Đề xuất các giải pháp kỹ thuật trong vận hành, bảo dưỡng mạng lưới thoát nước tại lưu vực sông tô lịch (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- LÃ QUÝ DUY ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC TẠI LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

LÃ QUÝ DUY

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

TẠI LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

Hà Nội - Năm 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

LÃ QUÝ DUY

KHÓA: 2015 - 2017

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG

VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

TẠI LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

Mã số: 60.58.02.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGHIÊM VÂN KHANH

Hà Nội - 2018

LỜI CẢM ƠN Trong gần 2 năm học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Kiến Trúc Hà

Nội, được sự chỉ bảo và giảng dạy nhiệt tình của quý thầy cô, đặc biệt là quý thầy

cô khoa Sau Đại Học, em đã tiếp thu được những kiến thức bổ ích phục vụ cho công

việc thực tế Được sự đồng ý và phân công của khoa, em đã chọn đề tài “Đề xuất

giải pháp kỹ thuật trong vận hành, bảo dưỡng mạng lưới thoát nước tại lưu vực sông Tô Lịch” để làm luận văn tốt nghiệp khóa học

Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành cám ơn quý thầy cô đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ở trường đại học Kiến Trúc Hà Nội

Em xin chân thành cám ơn cô TS.Nghiêm Vân Khanh đã tâm huyết, tận tình

và chu đáo hướng dẫn em thực hiện hoàn thành luận văn

Mặc dù có nhiều cố gắng để thực hiện luận văn một cách hoàn chỉnh nhất song

do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được nên em rất mong nhận được sự góp

ý của quý thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lã Quý Duy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và

có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lã Quý Duy

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục bảng, biểu

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 1

* Lý do chọn đề tài 1

* Mục tiêu nghiên cứu 1

* Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 1

* Phương pháp nghiên cứu 2

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

* Những khái niệm cơ bản 2

* Cấu trúc của luận văn 3

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1 THỰC TRẠNG TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC TẠI LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI 5

1.1 Tổng quan về hệ thống thoát nước thành phố Hà Nội 5

1.1.1 Khái quát chung thành phố Hà Nội 5

1.1.2 Hiện trạng hệ thống thoát của Thành phố Hà Nội 7

1.2 Khái quát về sông Tô Lịch và lưu vực thoát nước sông Tô Lịch 9

1.2.1 Giới thiệu chung về sông Tô Lịch 9

1.2.2 Lịch sử nghiên cứu về ô nhiễm và thoát nước sông Tô Lịch 10

1.2.3 Hiện trạng nguồn nước, thoát nước trên sông Tô Lịch 11

1.3 Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của mạng lưới thoát nước 17

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ CÔNG NGHỆ MỚI TRONG VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC TẠI LƯU VỰC SÔNG

TÔ LỊCH, TP HÀ NỘI 25

2.1 Các thử nghiệm của mạng lưới thoát nước 25

2.2 Kiểm tra định kỳ của mạng lưới thoát nước 27

2.2.1 Kiểm tra bên ngoài của mạng lưới (kiểm tra bề mặt) 28

2.2.2 Kiểm tra kỹ thuật mạng lưới (kiểm tra bên trong) 29

2.3 Ảnh hưởng của các điều kiện ăn mòn của môi trường 46

2.4 Ảnh hưởng từ công tác vận hành mạng lưới 52

CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI TRONG VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC TẠI LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI 57

3.1 Giảm tiếp xúc với ăn mòn sinh học khi vận hành cống thoát nước 57

3.1.1 Loại trừ sunfat 57

3.1.2 Tác động đến khí trong các đường ống 69

3.1.3 Tăng sức độ chống ăn mòn của đường ống bê tông cốt thép 72

3.2 Phương pháp nâng cao độ tin cậy và an toàn môi trường của mạng lưới cống thoát nước 76

3.3 Vận hành mạng lưới thoát nước thải 79

3.3.1 Các thử nghiệm của mạng lưới thoát nước 79

3.3.2 Kiểm tra định kỳ của mạng lưới thoát nước 80

3.3.3 Làm sạch phòng ngừa mạng lưới thoát nước 80

3.3.4 Loại bỏ tắc nghẽn trong mạng lưới thoát nước 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

Kết luận 87

Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tên đầy đủ

Sở TN&MT Sở tài nguyên và môi trường

DANH MụC BẢNG, BIỂU

Số hiệu

bảng,

biểu

Tên bảng, biểu Trang

Bảng 1 1 Mực nước của sông Hồng trong các mùa (đơn vị: m) 7 Bảng 1 2 Các công trình đề xuất xây dựng cầu cống: 8 Bảng 1 3 Kế hoạch thực hiện mạng lưới cống: 8

