Bài giảng Cấp thoát nước: Chương 1 - TS. Võ Thị Tuyết Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cấp thoát nước" Chương 1 - Nguồn nước, Công trình thu nước và Xử lý nước, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Nguồn nước và các công trình thu nước; Công trình thu nước; Công nghệ xử lý nước mặt và nước ngầm; Các sơ đồ dây chuyền xử lý nước cấp; Các quá trình xử lý nước cấp;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấp thoát nước: Chương 1 - TS. Võ Thị Tuyết Giang

Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Khoa Kỹ thuật Xây Dựng CẤP THOÁT NƯỚC (Water supply & sewerage) TS. Võ Thị Tuyết Giang MỤC TIÊU MÔN HỌC o Tính toán, thiết kế hệ thống cấp nước sinh o Tính toán, thiết kế hệ thống thoát nước hoạt, sản xuất cho một đơn vị sử dụng nước (nước sinh hoạt, nước mưa) cho một đơn (nhà ở, nhà công cộng, xí nghiệp,…) vị sử dụng nước o Tính toán, thiết kế, quy hoạch hệ thống cấp o Tính toán, thiết kế, quy hoạch hệ thống nước cho một khu vực thoát nước cho một khu vực TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
TÀI LIỆU HỌC TẬP o Võ Thị Tuyết Giang. Bài giảng Cấp thoát o Terence Mcghee. Water Supply & nước. Trường ĐH Bách Khoa TPHCM, 2024. Sewerage. Mc Graw Hill India, 6th edition, o BM KT&QL Tài nguyên nước. Bài giảng Cấp 2014. thoát nước. Trường ĐH Bách Khoa TPHCM, o Phần mềm EPANET. 2007. o Phần mềm WaterGEMS. o Trần Hiếu Nhuệ & nnk. Cấp thoát nước. NXB o Phần mềm SWMM. Khoa học & Kỹ thuật, 2012. o Nguyễn Phương Thảo & nnk. Cấp thoát nước trong nhà và công trình. NXB Xây dựng, 2021. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước NỘI DUNG MÔN HỌC o Chương 1: Nguồn nước – Công trình thu nước o Chương 4: Khái niệm chung về thoát nước – Xử lý nước o Chương 5: Hệ thống thoát nước cho khu vực o Chương 2: Khái niệm chung về cấp nước o Chương 6: Hệ thống cấp nước trong nhà o Chương 3: Hệ thống cấp nước cho khu vực o Chương 7: Hệ thống thoát nước trong nhà BÀI TẬP (30%): trắc nghiệm/tự luận THI (50%): trắc nghiệm/tự luận KIỂM TRA (20%): trắc nghiệm/tự luận TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
Chương 1: NGUỒN NƯỚC – CÔNG TRÌNH THU NƯỚC – XỬ LÝ NƯỚC 1.1. Nguồn nước và các công trình thu nước 1.1.1. Nguồn nước: Gồm nguồn nước mặt, nguồn nước ngầm và nguồn nước mưa. o Nguồn nước mặt o Nguồn nước ngầm - Nước sông: Theo vị trí tồn tại so với mặt đất: Trữ lượng lớn, dễ khai thác, độ cứng & hàm - Nước ngầm mạch nông: 3-10m, không áp lượng Fe nhỏ. - Nước ngầm mạch trung bình: 10-20m, Thay đổi lớn theo mùa về Q, mức nước, nhiệt thường là không áp hoặc có áp cục bộ độ và độ đục, hàm lượng cặn cao, dễ bị nhiễm - Nước ngầm mạch sâu: >20m, nằm trong các bẩn. tầng chứa nước - Nước suối: Mùa khô Q nhỏ, trong; mùa lũ Q Theo áp lực: lớn, đục. - Nước ngầm không áp - Nước hồ, đầm: Dễ nhiễm bẩn - Nước ngầm có áp - Nước biển TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.1.1. Nguồn nước Nguồn nước ngầm TCVN 5942:1995. Chất lượng nước. Tiêu