Bài giảng quản lý và khai thác công trình cấp thoát nướ

Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước ngầm truyền thống Giếng và trạm bơm giếng Thu nước ở các tầng chứa nước dưới đất vào giếng sâu rồi bơm lên các công trình xử lý hoặc nếu nước

ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BÀI GIẢNGQUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC CÔNG TRÌNH CẤP THOÁT NƯỚC

Contents

CHƯƠNG I 8

VAI TRÒ CỦA NGƯỜI VẬN HÀNH NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC 8

1.1 Sự cần thiết những người vận hành 8

1.2 Mô tả khái quát các qui trình công nghệ xử lý nước 8

1.2.1 Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước mặt truyền thống 8

1.2.2 Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước ngầm truyền thống 9

1.3 Nhiệm vụ của người vận hành và quản lý nhà máy xử lý nước 10

1.3.1 Nhiệm vụ của người vận hành nhà máy 10

1.3.2 Nhiệm vụ của người quản lý nhà máy 11

CHƯƠNG II NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC 12

2.1 Nguồn nước mặt và công trình thu nước mặt 12

2.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nước nguồn nước mặt 12

2.1.3 Hệ quả của các nhân tố làm xấu chất lượng nước nguồn nước mặt 12

2.1.4 Các biện pháp bảo vệ chất lượng nước nguồn nước mặt 14

2.1.5 Vận hành bảo dưỡng công trình thu nước mặt 17

2.2 Nguồn nước ngầm và công trình thu nước ngầm 19

2.2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm 19

2.2.2 Công trình thu nước ngầm 20

CHƯƠNG III MÁY BƠM VÀ ĐƯỜNG ỐNG DẪN 39

3.1 Vận hành máy bơm 39

3.1.1 Khởi động tổ bơm mới 39

3.1.2 Ngừng bơm 40

3.1.3 Kiểm tra thiết bị điện 40

3.2 Những sự cố có thể gặp phải khi vận hành tổ bơm 40

3.2.1 Triệu chứng A Bơm không khởi động được 41

3.2.2 Triệu chứng B Giảm lưu lượng bơm 41

3.2.3 Triệu chứng C Công suất tiêu thụ lớn hơn định mức 42

3.2.4 Triệu chứng D Bơm có tiếng ồn 42

3.3 Vận hành phối hợp các tổ bơm trong trạm bơm 42

3.3.1 Nguyên tắc khởi động các tổ bơm ly tâm trong trạm bơm 43

3.3.2 Trình tự dừng tổ bơm trong trạm bơm 44

3.3.3 Trình tự khởi động tổ bơm trong trạm bơm 45

3.4 Bơm Piston màng 47

3.5 Đường ống dẫn từ trạm bơm đến bể chứa nước, bể trộn hoặc đài nước 48

3.5.1 Đo độ rò rỉ của tuyến ống 48

3.5.2 Kiểm tra đánh giá độ tăng tổn thất thủy lực của đường ống 51

3.6 Kiểm tra và đánh giá hiệu suất của tổ bơm 52

3.6.1 Trách nhiệm của người vận hành 52

3.6.2 Đặc tính kỹ thuật của bơm 53

3.6.3 Quan hệ giữa đặc tính của máy bơm khi tốc độ vòng quay thay đổi 57

3.7 Thí nghiệm đánh giá hiệu suất của tổ bơm tại hiện trường 59

3.7.1 Đo lưu lượng của máy bơm 59

3.7.2 Xác định chiều cao bơm nước toàn phần của bơm 60

3.7.3 Tính toán hiệu suất của tổ bơm 62

3.8 Tính toán kinh tế để quyết định đại tu hoặc thay tổ bơm 64

3.8.1 Tham khảo trình tự tính toán kinh tế để quyết định đại tu hoặc thay tổ bơm 64

3.8.2 Nhận xét 65

CHƯƠNG IV KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN 66

4.1 Quá trình keo tụ 66

4.1.1 Đặc tính của cặn bẩn có trong nước 66

4.1.2 Các loại phèn dùng trong xử lý nước 66

4.1.3 Các chỉ tiêu cần kiểm soát trong quá trình keo tụ 68

4.1.4 Các loại bể trộn và điểm châm phèn vào nước 69

4.2 Quá trình tạo bông cặn 70

4.2.1 Chức năng của quá trình tạo bông cặn 70

4.2.2 Các loại bể cấu tạo bông cặn 70

4.2.3 Các chỉ tiêu cần kiểm soát trong quá trình vận hành 71

4.2.4 Thực hiện qui trình theo dõi tại nhà máy 78

4.2.5 Thực hiện việc nghiên cứu quá trình keo tụ tại nhà máy 80

4.2.6 Chuẩn bị dung dịch và định lượng hóa chất vào nước 80

4.2.7 Keo tụ tăng cường 85

4.2.8 Khởi động và cho ngừng hoạt động, bảo dưỡng thiết bị 88

CHƯƠNG V BỂ LẮNG 90

5.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lắng 90

5.2 Các loại bể lắng 90

5.3 Bể lắng có dòng chảy ngang 91

5.3.1 Bể lắng ngang 91

5.4 Bể lắng đứng 99

5.5 Bể lắng Ra-đi-an 100

5.6 Bể lắng có tuần hoàn cặn (bể accelerator) 101

5.7 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 103

5.8 Khởi động và cho ngừng hoạt động của bể lắng 105

5.8.1 Khởi động 105

5.8.2 Cho ngừng hoạt động 106

5.9 Xác định hiệu quả thủy lực hay là thời gian lưu nước trong bể tạo bông cặn và bể

lắng bằng thí nghiệm đo nồng độ chất chỉ thị tan trong nước ở đầu ra 106

5.9.1 Giới thiệu 106

5.9.2 Chuẩn bị thí nghiệm 107

5.9.3 Chọn chất chỉ thị 107

5.9.4 Chuẩn bị và định lượng chất chỉ thị 108

5.9.5 Chọn điểm lấy mẫu ở đầu ra và khoảng thời gian lấy mẫu ∆t 109

5.9.6 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả thủy lực của bể 109

5.9.7 Xử lý số liệu tìm thời gian T10 của phương pháp thí nghiệm định lượng liên tục t=2T 110

5.9.8 Xử lý số liệu tìm thời gian T10 của phương pháp thí nghiệm định lượng hóa chất tức thời t=0,02T 112

CHƯƠNG VI BỂ LỌC CÓ VẬT LIỆU LỌC DẠNG HẠT 116

6.1 Mục đích 116

6.2 Cơ chế trong quá trình lọc 116

6.3 Các loại bể lọc 117

6.3.1 Bể lọc trọng lực 117

6.3.2 Bể lọc áp lực 118

6.3.3 Bể lọc chậm 118

6.4 Kiểm soát sự hoạt động của các cấu phần trong bể lọc trọng lực 119

6.4.1 Vật liệu lọc 119

6.4.2 Tốc độ lọc và lượng nước lọc được trong một chu kỳ lọc 120

6.4.3 Hiệu quả lọc 121

6.4.4 Hệ thống đỡ lớp vật liệu lọc, thu nước lọc và phân phối đều nước rửa lọc 123

6.4.5 Rửa bể lọc 127

6.4.6 Hệ thống giữ ổn định tốc độ lọc 131

6.4.7 Xả nước lọc đầu 135

6.5 Kiểm soát quá trình lọc khi chất lượng nước thô thay đổi 137

6.5.1 Hiện tượng 137

6.5.2 Các biện pháp hiệu chỉnh 137

6.6 Kiểm tra và bảo dưỡng bể lọc 139

6.6.1 Kiểm tra và bảo dưỡng hàng ngày 139

6.6.2 Kiểm tra bảo dưỡng hàng quý 139

6.6.3 Kiểm tra bảo dưỡng bể lọc từng 6 tháng, 1 năm, hoặc 2 năm 139

6.7 Thực hiện các thí nghiệm đánh giá 140

6.7.1 Đo độ hao hụt của lớp lọc 140

6.7.2 Kiểm tra hiện tượng cặn vón cục nằm ở lớp sát bề mặt lớp lọc 140

6.7.3 Đo độ dày của lớp cát, so với lớp sỏi đỡ 140

6.7.4 Kiểm tra độ dãn nở của lớp vật liệu lọc trong pha rửa nước thuần túy 141

6.7.5 Thí nghiệm kiểm tra độ chứa cặn của các lớp lọc, độ rửa sạch của các lớp cát lọc 141

6.7.6 Rửa lớp lọc, lớp đỡ bằng hóa chất 144

6.7.7 Kiểm tra độ kín của các van 146

6.7.8 Kiểm tra khe hở chụp lọc, lỗ phân phối trên hệ Leopold 146

6.8 Qui trình khởi động, cho ngừng bể lọc 146

6.8.1 Khởi động 146

6.8.2 Ngừng bể lọc 147

CHƯƠNG VII KHỬ SẮT VÀ MANGAN 148

7.1 Sự cần thiết phải khử sắt và mangan 148

7.2 Đo hàm lượng sắt và mangan trong nước 148

7.2.1 Sự tồn tại của sắt và mangan 148

7.2.2 Lấy mẫu nước phân tích để tìm hàm lượng của sắt và mangan 149

7.2.3 Phân tích xác định sắt và mangan 149

7.3 Các phương pháp khử sắt đang áp dụng tại các nhà máy và trạm xử lý nước ngầm ở Việt Nam 150

7.3.1 Dây chuyền công nghệ xử lý truyền thống 150

7.3.2 Dây chuyền công nghệ xử lý tăng cường bằng hóa chất 151

7.3.3 Các phương pháp xử lý sắt và mangan bằng oxy hóa 151

7.4 Vận hành các công trình xử lý sắt và mangan 157

7.4.1 Nước từ giếng khoan bơm thẳng ra mạng cấp cho người tiêu thụ 157

7.4.2 Vận hành công trình làm thoáng khử CO2 và lấy Oxy 159

7.4.3 Vận hành bể lắng tiếp xúc 164

7.4.4 Vận hành bể lọc khử sắt và mangan 164

7.5 Các sự cố và cách khắc phục 165

CHƯƠNG VIII 169

SÁT TRÙNG 169

8.1 Mục đích của quá trình sát trùng 169

8.2 Clo (Cl2) 169

8.2.1 Tính chất của clo 169

8.2.2 Tác dụng sát trùng của clo 169

8.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sát trùng 170

8.4 Chuẩn số CT (tích số liều lượng dư của chất sát trùng và thời gian tiếp xúc) 170

8.5 Điểm châm chất sát trùng clo vào trong nước 171

8.5.1 Clo hóa trước 171

8.5.2 Clo sát trùng sau qui trình xử lý 172

8.5.3 Tăng cường sát trùng trên mạng 172

8.6 Vận hành hệ thống pha, định lượng hupoclorit canxi, hypoclorit natri để sát trùng nước 172

8.6.1 Các thiết bị pha và định lượng 172

8.6.2 Qui trình vận hành và bảo dưỡng hệ thống định lượng hypoclorit 177

8.6 Vận hành hệ thống định lượng clo (Cl2) 179

8.6.1 Đường đi của clo từ bình đựng đên điểm châm vào nước 180

8.6.2 Bình đựng clo 180

8.6.3 Khởi động clorator 183

8.6.4 Cho hệ châm clo ngừng hoạt động 184

8.6.5 Vận hành bình thường và phát hiện sự cố 184

8.6.6 Các sự cố, triệu chứng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 187

8.7 Chương trình an toàn 189

8.7.1 Tính độc hại của clo hơi 189

8.7.2 Thao tác thận trọng trong khi tiếp xúc với clo 190

CHƯƠNG IX 191

XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ BÙN CẶN CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC 191

9.1 Sự cần thiết phải xử lý nước thải và bùn thải 191

9.2 Nguồn thải và chất lượng nước thải, bùn thải 191

9.2.1 Chất lượng 191

9.2.2 Nguồn xả và nồng độ cặn xả 192

9.3 Khối lượng nước và cặn xả 193

9.4 Các phương pháp vận hành và xử lý chất thải của nhà máy nước 193

9.4.1 Khả năng lắng của cặn trong nước xả thải 193

9.4.2 Các phương pháp làm trong nước cặn và làm khô cặn 194

9.4.3 Xả trực tiếp nước thải vào cống nước thải thành phố 196

9.4.4 Các chỉ tiêu thiết kế và qui trình quản lý hệ thống xử lý nước thải của nhà máy nước 197

9.5 Xử lý bùn cặn khô 197

9.5.1 Cặn của nhà máy xử lý ổn định bằng vôi, làm mềm bằng vôi 197

9.5.2 Cặn của nhà máy nước dùng phèn để keo tụ 197

9.5.3 Cặn sắt và mangan 197

9.5.4 Cặn ở các nhà máy xử lý nước hồ 197

9.5.5 Cặn của nhà máy xử lý làm mềm nước bằng trao đổi ion 198

CHƯƠNG X 199

QUẢN LÝ VẬN HÀNH NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC 199

10.1 Mục đích của việc quản lý vận hành nhà máy nước 199

10.2 Lập chương trình giám sát chất lượng nước 199

10.2.1 Thí nghiệm 199

10.2.2 Giám sát độ đục 200

10.3 Các công việc người vận hành cần làm hàng ngày 200

10.3.1 Lập bảng theo dõi tình trạng hoạt động của các công trình 200

10.3.2 Nhiệm vụ hàng ngày của người vận hành 203

10.3.3 Công việc phải làm cụ thể trong mỗi ca trực 204

10.4 Các thiết bị theo dõi kiểm tra và điều khiển 204

10.4.1 Các chức năng theo dõi kiểm tra và điều khiển 204

10.4.2 Các phương pháp truyền số liệu 206

10.4.3 Các phương pháp điều khiển 207

10.5 Điều chỉnh lưu lượng 208

10.5.1 Sự cần thiết phải điều chỉnh lưu lượng 208

10.5.2 Trạm bơm nước sạch 208

10.6 Ghi chép và lưu giữ tài liệu, số liệu vận hành 210

10.6.1 Tài liệu sao chép, chụp lại 210

10.6.2 Tài liệu ghi chép trong quá trình vận hành 211

10.6.3 Quản lý tài liệu và lưu trữ tài liệu 211

10.6.4 Thông tin truyền miệng 211

10.7 An toàn và bảo vệ an toàn 211

10.7.1 Đối với các thiết bị điện 212

10.7.2 Đối với các thiết bị cơ khí 212

10.7.2 Đối với các bể chứa nước sạch 212

10.7.3 Đối với các bể ngầm hay bể kín 212

10.7.4 Đối với các hóa chất 213

10.8 Xử lý các trường hợp khẩn cấp 213

10.8.1 Qui trình xử lý bị sai lạc 213

10.8.2 Các thiết bị trong qui trình xử lý bị hỏng hóc 214

10.8.3 Hệ thống cấp điện bị trục trặc 216

10.8.4 Cháy 217

10.8.5 Các thảm họa thiên nhiên, động đất, lụt, bão 217

10.9 Xử lý bùn cặn thải của nhà máy 218

10.9.1 Nguồn tạo ra cặn thải 218

10.9.2 Quá trình cô đặc và xử lý cặn 218

10.10 Ứng xử với các phàn nàn về chất lượng của khách hàng 218

10.11 Chống lãng phí và chương trình tiết kiệm năng lượng điện 219

10.11.1 Đặt vấn đề 219

10.11.2 Trình tự thực hiện việc tiết kiệm, chống lãng phí điện 219

10.11.3 Lập chương trình quản lý năng lượng điện của nhà máy 220

10.11.4 Phân tích chi phí về năng lượng điện 220

CHƯƠNG XI 222

QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 222

Phần 1 QUẢN LÝ VẬN HÀNH CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

- Đội ngũ những người tư vấn khảo sát, thiết kế tốt

- Những người xây dựng và cung cấp thiết bị vật tư tốt

- Đội ngũ những người vận hành nhà máy để sản xuất ra nước sạch là người có lương tâm, trách nhiệm cao và có trình độ tay nghề tốt

Những người thiết kế, thi công xây dựng, cung cấp vật tư thiết bị chỉ tham gia trong khoảng thời gian ngắn, khi nhà máy được thiết kế xây dựng đưa vào vận hành thì rút đi

và không còn trách nhiệm Riêng đội ngũ những người vận hành, bảo dưỡng và quản lý nhà máy là phải gắn bó lâu dài với nhà máy, chịu trách nhiệm với chính quyền và cộng đồng dân cư về khối lượng nước, chất lượng nước và áp lực nước cấp thỏa mãn nhu cầu cho cộng đồng, đảm bảo an toàn về sức khỏe của người dùng nước Trách nhiệm của người vận hành và quản lý hệ thống cấp nước đối với sức khỏe của cộng đồng là rất lớn

Vì vậy những người vận hành và quản lý hệ thống cấp thoát nước nên hiểu rằng: trong đời sống con người thường phấn đấu để đạt 3 mục tiêu: có nhiều quyền lực, có nhiều tiền

và có uy tín, được nhiều người quý trọng, những người làm trong ngành quản lý vận hành cấp thoát nước phải lấy lương tâm, trách nhiệm trước công việc để phục vụ cộng đồng và được sự tin cậy, quý trọng của cộng đồng là mục tiêu hàng đầu, sau đó mới đến

có vị trí trong xã hội và cuối cùng mới là tiền bạc

1.2 Mô tả khái quát các qui trình công nghệ xử lý nước

1.2.1 Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước mặt truyền thống

Nước thô ở sông suối, kênh, hồ

Công trình thu nước - Đảm bảo thu đủ lượng nước cần thiết

- Thu được nước có chất lượng tốt nhất của nguồn

- Không bị chất bẩn thâm nhập Lưới chắn rác Loại bỏ cỏ, rác, túi nilon, lá, các vật nổi, cá, các mảnh vỡ lơ lửng

trong dòng nước

Xử lý sơ bộ (nếu cần) - Lắng cát, lắng sơ bộ bùn cát, phù sa

- Cho các chất oxy hóa vào nước để oxy hoá các chất hữu cơ, giảm tải cho công trình xử lý

- Ổn định nước để chống ăn mòn ống dẫn và công trình

Bể trộn nhanh Trộn đều và nhanh phèn vào nước thô có chứa nhiều cặn lơ lửng

không tự lắng được ở bể lắng và không giữ được ở bể lọc

Bể tạo bông cặn Tập hợp và dính kết các hạt cặn bé đã được đánh phèn, thành các

hạt cặn lớn có kích thước và tỉ trọng lớn có thể lắng trong các bể lắng và giữ lại được ở bể lọc

Bể lắng Lắng các hạt cặn đã hình thành sau bể tạo bông cặn xuống đáy

Sát trùng nước Làm chết các vi khuẩn gây bệnh còn lại sau lọc ngay trong bể

chứa nước sạch Tạo lượng thuốc diệt trùng có dư trong nước để tiếp tục giết chết các vi khuẩn thâm nhập vào mạng lưới phân phối nước

Bể chứa nước sạch Chứa một thể tích nước sạch đủ thời gian tiếp xúc để diệt trùng

Chứa lượng nước để điều hòa cấp nước trong giờ cao điểm, nước rửa lọc và chữa cháy (nếu cần)

Trạm bơm nước sạch hoặc ống

tự chảy đưa nước ra mạng

phân phối

Bơm nước sạch ra mạng phân phối cho người tiêu dùng theo các giờ yêu cầu dùng nước trong ngày với áp lực cần thiết

Trong các dây chuyền không thể hiện qui trình xả và xử lý cặn, xử lý cặn ở các nhà máy

xử lý nước sẽ bàn ở chương XIV

1.2.2 Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước ngầm truyền thống

Giếng và trạm bơm giếng Thu nước ở các tầng chứa nước dưới đất vào giếng sâu rồi bơm

lên các công trình xử lý hoặc nếu nước có chất lượng tốt, được bơm trực tiếp cho người tiêu thụ

Bể tiếp xúc

hoặc bể lắng

Qua công trình làm thoáng nước đi vào bể lắng tiếp xúc (thường

>60 phút) để hoàn thành quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan Nếu sau công trình làm thoáng nước ngầm chứa nhiều chất hữu cơ, ngăn cản quá trình oxy hóa sắt và mangan bằng oxy của không khí thì sau làm thoáng cần cho vào nước các chất oxy hóa như: clo hoặc phèn để keo tụ chất hữu cơ, sắt và mangan, sau

đó đưa nước vào bể lắng

Bể lọc Lọc để giữ lại cặn hyđroxit sắt, mangan và các cặn bẩn khác

không lắng được trong bể lắng

Sát trùng nước Làm chết các vi khuẩn gây bệnh còn lại sau lọc ngay trong bể

chứa nước sạch Tạo lượng clo dư trong nước để tiếp tục giết chết các vi khuẩn thâm nhập vào mạng lưới phân phối nước

Bể chứa nước sạch Dự trữ lượng nước sạch đủ cho thời gian tiếp xúc giữa clo và

nước để diệt trùng Chứa lượng nước để điều hòa cấp nước trong giờ cao điểm, nước dùng cho nhà máy và chữa cháy (nếu cần)

Trạm bơm nước sạch hoặc ống

tự chảy đưa nước ra mạng

phân phối

Bơm nước sạch ra mạng phân phối cho người tiêu dùng theo các giờ yêu cầu dùng nước trong ngày với áp lực cần thiết

1.3 Nhiệm vụ của người vận hành và quản lý nhà máy xử lý nước

1.3.1 Nhiệm vụ của người vận hành nhà máy

Người vận hành luôn phải quan sát để giữ cân bằng giữa lưu lượng nước thô đi qua các công trình xử lý và lượng nước sạch phát ra mạng cho người tiêu dùng với chất lượng an toàn và đầy đủ Nếu là nhà máy mới và nhà máy cũ không thể nâng cấp ở một công trình

xử lý nào đó trong dây chuyền thì kiến nghị xây mới thêm để mở rộng công trình với các chỉ tiêu xử lý thu được trong quá trình vận hành của mình

Nhiệm vụ cụ thể của người vận hành có thể liệt kê như sau:

- Khởi động, cho dừng, thực hiện kiểm tra và chỉnh định định kỳ các máy móc và thiết bị của nhà máy như hệ thống bơm, hệ thống pha định lượng hóa chất, máy nén khí, các thiết bị đo đếm và điều khiển

- Lấy các mẫu nước ở những chỗ cần thiết và thực hiện việc phân tích tại phòng thí nghiệm về độ đục, độ mầu, mùi, pH và các chỉ tiêu khác cần cho quá trình xử lý

- Đặt hàng các loại hóa chất, các chi tiết thiết bị thay thế, dụng cụ

- Dự toán và giải trình về số tiền cần chi cho các công việc hàng tháng, quý hoặc trong trường hợp đột xuất

- Thực hiện mọi công việc theo đúng qui trình bảo đảm an toàn sản xuất, tổ chức các cuộc họp kiểm điểm về thực hiện chế độ an toàn trong quá trình vận hành nhà máy

- Tính toán để xác định số lượng hóa chất cần pha vào thùng định lượng cho từng

ca sản xuất, xác định liều lượng hóa chất định lượng vào nước (lít/phút đối với dung dịch và gam/giờ đối với clo…) Khi cần tính lưu lượng đi vào công trình, thời gian lưu nước trong từng công trình, tải trọng thủy lực của từng công trình 1.3.2 Nhiệm vụ của người quản lý nhà máy

Nhiệm vụ của người quản lý nhà máy là: đảm bảo vận hành nhà máy an toàn và liên tục

để sản xuất ra lượng nước đáp ứng yêu cầu tiêu thụ với chất lượng đạt tiêu chuẩn qui định và với giá thành chấp nhận được Nhiệm vụ hàng ngày là theo dõi, kiểm tra các nhân viên vận hành để họ thực hiện đúng các qui trình theo từng công đoạn trong dây chuyền công nghệ

- Trực tiếp hoặc phân công đào tạo tay nghề cho nhân viên mới

- Khích lệ, động viên và khiển trách để mỗi nhân viên cố gắng hoàn thành tốt và sáng tạo trong công việc hàng ngày của mình

- Kiểm tra việc thực hiện ghi chép vào nhật ký sản xuất hàng ngày bảo quản, lưu trữ các số liệu ghi chép

- Ra các quiết định thay đổi liều lượng hóa chất, chỉnh định các thiết bị đo đếm, sửa chữa và thay thế các bộ phận máy móc

- Dự trù kinh phí và có kế hoạch xin cấp kinh phí để mua sắm thiết bị thay thế, hóa chất cho sản xuất và các chi phí cần thiết khác cho công việc vận hành bảo dưỡng của nhà máy

- Lập kế hoạch và thực hiện việc đào tạo nâng cao tay nghề hàng năm và thực hiện việc thi nâng bậc cho các nhân viên vận hành theo qui định của công ty và chính sách của Nhà nước

CHƯƠNG II NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

2.1 Nguồn nước mặt và công trình thu nước mặt

Nước mặt cung cấp cho sinh hoạt lấy từ sông, suối, hồ, kênh đào và kênh thủy lợi Các biện pháp kiểm soát nguồn nước mặt cấp cho sinh hoạt phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng lưu vực

2.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nước nguồn nước mặt

Chất lượng nước trong sông, hồ, kênh chịu ảnh hưởng và được kiểm soát bằng nhiều nhân tố:

a) Phần lớn các nhân tố làm xấu chất lượng nước là do kết quả của các hoạt động khai thác môi trường phục vụ cho đời sống của con người như:

- Việc khai thác rừng quá mức làm nước sông hồ đục hơn, gây ngập lụt về mùa mưa, khô hạn về mùa khô

- Trong sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi việc dùng thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón, phân súc vật không được kiểm soát sẽ theo nước mưa thấm xuống đất hoặc chảy trực tiếp vào sông, suối, hồ làm tăng hàm lượng các hoạt chất hữu cơ vào nguồn nước

- Nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư làm tăng lượng chất bẩn và vi khuẩn vào nguồn nước

- Nước thải công nghiệp làm tăng hàm lượng chất bẩn hóa học và sinh học

- Nước thải từ hầm mỏ làm tăng độ đục, tăng hàm lượng chất bẩn hóa học cho nước

b) Các nhân tố tự nhiên ảnh hưởng đến chất lượng nước như:

- Khí hậu, nhiệt độ, cường độ và thời gian mưa bão

- Điều kiện địa chất, địa hình, các loại rừng và mật độ rừng, cây cỏ và các loại động vật hoang dã sống trong lưu vực thu nước

- Cháy rừng (do nhiệt độ không khí cao và khô hanh)

- Điều kiện địa chất, địa hình của lòng sông, hồ, độ sâu của sông hồ và các loại cây mọc quanh bờ sông hồ

Từ các nhân tố trên cho thấy chất lượng nguồn nước mặt luôn thay đổi theo mùa trong năm, theo ngày trong tháng Do đó, khi vận hành nhà máy xử lý nước cấp cần phải theo dõi sự diễn biến chất lượng nước thô hàng ngày để có biện pháp xử lý thích hợp

2.1.3 Hệ quả của các nhân tố làm xấu chất lượng nước nguồn nước mặt

- Tăng hàm lượng chất phú dưỡng:

Nhiều nguồn nước mặt nằm trong lưu vực sản xuất nông nghiệp và chịu ảnh hưởng của nước thải ở các điểm dân cư làm tăng hàm lượng chất phú dưỡng như: photpho, nitrat và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ Các chất này có tác dụng như phân bón kích thích sự tăng trưởng của các loại rong, rêu, tảo và chất phù du động thực vật sống trong nước Ở điều kiện khí hậu thuận lợi, thường về mùa hè điều kiện quang hợp tốt, rong rêu và vật phù du

phát triển đột biến trong vòng 1 tuần đến vài tháng làm cho nước có mầu và mùi tanh Khi chuyển sang mùa thu, mùa mưa, các loại rêu tảo, vật phù du bị chết lắng xuống đáy

hồ làm tăng chất hữu cơ trong nguồn nước

- Tăng hàm lượng của axit humic và fulvic:

Axit humic và fulvic là các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc từ sự phân hủy yếm khí thực vật, động vật và phân bố rộng trong nước bề mặt, nước ngầm, trong sông hồ, ao, ngòi và nước ngầm mạch nông Nồng độ axit humic va fulvic cũng biến động theo mùa, thường vào mùa mưa và mùa đông nồng độ của chúng thấp và ổn định, tăng lên vào mùa xuân, hè, có thể tăng tới 60% Đối với nước sinh hoạt, axit humic và fulvic gây mùi tanh bùn và mầu vàng đục và là nguyên liệu cho phản ứng tạo thành độc tố gây ung thư trihalomethane (THMs) khi xử lý nước bằng clo Trong quá trình keo tụ bằng phèn nhôm

và phèn sắt, một phần ion Al+3, Fe+3 tạo phức hợp với axit humic và fulvic (tốt nhất ở pH 6-6,5) có độ hòa tan thấp được lắng trong bể lắng hoặc giữ lại ở bể lọc

- Dao động của pH:

Sự phát triển (nở hoa) của rong rêu, tảo, chất phù du trong lớp nước sát bề mặt do tác dụng quang hợp, chúng lấy CO2 hòa tan trong nước để chuyển thành cellulo cần cho sự phát triển của chúng, giảm CO2 hòa tan trong nước làm phá vỡ cân bằng của hệ Cacbonat làm cho pH trong nước tăng lên từ 7-8 Khi pH tăng làm giảm hiệu quả của quá trình clo hóa sơ bộ khử rong, tảo và chất hữu cơ, do đó phải tăng lượng clo hóa sơ bộ lên rất nhiều, đồng thời cần thời gian để oxy hóa dài hơn Ban đêm khi không còn hiện tượng quang hợp, quá trình hô hấp của rong, tảo làm tăng lượng CO2 trong nước dẫn đến giảm

pH Sự dao động của pH gây khó khăn cho việc xử lý nước

- Giảm lượng oxy hòa tan trong nước:

Trong thời gian rong, rêu, tảo phát triển mạnh (nở hoa), do tác dụng quang hợp, lớp nước sát bề mặt hồ có lượng oxy hòa tan bão hòa, lượng oxy hòa tan giảm dần từ bề mặt xuống đáy hồ Khi rong, rêu, tảo chết, một lượng lớn oxy được vi sinh sử dụng để đồng hóa vỏ

tế bào của rong, rêu tảo làm cho lượng oxy trong nước thiếu hụt nghiêm trọng, làm cho

cá và các vi sinh vật nước bị thiếu oxy phải nhoi lên mặt nước để thở và xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí ở lớp nước gần đáy làm nổi bọt, váng trên mặt nước

- Tăng lượng chất hữu cơ hòa tan:

Gây ra màu và mùi của nước, tăng chi phí xử lý, lượng chất hữu cơ do phân hủy tự nhiên trong nước, khi xử lý bằng clo sẽ tạo ra chất trihalomethane (THMs), là tác nhân gây ung thư Tổ chức Y tế thế giới WHO qui định hàm lượng chất THMs trong nước ăn uống sinh hoạt phải nhỏ hơn 80µg/l tính theo trung bình năm Trihalomethane là sản phẩm của phản ứng giữa methan CH4 và clo hoặc brom tự do trong nước khi 3 nguyên tử hdro trong methan CH4 được thay thế bằng 3 nguyên tử halogen là clo và brom

- Phân hủy yếm khí:

Ở các lớp nước sát đáy của hồ, sông bị nhiễm bẩn do thiếu hụt lượng oxy hòa tan thường xảy ra quá trình phân hủy yếm khí do các vi sinh vật yếm khí gây ra Ở điều kiện yếm khí

vi khuẩn khử sunphat SO3-, sunphit SO2 thành H2S (hydro sunphit) có mùi trứng thối Nếu trong nước hoặc đáy sông hồ có lắng đọng hợp chất sắt và mangan thì dưới điều kiện phân hủy yếm khí, hợp chất sắt và mangan bị khử, giải phóng ra Fe và Mn hóa trị hai hòa tan lại vào nước Khi gặp điều kiện nước có dư oxy hòa tan (khi nổi gần bề mặt) sắt lại bị oxy hóa thành sắt hóa trị 3 lắng đọng trở lại, sau đó đến lượt Mangan cũng bị oxy hóa và lắng đọng chậm hơn làm cho nước có cặn đen hoặc hung đỏ tùy vào tỉ lệ giữa sắt và mangan có trong nước

2.1.4 Các biện pháp bảo vệ chất lượng nước nguồn nước mặt

a) Biện pháp phòng ngừa

Để chất lượng nguồn nước mặt không bị nhiễm bẩn cần có kế hoạch bảo vệ nguồn nước, gần đây Việt Nam đã thành lập nhiều ủy ban liên tỉnh bảo vệ chống ô nhiễm sông như:

Ủy ban bảo vệ sông Cầu, sông Thương, sông Nhuệ, sông Đồng Nai … để kiểm soát:

- Nguồn xả thải công nghiệp, sinh hoạt từ các khu dân cư

- Hướng dẫn người dân dùng phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ đúng chủng loại

và đúng liều lượng, không có lượng dư thừa

- Bảo vệ và kiểm soát việc khai thác và trồng rừng

- Kiểm soát việc khai thác mỏ quặng, xây đập thủy điện, làm đường, khai thác cát, cày xới đất…

Tất cả các qui hoạch phát triển kinh tế, giao thông và nông nghiệp, khu dân cư đều phải

có đánh giá tác động môi trường chiến lược được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt

b) Kiểm soát sự phát triển rong, rêu, tảo ở các hồ chứa bằng hóa chất

Áp dụng hóa chất để khử rong, rêu, tảo và chất phù du trong nước hồ, ao, đầm… chỉ được thực hiện khi các biện pháp phòng ngừa nêu trên chưa có hiệu quả Để loại trừ việc phát triển của rong, rêu, tảo, chất phù du có trong nước hồ, ao, đầm cần xác định được 4 yếu tố sau: chọn thời gian thích hợp để phun hóa chất vào nước, chọn loại hóa chất có hiệu quả nhất, chọn liều lượng hóa chất, chọn phương pháp cho hóa chất vào nước

- Chọn thời gian thích hợp để xử lý hóa chất:

Phải cho hóa chất vào nước để diệt và ngăn cản sự phát triển của rong, rêu, tảo, phù du trước thời điểm phát triển cao (nở hoa) của chúng để giảm lượng hóa chất, diệt phần lớn mầm mống của chúng trước khi kịp phát triển Nếu để đến khi chúng phát triển mới cho hóa chất để diệt thì xác chết của chúng bị phân hủy gây ô nhiễm cao về nồng độ các chất hữu cơ trong nước, gây khó khăn cho việc xử lý nước Thường khi nồng độ oxy hòa tan trong lớp nước gần bề mặt (cách bề mặt 0,5 -1m) ban ngày có nắng tăng lên so với thời gian ngay trước đó chứng tỏ rong rêu bắt đầu phát triển do quang hợp làm nồng độ oxy

hòa tan tăng lên, lúc này nên xử lý bằng hóa chất Có thể phun hóa chất 1 lần, 2 lần hoặc

3 lần cách nhau từ 3 ngày đến vài tuần tùy trường hợp cụ thể

- Chọn loại hóa chất:

Có nhiều hóa chất có tác dụng diệt rong, tảo có hiệu quả nhanh nhưng không được phép dùng cho nguồn nước cấp cho sinh hoạt vì có lượng dư và sản phẩm phụ gây độc hại cho sức khỏe của người và hại cho cá và các loài thủy sinh khác Hiện nay,trên thế giới thường dùng sunfat đồng (CuSO4.5H2O) để diệt và ngăn ngừa sự phát triển của rong rêu, tảo trong các hồ dùng làm nguồn nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt của cộng đồng Sunfat đồng có tác dụng diệt rong, rêu với liều lượng nhỏ, với liều lượng này sẽ không gây hại cho sức khỏe của người và các loại động vật sống trong nước và cũng không gây hại cho công nhân khi chuẩn bị dung dịch và rải chúng vào nước Sunfat đồng là hóa chất diệt tảo

có trong nước rẻ hơn các loại hóa chất khác, tuy vậy, nếu có lượng đồng dư đi vào mạng lưới ống phân phối sẽ có tính gây ăn mòn cao

- Xác định liều lượng hóa chất:

Độ kiềm, pH, hàm lượng chất lơ lửng, nhiệt độ nước là 4 yếu tố ảnh hưởng đến liều lượng sunfat đồng khi diệt tảo

+ Độ kiềm: là yếu tố cơ bản làm giảm hiệu quả diệt tảo của sunfat đồng vì ở trong nước, ion đồng Cu2+ phản ứng với ion bicarbonat HCO3- và ion carbonat CO32- tạo thành hợp chất kết tủa làm giảm độ hoạt tính diệt tảo của đồng Nếu độ kiềm của nước hồ <50mg/l (tính theo CaCO3) thì liều lượng sunfat đồng cần 0,33gam/m3dung tích của hồ Nếu độ kiềm của nước hồ >50mg/l thì liều lượng sunfat đồng cần 6,06kg/ha mặt nước hoặc 0,000605kg/m2 mặt hồ Nếu độ kiềm của nước nguồn lớn hơn 150mg/l thì việc dùng đơn thuần chỉ mình sunfat đồng là không có hiệu quả

+ pH của nước: là yếu tố quan trọng vì hiệu quả diệt tảo của sunfat đồng phụ thuộc vào pH và pH ảnh hưởng đến hoạt độ và độ hòa tan của đồng để diệt tảo + Hàm lượng chất lơ lửng có trong nước: là các chất hữu cơ do phân hủy động, thực vật tạo ra, hấp thu các ion đồng làm giảm nồng độ của nó và giảm hiệu quả diệt tảo

+ Nhiệt độ của nước: ảnh hưởng lớn đến quá trình diệt tảo của sunfat đồng Nhiệt

độ nước <10oc, quá trình diệt tảo sẽ bị ngừng lại Nhiệt độ càng cao, quá trình diệt tảo càng nhanh

Tóm lại các yếu tố sau đây sẽ ảnh hưởng đến quá trình diệt tảo bằng sunfat đồng: 1 đặc tính của loại tảo, phù du 2 Số lượng rong, rêu, tảo 3 Độ kiềm của nước thô 4 pH của nước 5 Nhiệt độ của nước 6 Hàm lượng cặn lơ lửng và hàm lượng chất hữu cơ có trong nước

Những nghiên cứu gần đây đã cho kết quả tốt khi diệt rong, tảo bằng sunfat đồng ở nguồn nước có độ kiềm cao hơn 100mg/l bằng cách pha thêm axít citric vào dung dịch

sunfat đồng với tỉ lệ 2 phần sunfat đồng, 1 phần axít citric Axít citric có tác dụng ngăn cản phản ứng của đồng và carbonat để tạo ra hợp chất lắng đọng, do vậy giữ được lượng ion đồng hoạt tính trong dung dịch sunfat đồng khi tan vào trong nước có độ kiềm cao

- Các phương pháp đưa sunfat đồng vào nước: sunfat đồng thường ở dạng bột khô hoặc kết tinh dạng cục, kích thước cục có thể đến 25mm, sản phẩm đựng trong bao

+ Phương pháp đơn giản nhất áp dụng ở các ao hồ nhỏ là dùng thuyền chở bao bột sunfat đồng cho người rắc bột đều lên ngay sát mặt nước hồ Bột sẽ được trộn với nước bởi gió, sóng rồi chìm dần xuống đáy Điều chỉnh tốc độ của thuyền để rải cho bột được trộn và chìm dần vào nước

+ Nếu hồ lớn để sunfat đồng dạng bột vào phễu đặt sau thuyền máy, điều khiển thuyền máy vừa rải vừa trộn đều với nước trên toàn mặt hồ

+ Phương pháp an toàn và hiệu quả nhất là pha bột sunfat đồng thành dung dịch 5% để thùng dung dịch trong thuyền dùng bơm, bơm phụt đều xuống mặt nước của hồ Nếu hồ nhỏ pha thành dung dịch 5-10% dùng bơm xịt thuốc trừ sâu để rải dung dịch trên mặt hồ

3-Phương pháp dùng dung dịch rất thuận tiện khi cần trộn sunfat đồng với axít citric với tỉ số khối lượng 2:1 trong trường hợp nước có độ kiềm cao

+ Trong trường hợp hồ nhỏ, nước chảy vào hồ từ kênh nông nghiệp hoặc kênh đã phát sinh rong, tảo thì sau khi rải sunfat đồng lên mặt hồ nên cho dung dịch sunfat đồng vào với liều lượng 0,33mg/l trong thời gian rêu tảo phát triển mạnh Các liều lượng nêu trên là trường hợp điển hình nước có pH trung tính và độ đục thấp, trong trường hợp cụ thể cần thí nghiệm trước hoặc sau khi rải sunfat đồng lần 1, sau 1 đến 2 ngày thí nghiệm lại mẫu nước, nếu trong nước còn rêu tảo tươi sống cần tiến hành rải 1 lần nữa với liều lượng ít hơn 1 chút so với lần đầu và làm tiếp như vậy cho đến khi đạt kết quả

Lượng sunfat đồng mỗi lần rải:

G = diện tích mặt hồ m2 x liều lượng gam/m2

Hoặc G= Thể tích hồ m3 x liều lượng gam/m3

Lượng axít citric cần C=G/2

Xử lý bằng hóa chất chỉ có hiệu quả tốt ngay trước thời kỳ nở hoa của rêu tảo, nếu đã để rêu tảo phát triển cao rồi thì rất khó loại trừ và sẽ làm tăng lượng chất hữu cơ của nước trong và sau khi xử lý bằng hóa chất Phải phân tích để xác định được tỉ lệ rêu tảo chết từ

đó rút ra liều lượng hóa chất cần thiết và số lượng lần xử lý hóa chất trong mùa của năm Khi thực hiện rải hóa chất cần bảo đảm điều kiện an toàn, đi găng, đeo kính, mặc tạp dề,

đi ủng và tránh vương vãi dung dịch

2.1.5 Vận hành bảo dưỡng công trình thu nước mặt

Khi thiết kế công trình thu nước mặt từ sông hồ, kênh các kỹ sư tư vấn khảo sát thiết kế phải và đã chọn được vị trí công trình thu để thu được lượng nước đầy đủ, an toàn trong mùa khô kiệt nhất và không bị ngập ở những năm có lũ cao nhất, đồng thời họng thu của công trình thu không bị bồi lấp và xói lở Ở công trình thu có đặt song chắn ngay ở họng thu để loại trừ các vật nổi, lơ lửng trong nước không cho chúng lọt vào hố thu Trước hố thu nước đặt lưới chắn, mặt lưới thường rộng 5-6 mm để ngăn các loại rác không cho chúng vào được buồng đặt bơm Nhiệm vụ của người vận hành bảo dưỡng là đảm bảo thu được lượng nước thô đúng thiết kế với chất lượng nước tốt nhất có thể, đảm bảo cho công trình hoạt động an toàn liên tục và bền vững lâu dài nhất Để đạt được điều kiện trên cần phải có sổ ghi qui trình vận hành công trình thu và các thiết bị liên quan, chỉ số vận hành, hướng dẫn sử dụng và bảo hành của nhà sản xuất thiết bị và trình tự vận hành các thiết bị cần được ghi đầy đủ trong sổ vận hành để mọi công nhân tuân thủ Nếu sổ vận hành chưa có hoặc chưa đủ thì cần phải được soạn thảo với sự giúp đỡ của các chuyên gia và những công nhân có kinh nghiệm

Song chắn và lưới chắn thường được thiết kế để có thể kéo lên, đặt xuống để làm sạch và kiểm tra độ bền Lưới chắn có thể kéo lên mặt để làm sạch và thay thế bằng người vận hành trong thời gian ngắn Nếu song chắn và lưới chắn không thể kéo lên được cần có cầu, ban công cho người vận hành đứng lấy cào, chổi quét để làm sạch hoặc phải lắp đặt

bộ cào cơ khí dàn phun thủy lực, dàn phun khí, nếu song chắn để ngập trong nước và họng thu đặt trong lòng sông, rác bám vào song được dàn khí thổi bật ra và được dòng nước cuốn xuống hạ lưu hoặc định kỳ theo mùa thuê thợ lăn để làm sạch Thợ lặn sẽ kiểm tra sự bồi lấp, xói lở của nền đất gần dưới họng thu và sự ăn mòn song chắn để có biện pháp xử lý Trong những năm gần đây, nhiều nhà máy nước lớn đã dùng video điều khiển từ xa để kiểm tra tình trạng hoạt động của họng thu dưới sông, hồ lớn Nếu chỉ dùng thợ lặn thì việc vớt rác, đánh giá tình trạng kết cấu của họng thu phụ thuộc vào khả năng quan sát và ảnh chụp của thợ lặn, các chuyên gia khác có ít số liệu để đánh giá nhất

là về khả năng bồi lấp của bùn tại cửa thu và 2 là các khả năng ăn mòn, rỉ, làm hỏng bu lông, gãy thanh chắn Nguyên nhân là:

- Không được bôi trơn và sơn phủ định kỳ

- Cường độ rung động, tổn thất áp lực qua song chắn khi bị rác và túi nilon bịt bớt diện tích

- Vận hành các thiết bị điều khiển không đúng qui trình

- Sai sót do thiết kế

- Sai hỏng do giao thông thủy và các hành động phá hoại

* Các song chắn được trang bị hệ thống thủy lực phun rửa tự động thường được khởi động rửa bằng độ chênh mực nước trước và sau lưới Dùng sensor đo độ chênh mực nước trước và sau lưới Cài đặt độ chênh mực nước (thường từ 5-10cm) ở bộ điều khiển (PLC) để khởi động hệ thống Người vận hành phải quan sát kết quả rửa lưới theo từng mùa để cài đặt lưu lượng và áp lực nước (cường độ phun l/m2s và áp lực phun) cho phù

hợp và xác định thời gian rửa cần thiết Lưới có thể cọ rửa bằng thủ công, dùng cào, bàn chải và vợt vớt rác để rửa nếu lưới nằm dưới nước Tốt nhất là kéo lưới lên sàn dùng bàn chải và vòi phun rửa

* Khi phát hiện mặt song chắn, lưới chắn, mặt trong ống dẫn và tường vây của công trình thu có hàu, rong rêu bám thì có thể xử lý để loại trừ bằng các biện pháp:

- Cấu tạo:

+ Thay song chắn, lưới chắn bằng các thanh thép, lưới thép mạ đồng

+ Quét sơn phủ thêm một lớp epoxy pha trộn với bột sunfat đồng, silicon pha với sunfat đồng

- Dùng chất oxy hóa như clo, brom, permanganatkali và chất diệt tảo, phù du là sunfat đồng ngay trước thời gian con hào và rong rêu phát triển trong 1 đến 3 đợt, mỗi đợt 1 đến 2 ngày

* Các công trình thu nước của các trạm cấp nước nhỏ (thường là cấp nước nông thôn), thường họng thu đặt ngoài sông dưới mực nước thấp nhất, nước được dẫn về buồng thu đặt sát bờ sông Trong buồng thu đặt 2 bơm chìm, 1 làm việc, 1 dự phòng Trạm làm việc không liên tục trong ngày Khi bơm ngừng làm việc, bùn cát lắng đọng trong buồng thu che lấp cửa thu nước vào máy bơm, khi khởi động bơm dự phòng động cơ máy bơm bị cháy Hiện tượng này đã xảy ra trong vài ba công trình thu nước sông ở trạm cấp nước nông thôn do tổ chức Đông Tây hội ngộ tài trợ Để loại trừ hiện tượng này, họ đã thiết kế thêm 1 ejector và 2 vòi phun Φ10 đặt sát đáy buồng thu, lấy nước từ đường ống áp lực của bơm cấp nước cho ejector và 2 vòi phun xới và dồn bùn vào cửa hút của ejector, bơm thải ra ngoài Với việc đặt thêm thiết bị này cần có qui định trong qui trình quản lý: mùa khô 1,5 tháng/ lần, mùa mưa nước đục 1 tuần/lần, trước khi dừng bơm phải mở nước từ ống đẩy vào ống dẫn xuống ejector và vòi phun, quan sát độ đục ở ống đưa bùn ra của ejector, khi thấy nước ra trong gần bằng nước thô thì dừng Với cách làm này đã loại trừ được hiện tượng cháy máy bơm do bùn cát lắng đọng trong công trình thu

* Chất lượng nước trong hồ, sông thay đổi dần theo chiều hướng xấu đi theo chiều sâu từ mặt nước xuống đáy hồ, sông Việc chọn chiều sâu để thu được nước có chất lượng tốt nhất luôn đặt ra với người vận hành Trường hợp thành công về việc thu nước có chất lượng tốt trong hồ phải kể đến công trình thu nước ở hồ Cao Vân của Công ty cấp nước Quảng Ninh Hồ Cao Vân có dung tích 4 triệu m3, lưu vực thu nước khoảng 150km2được bao bọc bởi rừng keo UBND tỉnh Quảng Ninh đã dành hồ này làm nguồn cấp nước sinh hoạt cho thành phố Hạ Long, đã cho di dời các nhóm dân cư ra khỏi lưu vực thu nước của hồ, rừng chỉ trồng keo và kế hoạch khai thác trồng mới rừng được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo độ che phủ tốt và ổn định của lưu vực hồ Vì vậy nước hồ không bị chất thải làm bẩn và đảm bảo hồ có mức độ sinh thủy cân bằng với lượng nước lấy đi Khi xây đập Cao Vân để chứa nước cho hồ, lòng hồ không được dọn sạch nên sau một thời gian quá trình phân hủy yếm khí các động thực vật ở đáy hồ làm tăng hàm lượng chất hữu cơ có nguồn gốc từ axít humic và fulvic trong nước gây rất nhiều khó

khăn cho việc xử lý tại nhà máy Nước từ hồ được thu bằng ống dẫn nước đặt nằm ngang, miệng thu gần đáy hồ, ngang với mực nước chết theo thiết kế, ống đi qua chân đập dẫn về nhà máy Để thu được lớp nước sát bề mặt thoáng của hồ, Công ty cấp nước Quảng Ninh đã đặt thêm 1 ống đứng bằng thép Φ1000 chụp lấy miệng thu của ống dẫn nước Trên thành ống đứng khoét 3 lỗ thu nước Φ800 ứng với 3 vị trí dao động của mực nước hồ Các lỗ thu ở phía dưới được bịt bằng bích thép, khi mực nước hồ hạ thấp dùng thuyền để công nhân mở bích cho nước vào, khi nước dâng lên, các mặt bích được đóng lại Bằng cách này, nước thu được trong hồ luôn là lớp nước sát mặt thoáng từ 0,5-1m, chất lượng nước tốt, xử lý dễ dàng

2.2 Nguồn nước ngầm và công trình thu nước ngầm

2.2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm

Việc chọn bãi giếng, bố trí các giếng để khai thác nước ngầm cấp cho sinh hoạt của khu dân cư hoặc đô thị phải được các kỹ sư địa chất thủy văn khảo sát lập báo cáo về trữ lượng nước ngầm khai thác, chất lượng nước sẽ khai thác, cột địa tầng, thành phần hạt cát đá của từng tầng, các tầng chứa nước cho phép khai thác… để thiết kế cấu tạo giếng thu nước Báo cáo phải được Hội đồng Trữ lượng Quốc gia thông qua và cấp phép khai thác

Trong quá trình khai thác nước ngầm có thể bị nhiễm bẩn hóa học và sinh học do:

- Nước thải công nghiệp và sinh hoạt thấm xuống đất trong khu vực bổ cập nước ngầm

- Sự rò rỉ, thấm các chất bẩn vào giếng khoan qua khe hở giữa ống vách và các lớp đất quanh giếng do trám chít không đạt yêu cầu hoặc do lún nứt và bảo dưỡng kém

- Do cấu tạo ống vách, ống lọc không đúng, cách ly các tầng có chất lượng nước xấu không đúng qui cách làm cho nước có chất lượng xấu của các tầng này thấm xuyên vào giếng

- Các giếng khoan cấp nước gia đình, giếng thăm dò địa chất và địa chất thủy văn, các giếng khoan cũ bỏ đi sau khi không sử dụng không được lấp kín bằng vữa xi măng làm cho nước bẩn trên bề mặt và ở các tầng nông sát mặt đất thấm và chảy vào tầng chứa nước đang khai thác Cụ thể ở Hà Nội các giếng ở các nhà máy nước Hạ Đình, Tương Mai, Pháp Vân ngày càng bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu

cơ, hàm lượng amoni NH+4 trong nước tăng lên hàng năm Do tăng hàm lượng chất hữu cơ trong nước nên việc khử sắt tại các nhà máy này trở nên khó khăn hơn Hàm lượng sắt, mangan sau xử lý 15 năm trước đây luôn đạt yêu cầu, đến nay hàm lượng sắt sau xử lý cao hơn tiêu chuẩn cho phép

Để bảo vệ nguồn nước ngầm cần phải kiểm soát được lượng nước thải (có hệ thống thu gom và xử lý tốt) trong vùng bổ cập nước ngầm và vùng ảnh hưởng của giếng:

- Không cho phép tư nhân khai thác nước ngầm đơn lẻ hoặc các xí nghiệp khai thác nước ngầm không phép

- Lấp chặt các hố khoan thăm dò và khai thác không còn sử dụng bằng vữa ximăng 2.2.2 Công trình thu nước ngầm

Công trình thu nước ngầm gồm: tầng chứa nước dưới đất, kết cấu giếng lấy nước và hệ thống trang thiết bị để bơm nước từ giếng lên Trong tài liệu này không đề cập đến công việc thăm dò địa chất thủy văn để phát hiện và đánh giá công suất của tầng chứa nước, không nghiên cứu về chọn thiết bị khoan và qui trình khoan, không đề cập việc tính toán chọn kết cấu ống vách, ống lọc và chọn bơm Để phục vụ việc lập qui trình quản lý vận hành khai thác công trình thu nước ngầm người quản lý khai thác cần thu thập và lưu trữ các tài liệu về tầng chứa nước về đặc tính cấu tạo địa chất của giếng khoan, kiểm tra sự tương thích của các thành phần cấu tạo giếng với tầng chứa nước và sự tương thích của bơm với tầng chứa nước và cấu tạo giếng

a) Số liệu cần phải lưu trữ khi nhận bàn giao giếng khai thác nước ngầm:

Đơn vị quản lý khi nhận bàn giao giếng từ nhà thầu phải kiểm tra và lưu trữ các số liệu sau:

- Mặt cắt địa tầng của giếng trong đó mô tả cấu tạo và đặc tính các lớp đất từ miệng giếng đến đáy giếng, độ dày từng tầng và chiều sâu của giếng

- Thành phần hạt của tầng chứa nước dmin, dmax, dtrung bình, độ rỗng η% của tầng (đường kính hạt d50 tức kích thước mắt sàng tính theo trọng lượng của 50% số hạt lọt qua mắt sàng) để chọn đường kính hạt của lớp sỏi bao quanh ống lọc

- Đường kính, chiều dài, chiều dày và vật liệu của ống vách

- Đường kính, chiều dài, độ rỗng, chiều rộng hoặc đường kính lỗ, khe thu nước của ống lọc, chiều dầy và vật liệu làm ống lọc

- Đường kính và chiều dài ống lắng

- Mực nước tĩnh trong giếng

- Hệ số thấm K (m/ngày đêm), K (m/h) của tầng chứa nước

- Lưu lượng bơm thử Q (m3/h) của từng cấp bơm

- Độ hạ mực nước S (m) ứng với từng cấp lưu lượng Q (m3/h) của từng cấp bơm thử

- Lưu lượng đơn vị (năng suất của tầng chứa nước) của giếng là tỉ số giữa lưu lượng bơm thử Q (m3/h) và độ hạ mực nước đến khi ổn định S (m)

- Thời gian bơm thử ứng với mỗi trị số Q (m3/h) tính từ lúc bắt đầu đến thời điểm

ổn định của độ hạ mực nước (mực nước trong giếng không còn hạ thấp nữa)

- Thời gian phục hồi của mực nước trong giếng (giờ) tính từ lúc ngừng bơm đến lúc mực nước trở về vị trí mực nước tĩnh ban đầu

- Kiểm nghiệm chất lượng nước toàn phần mẫu nước lấy sau khi bơm ổn định

Hình 2-1 Giới thiệu sơ đồ các thành phần cấu tạo của giếng khoan thu nước ngầm

b) Kiểm tra sự tương thích giữa cấu tạo giếng khoan, công suất bơm và đặc tính của tầng chứa nước:

* Đường kính hố khoan tại tầng chứa nước

Để cho nước chảy từ tầng chứa nước vào giếng không phá vỡ cấu tạo địa chất tự nhiện của tầng chứa nước, vận tốc nước đi ra khỏi tầng chứa nước vào lớp sỏi bọc quanh ống lọc rồi đi vào giếng phải nhỏ hơn vận tốc giới hạn , với K là hệ số thấm (m/ngàyđêm)

Theo kết quả nghiên cứu đã công bố tại Mỹ, Pháp, Đức, Nga, vận tốc giới hạn có trị số từ 1mm/s đến 8mm/s

Ví dụ: tầng chứa nước dày 10m, lưu lượng dự định khai thác 72 m3/h, vận tốc giới hạn chọn là 2 mm/s = 7,2 m/h (K=170 m/ngàyđêm) Đường kính hố khoan tại tầng chứa nước

Đơn vị thầu đã khoan với đường kính D=400mm đạt yêu cầu

* Đường kính ống lọc kiểm tra theo 2 điều kiện:

- Lớp sỏi đổ quanh ống lọc phải có chiều dày từ 50-200mm (các tài liệu của Pháp

đề nghị từ 70-200mm, nếu lấy là 100mm thì với trường hợp trên hố khoan D=400mm, đường kính ống lọc sẽ là Dlọc ≤ 200mm)

- Kiểm tra điều kiện vận tốc nước chảy qua lỗ hoặc khe ống lọc vào giếng:

+ Độ rỗng của ống lọc chọn từ r%= 5% đến 10% diện tích xung quanh của ống lọc, chiều rộng khe hoặc đường kính lỗ ≤ đường kính sỏi đỡ

+ Chiều dài ống lọc L lọc = chiều dày tầng chứa nước m trừ đi 0,5m ở đỉnh tầng

và 0,5m ở đáy tầng, trong ví dụ trên L lọc = 10-1=9m

+ Vận tốc qua khe rỗng của ống lọc vlọc ≤ 8 cm/s = 288 m/h

+ Vận tốc nước chảy phía trong ống lọc đến ống hút của bơm: V< 1,2m/s

Trong ví dụ trên:

Ống lọc phải lớn hơn 125mm và nhỏ hơn hoặc bằng 200mm

 Đường kính trung bình của hạt sỏi đổ quanh ống lọc bằng 4 đến 6 lần đường kính hạt d50 của tầng chứa nước, hệ số không đều hạt của lớp sỏi K=d90/d40 ≤ 1,5

Hình 2-2 Sơ đồ mặt cắt thể hiện đường đi của nước qua bề mặt phân cách giữa lớp sỏi và tầng ngậm nước và giữa ống lọc và lớp sỏi

* Lưu lượng bơm thử của giếng sau 72 giờ bơm liên tục phải bằng 1,2 lần lưu lượng khai thác

* Lượng cát trong nước giếng bơm lên tại thời điểm sau khi có độ hạ mực nước ổn định phải nhỏ hơn 1ppm tức 10mg/l tính theo trọng lượng hoặc trong 50l nước bơm lên, lượng cát đo được nhỏ hơn 0,2ml

* Độ nghiêng của giếng nhỏ hơn 1/1500 (dùng dây dọi, thả từ giá cao 3m so với miệng giếng căn đúng tầm giếng tại miệng giếng, thả dây dọi xuống đến khi chạm thành giếng)

Đo chiều dài dây dọi được l m, ta có:

c) Trang thiết bị cần thiết của trạm bơm giếng

* Bơm giếng:

Căn cứ vào lưu lượng cần khai thác, mực nước tĩnh, mực nước động thấp nhất và đường kính ống vách để kiểm tra sự tương thích giữa bơm và giếng:

- Đường kính bơm chìm hoặc crêpin hút của máy bơm li tâm trục ngang phải nhỏ hơn đường kính trong của ống vách 100mm

- Độ sâu đặt miệng thu nước thấp hơn mực nước động thấp nhất trong giếng ≥ 1m

để tránh khí lọt vào bơm

- Độ sâu đặt bơm căn cứ vào khả năng hút của bơm (nếu là bơm ly tâm trục ngang)

so với mực nước động thấp nhất, nếu là bơm chìm thì rọ hút thấp hơn mực nước động thấp nhất ≥ 1m và cao hơn đỉnh ống lọc ≥ 0,5m

- Ống đẩy của bơm có đường kính lớn hơn hoặc bằng ống dẫn có vận tốc nước chảy trong ống ≤ 1,5m/s

- Trên ống đẩy đặt van 1 chiều, đồng hồ đo lưu lượng nước, đồng hồ đo áp lực nước, nhánh ống xả nước khi cần thổi rửa giếng, van chặn, vòi lấy mẫu nước để kiểm tra lượng cát, độ đục và lấy mẫu phân tích thành phần lý hóa và vi sinh

- Chỉ vận hành khai thác mỗi giếng liên tục 20 giờ/ ngày, còn 4 giờ để giếng nghỉ, phục hồi lại mực nước tĩnh trong giếng

- Khi cần ít nước, giếng chỉ cần vận hành ít hơn 20 giờ là đủ thì nên giảm lưu lượng khai thác và kéo dài thời gian bơm liên tục hoặc tổng thời gian hoạt động liên tục của giếng là 20 giờ để kéo dài tuổi thọ của giếng

- Hàng ngày người trong tổ vận hành phải đến giếng 1 lần để phát hiện kịp thời các hiện tượng:

+ Khu vực giếng được bảo vệ có bị người hoặc động vật xâm phạm không?

+ Ống dẫn nước có bị rò rỉ không, mặt giếng và thành giếng bê tông có bị lún nứt không, nếu có nguy cơ sụt lún cao phải ngừng ngay bơm giếng, có nước từ ngoài

rỉ vào giếng không?

+ Các đồng hồ đo lưu lượng, áp lực nước, ampe kế, vôn kế và các thiết bị bảo vệ

có ở trạng thái bình thường không?

+ Bơm có bị rung và có cọ xát vào thành ống vách không ?

- Hàng tuần, 2 tuần hoặc ít nhất 1 tháng người vận hành phải ghi vào sổ theo dõi giếng các thông số sau: ví dụ ở bảng 1-1 giếng số … người vận hành …

Số liệu Ngày 27-4 Ngày 4-5 Ngày 11-5 Ngày 18-5 Ngày 25-5 Đồng hồ đo lưu lượng

Số tích lũy cũ 96.711 112.133 126.758 143.531 156.790

e) Quá trình suy thoái của giếng

* Sự suy thoái của giếng:

Mặc dù thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng nhưng không thể giữ cho giếng không bị suy thoái,các biện pháp sửa chữa, phục hồi và quản lý vận hành hợp lý sẽ làm chậm quá trình suy thoái và kéo dài tuổi thọ của giếng Nghiên cứu đã tiến hành tại Pháp, Đức và Mỹ cho thấy, nguyên nhân gây ra suy thoái giếng khoan là do:

- Giếng để cát lọt vào:

+ Lớp sỏi và lớp cát chứa nước quanh giếng bị đóng cặn, lèn chặt

+ Quá trình rỉ (hóa học và sinh học), quá trình lão hóa của vật liệu làm ống vách, ống lọc

Từ thực tế khảo sát và phân tích đã công bố tại Pháp cho thấy 25% số giếng suy thoái nhanh là do hư hỏng, thoái hóa của kết cấu giếng, 25% là do bơm rửa giếng sau khi khoan và các chế độ bơm không phù hợp với đặc tính của tầng chứa nước, 25% là do khảo sát thiết kế không đúng Như vậy nguyên nhân gây ra sự suy thoái giếng khoan 75% là do ý muốn chủ quan của con người trong thiết kế thi công và quản lý giếng gây

ra, 25% còn lại là do chất lượng nước ngầm, chế độ thủy văn của vùng và các tác động xấu do hoạt động của con người trong vùng ảnh hưởng của giếng gây ra Trong thực tế

Số tích lũy mới 112.133 126.758 143.531 156.790 170.788

Số m3 nước đã bơm được 15.422 14.625 16.773 13.259 13.988

thường gặp: 30% số giếng có tuổi thọ <10 năm, 10% số giếng có tuổi thọ từ 10-50 năm

Ở Pháp có những công ty cấp nước giữ cho các giếng có tuổi thọ trung bình từ 46-47 năm và có những giếng có tuổi thọ >60 năm

* Tăng lượng cát lọt giếng:

Cát từ tầng chứa nước đi qua lớp sỏi bọc, chui qua khe ống lọc vào trong giếng làm:

- Tăng hàm lượng cát trong nước

Có hiện tượng cát lọt vào giếng là do:

- Thiết kế chọn không đúng đường kính và cấp phối các hạt sỏi bọc quanh giếng và kích thước khe hở của ống lọc chọn không phù hợp

- Các hạt cát sỏi nằm kẹt, bịt một phần các khe rỗng của ống lọc làm tăng vận tốc nước đi qua các khe hở còn lại

- Lớp sỏi bọc quanh ống lọc quá mỏng < 50mm

- Ống hút của bơm hoặc rọ hút của bơm chìm đặt không đúng tâm giếng, bị kéo lệch về 1 bên

- Phá vỡ kết cấu và sự dính kết của các lớp cát quanh thành hố khoan trong quá trình đổ lớp sỏi bọc quanh ống lọc

- Lớp cát hạt nhỏ hoặc bùn không phát hiện được khi khoan và kết cấu giếng

- Bơm thổi rửa giếng sau khi khoan không đủ công suất hoặc chưa đủ thời gian

- Công suất bơm lớn hơn so với khả năng cấp nước ổn định của tầng chứa nước

- Mối nối giữa các ống vách hoặc giữa ống vách với ống lọc không kín

- Ống vách hoặc ống lọc bị nứt vỡ do rỉ sét, va chạm…

- Khe ống lọc bị rộng dần ra do bào mòn hoặc ống lọc bị biến dạng

Các nguyên nhân trên phần lớn có thể loại trừ được nếu khâu khảo sát, thiết kế và thi công, bơm thử giếng và chọn vật liệu kết cấu giếng đảm bảo đúng và tốt

* Giếng suy thoái trong quá trình khai thác do tác dụng:

- Tác dụng cơ học: nước đi qua lớp cát, sỏi quanh ống lọc vào giếng có tác dụng như quá trình lọc cơ học, làm chặt các hạt cát lại do tác dụng của dòng chảy và giữ các hạt bùn bẩn trên bề mặt làm giảm kích thước lỗ rỗng

- Tác dụng hóa học: trong nước có chứa sắt, mangan hòa tan do vận tốc và áp lực nước quanh giếng thay đổi gây ra lắng đọng hợp chất sắt và mangan Nước có độ cứng cao, lắng đọng CaCO3, các lắng đọng này bám quanh hạt cát sỏi thành khe rỗng ống lọc gây bít tắc giếng

Bảng 1-1 Sự thay đổi các thông số thủy hóa học làm tăng quá trình suy thoái của giếng khoan

Thay đổi các chỉ số Nguyên nhân và hậu quả

Độ hòa tan của sắt và mangan

Do môi trường thay đổi v.v…

- Do tác dụng của vi sinh:

Trong nước ngầm có sắt, mangan, chất hữu cơ, N và P là thức ăn tốt và là môi trường nuôi dưỡng để một số loại vi khuẩn phát triển như vi khuẩn hấp thụ sắt, vi khuẩn hấp thụ mangan và các loại vi khuẩn hữu cơ khác, các loại vi khuẩn này trong quá trình hoạt động sống tạo ra các sản phẩm hỗn hợp gắn kết các hạt bùn bẩn vô cơ và hữu cơ có trong nước làm tắc, chít các khe rỗng của tầng chứa nước quanh ống lọc và gây ra hiện tượng

ăn mòn, rỉ làm thoái hóa kết cấu giếng

Các hiện tượng gây ra suy thoái giếng thường gặp tùy thuộc vào đặc tính tầng chứa nước

và chu kỳ thời gian cần phải xử lý ở bảng 1-2

Cấu tạo địa

Cát sạn sỏi Bít tắc các khe rỗng của lớp chứa nước, hư hại kết cấu giếng,

tăng lượng cát lọt vào giếng

6-10 năm

Đá vôi nứt nẻ Bít tắc do cặn hóa học và sinh học bám vào các khe nứt và

mạch hở, nước đục do sét, phù sa, lắng đọng cặn carbonat

12-15 năm Trầm tích rắn Bít tắc do sắt và mangan hòa tan giảm công suất giếng 6-8 năm Trầm tích bở

rời

Lọt cát mịn, phù sa, sét bít tắc sinh học, dính bám làm tắc lỗ rỗng do lắng đọng hóa học, phá hoại kết cấu giếng

5-8 năm

f) Theo dõi, kiểm tra, đánh giá để ngăn ngừa quá trình suy thoái của giếng

Quá trình suy thoái của giếng do các nguyên nhân khác nhau xảy ra đồng thời và liên tục,

do vậy phải có chương trình theo dõi, kiểm tra và áp dụng các biện pháp đánh giá để tìm đúng nguyên nhân và đưa ra phương án bảo dưỡng, khôi phục giếng phù hợp

* Theo dõi lưu lượng và tổn thất áp lực giếng:

Bằng cách đo lưu lượng của bơm và mực nước động của giếng trong quá trình vận hành khi máy bơm và các thiết bị vận hành hoạt động bình thường mà thấy độ hạ mực nước S tăng lên, lưu lượng đơn vị (năng suất cấp nước của tầng chứa nước) Q/S (m3/h/m) giảm xuống 10% thì phải tiến hành đánh giá lại khả năng cung cấp nước của giếng bằng cách bơm thử theo 3 đến 4 cấp lưu lượng khác nhau Qui trình đánh giá như sau:

- Bước 1: cho ngừng bơm để cho mực nước trong giếng phục hồi đến mức ổn định (đo vị trí mực nước tĩnh)

- Bước 2: cho bơm chạy với lưu lượng 1/3 lưu lượng khai thác (điều khiển bằng cách mở van ở ống đẩy từ từ đến mức đồng hồ chỉ lưu lượng tức thời bằng 1/3 lưu lượng khai thác thì dừng lại) Cách 10 phút đo mực nước động trong giếng 1 lần, khi phát hiện được thời điểm mực nước động trong giếng ổn định (không xuống thấp nữa) bơm tiếp từ 0,5 đến 1 giờ, ghi lại các số liệu về lưu lượng Q m3/h và độ

- Bước 5: xử lý số liệu và đánh giá hệ số tổn thất của giếng

Dựa vào phương trình Jacob về quan hệ giữa độ hạ mực nước trong giếng và lưu lượng khai thác:

trong đó:

∆S: độ hạ mực nước trong giếng (L) (m)

B: hệ số tổn thất áp lực của tầng chứa nước ở chế độ chảy tầng (T/L2)

Q: lưu lượng bơm lên khỏi giếng (L3/T)

C: hệ số tổn thất: chế độ chảy rối của lớp cát, sỏi bọc và ống lọc của giếng (T2/L5)

Đem chia 2 vế của phương trình Jacob cho Q ta có:

Phương trình trên là phương trình đường thẳng, bằng 3 cặp số liệu đo Q, ∆S khi bơm thử

ta có thể tìm được hệ số B và C của tầng chứa nước và của giếng Thể hiện ở biểu đồ hình sau:

29Hình 2-3

Trong thực tế quản lý khai thác giếng có thể dựa vào hệ số C để đánh giá tình trạng hoạt động của giếng

Bảng 1-3 Hệ số tổn thất C của giếng và tình trạng hoạt động:

Tình trạng hoạt động của giếng Hệ số tổn thất C tính theo s2/m5

Thiết kế và hoạt động của giếng bình thường < 1.900

Giếng bị bít tắc nặng > 3.800

Không thể phục hồi lại nguyên trạng > 15.200

* Theo dõi và đánh giá hoạt động của bơm và thiết bị:

- Các đồng hồ đo lưu lượng, áp lực, ampe, vôn kế phải được bảo dưỡng thường xuyên và định kỳ 6 tháng 1 lần phải kiểm tra, chỉnh định lại theo đúng qui định của tiêu chuẩn chất lượng đo đếm

- Máy bơm và ống đẩy, ống hút trong giếng định kỳ 2 năm 1 lần phải kéo lên để bảo dưỡng (tra dầu mỡ, vặn lại bu-lông ở các khớp nối ống, chỉnh độ đồng trục giữa máy bơm và động cơ, tẩy rửa cặn bám ở cánh, vỏ bơm, rọ hút nước…)

- Để đánh giá độ sụt công suất của máy, dùng công thức sau:

- Công suất tính toán:

trong đó:

γ: trọng lượng riêng của nước = 1000

Q: lưu lượng của bơm tại đồng hồ đo lưu lượng (m3/s)

H: áp lực toàn phần của bơm (mét) gồm: áp lực chỉ trên đồng hồ ở ống đẩy qui ra mét, cộng với khoảng cách (mét), từ trục đồng hồ tới mực nước động trong giếng cộng với tổn thất áp lực trong ống từ rọ hút máy bơm đến điểm đặt đồng hồ áp lực (m)

ƞ1: ƞ hiệu suất động cơ (theo catalog của nhà sản xuất) ≈ 0,92 đến 0,95

η2: hiệu suất của bơm (theo catalog của bơm) ≈ 0,72 đến 0,8

P2: công suất tiêu thụ tính ra từ số đo ampe và vôn kế và cos φ của hệ thống điện

Nếu độ hút công suất DS còn là 80%-90% cần đưa bơm lên khỏi giếng để kiểm tra và đại

tu

Độ hao hụt theo công suất điện có thể gây ra do:

- Rọ hút của bơm bị sát vào thành giếng, vận tốc nước đi vào bơm qua phần còn lại của rọ bơm quá cao, áp lực tĩnh giảm gây ra hiện tượng bốc hơi nước trong bơm (cavitation)

- Mực nước động trong giếng quá thấp, tạo xoáy hút khí khi nước chảy vào bơm

- Mòn trục cánh quạt của bơm

- Khớp nối giữa bơm và động cơ bị lỏng

- Joăng cao su bọc trục bị lão hóa và rò rỉ

- Xì nước trên ống đẩy tại khớp nối hoặc bị thủng do bị rỉ

- Bùn cặn, cát bám vào làm tắc chít rọ thu nước

- Khi phát hiện nước bơm lên có màu trắng đục do khí hòa tan tức nước trong bơm

- Hàm lượng chất hữu cơ cao, có độ đục dễ bị lắng đọng cặn vi sinh

- pH thấp hàm lượng CO2 cao, nước có tính ăn mòn cao, ống lọc, ống vách, ống bơm để bị rỉ sét

- Khi hàm lượng hữu cơ cao, H2S, NH4 xuất hiện chứng tỏ giếng bị nhiễm bẩn từ nước trên mặt thấm vào

- Độ dẫn điện của nước thay đổi chứng tỏ môi trường bổ cập của nước ngầm thay đổi

* Theo dõi kiểm tra tình trạng làm việc và độ bền của vật liệu kết cấu giếng: trong công trình thu nước ngầm thường có nhiều vật liệu: ống thép, sắt, gang, nhựa, dây đồng, bê tông, xi măng… theo dõi bề mặt sự nứt gãy, uốn gãy, tốc độ lão hóa và rỉ sét của vật liệu

để có kế hoạch thay thế hoặc sửa chữa kịp thời

g) Các biện pháp phục hồi lưu lượng của giếng

Sau một thời gian khai thác công suất của giếng giảm dần do đó cần phải có biện pháp phục hồi lại khả năng thu nước của giếng sau mỗi chu kỳ hoạt động được coi là hợp lý là

từ 2-10 năm một lần, tùy thuộc vào chất lượng nước, đặc tính địa tầng và kết cấu giếng Hiện nay, đang áp dụng hai phương pháp phục hồi công suất của giếng: phương pháp cơ học và phương pháp hóa học

* Phương pháp cơ học:

Mục đích của phương pháp cơ học là dùng nước rửa để lấy đi các cặn bám trên ống lọc, trong lớp sỏi và trong khe rỗng của lớp cát quanh giếng phục hồi lại khả năng dẫn nước ban đầu của giếng Làm sạch cơ học gồm: phương pháp thủy lực (rửa),phương pháp nhiệt (làm co giãn khe rỗng) và phương pháp xung lượng Trong tài liệu này chỉ giới thiệu một vài phương pháp làm sạch bằng thủy lực và phương pháp xung lượng dùng nổ mìn

- Chổi quét: dùng chổi quét để làm sạch cặn bám phía trong ống vách và ống lọc khi có các hạt cát mắc vào khe hở của ống lọc hoặc sỏi chèn lấp bên ngoài khe ống lọc

Hình 2-4 Chổi quét phía trong ống lọc

Khi ống lọc có khe rỗng theo chiều dọc thì cho chổi chuyển động theo chiều thẳng đứng, khi khe rỗng theo chiều ngang thì cho chổi chuyển động xoay Phương pháp dùng chổi quét khó đánh giá được hiệu quả và không có tác dụng thông mạch rỗng trong lớp sỏi và lớp cát của tầng ngậm nước

- Dùng piston để tạo sóng gây xáo động làm co giãn lớp sỏi và cát quanh ống lọc Cấu tạo và vận hành xem hình 2-5

Hình 2-5 Phương pháp dùng piston gây áp lực xung

Vành ngoài của piston gắn vành cao su hoặc da mềm để không làm xước mặt trong ống lọc Đĩa piston có 2 lớp làm bằng gỗ ván hoặc đĩa thép, trên có lỗ hoặc van để giảm bớt

áp lực khi piston chuyển động lên xuống Tốc độ chuyển động lên xuống của piston tùy thuộc vào sức chịu lực khí nén (khi piston chuyển động xuống nước từ trong ống lọc đi

ra làm nở lớp sạn sỏi và cát quanh giếng, ống lọc chịu lực ép) và chịu lực kéo (khi piston chuyển động lên nước ở ngoài đi vào kéo theo cặn bẩn vào giếng) của ống lọc và tùy thuộc vào bán kính chiều dày lớp sỏi, cát quanh ống lọc cần rửa Phương pháp này khó xác định được hiệu quả và đôi khi làm phá vỡ ống lọc

- Bơm rút nước tăng cường qua ống lọc để kéo cặn bám trong các lớp sỏi cát đi vào ống lọc Gắn 2 mặt bích, một phía trên và một phía dưới của bơm chìm (xem hình I-5) để cho vận tốc nước đi qua khe ống lọc tăng gấp 5 lần khi bơm bình thường khoảng cách giữa 2 mặt bích Lb và lưu lượng bơm lên Qb tính theo công thức 2-5:

trong đó:

Lb: chiều dài đoạn được rửa (m)

Lống lọc: chiều dài toàn bộ của ống lọc (m)

Qkt: lưu lượng giếng đang khai thác ổn định (m3/h)

Qb: lưu lượng của bơm chìm dùng để làm sạch giếng (m3/h)

Ví dụ: dùng bơm chìm Qb= 80m3/h, giếng đang khai thác với lưu lượng Qkt= 125 m3/h, chiều dài ống lọc L=30m, theo công thức tính được chiều dài đoạn làm sạch là 3,84m trong thực tế có thể lấy 4m vì quá trình làm sạch đi từ trên xuống và khoảng cách làm sạch trùng lên nhau từ 0,5-1m Phương pháp này có theo dõi được kết quả rửa bằng cách

đo độ đục của nước bơm lên và bơm trong thời gian từ khi bắt đầu đến lúc nước ra có độ đục bằng nước lúc bơm bình thường thì ngừng bơm và chuyển xuống đoạn dưới Xem hình 2-6

Phương pháp bơm hút tăng cường được dùng để rút cát ra khỏi tầng sỏi bọc, rút cát mịn

ra khỏi lớp chứa nước bao quanh lớp sỏi để sắp xếp lại trật tự các hạt

Khi bơm rút nước lên thấy cát tiếp tục lên nhiều tức là ống lọc ở đoạn rút nước đã bị vỡ, cần áp dụng biện pháp sửa chữa hoặc vá hoặc lồng vào trong ống lọc đoạn bị vỡ một đoạn ống lọc khác có đường kính nhỏ hơn… hoặc đặt ống lọc mới vào trong ống lọc cũ, cách này làm giảm lưu lượng bơm do tăng độ hạ mực nước trong giếng

- Bơm nước vào và rút nước ra trên từng đoạn ống lọc:

Thiết bị gồm: ống đứng, chung quanh ống gắn các mặt bích có viền cao su hoặc da mềm tạo thành 2 buồng là buồng thu nước từ ngoài ống lọc vào và đường cấp nước từ trong ra các lớp phía ngoài ống lọc Xem cấu tạo và nguyên tắc làm việc hình 2-7

Nước hoặc dung dịch hóa học được bơm vào buồng dưới đi vào tầng sạn và được rút ra ở buồng trên Để thực hiện quá trình rửa cần có 2 bơm: bơm đưa nước sạch vào buồng dưới và bơm rút nước nước bẩn từ buồng trên ra Nước sạch bơm vào buồng dưới có thể

lấy ngay nước giếng đó hoặc nước của giếng bên cạnh, nước bẩn bơm lên được đo độ đục để đánh giá kết quả làm sạch Thời gian bơm kéo dài đến lúc nước rút ra có độ đục bằng độ đục của nước khi bơm bình thường thì chuyển sang đoạn khác

Hình 2-7 Thiết bị tạo buồng thu và ép nước vào tầng chứa nước bên ngoài ống lọc Công suất của bơm đẩy và bơm hút tính theo công thức 2-6:

trong đó:

Qb: là công suất bơm cần chọn (m3/h)

Qkt: công suất đang khai thác của đoạn ống lọc (m3/h):

trong đó:

Qo: lưu lượng giếng đang được khai thác (m3/h)

Lđoạn: chiều dài đoạn ống được rửa (m)

Lống lọc: chiều dài ống lọc (m)

d1: đường kính ngoài của ống lọc (m)

d2: đường kính hình trụ tạo nên bởi lớp sỏi cát bao quanh ống lọc cần phải rửa

Công thức 2-6 có thể viết lại:

Bơm cấp nước hoặc hóa chất xuống nên dùng bơm piston vì áp lực đẩy thường không dự đoán trước được

- Phương pháp nổ mìn tạo xung lượng phá vỡ liên kết giữa cặn dính bám và các hạt cát sỏi sạn của tầng chứa nước

Do quán tính của các hạt khác nhau và nước là môi trường không chịu nén nên có thể dùng xung lực do mìn nổ để tạo sóng gây chuyển động, cọ sát giữa các hạt để tách cặn bám dính, sau đó bơm nước rửa giếng để rút cặn ra với liều lượng bơm rửa bằng 1,5 lần lưu lượng khi khai thác Chất nổ thường dùng (không gây độc hại) trong các giếng cấp nước sinh hoạt là TNT, C7H5N3O6 (trinitroluene)

Lượng chất nổ từ 5÷25 gam cho 1m dài ống lọc, các mìn nổ được buộc thành 1 dây, thả dọc trong giếng, suốt chiều dài ống lọc Để thực hiện việc làm sạch giếng bằng biện pháp

nổ mìn, công ty cấp nước phải ký hợp đồng với đơn vị chuyên trách có khả năng tính toán và kỹ năng thực hiện để không phá vỡ ống lọc

* Phương pháp hóa học:

Các cặn dính bám làm tắc lỗ rỗng tầng lọc thường có nguồn gốc lắng đọng hóa học và sinh học vì vậy việc làm sạch giếng chỉ bằng phương pháp cơ học thuần túy thường không đem lại kết quả mong muốn Trong thực tế quản lý thường áp dụng kết hợp hai phương pháp làm sạch cơ học và làm sạch hóa học, theo qui trình: đầu tiên làm sạch cơ học để giảm bớt lượng cặn bẩn và thông mạch 1 phần sau đó làm sạch bằng hóa chất, cuối cùng là rửa giếng đưa cặn bẩn ra ngoài

- Lựa chọn hóa chất để tẩy rửa:

Đã có nhiều tài liệu nghiên cứu tác dụng của các loại hóa chất khác nhau đến quá trình hòa tan, phân tán các loại cặn bẩn trong giếng, trong tài liệu này không nêu phần lý thuyết mà chỉ nêu các loại hóa chất đã dùng có kết quả của Pháp, Đức, Mỹ và phù hợp với điều kiện Việt Nam

+ Cặn lắng dính bám là phù sa, nhôm kết tủa lẫn với cặn vi sinh vật: dùng các hợp chất muối của axít photphoric H3PO4 như: Na2H2P2O7 và Na4P2O7, nồng độ dung dịch 15% thời gian tiếp xúc từ 6-12 giờ

+ Cặn dính bám là sắt, mangan và cặn sinh học dùng axít clohydric HCl nồng độ 0,1M, pH≤ 1, thời gian tiếp xúc là 4-6 giờ, sau đó phải bơm rửa ngay, nếu để pH≥2 có khả năng dính bám lại

+ Cặn dính bám là CaCO3, CaSO4 do nước cứng sinh ra dùng axít clohydric HCl, nếu tầng ngậm nước là đá vôi thì phải dùng axít hữu cơ như photphoric hoặc citric

C6H8O7, sunphamic NH2SO3H vì axít H2SO4 hoặc HCl hòa tan đá vôi

+ Cặn dính bám là sunphat kim loại, sản phẩm của H2S có thể dùng axít H2SO4

- Tính toán lưu lượng dung dịch cần thiết:

Các kết quả nghiên cứu hiện trường đã có công bố tại Pháp, Đức cho thấy:

+ Khi vận tốc của nước

chảy trong khe rỗng của

như không xảy ra Do đó

chỉ cần tẩy rửa bằng hóa

p: độ rỗng của tầng chứa nước

rt: bán kính ngoài của hình trụ vành khuyên:

Qo: lưu lượng khai thác, nếu chọn Q m3/h, vmin= 0,005 m/s, ta có:

- Phương pháp đưa axit vào giếng để tẩy rửa:

+ Phương pháp trọng lực:

Dung dịch axit có tỉ trọng quãng 2,1 được đổ vào giếng theo ống cao su hoặc ống nhựa mềm với toàn bộ khối lượng đã tính được ở mục trên, có thể ép bằng khí nén từ trên mặt nước xuống với áp lực 2-5 bar cho hóa chất thấm sâu vào đất để đủ thời gian tiếp xúc Bơm rửa giếng, đo độ đục, tính lượng cặn rửa được

+ Phương pháp dùng bơm:

Dùng thiết bị hình 2-5 dùng bơm piston bơm dung dịch khi khoan để bơm axit vào buồng phân phối để tiếp xúc đủ thời gian,bơm tháo nước ra ngoài Trong thực tế khi dùng phương pháp trọng lực nên thực hiện làm ba đợt, với các bán kính rt tăng dần đến rt mong muốn như vậy lượng axit tốn hơn (mỗi lần mất một lượng axit bên trong giếng) nhưng hiệu quả làm sạch cao hơn

* Những điều cần lưu ý:

Trước khi chọn phương pháp và hóa chất tẩy rửa giếng để phục hồi lưu lượng cần phải khảo sát phân tích để xác định được đặc tính của cặn bám, nguyên nhân suy thoái giếng bằng các phương tiện như:

- Quay camera bên trong giếng để biết tình trạng mặt trong của ống vách, ống lọc (vết nứt vỡ, bít tắc, rỉ sét…) phát hiện dạng cặn bám, lượng cát trong ống lắng…

- Phân tích các mẫu cặn dính bám ở bơm, ống đứng trong giếng để xác định tính chất của cặn bám

- Nhiều trường hợp dùng kết hợp HCl với HNO3, H2SO4 với H2O2 cho kết quả tốt hơn nhiều Sau khi rửa giếng phải bơm thí nghiệm để đánh giá lại công suất của giếng đã được phục hồi

CHƯƠNG III MÁY BƠM VÀ ĐƯỜNG ỐNG DẪN Trong các nhà máy nước, việc tính toán chọn bơm và các thiết bị đi kèm cho một tổ bơm, thiết kế và hướng dẫn lắp đặt một tổ bơm và kết hợp các tổ bơm trong một trạm bơm đã được kỹ sư thiết kế thực hiện Trong chương này chỉ đề cập đến những công việc mà người vận hành trạm bơm và đường ống dẫn phải thực hiện để đảm bảo cho các máy bơm làm việc an toàn, đúng công suất thiết kế

Về vận hành máy bơm và trạm bơm, người đọc có thể tham khảo thêm tài liệu “Vận hành

và bảo dưỡng hệ thống cấp nước” của tác giả Nguyễn Trọng Dương do Hội Cấp thoát nước Việt Nam xuất bản năm 2007

3.1 Vận hành máy bơm

3.1.1 Khởi động tổ bơm mới

Khi tổ bơm và trạm bơm vừa lắp đặt xong đưa vào vận hành, cần có thợ vận hành có kinh nghiệm, cần sự có mặt và tư vấn của đại diện hãng chế tạo, cung cấp bơm và kỹ sư thiết kế Người vận hành phải đọc kỹ và nắm vững trình tự và các thao tác cần thiết khi khởi động trong bản hướng dẫn kỹ thuật của nhà chế tạo và của kỹ sư thiết kế trạm bơm Trước khi khởi động bơm, phải tra dầu mỡ theo hướng dẫn của nhà chế tạo, chất lượng dầu mỡ bôi trơn phải đảm bảo tốt theo yêu cầu Dùng tay quay trục bơm, đảm bảo rằng trục bơm được quay tự do Sau đó kiểm tra khớp nối giữa trục bơm và trục động cơ để đảm bảo trục bơm và trục động cơ nằm ngang bằng trên một đường thẳng Kiểm tra điện

áp của dòng điện cấp đến để đảm bảo đã phù hợp với yêu cầu của động cơ, kiểm tra hệ thống dây cấp điện và các đồng hồ đo để đảm bảo đã ở vị trí thiết kế và ở tình trạng sẵn sàng làm việc và thiết bị bảo vệ nhiệt quá tải ở bộ khởi động đã đặt đúng vị trí Quay động cơ với thời gian liên tục đủ để kiểm tra chiều quay của trục bơm có đúng chiều với mũi tên chỉ chiều quay của bơm chưa Kiểm tra hệ thống van khóa, rọ hút sạch, van trên ống hút đã mở, van trên ống đẩy ở vị trí đóng hoặc mở theo yêu cầu của thiết kế Kiểm tra và khởi động hệ thống mồi bơm (nếu có) Không cho bơm chạy khi bơm chưa được mồi (trừ bơm có thiết bị tự mồi và bơm piston màng)

Trước khi cho bơm chạy, bơm phải được xả hết khí và mồi đầy nước Mở nút xả khí trên đỉnh bơm, cho nước vào nhồi đầy ống hút và hộp bơm, khi nước trào ra qua nút xả khí ở đỉnh bơm, khi đã thoát ra hết, bơm đầy nước Vặn chặt van hoặc nút xả khí ở đỉnh bơm lại Ở hầu hết các trường hợp khi khởi động tổ bơm mới, van trên đường ống đẩy luôn ở

vị trí mở hoàn toàn trừ trường hợp xảy ra nước va hoặc động cơ không đủ công suất an toàn cho sự tăng nhẹ công suất khi bắt đầu bơm (áp lực thấp, lưu lượng bơm lớn hơn bình thường, công suất tiêu thụ cao hơn bình thường chút ít tùy đặc tính kỹ thuật của bơm và động cơ), do kỹ sư thiết kế yêu cầu Sau khi khởi động bơm, quan sát và kiểm tra chiều quay của bơm xem đã đúng, kiểm tra hộp vòng đệm có giọt nước thấm ra với số lượng từ 40 đến 60 giọt trong một phút như mong muốn không? Kiểm tra hộp ổ bi có bị nóng do thiếu dầu mỡ hoặc tra dầu mỡ quá mức không? Khớp nối mềm không phát ra

tiếng ồn, nếu có tiếng ồn có thể do khớp nối không thẳng và phẳng, khe hở của mối nối điều chỉnh chưa đúng Kiểm tra các bulông neo chịu lực đều và ở vị trí vặn chặt chưa? Đọc trị số trên đồng hồ đo áp lực và đồng hồ lưu lượng sau khi bơm đã chạy ổn định, so sánh các trị số này với các trị số tương ứng tra trên biểu đồ đặc tính của bơm do nhà sản xuất cung cấp Nếu có sai lệch, kiểm tra lại độ kín của đường ống và van ở ống hút, ống đẩy và các thiết bị trên ống đẩy có bị tắc bít hoặc rò rỉ hay không

3.1.2 Ngừng bơm

Sau khi khởi động, nếu không đạt yêu cầu vì một lý do nào đó, cần phải ngừng bơm để tìm nguyên nhân và hiệu chỉnh lại, sau khi ngừng bơm, hộp khởi động của động cơ điện được mở ra, cách ly khỏi hệ thống cấp điện, treo biển báo tạm ngừng và lý do cần cách ly với hệ thống cấp điện của trạm bơm Nếu động cơ được trang bị bộ sấy nhiệt dây cuộn, cân cho bộ sấy ở tình trạng làm việc để khử ẩm cho động cơ và các vòng đệm, hơi ẩm có thể ngưng tụ trong cuộn dây, làm giàm độ cách ly giữa các vòng trong cuộn dây Tất cả các van khóa trên đường ống hút và ống đẩy của tổ bơm được đóng kín lại Xả nước ra khỏi bơm bằng cách mở nút xả khí ở đỉnh bơm và nút xả nước ở đáy vỏ bơm Kiểm tra

và thay dầu mỡ ở các ổ bi và vòng đệm bằng dầu mới Tiến hành kiểm tra và loại trừ dần các nguyên nhân gây ra trục trặc cho tổ bơm

3.1.3 Kiểm tra thiết bị điện

Trong một tổ bơm, động cơ điện thường ít phải chú ý bảo dưỡng hơn bơm, và ở chế độ vận hành trung bình, việc tra dầu mỡ cho các ổ bi của động cơ tại nhà máy trước khi xuất xưởng đủ cho động cơ vận hành ổn định sau 1 năm (Kiểm tra lại những chỉ dẫn bảo dưỡng động cơ của nhà sản xuất đối với số giờ làm việc liên tục của ổ bi) Khi tra dầu

mỡ cho động cơ, chú ý rằng cho dầu mỡ quá mức có thể gây ra trục trặc cho ổ bi và làm

hư hại các cuộn dây Làm sạch và sấy khô tất cả các tiếp điểm của hệ thống điện Kiểm tra độ lơi lỏng tại các điểm tiếp xúc Dùng Ampe kế đo dòng điện ở các pha để tính toán kiểm tra độ lệch của dòng điện giữa 3 pha, nếu trị số dòng điện giữa 3 pha lệch nhau quá 5% phải mời chuyên gia điện động cơ đến tìm nguyên nhân để khắc phục Kiểm tra điện thế khi động cơ khởi động và trong quá trình vận hành

Trong trạm bơm có nhiều thiết bị điện được dùng để điều khiển và bảo vệ tổ bơm Nếu

bộ khởi động, bộ ngắt mạch và cầu dao được sử dụng, chúng phải được lắp đặt theo đúng qui chuẩn thiết kế và lắp đặt đối với từng loại thiết bị này Ở các tổ bơm được điều khiển đóng mở tự động bằng phao nổi, điện cực báo mực nước, chênh áp lực đo theo bọt khí, theo sự dao động của mực nước ở bể hút hoặc mực nước ở bể chứa, đài nước ở đầu đẩy thì ảnh hưởng của váng nổi bọt nổi và vật nổi đến bộ đo mực nước là rất quan trọng, nên phải thường xuyên kiểm tra và loại trừ hiện tượng này

3.2 Những sự cố có thể gặp phải khi vận hành tổ bơm

Những liệt kê sau đây về sự cố trong vận hành tổ bơm có thể bao gồm hầu như tất cả các nguyên nhân gây ra hỏng hóc cho bơm khi đang vận hành hoặc làm giảm hiệu suất của