Bảng 1 4 Các kênh mương và cống xả chính vào sông Tô Lịch đoạn

từ Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới – Ngã Tư Sở 11 Bảng 1 5 Kết quả đo lưu lượng trên sông Tô Lịch mùa khô 12 Bảng 1 6 Kết quả phân tích bùn sông Tô Lịch [11] 13

Bảng 1 7 Kết quả quan trắc và phân tích chất lượng nước sông Tô

Lịch mùa khô [11] 14

Bảng 1 8 Kết quả quan trắc và phân tích chất lượng nước sông Tô

Lịch mùa mưa [11] 14

Bảng 1 9 Bảng 1 9 Tầm quan trọng của các yếu tố riêng trên độ

bền của các ống thu nước[13] 21 Bảng 1

10 Các khuyết tật sản xuất ống bê tông 23

Bảng 2 1 Các giá trị cho phép của nước rò rỉ trong khi thử mạng

lưới thoát nước thải 27 Bảng 2 2 Sơ đồ quá trình chống ăn mòn bê tông 31

Bảng 2 3 Hoạt tính dung dịch có tính axit đối với bê tông có phụ

Bảng 2 4 Mức độ tác động ăn mòn của môi trường nước đến các kết

cấu bê tông và bê tông cốt thép 34

Bảng 2 5 Các thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước

thải của các xí nghiệp ngành công nghiệp nhẹ khác nhau 34

Bảng 2 6 Các thành phần của môi trường khí của các ống[14] 35 Bảng 2 7 Thành phần hóa học của nước thải và pha khí của các ống 36

Bảng 2 8 Các thành phần của cộng đồng vi khuẩn trong ống bê tông

Bảng 2 9 Các thành phần pha của đá xi măng còn nguyên vẹn và bị

Bảng 2

10

Tỷ lệ giữa phân tử lượng và trọng lượng riêng các cấu

thành thể tích, tạo ra khi ăn mòn ximăng đá của bê

tông[16,17]

37

Bảng 2

11 Công nghệ chính chống ăn mòn bê tông bởi axit sunfuric 43 Bảng 2

12

Tiêu chí thiết kế kiểm soát ăn mòn

(Dễ dàng kiểm tra, sửa chữa và phục hồi) 45 Bảng 2

13

Chỉ số trung bình năm chất lượng nước thải, vận chuyển

Bảng 2

14 Độ ăn mòn của đất đối với thép 47 Bảng 2

15 Các kết quả thí nghiệm 48 Bảng 2

16 Độ ăn mòn của đất trên đường ống 51 Bảng 3 1 Đặc điểm của các yếu tố vi sinh của ăn mòn 58

Bảng 3 2 Kết quả thí nghiệm mẫu flyuatirovannogo bê tông trong

các dung dịch axit sulfuric 73 Bảng 3 3 Các tính chất của màng trên cơ sở mastic đàn hồi 73

Bảng 3 4 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị cho việc lắp đặt các lớp phủ

DANH MụC HÌNH ảNH, Đồ THị

Số hiệu

Hình 1 1 Đường Thanh Niên ngăn cách giữa Hồ Tây và hồ Trúc

Hình 1 2 Công nhân Công ty Thoát nước Hà Nội thi công nạo vét,

khơi thông dòng chảy sông Kim Ngưu 8 Hình 1 3 Sông Tô Lịch sau khi cải tạo cảnh quan 11 Hình 1 4 Lưu vực sông Tô Lịch 12

Hình 1 5 Một lượng rác thải sinh hoạt như túi nilon, chai nhựa, thùng

xốp nổi lềnh bềnh trên sông Tô Lịch 16

Hình 1 6 Chất lượng nguồn nước sông Tô Lịch đã dần được khắc

Hình 2 1 Sơ đồ ăn mòn ống bê tông 30 Hình 2 2 Sơ đồ hình thành sinh hóa học của môi trường ăn mòn 32 Hình 2 3 Cơ chế ăn mòn bê tông do sunphua hydro 39 Hình 2 4 Các công trình và Khu vực có nguy cơ ăn mòn bê tông 40 Hình 2 5 Dòng chảy xoáy tại bể tiếp nhận và tường tràn 41