chuẩn Ưu: Sạch, xử lý đơn giản, có thể xây dựng chất lượng nước mặt. phân tán, bảo đảm an toàn cấp nước TCVN 5943:1995. Chất lượng nước. Tiêu chuẩn Nhược: thăm dò, khai thác khó khăn; thường chất lượng nước biển ven bờ. bị nhiễm sắt, nhiễm mặn; trữ lượng khai thác hạn TCVN 5944:1995. Chất lượng nước. Tiêu chuẩn chế chất lượng nước ngầm. TCVN 5502:2003. Nước cấp sinh hoạt. Yêu cầu o Nguồn nước mưa chất lượng. o Trữ lượng nguồn nước đảm bảo khai thác 1.1.2. Lựa chọn nguồn cung cấp nước nhiều năm. o Chất lượng nước đáp ứng yêu cầu vệ sinh o Ưu tiên chọn nguồn nước gần nơi tiêu thụ, theo TCVN địa chất công trình phù hợp với yêu cầu XD, TCVN 5294:1995. Chất lượng nước. Quy tắc lựa có điều kiện bảo đảm vệ sinh nguồn nước. chọn và đánh giá chất lượng nguồn tập trung cấp o Ưu tiên chọn nguồn nước ngầm. nước uống, nước sinh hoạt. o Không làm thay đổi chế độ dòng chảy của các nguồn. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.1.3. Công trình thu nước o Công trình thu nước ngầm - Vị trí giếng nên gần nhà nhưng phải cách xa các - Công trình thu nước ngầm mạch nông chuồng nuôi xúc vật, hố xí tối thiểu 7 – 10m. Giếng khơi: - D = 0,8 – 2m, chiều sâu H = 3 – 20m Tính toán giếng khơi: xác định - Đứng độc lập (dùng nước ít) hoặc thành 1 nhóm - Số lượng giếng giếng khơi nối vào giếng tập trung bằng các ống - Đường kính giếng xiphông. + lưu lượng cần thu - Đáy giếng: cấu tạo tầng lọc đáy giếng gồm 3 + tính chất của tầng nước hoặc 4 lớp cát sỏi, chiều dày mỗi lớp tối thiểu + cách thu nước 100mm. + loại thiết bị bơm đặt trong giếng - Thành giếng: bằng gạch, BT đá hộc, đá ong, … + biện pháp thi công - Lát nền và xây bờ xquanh giếng cao hơn mặt Đk giếng thường không quá 3 – 4 m, nếu đk lớn đất chừng 0,8m; bọc đất sét dày 0,5m xquanh thì nên dung giải pháp nhóm giếng. thành giếng từ mặt đất xuống độ sâu 1,2m (tránh - Độ sâu giếng theo Q yêu cầu với điều kiện độ hạ nước mưa chảy trên mặt kéo theo chất bẩn chui sâu MN trong giếng khi bơm không vượt quá độ vào giếng). hạ MN cho phép. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước Giếng khơi: Mặt đất tự nhiên 4 Ống hút máy 3 Mực nước tĩnh bơm Ống xi phông Giếng tập 2 Thành giếng trung Đáy giếng Trạm bơm - Giếng hoàn chỉnh: giếng có vách và phần thu xuyên hết tầng - MN tĩnh: là MN trong giếng khi chưa bơm, MN tĩnh trùng với ngậm nước MN ngoài giếng - Giếng hoàn chỉnh: giếng có vách và phần thu không xuyên - MN động: là MN trong giếng khi đang bơm hạ xuống và ổn hết tầng ngậm nước định tương ứng với lưu lượng hút Cấu tạo giếng khơi Sơ đồ nhóm giếng khơi TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
