Giải pháp kiểm soát áp lực và clo dư trên mạng lưới cấp nước huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.08 MB, 101 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hà Thanh Phong

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT ÁP LỰC VÀ CLOR DƯ TRÊN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC CUỐI NGUỒN HUYỆN BÌNH CHÁNH

– THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Chuyên ngành: Cấp thoát nước

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hà Thanh Phong

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT ÁP LỰC VÀ CLOR DƯ TRÊN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC CUỐI NGUỒN HUYỆN BÌNH CHÁNH

– THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

(Research solutions to control Pressure and Clor

area end of water supply network in Binh Chanh district – Ho Chi Minh City)

LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Chuyên ngành: Cấp thoát nước

Mã số: 8580210-1

Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Trần Thị Hiền Hoa

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích dẫn, kết quả nghiên cứu của luận văn là hoàn toàn trung thực, khách quan và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ cơng trình khoa học nào khác.

Hà Nội, ngày 24 tháng 09 năm 2022

Học viên

Hà Thanh Phong

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Tốc độ đơ thị hố tăng nhanh cùng với sự gia tăng dân số ở khu vực ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh, nước sạch là một trong những nhu cầu thiết yếu phục vụ đời xã hội và phát triển kinh tế của địa phương. Một trong yếu tố về truyền tải và phân phối dịch vụ cấp nước cho khu vực cuối nguồn đó là việc kiểm soát áp lực nước và clo dư trên mạng lưới cấp nước là vấn đề cần giải quyết bài toàn này.

Tơi đã hồn thành đề tài “Nghiên cứu giải pháp kiểm soát áp lực và clo dư trên mạng lưới cấp nước khu vực cuối nguồn huyện Bình Chánh – Thành Phố Hồ Chí Minh”. Tuy nhiên trong phạm vi hiểu biết của mình cũng như giới hạn của luận văn, đề tài nghiên cứu vẫn còn những điểm hạn chế, rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy, Cô và đồng nghiệp để luận văn được hồn thiện hơn.

Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Trần Thị Hiền Hoa đã trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành luận văn cao học này.

Tơi cũng xin cảm ơn các Thầy Cô trong Bộ môn Cấp thốt nước đã giúp đỡ tơi rất nhiều về chuyên môn trong thời gian học và thực hiện luận văn cũng như trong cơng tác.

Cảm ơn Phịng quản lý đào tạo, Khoa Kỹ thuật Môi trường và Bộ mơn Cấp thốt nước của Trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu.

Cuối cùng, tơi xin cảm ơn Xí Nghiệp Truyền dẫn Nước sạch và Xí nghiệp cấp nước sinh hoạt nơng thơn TP. Hồ Chí Minh đã hỗ trợ cho tơi nghiên cứu hồn thành luận văn này.

Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện

Hà Thanh Phong

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ KÝ HIỆU VIẾT TẮT ... I DANH MỤC CÁC BẢNG ... II DANH MỤC CÁC HÌNH ... III

1.1.1. Các đối tượng dùng nước trên địa bàn huyện Bình Chánh ... 3

1.1.2. Đánh giá về nhu cầu sử dụng nước trên địa bàn huyện Bình Chánh ... 4

1.1.3. Đánh giá mạng lưới cấp nước địa bàn Huyện Bình Chánh ... 5

1.2 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH ÁP LỰC VÀ CLO DƯ TẠI CÁC CÔNG TY CẤP NƯỚC ... 7

1.2.1 Trên thế giới ... 7

1.2.2 Tại Việt Nam ... 12

1.2.2.1 Phân vùng tách mạng kiểm soát áp lực ... 12

1.2.2.2 Châm clo bổ sung dạng hạt ... 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ... 20

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 20

2.1.1 Về phân cấp mạng lưới ... 20

2.1.2 Lưu Lượng ... 20

2.1.3 Đường kính ống và vận tốc ... 24

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

2.2.1.3 Tiêu chuẩn quy định về áp lực nước trên mạng lưới - TCXDVN 33: 2006 ... 34

2.2.1.4 Lắp đặt các cụm van điều tiết áp lực đầu mạng cấp 2, cấp 3 ... 34

2.2.2 CLO KHỬ TRÙNG ... 35

2.2.2.1 Khử trùng nước ... 35

2.2.2.2 Châm clo bổ sung ... 35

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH ÁP LỰC VÀ NỒNG ĐỘ CLOR DƯ NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC CẤP NƯỚC .. 37

3.1 MÔ TẢ HIỆN TRẠNG HẠ TẦNG ĐÔ THỊ KHU VỰC TUYẾN ĐƯỜNG QUỐC LỘ 50 ... 37

3.1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, dân số và quy hoạch phát triển đô thị tuyến đường Quốc lộ 50 (gồm 4 xã Bình Hưng, Phong Phú, Đa Phước và Quy Đức) ... 37

3.1.1.1 Điều kiện tự nhiên ... 37

3.1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội ... 38

3.1.2 Hiện trạng MLCN khu vực tuyến đường Quốc Lộ 50 ... 38

3.1.2.1 Sự mất ổn định áp lực và nồng độ clo dư trên MLCN... 39

3.1.2.2 Nguồn gốc của sự mất ổn nồng độ clo dư trên MLCN ... 40

3.2 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH ÁP LỰC VÀ CLO DƯ TRÊN MLCN TUYẾN QUỐC LỘ 50 ... 41

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

3.2.1 Ứng dụng - phần mềm thủy lực (WATERGEMs): Mơ hình hóa thủy lực mạng lưới

cấp nước ... 41

3.2.2 Ứng dụng hệ thống SCADA để quản lý, theo dõi diễn biến thủy lực mạng lưới .... 42

3.2.3 Trang bị hệ thống thông tin địa lý GIS: Cập nhật quản lý sự cố và quản lý tài sản mạng lưới cấp nước ... 44

3.2.4 Ứng dụng mơ hình quản lý mạng lưới cấp nước thơng minh tích hợp GIS – WATERGEMS – SCADA ... 45

3.3 TÍNH TỐN, ỨNG DỤNG MỘT VÀI GIẢI PHÁP ĐÃ NÊU CHO KHU VỰC CUỐI NGUỒN TUYẾN QUỐC LỘ 50 ... 58

3.3.1 Cơ sở để thiết lập mục tiêu giải pháp ... 58

3.3.1.1 Hiện trạng lưu lượng và áp lực ... 59

3.3.1.2 Thiết lập nhu cầu dùng nước ... 61

3.3.1.3 Thiết lập bể chứa trung gian ... 62 

3.3.1.4 Tính tốn dung tích bể chứa và Trạm bơm tăng áp ... 62

3.3.2 Thiết kế mô hình bể chứa nước sạch, trạm bơm tăng áp điều hòa áp lực và châm clo bổ sung tuyến ống D600 Quốc Lộ 50 (đoạn từ ngã tư QL50 – Nguyễn Văn Linh đến ranh tỉnh Long An) ... 64

3.3.2.1 Lý do chọn đặt bể chứa trung gian, trạm bơm tăng áp tại Nhà máy nước nước ngầm Bình Hưng ... 64

3.3.2.2 Mục tiêu của giải pháp ... 66

3.3.2.3 Nguồn nước cung cấp cho tuyến ống D600 Quốc lộ 50 ... 67

3.3.2.4 Mô phỏng thủy lực cho tuyến ống D600 Quốc lộ 50 từ Nguyễn Văn Linh đến ranh Long An với nhu cầu dùng nước cho 15 năm tới ... 67

3.3.2.5 Giải pháp đề ra: Xây dựng bể chứa và trạm bơm tăng áp tại khu vực hiện nay là nhà máy nước ngầm Bình Hưng ... 68 3.3.3 Mơ phỏng nồng độ clor trên WaterGems và tính tốn lượng clo khử trùng cần thiết

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

... 76

3.3.4 Cải tạo mạng lưới cấp nước ... 79

3.3.5 Lắp đặt hệ thống châm clor hạt bổ sung tại Trạm cấp nước Quy Đức ... 80

3.4. CHI PHÍ VÀ LỢI ÍCH CỦA 2 GIẢI PHÁP ... 81

3.4.1 Chi phí và thời gian thu hồi chi phí đầu tư ... 81

3.4.2 Lợi ích của giải pháp mang lại ... 82

KẾT LUẬN ... 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 85 PHỤ LỤC

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MỤC CÁC CHỮ KÝ HIỆU, VIẾT TẮT

BXD

:

Bộ xây dựng BYT

:

Bộ Y tế

DCC

:

Trung tâm điều khiển phân phối ĐBSCL

:

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐHN

:

Đồng hồ nước

IRR

:

Suất sinh lợi của dự án MLCN

:

Mạng lưới cấp nước

NCF

:

Dòng tiền của dự án NPV

:

Giá trị hiện tại ròng QCVN

:

Quy chuẩn Việt Nam

QL1A

:

Quốc lộ 1A QL50

:

Quốc lộ 50

SAWACO

:

Tổng cơng ty cấp nước Sài Gịn TB

:

Trạm bơm

TCVN

:

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXDVN

:

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TNHH MTV

:

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

TP.HCM

:

Thành Phố Hồ Chí Minh UNICEF

:

Quỹ nhi đồng

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Bảng 2-1 Tiêu chuẩn quy định về chất lượng nước - QCVN 01-1:2018/BYT……...29

Bảng 3-1 Thống kê tổng hợp số liệu tuyến ống D600 Quốc lộ 50 ... 38

Bảng 3-2 Chỉ số áp lực hiện hữu tuyến ống D600 Quốc Lộ 50 ... 61

Bảng 3-3 Thông số các tuyến ống khi có bể chứa và trạm bơm tăng áp giờ cao điểm 18h ... 71

Bảng 3-4 Thông số các tuyến ống khi có bể chứa và trạm bơm tăng áp giờ thấp điểm 04h ... 72

Bảng 3-5 Áp lực nút khi có bể chứa và trạm bơm tăng áp giờ cao điểm 18h ... 73

Bảng 3-6 Áp lực nút khi có bể chứa và trạm bơm tăng áp giờ thấp điểm 04h…………...75

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1-1 Bản đồ diện tích huyện Bình Chánh. ... 4

Hình 1-2 Cấu trúc của hệ thống quản lý áp lực thơng minh I2O ... 8

Hình 1-3: Áp lực trước khi quản lý áp lực thông minh ... 9

Hình 1- 4 Áp lực sau khi quản lý áp lực thơng minh ... 9

Hình 1-5 Biểu đồ tương quan giữa lưu lượng và tổn thất áp lực qua mạng ... 10

Hình 1-6 Thiết bị đo clo dư online ... 10

Hình 1-7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống châm clo dạng hạt tại trạm cấp nước Mỹ Xun – Sóc Trăng. ... 17

Hình 1- 8 Hệ thống trộn và châm định lượng Clo khử trùng nước tại Trạm cấp nước Mỹ Xuyên 2 ... 19

Hinh 2-1 Van điều tiết áp lực ... 21

Hình 3-1 Sơ đồ mạng lưới tuyến ống chính huyện Bình Chánh ... 39

Hình 3-2 Cấu hình mạng SCADA cho hệ thống cung cấp nước có sử dụng biến tần ... 43

Hình 3-3 Hệ thống thơng tin địa lý GIS ... 45

Hình 3-4 Mơ hình cấp nước thơng minh ... 46

Hình 3-5 Dữ liệu áp lực hiển thị trong bảng SCADA Signals ... 48

Hình 3-6 Kết nối SCADA Element ứng với từng vị trí đồng hồ tổng ... 48

Hình 3-7 Kết quả so sánh áp lực mô phỏng và áp lực thực tế thơng qua kết nối SCADA tại vị trí đồng hồ TH1010... 49

Hình 3-8 Thiết lập điều kiện giả thuyết... 500

Hình 3-9 Giả thuyết đám cháy trên tuyến D500 Trần Duy Liệu... 500

Hình 3-10 Vị trí bể ống trên tuyến D400 Nguyễn Thái Sơn ... 51

Hình 3-11 Thiết lập giả thuyết bể ống ... 51

Hình 3-12 Các van cần đóng để cơ lập vị trí bể trên tuyến D400 Nguyễn Thái Sơn ... 52

Hình 3-13 Phần mềm quản lý tích hợp trên GIS ... 52

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Hình 3-14 Cơng cụ quản lý tài sản mạng lưới tích hợp trên GIS ... 53

Hình 3-15 Cơng cụ quản lý tài sản hỗ trợ tìm kiếm và thống kê tài sản trên mạng truyền dẫn. .... 53

Hình 3-16 Tiếp nhận sự cố và nhập thơng tin sự cố... 54

Hình 3-17 Hiển thị thơng tin sự cố ... 54

Hình 3-18 Vùng ảnh hưởng và các van cần đóng ... 56

Hình 3-19 Kết nối hệ thống ... 57

Hình 3-20 Quản lý tài sản mạng lưới trên WebGIS ... 58

Hình 3-21 Quản lý sự cố trên WebGIS ... 58

Hình 3-22 Hiển thị kết quả mô phỏng thủy lực (áp lực, lưu lượng, chất lượng) trên WebGIS ... 58

Hình 3-23 Biểu đồ Lưu lượng Tháng 12/2021 ... 612

Hình 3-24 Biểu đồ Áp lực Tháng 12/2021 ... 612

Hình 3-25 Trạm cấp II Nhà máy nước Bình Hưng, Cơng suất 15.000 m3/ngày ... 67

Hình 3-26 Thơng số vận hành hiện hữu Trạm Bơm cấp II – Nhà máy nước Bình Hưng ... 67

Hình 3-27 Mơ phỏng tồn tuyến khơng có bể chứa trạm bơm tăng áp giờ cao điểm 18h ... 68

Hình 3-28 Mơ phỏng tồn tuyến có bể chứa trạm bơm tăng áp giờ cao điểm 18h ... 69

Hình 3-29 Mơ phỏng tồn tuyến có bể chứa trạm bơm tăng áp giờ thấp điểm 04h ... 69

Hình 3-30 Kết quả mơ phỏng mực nước bể chứa ... 70

Hình 3-31 Thơng số bơm tăng áp mơ phỏng... 70

Hình 3-32 Biểu đồ áp lực lúc 18h ... 70

Hình 3-33 Biểu đồ áp lực lúc 04h ... 70

Hình 3-34 Bể chứa nước sạch Nhà máy nước ngầm Bình Hưng, dung tích W=1.500m3 ... 77

Hình 3-35 Bảng Color Coding – Thiết lập thơng số hiển thị màu ... 78

Hình 3-36 Sự lan truyên nồng độ Clo trong đường ống theo thời gian. ... 78

Hình 3-37 Nồng độ Clo trên tuyến ống quốc lộ 50 lúc 11h ... 79

Hình 3-38 Hệ thống châm clor khử trùng và xử lý clor rò rỉ ... 79

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

MỞ ĐẦU

1. Sự cần thiết của đề tài

Nước sạch là nhu cầu thiết yếu trong đời sống cũng như trong sinh hoạt hàng ngày. Cơ thể con người cũng giống như trái đất, theo nghiên cứu khoa học đưa ra thì nước chiếm tới 70% cơ thể của chúng ta. Cho nên có thể nói nước là nguồn sống thiết yếu của con người ở mọi phương diện, không chỉ đối với cơ thể chúng ta mà còn trong đời sống sinh hoạt, sản xuất… Mỗi ngày chúng ta cần khoảng 1,5 đến 2 lít nước để uống. Khơng ai trong chúng ta sống sót nếu như khơng mang nước q 3 ngày, nhưng chúng ta có thể nhịn ăn từ 7 đến 10 ngày. Qua đây chúng ta có thể thấy sự quan trọng của nước trong cuộc sống hàng ngày, do đó trong những năm gần đây các hệ thống cấp nước đô thi đã và đang được nhà nước quan tâm để đầu tư xây dựng, nâng cấp để nguồn nước sạch đảm bảo sức khỏe cộng đồng và phát triển kinh tế xã hội [15]

Trải qua quá trình xây dựng và phát triển từ năm 1878 cho đế nay [12] hệ thống cấp nước Thành phố Hồ Chí Minh đã được xây dựng để phục vụ cuộc sống hàng ngày, do việc đầu tư xây dựng mạng lưới cấp nước không đồng bộ, việc đô thị hoá nhanh và dân số tăng nhanh nên nhu cầu sử dụng nước tăng rất nhanh trong những năm gần đây dẫn tới sự thiếu hụt nước tại các vị trí cuối của mạng lưới cấp nước ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân nơi đây, Tổng Công ty cấp nước Sài Gòn phải đặt những bồn chứa nước sạch tại các khu phố với dung tích từ từ 5 -20m3 và dùng xe bồn chở nước để cấp theo giờ cho khu vực thường xuyên bị nước yếu và nước thiếu, đặc biệt trong các tháng mùa khô, dịp lễ tết,….

Do vậy đề tài đề cập đến các giải pháp nhằm ổn định áp lực nước và nồng độ clo dư tại các vị trí cuối của mạng lưới cấp nước; các giải pháp phân phối, điều tiết hệ thống cấp nước để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của người dân là rất cần thiết.

2. Mục tiêu của đề tài

Đánh giá được hiện trạng áp lực nước và clo dư trên mạng lưới truyền tải phạm vi cuối nguồn huyện Bình Chánh, từ đó đưa ra các giải pháp để kiểm soát áp lực và clo dư một cách ổn định nhất, đảm bảo theo quy định và nhu cầu sử dụng nước.

3. Nghiên cứu và đề xuất giải pháp: Xây dựng bể chứa trung gian, Trạm bơm tăng

áp và châm clo bổ sung khu vực cuối nguồn huyện Bình Chánh – TP. Hồ Chí Minh.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Hệ thống cấp nước trong phạm vi huyện Bình Chánh – TP.Hồ Chí Minh (trong đó xem xét chọn 01 trục tuyến ống đường Quốc Lộ 50 từ đầu mạng lưới đến cuối mạng lưới để đánh giá).

5. Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thu thập số liệu, khảo sát thực địa; lấy số liệu về nhu cầu sử dụng nước, áp lực nước và nồng độ clor dự tại các vị trí cuối mạng lưới cấp nước. - Phương pháp phân tích lý thuyết: phân tích các tài liệu chuyên ngành;

- Phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp và đánh giá số liệu;

- Phương pháp kế thừa: các tài liệu, số liệu liên quan và các kết quả nghiên cứu trước đó;

- Phương pháp chuyên gia

6. Nội dung nghiên cứu

- Thu thập số liệu cụ thể về tổng chiều dài, đường kính, chủng loại vật tư . . . của

mạng lưới cấp nước, mặt bằng hiện trạng hệ thống cấp nước.

- Đánh giá về áp lực tại các điểm lấy nước và nồng độ clo dư thường xuyên không đảm bảo 2 năm trở lại đây

- Đánh giá biên độ dao động áp lực và sự thay đổi nồng độ clor dư ở các vị trí đầu, vị trí cuối của mạng lưới cấp nước trong 2 năm trở lại đây từ đó tìm ra những nguyên nhân.

- Đề xuất giải pháp kiểm soát áp lực và clo dư khu vực cuối nguồn nhằm đánh giá tính hiệu quả của giải pháp.

7. Kết quả đạt được và các vấn đề còn tồn tại

- Sử dụng bể chứa nước sạch trung gian điều hòa áp lực và châm clor bổ sung cho khu vực cuối nguồn mạng lưới cấp nước.

- Tích hợp ứng dụng Gis – WaterGems-Scada trong quản lý mạng lưới cấp nước thông minh để quan trắc ghi nhận số liệu online áp lực, lưu lượng, chất lượng nước tại các nút lấy nước nhằm kiểm soát áp lực và clo dư khu vực cuối nguồn.

- Vấn đề còn tồn tại: Mạng lưới phấn phối ống cấp 3 PVC có đường kính nhỏ do lịch sử để lại chưa được cải tạo thay mới.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH CHÁNH - TP.HỒ CHÍ MINH

1.1. NHU CẦU DÙNG NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH CHÁNH - TP.HỒ CHÍ MINH

1.1.1. Các đối tượng dùng nước trên địa bàn huyện Bình Chánh.

Trong những mục tiêu tổng quát phát triển Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2020 đến 2025 và hướng đến 2030, trong đó mục tiêu cụ thể có 26 chỉ tiêu chủ yếu và 4 chương trình phát triển TP, thì chỉ tiêu tổng diện tích nhà ở xây dựng mới đạt 50 triệu m2 và đến cuối năm 2025, diện tích nhà ở bình quân đầu người đạt 23,5 m2/người và tiếp tục duy trì 100% số hộ dân sử dụng nước sạch. Để đáp ứng nhu cầu dùng nước cho các đối tượng, ngành cấp nước Thành phố đã đề ra các giải pháp như: tập trung vào việc nâng cao năng lực quản lý, điều hành trong lĩnh vực cung cấp nước; đảm bảo cung cấp nước sạch an toàn, liên tục, ổn định; hiện đại hóa cơng nghệ hướng tới xây dựng hệ thống cấp nước thông minh [6].

Huyện Bình Chánh là đơ thị có diện tích tự nhiên là 252,56km2. Dân số toàn vùng ước đạt 705.508 người và mật độ dân số là 2.793 người/km2, Cho thấy Bình Chánh là huyện ngoại Thành của TP Hồ Chí Minh có mật độ dân số rất cao. Trong giai đoạn từ năm 2015 – 2021, kinh tế huyện Bình Chánh có sự tăng trưởng mạnh, đây là điều kiện thuận lợi giúp cho huyện lỵ phát triển mạnh mẽ văn hóa, xã hội và nâng cao đời sống người dân, tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân 20,53%/năm. Trong thời gian qua, huyện Bình Chánh đã đẩy mạnh xây dựng hạ tầng kỹ thuật hiện đại trong ngoài huyện lỵ. Nhờ vậy mà toàn vùng sở hữu được hệ thống giao thông, điện nước và mạng lưới bưu chính viễn thơng được kiện tồn. Song song với sự gia tăng dân số thì nhu cầu sử dụng nước sạch cũng ngày càng tăng, gồm những đối tượng như: Các hộ dân cư, chung cư, khu lưu trú công nhân, các cư xá, ký túc xá; các cơ sở xã hội; cơ sở giáo dục, bệnh viện, khu nông nghiệp, công nghiệp, khi chế xuất, khu công nghệ cao, các trung tâm thương mại, dịch vụ, du lịch, khu vui chơi và giải trí v.v. . [17]

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 1-1 Bản đồ diện tích huyện Bình Chánh. [3]

1.1.2. Đánh giá về nhu cầu sử dụng nước trên địa bàn huyện Bình Chánh.

Việc cung cấp nước sạch cho người dân trên địa bàn huyện Bình Chánh hiện đối mặt với nhiều khó khăn, như: nguồn nước sạch được cung cấp từ các Nhà máy ở Khu

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

vực phía Đơng Bắc Thành Phố, còn địa bàn huyện Binh Chánh lại thuộc vị trí địa lý Tây Nam của Thành Phố.

Nhu cầu sử dụng nước khu vực Bình Chánh là rất cao và dự báo tiếp tục gia tăng khi huyện sẽ được nâng lên Thành Quận hoặc Thành Phố trực thuộc TP.HCM vào năm 2025.

Sản lượng nước tiêu thụ do Sawaco cung cấp cho huyện Bình Chánh: Năm 2019: 39.000.000 m3

Năm 2020: 41.280.000 m3

Năm 2021: 43.500.000 m3

Các đối tượng sử dụng nước sạch chủ yếu dùng sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh, dịch vụ và nhà máy xí nghiệp tại các Khu Cơng nghiệp Tân Tạo, Lê Minh Xuân, Vĩnh Lộc, khu xử lý rác, Bến bãi, chợ đầu mối . . . tương lai nhu cầu sử dụng nước càng lớn do việc đô thị hố, tăng dân số, huyện Bình Chánh phấn đấu trở thành Quận, hoặc Thành phố trực thuộc Thành phố Hồ Chí Minh vào năm 2025.

Số liệu qua các năm cho thấy nhu cầu sử dụng nước tăng bình qn 15%/năm Ngồi ra cịn một số Trạm cấp nước lẻ do bên Sở Nông nghiệp TP.HCM chuyển giao vẫn duy trì hoạt động cung cấp nước cho các khu vực chưa có tuyến ống của Sawaco vươn tới với sản lượng : 3.770.000m3/năm [13].

Dự kiến đến năm 2025 tầm nhìn năm 2030 dân số Bình Chánh vượt mốc hơn 1 triệu dân, thì nhu cầu dùng nước sạch của người dân là vấn đề thách thức lớn đối với ngành cấp nước TP.HCM.

1.1.3. Đánh giá mạng lưới cấp nước địa bàn Huyện Bình Chánh

Mạng lưới cấp nước huyện Bình Chánh với tổng chiều dài đường ống cấp nước hơn 2.251.275 mét, tiếp nhận nước từ Nhà máy nước Tân Hiệp 1 và Tân Hiệp 2 thông qua tuyến ống D1500 Phan Văn Đối, Võ Văn Vân và tiếp nhận nguồn nước từ Nhà máy nước Thủ Đức thông qua tuyến ống D600 đường Nguyễn Văn Linh, trong đó:

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Bảng 1.1 Thống kê tổng hợp số liệu cấp nước trên địa bàn Huyện Bình Chánh,

Tháng 02/2022 [1].