Hình 2 6 Mối quan hệ giữa tỷ lệ ăn mòn bê tông với nồng độ khí H 2 S

Hình 2 7 Tỉ lệ ăn mòn H 2 S dự tính 42

Hình 2 8 Kiểm soát kết cấu và điều kiện thủy lực trước sự phát tán

Hình 3 1 Sơ đồ làm mát nước thải trong bể tiếp nhận của trạm bơm: 61 Hình 3 2 Làm mát nước trong ống lồng băng: 62 Hình 3 3 Sơ đồ lắp đặt thiết bị phun tia: 64 Hình 3 4 Sơ đồ phun tia nước-không khí: 65

Hình 3 5 Sơ đồ đường tránh qua (bypass) cho một số máy bơm: 65 Hình 3 6 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm: 66

Hình 3 7 Đặc tính của phun tia nước-không khí trong các năng suất

thể tích khác nhau 66

Hình 3 8 Sơ đồ của ống chuyển bậc thoát nước với bộ phận phun tia

và buồng oxy hóa: 67 Hình 3 9 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm: 68 Hình 3 10 Sơ đồ ngă với sử dụng tia sục khí: 68 Hình 3 11 Sơ đồ đổ đầy ống tự chảy: 69 Hình 3 12 Ngăn khử khí: 70 Hình 3 13 Ống siphon: 71 Hình 3 14 Giếng chuyển bậc thoát nước nhiều tầng 71 Hình 3 15 Giếng chuyển bậc 71 Hình 3 16 Thí nghi độ thấm của màng 74 Hình 3 17 Thiết bị cho thành phần sơn: 74 Hình 3 18 Camera nhỏ giám sát RIK 35/30 78

Hình 3 19 Thiết bị làm sạch đáy, được trang bị một camera giám sát

Hình 3 20 Camera giám sát không dây 79 Hình 3 21 Xe cho làm sạch ống, được trang bị với các thiết bị kỹ thuật 79 Hình 3 22 Sơ đồ phương pháp cơ- thuỷ lực làm sạch đường ống dẫn 82 Hình 3 23 Xích quay 83

Hình 3 24 Sơ đồ loại bỏ tắc nghẽn trong đường ống bằng phương

pháp - áp lực ngược: 85

1

MỞ ĐẦU

* Lý do chọn đề tài

Mạng lưới thoát nước nói riêng và hệ thống hạ tầng kỹ thuật nói chung là một bộ phận vô cùng quan trọng trong phát triển đô thị Tuy nhiên, độ bền thực tế của một số cống thoát nước hiện nay thường từ 4,5 10 năm, được cho là quá nhỏ so với giá trị tiêu chuẩn về hạn sử dụng trung bình 25 năm (Theo QCVN 07-2-2016) đối với các công trình đắt tiền phải chịu trách nhiệm lớn

Hiện nay việc nâng cao chất lượng tuyến ống thoát nước chưa được chú trọng và quan tâm Dẫn đến tình trang tắc nghẽn, bị phá hủy Mà công tác duy tu bảo trì, thay thế tốn rất nhiều tiền và công sức

Để cải thiện vận hành của mạng lưới thoát nước bên ngoài cần cơ giới hóa tối đa quá trình chính và phụ trợ, được sử dụng không chỉ một số loại thiết bị, máy móc, và toàn bộ khu phức hợp của chúng Ngoài ra, cần sản xuất các thiết bị và phụ trợ tập trung trong nhà máy

Vai trò quan trọng trong vận hành của mạng lưới thoát nước là công việc điều khiển, kiểm soát việc sử dụng thoát nước thải sinh hoạt bên trong mạng lưới thoát nước thải được ổn định và có tuổi thọ công trình cao.Tại Hà Nội, mật độ dân

số cao, lưu lượng nước thải lớn, thành phần nước thải rất phức tạp do tiếp nhận từ nhiều nguồn khác nhau Vì vậy, để đảm bảo hoạt động của mạng lưới thoát nước có

sự kết nối hiệu quả và an toàn đối với các yêu cầu bảo vệ môi trường Luận văn “Đề

xuất giải pháp kỹ thuật trong vận hành, bảo dưỡng mạng lưới thoát nước tại

lưu vực sông Tô Lịch”

* Mục tiêu nghiên cứu

Phân tích nhiệm vụ của vận hành mạng lưới thoát nước, sửa chữa thường xuyên và bảo dưỡng mạng lưới thoát nước

* Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng: Mạng lưới thoát nước bẩn đô thị

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Phạm vi không gian: Lưu vực sông Tô Lịch tại Hà Nội