Giếng khơi: Tính toán giếng khơi - Cách 1 - Khi lấy nước từ đáy: Nếu khoảng cách từ đáy đến tầng cản nước lớn Nếu H và T rất lớn thì có thể bỏ qua vế phải của hơn đường kính giếng (T  2r): mẫu số. 2 KSr Khi T > 10r và R < 10H : Q = 4KSr. Q  r R  (1  1,18 ) (V.D.Babuskin) 2 T 4H - Khi lấy nước qua thành bên: có thể sử dụng CT r : bán kính trong của giếng. tương tự như với giếng khoan không hoàn chỉnh K : hệ số thấm. không áp: S : độ hạ MN trong giếng khi bơm. 1,36 KS 2( H  T )  S R : bán kính ảnh hưởng. Q R T : khoảng cách từ đáy giếng đến tầng cản lg r nước. H : chiều sâu MN tĩnh tính đến đáy cách thủy. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước Giếng khơi: Tính toán giếng khơi - Cách 2 (tính như giếng khoan) Khi thu nước từ đáy: Q1 = F1.V1 V1 : vận tốc nước chảy qua tầng lọc đáy vào trong Khi thu nước từ thành bên: Q2 = F2.V2 giếng. Khi thu nước từ đáy và thành bên: Q = Q1 +Q2 V1 = αβK(1-p)(η-1) (C.V.Idbacser)  = 0,5 - 0,6: hệ số an toàn. F1 : diện tích đáy giếng. β : hệ số phụ thuộc cấu tạo lọc. F2 : diện tích phần thu nước thực tế của giếng K : hệ số thấm (m/ng). (bằng phần diện tích xung quanh của giếng có bố p : độ rỗng của lớp vật liệu lọc. trí khe thu nước và nằm trong MNN) η : hệ số nhớt động học của nước. V2: vận tốc nước chảy qua thành bên vào giếng. V2 = 60K1/3 TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
Giếng khơi: Tính toán giếng khơi - Cách 3  .d 2 Lưu lượng giếng khơi: Q  Vcp ( m3 / s ) 4 Đường kính d50 (mm) Vgh(m/s) Đường kính d50 (mm) Vgh(m/s) tầng chứa nước tầng chứa nước 0.05 0.01 0.7 0.09 0.1 0.02 0.8 0.10 0.2 0.03 1.0 0.11 0.3 0.04 1.5 0.14 0.4 0.06 2.0 0.16 0.5 0.07 3.0 0.18 0.6 0.08 - - Tốc độ tới hạn của dòng nước qua đáy giếng khơi TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.1.3. Công trình thu nước o Công trình thu nước ngầm - Công trình thu nước ngầm mạch nông Đường hầm ngang thu nước: gồm - Hthống ống thu nước (= sành hoặc BT có lỗ d = 8mm hoặc khe rộng 10 – 100mm, có thể xếp đá dăm, đá tảng thành hành lang thu nước, xquanh có lớp bọc = đá dăm, cuội, sỏi để ngăn cát chui vào) nằm ngang đặt trong lớp chứa nước, có độ dốc để nước tự chảy về giếng tập trung. - Giếng tập trung - Giếng thăm: bố trí trên đường ống cứ khoảng 25 – 50m và tại những vị trí đường hầm đổi hướng để A- Giếng thăm kiểm tra nước nhảy, lấy cặn và thông hơi. B- Giếng tập trung C- Trạm bơm - Hiện nay, sd ống bê tông xốp (chế tạo bằng sỏi và D- Đường thu nước nằm ngang vữa xi măng mác 400 vói liều lượng 250 kg cho 1m3 bê tông) đặt trực tiếp trong lớp đất chứa nước để Sơ đồ đường hầm ngang thu nước làm đường hầm ngang thu nước. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
Đường hầm ngang thu nước: Đường hầm ngang thu nước hoàn chỉnh Đường hầm ngang thu nước không hoàn chỉnh TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước Đường hầm ngang thu nước: Tính toán Q dựa trên cơ sở các định luật về dòng thấm của Darcy. Giả thiết tầng cản nước ở phía đáy là mặt nằm ngang, trạng thái chuyển động của nước ngầm từ tầng chứa đến đường hầm là trạng thái chảy tầng. 𝑄= 𝑆 1 Cách 1 (CT Dupuid) Cách 2 (CT A.V.Romanop) 𝑄 = 𝐾𝐿𝑆 + 𝑅 2,3𝑙𝑔 1,67𝑇 𝑅 + 𝜋𝑏 2𝑇 Khi thu nước 1 bên: Khi thu nước 2 bên: 𝑄= L: chiều dài đường hầm. b: chiều rộng đường hầm. T: khoảng cách từ đáy hầm đến tầng cản nước. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.1.3. Công trình thu nước o Công trình thu nước ngầm - Công trình thu nước ngầm mạch sâu Giếng khoan: - Đkính D = 0,1 – 0,6 m, chiều sâu H = vài chục – vài trăm m, công suất 5 – 500 l/s - Cấu tạo: + Miệng giếng: để kiểm tra, xem xét và đặt máy + ống lọc: đặt trong tầng chứa nước, nhiệm vụ bơm, động cơ, ống đẩy. làm trong nước sơ bộ. + Thân giếng (ống vách): gồm 1 số ống thép + ống lắng cặn : ở cuối ống lọc, cao 2 – 5 m, để không rỉ nối với nhau = mặt bích, ren hoặc hàn, lắng cặn. hoặc dùng ống BTCT nối với nhau = ống lồng; có - Tránh nhiễm bẩn cho giếng bởi nước mặt thấm nhiệm vụ chống nhiễm bẩn và chống sụt lở giếng. vào bọc đất sét xquanh thân giếng dày Bên trong thân giếng ở phía trên là các guồng khoảng 0,5 m với chiều sâu tối thiểu là 3 m kể từ bơm nối với động cơ điện bằng trục đứng. Có thể mặt đất xuống. dùng tổ máy bơm và động cơ nhúng chìm. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước Giếng khoan: a) Ống vách nối với ống lọc bằng đai liên kết b) Ống vách nối với ống lọc bằng côn nối Sơ đồ giếng khoan Sơ đồ cấu tạo giếng khoan TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
Giếng khoan: a) Giếng khoan hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm không áp, c) Giếng khoan hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm có áp đáy giếng khoan đến tầng cản nước đầu tiên (khoan tới lớp d) Giếng khoan không hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm có áp đất cách nước) b) Giếng khoan không hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng nằm cao hơn tầng cản nước (khoan tới lưng chừng lớp đất chứa nước) Các loại giếng khoan TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước Giếng khoan: Tính toán sơ bộ theo CT sau: K (m/ngđ) 𝑄= Lớn nhất Trung bình Nhỏ nhất (m3/h) Sỏi sạn 100 Cát không đều, lẫn sỏi sạn 100 40 20 Cát hạt thô 15 12 10 l: chu vi ống thu. Cát hạt mịn 10 5 1 K: hệ số thấm (m/h). Khi không có số liệu thăm Cát pha 2 1 0,2 Sét pha 0,1 0,05 0,01 dò, có thể tham khảo số liệu ở bảng bên. Sét 0,08 0,01 0,005 H: chiều dày tầng chứa nước. h: chiều cao MN trong giếng tính từ đáy ống thu. Giá trị hệ số thấm K ước tính của một số loại đất TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.1.3. Công trình thu nước o Công trình thu nước mặt - CTTN bờ sông là 1 bể chứa nước gồm nhiều - Phần lớn là các công trình thu nước sông gian, mỗi gian chia 2 ngăn: ngăn thu và ngăn hút. - Vị trí hợp lý nhất: nơi bờ và lòng sông ổn định, Nước từ sông vào ngăn thu qua các cửa thu có điều kiện địa chất công trình tốt; có đủ độ sâu nước. Tại cửa thu nước có đặt các song chắn làm cần thiết để lấy nước trực tiếp từ sông không bằng các thanh thép d = 10 – 16 mm, cách nhau phải dẫn đi xa. 40 – 50 mm. Từ ngăn thu, nước qua các lưới chắn CTTN bờ sông (CTTN gần bờ): để vào ngăn hút là nơi bố trí các ống hút của máy - Áp dụng: khi bờ dốc, nước ở bờ sâu bơm. Lưới chắn làm bằng các sợi dây thép d = 1 - - Đk địa