Báo cáo tốt nghiệp Cấp thoát nước trong nhà

Nội dung text: Báo cáo tốt nghiệp Cấp thoát nước trong nhà

1. TRƯỜNG . KHOA .  Báo cáo tốt nghiệp Đề tài: Cấp thoát nước trong nhà 1
2. MỤC LỤC PHẦN I 2 CẤP NƯỚC 2 CHƯƠNG I 2 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ 2 HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 2 CHƯƠNG II 10 NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 10 2.1. Nguồn cung cấp nước và công trình thu nước 10 2.1.1. Nguồn cung cấp nước 10 CHƯƠNG III 31 MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 31 3.1. Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước. 31 3.1.1. Sơ đồ mạng lưới cấp nước 31 CHƯƠNG V 52 HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG NHÀ 52 CHƯƠNG IX 74 THOÁT NƯỚC BÊN TRONG NHÀ 74 9.1 - Hệ thống thoát nước bên trong nhà 74 CHƯƠNG X 94 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC BÊN TRONG NHÀ. 94 2
3. PHẦN I CẤP NƯỚC CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 1.1. Các hệ thống cấp nước và tiêu chuẩn dùng nước 1.1.1. Các hệ thống cấp nước, phân chia và lựa chọn Hệ thống cấp nước là tổ hợp những công trình có chức năng thu nước, xử lý nước, vận chuyển, điều hoà và phân phối nước. Hệ thống cấp nước có thể phân loại như sau: 1- Theo đối tượng phục vụ: hệ thống cấp nước đô thị, công nghiệp, nông nghiệp, đường sắt 2- Theo chức năng phục vụ: hệ thống cấp nước sinh hoạt, sản xuất, chữa cháy. 3- Theo phương pháp sử dụng nước: Hệ thống trực tiếp, hệ thống tuần hoàn. 4- Theo nguồn nước: hệ thống nước ngầm, nước mặt 5- Theo nguyên tắc làm việc: hệ thống có áp, không áp tự chảy 6- Theo phạm vi cấp nước: hệ thống cấp nước thành phố, khu nhà ở, tiểu khu nhà ở Mỗi loại hệ thống như vậy về yêu cầu, quy mô, tính chất và thành phần công trình có khác nhau, nhưng dù có phân chia theo cách nào thì sơ đồ của nó tựu trung cũng có thể là hai loại cơ bản: sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp (hình 1-1) và sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn (hình 1-2). 3
4. Qua hai sơ đồ (hình 1-1, 2) ta thấy: Công trình thu đón nhận nước tự chảy từ nguồn vào, trạm bơm cấp I hút nước từ công trình thu bơm lên khu xử lý rồi dự trữ ở bể chứa, trạm bơm cấp II bơm nước từ bể chứa vào hệ thống dẫn đến đài và hệ thống mạng lưới phân phối. Về chế độ công tác thì hố thu, trạm bơm cấp I và khu xử lý làm việc điều hoà trong ngày. Bể chứa có chức năng điều hoà, chỉnh lưu lượng giữ khu xử lý và yêu cầu trong ngày. Đài nước dùng để điều hoà áp lực và một phần lưu lượng. Tuỳ theo chất lượng nước yêu cầu, điều kiện tự nhiên, nhất là của nguồn nước và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật có thể thêm hoặc bớt các công trình trong các sơ đồ trên. Có thể kết hợp công trình thu và t rạm bơm cấp I vào một công trình khi địa chất và địa hình cho phép. Đối với những hệthống cấp nước nhỏ giản đơn có thể kết hợp đặt cả máy bơm cấp II vào công trình ấy. Nếu chất lượng nước ngầm thoả mãn yêu cầu tiêu thụ, phụ thuộc vào tình hình đất đai và yêu cầu phân phối nước dọc tuyến. Nếu khu xử lý đặt ở độ cao đảm bảo được áp lực phân phối, thì không cần trạm bơm cấp II và đài nước. Khi công suất của hệ thống cấp nước lớn, nguồn cung cấp điện đảm bảo, trong trạm bơm cấp II đặt máy bơm ly tâm và được cơ giới hoá hay tự động hoá thì có thể không cần đài nước Để chọn sơ đồ cho một hệ thống cấp nước cần căn cứ: - Điều kiện tự nhiên: Nguồn nước, địa hình, khí hậu - Yêu cầu của các đối tượng dùng nước. Thông thường cần nghiên cứu các mặt: Lưu lượng, chất lượng, tính liên tục, dây chuyển xử lý, áp lực, phân phối đối tượng theo yêu cầu chất lượng - Về khả năng thực thi, cần nghiên cứu: khối lượng xây dựng và thiết bị kỹ thuật, thời gian, giá thành xây dựng và quản lý. Để có một sơ đồ tối ưu ta phải so sánh kinh tế kỹ thuật nhiều phương án. Phải tiến hành so sánh toàn bộ cũng như từng bộ phận của sơ đồ. Chọn được sơ đồ hệ thống cấp nước hợp lý sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao, bởi thế đòi hỏi chúng ta phải có kiến thức chuyên môn sâu cũng như những kiến thức tổng hợp về các chuyên môn khác. 1.1.2 Tiêu chuẩn dùng nước ( cấp nước) 4
5. Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một đơn vị trong một đơn vị thời gian ( thường là trong mnột ngày) hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/ người ngày, lít/ đơn vị sản phẩm). Muôna thiết kế một hệ thống cấp nước cần xác định tổng lưu lượng theo tiêu chuẩn trong tiêu chuẩn cấp nước hiện hành (bằng 1-1) TCXD -33-68. Tiêu chuẩn ở bảng 1-1 dùng cho các nhu cầu ăn uống sinh hoạt trong các nhà ở, phụ thuộc vào mức độ trang bị kỉ thuật vệ sinh trong nhà, điều kiện khí hậu, tập quán sinh hoạt và các điều kiện có ảnh hưởng khác của mỗi địa phương. Nước cấp tiêu dùng trong sinh hoạt, ăn uống là không đồng đều theo thời gian. Để phản ánh chế độ làm việc của các hạng mục công trình trong hệ thống cấp nước theo thời gian, nhất là trạm bơm cấp II, mà không làm tăng hay giảm công suất của hệ thống, người ta đưa ra hệ thống không điều hoà giờ(kg) - là tỷ số giữa lưu lượng tối đa và lưu lượng trung bình giờ trong ngày cấp nước tối đa. Để phản ánh công suất của hệ thống trong ngày dùng nước tối đa, thường là về mùa nóng, với công suất dùng nước trong ngày trung bình (tính trong năm) người ta đưa ra hệ số không điều hoà ngày (kg), theo TCXD -33-68, Kng = 3,35 - 1,5 Khi họ chọn tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cần lưu ý vùng khí hậu và xét khả năng phục vụ cuả hệ thống ít nhất là 5 - 10 năm sau. 2/ Nước công nghiệp : Tiêu chuẩn cấp nước công nghiệp phải được xác định trên cơ sở dây chuyền công nghiệp của xí nghiệp do cơ quan thiết kế hay quản lý cấp. Tiêu chuẩn nước công nghiệp được tính theo đơn vị sản phẩm. Cùng một loại xí nghiệp , nhưng do dây chuyền công nghệ và trang thiết bị khác nhau, lượng nước dùng cho nhu cầu sản xuất có thể chênh lệch nhau. Bảng (1-2) nêu ví dụ tiêu chuẩn nước dùng cho nhu cầu sản xuất. Bảng (1-1) Tiêu chuẩn dùng Hệ số Trang bị tiện nghi trong nhà Nước trung bình không điều (1/người ngày đêm) hoà giờ (Kg) Loại I Các nhà bên trong không có hệ thống cất thoát nước và dụng cụ vệ sinh. Nước dùng thường ngày lấy từ vòi 5
6. nước công cộng ngoài phố. 40 - 60 2,5 - 2,0 Loại Các nhà bên trong chỉ có vòi lấy II nước không có dụng vụ vệ sinh 80 - 100 2 - 1,8 Loại Các nhà bên trong có hệ thống cấp III thoát nước, có dụng cụ vệ sinh nhưng không có thiết bị tắm 120 - 150 1,8 - 1,5 Loại Các nhà bên trong có hệ thống cấp IV thoát nước, có dụng cụ vệ sinh và có thiết bị tắm thông thường 150 - 200 1,7 - 1,4 Loại Các nhà bên trong có hệ thống cấp V thoát nước, có dụng cụ vệ sinh có chậu tắm và cấp nước oo nóng cục bộ 200 - 300 1,5 - 1,3 Bảng (1-2) Tiêu chuẩn Chú thích cho một đơn Các loại nước Đơn vị đo vị đo (m3/l đ vị đo) - Nước làm lạnh trong nhà máy nhiệt điện. 1000KW/h 160 - 400 Trị số nhỏ dùng - Nước cấp nồi hơi nhà máy nhiệt điện 1000KW/h 3 - 5 cho công suất nhiệt điện lớn - Nước làm nguộn động cơ đốt trong 1 ngựa/h 0,015 - 0,04 - Nước khai thác than. 1 tấm than 0,2 - 0,5 - Nước làm giàu than. 1 tấm than 0,3 - 0,7 Bổ sung cho hệ - Nước vận chuyển than theo máng. 1 tấm than 1,5 - 3 thống tuần hoàn - Nước làm nguội lò luyện gang. 1 tấm gang 24 - 42 - Nước làm nguội lò Mác tanh. 1 tấm thép 13 -43 - Nước cho xưởng cán ống 1 tấm 9 - 25 - Nước cho xưởng đúc thép 1 tấm 6 - 20 - Nước để xây các loại gạch 1000 viên 0,09 - 0,21 - Nước rửa sỏi để đổ bê tông 1m3 1 - 1,5 - Nước rửa cát để đổ bê tông 1m3 1,2 - 1,5 - Nước phục vụ để đổ 1m3 bê tông 1m3 2,2 - 3,0 6
7. - Nước để sản xuất các loại gạch 1000 viên 0,7 -1,0 - Nước để sản xuất ngói 1000 viên 0,8 -1,2 Nước cấp cho công nghiệp địa phương: trường hợp ở phân tán và không tính cụ thể được, cho phép lấy bằng 5 10% (theo TCXD33-68) lượng nước ăn uống và sinh hoạt trong ngày dùng nước tối đa của điểm dân cư. Tiêu chuẩn dùng nứoc cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt của công nhân sản xuất tại các xí nghiệp công nghiệp lấy theo bảng (1-3) Bảng 1-3 Tiêu chuẩn Hệ số không điều Loại phân xường (1/người ca) Hoà giờ (kh) - Phân xưởng nóng toả nhiệt lớn hơn 20 K.calo - 1m3/h 35 2,5 - Phân xưởng khác 25 3,0 Lượng nước tắm của công nhân sau giờ làm việc tính theo kíp đồng hồ nhất với tiêu chuẩn 40 người một vòi tắm 500l/h với thời gian tắm là 45 phút. 3/ Nước tưới cây, tưới đường Tiêu chuẩn nước dùng để tưới cây, vườn hoa, quảng trường, đường phố trong các đô thị, thì tuỳ theo loại mặt đường, loại cây trồng đieuè kiện khí hậu để chọn. Nói chung có thể lấy từ 0,5 11 l/m 2 diện tích được tưới. 4/ Nước dùng trong các nhà công cộng: Tiêu chuẩn nước dùng trong các nhà công cộng lấy theo quy định cho từng loại (TCXD - 33 - 68). 5/ Nước rò rỉ của mạng lưới phân phối: Lượng nước nàykhông có tiêu chuẩn rõ rệt, tuỳ theo tình trạng của mạng lưới mà có thể lấy từ 5 10% tổng công suất của hệ thống. Thực tế lượng nước rò rỉ của mạng lưới phân phối có khi lên tới 15  25%. 6/ Nước dùng trong khu xử lý: Để tính toán sơ bộ có thể chọn tỷ lệ 510% công suất của trạm xử lý (trị số nhỏ dùng cho công suất lớn hơn 20.000m 3/ngày đêm). Lượng nước này dùng cho nhu cầu kỹ thuật của trạm, phụ thuộc vào từng loại công trình: bể lắng 1,5  3%; bể lọc 3 5%; bể tiếp xúc 8 10%. 7/ Nước chữa cháy: Lưu lượng nước, số đám cháy đồng thời, thời gian cháy, áp lực nước để chữa cháy cho một điểm dân cư phụ thuộc vào quy mô dân 7
8. số, số tầng cao, bậc chịu lửa và mạng lưới đường ống nước chữa cháy đã quy định trong TCVN-11 - 63; có thể tham khảo bảng (4-2) tài liệu [10]. 1.2. Lưu lượng và áp lực trong mạng lưới cấp nước. 1.2.1. Xác định lưu lượng nước tính toán Lượng nước tính toán cho khu dân cư có thể xác định theo công thức: qtb .N 3 Qmax.ngàyđêm = kng ; m /ngày đêm (1) 1000 Qmax.ng.d 3 Qmax.h = ; m /h (2) 24 Qmax.h 1000 qmax.s = ; 1/s (3) 3600 Trong đó: Qmax.ng.đ ; Qmax.h ; q max.s - Lưu lượng nước lớn nhất ngày đêm, giờ và giây. kng; kh - hệ số không điều hoà ngày đêm, giờ; qtb - tiêu chuẩn dùng nước trung bình (1/người ngày đêm); N - Dân số tính toán của khu dân cư (người) Lưu lượng nước tưới đường, tưới cây có thể tính theo công thức sau: 10.000F.qt 3 Qt.max.ng = = 10.Fqt ; m /ngày (4) 1000 Qt.max.ng 3 Qt.max.h = ; m /h (5) T Qt.max.ng 1000 qt.max.s = ; 1/s (6) 3600 Trong đó: Qt.max.ng ; Qt.max.h ; qt.max.s - lưu lượng nước tưới lớn nhất ngày đêm, giờ và giây; F - diện tích cây xanh hoặc mặt đường cần tưới, ha; 2 qt - tiêu chuẩn nước tưới, (1/m ngày đêm); T - thời gian tưới trong ngày, (giờ) Lưu lượng nước dùng cho sản xuất thường người ta coi như phân bố đều trong quá trình sản xuâts và được xác định theo tiêu chuẩn tính trên đơn vị sản phẩm. 1.2.2. áp lực trong mạng lưới cấp nước 8
9. Muốn đưa nước tới các nơi tiêu dùng thì tại mỗi điểm của mạng lưới cấp nước bên ngoài phải có một áp lực tự do dự trữ cần thiết. áp lực này do máy bơm hoặc đài nước tạo ra. Muốn việc cấp nước được liên tục thì áp lực của máy bơm hoặc chiều cao của đài nước phải đầy đủ để đảm bảo đưa nước tới những vị trí bất lợi nhất của khu dân cư, tức là điểm đưa nước tới ngôi nhà nằm ở vị trí cao nhất, xa nhất so với trạm bơm và đài nước (trên ranh giới cấp nước), đồng thời tại điểm đó phải có một áp lực tự do cần thiết để đưa nước tới các thiết bị dụng cụ vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất bên trong nhà. Áp lực tự do cần thiết tại vị trí bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước bên ngoài, còn gọi là áp lực cần thiết của ngôi nhà, có thể lấy sơ bộ như sau: nhà một tầng 10m; nhà hai tầng 12m; nhà ba tầng 16m cứ như vậy, khi tăng thêm một tầng thì áp lực cần thiết tăng thêm 4m. Trong hệ thống cấp nước chữa cháy áp lực thấp, áp lực cần thiết ở các cột lấy nước chữa cháy bất lợi nhất tối thiẻu phải là 10m. Còn trong trường hợp chữa cháy áp lực cao, áp lực cần thiết của cột lấy nước chữa cháy bất lợi nhất phải đảm bảo đưa nước qua các ống vải gai chữa cháy (1-50 100m) đến vị trí bất lợi nhất của ngôi nhà có cháy và tại đó cũng phải có áp lực đầy đủ tói thiểu là 10m. Để dễ theo dõi mối liên hệ về phương diện áp lực giữa các công trình cấp nước có thể xem sơ đồ giới thiệu ở hình (1-3) Từ sơ đồ trên có thể tính được chiều cao đặt dài nước Hđ và áp lực công tác của máy bơm. nh Hđ + Zđ = Znh + Hct + h1 (7) nh Hđ + Znh - Zđ +Hct +h1 Hb + Zb = Hđ + hđ + Zđ + h2 (8) Hb = Zđ - Zb + Hđ + hđ + h2 Trong đó: Zb, Zđ, Znh - cốt mặt đất tại trạm bơm, đài nước và ngôi nhà bất lợi nhất; nh Hct - áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất; Hđ, Hb - Độ cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm; hd - chiều cao của thùng chứa nước trên đài; 9