2

Chiều dài 14,6 km, diện tích 77,5km2 Chảy qua địa phận 6 quận, huyện: Ba Đình, Cầu Giấy, Đống Đa, Thanh Xuân, Hoàng Mai, Thanh Trì Sông Tô Lịch + Phạm vi thời gian: Thu thập số liệu từ năm 2005 đến 2017

* Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: Dùng để thu thập thông tin về điều kiện tự nhiên, đặc

điểm kinh tế xã hội, hiện trạng thoát nước

- Phương pháp thống kê: Trên cơ sở thông tin đã thu thập được tiến hành xử lý

số liệu

- Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát hiện trạng thoát nước

- Phương pháp so sánh, tổng hợp, phân tích

- Phương pháp chuyên gia

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

Nâng cao tuổi thọ và tăng công suất của các tuyến ống thoát nước thải

Ý nghĩa thực tiễn:

Góp phần cải thiện tình trạng hoạt động của mạng lưới thoát nước lưu vực sông Tô lịch nhằm bảo vệ môi trường

Nâng công suất của mạng lưới thoát nước, giảm chi phí vận hành, giảm thời gian làm việc không chỉ phụ thuộc vào việc nâng cao chất lượng thiết kế, xây dựng

và vận hành của mạng lưới thoát nước, mà còn từ việc nâng cao văn hóa của người dân sử dụng các thiết bị của hệ thống thoát nước bên trong và nhân viên của các doanh nghiệp công nghiệp

* Những khái niệm cơ bản

Hệ thống thoát nước bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và

chuyển tải, hồ điều hoà, các công trình đầu mối (trạm bơm, nhà máy xử lý, cửa xả)

và phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom, vận chuyển, tiêu thoát nước mưa, nước thải và xử lý nướcthải

Hệ thống thoát nước được chia làm các loại sau đây:

3

- Hệ thống thoát nước chung là hệ thống trong đó tất cả mọi loại nước thải,

nước mưa được thu gom trong cùng một hệ thống

- Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng

biệt;

- Hệ thống thoát nước nửa riêng là hệ thống thoát nước chung có tuyến cống

bao để tách nước thải đưa về nhà máy xử lý

Hệ thống thoát nước mưa bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và

chuyển tải, hồ điều hoà, các công trình đầu mối (trạm bơm, cửa xả ) và phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom và tiêu thoát nước mưa

Hệ thống thoát nước thải bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và

chuyển tải, hồ điều hoà, các công trình đầu mối (trạm bơm, nhà máy xử lý, cửa xả ) và phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom, tiêu thoát và xử lý nước thải

Cống bao là tuyến cống chính có các giếng tách nước thải để thu gom toàn bộ

nước thải khi không có mưa và một phần nước thải đã được hoà trộn khi có mưa trong hệ thống thoát nước chung từ các lưu vực khác nhau và vận chuyển đến trạm bơm hoặc nhà máy xử lý nước thải

Hệ thống hồ điều hoà bao gồm các hồ tự nhiên hoặc nhân tạo để tiếp nhận

nước, điều hoà khả năng tiêu thoát nước cho hệ thống thoát nước

Điểm đấu nối là các điểm xả nước của các hộ thoát nước vào hệ thống thoát

nước

Điểm xả là nơi xả nước ra môi trường của hệ thống thoát nước hoặc các hộ

thoát nước đơn lẻ

Lưu vực thoát nước là một khu vực nhất định mà nước mưa hoặc nước thải

được thu gom, vận chuyển đưa về một hoặc một số điểm xả ra nguồn tiếp nhận

Nguồn tiếp nhận là một bộ phận của môi trường bao gồm: các nguồn nước

chảy thường xuyên hoặc định kỳ như ao, hồ, sông, suối, kênh mương, nước ngầm, biển

* Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm các phần sau:

4

- Mở đầu

- Nội dung:

+ Chương 1: Thực trạng công tác quản lý vận hành và bảo dưỡng mạng lưới

thoát nước tại lưu vực sông Tô Lịch, thành phố Hà Nội

+ Chương 2: Cơ sở khoa học về công nghệ mới trong vận hành, bảo dưỡng

mạng lưới thoát nước tại lưu vực sông Tô Lịch, thành phố Hà Nội

+ Chương 3: Áp dụng công nghệ mới trong quản lý vận hành, bảo dưỡng

mạng lưới thoát nước tại lưu vực sông Tô Lịch, thành phố Hà Nội

- Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục