế loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lý kết hợp

1.2.3 Đ ộ đục

Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi trong nước có các vật lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật, khá năng truyền ánh sáng bị giảm đi Nước có dộ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo đục thường là mg SiO,//, NTU, FTU; trong đó don vị NTU và FTU là tương đương nhau Nước mặt thường có độ dục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 - 600 NTU Nước cấp cho ăn uống thường

có dộ đục không vượt quá 5 NTU

Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một dại lượng tương quan đến độ đục của nước

1.2.4 Mùi vị

Mùi vị trong nước thường do CÍÍC hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay các sán pliám từ các quá trình phán hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên có thể có mùi dât, mùi tanh, mùi hòi thối Nưcýc sau khi tiệt trùng với các hợp chất clo có thê’ bị nhiễm mùi clo hay clophenol

Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thế có các vị mặn, Iisiọt, chát, dắng,

1.2.5 Đ ộ nhót

Đọ nhót là đại lượng biêu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyên giữa các lóp chất lóng vói nhau Đây là yếu tố chính gây nên tốn thất áp lực và do vậy nó

6

đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng.

1.2.6 Độ dản điện

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20°c có độ dẫn điện là 4,2 pS/m (tương ứng diện trở 23,8 MQ/cm) Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

Tính chất này thường được dùng để đánh giá tổng hàiĩỊ lượng chất khoáng hòa tan tron2 nước

1.2.7 Tính phóng xạ

Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nước tạo nên Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ tìr nước thái và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vưọt quá giới hạn cho phép.Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ a và p thường được dùne để xác định tính phóng

xạ của nước Các hạt a bao gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượng xuyén thấu nhọ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây ra tác hại cho

cơ thế do tính ion hóa mạnh Các hạt p có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bị ngân lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể

1.3 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NƯỚC

1.3.1 Độ pH

Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng

để biêu thị tính axít và tính kiềm của nước

Khi pH = 7 nước có tính trung tính;

pH < 7 nước có tính axít;

pH > 7 nước có tính kiêm

Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước Ở độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO->, H-,0 tồn tại ơ dạng tự do trong nước Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất suníua và cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhàn oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dỗ dàng tách ra khới nước bằng biện pháp lắng lọc

1.3.2 Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hyđroxyt và anion của các muối cúa các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rât nhỏ nên có thê bỏ qua

7

Ớ nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí c o , tự do có irons’ nước.

Độ kiểm bicacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch inrức Nguồn nước có tính dệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất như phèn, thì độ pH cùa nước cũng ít thay đổi ncn sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng de điều chỉnh pH

1.3.3 Đ ộ cứ ng

Độ cứng của nước là đại lượiig biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm dộ cứng:

1 Độ cứng toàn phần biếu thị tổng hàm lượng Cííc ion canxi và magic có trong nước.

2 Độ cứng lạm thời biếu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magic có trong nước;

3 Độ cứng vĩnh cửu bicu thị tống hàm lượng các mubi còn lại của canxi và magiê có trong nước

Dùng* nước có dộ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gâv lãng phí xà phòng do canxi và magic phán ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan Trong sán xuất, nước cứng có the tạo lớp cáu cặn trong các lò hoi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng san phà.n

Có nhiều dơn vị do dộ cứng khác nhau:

Đo oxy hóa là một dại lượng de đánh.giá.sơ bộ mức độ nhiễm bấn cùa nguồn nước

Đó la lượng oxy cần có dế oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ trong nước Chất oxy hóa thường thing de xác định chí tien này là kali pcrmanganat

Trong thực tê, nguồn nước có dộ oxy hỏa lớn hơn 10 mgO,// dã có thê bị nhiễm bân Nell trong quá trình xứ lý có dùng clo ớ dạng clo lự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất clo hữu cơ [trihalomctan (THM)I có khá năng gây ung thư Tổ chức

V lẽ thè giới quy định mức tối da của THM trong nước uống là 0,1 mg//

Ngoài ra, dể đánh giá khá năng ô nhiễm nguồn nirớc, cần cân nhắc thêm các yếu tố sau dày:

1 Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước ngầm

2 Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong táo phát trien, hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao ncn dộ oxy hóa có thế thấp hơn thực tê

3 Sự thay đổi oxy hóa theo dòng cháy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơ có trong nguồn nước chủ yếu là các axit humic Nếu độ oxy hóa giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ỏ nhiễm là do các dòng nước thái từ bên ngoài đổ vào nguồn nước

4 Cần kết hợp với các chí tiêu khác như hàm lượng ion cloruc, sunfat, photphat, oxy hòa tan, các hợp chất nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây bệnh đế có thè đánh giá tống quát

vổ mức dộ nhiễm bấn của nguồn nước

1.3.5 Các hợp c h ấ tt h ứ a nitơ

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat Do đó các hợp chất này thường được xem là những chất chí thị dùng dê nhận biêt mức độ nhiễm bấn của nguồn nước Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chi tiêu có giá trị cao như độ oxy hóa, amoniac, trong nước CÒI1 có một ít nitrit và nitrat Sau một thời gian, amoniac, nít rit bl oxy hóa thành nitrat Phàn tích sự tương quan giá trị các đại lượng này có thê dự doán mức độ ò nhiễm nguồn nước

Việc sử dụng rộng rãi các loại phân bón cũng làm cho hàm lượng nitral trong mrớc tự nhiên tăng cao Ngoài ra do cấu trúc dịa tầng tăng ờ một số dầm lily, nước thường nhiễm nitrat

Nồng dộ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tôt cho táo, rong phát trien, gây ánh hưởng den chat lượng nước dùng trong sinh hoạt Trỏ em uống nước có nồng đọ nitrat cao có thế ánh hướng đến máu (chứng methacmoglo binaemia) Theo quy định của Tổ chức Y tè thè giới, nồng dộ nitrat trong nước uống không dược vượt quá 10 mg// (tính theo N)