10. h1 - Tổng sóo tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ đài đến ngôi nhà bất lợi nhất. h2 - tổng sóo tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm đến đài. CHƯƠNG II NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 2.1. Nguồn cung cấp nước và công trình thu nước 2.1.1. Nguồn cung cấp nước Khi thiết kế hệ thống cấp nước, một trong những vấn đề có tầm quan trọng bậc nhất là chọn nguồn nước. Nguồn nước quyết định tính chất và thành phần các hạng mục công trình, quyết định kinh phí đầu tư xây dựng và giá thành sản phẩm. 10
11. Nguồn nước thiên nhiên được sử dụng vào mục đích cấp nước, có thể chia làm hai loại: - Nước mặt : sông ngòi, ao hồ và biển - Nước ngầm: Mạch nông, mạch sâu, giếng phun. a/ Nguồn nước mặt Nguồn nước mặt chủ yếu do các sông, hồ chứa và trường hợp đặc biệt mới dùng đến biển. Nước mưa, hơi nước trong không khí ngưng tụ và một phần do nước ngầm tập trung lại thành những dòng suối và thành sông. Chảy qua nhiều miền đất khác nhau, nước sông vì thế mang theo nhiều tạp chất. Nước sông có hàm lượng cao về màu lũ, chứa lượng hữu cơ và vi trùng lớn khi chịu ảnh hưởng nước thải thành phố đổ ra, có độ màu cao khi thượng nguồn có nhiều đầm lầy. Nước ao hồ thường có hàm lượng cận bé, nhưng độ màu, các tạp chất hữu cơ, phù du, rong tảo lại lớn. Nước biển chứa lượng muối cao chủ yếu là NaCl và nhiều phù du trong tảo ở vùng nước gần bờ. ở nước ta, với lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2000 mm phân bố tương đối đều so với nhiều nước trên thế giới. Hệ thống sông ngòi chằng chịt có lưu lượng nước rất phong phú. Nước ta hẹp, từ Trường Sơn ra biển Đông độ dốc lớn, lại ít hồ thiên nhiên và nhân tạo nên lượng nước phân phối không đều trong năm. Về mùa mưa nước thừa gây ra lụt, úng, về mùa khô nước không đủ cung cấp cho nông nghiệp, công nghiệp và đô thị. Trong những năm qua Nhà nước đã đầu tư xây dựng nhiều hồ lớn dùng trị thuỷ và điều tiết nước, nhằm phục vụ cho nhiều mục đích, trong đó có cấp nước cho dân dụng và công nghiệp. Về phương diện chất lượng, nguồn nước sông ở ta có hàm lượng cặn quá lớn về mùa mưa lũ, còn các chỉ tiêu vi trùng và hoá lý khác không đòi hỏi phải xử lý phức tạp. Các hồ có dung tích lớn nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng của các khu dân cư có thể dùng làm nguồn cấp nước. Các ao hồ nhỏ ở nông thôn tuy hàm lượng cặn bé, nhưng độ màu rất cao, các hợp chất hữu cơ và phù du, rong tảo rất lớn, nên không dùng làm nguồn nước cấp. Nước ta có khoảng 3000km bờ biển. Nước biển làm mặn những quãng sông dài 20  25 km sâu vào trong lục địa. Nước ngầm vùng đồng bằng ven biển 11
12. cũng bị nhiễm mặn do ảnh hưởng của biển trước đây và hiện nay thấm sau vào lục địa có nơi tới 100km. Khi nghiên cứu nguồn nước mặn cần lưu ý các khái niệm: lưu lượng tối đa ứng với mực nước cao nhất; lưu lượng tối thiểu ứng với mực nước thấp nhất; tốc độc dòng chảy và tình trạng bồi lở của các triều sông. b/ Nguồn nước ngầm. Nước mưa, nước mặt và hơi nước trong không khí ngưng tụ lại thẩm thấu vào lòng đất tạo thành nước ngầm. Nước ngầm được giữ ại hoặc chuyển động trong các lỗ rỗng hay khe nứt của các tầng đất đá tạo nên tầng ngậm nước. Khả năng ngậm nước của các tầng đá phục thuộc vào độ nứt nẻ. Các loại đất sét, hoàng thổ không chứa nước. trong quá trình thấm qua các lớp đất, các tạp chất, vi trùng được giữ lại, nên nước ngầm thường có chất lượng tốt. ở nước ta, một số nơi phát hiện nước ngầm phong phú trong các tầng trầm tích biển, trầm tích sonog và trong tanàg đá vôi nứt nẻ. Nước ngầm ở ta có hàm lượng muối cao ở các vùng đồng bằng ven biển, ở các nơi khác phổ biến có hàm lượng sắt, mangan, canxi và manhê lớn hơn tiêu chuẩn cho phép nên phải xử l ý mới dùng được. Nước ngầm trong các tầng đá vôi nuét nẻ phần lớn có chất lượng tốt. Nước ngầm mạch sâu được các tầng trên bảo vệ nên ít bị nhiễm bẩn bởi các hợp chất hữu cơ và vi trùng. Nước ngầm cũng vì thế mà có nhiệt độ ổn định (18270C). So với mước mặt, nước ngầm ấm về mùa rét và mát mẻ về mùa nóng, ngoài ra nước ngầm thường được khai thác phân tán, ít ảnh hưởng khi có chiến tranh, các khu xử lý phân bố đều, mạng lưới đường ống ít tốn kém. Một số khái niệm cần thiết khi nghiên cứu nguồn nước ngầm: - Mực nước tĩnh: mực nước trong giếng chưa bơm trùng với mực nước ngoài giếng. - Mực nước động: nước rong giếng khi đang bơm hạ xuống và ổn định tương ứng với lưu lượng nước hút đi. - Đường cong giảm áp: do bơm, mực nước tĩnh bên ngoài giếng giảm dần xuống đến mực nước động trong giếng tạo nên đường cong giảm áp. 12
13. - Bán kính giảm áp còn gọi là bán kính ảnh hưởng, là khoảng cách từ tâm giếng đến hết đường cong giảm áp. Địa tầng không thấm nước nằm dưới tầng ngậm nước gọi là đáy không ngậm nước và nằm trên gọi là tầng mái không ngậm nước. Theo áp l ực nước ngầm được chia ra nước ngầm có áp và không có áp. ở ta có khái niệm nước ngầm mạch nông, mạch sâu. Nước ngầm khong áp là khi chứa không đầy tầng ngậm nước hoặc chứa đầy mà trên nó không có tầng mái không thấm nước. Trường hợp đó nước ngầm có mặt nước tự do gọi là mặt thoáng, có áp lực bằng áp lực khí quyền. Chiều dày tầng ngậm nước được tính từ mặt thoáng đến đáy không ngậm nước (hình 2-1) Nước ngầm có áp là khi chứa đầy tầng ngậm nước mà trên nó có tầng mái không thấm nước và có đường mực nước đi trong hay trên tầng mái. áp lực nước trong tầng ngậm nước lớn hơn áp lực khí quyển. ở những nơi tầng mái thủng, nước phun lên trên mặt đất tạo nên những giếng phun, vết lỗ c/ Chọn nguồn nước. Chọn nguồn nước phải dựa trên cơ sở kinh tế kỹ thuật của các phương án, nhưng cần lưu ý các điểm sau: - Nguồn nước phải có lưu lượng trung bình nhiều năm theo tần suất yêu cầu của đối tượng tiêu thụ, bảng (2-1). Trữ lượng nguồn nước phải đảm bảo khai thác nhiều nắm. - Chất lượng nước đáp ứng yêu cầu vệ sinh theo TCXD-33-68, ưu tiên chọn nguồn nước nào dễ xử lý và ít dùng hoá chất. - Ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng. Vì nước ngầm kinh tế trong khai thác, quản lý và có những ưu điểm khác như đã nêu ở trên. Cùng với việc điều hoà và khai thác các nguồn nước hiện có, chúng ta phải quan tâm đúng mức đến việc bảo vệ các nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn do nước thải công, nông nghiệp và thành phố. Nhà nước đã ban hành các quy định bảo vệ vệ sinh nguồn nước. có các nội dung chủ yếu. Bảng (2-1) Tần suất lưu Đối tượng dùng nước Cấp an toàn lượng trung bình (%) 13
14. - Nhà máy luyện kim, lọc dầu, nhiệt điện, nước sinh hoạt đô thị có dân số lớn hơn 50.000 người, cho phép giảm lưu lượng 30% từ 1 3 ngày 1 95 - Nhà máy sàng than, làm giàu quặng, lọc dầu, máy xây dựng và các công nghiệp khác cũng như cấp nước sinh hoạt đô thị có dân số bé hơn 50.000 người, các xí nghiệp công nghiệp cho phép giảm lưu lượng không quá 30% trong một tháng và cắt nước 3  5 giờ II 90 - Các xí nghiệp công nghiệp nhỏ, các hệ thống tưới trong nông nghiệp cũng như cấp nước diểm dân cư không quá 500 ngươì cho phép giảm 30% lưu lượng trong một tháng và cắt nước một ngày III 85 Đối với nước ngầm: khu vực bảo vệ I, nếu tầng bảo vệ dày hơn 6m thì bán kính bảo vệ lấy 50m, nếu tầng bảo vệ ≤ 6m thì bán kính 100m. Trong khu vực I nghiêm cấm xây dựng và người không được lui tới nếu không có trách nhiệm. Khu vực II là khu vực hạn chế quanh khu vực I, chỉ cho phép xây dựng các công trình của hệ thống cấp nước nếu tầng bảo vệ có bán kính 300m. Nếu đất ở khu vực II thấm nước thì tuỳ theo độ thấm mà bán kính bảo vệ lấy 50  300m và phụ thuộc vào cỡ hạt của tầng bảo vệ. Đối với nước mặt: Khu vực I nghiêm cấm xây dựng, tắm giặt, làm bến bãi và xả nước vào nguồn trong phạm vi: thượng nguồn ≥ 200  500m, hạ lưu ≥ 100 200 m và tuỳ theo lưu lượng, tốc độ ảnh hưởng của thuỷ triều đến dòng sông. Khu vực II không cho phép xả nước bẩn vào phía thượng nguồn của sông lớn 15  20km, sông vừa 20  40km và toàn bộ thượng nguồn các sông nhỏ. Khu vực III hạn chế nhưng cho phép xả nước thải có xử lý và phải tính toán hiệu quả tự làm sạch của nguồn. Đối với hồ chứa đập nước: nghiêm cấm nuôi cá, xả nước bẩn vào hồ, nghiêm cấm xây dựng, chăn nuôi trồng trọt trong phạm vi 300  500m gần bờ 14
15. nếu vùng đất bằng phẳng và toàn bộ lưu vực nếu mặt đất dốc về phía hồ. Khu vực hạn chế là 300  500m kế tiếp theo. 2.1.2. Công trình thu nước. a. Công trình thu nước mặt Phần lớn công trình thu nước mặt là công trình thu nước sông. Công trình thu nước sông nhất thiết phải đặt ở đầu dòng nước phía bắc khu dân cư và khu công nghiệp theo dòng chảy của sông. Công trình thu nước hợp lý nhất là đặt ở nơi dòng sông ít hay đổi, có chiều sâu mực nước lớn để nước được trong, người ta thường bố trí ở phía bờ lõm của sông. Bờ lõm hay xói lở nên phải gia cố cẩn thận. Công trình thu nước thực chất là một bể chứa nước thường chia làm nhiều gian để có thể thay đổi nhau làm việc khi sửa chữa hoặc rửa bể (xem hình 2-2). Mỗi gian chia làm hai ngăn: Ngăn thu nước ở ngoài có tác dụng lắng cặn sơ bộ cho nước trong, ngăn ở trong - ngăn hút là nơi bố trí các đường ống hút của máy bơm. Cửa thu nước phía trên được mở trong mùa lũ vì phía dưới đục hơn do cặn lắng xuống. Đến mùa cạn thì mở cửa dưới cho nước chảy vào ngăn thu. Song chắn rác có nhiệm vụ chắn giữ các loại rác, củi gỗ và xác xúc vật trôi sông còn lưới chắn giữ các loại rác rưởi nhỏ hơn. 2. Công trình thu nước giữa lòng sông. Nếu ở bờ sông mực nước quá nông, bờ thoải, mực nước lại dao động lớn người ta thường lấy nước ở giữa lòng sông (khác với loại nằm sát bờ ở chỗ cửa thu nước đưa ra giữa sông), dùng đường ống hút tự chảy vào công trình thu nước nằm ở sát bờ. Trạm bơm có thể tách ly hoặc kết hợp với công trình thu nước,. hình (2-3). Cửa thu nước là một phễu thuật ống miệng loe đầu bị song cắn rác ngược lên trên và được số định dưới đây bằng khung gỗ hoặc bê tông. ở cửa thu nước phải có phao, cờ báo hiệu tránh cho tàu bè đi lại khỏi va chạm. 3. Công trình thu nước vịnh. Khi cần thu nhiều nước mà sông có nhiều phù sa thì người ta thường cho nước sông chảy vào một cái vịnh hình lòng chảo có tác dụng lắng trong sơ bộ rồi xây dựng công trình thu nước và trạm bơm, hình (2-5). Tuỳ theo tình hình cụ thể mà có thể đào sông vào hoặc đắp kè ra để tạo vinh, hoặc đào mương nối với sông để lấy nước, đồng thời để lắng sơ bộ. b/ Công trình thu nước ngầm 15
16. Tuỳ theo yêu cầu dùng nước, tương ứng với các loại nước ngầm, trong kỹ thuật cấp nước người ta thường sử dụng các loại công trình thu nước ngầm sau đây: 1. Đường hầm ngang thu nước: loại này dùng để thu nước ngầm nông hoặc ở những nơi nước ngầm sâu bị nhiễm mặn đào giếng khó khăn. Đường ống ngang thu nước gồm những ống có lỗ hoặc khe ở thành ống, đặt nằm ngang trong lớp đất có nước ngầm nông, có độ dốc hướng về phía giếng tập trung nước, từ đó dùng gầu múc hoặc máy bơm đưa nước đi tiêu dùng. Trên đường nước chảy về giếng tập trung cách nhau 25  50m, người ta làm một giếng thăm để kiểm tra xem xét và để thông hơi, hình (2-6). Ống thu nước có thể làm bằng sành hoặc bê tông có lỗ với đường kính 8mm, hoặc khe hở với kích thước 10 x 1000mm, thường đặt thẳng góc với chiều nước ngầm chảy. Để cho nước được trong sạch chung quanh ống nên có tầng lọc nước gồm: đá dăm, sỏi, cuội và cát bao bọc. Thay thế cho ống có thể làm các đường hầm thu nước bằng cách xếp đá dăm, đá tảng thành các hành lang cho nước chảy, (hình 2-7). Nếu dùng ống bê tông xốp thì không cần có tầng lọc ở ngoài. 2. Giếng khơi: Loại này thích hợp để thu nước ngầm mạch nông hay lưng chừng khi lượng nước không cần nhiều, có thể dùng cho một gia đình hoặc nhóm gia đình. Khi cần lượng nước nhiều có thể dùng một nhóm giếng rồi tập trung nước vào một giếng chính nhờ các ống si phông nối các giếng với nhau, (hình 2-8), hoặc dùng giếng có đường kính lớn với các ống thu nước nằm ngang, tập trung vào giếng như hình cánh quạt. Đường kính giếng khơi thường lấy khoảng 1  1,5m. Nước chảy vào giếng có thể từ dưới đáy chiu lên hoặc từ các khe hở ở thành giếng chiu vào. Để tránh nước mưa trên mặt phủ kéo theo chất bẩn chiu vào giếng phải xây thành và xung quanh thành giếng cách mặt đất 1,2m người ta d dắp motọ lớp đất sét nhão dày khoảng 0,5  1,0m để bảo vệ. Thành giếng có thể xây bằng gạch, bê tông xỉ, bê tông đá hộc, bê tông cốt thép, đá ong (tùy theo vật liệu địa phương). Trong trường hợp đất dễ sụt lở, để dễ dàng nhanh chóng và an toàn trong khi thi công, người ta thường chế tạo sẵn các khẩu giếng bằng gạch bằng 16