STT Xã/Thị trấn Số lượng ĐHN Sản lượng tiêu thụ (m3/tháng)

Chiều dài ống phân phối (km)

Mạng lưới cấp 3 hiện hữu gồm các loại ống uPVC, HDPE, PVC có đường kính D150, D100, D60, D49 và D34 chỉ bao phủ khoảng 80% diện tích khu vực các xã, khu vực cịn lại được cung cấp bởi các Trạm cấp nước tập trung của Sở Nông nghiệp phát triển nông thôn chuyển giao. Mạng lưới có đường kính ống nhỏ, bằng loại vật liệu PVC có tuổi thọ từ 5-10 năm, thường xuyên bị rị rỉ và vỡ ống, số điểm xì bể bình quân từ

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Hệ thống quản lý ap lực thông minh I2O [19].

Hệ thống quản lý áp lực thông minh là hệ thống giám sát và điều khiển áp lực trong mạng lưới tùy theo nhu cầu sử dụng, hạn chế áp lực dư thừa trong mạng lưới. Điển

hình là hệ thống I2O – Vương Quốc Anh.

Cấu trúc của hệ thống quản lý áp lực thông minh I2O

Cấu trúc hệ thống quản lý áp lực thông minh I2O bao gồm các bộ phận: - Đồng hồ tổng

- Van giảm áp PRV

- Bộ điều khiển (Controller) - Bộ ghi dữ liệu (Logger) - Máy chủ I2O

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 1-2 Cấu trúc của hệ thống quản lý áp lực thông minh I2O[19]

a. Nguyên lý hoạt động chung:

Bộ điều khiển (Controller) sẽ ghi nhận dữ liệu lưu lượng vào DMA từ đồng hồ lưu lượng, áp lực trước van PRV (P1) và áp lực sau van PRV (P2). Các dữ liệu này được gửi lên hệ thống máy chủ thông qua truyền thông GPRS.

Cảm biến áp lực tại điểm bất lợi (P3) ghi nhận dữ liệu áp lực và gửi lên hệ thống máy chủ thông qua truyền thông GPRS.

Máy chủ phân tích các dữ liệu: lưu lượng vào, áp lực sau van (P2), áp lực điểm bất lợi (P3), và dựa vào áp lực mong muốn tại P3, từ đó đưa ra thuật tốn điều khiển và gửi đến Controller thông qua GPRS để điều khiển van Pilot điều khiển (APV), van APV này sẽ điều khiển thủy lực để đóng mở van giảm áp để duy trì ổn định áp lực P3 theo một mức mong muốn, giảm áp lực dư thừa trong mạng lưới.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1- 3: Áp lực trước khi quản lý áp lực thơng minh [19]

Hình 1-4 Áp lực sau khi quản lý áp lực thông minh [19]

b. Nguyên lý hoạt động của thuật toán điều khiển:

Thuật toán điều khiển sẽ đưa là một biểu đồ được xây dựng từ các dữ liệu thu được (áp lực P2, P3 và lưu lượng vào DMA). Biểu đồ tương quan giữa lưu lượng vào DMA (l/s) và tổn thất áp lực qua mạng lưới dP=P2-P3 (m). Tổn thất áp lực qua mạng sẽ tỷ lệ thuận với lưu lượng vào mạng. Lưu lượng sử dụng càng lớn thì độ chênh lệch áp lực giữa đầu mạng càng lớn và ngược lại.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Thuật toán sẽ dựa trên biểu đồ này và đưa ra một đường điều khiển chuẩn, để

Controller biết được với một lưu lượng xác định vào một thời điểm, thì cần phải điều khiển áp lực sau van là bao nhiêu để áp lực cuối nguồn đạt một mức mong muốn. Ví dụ:

- Vào lúc 9h, lưu lượng là F= 40 l/s, áp lực cuối nguồn (P3) cần đạt là 10m. So vào thuật toán, ứng với F=40 l/s, thì dP = P2-P3 = 15m. Khi đó, Controller sẽ điều khiển van giảm áp với áp lực sau van là: P2=P3+dP = 10+15=25 m.

- Vào lúc 10h, lưu lượng F= 30l/s, dP = P2-P3 = 9m. khi đó, Controller sẽ điều khiển áp lực sau van là: P2=P3+dP = 10+9=19 m.

Biểu đồ tương quan giữa lưu lượng vào DMA (l/s) và tổn thất áp lực qua mạng lưới dP=P2-P3 (m):

Hình 1-5 Biểu đồ tương quan giữa lưu lượng và tổn thất áp lực qua mạng [19]

Hệ thống đo clo dư online – Xuất xứ: Đức

Hệ thống cho phép đo đạc liên tục hàm lượng Clo dư trong nước cấp sinh hoạt, đồng thời truyền dữ liệu quan trắc về máy tính thơng qua mạng LAN hoặc truyền không dây thông qua 2G/3G (theo tùy chọn), cung cấp cho người dùng khả năng quản lý 24/24 hàm lượng Clo dư. Bên cạnh đó, hệ thống có khả năng điều chỉnh bơm định lượng clo

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

tự động theo giá trị đo được, từ đó giúp kiểm sốt chặt chẽ dây chuyền xử lý, đảm bảo giá trị clo dư trong nước sinh hoạt nằm trong khoảng cho phép theo QCVN 01: 2018/BYT (từ 0.3 – 0.5 mg/l)