1.3.6 Các hợp chát photpho

Trong nước tư nhiên thường gãp nhât là photphat Đây là sán phám cùa quá trình phân hủy sinh học các chat hữu cơ Cũng như nitrat là chất dinh dưỡng cho sự phát trien cua rong láo Nguồn photphat dưa vào môi trường nước là từ nước thái sinh hoạt, nước thái một sỏ ngành còng nghiệp và lượng phân bổn dùng trên dồng ruộng

Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sự tổn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cán trớ cho quá trình xư lý, dặc biệt là hoạt chat của các bế láng Đối với những nguồn nước có hàm lượng chài hữu cơ nitral và photphat Cito, các bỏng căn kẽt cạn ỏ' bê tạo bòng sẽ khong lang dược o be mil có khuynh hướng tạo thành dám nổi lên mặt nước, dậc biệt vào nhưng lúc tiòi nãnu troné ngày

y

1.3.7 C ác hợp ch ấ t silic

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất silic Ở pH < 8, silic tồn tại ở dạng

HịSìO, Khi pH = 8-11, silic chuyển sang HS1O3 Ở pH > 11, silic tồn tại ở dạng HSÌO3

và S1O3T Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng silic thường không vượt quá 60 mg//, chi'

có ớ những nguồn nước có pH > 9,0 hàm lượng silic đôi khi cao đên 300 mg//

Trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao, sự tồn tại của các hợp chất silic rất nguy hiếm do cận silic đóng lại trên thành nồi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ốnc

Trong quá trình xử lý nước, silic có thể được loại bỏ một phần khi dùng các hóa chất kco tụ đê làm trong nước

1.3.8 C loru a

Clorua kìm cho nước có vị mận Ion này thâm nhập vào nưóc qua sự hòa tan các muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở đoạn sông gần bicn Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể găy ra bệnh về thận Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối vối bêtông

1.3.9 Sun fat

lon sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc lũai cơ Với hàm lượng sufat cao hơn 400 mg//, có thể gãy mất nước trong cơ thế và làm tháo ruột.Ngoài ra, nước có nhiều ion clorua và suíat sẽ làm xâm thực bêtông

1.3.10 Florua

Nước ngầm từ các vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm lượng ílorua cao dên 10 mg// Trong nước thiên nhiên, các hợp chất của ílorua khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường Ớ nồng độ thấp, từ 0,5 mg// đến 1 mg//, ílorua giúp báo vệ răng Tuy nhiên, nếu dùng nước chứa ílorua lớn hơn 4 mg// trong một thời gian dài thì có thế gây đen răng và hủy răng vĩnh viễn Các bệnh này hiện đang rất phố biến tại một số khu vực ở Phú Yên, Khánh Hòa

1.3.11 Sát

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic Khi tiêp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cận Fe(OH)} có màu nâu đỏ

Nước mặn thường chứa sắt (Fe3+), tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù Trong nước thicn nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắt với hàm lượng đến

40 me// hoặc cao hơn

10

Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5 mg//, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi aiặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp Các cặn sắt kết lúa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước.

1.3.12 M an gan

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm dưới dạng ion Mn2+, nhưng với hàm lượng lương đối thấp, ít khi vượt quá 5 ring// Tuy nhiên, với hàm lượng mangan trong nước lớn hon 0,1 mg// sẽ gây nguy hại trong việc sử dụng, giống như trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao

1.3.13 N h ôm

Vào mùa mưa, ở nhũng vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không có oxy, nên các chất như Fe20:Ị và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau và tạo thành sắt, nhôm, suníat hòa tan vào nước Do đọ, nước mặt ở vùng này thường rất chua, pH = 2,5 - 4,5, sắt tồn tạichu yếu là Fe2+ (có khi cao đến 300 mg//), nhôm hòa tan ở dạng ion Al'ì+ (5 - 70 mg//).Khi chứa nhiều nhôm hòa tan, nước thường có màu trong xanh và vị rất chua Nhôm

có độc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước có hàm lượng nhôm cao có thế gây ra các bệnh về não như alzheimer

1.3.14 K h í hòa tan

Các loại khí hòa tan thường thấy trong nước thiên nhiên là khí cácbonic (C 0 2), khí oxy ( 0 2) và suníua hyđro (HiS)

Nước ngầm không có oxy Khi độ pH < 5,5, trong nước ngầm thường chứa nhiều khí

C 0 2 Đây là khí có tính ăn mòn kim loại và ngăn cản việc tăng pH của nước Các biện pháp làm thoáng có thê đuổi khí CO-), đồng thời thu nhập oxy hỗ trợ cho các quá trình khứ sất và mangan Ngoài ra, trong nước ngầm có thê chứa khí HiS có hàm lượng đến vài chục mg// Đây là sán phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước Với nồng độ lớn hơn 0,5 mg//, FKS tạo cho nước có mùi khó chịu

Trong nước mặt, các hợp chất sunfua thường được oxy hóa thành dạng suníat Do vậy,

sự có mật của khí HtS trong các nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bân

và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tích tụ ở đáy các vực nước

Khi độ pH tăng, HiS chuyên sang các dạng khác là HS và s 2

1.3.15 H óa chất bảo vệ thực vật

Hiện nay, có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nâm, cỏ được sứ dụng trong nông nghiệp Các nhóm hóa chất chính là:

- Photpho hữu cơ;

- Clo hữu cơ;

- Cacbam at;

1 1

Hầu hếl các chất này đều có độc tính cao đối với người Đặc biệt là clo hữu cơ, có độ bền vững cao trong mỏi trường và khá năng tích lũy trong cơ the con người Việc sử dụng khối lượng lớn các hóa chất này trên đổng ruộng đang de dọa làm ô nhiễm các nguồn nước.