17. bê tông có chiều cao từ 0,5  1,0m, rồi đánh thụt từng khẩu giếng xuống theo phương pháp hạ giếng chìm. Các khẩu giếng nối với nhau bằng vữa xi măng. Bờ giếng thường xây cách mặt đất 0,8m, xung quanh lát sàn gạch có độ dốc 0,02 để thoát và có hàng rào bảo vệ. Khi chọn vị trí giếng cần kết hợp với địa chất, địa chất thuỷ văn để lấy được nước ngầm tốt, đỡ phải đào sâu. Vị trí giếng phải gần nhà, xa các chuồng trâu bò, xí để đảm bảo vệ sinh. 3. Giếng khoan: Dùng để thu nước ngầm sâu khi cần lượng nước nhiều, đường kính giếng khoan từ 150  600mm (phần cuối cùng), công suất của giếng từ 5500l/s. Giếng khoan gồm có: giếng khoan hoàn chỉnh (đào sâu xuống lớp đất cản nước) và không hàn chỉnh (khoan lưng chừng lớp đất chứa nước), giếng khoan có áp và không áp. Khi cần một lưu lượng nước lớn có thể phải thực hiện một nhóm giếng khoan. Khi đó các giếng sẽ tác động ảnh hưởng lẫn nhau và công suất từng giếng giảm đi so với khi nó làm việc độc lập. - Cửa giéng hay miệng giếng, để xem xét hay kiểm tra và đặt máy bơm, động cơ, thường xây nhà để che phủ. - Thân giếng, gồm có một số ống thép không rỉ - gọi là ống vách được nối với nhau bằng ống lồng, mặt bích hoặc hàn. - Ống lọc, nằm trong lớp đất ngậm nước có tác dụng làm trong nước sơ bộ trước khi nó chảy vào giếng. ống lọc có rất nhiều loại khác nhau. Thông dụng nhất là loại ống lọc - loại lưới đan. Loại này gồm một ống lõi bằng théo có chân lỗ với đường ống 10  20 lần chiều rộng. Bên ngoài ống có bọc một lớp lưới thép không rỉ hay lưới đồng có đường kính 0,25 1mm. Giữa ống thép và lưới thường có một sợi dây đồng ngăn cách, soịư dây đồng có 2 6mm được quấn quanh ống thép theo hình xoắn ốc, cách nhau 10  15 mm, hình (2-9). - Ống lắng cặn, ở cuối ống lọc cao 2  5m, dùng để lắng cặn, cặn lắng khi chiu vào ống lọc thì rơi xuống ống lắng cặn. 2.2. Các quá trình xử lý cơ bản 2.2.1. Yêu cầu về chất lượng nước và các biện pháp xử lý. Nước thiên nhiên dùng cho các hệ thống cấp thoát nước thường có chất lượng khác nhau. Nước mặt có nhiều cặn, vi trùng, độ đục và hàm lượng muối 17
18. cao. Nước ngầm trong, ít vi trùng, nhiệt độ ổn đinh, nhiều muối khoáng và thường có hàm lượng sắt, mangan và các khí hoà tan cao. Chất lượng nứoc thiên nhiên được đặc trưng bởi các chỉ tiêu hoá lý và vi trùng. Chỉ tiêu hoá lý gồm: nhiệt độ, độ đục, độ màu, mùi vị. Chỉ tiêu hóa học: loại và nồng độ các chất hoà tan. - Nhiệt độ, khácnhau về các mùa và các loại nước nguồn, phụ thuộc vào không khí ở giới hạn rộng 4  40 0C và thay đổi theo độ sâu nguồn nước. Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định 17  27 0C. Nhiệt độ được xác định bằng nhiệt kế. - Hàm lượng cặn: nước mặt luôn chứa một hàm lượng cặn nhất định- là các hạt sét, cát do dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động, thực vật mục nát hoà vào trong nước. Cũng một nguồn nước hàm lượng cặn (mg/l) khác nhau theo các mùa - mùa khô ít và mùa mưa lũ nhiều. Hàm lượng cặn của nước ngầm chủ yếu là do cát mịn, giới hạn tối đa 30  50mg/l. Hàm lượng cặn của nước sông dao động lớn, có khi lên tới 3000 mg/l. Hàm lượng cặn được tính bằng mg/l sau khi đã qua giấy lọc đun sấy ở nhiệt độ 105  110 0C. Khi hàm lượng cặn ít có thể đo bằng độ trong, xác định bằng cách đổ nước vào một bình thuỷ tinh cao 30cm ở đáy có đặt các chữ tiêu chuẩn màu đen (phương pháp Sneller) hoặc cao 350mm ở đáy có đặt chữ thập đen rộng 1mm trên nền trắng được chiếu sáng bằng một bóng điện 300W (phương pháp Diener). Độ trong được đo bằng cột nước tối đa mà qua nó từ trên nhìn xuống người ta đọc được chữ tiêu chuẩn hay thấy rõ chữ thập. - Độ màu, do các chất gumid, các hợp chất keo của sắt, nước thải của một số công nghiệp hay do sự phát triển mạnh của rong tảo trong các nguồn thiên nhiên tạo nên. Độ màu được xác định bằng phương pháp so màu theo thang Pla- tin-coban và tính bằng độ. - Mùi và vị: nước thiên nhiên có nhiều mùi vị khác nhau, có thẻe có vị vay nhẹ, mặn, chua có khi hơi ngọt. Vị của nước có thể do các chất hoà tan trong nước tạo nên. Mùi của nước có thể do nguồn tự nhiên tạo nên nhu mùi bùn, đất sét, vi sinh vật, phù du cỏ dại hay xác xúc vật có thể do nguồn nhân tạo như clo, fênol, nước thải sinh hoạt mùi và vị có thể xác định bằng cách ngửi và 18
19. nếm của người thí nghiệm và được phân biệt làm 5 cấp: rất yếu, yếu, rõ, rất rõ và mạnh. Thành phần hóa học của nước thiên nhiên muôn màu muôn vẻ thường đặc trưng bời các chỉ tiêu cơ bản sau: - Cặn toàn phần, mg/l, bao gồm tất cả các chất hữu cơ và vô cơ ở trong nước, không kể các chất khí. Cặn toàn phần được xác định bằng cách đun cho bay hơi một dung tích nước nguồn nhất định và lấy ở nhiệt độ 105 0C  110 oC cho đến khi trọng lượng không đổi. Cặn hoà tan và tinh cặn: cặn hoà tan cũng được xác định bằng phương pháp trên, nhưng trước khi đun cho bốc hơi, cần lọc bỏ cặn không hoà tan. Tinh cặn là các cặn thuộc nguồn gốc vô cơ, được xác định bằng cách đun một dung tích nước nguồn nhất định rồi đem đốt sấy ở nhiệt độ 8000C. Phụ thuộc vào phương pháp xác định, nếu lọc rồi đem đun sấy ta được tinh cặn hòa tan, còn nếu đem đun sấy nước không lọc ta được tinh cặn toàn phần. - Độ cứng của nước, mgđl/l, độ cứng của nước do hàm lượng canxi (Ca ++) và manhê (Mg++) hoà tan trong nước tạo nên. Người ta phân biệt độ cứng toàn phần, độ cứng cacbonát và không cacbonát. Độ cứng cacbonnát do các muối canxi, manhê bicacbonnát tạo nên. Độ cứng không cacbonát do các muối khác của canxi và manhê tạo nên - như các sulfát clorua, nitrát tạo nên. Nước pH, đặc trưng bởi nồng độ ion H + trong nước (pH = -lg[H+]), phản ánh tính chất của nước là axits, trung hoà hay kiềm. Nếu pH 7 là nước có tính kiềm. - Độ kiềm, mgdl/l, đặc trưng bởi các muối của axit hữu cơ như bicacbônát, gumát, cacbônát, hydrát Vì vậy người ta cũng phân biệt độ kiềm theo tên gọi của các muối. - Độ ôxy hoá, my/l O2 hay KMnO4, đặc trưng bởi nồng độ các chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ dễ ôxy hoá. - Sắt, mg/l, tồn tại trong nước dạng sắt Fe 2+ hay Fe3+ . Trong nước ngầm sắt thường ở dạng Fe 2+ hoà tan, còn trong nước mặt nó ở dạng keo hay hợp chất và cũng có ở dạng ôxit gumid sắt. Nước ngầm ở ta thường có hàm lượng sắt lớn. 19
20. - Mangan, mg/l, thường gặp trong nước ngầm cùng với sắt ở dạng bicabonát Mn2+ - Axit xilicic, mg/l, thường gặp trong nước thiên nhiên ở nhiều dạng khác nhau (từ keo đến ion). Nồng độ axit xilicic trong nước lớn thì cản trở việc sử dụng nước cho nồi hơi áp lực cao. Trong nước ngầm thường gặp nồng độ silis cao khi 6,5 ≤ pH ≤ 7,5 gây khó khăn cho viêc xử l ý sắt. - Các hợp chất của Nitơ: HNO2, HNO3, NH3, những hợp chất này có trong nước chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi nước mặt và thông thươnừg là nước thải sinh hoạt. Các amôniac là nguồn nước đang bị nhiễm bẩn, có nitrit là mới nhiễm bẩn và có nitrat là nước nhiễm bẩn đã lâu. Những hợp chất Nitơ có trong nước đồng thời cũng có thể do nguồn vô cơ gây nên. - Clorua và Sulfat, mg/l, có trong nước thiên nhiên thường dưới dạng các muối natri, canxi và manhê. - Iốt và fluo, mg/l, có trong nước thiên nhiên thường dưới dạng ion, chúng có ảnh hưởng tới sức khoẻ và trực tiếp gây lệnh. Fluo cho phép 1mg/l, vì thiếu fluo sẽ sinh bệnh đau răng, nhiều fluo sinh hỏng men răng. Thiếu iôt sinh bệnh biếu cổ, iôt cho phép 0,005  0,007 mg/l. - Các chất khí hoà tan: O2, H2S, CO2 trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Nhiều O 2, CO2 không làm chất lượng nước uống xấu đi, nhưng chúng ăn mòn kim loại và phá huỷ bêtông. H 2S có trong nước sẽ gây mùi hôi thối khó chịu và cũng ăn mòn tài liệu. - Vi trùng và vi khuẩn: nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi vi trùng và vi khuẩn là do chịu ảnh hưởng trực tiếp sinh hoạt của con người và động vật. Nước thải sinh hoạt, nước mưa nơi có người và động vật ở được đánh giá bởi số lượng vi trùng và vi khuẩn trong 1ml nước gọi là colitit (còn gọi là coli chuẩn độ). Trong nước có những loại vi trùng và vi khuẩn thì có thể gây ra các thứ bệnh truyền nhiễm như dịch tả, thương hàn - Phù du rong tảo: trong các nguồn nước mặt và nhất là các ao hồ thường có các loại phù du, rong tảo. Chúng ở dạng lơ lửng hay bám vào đáy hồ làm cho chất lượng nước ngầm kém đi và khó xử lý. Các yêu cầu về chất lượng nước như sau: 1. Nước dùng cho sinh hoạt: 20
21. - Mùi và vị ở 200C không - Độ màu theo Platin colbal 100 - Độ đục, hàm lượng cặn 5mg/l - pH 6,5 - 8,5 - Hàm lượng sắt 0,3 mg/l - Hàm lượng mangan 0,2mg/l - Độ cứng 120 đức Các chỉ tiêu khác, kể cả hàm lượng kim loại độc hạii ấy theo TCXD - 33 - 68. Các chỉ tiêu nào của nguồn nước không thoả mãn những yêu cầu trên đều phải xử lý trước khi đưa vào sử dụng. 2. Nước dùng cho công nghiệp. Yêu cầu về chất lượg rất khác nhau phụ thuộc vào loại công nghiệp và dây chuyển sản xuất. Phần lớn nước dùng trong công nghiệp là làm nguội máy. Nước để làm nguội máy có hai yêu cầu cơ bản là ít độ cứng cacbonat và hàm lượng cặn nhỏ. Nước bổ sung cho lượng nước tuần hoàn yêu cầu độ cứng cabonnat bé, sắt không quá 0,5mg/l. Để tránh lắng đọng các muối Ca ++ và Mg++ không nên đưa nhiệt độ của nước lên đến 50  60 0C. Nước cho nồi hơi có yêu cầu nghiêm khắc hơn là không được có cặn, H2CO3, H2SiO3 và O2. Những biện pháp xử lý nước cơ bản thường dùng để xử lý nước sinh hoạt là: Khử đục, khử màu, khử sắt và sát trung. Trong công nghiệp do nhu cầu về chất lượng nước là đa dạng nên những biện pháp xử lý cũng đa dạng và phức tạp hơn. - Khử đục hay làm trong là quá trình tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước làm giảm hàm lượng cặn. Phụ thuộc vào yêu cầu làm giảm lượng cặn, người ta có thể dung các phương pháp: lắng nước trong các bể lắng, trong các xiclôn thuỷ lực, tách cặn ra khỏi nước bằng cách cho qua cặn lơ lửng đã được tạo nên trước đó và lọc nước qua một một trường hạt trong bể lọc hay lọc qua vải và lưới. Để đạt được hiệu quả làm trong các, người ta dùng hoá chất để keo tụ các hạt cặn nhỏ và cực nhỏ thành các hạt lớn hơn, nhưng lại dễ tách ra khỏi nước. Trong quá trình làm giảm độ đục thì độ màu cũng giảm đi đáng kể. 21
22. - Khử màu. muốn tách các chất gây nên màu ở dạng keo và hoà tan ra khỏi nước việc đầu tiên phải làm cho chúng mất tính ổn định bằng phương pháp keo tụ, ôxy hoá để đưa chúng về các hạt nhỏ rồi dùng các phương pháp khử đục ở trên để tách chúng ra khỏi nước hay cũng có thể dùng các chất hấp thụ như than hoạt tính. - Khử sát. Trong nước mặt sắt ở dạng Fe 3+ không hoà tan, khử sắt cũng tiến hành như quá trình tách cặn lơ lửng ra khỏi nước. Trong nước ngầm sắt ở dạng Fe2+ hoà tan là chủ yếu, muốn khử phải ôxy hoá sắt Fe2+ thành Fe3+ rồi khử chúng như trên. Trong qúa trình khử sắt cũng có thể khử một phần hay toàn bộ mangan. - Sát trùng nhằm mục đíchh khử hết vi trùng, vi khuẩn trong nước. Thông thường người ta dùng clo dưới dạng clo hơi, clo trong quá trình điện phân hay clorua vôi để sát trùng. Ngoài ra cũng có thể sát trùng bằng 0zôn, bằng tia cực tím, bằng siêu âm Ngoài những biện pháp thường dùng trong hệ thống cấp nước sinh hoạt nêu trên, cũng còn rất nhiều biện pháp đặc biệt khác như khử mùi vi, khử fluo Để cung cấp nước cho công nghiệp còn có nhiều biện pháp xử lý phức tạp hơn như khử muối, khử độ cứng, tăng độ cứng, ổn định nước, khử silic, khử các chất khí hoà tan 2.2.2 - Các sơ đồ công nghệ cơ bản. Sự tập hợp những công trình xư lý theo một quy trình công nghệ gọi là sơ đồ công nghệ xử lý nước. Các cơ đồ công nghệ xử lý nước cấp có thể chia ra. - Sơ đồ công nghệ cso keo tụ và không keo tụ. - Sơ đồ công nghệ theo hiệu quả xử lý. - Sơ đồ công nghệ theo số biẹne pháp xử lý. - Sơ đồ công nghệ theo chuyển động dòng nước. a- Sơ đồ công nghệ keo tụ và không keo tụ đều có thể dùng cho dân dụng và công nghiệp. Sơ đồ không keo tụ thường dùng cho công xuất bé và quản lý bằng thủ công hay cơ giới. Trong cơ đồ thường có bể sơ lắng không keo tụ hay xiclôn thuỷ lực để lắng bớt một số cặn thô và bể lọc chậm dùng để xử lý nước sinh hoạt (hình 2-10). Cũng có hay xiclôn thuỷ lực và có thể có bể lọc thô qua lớp học cỡ hạt lớn. 22
