Tìm hiểu các phương án thiết kế trạm bơm nước thải

Tìm hiểu các phương án thiết kế trạm bơm nước thảiTrong sự phát triển của Việt Nam hiện nay, ngành Máy thuỷ khí càng ngày càng chiếm một vai trò to lớn và quan trọng. Xuất hiện hầu hết trong các sản phẩm của ngành công nghiệp cũng như các ngành khác, tối quan trọng trong giao thông vận tải, vận chuyển, bốc dỡ hàng hoá, xây dựng cũng như nhiều ngành khác, ngành máy thuỷ khí luôn tự khẳng định tầm quan trọng lớn lao của mình đối với sự phát triển kinh tế. Công nghệ truyền động và điều khiển hê thống .........

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển của Việt Nam hiện nay, ngành Máy thuỷ khí càng ngày càngchiếm một vai trò to lớn và quan trọng Xuất hiện hầu hết trong các sản phẩm củangành công nghiệp cũng như các ngành khác, tối quan trọng trong giao thông vận tải,vận chuyển, bốc dỡ hàng hoá, xây dựng cũng như nhiều ngành khác, ngành máy thuỷkhí luôn tự khẳng định tầm quan trọng lớn lao của mình đối với sự phát triển kinh tế.Công nghệ truyền động và điều khiển hê thống thuỷ lực, sự phát triển các bơm và trạmbơm thuỷ lợi, thuỷ điện, nước thải, đã và đang khẳng định tầm quan trọng của mình.Với khả năng tự động hóa cao, hoạt động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặtrộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế: xây dựng, giao thông, quốc phòng,… Trong

đó, hệ thống trạm bơm nước thải là một phần quan trọng, có những ý nghĩa lớn đối vớivấn đề môi trường, và nền kinh tế đang phát triển mạnh mẽ về công nghiệp Càngngày, vấn đề an toàn môi trường, phát triển một cách bền vững càng trở nên bức thiết.Chính vì thế, trạm bơm nước thải đang được quan tâm một cách bức thiết Việc nghiêncứu, thiết kế một hệ thống trạm bơm tối ưu về nhiều mặt còn cần thực hiện để đáp ứngnhu cầu của đời sống xã hội Việc thực hiện tiểu luận Hệ thống trạm bơm và trạm thuỷđiện về đề tài Trạm bơm nước thải cũng nhằm đáp ứng các yêu cầu đặt ra của thực tếhiện nay Mặc dù mục đích chính của tiểu luận là tìm hiểu về các hệ thống, nhưngmong rằng nó sẽ góp phần nào bổ sung kiến thức cho những sinh viên thực hiện để cóthể đóng góp những thiết kế tốt hơn trong tương lai Những phần sau đây, tiểu luận sẽtrình bày về tổng quan đề tài, kết cấu, hệ thống, Mặc dù những người thực hiện đã rất

cố gắng nỗ lực tuy nhiên do hạn chế về mặt kiến thức cũng như chưa có nhiều kinhnghiệm thực tế về chuyên môn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt nộidung cũng như trong cách trình bày nên rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến củacác thầy, cô giáo, các bạn và những người quan tâm tới đề tài này để bài tiểu luận thêmhoàn thiện

Kính chúc thầy cô và các bạn mạnh khỏe !

Hà Nội, ngày 31-10-2014

MỤC LỤC

Nước thải chưa xử lý là nguồn tích lũy các chất độc hại lâu dài cho con người vàcác sinh vật khác Sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có thể tạo ra các chấtkhí nặng mùi Thông thường nước thải chưa xử lý là nguyên nhân gây bệnh do nó chứacác loại độc chất hoặc mang các chất dinh dưỡng có lợi cho sự phát triển của vi khuẩn

có hại

Người ta còn định nghĩa nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụngcủa con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng Thông thường nước thảiđược phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng Đó cũng là cơ sở trong việc lựachọn các biện pháp giải quyết hoặc công nghệ xử lý

* Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thươngmại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác

* Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất): là nước thải từ các nhà

* Nước thấm qua: là lượng nước thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khácnhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố ga hay hố xí.

* Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thànhphố hiện đại, chúng được thu gom theo hệ thống riêng

* Nước thải đô thị: nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệthống cống thoát của một thành phố, thị xã; đó là hỗn hợp của các loại nước thải trên

1.2 Nước thải sinh hoạt

1.2.1. Định nghĩa nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của cáccộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí,

cơ quan công sở,… Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thảisinh hoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trongnước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật cótrong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhóm chính là virus, vikhuẩn, nguyên sinh bào và giun sán

1.2.2. Nguồn phát sinh, đặc tính nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinhhoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thaỉ

ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình cộng cộngkhác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêuchuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thóat nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạtcho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước haycác trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước caohơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính

1.2.3. Thành phần nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chấtrửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cảcác thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm

1.3 Nước thải công nghiệp

1.3.1. Định nghĩa

Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp

từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như nước thải khitiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên Nước thảicông nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụthuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiệnđại của công nghệ, tuổi thọ của thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộcông nhân viên

1.3.2. Phân loại

Nước thải sản xuất bột ngọt

Nước thải sản xuất Càfe

Nước thải sản xuất Bia

Nước thải sản xuất Đường

Nước thải sản xuất Giấy

Nước thải sản xuất Cao su

Nước thải ngành Xi mạ

Nước thải ngành Khoáng sản

1.4 Vấn đề tìm hiểu

1.4.1. Phân loại và đặc tính trạm bơm nước thải

Có ba loại hệ thống xử lý nước thải :

1 Hệ thống xử lý nước thải cho thành phố - Những hệ thống này được thiết kế

để phục vụ một khu vực thoát nước tự nhiên nhất định và là một phần của hệ thốngthoát nước vệ sinh công cộng

2 Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp - Đây là những thiết kế để phục vụ chomột ngành công nghiệp nhất định Chúng thường được sở hữu và điều hành bởi nhàmáy công nghiệp

3 Hệ thống xử lý nước thải khu dân cư - Những phục vụ các cá nhân hoặc tổhợp đa gia đình, có những tiêu chuẩn khác nhau được sử dụng để thiết kế trạm bơmnước thải

- Phân loại theo mục đích:

Trạm bơm nước thải

Trạm bơm sinh hoạt

Trạm bơm bùn

- Phân loại t heo quy mô:

Trạm bơm thoát nước chính: thu và bơm phần lớn hay toàn bộ lượng nướcthải của thành phố đến trạm xử lý

Trạm bơm cục bộ: bơm nước thải của một cơ sở nhỏ: xí nghiệp bệnh viện Cóthể qua hoặc không qua các trạm xử lý cục bộ rồi đổ vào các mạng lưới thoátnước bên ngoài

Trạm bơm khu vực: dùng để bơm nước thải của một lưu vực thoát nước lênmột đường ống cao hơn

trì thiết bị, và vấn đề đảm bảo khả năng hoạt động phải luôn luôn được xem xét Trongmọi trường hợp, các trạm bơm phải được bảo vệ khỏi các nguy cơ thiệt hại do thiên tai

lũ lụt…

Thiết kế và xây dựng trạm bơm là quyết định cho hiệu suất của các máy bơm, vàviệc chăm sóc và bảo dưỡng định kỳ nên được thực hiện bất cứ khi nào xác định đượcvấn đề gây nguy hại Yếu tố quyết định cho hoạt động của trạm bơm là một thiết kếthủy động lực học tốt Một thiết kế trạm bơm không tốt có thể dẫn đến sự cố cho trạm,bơm không kinh tế và cần phải thường xuyên sửa chữa bảo dưỡng Với việc sử dụngmáy bơm chìm hiện đại, với tần số bắt đầu cho phép cao, cho phép thiết kế trạm bơmnhỏ hơn và hiệu quả hơn thiết kế Trạm bơm nước thải hiện đại được thiết kế để bơmnước thải chưa được sàng lọc Ở nước ta có một số trạm bơm xử lý nước thải lớn nhưtrạm bơm Nhiêu Lộc – Thị Nghè, nhà máy xử lý nước thải hồ Bẩy Mẫu, nhà máy xử lýnước thải Yên Sở…

Tiểu luận nói chung nêu lên các vần đề tìm hiểu chung về hệ thống trạm bơm xử lýnước thải Dưới đây là một số hình ảnh về một số trạm bơm xử lý nước thải

1.4.2. Phạm vi ứng dụng của trạm bơm nước thải

- TB chính: bơm phần lớn hay toàn bộ nước thải thành phố đến trạm xử lý

- TB khu vực: bơm NT của khu vực địa hình thấp lên một ống góp cao hơn

- TB cục bộ: đưa NT của 1 đơn vị (bệnh viện, trường học, xí nghiệp,…) đổ ramạng nước thải thành phố

PHẦN II

NỘI DUNG TÌM HIỂU

1.1 Tổng quát trạm bơm nước thải cho hệ thống xử lí nước thải

Trạm bơm nước thải có thể có sơ đồ bố trí trạm như sau:

Trạm bơm được đặt ở vị trí trung tâm, tiện cung cấp và điều chỉnh, đưa nước thảiđến các bể chứa, khu xử lý, các nhà khử trùng, xử lý bùn, cửa xả,