1.3.16 C h ất hoạt đồng bể m ật

Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có trong nước thái sinh hoạt và nước thai một'số ngành công nghiệp đang được xá vào các nguồn nước Đây là những họp chất khó phân hủy sinh học nên ngày càng tích tụ nước dến mức có thế gây hại cho co' thê con người khi sử dụng Ngoài ra các chất này còn tạo thành một lớp màng phú bề mặt các vực nước, ngăn cản sự hòa tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tự làm sạch của nguồn nước

1.4 CÁC CHỈ TIÊU VI SINH

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, sicu vi trùng, rong, táo và các don bào, chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát trie’ll trong nước, trong dó có một số sinh vật gây bệnh cần phủi dược loại bỏ khỏi nước trước khi

Có ba nhóm vi sinh chí thị ô nhiễm phân:

1 Nhóm coliform dặc trưng là Escherichia Coli (E.Coli);

2 Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis;

3 Nhỏm Clostridia khử sunlit dặc trưng là Clostridium perfringents

Đây là các nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người, trong dó E.Coli là loại trực khuấn dường ruột, có thời gian báo tồn trong nước 'gần giống những vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước dã bị nhiễm bán phân rác và

có kha năng tổn lại các loại vi trùng gây bệnh khác Số lượng E.Coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức dộ nhiễm bân phân rác cua nguồn nước

Ngoài ra, trong một số trường hợp số iượng vi khuắn hiếu khí và kỵ khí cũng được xác dịnh dế tham kháo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước

1.5 TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA NƯỚC

Nước ổn định sẽ không làm ăn m òn đường ống hoặc đóng cáu cận trong quá trình vận chuyến và lưu trữ

12

Trong thực tế, có hai phương pháp đánh giá tính ổn định của nước:

1 Phương pháp Langlier dựa vào chỉ số pHs là trị số pH của nước tương ứng với trạng thái cân bằng của các hợp chạt của axit cacbonic và được gọi là pH bão hòa:

I = pHo - pHs,trong đó pHo là pH thực của nước:

Nếu pHo < pHs, I < 0 : nước có tính xâm thực bêtông

pHo = pHs, 1 = 0 : nước ổn đinh, không xâm thực cũng không

lắng đọng C aC 03;

pHo = pHs, I > 0 : nước có xu hướng lắng đọng C aC 03.Trong thực tế, do khó điều chỉnh chất lượng nước nên có thể chấp nhận giá trị I từ

- 0,5 đến + 0,5 Cần lưu ý là phương pháp Langlier chỉ xác định tính xâm thực bêtông

do COa gây ra Giá trị pHs có thể xác định bằng thực nghiệm hoặc dùng phương pháp toán đồ với các đại lượng cho biết là nhiệt độ, độ cứng canxi, độ kiềm và tổng chất khoáng hòa tan có trong nước

2 Phương pháp Marble Test dựa vào sự thay đổi độ pH và độ kiềm sau khi bão hòa nước với C aC 03 trong 24 giò Với phương pháp này có thể đánh giá tính ổn định của nước đối với bêtông và xác định được pH tại mức ổn định

Ngoài ra để đánh giá tính ăn mòn kim loại của nước có thể dùng phương pháp xác định độ ăn mòn kim loại

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là ngâm sắt kim loại trong dung dịch nước (không có oxy) để đánh giá khả năng hòa tan của kim loại sau một thời gian thí nghiệm (24 giờ) Kết quả có thể cho biết mực độ ăn mòn của nước

1.6 TIÊU CHUẨN CHẤT LUỢNG NƯỚC THÔ DÙNG LÀM NGUỔN NƯỚC CÂPKhi lựa chọn nguồn nước cấp, nên dựa vào tiêu chuẩn TCXD 233 - 1999 do Bộ Xây dựng ban hành để quyết định

CÁC CHỈ TIÊU LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC MẶT - NƯỚC NGẦM PHỤC v ụ

HỆ THỐNG CẤP NƯỚC SINH HOẠT (TRÍCH TIÊU CHUẨN TCXD 233-1999)

1 P hạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này dùng để đánh giá, so sánh và lựa chọn nguồn nước thô khi nghiên cứu lập báo cáo tiền khả thi, báo cáo khả thi dự án đầu tư xây dựng các hệ thống cấp nước sinh hoạt Tiêu chuẩn này không áp dụng trong các lĩnh vực cấp nước cho công nghiệp,

2 G iá trị giói hạn

2 1 Giá trị giới hạn các thông số, nồng độ các chất thành phần của nguồn nước mặt, nước ngầm được quy hoạch dùng cho mục đích ãn uống, sinh hoạt theo sự phân loại được quy định trong bảng 1-1 và bảng 1-2

13

2.1.1 Loại A là nguồn nước có chất lượng tốt, chỉ xử lý đơn giản trước khi cấp cho ăn

uống, sinh hoạt

2.1.2 Loại B là nguồn nước có chất lượng bình thường, có thể khai thác, xử lý để cấp

cho ăn uống và sinh hoạt

2.1.3 Loại c là nguồn nước có chất lượng xấu, nếu sử dụng vào mục đích cấp nước ăn

uống và sinh hoạt thì cần được xử lý bằng các công nghệ đặc biệt, phải được giám sát nghiêm ngặt và thường xuyên về chất lượng nước

2.2 Nếu thông số, nồng độ các chất thành phần có giá trị lớn hơn hoặc nằm ngoài

giới hạn quy định ở loại c thì không được sử dụng để cấp nước cho ăn uống và sinh hoạt

2.3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán, xác định từng thông số và nồng độ cụ

thể được quy định trong các tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng

Bảng 1-1 Phân loại chất lượng nguồn nước mật - Giá trị giới hạn các thông sò' và

nồng độ của các chất thành phần trong từng loại nước mật

Bảng 1.1 (tiếp theo)

Số

Bang 1-2 Phân loạỉ chất lượng nguồn nước n gầm - Giá trị giói hạn các thông sỏ

và nồng độ của các chất thành phần trong từng loại nước ngam

Sỏ'

TIÊU CHUẨN VỆ SINH NƯỚC ĂN UỐNG

(Ban hành kèm theo Quyết định của Bộ trưởng Bộ Y tế

số 1329/2Q02/BYT/QĐ ngày 18-4-2002)