23. Sơ đồ không keo tụ về nguyên tắc không xử lý được độ màu. Trong sơ đồ có keo tự, (hình 2-11) các công trình hoạt động với tốc độ lớn hơn và hiệu qủa cao hơn, có thể dùng cho công suất bất kỳ với mực độ cơ giới hoá khác nhau, thậm chí tự động hoá hoàn toàn. b/ Sơ đồ công nghệ theo hiệu quả xử lý: Phân biệt làm 2 sơ đồ: sơ đồ công nghệ xử lý triệt để và không triệt để. Khi hiệu quả đạt yêu cầu cho nước sinh hoạt và các yêu cầu công nghiệp cao hơn thường gọi là triệt để, còn khi hiệu quả xử lý thấp hơn yêu cầu cho nước sinh hoạt thì dùng sơ đồ công nghiệp xử lý không triệt để. Thông thường sơ đồ công nghệ xử lý triệt để là những sơ dồ có keo tụ. c/ Sơ đồ công nghệ theo số biện pháp xử lý: Trong một số sơ đồ công nghệ có thể có một hay nhiều biện pháp xử lý như vừa khử đục, khử màu hay vừa khử sắt vừa khử trùng. Cũng có thể trong một sơ đồ công nghê có nhiều quá trình như lắng, lọc và một quá trình có thể lặp lại nhiều lần. Khi nước ít đục có thể chỉ cần một lần lọc, khi nước đục nhiều cần hai lần lắng một lần lọc. Khi nước có rong tảo cần hai lần lọc, một lần lắng xem hình (2-11) ; (2-12) và (2-13). d/ Sơ đồ công nghệ theo chuyển dòng nước: Có thể chia ra sơ đồ tự chảy và áp lực. Sơ đồ tự chảy dùng phổ biến trong hệ thống cấp nước thành phố và công nghệp có công suất lớn. Sơ đồ áp lực bình thường dùng trong hệ thống cấp nước tạm thời hay công suất bé. Chọn sơ đồ tự chảy hay có áp lực phụ thuộc chủ yếu vào công suất, vật liệu xây dựng, khả năng cung cấp và gia công công xưởng các thiết bị áp lực. Nói chung hệ thống tự chảy thường làm bằng gạch, đá, bê tông cốt thép mà rất ít khi dùng thép, còn hệ thống áp lực dùng hoàn toàn bằng thép. Chọn sơ đồ công nghệ phụ thuộc vào chất lượng nước ngầm, yêu cầu của tiêu thụ, công suất, vật liệu xây dựng, địa hình và phải dựa vào kết quả so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án. Để lựa chọn nêu phương án có thể tham khảo bảng (2-1). Bảng (2-1) Điều kiện sử dụng Thành phần công trình Nguồn nước Công suất 23
24. Lượng cặn Độ màu (mg/l) (độ) 1- Xử lý có keo tụ Sơ đồ có bể lọc nhanh: Bể áp lực ≤ 50 ≤ 70 2000 Bể lắng ngang và bể lọc ≤ 2500 Bất kỳ Bất kỳ Bể lọc tiếp xúc ≤ 150 ≤ 100 Bất kỳ 2- Xử lý không keo tụ Bể lọc chậm ≤ 50 ≤ 50 ≤ 2400 Bể lọc chậm có lắng sơ bộ hay lọc sơ bộ 50 - 250 50 ≤ 2400 2.2.3. Các quá trình xử lý cơ bản nước cấp a/ Keo tụ Keo tụ là quá trình tạo hạt của các chất lơ lửng dạng keo va hạt lơ lửng có trong nước do lực dính kết lẫn nhau dưới tác dụng của lực hút phân tử. Kết quả của quá trình keo tụ là hình thành nên những hạt mà mắt thường có thể thấy được và có thể tách ra khỏi thể nước. Trong nước mặt có các tạp chất ở dạng huyền phù, hay các chấtkeo không lắng được là hệ bền vững do lực đẩy thắng lực hút. Phân tử mặt ngưoiừ của nó tiếp xuác với môi trường nước có khả năng phân ly thành hai lớp ion mang điện tích trái dấu. Lớp ion ngoài cùng mang điện tích, dấu của điện tích đồng thời là dấu của tích hạt. Xác xuất dính kết tạo hạt - keo tụ- tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và keo tụ totó nhất khi điện tích của hạt bằng không. Mức độ và đặc điểm của hiện tượng phân ly đó phụ thuuộc vào độ pH của nước. Nguồn nước thường có pH = 6,5  7,5 thì các hạt lơ lửng và keo mang điện tích âm rất bền vững. Mặt khác các hạt này có khả năng hấp thụ các ion H+, Na+, K+ cả Ca++ và Mg++ có ở trong nước, nhất là Fe 3+, Al3+ làm giảm độ bền vững của chúng rất nhiều. Chính vì vậy sự tác dụng lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trò chủ yếu trong keo tụ. Lực hút phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt. Để các hạt có điều kiện 24
25. gần nhau, va chạm vào nhau nhiều hơn người ta tạo nên chuyển động với những tốc dộ khác nhau, riêng chuyển động nhiệt mất dần tác dụng khi hạt có kích thước tăng dần. Người ta thường phân biệt hai loại keo tụ: - Keo tụ trong môi trường nước tự do như trong bể phản ứng. - Keo tụ trong môi trường hạt hay keo tụ tiếp xúc, được tiến hành trong lớp vật liệu hạt hay trong lớp cặn lơ lửng được tạo nên trước đó. Keo tụ trong môi trường hạt có nhiều ưu việt hơn vì lý do hạt lớn hút hạt bé nhanh và triệt để hơn là hạt bét hút hạt bé. Xác suất hạt bẻ rơi trên bề mặt hạt lớn nhiều hơn là rơi trên bề mặt của hạt nhỏ cùng tạo nên một lúc như keo tụ trong môi trường nước tự do. Độ bền vững của hạt bé so với hạt lớn nhỏhơn so với hạt cũng cỡ. Do đó nồng độ hoạt chất gây keo tụ chưa đủ làm dính kết các hạt nhỏ với nhau, như có thể làm dính kết các hạt nhỏ với các hat lớn. Hiện tượng này chứng minh rằng có cặn hạt lớn dễ keo tụ vì bản thân các hyđrôxid của chất gây keo tụ bám lên hạt cặn như hiện tượng keo tụ tiếp xúc. Hiện quả của keo tụ tiếp xúc cao nên người ta phát huy nó bằng cách cho phèn vào hai hay nhiều điểm theo tiến trình công nghệ. Chỉ cho phèn vào một trong hai dòng chảy vào bể phản ứng hoặc cho phèn ngắt quãng. Khi cho phèn vào nước thì phản ứng diễn ra như sau: - Phèn nhôm Al2(SO4)3 18.H2O 3+ 2- + - 3 Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al + 3SO 4 + 6H + 6OH = 2Al (OH) 3H2SO4 bông kết tủa Các loại phèn thường dùng là Al2(SO4)3 và phèn sắt FeSO4 ; FeCl3 Giai đoạn keo tụ được thực hienẹ trong các công trình sau đây, hình (2- 14): 1/ Các công trình để dự trữ, chuẩn bị và dịch lượng phèn: kho, máy nghiền, cân, đong đo phèn 2/ Các công trình để hoà trộn phèn với nước thành dung dịch: thùng hoà trộn (hoa trộn sơ bộ phèn với nước), thùng dung dịch (theo đúng nồng độ tính toán) và các thiết bị đo lường liều lượng phèn cho vào nước. 25
26. 3/ Các công trình để trộn đều phèn với nước để tăng hiệu quả phản ứng kết tủa: Các bể trộn (thời gian nước chảy qua chừng 2 phút). Thông dụng nhất là loại bể trộn có tấm chắn xiên hoặc vách ngăn đục lỗ, hình (2-15). 4/ Các công trình để tạo bông kết tủa: Bể phản ứng (nơiphản ứng hoàn thành, bông kết tủa bắt đầu xuất hiện, thời gian nước chảy qua ngăn phản ứng chừng 10  20 phút). Thông dụng nhất là loại ngăn phản ứng có vách ngăn ngang hoặc ngăn phản ứng kết hợp với bể lắng đứng. b/ Lắng nước Trong nước đứng yêu hay chuyển động với tốc độ rất nhỏ, các hạt lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước dưới tác dụng của trọng lượng bản thân được lắng xuống. Các kết cấu bể lắng hiện tại đều dùng nguyên tắc lắng ở trong chuyển động liên tục của dòng nước với tốc độ bằng mm/s hay mấy phần mười của mm/s. Với tốc độ đó dòng nước mất khả năng "chuyển tải" do dòng rối gây nên và gần đúng với quy luật lắng ở trong nước tĩnh. Người ta chia làm hai quy luật lắng: - Quy luật lắng các hạt không thay đổi hình dạng và độ lớn trong quá trình lắng. Lắng các hạt phù sa, cát của các nguồn nước đục như kiểu lắng sơ bộ không dùng phèn. - Quy luật lắng các hạt "không ổn định" có khả năng dính kết, thay đổi hình dạng và độ lớn trong quá trình lắng - các hạt hình thành trong quá trình keo tụ và cá hạt không đều. Để lắng nước người ta dùng các loại bể lăng sau: a/ Bể lắng đứng, có dạng một bể chứa đáy vuông hoặc tròn bằng gạch hay bê tông cốt thép gồm ba phần: ống trung tâm làm nhiệm vụ keo tụ và hình thành bông cặn, phần lắng bên ngoài phần phản ứng - làm nhiệm vụ lắng nước, phần đáy bể hình chiếu - dùng để chứa cặn, hình (2-16). b/ Bể lắng ngang, có dạng một bể chứa đáy hình chữ nhật làm bằng gạch hay bằng bê tông cốt thép, hình (2-17), gồm bốn phần: ngăn phân phối nước, ngăn lắng, ngăn chưúa cặn và ngăn thu nước. Ngăn phân phối nước thường đi liền với bể phản ứng có bề rộng 0,7 2,0m phụ thuộc vào công suất. Nước từ ngăn phân phối đi qua vùng lắng, cặn rơi vào vùng chứa và đọng lại. Nước sau 26
27. khi lắng đi qua tường thu có lỗ vào ngăn thu để qua bể lọc. Bề rọng ngăn thu bằng hoặc bé hơn ngăn phân phối. Bể lắng ngang về nguyên tắc có thể cấu tạo một, hai hay nhiều tầng. Ngoài bể lắng ngang thông thường người ta còn dùng bể lắng ngang cải tiến cho nhiều loại nguồn nước, nhiều loại công suất khác nhau. Đó là loại bể lắng ngang có kết hợp với ngăn phản ứng trong môi trường hạt và thu nước phân tán ở 2/3 cuối bể lắng, bể lắng ngang có lớp cặn lơ lửng. c/ Bể lắng li tâm, có dạng một bể chứa tròn, nước đi từ trung tâm chuyển động chậm dần ra chung quanh thành bể và thu vào máng tròn. Để xả cặn có một dàn cào bằng thép chuyển động, quay đưa cặn vào trung tâm và theo chu kỳ xả ra ngoài, hình (2-18). d/ Xiclôn thuỷ lực, hình (2-19), dùng để lắng sơ bộ nước có độ đục cao theo chu kỳ và chủ yếu là những hạt cát có kích thước lớn. Chúng có thể phân ra loại xiclôn thuỷ lực có áp không áp. Điểm ưu việt của chúng là chiếm ít diện tích, kích thước bé, giá thành thấp. Khi đưa nước vào xiclôn thuỷ lực theo phuơng tiếp tuyến có tốc độ 4  15m/s với áp lực khá lớn 0,5  3,0 at nước chuyển động vòng nhanh, các hạt dưới tác động của sức ly tâm bắn vào thành rồi rơi vào đáy và được xả ra ngoài. Nước trong đi vào giữa theo ống trung tâm qua ngăn thu sang bể lắng. Nhược điểm của xiclôn thuỷ lực là tổn thất thuỷ lực rất lớn 2,5  3,0 át, hiệu quả lắng chỉ đạt đối với hạt cặn có tỷ trọng lớn. Hiện nay người ta đã dùng các loại xiclôn thuỷ lực  100, 150, 200, và 500 mm. đ. Các loại bể lắng khác. Hiện nay trên thế giới sử dụng nhiều loại bể lắng có hiệu suất cao như bể ac - ce -le - ra - tơ, bể fluo rapít hay để lắng kiểu laml Mỗi loại có những điểm ưu việt riêng. Loại ac - ce - le - ta - tơ cơ dạng tròn, chịu lực tối, có dòng nước lắng đi theo chiều ngang. Ngăn phản ứng có tận dụng môi trường bạt và có thể tạo luợng hạt đó bao nhiêu tuỳ theo vận tốc máy khuấy. Loại bể lắng fluo rapít là loại bể sử dụng khi nước ít cặn nhiều màu, dùng cát mịn tạo nên môi trường hạt dễ keo tụ và đồng thời dùng làm tâm rơi. Hiệu quả cao nhất là kiểu lamel. Nó là một loại bể lắng nhiều tầng có dòng nước đi theo chiêù rơi của cặn và có chiều cao lớp nước rất bé nên công suất rất cao. 27
28. Ngoài ra để quá trình khử đục và khử màu xẩy ra có hiệu quả người ta còn sử dụng rộng rãi loại bể lắng trong hay còn gọi là loại bể lắng có lớp cặn lơ lửng. Môi trường lơ lửng có những ưu điểm về công nghệ. - Các hạt căn được hình thành trước có bề mặt tiếp xúc lớn thúc đẩy quá trình keo tụ, dính kết, hấp thụ và tạo tinh thể. - Tạo khả năng phân bố đều dòng nước đi lên ở mọi điểm của diện tích bể lắng làm cho chế độ thủy lực tốt hơn, tăng hệ số sử dụng dung tích công trình, có tính lọc xuyên làm giảm ảnh hởng của dòng rối. - Tạo nên những hạt tỏ và nặng hơn - dễ lắng, tốc độ lắng 2  3 lần so với các bể lắng khác. - Hiệu quả xử lý cao so với các loại bể lắng khác. c - Lọc nước. Lọc nước là giai đoạn kết thúc của quá trình làm trong nước và được thực hiện trong các bể lọc. Các bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và một số vi khuẩn còn lại sau khi qua bể lắng. Việc lọc nước thực hiện bằng cách cho nước đi qua một lớp vật liệu lọc, thường là cát thạch anh có cỡ hạt 0,5 1,0mm hoặc ăng tơ - ra - xít (than gầy đập vụn) có kích thước tương tự. Chiều dày lớp vật liệu lọc khoảng 0,7  1,2 m (bể lọc chậm có cỡ hạt nhỏ và chiều dày lớn). Ngoài ra để giữ cho cát khỏi chiu vào ống, trong bể lọc còn chất các vật liệu đỡ cát như cuội sỏi, đá dăm, có độ lớn tăng dần theo chiều nước chảy khi lọc nước. Qua một thời gian làm việc, các lớp vật liệu lọc bị bẩn làm giảm công suất của bể và ảnh hưởng xấu đến chất lượng của nước, khi đó người ta phải tiến hành rửa bể lọc. Tuỳ theo tính chất và nguyên tắc làm việc của bể mà người ta chia ra các loại lọc sau đây: Theo tốc độ lọc: a. Bể lọc chậm, tốc độ lọc nước rất chậm khoảng 0,1  0,3m 3/, bể lọc này có ưu điểm là nước trong hơn, thời gian ocong tác lâu hơn (1 2 tháng mới rửa bể một lần) so với bể lọc nhanh. Tuy nhiên, do tốc độ lọc nước chậm và kích thước bể phải lớn, giá thành xây dựng cao, quản lý vất vả (rửa bể thủ công mất 1 28
29.  2 ngày) do đó hienẹ nay nó ít được sử dụng hoặc chỉ sử dụng khi công suất trạm làm sạch nhỏ. Nguyên tắc hoạt động của bể này như sau: khi nước đi qua các khe hở giữa các hạt cát, cát hạt cặn trong nước sẽ nằm lại giữa các khe hở đó và tạo nên một lớp màng lọc. Lớp màng lọc này được hình thành sau khi cho nước đi qua lớp vật liệu lọc khoảng 1  2 ngày, nó có tác dụng giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi trùng khác khi đi qua và nước được lọc sạch. b. Bể lọc nhanh, hình (2-20) tốc độc lọc rất nhanh 6  10 m 3/h. Các hạt cặn được giữ lại nhờ lực dính của nó với các hạt cát. Do tốc độ nhanh nên bể này có kích thước nhỏ, giá thành xây dựng rẻ, chiếm ít diện tích đất đai, tuy nhiên nó chống bẩn nên phải tẩy rử luôn (một ngày đêm phải 12 lần rửa bể). Việc rửa bể lọc nhanh thường được cơ giới hoá: Người ta bơm nước ho chảy ngược chiều với khi lọc với tốc độ nhanh (gấp 7 10 lần so với khi lọc) và cường độ nước rửa lớn (10  15 l/s - 1m 2 diện tích bể), đôi khi thổi thêm không khí vào cho các cặn bẩn nổi lên trên, tràn vào máng dẫn đến hệ thống thoát nước. Theo áp lực: bể lọc hở trọng lực và bể lọc áp lực. Theo chiều dòng nước; Bể lọc xuôi, bể lọc ngược và bể lọc hai chiều. Theo số lượng vật liệu lọc: Bể lọc có một lớp, hai lớp hay nhiều lớp lọc. Theo độ lớn của vật liệu hạt: Bể lọc hạt bé, hạt trung và hạt thô. Theo nguyên tắc: Lọc lưới, lọc qua vật liệu xốp và qua vật liệu hạt. d/ Khử trùng nước. Sau khi đi qua bể lắng, bể lọc phần lớn vi trùng trong nước (90%) đã được giữ lại và tiêu diệt, tuy nhiên để đảm bảo an toàn vệ sinh ta phải tiếp tục khử trùng cho đến khi đạt giới hạn cho phép (nhỏ hơn 20 cm coli trong 1 lít nước). Phương pháp khử trùng thường dùng, nhất là clorua hóa tức là cho clo hơi hoặc clorua vôi (25  30% Cl) vào nước dưới dạng dung dịch để khử trùng. Khi cho clorua vôi (CaOCl2) vào nước phản ứng xẩy ra như sau: 2CaOCl2 Ca(OCl)2 + CaCl2 (tự phân huỷ) Ca(OCl)2 + CO2 + H2O CaCO3 + HOCL (Co2 có sẵn trong nước) HOCL HCL + O2. 29
30. Ôxy tự do sẽ ôxy hoá các chất hữu cơ và tiêu diệt vi trùng. Các công trình dể tạo thành dung dịch clorua vôi giống như giai đoạn kết tủa. Để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thời gian tiếp xúc giữa dung dịch clo và nước tối thiểu là 30 phút. Clo hoặc clorua vôi thường cho vào đường ống dẫn nước từ bổ lọc sang bể chứa nước ngầm. Liều lượng Cl2 có thể bằng 0,5 1 mg/l với nước đã lọc, lượng Cl2 còn thừa không vượt quá 0,3  0,5 mg/l để tránh cho nước mùi clo. Ngoài phương pháp trên, hiện nay người ta còn dùng rất nhiều phương pháp khác để khử trùng: - Điện phân muối NaCl để tạo ra Cl 2, Cl2 bay ra lại hoà vào dung dụng NaOH thành nước javen đi vào khử trùng. - Dùng tia tử ngoại: dùng một loại đèn phát ra tia tử ngoại để giết chết vi trùng. Phương pháp này quản lý đơn giản, mức độ khử trùng cao, nhưng thiết bị đắt, dễ hỏng và tốn điện (10  30 KW/1000m3 nước) - Ôzôn hoá, khi cho khí ôzôn O3 vào nước, một nguyên tử tách ra và thực hienẹ quá trình diệt trùng. - Phương pháp siêu âm: Với tần sóo 500 kilohes (500 KH z) vi trùng sẽ bị tiêu diệt. - Phương pháp đun nước sôi, đơn giản nhưng tốn nhiên liệu. d/ Khử sắt trong nước Nếu trong nước có hàm lượng sắt quá cao thì phải tiến hành khử sắt đến giới hạn cho phép. Việc khử sắt thường chỉ áp dụng cho nguồn nước ngầm vì nó có hàm lượng sắt lớn, còn nước mặt lượng sắt ít, hơn nữa nó đã được khử trong giai đoạn kết tủa, nên không cần xây dựng các công trình riêng biệt để khử sắt cho nước mặt. Sắt trong nước ngầm thường ở dạng Fe(OH) 2. Muốn khử sắt thường người ta cho nước tiếp xúc với khong khí để ôxy hoá sắt hoá trị hai (Fe ++) thành sắt hoá trị ba (Fe+++), phản ứng diễn ra như sau: 4Fe(OH)2 +2H2O+ O2 4Fe(OH)3 Fe(OH)3 - Chính là bông kết tủa mà nó được giữ lại ở bể lắng và lọc. Quá trình khử sắt phụ thuộc vào độ pH của nước, khi pH = 7  7,5 thì việc ôxy hoà và tạo bông keté tủa thuận lợi. 30
31. Việc tiếp xúc giữa nước và không khí có thể thực hiện bằng các cách sau đây: - Dùng dàn mưa (hay tháp tiếp xúc), hình (2-21), khử sắt: Nước từ giếng khoan bơm lên cao cho chảy vào các máng răng cưa hoặc ống hâm lỗ để tạo mưa. Theo chiều mưa rơi, người ta đặt các tấm chắn thành hai, ba lớp mỗi lớp dày 350  400mm (có thể thay các thấm chắn thường bằng ván bằng các bản sàn ới những vật liệu khác, như bê tông, chất dẻo ).Khi nước rơi xuống gặp lớp ván này sẽ bắn tung toé lên thành những hạt rất nhỏ, do đó diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nước và không kí sẽ nhiều hơn. Không kí từ ngoài trời trực tiếp đi vào nước và quá trình ôxy hoá được thực hiện. - Dùng thùng khử sắt: người ta chứa các vật liệu như đá dăm, sỏi, ống sành dài 25mm, đường kính ngoài 25mm dày 3mm (ống Rasiga) trong một thùng kín, dùng máy ép không khí thổi không khí vào thùng. Không khí và nước đi ngược chiều nhau, không khí tiếp xúc với nước làm nhiệm vụ ôxy hoá sắt hai đồng thời giải phóng CO 2 ra khỏi nước và nồng độ pH của nước đạt độ thích hợp (pH = 7,5). Phương pháp này tăng nhanh quá trình khử sắt và nâng cao hiệu quả khử sắt nhưng tốn năng lượng và tốn công quản lý. Ngoài các quá trình làm sạch ở trên, trong kỹ thuật cấp nước còn gặp nhiều quá trình khác như: làm mềm, khử muối, khử hơi, chất độc 31
32. CHƯƠNG III MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 3.1. Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước. 3.1.1. Sơ đồ mạng lưới cấp nước Mạng lưới cấp nước là một bộ phận của hệ thống cấp nước. Giá thành xây dựng mạng lưới thường chiếm khoảng 50  70% giá thành của toàn hệ thống. Bởi vậy cần được nghiên cứu kỹ và thiết kế tốt trước khi xây dựng. Quy hoạch mạng lưới dùng ống cấp nước là tạo nên một sơ đồ hình học trên mặt bằng quy hoạch kiến trúc, gồm ống chính, ống nhánh và xác định đường kính của chúng. Quy hoạch đó phụ thuộc vào tính chất của quy hoạch kiến trúc và vào địa hình cụ thể. Khi quy hoạch mạng lưới cần có những tài liệu. - Bản đồ địa hình khu vực bao gồm vị trí thành phố, nguồn nước và các tuyến ống dẫn nước. - Bản đồ quy hoạch chung và số liêu quy hoạch. - Bản đồ quy hoạch công trình ngầm - Mặt cắt ngang các đường phố - Tài liệ địa chất công trình và địa chất thuỷ văn. Mạng lưới cấp nước được chia ra làm ba loại: 1. Mạng lưới cụt: là mạng lưới đường ống (hình 3-1a) chỉ có thể cấp nước cho các điểm theo một hướng. Mạng lưới cụt dễ tính toán, kinh phí đầu tư ít, có tổng chiều dài đường ống ngắn, nhưng không đảm bảo an toàn nên chỉ dùng cho các thành phố nhỏ, các thị xã thị trấn nơi không có công nghiệp hoặc chỉ có các đối tượng tiêu thụ nước không yêu cầu cấp liên tục. 2. Mạng lưới vòng: là mạng lưới đường ống khép kín mà trên đó tại mọi điểm có thể cấp nước từ hai hay nhiều phía, hình (3-1b). 3. Mạng lưới hỗn hợp: mạng lưới được dùng phố biến nhất kết hợp được ưu điểm của cả hai loại trên. Trong đó mạng lưới vòng thuờng dùng cho các ống cấp truyền dẫn và cho những đối tượng tiêu thụ nước quan trọng, còn mạng lưới cụt dùng để phân phối cho những điểm hác ít quan trọng hơn. 32
33. 3.1.2. Nguyên tắc vạch tuyển mạng lưới cấp nước. Sau khi tính toán được công suất của hệ thống cấp nước, chọn đựoc nguồn nước thì tiến hành quy hoạch mạng lưới cấp nước. Nguyên tắc quy hoạch đảm bảo các yêu cầu sau: 1- Mạng lưới phải bao trùm được các điểm tiêu thụ nước. 2- Các tuyến ống chính nên đặt theo các đường phố lớn, có hướng đi từ nguồn nước và chạy dọc thành phố theo hướng chuyển nước chủ yếu. Khoảng cách giữa các tuyến chính, phụ thuộc vào quy mô thành phố, thường lấy từ 300  600 m. Một mạng lưới ít nhất phải có 2 tuyến chính, đường kính ống cần chọn tương đương để có thể làm việc thay thế lẫn nhau, khi một tuyến có sự cố. 3- Tuyến ống chính được nối với nhau bằng các ống nhánh với khoảng cách 400  900m. Các tuyến phải vạch theo đường ngắn nhất, cấp nước được về hai phía. Nó phải trách các aohồ, đường tàu và xa cách các nghĩa địa cần đặt ống ở những điểm cao để bản thân ống chịu áp lực bé mà vẫn bảo dảm đường mực nước theo yêu cầu. 4 - Vị trí đặt ống trên mặt cắt ngang đường phố do quy hoạch xác định, tốt nhất là đặt trên vỉa hè hay trong các tuynen kỹ thuật. Khoảng cách nhỏ nhất trên mặt bằng tích từ thành ống đến các công trình được quy định như sau: - Đến móng nhà và công trình 3m - Đến chân ta luy đường sắt 5m - Đến mép mương hay mép đường 1,5  2m - Đến mép đường ray xe điện 1,5 2m - Đến mép đường dây điện thoại 0,5m - Đến đường điện cao thế 1m - Đến mặt ngoài cống thoát 1,5m - Đến chân cột điện đường phố 1,5m - Đến mép cột điện cao thế 3,0m - Đến các loại tường rào 1,5m - Đến trung tâm hàng cây 1,5  2m 33
34. Khi muốn rút ngắn khoảng cách trên cần có biện pháp kỹ thuạt đặt biệt để đảm bảo ống không bị lún gẫy và thuận tiện trong quá trình sửa chữa cải tạo. 4- Khi ống chính có đường kính lớn thì nên đặt thêm một ống phân phối nước song song với nó. Như thế ống chính chỉ làm chức năng chuyển nước. Ngoài các yêu cầu nêu trên, khi quy hoạch mạng lưới cần lưu ý. - Quy hoạch mạng lưới hiện tại phải quan tâm đến khả năng phát triển thành phố và mạng lưới trong tương lai. - Cần chọn điểm cao để đặt đài nước nếu điều kiện kiến trúc cho phép. Đài nước do vậy có thể đặt ở đâu, ở giữa hoặc ở cuối mạng lưới. - Khi quy hoạch cải tạo mạng lưới cần nghiêm cứu sơ đồ mạng lưới hiện trạng: vật liệu, dường kínhống, sức bền hiện tại tình hình thu hẹp đường kính lòng ống - Cùng một đối tượng tiêu thụ nước có thể quy hoạch theo nhiều sơ đồ mạng lưới có dạng khác nhau mà vẫn thoả mãn được các yêu cầu trên, nhưng phải có motọ mạng lưới tối ưu và hợp lý hơn cả. Đó là mạng lưới đòi hỏi chúng ta phải lựa chọn dựa trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật các phương án quy hoạch mạng đã nêu ra. 3.2. Tính toán mạng lưới cấp nước 3.2.1. Những khái niệm cơ bản về tính toán mạng lưới. a/ Ba trường hợp tính toán mạng lưới. - Trường hợp mạng lưới làm việc với lưu lượng giờ tối đa, nước do trạm bơm II và đài nước cấp. - Trường hợp mạng lưới làm việc với lưu lượng tối thiểu, thường khi đài nước ở cuối mạng lưới, mạng lưới có thêm chức năng chuyển nước lên đài. - Trường hợp chữa cháy, mạng lưới làm việc với lưu lươnọg tối đa và thêm lưu lượng chữa cháy. Trường hợp này thường dùng để kiểm tra mạng lưới đã tính cho hai trường hợp trên. Mục đích của việc tính toán mạng lưới theo ba trường hợp là nhằm xác định đường kính ống theo các vận tốc kinh tế, tổn thất áp lực của mạng lưới tương ứng với lưu lượng tính toán, xác định đường mực nước tại mọi điểm để chọn máy bơm, chọn vật liệu ống và phụ tùng đường ống. Căn cứ định lượng tính toán tương ứng với các trường hợp trên. 34
35. Xác định lưu lượng tính toán trong giờ dùng nước tối đa. Q tt.max, tối thiểu Qtt.min và lưu lượng giờ tối đa có cháy Qch.max. b/ Giả thiết để tính toán Với chiều dài mạng lưới hàng chục, hàng trăm km xây dựng trong thành phố, chúng ta không thể tính toán chi tiết cho từng diểm lấy nước cụ thể bở lẽ trong giai đoạn tính toán này chưa xác định vị trí các điểm đó. Hơn nữa nếu có xác định được thì sơ đồ tính toán quá phức tạp mà thuận toán và phương tiện của chúng ta chưa cho phép. Vì vậy người ta thường đơn giản hóa bài toán theo các giả thiết sau đay: 1- Các hộ tiê thụ nước lớn như: các xí nghiệp công nghiệp, bể bởi lấy nước tập trung ở các điểm gọi là điểm Nút. 2- Các điểm tiêu thụ nước nhỏ, lấy nước sinh hoạt và nhà, coi như được lấy đều dọc theo ống. Như vậy lưu lượng được phân bố theo chiều dài - được gọi là lưu lượng đơ vị qđv (l/s.m) và được xác định như sau: qtt d qttr qđv = ; (l/s.m) (9) 3,6.l Trong đó: 3 qtt - Lưu lượng tính toán, lấy riêng cho từng trường hợp (m /h) 3 qttr - Tổng các lưu lượng tập trung ở các nút, (m /h) l - Tổng chiều dài (m) của đường ống có lưu lượng dọc tuyến. Trường hợp ống chỉ làm chức năng vận chuyển thì không tính và chỉ tính bằng 1/2 cho các đoạn phân phối về một phía. Cũng có thể xác định lưu lượng đơn vị theo diện tích khu vực mà đường ống chịu trách nhiệm phân phối nước. Khi tiêu chuẩn dùng nước ở các khu vực khác nhau thì lưu lượng đơn vị của các khu vực, về nguyên tắc cũng khác nhau. Với 3 trường hợp tính toán mạng lưới khác nhau chung ta cũng có lưu lượng đơn vị khác nhau. 3- Đoạn ống nào chỉ có lưu lượng tập trung ở cuối thì đoạn ống đó có lưu lượng không đổi và lưu lượng tính toán q tt là lưu lượng tập trung q ttr hay lưu lượng chảy xuyên qcx: qtt = qttr + qcx (10) 35
36. 4- Đoạn ống nào chỉ có lưu lượng phân phối dọc tuyến thì giả thiết là được phân bố đều và biểu đồ có dạng ở hình (3-2). Lưu lượng tính toán bằng một phần lưu lượng dọc tuyến q dt , qttr = . qdt, nhưng để tính toán đơn giản có thể lấy: 1 qtt = qdt (11) 2 5- Đoạn ống có cả lưu lượng chảy xuyên q cx và lưu lượng dọc tuyến thì biểu đồ có dạng, hình (3-3) Lưu lượng tính toán của đoạn AB sẽ là qtt = qcx + qdt (12) Phụ thuộc vào cách phân phối người ta có thể lấy = 0,5  0,58, mà thông thường = 0,5. 6- Khi tuyến nằm trong mối liên hệ với các tuyến khác, để dễ dàng xác định lưu lượng tính toán người ta đưa ra khái niệm lưu lượng điểm nút, q n, (xem hình 3- 4). qa b qb c qb d qb e q3 dt dt dt dt (13) n 2 a b b c b d b e Trong đó: qdt ; qdt ; qdt ; qdt ; là lưu lượng được tuyến của các đoạn a- b, b - c, b -d và b-e (qdt = qdt x 1). Như vậy lưu lượng điểm nú bằng nửa tổng số lưu lượng dọc tuyến của các đoạn ống đấu và nút đó, hay lưu lượng tính toán của mỗi đoạn ống bằng tổng số lưu lượng nút ở phía sau đoạn ống đó: qtt =  qn (14) 3.2.2. Xác định đường kính ống Đường kính ống dẫn nước D được xác định theo công thức: 4q D = tt (15) .V Khi lưu lượng tính toán, q tt là một đại lượng xác đinh thì đường kính D phụ thuộc vào tốc độc V. Nếu V lớn thì D bé, tổn thất áp lực cao, có nghĩa là tốc độc lớn thì kinh phí xây dựng ít, nhưng chi phí điện năng nhiều và ngược lại. Như vậy phải có một tốc độ V nào đó là tốc độ kinh tế (V kt) đảm bảo tổng kinh phí xây dựng và quan lý tối thiểu. 36
37. 3.2.3. Xác định tổn thất áp lực trong đường ống Trong mạng lưới cấp nước bên ngoài người ta chỉ tính đến tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài, còn tổn thất áp lực cục bộ rất nhỏ, nên bỏ qua. Tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài xác định theo công thức: l V 2 h =  x = il (16) d 2g V 2 i =  (17) 2.d.g Trong đó:  - hệ số kháng ma sát theo chiều dài, phụ thuộc vật liệu làm ống và độ nhám thành ống; d - đường kính trong của ống (mm); v - tốc độ, m/s; i - độ dốc thuỷ lực; l - chiều dài đoạn ống (m) Hệ số sức cản  phụ thuộc vào chế độ chảy của dòng nước, độ nhám thành ống và hệ số nhớt động học của nước, được xác địn theo công thức thực nghiệm cho từng loại ống. Đối với ống thép mới: 0,226 0,0159 0,684  1 (18) d 0,226 V Đối với ống gang mới: 0,284 0,0144 0,236  1 (19) d 0,284 V Đối với ống gang và ống hép cũ phân biệt: - Khi V > 1,2m/s (khu vực bình phương): 0,021 V 2  , hay i = 0,00107 (20) d 0,3 d l,3 - Khi V < 1,2m/s (khu vực quá độ): 0,3 0,0179 0,867  1 (21) d 0,3 V 0,3 V 2 0,867 hay i = 0,000912 1 (22) d 1 3 V 37
38. Chế độ chảy trong ống, ở tốc độ kinh tế, luôn luôn ở khu vực quá dộ và bình phương. Tron quản lý độ nhám của ống gang thép tăng nhanh, ống trở nên cũ, nên thông thường dùng hệ số khám ma sát theo chiều dài của ống cũ để tính toán. Đối với ống bê tông tôi cũng có thể dùng công thức của ống gang cũ để tính toán. Cũng có thể tính toán tổn thất thuỷ lực theo công thức: 2 h = Sqtt (23) S = S0. 1 . 1 = A.K.l (24) Trong đó: S - sức cản của ống:  1 - hệ số điều chỉnh theo tốc độ (hay là K); S 0 - sức cản đơn vị (hay A); l - chiều dài ống. Các giá trị S0 , 1 tham khảo phụ lục 1. 3.2.4. Trình tự tính toán mạng lưới cụt Mạng lưới đường ống cụt khi cấp nước cho một điể bất kỳ chỉ đi từ một phía. Do vậy lưu lượng tính toán của một đoạn ống bất kỳ bằng tổng số lưu lượng chảy xuyên qua nó và một nửa lưu lượng dọc tuyến của bản thân nó. Trình tự tính toán mạng lưới cụt như sau: - Xác định lưu lượng tính toán của toàn mạng lưới theo các trường hợp max min max cần tính Qtt ; Qtt ;Qch . - Quy hoạch mạng lưới và chia mạng lưới thành các đoạn tính toán, ghi chiều dài, ghi các lưu lượng tập trung và đánh số các điểm nút lên sơ đồ. Đoạn ống tính toán là đoạn ống nằm giữa giao điểm đó với một nút phân phối tập trung và trên đoạn đó ta có đường kính ống không dodỏi. - Xác định chiều dài toàn bộ của mạng lưới. - Xác định lưu lượng đơn vị, lưu lượng dọc tuyến của các đoạn và quy cả về lưu lượng các nút. Cuối cùng xác định lưu lượng tính toán từng đoạn và ghi vào sơ đồ tính toán. - Chọn tuyến chính để tính toán thuỷ lực trước, tuyến chính là tuyến dài nhất. Xác định chiều cao tự do ở điểm cuối theo tầng cao của nhà. - Chọn vận tốc kinh tế và tính đường kính ống cho từng đoạn. - Tính tổn thất áp lực trên mỗi đoạn ống và tổn thất áp lực của tuyến chính theo bảng tính toán thuỷ lực (bảng tính toán thuỷ lực đường ống cấp nứoc của 38
39. Sê-ve-rep). Cộng tổng tổn thất tuyến chính với áp lực tự do của điểm cuối và xây dựng mặt cắt dọc đường mực nước của tuyến chính. Trên đó có cốt địa hình và cốt đường mực nước ở các nút. Trong bảng tính toán thuỷ lực của Se-ve-rep khi có qtt và D ta tìm được 1000 i. Tổn thất của mỗi đoạn ống h = i.l, (l - chiều dài đoạn ống, m). Từ trắc dọc này ta có thể xác định chiều cao xây dựng đài nước hay áp lực đẩy của máy bơm II. - Tính toán thủy lực ống nhánh. Tìm tổn thất thuỷ lực cho phép của nhánh đó - là hiệu số đường mực của nút đầu và áp lực tự do của điểm cuối h rồi tính tổn thất đơn vị i = h l Cũng theo bảng tính toán thuỷ lực Sê - ve - rep khi biết q tt và i ta có thể tìm D rồi tính chính xác trở lại tổn thất của ống nhánh và vẽ mặt cắt dọc đường mực nước của nhánh đó. Bằng phương pháp trên ta tận dụng được hết áp lực do máy bơm tạo nên và thoả mãn áp lực tại mọi điểm. Để dễ dàng tính toán và theo dõi kết quả, khi tính toán mạng lưới cụt người ta thường thành lập bảng tính toán có dạng như sau: Tổn thất áp Lưu lượng Đường Chiều dài Tốc độ lực trên Đoạn ống tính toán q, kính ống 1000 i, m đoạn ống l V, m/s đoạn ống l/s D, mm (m) h = il, m 1 - 2 2 - 3 3.2.5. Tính toán thuỷ lực mạng lưới vòng a. Đặt vấn đề Trong mạng lưới vòng, nước cấp đến một điểm bất kỳ từ hai phía theo hai hay nhiều tuyến khác nhau. Mạng lưới vòng vì vậy có nhiều ưu điểm, nhưng cũng chính vì thế tính toán phức tạp hơn mạng lưới cụt. Lưu lượng và tổn thất áp lực của mỗi tuyến trong mạng lưới vòng là 2 đại lượng không xác định phụ thuộc vào chiều dài và đường kính ống. Để hình dung rõ bài toán ta hãy xét trường hợp mạng lưới có một vòng với một lưu lượng tập trung tại nút 6 (hình 3 - 5). Hai tuyến 1-2-3-6 và 1-4-5-6 có chiều dài l 1 và l2 khác nhau, q1 và q2 tỷ lệ 39
40. nghịch với chiều dài và tỷ lệ thuận với đường kín d 1 và d2. Lưu lượng q 1 và d2 không thể chọn bất kỳ mà các đường kính ống đã sản xuất theo tiêu chuẩn công nghệ. Việc thay dodỏi đường kính một đoạn ống nào đó, ví dụ, đoạn 5-6 chẳng hạn sẽ dẫn đến thay đổi q 1 và do đó cả q 2. Như vậy mỗi đoạn ống có hai ẩn số và lưu lượng và đường kính, mỗi mạng lưới có P đoạn ống thì sẽ có 2P ẩn số cần tìm. Để giải bài toán ta xét; 1. Về tổn thất thuỷ lực trong một vòng. Dù đặt thế nào thì q 1 và q2 cũng sẽ tự điều chỉnh đẻ có tổn thất theo hai tuyến của một vòng bằng nhau, nghĩa là: H6 - H1 - h1 = H1 - h2 Trong đó: H6 - áp lực nước tại điểm 6. h1 - Tổn thất áp lực theo tuyến 1-2-3-6 h2 - Tổn thất áp lực theo tuyến 1-4-5-6 hay là h1 = h2. Tổn thất trên hai tuyến bằng nhau. Nếu quy ước tổn thất áp lực của dòng chảy theo chiều kim đồng hồ mang dấu (+) và ngược kim đồng hồ mang dâu (-) thì ta có tổng tổn thất áp lực trong một vòng bằng không. h1 +h2 = 0 hay h = 0 (26) Mỗi vòng ta có thể lập được một phương trình này. Khi tính toán để đạt được h = 0 tốn nhiều công sức (trừ trường hợp sử dụng máy tính) và cũng không cần thiết, nên người ta cho phép dung sai h = 0,5m cho một vòng và h = 1,5m cho vòng bao mạng lưới. 2. Về lưu lượng ở các nút Tại các nút lưu lượng nước chảy đến bằng lưu lượng nước chảy đi (kể cả lưu lượng phân phối tập trung) ví vụ tại điểm 6 hay điểm 1. q = q1 + q2 Nếu cũng quy ước rằng, lưu lượng nước chảy đến điểm nút mang dấu (+) và lưu lượng nước chảy đi mang dấu (-), thì tổng lưu lượng tại mỗi nút bằng không. q= q1 + q2 = 0 hay q = 0 (27) 40
41. Số lượng phương trình dạng (27) có thể lập bằng số lượng nút từ đi một Như vậy một mạng lưới có n vòng và m nút thì số phương trình dạng (26) và (27) có thể lập là n + m -1. Trong khi đó dù có hình dạng thế nào số cạnh P của mạng lưới ấy cũng thoả mãn P = n + m -1. Rõ ràng là số phương trình lập được P bằng 1 số ẩn sóo 2P. 2 Bài toán không xác định đó có thể giải bằng phương pháp đúng dần: hoặc giả định D của tất cả các đoạn để số ẩn còn lại bằng phương trình có thể lập, do đó lưu lượng được xác định tương ứng với D và điều chỉnh dần lưu lượng cho đạt h ≤ 0,5 m. Nếu trong vòng nfao đó h > + 0,5 hãy giảm q 1 theo kim đồng hồ một lượng q nào đó và tăng lượng tương ứng q 2 và tính lại h cho đến khi đạt yêu cầu. Vậy để tìm q như thế nào và tăng giảm lưu lượng tính toán mạng lưới vòng theo tuyến nào người ta thường sử dụng hai phương pháp: -B.G-lô-ba- chép- phương pháp tính dần đúng cho từng vòng. q = h (28) 2 Sq - Phương pháp Andra - sep M.M. Sau khi phân bố lưu lượng, xác định đường kính, cân bằng tổn thất lần thứ nhất, thì tiến hành điều chỉnh q cho một vòng lớn, trong đó một số vòng nhỏ và vòng điều chỉnh đi qua những đoạn bất hợp lý nhất của mạng lưới. Nếu điều chỉnh lần một chưa đạt, thì khi điều chỉnh lần hai có thể sử dụng tỷ lệ cho một vòng nhất định. q1 q2 (29) h1 h2 Cũng có thể không tính theo công thức (28), (29) mà dùng bảng tính toán thuỷ lực để có h chính xác, nhất là dòng chảy của vùng quá độ. b/ Trình tự tính toán mạng lưới vòng. 1- Xác định lưu lượng tính toán toàn mạng lưới theo các trường hợp cần max min max tính Qtt ,Qtt ,Qch . 41
42. 2- Quy hoạch mạng lưới, chia mạng lưới thành các vòng của mạng ống chính, không nên chia thành nhiều hoặc ít quá, chia đoạn tính toán, ghi chiều dài, ghi lưu lượng tập trung và đánh số vòng, nút lên sơ đồ như hình (3-6) 3- Xác định toàn bộ chiều dài mạng lưới 4- Xác định lưu lượng đơn vị, lưu lượng dọc tuyến của các đoạn và quy cả về lưu lượng nút. 5- Nhận xét lưu lượng ở các nút rồi sơ bộ vạch hướng nước chảy để cho bao giờ cũng theo hướng ngắn nhất và đánh mũi tên chiều nước chảy lên các đoạn. Sơ bộ phân bố lưu lượng từng đoạn ống sao cho thảo mãn q n = 0 và lưu ý để các tuyến song song có lưu lượng và đường kính tương đương. 6- Chọn đường kính ống theo vận tốc kinh tế. 7- Theo lưu lượng, đường kính, chiều dài tính tổn. thấp áp lực mỗi đoạn và h cho từng vòng. Nếu h không thoả mãn điều kiện dung sai cho phép thì tiến hành lặp bảng tính toán theo phương pháp B.G. Lô - ba - chep hay lên sơ đồ tính theo phương pháp Andrêi - sép. Sau khi mỗi vòng đạt dung sai yêu cầu thì kiểm tra h của vòng biên lưới. Cần tính toán cho các trường hợp yếu cầu của mỗi loại mạng lưới để chọn máy bơm cho phù hợp. 3. 3 - Cấu tạo mạng lưới cấp nước. 3.3.1 - Các loại ống dùng trong mạng lưới cấp nước. Trong mạng lưới cấp nước được dùng các loại ống khác nhau và bằng các vật liệu khác nhau. Chọn loại ống hay vật liệu nào là tuỳ theo áp lực công tác, điều kiện địa chất, phương pháp lắp đặt, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và các điều kiện cụ thể khác. Kinh phí đầu tư vào mạng lưới thường chiếm 50  70% kinh phí toàn hệ thống. Vì thế chọn đường kính ống hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế cao. Hiện nay người ta dùng ống bằng các vật liệu phổ biến sau đây: bê tông cốt thép, xi măng miăng, ống nhựa, ống gang, ống thép. Ống bê tông cốt thép được phân chia làm hai loại: bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước. Chúng có ưu điểm là bền, tồn ít thép, độ nhám không tăng lên trong quản lý, khả năng chống xâm thực tốt, giá thành rẻ. ống bê tông cốt thép ứng suất trước chịu được áp lực cao. Nhược điểm của các ống bê 42
43. tông cốt thép là trọng lượng cao, chịu áp lực kém so với ống bằng kim loại và dễ vỡ khi bị và đập trong vận chuyển. ống xi măng amiăng bền, có khả năng chống xâm thực tốt, ít tổn thất thuỷ lực và khủng tăng lên trong quá trình sử dụng, dễ cắt gọi, ít truyền nhiệt và điện, giá thành rẻ. Nhược điểm của loại ống này là chống va đập kém, trở ngại khi vận chuyển, mối nối bằng vòng cao su, chịu áp lực hạn chế. ống nhựa có nhiều ưu điểm, nên ngày càng được dùng rộng rãi trong kỹ nghệ cấp nước. Khả năng chống xâm thực cao, trong lượng nhẹ, mối nối đơn giản, tổn thất áp lực ít và không tăng lên trong quản lý, giảm âm khi có hiện tượng và thuỷ lực và giá thành hạ. Nhược điểm của ống nhựa là dễ lão hoá, nếu chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. ống gang là loại ống dùng phổ biến, có ưu điểm bền, chịu áp lực cao, nhưng có nhược điểm là trọng lượng lớn, tốn kim loại, giòn nên chịu tải động kém. ống thép cũng là ống được dùng phổ biến, bền, trọng lượng nhẹ hơn ống gag và ống bê tông cốt thép, ống thép dẻo, chịu tải trọng động tốt, mối nối đơn giản. Nhược điểm, của ống thép là dễ bị xâm thực nên tổn thất thuỷ lực tăng nhanh trong quản lý, thời gian phục vụ ngắn hơn các loại ống khác. Do các đặc điểm vừa nên trên, khi xét chọn nên ưu tiên dùng ống bê tông cốt thép cho các tuyến dẫn lớn và vừa, ống xi măng amiăng cho các tuyến dẫn vừa, mạng lưới trong thành phố phổ biến dùng ống gang, ống nhựa, ống thép chỉ nên dùng khi áp suất rất cao, đặt qua các đầm lấy, chướng ngại có nền móng không ổn định. ở nước ta việc sản xuất các loại ống trên còn gặp nhiều khó khăn. ống bê tông cốt thép không có ứng xuất trước sản xuất được các loại 400, 500, 600, 700, dàii d4m, áp lực công tác 10 20N/cm 2, áp lực thử 30 N/cm2. Nối ống bằng ống lồng xảm đay và amiăng, xi măng, bình (3-7). ống bê tông cốt thép ứng suất trước sản xuất được 400, 600 và dài 4m, áp lực công tác 60 N/cm2, áp lực thử 90 N/cm 2, nối bằng ống lồng, xảm đay và ximăng amiăng. Các cơ sở sản xuất ống xí măng amiăng không lớn, ta mới sản xuất được loại 100, 200 và 300mm, chiều dài 2 3m, nối bằng ống lồng, chịu được áp 43
44. lực 10  20 N/cm2, chủ yếu dùng cho mạng lưới áp lực thấp. ở nước ngoài ống xi măng amiăng sản xuất đến 500 và chịu áp lực đến 120 N/cm 2. ống bê tông cốt thép ứng suất trước có lõi thép nối bằng vòng cao su có đường kính đến 3000mm, chịu áp cao. ống bê tông cốt thép và xi măng amiăng có năm loại mối nối thường dùng (hình3-6). Mối nối loại (a) dùng cho cả hai loại ống áp lực thấp P ≤ 60 N/cm 2, Mối nối loại (b,c) dùng ống lồng và 2 vòng cao su, chịu được áp lực cao hơn do 2 vòng cao su được định vị bởi cấu tạo đặc biệt của ống lồng P ≤ 90 N/cm 2, mối nối (d) chỉ dùng cho ống bê tông ứng suất trước chịu áp lực cao và mối nối (e) dùng cho cả hai loại ống chịu áp trên 120 N/cm 2, thuận tiện khi thay thế và tạo góc cho quay ống. ở nước ta cũng sản xuất được ống nhựa poli - prô - pi - len 15  200, 300mm dài 4,0  4,5m chịu áp lực 20 140 N/cm 2 và ống Polietlen 20  150mm chịu áp lực đến 20 N/cm 2. Nối ống có thể dùng nhựa, bằng ống lồng có hay không có ren, bằng nhiệt, bằng que hàn nhựa hay bằng nhiệt ống gang hiện được sản xuất bằng hai phương pháp khuôn cát hay khuôn liên tục. Khuôn cát sản xuất loại 50, 75, 100 và 150mm, dài 2m có miệng loe hay mặt bích. Loại này chịu áp lực không quá 30 N/cm2 và tổn thất áp lực so với ống đúc bằng khuôn liên tục tăng 15 30%. ống gang đúc băng khuôn liên tục với 100, 200, 300, 400,500, 600, 700, 800 dài 6  8m có miệng loe. Nối bằng phương pháp xảm đay và xi măng amiăng có áp lực công tác giởi hạn trong vòng 60 N/cm2, áp lực thử 90 N/cm2. ở các nước ống gang sản xuất đến 1200mm nối bằng vòng cao su chịu áp lực đến 400 N/cm 2 có nhúng bitum sẵn hoặc tráng nhựa, tráng xí măng bên trong để giảm tổn thất áp lực. Nối ống gang có nhiều cách (hình 3-7). Phổ biến ở ta là mối nối cảm đay dầu và xi măng amiăng. Đay dầu chiếm 2/3 và xi măng amiăng chiếm 1/3 chiều dài chỗ nối. Mối nối này chịu áp lực cao nhất là 100  120 N/cm2. ống thép ở ta sản xuất còn hạn chế nên khi sử dụng cần cân nhắc. Phần lớn ống thép hiện dùng là của nước ngoài. Có nhiều loại khác nhau: óng thép hàn (hàn dọc, hàn xoán) và ống thép đúc. Do chiều dày khác nhau ta chia ống thép thường và ống thép có tăng cường khả năng chịu lực. ống thép đúc kéo 44
45. nóng có đường kính đến 800mm, ống théo kéo nguội có đường kính đến 200mm, ống thép hàn dọc có đường kính 150  1600mm, ống hàn xoắn 400  1200mm và ống thép tráng kẽm có 8  160mm dài 4  12,5m. 3.3.2 - Nguyên tắc bố trí đường ống cấp nước. ống nước đặt ngoài đường phố phải đảm bảo các điều kiện sau đây. - Không nông quá để tránh tác dụng động lực (xe cộ đi lại làm vỡ ống) và tránh ảnh hưởng của thời tiết. - Không sâu quá để tránh đào đắp đất nhiều. Trong điều kiện của ta có thể lấy độ sâu chôn ống từ mặt đất đến đỉnh ống khoảng 0,8  1,m. ống cấp nước thường đặt song song với cốt mặt đất thiết kế, có thể đặt ở vỉa hè, mép đường, cách móng nhà và cây xanh tối thiểu khoảng 3 5m. ống cấp thường đặt trên ống thoát, khoảng cách giữa nó với các đường ống khác có thể lấy theo chiều đứng tối thiểu là 0,1m, theo chiều ngang tối thiểu là 1,5  3m. Trong các xí nghiệp hoặc thành phố lớn, nếu có nhiều loại ống khác (cấp, thoát, nước nóng hơi đốt, điện, điện thoại ) người ta thường bố trí chúng chung trong một hầm ngầm hay cònn gọi là tuy nên, thường xây bằng bê tông cốt thép. Bố trí như vậy gọi gàng, cho án ít diện tích, dễ dàng thăm nom sửa chữa, ít bị nước ngầm xâm thực, nhưng vốn đầu tư đợt đầu quá lớn, nên khi có đìêu kiện mới áp dụng. Khi ống đi qua sông hay vùng lầy người ta thường làm một cầu cạn cho ống đi qua hoặc cho ống đi dưới lòng sông, vùng lầy gọi là điu - ke - Điu - ke thường làm tối thiểu hai ống song song để đề phòng sự cố, hai bên bờ sông có bố trí giếng thăm, khoá đóng nước và van xả khi cần thiết. Khi ống đi qua đường ô tô, đường xe lửa thì phải đặt nó trong tuy - nen hoặc các vỏ bao bằng kim loại (ống lồng) ở ngoài để tránh tác động động lực. Hai bên đường cũng bố trí giếng thăm, khoá và van xả nước. 3.3.3 - Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nước. Để phục vụ cho quản lý và đảm bảo sự làm việc bình thường của mạng lưới cấp nước, trên mạng lưới cấp nước thường bố trí các thiết bị và các công trình cơ bản sau đây. a- Khoá: Dùng để đóng mở nước trong từng đoạn ống khi cần sửa chữa, đổi ciều nước chảy, thay đổi lưu lượng Khoá thường đặt ở trước, sau mỗi nút 45
46. của mạng lưới, trước sau máy bơm có đường kính bằng đường kính ống, có thể làm bằng gang hay thép (áp lực chịu được từ 16at trở lên). b - Van một chiều: Có tác dụng chỉ cho nước chảy theo một chiều nhất định, thường những vị trí máy bơm, trên đường dẫn nước vào nhà, trên đường dẫn nước từ đài xuống c- Van xả khí: Dùng để xả không khí đường ống ra ngoài, thường đặt ở những vị trí cao của mạng lưới. e- Họng lấy nước chữa cháy: Đặt trên mạng lưới dọc theo phố (khoảng 100m một) để lấy nước chữa cháy, có thể đặt ngầm hoặc nổi trên mặt đất. g- Vòi lấy nước công cộng: Đặt ở ngã ba, ngã tư đường hoặc dọc theo đường phố, cách nhau 200m một trong các khu vực không xây dựng cấp thoát nước bên trong nhà. h - Gối tựa: Dùng để khắc phục lực xung kích khi nước đổi chiều chuyển động gây ra, đặt ở các ống uốn cong (cút), cuối ống cụt i - Giếng thăm: Để bố trí cá thiết bị, phụ tùng trong đó, để dễ dàng thăm nom, sửa chữa và thao tác trong khi quản lý. Giếng có thể xây bằng gạch hoặc bằng bê tông. Để phục vụ cho việc thi cônog và quản lý cấp nước, người tá thường phải thiết kế chi tiết mạng lưới, tức là dùng các ký hiệu thể hiện trên mặt bằng: các đường ống, thiết bị phụ tùng, cách cấu tạo chúng với nhau Ví dụ chi tiết mạng lưới xem ở hình (3-8). 3.4 - Trạm bơm, bể chứa và dài nước. 3.4.1 - Máy bơm và thiết bị đưa nước lên cao Dùng để đưa nước từ giếng thu nước lên công trình làm sạch, hoặc đưa nước từ bể chứa nước lên đài nước hoặc tạo áp để vận chuyển nước trong các đường ống đưa đến nơi tiêu dùng. Trong kỹ thuật cấp nước người ta thường sử dụng rộng rãi và tiện lợi nhất là máy bơm ly tâm bằng động cơ điện. Bộ phận chính của máy bơm ly tâm là bánh xe công tác gồm nhìeu bản lá gắn vào, khi quay bánh xe công tác sẽ tạo nên một lực ly tâm cuốn theo nước mang đi với tốc độ lớn, đồng thời ép chặt nưcớ tạo cho nó một áp lực để vận chuyện đi trong đường ống. Máy bơm ly tâm có thể có một hay nhiều bánh xe, lấy nước vào từ một hay hai phía, trục đứng (áp dụng cho giếng khoan sâu) hay trục ngang (thông thường). 46
47. Ngoài ra để bơm nước ngoài ta còn dùng các loại bơm khác nhau như: máy bơm piông, máy bơm tia nước (phản xạ), máy bơm khí ép, máybơm nước và máybơm chạy bằng sức gío nhưng ít thông dụng. Khi thiếu nguồn điện có thể dùng máy bơm pítông chạy bằng dầu madút hay quay tau. Các thiết bị đơn giản có thể đưa nước lên cao có thể dùng: cần vọt, ròng rọc, trục quay 3.4.2- Trạm bơm cấp nước. Là một ngôi nhà trong đó bố trí các máy bơm và động cơ điện, các thiết bị, đường ống, van khoá Các bảng điện, ống thông hơi, cầu chạy để lắp ráp, sửa chữa máy bơm; động cợ; các phòng làm việc và vệ sinh của công nhân quản lý. Cần có biện pháp chống ồn, thông hơi, ánh sáng đầy đủ cho trạm bơm. Kích thước trạm bơm phải hợp lý để sửa chữa, thao tác dễ dàng. Trong kỹ thuật cấp nước hiện đại, máy bơm thường được điều khiển từ xa hoặc điều khiển tự động nhờ các rơ - le phao và rơ le áp lực. 3.3.4- Đài nước. Làm nhiệm vụ điều hoà nước (khi bơm thừa nước lên đài, thiếu nước từ đài chảy xuống) và tạo áp để vận chuyển nước chảy trong đường ống đến các nơi tiêu dùng. Đài nước thường đặt ở vị trí đất cao để giảm chiều cao đài và giảm giá thành xây dựng. Đài nước có thể đặt ở đầu, giữa hoặc cuối mạng lưới. Đài nước thường làm bằng bê tông cốt thép (thông dụng ở ta), théo, gạch, gỗ (nhỏ tạm thời) có chiều dài 15  40m dung tích từ 0 800m 2. Các bộ phận chính của đài nước là (hình 3-9). - Thùng chứa nước trên cao có dạng tròn, đáy phẳng hoặc lõm. - Kết cấu đỡ khung gồm tường, cột, móng - Cầu thang sắt lên xuống tham nom, xem xét. - Các ống dẫn nước vào và ra khỏi thùng chứa, trên đó có bố trí các van khoá 2 chiều và 1 chiều. - ống tràn nối với hệ thống thoát nước. - ống tháo cặn, tháo bùn ở đáy thùng nối với ống tràn. - Các thiết bị báo hiệu mực nước, chống sét, ánh sáng 3.4.4- Bể chứa nước. Làm nhiệm vụ điều hoà lượng mức bơm khác nhau giữa trạm bơm cấp I và cấp II (trạm bơm cấp I đưa nước lên công trình xử lý điều hoà trong ngày 47
48. đêm, trạm bơm cấp II đưa nước từ bể chứa vào mạng thường làm việc thay đổi nhiều bậc) đồng thời dự trữ nước chữa cháy và nước rửa bể lắng, bể lọc cho bản thân nhà máy nước. Bể chứa có thể làm bằng bê tông cốt thép (thông dụng), bê tông đá hộc, gạch, đôi khi bằng thép. Hình dáng bể có thể là chữ nhật hoặc tròn, nóc bể có thể là vòm hoặc phẳng. Bể thường đặt sâu dưới đất từ 2  5m, có thể đặt chìm hoặc nổi trên mặt đất hoặc rửa nổi nửa chìm, tuỳ theo yêu cầu công nghệ xử lý nước và điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn. Bể chứa nước ngần thường được trang bị các thiết bị dụng cụ sau đây (hình 3-10). - ống dẫn nước vào bể có khoá phao hình cầu tự động đóng nước khi bể đầy. - ống tràn, ống xả bùn nối với hệ thống thoát nước. - ống hút của máy bơm đặt ở hố thu nước sâu hơn đáy bẻ 20cm. - ống thông hơi. - Thang sắt lên xuốn thăm nom, sửa chữa. chương IV Cấp nước cho công trường xây dựng 4.1 -Nhu cầu dùng nước trên công trình xây dựng. Trên công trường xây dựng nước được dùng để cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân và dùng để phục vụ cho thi công, cho chữa cháy. Tiêu chuẩn dùng nước cho công nhân làm việc trên công trường có thể lấy từ 10  15 l/người kíp (rửa ráy, uống), nếu có tắm hương sen thì tính 25  40 l/1 lần tắm. Tiêu chuẩn dùng nước ở các lán trại công nhân (tắm rửa, giặt rũ, ăn uống) có thể lấy từ 30 50 lít/ người ngày đêm. Việc cấp nước chữa cháy cho công trường rất quan trọng nhất là ở những nơi dễ cháy như: xưởng mộc, ván khuôn Lượng nước độ chịu lửa của các kết cấu trong nhà. Nước dùng cho thi công sử dụng vào nhiều mực đích khác nhau, như phục vụ cho công tác xây trát (trộn vữa, nhúng ướt gạch, tưới tường, quét vôi ) cho công tác bể tông (rửa đá sỏi, cát, trộn và tướt bê tông, chống thấm ) , cho 48
49. các loại máy móc thi công và công cụ vận chuyển khác nhau (làm nguộn động cơ của máy ép khí, máy làm đất, rửa ô tô, cấp cho các nhu cầu máy xe lửa ) Ngoài ra còn phục vụ cho nhiều công tác khác như sơn, cách thuỷ, nhà trộn đất sét, cho các xưởng phụ, (như xưởng gia công cấu kiện kin loại, các chi tiết bê tông cốt thép ) Khi việc xây dựng lắp ghép càng phát triển thì số lượng nước dùng cho côn trường sẽ giảm bớt đi. lượng nước phục vụ cho thi công xác định phụ thuộc vào tiến bộ, thời gian thi công, vào đặc điểm và tính chất thi công (tập trung hay phân tán, lắp ghép hay đổo toàn khối, có làm ca kíp không ) và trình độ cơ giới hoá trong xây dựng Khi tính toán hệ thống cấp nước cho công trường cần phải bảo đảm sao cho trong những lúc thi công dồn dập nhất vẫn có đây đủ nước dùng. Tiêu chuẩn dùng nước cho từng loại công tác thi công có thể tham khảo theo bảng dưới đây (3-1). bảng (3-1) Lượng nước sơ bộ dùng cho thi công Đơn vị do Lưu lượng Mục đích dùng nước lường đơn vị (1) I - Công tác đất 1- Cho một máy đào đất chạy bằng hơi làm việc: - Trong đất cát 1m3 đất 9-17 - Trong đất sét nguyên thổ 16-30 - Trong đất đá 35-60 2- Cho một máy đào đất chạy bằng động cơ đốt nóng 1 máy bên trong, làm việc. 1 giờ 10-15 II- Công tác bê tông và bê tông cốt thép 1- Rửa cuội sỏi và đá dăm - Khi độ lớn trung bình, rửa bằng tay (trong máng) 1m3 vật liệu 1000-15000 - Khi độ bẩn nhiều rửa 2000-3000 - Khi rửa bằng cơ giới (trong chậu rửa) 500-1000 2- Rửa cát trong các chậu rửa cát 1250-1500 3- Rửa cát lẫn đá dăm, trung bình 1m3 bê tông 1500-2000 4-Trộn bê tông cứng 225-275 49
50. Trộn bê tông dẻo 250-300 Trộn bê tông đúc 275-325 Trộn bê tông nóng 300-400 5- Tưới bê tông và ván khuôn trong điều kiện khí hậu 1m3 bê tông trung bình trong ngày đem 200-400 III - Công tác xây trát 1- Xây gạch bằng vữa xi măng kể cả trộn vữa và không tưới gạch 1000V gạch 90-180 2- Xây vữa X nóng - 115-230 3- Tưới gạch xây - 200-250 4- Xây đá hộc: Bằng vữa X 1m3 đá xây 60-100 bằng vữa TH IV - Công tác vận chuyển bên trong 150-200 1- Trong gara (dể rửa và tu sửa) - Ô tô du lịch 1 ngày đêm 300-400 - 1 ôtô vận tải - 400-600 - 1 máy kéo - 300-500 - 1 đầu máy xe lửa bánh rộng - 11000-8000 - 1 đầu máy xe lửa bánh hẹp - 50-60 - 1 mã lực - V- Các trạm năng lượng tạm thời và khí nén Cung cấp cho các nồi hơi không ngưng tụ cho động cơ 1m2 bề mặt 20-30 đốt trong (đi-e-zen) đốt nóng trong 1 giờ - Hệ thống cấp chạ thẳng 1 mã lực 1 giờ 20-40 - Hệ thống cấp nước chảy vòng - 1-2 - Cho các máy ép khí - 25-40 - Cho các máy ép khí 1m2 không khí 5-10 Chất lượng nước dùng trên công trường phải thoả mãn các điều kiện sau: Nước dùng cho sinh hoạt phải bảo đảm các điều kiện vệ sinh cần thiết như cung cấp cho các thành phố, thị trấn. Nước dùng để trộn và tưới bê toong phải 50
51. có độ pH < 4 và hàm lượng sulfat SO 4 1500mg/l. Nước biển dùng để trộn bê tông phải có hàm lượng muối NaCl 35 g/l, và sunfat 2,7 g/l Khi đó độ bèn của bê tông giảm đi 20%, không cho phép dùng nước hồ ao bị nhiễm bẩn bởi nước thoát, có chứa nhiều mỡ dầu thải mộc, axít để trộn bê tông. Khi khả nghi nước xấu phải thử mẫu bê tông nếu độ bền giản 10% so với khi khử bằng nước tốt thì có thể sử dụng loại mức đó. 4.2 - Hệ thống cấp nước trên công trường xây dựng. Hệ thống cấp nước cho công trường xây dựng thường chỉ dùng tạm thời trong thời gian thi công, sau này sẽ đỡ di. Do đó phải thiết kế sao cho cho phí về xây dựng và quản lý là nhỏ nhất. Nếu trên khu vực công trường tương lai có hệ thống cấp nước thì nên kết hợp nhiệm vụ đó mà phục vụ cho công tác thi công. Có thể xây dựng hoàn chỉnh hoặc một phần của hệ thống cấp nước tương lai để trước mắt dùng cho công tác thi công. Làm như vậy đỡ tốn kém, giải phóng được mặt bằng, không ảnh hưởng đến công tác thi công hệ thống sau này đối với công trình xây dựng. Làm như vậy vốn đầu tư đợt đầu tăng lên và thời gian thi công công trình (thời gian chuẩn bị khởi công) bị kéo dài và phải có bản thiết kế hệ thống cấp nước khu vực. Nguồn cấp nước cho công trường xây dựng hợp lý nhất là sử dụng hệ thống cấp nước hiện hành của thành phố hoặc xí nghiệp lân cận. Nếu lượng nước sẵn có không đầyđủ thì có thể chỉ dùng cho sinh hoạt, còn nước cho thi công có thể lấy ở một nguồn cục bộ khác. Nếu công trường nằm riêng biệt độc lập, xa thị trấn, khu công nghiệp thì phải tìm nguồn nước cho công tác thi công và sinh hoạt. Trước hết là để ý đến nguồn nưcớ ngầm, nếu nước ngầm ít và khó lấy ta có thể sử dụng nguồn nước mặt. Nếu gần công trường xây dựng có sông nước tương đối trong thì sử dụng nguồn nước nàt tiện lợi nhất. Có thể lợi dụng các ao hồ trên công trường làm nguồn dự trữ chữa cháy. Trên công trường thường thường ngừơi ta xây dựng một hệ thống cấp nước chung cho mọi đối tượng, sinh hoạt, thi côn, chữa cháy Tuy nhiên trong những trường hợp đặc biệt có thể xây dựng các hệ thông cấp nước riêng (nhiều nguồn nước ) xem sơ đồ hình (4-1). Cũng như hệ thống cấp nước cho thành phố, xí nghiệp, hệ thống cấp nước cho cong trình xây dựng cũng có thể đầy đủ các thành phần của nó, công trình 51
52. thu nước, trạm làm sạch, trạm bơm, bể chứa, đài nước và hệ thống đường ống dẫn nước tới các nơi và đối tượng tiều dùng. Do chế độ tiêu thụ nước trên công trường thay đổi nhiều và tính chất phân tán nên người ta thường xây dựng nhiều bể chứa nước nhỏ nằm rải rác trong các lán trại công nhân và các khu vực thi công. Do đặc điểm của hệ thống cấp nước công trường thường là tạm thời một vài năm, sau dỡ đi, nên người ta chỉ thiết kế các công trình cấp nước tạm cho kinh tế. Khi thu nước sông, nếu bờ sông dựng dốc, mực nước dao động lớn, người ta thường dùng trạm bơm lưu động di chuyển trên đường ray (hình 4-2a), khi bờ thoải, mực nước dao động ít có thể làm một nhà tạm thời bằng gỗ ra xa bờ và đặt máy bơm ở đó để bơm nước (hình 4-2b), khi cần lấy nước trong một thời gian ngắn thì có thể dùng máy bơm đặt trên thuyền hay sa lan để hútnước (hình 4-2c) hoặc để trên bờ nhưng ống hút gắn với một phao nổi ở giữa sông. Đường ống nước có thể đặt ngầm hoặc nổi trê mặt đất hay đặt trên các cầu vượt tạm thời. ống nước có thể dùng bằng thép, gang hoặc cao su có khớp nối với nhau hoặc bằng nhựa. Đài nước tạm thời có thể làm bằng các thùng gỗ hoặc thép đặt trên các cột gỗ có giằng để tăng độ cứng và ổn định. Các bể chứa nước nhỏ rải rác trong khu lán trại công nhân cũng như trên công trường thường xây bằng gạch, láng vữa xi măng. Nước chữa cháy có thể kết hợp để trong các bể chứa nổi hoặc đào hố, đầm trát đáy bằng đất sét, thành bằng đá dăm để giữ trữ nước. Mỗi hố có dung tích bằng lượng nước chứa cháy trong 3 giờ và bán kính phục vụ của hố từ 150  250m. Khi chất lượng nguồn nước xấu thì phải tiến hành làm sạch nước (xử lý nước). Có thể xây các bể lắng lọc sơ bộ hoặc đánh phèn trong các bể chứa nước. Khi cần thiết có thể sử dụng các trạm làm sạch lưu động có công suất từ 5  30 m3/giờ gồm cả việc làm trong và khử trùng nước nhu ở nước ngoài có sản xuất. ở ta hệ thống xử lý này nên được nghiên cứu và áp dụng. 52
53. CHƯƠNG V HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG NHÀ 5.1- Sơ đồ hệ thống cấp nước trong nhà. 5.1.1- Các bộ phận chính của hệ thống cấp nước trong nhà. Hệ thống cấp nước trong nhà dùng để đưa nước từ màng lưới bên ngoài đến mọi thiết bị, dụng vụ vệ sinh hoặc máy móc sản xuất trong nhà, bao gồm các bộ phận chính sau đây: 1. Đường dẫn nước vào nhà nối liền đường ống cấp bên ngoài với nút đồng hồ đo nước. 2. Nút đồng hồ đo nước - gồm đồng hố đo nước và các thiết bị khác dùng để đo lưu lượng nước tiêu thụ. 3- Mạng lưới cấp nước trong nhà. - Đường ống chính dẫn nước từ đồng hồ đo nước đến các ông đứng. - Đường ống đứng cấp nước lên các tầng nhà - Các ông nhánh phân phối nước và dẫn nước tới tác dụng vụ vệ sinh - Các dụng cụ lấy nước (vòi nước, van khoá ) Ngoài ra để phục vụ cho chữa cháy còn có các vòi phun chữa cháy, nếu áp lực đường ống bên ngoài không đủ bảo đảm đưa nước tới dụng cụ lấy nước thì còn bổ sung thêm các công trình thiết bị khác nhau: két nước, trạm bơm, bể chứa nước ngầm, trạm khí nén 5.1.2- Các ký hiệu quy ước về hệ thống cấp nước trong nhà. 5.1.3- Sơ đồ hệ thống cấp nước bên trong nhà. Sơ đồ hệ thống cấp nước trong nhà có thể phân thành: 1- Theo chức năng: - Hệ thống cấp nước sinh hoạt ăn uống - Hệ thống cấp nước sản xuất - Hệ thống cấp nước chữa cháy. - Hệ thống cấp nước kết hợp 2- Theo áp lực đường ống nước ngoài phố. 53
54. - Hệ thống cấp nước đơn giản có hay không có két nước. - Hệ thống cấp nước tăng áp trực tiếp, có hay không có két nước. - Hệ thống cấp nước có thể chứa nước ngầm, trạm bơm và két nước. Trong thực tế hệ thống cấp nước sản xuất chỉ dùng chung với hệ thống cấp nước sinh hoạt ki chất lượng nước sản xuất đòi hỏi cao như nước sinh hoạt, hoặc khi lượng nước sản xuất đòi hỏi ít. Hệ thống cấp nước chữa cháy chỉ làm riêng với hệ thống cấp nước sinh hoạt trong các trường hợp đặc biệt, như đối với các nhà cao tầng (>16 tầng) hoặc cần chữa cháy tự động, còn thì chúng thường kết hợp chung với nhau. Trường hợp áp lực ở đường ống ngoài phố (hoặc tiểu khu) hoàn toàn đảm bảo đưa nước đến mọi thiết bị dụng cụ vệ sinh hoặc không đảm bảo thương xuyên, nghĩa là trong các giờ dùng ít nước (ban đêm) nước có thể lên đến tất cả dụng cụ vệ sinh, còn trong các giờ cao điểm nước không lên tới các tầng trên ta dùng hệ thống cấp nước đơn giản có hay không két nưcớ. Trong trường hợp có két nước, thì kétnước làm nhiệm vụ dự trữ nước khi thừa (khi áp lực ngoài phố cao)và tạo áp cung cấp nước cho những tầng nhà mà tại các giờ cao điểm nước ngoài phố không cung cấp tới: hoặc cũng có thể dùng tạo áp và cấp nước cho toàn bộ ngôi nhà trong những giờ cao điểm (xem sơ đồ hình 5-1, a,b). Hệ thống cấp nước tăng áp trực tiếp có hay không có két nước sử dụng trong trường hợp áp lực thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo. Hiện nay người ta ít dùng sơ đồ tăng áp trực tiếp cho hệ thống cấp nước trong nhà. Nó chỉ dùng trong các trường hợp cải tạo sửa chứa (sơ đồ xem hình 5-2). Chủ động hơn cả là sử dụng hệ thống cấp nước có bể chứa nước ngầm. trạm bơm và két mái (hình 5-3). Nó hợp lý trong trường hợp áp lực bên ngoài hoàn toàn không đảm bảo, đồng thời lưu lượng nước lại không đầy đủ thường xuyên dùng ống nhỏ, lượng nước chảy ít không dùng bơm trực tiếp tăng áp trên đường ống được vì sẽ gây thiếu hụt những nơi khác. Trong trường hợp áp lực bảo đảm không thường xuyên có thể thay máy bơm thông thường bằng máy bơm khí nén - Máy bơm khí nén có thể không đòi hỏi két nước mái. Như vậy nó tiện lợi khi vì lý do kinh tế kỹ thuật không thể xây dựng két nước mái (dung tích quá lớn không đảm bảo kết cấu, chiều cao lớn không đảm bảo mỹ quan). 54
55. Ngoài sơ đồ cấp nược tập trung như đã nói ở trên thì trong nhiều (trường hợp để đạt giá trị kinh tế người ta còn dùng sơ đồ hệ thống cấp nước phân vùng (xem hình 5-4). Trên đây là một số sơ đồ hệ thống cấp nước bên trong nhà, mà khi thiết kết cần nghiên cứu kỹ, so sánh phương áp trên các mặt kính tế - kỹ thuật, tiện nghi để lựa chọn sơ đồ hợp lý, bảo đảm thoả mãn các điều sau đây: - Sử dụng tối đa áp lực nước ở ngoài phố. - Rẻ, quản lý dễ dàng, thuận tiện - Tránh sử dụng nhiều máy bơm - Kết hợp tốt với quỹ quan kiến trúc của công trình với quần thể và chống được ồn cho công trình. 5.2- áp lực trong hệ thốg cấp nước bên trong nhà. áp lực nước cần thiết cho ngôi nhà là áp lực nước cần thiết của đường ống ngoài phố tại điểm trích nước vào nhà đảm bảo đưa nước tới mọi thiết bị vệ sinh trong ngôi nhà đó. Hct - áp lực cần thiết có thể xác định theo công thức: Hct = hhh + hđh + htd + h + hcb (30). Trong đó: hhh - Độ cao hình học đưa nước tính từ trục đường ống cấp nước ngoài phố đến dụng cụ vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất (cao và xa nhất),m. hđh - Tổn thất áp lực qua đồng hồ đo nước, m. htd - áp lực tự dọ cần thiết ở các dụng cụ vệ sinh hoặc các máy móc dùng nước lấy theo TCVN -18 -64. Ví dụ: Vòi nước và dụng cụ vệ sinh thông thường 2m, tối thiểu là 1m, vòi rửa hố xí tối thiểu 3m, tán hương sen tối thiểu là 4m. Trường hợp dùng máy bơm, bơm nước từ bể chứa thì độ cao bơm nước các máy bơm Hb cũng tính như trên, chỉ khác là h hh tính từ mực nước thấp nhất trong bể chứa đến dụng cụ vệ sinh ở vị trí bất lợi hoặc tới thành trên của két mái. Nếu bơm nước trực tiếp từ đường ống bên ngoài có áp lực bảo đảm thường xuyên là Hbđ thì độ cao bơm nước của máy bơm sẽ là: Hb = Hct - Hbđ (m) (31) 5.3- Đường ống dẫn nước vào và đồng hồ đo nước. 55
56. 5.3.1- Đường dẫn nước vào. Đường ống dẫn nước vào dùng để dẫn nước từ mạng lưới cấp nước bên ngoài (phố) vào nút đồng hồ đo nước. Đường ống dẫn vào thường đặt với độ dốc 0,003 hướng vè phía đường ống bên ngoài để dốc sạch nước trong hệ thống trong nhà khi cần thiết, và thường thẳng góc với tường nhà cũng như ống bên ngoài. Đường ống dẫn nước vào phải đặt ở vị trí trích nước ở ống ngoài phố thuận lợi, có chiều dài ngắn và phải xem xét cả việc bố trí nút đồng hồ và trạm bơm sao cho thích hợp. Thông thường tại vị trí trích nước cần phải bố trí một giếng thăm (hố ga) trong đó có bố trí các van khoá đóng mở nước, van 1 chiều, van xả nước khi cần thiết. Khi d ≤ 40mm có thể chỉ cần van 1 chiều mà không cần xây giếng. Tuỳtheo chức năng và kiến trúc của ngôi nhà mà đường dẫn nước vào có thể bố trí như sau: - Dẫn nước vào từ một phía - thông dụng nhất - hình ()5-5a. - Dẫn vào từ hai phía. Đối với nhà cônog cộng quan trọng, (khách sạn, nhà làm việc ) đòi hỏi cấp nước liên tục, khi đó một bên dùng làm dự phòng - hình (5-5b). - Dẫn vào bằng nhiều đường - cho những ngôi nhà dài, khu vệ sinh phân tán (hình 5-5c). Đường kính của ống dẫn nước vào nhà chọn theo lưu lượng tính toán của ngôi nhà, sơ bộ có thể lấy theo kinh nghiệp. - Với các ngôi nhà ít tầng d = 25  20mm. - Với các ngôi nhà khối tích trung bình d = 50mm. - Với các ngôi nhà có lưu lượng > 100m3/ ngày đêm d = 75  100. Trong các nhà sản xuất tuỳ theo nhu cầu nước mà có thể lên tới 200  300mm. Đường dẫn nước vào cũng chôn sâu như đường ống ngoài phố (0,8  1m); Khi d ≤ 50mm có thể dùng ống thép tráng kẽm, ống nhựa, còn khid > 50mm có thể dùng mọi loại ống; khi áp lực nước P >10ct và d 50mm thì phải dùng ống thép những phải có biện pháp chống ăn mòn. 56
57. Nối đường ống dẫn vào nhà với đường ống bên ngoài có thể xảy ra các trường hợp : - dùng tê, thập đã lắp sẵn khi xây dựng đường ống bên ngoài, tiện lợi, không phải cắt nước (hình 5-6). - Lắp thêm Tê vào đường ống bên ngoài, phải phá dỡ ống, lắp Tê và phiền phức cách này không thuận lợi ít dùng. - Dùng chụp ngồi và vòng cổ ngực. Sau khi lắp đặt xong chụp ngồi và vòng cổ ngựa (xem hình 5-7), người ta tiến hành khoan hoặc đục ống với đường kính lỗ không lớn hơn 1 đường kính của ống bên ngoài. Phương pháp này có 3 nhiều ưu điểm; thi công nhanh, không phải cắt nước, đo được sử dụng rộng rãi. Khi ống đi qua tường nhà, móng nhà thì phải có ống bao bằng kim loại có đường kính lớn hơn đường kính ống 200mm, khe hở phải nhét đầy bằng vật liệu đàn hồi: sợi gai tẩm đi tum, đất sét nhào kỹ trộn hay không trộn với vừa xi măng (xem hình 5-8). 5.3.2- Đồng hồ đo nước. Đồng hồ đo nước dùng để: xác định mức tiêu thụ, lượng nước mất mát hao hụt trên đường vận chuyển. Đồng hồ đo nước có nhiều loại nhưng thông dụng nhất là đồng hồ đo lưu tốc, xây dựng trên nguyên tắc lưu lượng nước tỷ lệ với tốc độ chuyển động của dòng nước qua đồng hồ. Đồng hồ lưu tốc chia ra các loại sau: - Đồng hồ đo nước loại cách quạt (của Liên xô ký hiệu BK) dùng để tính lưu lượng nước nhỏ có đường kính d từ 10 đến 40mm. Vỏ đồng hồ làm bằng chất dẻo hoặc bằng kim loại. Bên trong vỏ là một trục đứng có gắn các cánh quạt bằng xe - lu - lô - ít hay chất dẻo. Khi nước chuyển động đập vào cánh quạt làm quay trục đứng rồi truyền động qua các bánh xe răng khía vào bộ phận máy tính, cuối cùng các chỉ số về lưu lượng nước sẽ thể hiện trên mặt đồng hồ. Đồng hồ đo nước loại cách quạt còn chia ra loại chạy khô và loại chạy ướt. Loịa khô thì bộ phận tính tách rời khỏi nước bằng mọt màng ngăn. Loại ướt thì máy tính và đồng hồ đều ở trog nước, khi đó mặt đồng hồ hoặc đạy bằng một tấm kinh dày để có thể chịu được áp lực của nước. Loại ướt chỉ sử dụng được khi nước sạch và mềm. 57