Một trạm bơm có thể được thiết kế theo kiểu buồng, trạm, đặt chìm hoặc đặtcạn, ướt hoặc khô, phù hợp với từng nhu cầu sử dụng, đặc điểm địa hình, khu vực, Một trạm bơm cơ bản bao gồm: Phòng bơm, phòng giám sát, phòng điện, phầnống dẫn dòng vào / ra, lưới chắn rác, lắng cát, bùn, giếng bơm

Hoặc một dạng trạm nhỏ cho các biệt thự, cao ốc, dùng bơm nước thải sinh hoạt nhưsau:

1.2 Trạm bơm nước thải sinh hoạt

Trạm bơm nước thải sinh hoạt thường được làm theo kiểu buồng, với dạng bơm cạn

và bơm chìm Nhà máy bơm cho cả 2 dạng này thường được làm theo kiểu buồng

1.2.1 Nhà máy bơm nước kiểu buồng ướt

1.2.2 Nhà máy bơm nước kiểu buồng khô

Hình 11-15 Sơ đồ bố trí cụm nhà máy bơm kiểu buồng khô

1.3 Trạm bơm nước thải công nghiệp

1.3.1 Trạm bơm chìm có dòng chảy và lưu lượng nhỏ

Thiết kế trạm bơm cho máy bơm chìm và dòng chảy tương đối nhỏ (Q= 4…50 l/s) Trạm bơm nhỏ loại này giếng hút có dạng hình trụ, mục đích nhằm tránh các góc nơi

mà bùn có thể tích tụ Đường kính tối thiểu của trạm là 1,5…2 m để tạo điều kiện cho

1.3.2 Trạm bơm chìm có dòng chảy vừa phải

Thiết kế trạm bơm cho hai máy bơm chìm và dòng chảy vừa phải (Q = 50…2000 l/s) Giếng hút có dạng hình chữ nhật với không gian rộng tạo điệu kiện lắp đặt các đường ồng hút gió ra khỏi máy bơm và ngăn ngừa sự tích tụ bùn

1.3.3 Trạm bơm chìm có dòng chảy và lưu lượng lớn

1.3.4 Trạm bơm có giếng hút và bơm đặt khô

Thiết kế trạm bơm có giếng hút với nhiều máy bơm đặt khô Vận tốc dòng chảy trênđường ống hút Vo= 0,30,4 m/s với chất lỏng ở mức nước dừng Khoảng cách giữa cácbơm (B) có thể lựa chon như đối với bơm đặt chìm, khoảng cách M nên lựa chọn theomức nước vào

1.4

Thiết kế trạm bơm và xây dựng là quyết định cho hiệu suất của các máy bơm, khảnăng bảo dưỡng, giá thành…sau đây là một số vấn đề cần đề cập khi thiết kế:

- Trạm bơm chính: thu và bơm phần lớn hay toàn bộ lượng nước thải tới nơi xử lý

- Trạm bơm cục bộ: bơm nước thải của một cơ sở nhỏ như tổ dân phố, xí nghiệp,bệnh viện… có thể qua hay không qua xử lý đổ vào mạng lưới thoát nước bên ngoài

- Trạm bơm khu vực: dùng để bơm nước thải lên mạng lưới đường ống cao hơn

- Nằm sâu dưới đất để đảm bảo vệ sinh và để dễ dàng thu gom nước thải Thường đặt

ở độ sâu 2m – 6m và có thể sâu hơn nữa

- Diện tích của sàn công tác phải được xem xét:nếu chúng quá nhỏ thì bơm phải hoạtđộng một cách thường xuyên nhưng ngắt quãng ảnh hưởng tới tuổi thọ của bơmcũng như năng suất.Nếu chúng quá lớn thì xuất hiện hiện tượng bùn lắng đọng trongsàn công tác Nên chọn diện tích dựa vào lưu lượng của dòng chảy

- Vị trí và kích thước của các ống thu nước thải là một vấn đề của hệ thống trạm bơmnước thải Đa số vấn đề gặp phải là tạo bọt khí trong khi chảy vào mặt sàn Mộtđường ống vào vị trí quá cao so với chất lỏng bề mặt hoặc với một vận tốc dòngchảy cao có thể gây ra cuốn theo không khí và sự hình thành của các xoáy nướctrong nước bắn tung tóe khi xuống giếng, không khí trộn vào nước thải như ở hình ởtrang bên

Hình 1

- Một lối đi riêng buồng có thể làm giảm bớt hiện tượng đó:

Hình 2

- Chiều cao rơi luôn luôn cần được giảm thiểu và không được vượt quá 1m với mựcnước mặt Để tránh việc tạo bọt khí làm giảm hiệu suất cũng như việc tăng nguy cơxâm thực Việc đặt bơm nên để ở vị trí thấp nhất có thể với ống hút của bơm ở gầnphía dưới cùng