A G iải th ích th u ật ngữ

1 Nước ăn uôhg dùng trong tiêu chuẩn này là nước dùng cho ăn uống, chế biến thực phẩm, nước từ các nhà máy nước ở khu vực đô thị cấp cho ăn uống và sinh hoạt

khi vượt quá ngưỡng giới hạn gây khó chịu cho người sử dụng nước

B P h ạm vi điều chỉnh

Nước dùng để ăn uống, nước dùng cho các cơ sở sản xuất, chế biến thực phẩm, nước cấp theo hệ thống đưòng ống từ các nhà máy nước ở khu vực đô thị, nước cấp theo hệ thống đường ống từ các trạm cấp nước tập trung cho 500 người trở lên

/ C hỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ

(ISO 6595 1982)

cả borat và axit boric

II Hàm lượng của cấc chất hữu cư

a) N hóm alkan clo hóa

18

Bảng 1.3 (tiếp theo)

b) Ilydrocacbua thơm

c) N hóm benzen clo hóa

III Hỏa chát bao vệ thực vật

19

Bảng 1.3 (tiếp theo)

IV Hỏa chất khử trùng và sản phẩm phụ

20

Bảng 1.3 (tiếp theo)

104 Clorai hydrat

108 Xyano clorit (tính theo CN) pg// 70 AOAC hoặc SMEWW c

2 B: bao gồm các 'ử tiêu cần có trang - thiết bị khá đắt tiền và ít biến động theo thời tiết hơn Tuy nhiên, dây là những chỉ tiêu rất cơ bản để đánh giá chất lượng nước Các chí tiêu này cần được kiểm tra trước khi đưa nguồn nước vào sử dụng và thường kỳ mỗi năm một lẩn (hoặc khi có yêu cầu đặc biệt), đồng thời với một đợt kiểm tra các chí tiêu theo chế độ A bởi cơ quan y tế địa phương hoặc khu vực

3 C: đây là những chỉ tiêu cán có trang - thiết bị hiện đại đắt tiền, chỉ có thê xét nghiệm được bởi các viện ở Trung ương, viện khu vực hoặc một số trung tàm y té

dự phòng tỉnh, thành phố Các chỉ ticu này nén kiểm tra hai năm một lần (nêu có diều kiện) hoặc khi có vêu cầu đặc biệt bởi cơ quan y tô 1 rung ương hoặc khu vực

4 AOAC viết tắt của Association of Official Chemists (Hiệp hội các nhà hóa phan tích chính thống)

21

SMEWW: vic't tắt của Standard Methods for the Examination of Water and Waste

W ater (Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải) của Cơ quan Y tế còng cộng Hoa Kỳ xuất ban

Do Việt Nam chưa xây dựng được phương pháp xét nghiệm cho các chỉ tiêu này, cho nên đề nghị các phòng xét nghiệm nước sử dụng các phương pháp của các tổ chức này

(a)Chỉ tiêu cam quan

Ib) Khi có mặt cá hai chất nitrit và nitrat trong nước ãn uống thì tổng tỷ lệ nồng độ cùa mỗi chất so với giới hạn tối da cúa chúng khổng lớn hơn 1 (Xem công thức sau đày):

Cnitrat/GHTĐ nitrat + Cnitrit/GHTĐ nỉtrit < I,trong dó: c - nồng dộ đo dược;

GHTĐ - giới hạn tối đa theo quy định trong tiêu chuẩn này

1.8 NHU CẦU DÙNG NƯỚC

Còng suất của hệ thống cấp nước cho các khu đàn cư phải đãm bào đầy dú nhu cầu dùng nước cho ăn uống, sinh hoạt của các khu dân cư, công trình công cộng:

- Tưới và rửa đường phố, cây xanh, cấp cho các vòi phun;

- Tưới cày trong vườn ươm;

- Cáp cho ăn uống, sinh hoạt trong các xí nghiệp;

- Cấp nước sán xuất cho các xí nghiệp;

- Cấp nước chữa cháy;

- Cấp nước cho ycu cầu ricng của trạm xử lý nước;

- Cấp nước cho các nhu cầu khác, trong dó có việc sục rửa mạng lưới đường ống cấp

và thoát nước

1.8.1 T iêu chuán dùn g nước cho ăn uóíttg và sinh hoạt doi vói các diêm dân cư

Hang 1-4 Tiêu chuán cáp nước sinh hoạt cho diêm dãn cư

(//ngưừi/ngày)

1 Nhà cỏ vòi nước riêng, không có thiết bị vẹ sinh 6 0 - 100

2 Nhà có thiêt bị vệ sinh, vòi sen và hậ thống thoát 100 - 150

•nước bên trong

•V

ỏ Nhà có thiết bị vệ sinh, chậu tăm và hệ thống thoát 150 - 250

nước bén troim

4 Nhà có ihicM bị vệ sinh, chau tăm, tám nước none cue 200 - 300

bộ và hẹ thòng thoát nước bôn trong

Đối với khu vực dùng nước ở vòi công cộng, lấy theo tiêu chuẩn 40 - 60 //người/ngày Đối với cấc diêm dân cư nông nghiệp có mạt độ 350 người/ha:

- Với số dân dưới 3000 người, lấy tiêu chuẩn 40 - 50 //người/ngày;

- Với số dân trên 3000 người, lấy tiêu chuẩn 50 - 60 //người/ngày

Lượng nước dự phòng cho phất triển công nghiệp, dân cư và cấc lượng nước khác chưa tính được có thể lấy 5 - 10% tổng lưu lượng cho nước ăn uống sinh hoạt của điểm

1.8.2 T iêu chuẩn nước tưới đường phô

Bảng 1-5 Tiêu chuẩn nước tưởi đưòiìg phố

(// n r)

Chú ý:

1 Số lần tưới xấc định theo điền kiệm đra phương

2 Khi không có số liệu về đường đi, cây xanh, vườn thì lưu lượng tưới tính theo dân

số, không quá 8 - 12% tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (tùy theo diều kiện khí hậu, khá nâng cấp nước và mức độ hoàn thiện của khu dân cư)

1.8.3 Tièu chuẩn dùng nước trong các KÍ»nghiệp

Bảng 1-6 Tiêu chuẩn dùng nước trong các \í nghiệp

Ticu chuẩn dùng nước cho cấc nhu cầu sản x-uất của cấc xí nghiệp phái xác dịnli dựa trên cấc yôu cầu công nghệ

1.8.4 Nhu cầu dùng nước cùa m át riố>đơn vị

Đổ tính toán nhu cầu dùng nước cho một số đơn vị, có thể tham kháo các sò liệu ơ

báng 1-7

23

Bảng 1-7

1.8.5 Lưu lượng nước chữa cháy

Lưu lượng nước chữa cháy lấy theo tiêu chuẩn phòng cháy và chữa cháy

24

Chương 2CONG TRÌNH THƯ VÀ TRẠM BƠM NƯỚC THÔ

2.1 TR ẠM BƠM VÀ CÔNG TRÌNH TH U NƯỚC M ẬT

Chọn vị trí đặt công trình thu nước mặt và trạm bơm nước thô cần phải đảm bảo các

1 Ó đầu nguồn nước so với khu dân cư và khu vưc sản

Xuất-2 Bờ sông và lòng sông ổn định, không lở (hoặc sụt lở rất ít) và đặc biệt là không bị bổi;

3 Thu được lượng nước có chất lượng tốt và đủ lưu lượng cho hiên tại và cho quy hoạch phát triển tương lai, thuận tiện cho việc tổ chức ‘bảo Vệ vệ sinh neíiồn nước;

4 Gần nơi cung cấp điện

2.1.1 C ôn g trình thu và trạm bơm kết hợp đạt tron g lò n g sồ n g lò n g hồ

Trên hình 2-1 giới thiệu câu tạo trạm

bơm và công trình thu, kết hợp đặt ở lòng

sông, lòng hồ Kiểu trạm bơm này đã

được xây dựng tại hai nhà mày nước Châu

Đốc và Châu Phú thu nước trên sông Hậu,

Nhà máy nước Cần Thơ 1, thu nước sông

Cần Thơ (một nhánh của sông Hậu), hai

nhà máy nước Hồng Ngự và Mỹ Tho, thu

nước sông Tiền

Cần chú ý:

1 Máy bơm chìm đặt thấp hơn mực

nước thấp nhất sông Hị > 0,5m

2 Miệng hút của máy bơm ở vị trí cao

hơn đáy sông H-, > lm

3 Đế ngăn ngừa vật nổi trong sông về mùa lũ (gỗ, bèo lục bình xác súc vật) phải bọc lưới B40 xung quanh các trụ đỡ sàn trạm bơm

4 Đế ngăn ngừa rong rêu, rác, túi nilông đi vào miệng hút của máy bơm, đặt một lồng (kiều lồng chim) lưới chắn ngoài máy bơm Lồng làm bằng khung thép, ngoài quấn lưới

đồng, dường kính sợi dây đồng ]à 1 mm Mắt lưới 2 X 2'm m Lồng có đường kính lớn hơn đường kính máy bơm 50 mm, chiều cao lớn hơn chiều cao máy bơm 0,3 - 0,4 m Đặt phủ từ đỉnh máy bơm kéo dài sâu xuống dưới miệng hút Qua kinh nghiệm cho thấy lưới đồng ngoài nhiệm vụ ngăn rác còn có tác dụng chống rêu, hà, ốc, bám vào máy bơm, ăn mòn máy bơm.

2 1 2 C ô n g trìn h thu đặt ở lò n g sô n g, trạm bơm đặt trên bờ

Trên hình 2-2 giới thiệu sơ đồ bố trí miệng thu ở lòng sòng và trạm bơm sát bờ

1- họng thu; 2- ống dẫn; 3- trạm bơm; 4- bơm chìm và ống;

5- cửa thu và lưới chắn rác thu nước về mùa lũ

Kiểu bố trí họng thu và trạm bơm xa nhau áp dụng cho những nơi bờ sông có độ dốc thoái, lòng sông ở xa bờ

Họng thu nước (hình 2-3) hồ, kênh, rạch và sông vận tốc dòng chảy ôn hòa Đầu họng tlui dặt lưới chắn, mắt lưới 5 x 5 mm bằng sợi dây đồng, đường kính 1 - 2 mm Khung thép hàn có thê tháo lắp dễ dàng để làm sạch và thay thê khi cẩn

Vặn tóc nước cháy qua lưới V < 0,6 m/s dể tránh hiện tượng kéo rác vào ống

Diện tích lưới xác định theo công thức:

1 và 2- cửa bên đặt song chắn và lưới chắn thu nước; 3- ống dẫn nưóc;

4- tấm đặc ngăn cát lắng đọng vào họng thu

Trên hình 2-5 giới thiệu họng thu bằng bêtông cốt thép đúc sẵn đặt trong sông lớn, lòng sông ổn định, không bị bồi lấp mực, nước tháp về mùa kiệt

2.1.3 C ôn g trình thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng

Trong trường hợp bờ sông thoải, mực nước sông dao động lớn giữa mùa khô và mùa lũ, trong nước có nhiều cát, để tiết kiệm trong xây dựng có thể áp dụng sơ đồ họng thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng (xem hình 2-6)

28

Đầu họng thu 1 đặt song chắn để loại trừ vật nổi kích thước lớn, nước theo ống dẫn 2 với tốc độ 0,7 m/s < V < 1,5 m/s đi vào ngăn lắng cát 3 Sau khi được lắng cát, nước qua lưới chắn rác vào buồng thu để bơm đi.

Ngăn lắng cát có cấu tạo như một mương lắng hình chữ nhật Tốc độ lắng của các cỡ hạt cát theo dòng chảy trong mương có thể chọn theo số liệu công bố của Hãng Degremont (bảng 2-1)

Bảng 2-1 Tốc độ lắng của các cỡ hạt cát trong dòng chảy

trong đó: Q- lưu lượng (mVs);

Uc- vận tốc lắng của hạt theo dòng chảy ngang (m/s)

Diện tích mặt cắt ngang dòng chảy của ngăn lắng cát:

trong đó: L- chiều dài ngân lắng cất

Ví dụ. Tính ngăn lắng cất, để giữ lại hạt cát có kích thước d = 0,4 mm

Lưu lượng nước: Q = 500 mYh = 0,139 m3/s

Chọn vận tốc cháy ngang của dòng vng = 0,3 m/s

29

Tra bang 2.1 tìm được vận tốc lắng của hạt cát d = 0,4 mm ứng với dòng chảy ngang vn„ = 0,3 m/s là U0 = 4,5 cm/s = 0,045 m/s.