Công nghệ đo đạc: Hoạt động theo công nghệ sensor, Sensor đo clo dư được đặt tiếp

xúc trực tiếp với dòng chảy cho phép quan trắc liên tục tổng hàm lượng clo dư trong nước cấp theo phương pháp Amperometric với hệ thống đầu đo 3 điện cực potentiostatic, hạn chế tối đa sự ảnh hưởng bởi pH mơi trường, mang lại độ chính xác cao và mở rộng giới hạn đo lường. Bên cạnh đó, với thiết kế chính làm bằng thép không gỉ, đảm bảo độ bền bỉ trong trong suốt quá trình đo đạc giám sát clo dư liên tục hằng ngày ngồi hiện trường. Cơng nghệ đo màng dịng động, loại bỏ sai số cục bộ,

Hình 1-6 Thiết bị đo clo dư online [11]

1.2.2 Tại Việt Nam

1.2.2.1 Phân vùng tách mạng kiểm soát áp lực:

Tổng quan về hiệu quả phân vùng mạng lưới cấp nước tại một số đô thị. Trong thời gian qua, hệ thống cấp nước đô thị Việt Nam đã được quan tâm, ưu tiên đầu tư xây dựng, cải tạo, nâng cấp và mở rộng; nhờ vậy tình hình cấp nước đã được cải thiện

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

một cách đáng kể. Các công ty cấp nước ngày càng quan tâm chú trọng đến phát triển hệ thống cấp nước đạt hiệu quả cao. Một số công ty cấp nước đi đầu trong tiếp cận theo hướng phân vùng tách mạng nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống cấp nước (giảm thất thoát, phân phối điều hòa áp lực, quản lý thuận tiện…) như: Cơng ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Phịng, Công ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Dương, Cơng ty TNHH MTV Cấp thốt nước và mơi trường Bình Dương, Cơng ty CP Cấp thốt nước số 1 Vĩnh Phúc… và nhiều công ty cấp nước khác.

Việc phân vùng tách mạng lưới cấp nước tại một số đô thị đã bước đầu đạt được những thành công, đem lại hiệu quả cao trong sản xuất, kinh doanh cho các công ty và là cơ sở các công ty khác học tập, chia sẻ, chẳng hạn:

- Công ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Phòng, từ năm 1993 công ty đã đầu tư cải tạo đồng bộ mạng lưới cấp nước cho một phường và chia nhỏ mạng lưới trong phường thành các khối nhỏ. Đến năm 1997, cơng ty xây dựng mơ hình cải tạo mạng lưới cấp nước theo địa bàn phường. Mạng lưới cấp nước tại một phường được chia nhỏ thành các khối, mỗi khối có một đồng hồ tổng kiểm sốt nước cấp vào cho khoảng 150-500 đầu nối. Mạng lưới cấp nước được quy hoạch và đầu tư theo 3 cấp: truyền tải, phân phối, và dịch vụ. Nhờ vậy, tỷ lệ nước khơng thanh tốn tại cơng ty đã giảm rõ rệt từ gần 40% (trước năm 1997) xuống còn 14% (năm 2014). Áp lực nước đồng đều trên tồn bộ mạng lưới và duy trì đủ áp lực để cấp nước trực tiếp cho các cơng trình xây dựng cao 3-5 tầng.

- Công ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Dương trong những năm qua đã khai thác tối ưu mọi nguồn lực, thực hiện nhiều dự án đầu tư phát triển cấp nước, nhiều giải pháp thực hiện chương trình chống thất thốt, thất thu nước sạch nhằm phát triển hoạt động cấp nước bền vững, an tồn. Trong đó, đối với hệ thống mạng lưới cấp nước; công ty đã đánh giá hiện trạng, nghiên cứu tái cấu trúc lại hệ thống mạng lưới cấp nước như: phân vùng tách mạng, tạo lập các block, bổ sung đồng hồ tổng, lắp đặt van thông minh điều tiết áp lực…Tỷ lệ thất thoát, thất thu trung bình của tồn cơng ty hiện nay khoảng 14%, nhiều block tỷ lệ này ở mức thấp hơn (6-8%). Thời gian cấp nước 24/24h với áp lực thành phố khoảng 1,4-1,6Bar, nông thôn từ 1,0-1,2 Bar

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

- Công ty TNHH MTV Cấp thốt nước và mơi trường Bình Dương: Hiện tại Bình Dương có 200 vùng quản lý nước thất thoát lớn nhỏ tùy theo yêu cầu cũng như thực trạng mạng lưới. Tỷ lệ thất thoát năm 2012 là 8,4%.

- Công ty cổ phần cấp nước Bà Rịa – Vũng Tàu: với công suất cấp nước lên tới 180.000m3/ngày, cung cấp nước sạch cho TP Bà Rịa – Vũng Tàu, 4 thị trấn huyện và 9 xã với hơn 136.000 khách hàng. Duy trì áp lực đầu nguồn các khu vực tiêu thụ nước khoảng từ 2,5-3Bar. Điểm đầu nguồn áp lực cao tiến hành lắp van điều áp để điều hòa áp lực mạng lưới (khu vực Bà Rịa sau khi lắp van điều áp, thất thoát giảm từ 18-19% còn 11-12%), lắp bơm tăng áp cục bộ cho các khu vực bất lợi. Phân vùng tách mạng thành nhiều mạng lớn (DMA từ 5000-8000 khách hàng) và vùng nhỏ (DMA từ 500-1500 khách hàng) để theo dõi kiểm tra. Dùng mơ hình quản lý Crataker cho các DMZ. Tỷ lệ thất thoát năm 2012 là 10,15%.

a. Một số cơ sở phân vùng mạng lưới cấp nước

- Phân vùng tách mạng theo địa hình khu vực: Phân vùng tách mạng theo sơ đồ địa hình của khu vực thường được áp dụng trong trường hợp khu vực có sự chênh lệch lớn về cao trình hoặc địa hình, có các khu vực có cao trình tương đương nhau hoặc khu đô thị tập trung sẽ được phân chia thành một khu vực riêng biệt. Sơ đồ này phù hợp với các đô thị ở miền núi vùng cao, vùng trung du, vùng có các khu đơ thị phân tán và kéo dài.