- Vận tốc dòng chảy đầu vào nên nhỏ hơn 1,2 m/s để tránh sảy ra hiện tượng hìnhthành xoáy Tuy nhiên, nếu giá trị này quá nhỏ sẽ làm lớp bùn ở đáy tích tụ dễ dànghơn

- Hình dạng của sàn công tác cũng ảnh hưởng không nhỏ trong việc thiết kế trạm bơmnước thải kết cấu hợp lý có thể giảm thiểu khả năng tích tụ của bùn, cặn trong quátrình vận hành, ta nên tham khảo thiết kế bơm ngập như hình dưới đây

Hình 3

Trong quá trình vận hành cần thiết luân phiên bơm để tránh bơm nào đó hoạt độngquá lâu cũng như có những bơm không được hoạt động gây chóng hỏng hóc

Bơm chìm đa số được làm mát bằng chính chất lỏng, tuy nhiên vần cần thiết có thiết bịdừng khi bơm quá nóng

Đường ống hút của bơm phải được tính toán để không làm giảm hiệu suất của bơm

và tránh được hiện tượng xâm thực Đường ống hút của bơm phải được đảm bảo vềvận tốc dòng chảy không vượt quá 2m/s với bơm trục đứng và không vượt quá 2,5m/svới bơm trục ngang

Hình 4: Bơm trục đứng

Hình 5: Bơm trục ngang

Đường ống vận chuyển nên để vận tốc trong khoảng từ 2 – 3m/s Đặc biệt vớiđường ống nước thải cần thiết để vận tốc lớn hơn để cát bùn không lắng đọng trongđường ống

Vấn đề vệ sinh: cần thiết cho trạm bơm nước thải hoạt động liên tục để tránh nướcthải ở quá lâu trong trạm phân hủy và gây mất vệ sinh, độc hại

Cần dừng bơm theo định kì để làm sạch đáy sàn công tác

1.1.2 Thể tích giếng hút và diện tích mặt bằng

Thể tích của giếng hút cần có kích thước chính xác để đảm bảo hiệu quả Thể tích quá lớn có thể dẫn đến sự tích tụ bùn trong giếng, trong khi đó thể tích quá nhỏ sẽ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của bơm thường xuyên phải khởi động hoặc dừng Việc

Hình 2

1.1.3 Dẫn dòng vào trạm bơm

Vị trí và kích thước hệ thống đường ống dẫn dòng vào trạm bơm có chức năng quan trọng Vấn đề thường gặp trong hoạt động của máy bơm là do lỗi thết kế hệ thống Mộtđường ống vào vị trí quá cao so với bề mặt chất lỏng hay vận tốc dòng chảy cao có thể cuốn theo không khí và hình thành các xoáy nước bắn tung tóe trong giếng Không khí trộn với nước thải có khả năng ở lại

Chiều cao rơi của chất lỏng từ đường ống vào luôn được giảm quá 1m mức nước xuống, không phân biệt nếu trạm bơm có hệ thống làm dịu phòng hay không Trong một số trường hợp cần phải có vách ngăn

Không khí lẫn trong nước đi vào bánh công tác tích tụ tại đó Điều này có thể dẫn tới giảm hiệu suất và hiệu quả làm việc của bơm Nguy cơ xâm thực và rung động cũng tăng Nếu lượng không khí trong bơm quá cao bơm có thể ngừng hoạt động hoàn toàn Nếu một máy bơm được đặt trong một bồn sục khí thì nó nên được đặt ở vị trí thấp nhất có thể, miệng ống hút gần phía dưới.

1.1.4 Hình dạng sàn giếng hút

Yếu tố quyết định cho hoạt động của trạm bơm là một thiết kế thủy động lực họctốt Thiết kế một trạm bơm không tốt có thể dẫn đến sự cố, không hiệu quả kinh tế vàthường xuyên phải sửa chữa và làm sạch.

Trạm bơm nước thải hiện đại được thiết kế để bơm nước thải chưa được sàng lọc do

đó nó có thêm các tiêu chuẩn thiết kế so với bơm nước sạch Trong bài tiểu luận này sẽtrình bày các yêu cầu đặc biệt về trạm bơm nước thải và nước mưa

Dạng bơm trục vít cũng có thể dử dụng để bơm nước thải trong các trạm xử lý nướcthải

Bơm trục vít Mono được ứng dụng bơm các chất có độ nhớt, dung dịch cô đặc,dung dịch ăn mòn,

Trong hệ thống xử lý nước thải: Bơm trục vít Mono được ứng dụng để bơm nướcthải, bơm hóa chất trong quá trình xử lý hóa lý và xử lý bùn (thường dùng hóa chất