Diện lích bề mặt cần thiết của ngăn lắng cát xác định theo công thức (2-2):

0,1390,045 = 3, lm 2Diện tích mặt cắt ngang của.ngăn lắng cát xác định theo công thức (2-3):

F =

0,139 A _ 2

— — = 0 , 4 7 n r 0,3

Lưới chắn dật cuối ngăn lắng cất vào buồng thu có mắt lưới 5 x 5 mm, đường kính sợi

d = 1,5 mm, chiều rộng thông thủy của lưới 1 m, chiều cao 0,5 m, vận tốc qua lưới

V, < 0,6 m/s

Troim ngăn láng cất có phải có hô thu cất, đáy có độ dốc 3 - 5% về hồ thu, trong hô thu đật bơm cất hoặc Ejector đế đưa cát ra ngoài Trong ngăn láng cất phái bố trí cấc vòi phun sát dấy, lấy nước từ trạm bơm về đế lùa cát vào hố thu

2.1.4 c ỏ n g trình thu, trạm bơm hợp khỏi đặt sát bò

Tronc trường hợp bờ sỏng dốc, điểu kiện địa chất tốt, vạn tốc dòng chảy lớn, mực nước dao dộng nhiều giữa mùa khỏ và mùa lũ, ấp dụng sơ đồ công trình thu và trạm bom sất bờ (hình 2-7 ) Ở những trạm có công suíit vừa và nhỏ, công trình thu gần khu xử lý,

ấp lực trạm bom nước thô thấp có thể thay bơm trục ngang, trục dứng bàng bơm chìm.Diện tích soim chắn tính theo còng thức (2-1) với vạn tốc nước di qua V < 0,6m/s, hệ

số thu hẹp K, = 1,2 - 1,3 Thanh chán song có tiêt diện tròn hay chữ nhạt, chiều dày

1 Omni,-khoáng cấch 50mm (xem hình 2.8a)

Lưới chắn có thẻ dùng lưới chắn phàng đặt trong hai thanh chữ u gắn sát tường ngăn thu dế có thế kéo lên hạ xuống dễ dàng khi cần làm sạch Lưới chắn đan bằng dây thép dườnu kính 1- 1, 5 mm, mắt lưới 2,5 X 2,5 mm hay 5 x 5 mm gắn lên khung thép (xem hình 2-8b) Diện tích lưới tính theo công thức (2-1)

30

Ổ những trạm có công suất lớn và vừa, nước sông, hồ có nhiều rác, rong, rêu, tảo phù

du, chọn kích thước mắt lưới 2,5 X 2,5 mm Để giảm tổn thất áp lực qua lưới và giám sức lao dộng, thay lưới phẳng bằng lưới quay có bộ phận rửa và lấy rác liên lục Kích thước lưới và nguyên lý vận hành xem catalogue của nhà sản xuất, hiện ở Việt Nam chưa to chức sán xuất lưới quay cho ngành cấp nước

I ĩìn h 2 - 7: c 'ông trình thu vù trạm boni sát bờ;

a) Boni trục ngam> dặt cao hon mực nước về mùa khò;

b) Boni trục ngang dật thấp hơn mực nước, c) bom trục dứỉìíỉ dộng cơ dật trên sein nhủ bơm;

1- irưòìm clìịu lực; 2- song chắn và ngăn láng cáu 3- máy bơm; 4- lưới chilli rác;

5- vách iuuìn liiừa ngàn lắng cát và buồng thù: 6- ổng dáy; 7- động co' cìiộn.

2.2 TRẠM BƠM VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM

2.2.1 Trạm bơm và công trình thu nước ngầm mạch sâu

Khi thiết kế giếng lấy nước mạch sâu người

kỹ sư cấp thoát nước cơ quan thăm dò địa chất

- thủy văn cung cấp các số liệu sau đây:

1 Trữ lượng cho phép khai thác đã được cấp

có thẩm quyền phê duyệt;

2 Mặt cắt địa tầng, chiều dày tầng chứa nước;

3 Sơ đồ bố trí giếng và công suất cho phép

khai thác của mỗi giếng Q(m3/ngày);

4 Các thông số địa chất - thủy văn như hệ

số thấm K(m/ngày.đêm), hệ số truyền áp a

(m2/ngày.đêm);

5 Bản phân tích thành phần hạt của tầng

chứa nước để thiết kế ống lọc

Nhiệm vụ của người kỹ sư cấp nước là thiết

kế cấu tạo giếng và trạm bơm giếng (xem

hình 2-9)

ỉ Ông vách dùng để đặt bơm lấy nước và phải chống được sức ép của đất và nước từ phía ngoài Chiều dày thành ống được chọn theo bảng 2-2 Đường kính ống vách phải lớn hơn dường kính lớn nhất của bơm định chọn ít nhất là 50 mm đối với bơm chìm và

100 rhm đối với bơm trục đứng Chiều dày thành ống vách chọn phụ thuộc vào mặt cắt địa tầng

Hình 2-9 : Sơ cĩố cấu tạp " / ( ' / / " khoan

lấy nước mạch sâu:

1- ống vách; 2- ống lọc; 3- ống lắng;

4- sợi chèn quanh ống lọc; 5- cát cỡ hạt lớn; 6- cát cỡ hạt bé; 7- vữa ximãng.

33

- Chiểu rộng khe hở (a) chọn phụ thuộc vào thành phần kích thước hạt của tầng chứa nước.

- Các đoạn ống lọc được nối với nhau bằng măng sông hoặc ren răng

- Độ rỗng ống lọc p từ 25 đến 40% chọn sao cho vận tốc nước đi qua khe ống lọc vk:

V, = ——— = (0 ,0 3 - 0 ,4 )m /s 7t.d./.p

- Đường kính ống lọc xác định theo công thức:

7l./.vcptrong đó:

Q- lưu lượng khai thác (m3/s);

/- chiều dài phần thu nước của ống lọc (m);

d- đường kính ống lọc (m);

V - vạn tốc cho phép của nước chảy ra khỏi

tầng chứa nước vặo ống lọc, đảm bảo

không gây xấo trộn trật tự phân bố các

hạt của tầng chứa nước theo cấu trúc tự

nhiên đã có ũ) Đâu gàn mảng sông; b) đầu ren răng. Hình 2-10

Hiện nay chưa có quan điểm nhất quán về cách tính tốc độ cho phép của dòng chảy vCp Sau đây là một số công thức mà các nước tiên tiến thường dùng:

- Công thức Sichardt:

V cp _ Vĩc

34

4 Lớp sỏi chèn quanh ống lọc (4 ở hình 2-9) có nhiệm vụ ngăn cách tầng chứa nước

và ống lọc để cát không chui qua khe vào ống lọc trong khi khai thác nước

- Chiều dày lớp sỏi chèn nhỏ nhất là 50 mm

Chọn ^ - = 2 , 5 k h i K < 2

d 50

và ^ 2 = 6 khi K > 2,

d50

trong đó: D50- đường kính hạt sỏi mà các hạt có kích thước bé hơn nó chiếm 50% khối

lượng của lóp sỏi chèn;

d50- đường kính của các hạt trung bình trong tầng chứa nước

- Đỉnh lớp sỏi chèn nằm cao hơn đỉnh ống lọc 0,5 m

5 Lớp cút cỡ hạt lớn (5 ờ hình 2-9) và lớp cát cỡ hạt

nhỏ (6) là các lớp cát ngăn cách giữa phần trám ximăng

quanh ống vách (7) và lớp sỏi chèn (4) Lớp cát (5) có

chiều dày 0,3 - 0,5 m, đường kính cỡ hạt d50 = 1/3 D50

Lớp cát (6) có chiều dày 0,3 - 0,5 m, đường kính cỡ hạt

d50 nhỏ hơn cỡ hạt ở lớp 5 từ 3 đến 6 lần

6 Lớp vữa ximủng chèn (trám) quanh ống vách

chiều dày tối thiểu 50 mm, bảo đảm cách ly tốt ống

vách với các lớp đất bên ngoài, không cho nước thấrn

từ trên xuống và bảo vệ ống vách khỏi bị ăn mòn từ

bên ngoài

7 Trạm bơm giếng hiện nay đểu dùng bơm chìm

Trên hình 2-11 và hình 2-12 giới thiệu sơ đồ lắp đặt Iỉỉnh 2 - 1 1 Sơ đổ trạm bơm giêng

bơm chìm trong giếng và sơ đồ cấu tạo nhà trạm bơm dỹl b(ỉìn c^‘nì

1 _ í

ầ

—1 4 2

35

a) Bơm chìm loại lớn, không có van một chiều lắp sẵn trong máy;

b) Bơm chìm loại nhỏ cố van một chiêu lắp sẵn trong máy;

2.2.2 C ôn g trình thu nước ngầm m ạch nông

1 Giếng khơi

Giếng khơi thu nước mạch nông (hình 2-13) có độ sâu thường là 5 - 25 m, đường kính

1 - 5 m tùy thuộc độ sâu Nước thu vào giếng có thể chảy qua thành và qua đáy Lưu lượng giếng khơi có thể tính theo công thức:

trong đó: d- đường kính trong của giếng (m);

Vcp- vận tốc cho phép của nước chảy vào giêng, chọn theo bảng 2-3

(2-9)

36

Hình 2-13.

a) Cấu tạo giếng khơi vùng cát chảy; b) Cấu tạo cần múc nước;

1- đáy giếng bằng bêtỏng rỗng; 2- lưỡi cắt bằng bêtồng khi đào bằng phưomg pháp tụt;

3- lớp ximãng đổ dốc ra phía ngoài; 4- đất sét viên lèn chặt

Bảng 2-3 Tốc độ tói hạn của dòng nước qua đáy giếng khoi

Đường kính d50 (mm)

của táng chứa nước

Tốc độ vcp (m/s)

Đường kính d50 (mm) của tầng chứa nươc

Lưu lượng giếng xác định theo công thức:

trong đó: /- chiều dài ống thu (m);

K- hệ số thấm (m/h), khi không có số liệu thăm dò, có thể tham khảo số liệu trong bảng 2-4;

H- chiều dày tầng chứa nước (m);

37

h- chiều cao mực nước trong giếng tính từ đáy ống thu (m);

L- chiều rộng tầng ngậm nước là khoảng cách từ ống thu đến mép bờ sông

Hình 2-14: Giếng thu nước mạch ngang:

1- ống thu nước khoan lỗ D8 - 10 mm đặt dốc 1 - 2% về giếng tập trung;

2- giếng tập trung nưóc và đặt bơm; 3- mực nước trong giếng tộp trung;

4- mực nước tĩnh trong tầng chứa nước; 5- tầng chứa nước; 6- tầng cách nước;

7- sói 8 - 12 mm đổ quanh ống thu dày 150 mm; 8- sỏi 4 - 8 mm dày 100 mm;

9- cát sạn 2 - 4 mm; 10- đất sét không thấm nước

Bang 2-4 Giá trị hệ sỏ' thấm K ước định của một số loại đất

Chương 3MÁY BƠM VÀ TRAM BƠM

I MÁY BƠM

3.1 CÁC LOẠI MÁY BƠM DÙNG TRO N G CẤP NƯỚC

Máy bơm cánh quạt ly tâm, dùng để bơm

nước thô, nước sạch, bơm trục vít thường

dùng để bơm bùn, bơm pistong, bơm màng,

bơm tia dùng để bơm dung dịch hóa chất

Trong mục này chúng tôi chỉ giới thiệu bơm

ly tâm

Bơm ly tâm có thể phân ra: bơm ly tâm trục

ngang, bơm một bánh xe công tác, bơm nhiều

bánh xe công tác nối tiếp nhau trên một trục

(bơm giếng) và bơm chìm (toàn bộ bơm và

động cơ đều đặt dưới nước), hoặc phân loại

theo cấp lực: bơm có áp thấp Hb < 20 m; bơm

có áp lực trung bình Hb = 20 - 60 m; bơm có

áp lực cao Hb > 60 m

3.2 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM

Trên hình 3-1 giới thiệu các đường đặc

tính của máy bơm do nhà sản xuất cung cấp

Nhìn trên catalogue của máy bơm ta thấy có:

1 Đường đặc tính Q-H biểu thị quan hệ

giữa lưu lượng và áp lực của máy bơm

- Máy bơm có đường đặc tính Q-H dốc

nhiều, độ dốc 25 - 30% khi làm việc áp lực

thay đổi nhiều, lưu lượng thay đối ít Loại

bơm này thích hợp với bom nước thô, khi

P(kPa) H (cm) 120-1 1 2 -

110 —I 1 1 -

100 -1 10

T T

p 80 - 120

PD 80 - 120

TP(D) 80-120 50Hz ISO 2548 annex B

mực nước trong sông, hồ, giếng dao động (áp lực thay đổi) nhưng lưu lượng bofm thay đổi rất ít.

- Máy bơm có đường đặc tính thoải, ít dốc, độ dốc chỉ bằng 8 - 12% Loại bơm này thích hợp cho trạm bơm nước sạch, lưu lượng thay đổi nhiều khi áp lực thay đổi ít

- Điểm làm việc của máy bơm là giao điểm giữa đường đặc tính Q-H của máy bơm và đường đậc tính Q-H của đường ống

2 Đ ường hiệu suất của máy bơm cho biết hiệu suất của máy bơm ứng với điểm làm việc thực tế Ở đường này nhà sản xuất cũng chỉ rõ phạm vi làm việc của bơm Qb, Hb ứng với vùng có hiệu suất chấp nhận được, ngoài vùng này máy bơm làm việc không ổn định và tốn nãng lượng Dựa vào đường cong hiệu suất, kỹ sư thiết kế có thể lựa chọn kích cỡ đường ống hoặc loại máy bơm sao cho máy bơm làm việc tại điểm có hiệu suất cao nhất

3 Đ ường biểu diễn công suất diện tiêu thụ N(kW ) tăng khi Qb tăng do Hb giảm Trong vận hành phải chú ý, nếu không bơm sẽ làm việc ở chế độ quá tải và cũng vì lý do này, vận hành máy bơm cần phải thực hiện đúng các thao tác: khi mở máy, van ở ống đẩy phái trong tình trạng dóng, đến khi động cơ chạy ổn định, kim đồng hồ áp lực trên ông đẩy dạt đến chỉ số thiết kế, mới từ từ mở ra Khi đóng máy bơm phải đóng van đẩy trước rồi mới tắt máy

4 Đường N P SH (Net Positive Suction Head) biếu diẻn áp lực tĩnh tuyệt đối cần thiết

ở phía hút cúa cánh bơm Giá trị NPSH tăng khi lưu lượng bơm tãng (tức là độ hút chân không cúa bơm giảm) Đây là chỉ tiêu rất quan trọng, nếu khi thiết kế đặt bơm không tính đên, có thể NPSH khi đặt bơm tạo ra không lớn hơn NPSH yêu cầu, bơm sẽ bị khí xám thực (cavitation) không làm việc được

Khi đã có lưu lượng Q (m Vh), ắp lực toàn phần H(m ) của m áy bơm, tra catalogue để

tìm điếm làm việc ứng với Q, H, N, (kW ), NPSH, hiệu suất ĩ]% Nếu trên đường đậc tính

Ọ -H của m áy bơm có diêm ứng với giá trị Q (mVh), H (m) m à ta vừa tính toán thì đó

ch ín h là diém làm việc Từ đó ta di xấc định N, NPSH, r| Nếu không có, phải chọn loại bơm khác hoặc vẽ đường đậc tính dường ống đế xác định điểm làm việc thực tế

40

H ình 3-2: Sơ đồ làm việc của bơ)n ly tâm:

1- ống đẩy; 2- van; 3- van một chiều; 4- máy bơm; 5- crepine- 6- đồng hồ ấp lực; 7- đồng hồ chân không; 8- ống hút- H- áp lực làm việc của máy bơm;

H|- tổn thất áp lực trên đường ống hút;

H r chiều cao hình học dầu hút;

H3- chiều cao hình học toàn phần;

H4- chiều cao hình học đáu đẩy;

H5- tổn thất áp lực trên đường ống đẩy

3.3.2 C ông suất tỉẽu thụ

Đ ể tính công suất tiêu thụ điện của m áy bơm ta dùng công thức:

Ỵ- khối lượng thể tích của nước; Y = 1000 k g /m \

Công suất của động cơ bằng công suất tiêu thụ nhủn với hệ số bằng 1,2 - 1,3.

Hiện nay các nhà sản xuất m áy bơm đà chế tạo ra bộ biên tần số, lắp vào động cơ làm thay đổi vòng quay của động cơ theo ý m uốn Khi thay đổi sô vòng quay của cánh quạt

m áy bơm, các chí ticu làm việc của m áy bơm sẽ thay đổi theo quy luật sau đay:

41

trong-đó: n- số vòng quay của máy bơm;

n |- số vòng quay của máy bơm đã thay đổi

Ht chiều cao hình học tính từ mặt nước ở bể hút đến trục bơm (m);

H |- tổng tổn thất áp lực trên đường hút của máy bơm (m);

y chính là NPSIÍ1C của máy bơm mà trong catalogue của các nước phương Tây thường

ghi giá trị NPSHre (yêu cẩu) phụ thuộc vào cấu trúc của bơm và cánh quạt, vào vòng quay

và lưu lượng, thường được các nhà sản xuất cung cấp ở catalogue của máy bơm

NPSH,C là áp lực dương tối thiểu cần có ở buồng hút của máy bơm để loại bỏ hiện tượng xâm thực (cavitation) xảy ra trong máy bơm

42