chất công trình ở bờ tốt: trạm bơm cấp 1 1,5 mm với kích thước mắt lưới (2x2) đến (5x5). có thể đặt ngay ở bờ kết hợp với CTTN CTTN loại kết hợp (giá thành XD rẻ, chi phí quản lý ít) - Đk địa chất công trình ở bờ xấu : trạm bơm cấp 1 đặt tách rời ở xa bờ CTTN loại phân ly TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.1.3. Công trình thu nước o Công trình thu nước mặt CTTN lòng sông (CTTN xa bờ): MNmax 1 2 - Áp dụng : khi bờ thoải, nước nông, mực nước MNmax dao động lớn CTTN gần bờ - Cửa thu nước lòng sông (có song chắn rác) còn loại kết hợp gọi là họng thu nước (phễu hoặc ống miệng loe), đầu bịt song chắn và được đưa ra cố định dưới 1 2 đáy sông (bằng hệ thống cọc gỗ hoặc bệ bê MNmax tông), dùng ống tự chảy về. CTTN gần bờ MNmax - Trạm bơm có thể kết hợp hoặc phân ly với công loại phân ly trình thu. TB M max N M min N Cöa thu n-í c Hè thu CTTN xa bờ TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.2. Xử lý nước 1.2.1. Cơ sở lựa chọn kỹ thuật và công trình xử lý nước - Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xử lý. - Chất lượng của nước yêu cầu (sau xử lý) phụ o Phương pháp cơ học thuộc mục đích của đối tượng sử dụng. o Phương pháp hóa học - Công suất của nhà máy nước. o Phương pháp sinh học - Điều kiện kinh tế kỹ thuật. - Điều kiện của địa phương. TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.2.2. Công nghệ xử lý nước mặt và nước ngầm Công nghệ xử lý nước mặt Công nghệ xử lý nước ngầm TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.2.3. Các sơ đồ dây chuyền xử lý nước cấp Sơ đồ 1 – Cấp nước trực tiếp sau khi khử trùng (nước nguồn đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt) Sơ đồ 2 – Xử lý nước bằng lọc chậm (nước nguồn có chất lượng loại A, độ đục ≤ 30 mg/l ≈ 15 NTU, hàm lượng rong, rêu, tảo và độ màu thấp) TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.2.3. Các sơ đồ dây chuyền xử lý nước cấp Sơ đồ 3 – Xử lý nước bằng lọc trực tiếp (nước nguồn có chất lượng loại A, độ đục ≤ 20 mg/l ≈ 10 NTU) Sơ đồ 4 – Xử lý nước ngầm bằng làm thoáng đơn giản và lọc (nước ngầm có chất lượng loại A) TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.2.3. Các sơ đồ dây chuyền xử lý nước cấp Sơ đồ 5 – Xử lý sắt nước ngầm bằng làm thoáng, lắng tiếp xúc và lọc (nước ngầm có chất lượng loại B) Sơ đồ 6 – Dùng hóa chất để khử sắt và mangan trong nước ngầm (nước ngầm có chất lượng loại C, hàm lượng sắt cao, kết hợp khử mangan) TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.2.3. Các sơ đồ dây chuyền xử lý nước cấp Sơ đồ 7 – Dây chuyền công nghệ XLN truyền thống (nước nguồn có chỉ tiêu chất lượng loại B hoặc tốt hơn) Sơ đồ 8 – Dây chuyền công nghệ XLN có màu, mùi, vị (nước nguồn có chỉ tiêu chất lượng loại C) TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
1.2.4. Các quá trình xử lý nước cấp TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước 1.2.4. Các quá trình xử lý nước cấp TS. Võ Thị Tuyết Giang BG Cấp thoát nước
Thank you