- Phân vùng tách mạng theo địa giới hành chính: Phân vùng tách mạng theo sơ đồ địa giới hành chính thường áp dụng trong vùng có địa giới hành chính (Quận, xã, phường…) liên tiếp nhau. Sơ đồ này phù hợp với các đô thị lớn hoặc chuyên ngành cấp nước có bộ máy quản lý phân cấp theo địa phương.

- Phân vùng tách mạng theo giai đoạn quy hoạch: Sơ đồ phân vùng tách mạng theo giai đoạn quy hoạch thường dường áp dụng với các đô thị lớn, các đô thị phát triển theo các giai đoạn quy hoạch rõ ràng.

- Phân vùng tách mạng theo tính chất sử dụng đất tại các đơ thị: Do đặc thù một số đơ thị có các khu vực (vùng) có tính chất sử dụng đất khác nhau như đất công nghiệp, đất

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

du lịch, đất ở… với tính chất và nhu cầu dùng nước khác nhau có thể được xem xét thiết kế các vùng cấp nước tương ứng.

- Phân vùng tách mạng theo số lượng khách hàng phục vụ: Sơ đồ này được áp dụng hiệu quả tại nhiều đô thị, do tính chất sử dụng đất, mật độ xây dựng, chiều cao xây dựng, địa hình khu vực…khơng rõ ràng, đan xen.

b. Hiệu quả mạng lưới cấp nước phân vùng - Đề xuất sơ đồ mạng lưới

Để phân tích đánh giá hiệu quả sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng về các thơng số thủy lực qua đó thấy được một số hiệu quả của mạng lưới cấp nước phân vùng; tác giả đề xuất 2 sơ đồ mạng lưới cấp nước: sơ đồ 1 – sơ đồ mạng lưới cấp nước không phân vùng (1 cấp) và sơ đồ 2 – sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng (2 cấp). Trong sơ đồ 2, mạng lưới cấp nước được phân thành 4 vùng. Mạng cấp I truyền dẫn và cấp nước tới mạng cấp II tại 4 điểm. Cả 2 sơ đồ đều phục vụ cho các đối tượng cấp nước như nhau và áp lực của điểm cấp nước vào mạng lưới (bể chứa áp lực) giống nhau. Các điều kiện về đường ống (độ nhám, giá trị tổn thất cục bộ…) bể chứa áp lực được giả thiết là như nhau cho cả 2 sơ đồ.

- Đánh giá về hiệu quả kỹ thuật

Kết quả tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước: Sử dụng phần mềm Epanet 2.0 tính tốn, mơ phỏng thủy lực cho cả 2 sơ đồ mạng lưới cấp nước, với giả thiết nước được cấp vào mạng từ bể chứa áp lực, với nguồn không đổi; lưu lượng lấy ra tại các nút từ 2-6l/s; lưu lượng cấp vào mạng là 90l/s mực nước trên bể là 30m… Kết quả tính tốn thủy lực được điều chỉnh với vận tốc các đoạn ống nằm trong giới hạn vận tốc kinh tế.

- Các hiệu quả về kỹ thuật:

+ Đáp ứng được nhu cầu dùng nước về áp lực, lưu lượng.

+ Phân vùng tách mạng mạng lưới cấp nước, mỗi vùng đều được quản lý bởi đồng hồ đo lưu lượng. Việc cấp nước cho các khu vực được ổn định, dễ dàng điều tiết được áp lực cấp vào mỗi vùng, và các nút

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

+ Tỷ lệ thất thoát nước giảm. Quản lý và kiểm soát được lưu lượng nước cấp vào cho từng vùng, từng khu vực.

+ Thuận lợi trong quản lý đường ống và thiết bị trong từng vùng, kiểm tra và sửa chữa theo kế hoạch. Dễ dàng phát hiện rị rỉ, hoặc các cơng trình, thiết bị khơng đáp ứng được điều kiện khai thác bình thường theo từng vùng.

+ Nghiên cứu được chế độ làm việc của từng vùng trên mạng lưới, dự kiến các điểm phát triển

- Đánh giá về hiệu quả kinh tế

- Hiệu quả về kinh tế trong xây dựng mạng lưới cấp nước:

Với phương án phân vùng tách mạng cho mạng lưới cấp nước các đô thị ta phải xây dựng thêm các tuyến ống song song làm tuyến ống truyền dẫn, đấu nối từ nguồn cấp (trạm bơm cấp 2, trạm bơm tăng áp) để cấp nước cho các điểm lấy nước vào mạng lưới phân phối cho mỗi vùng. Bố trí đồng hồ tổng tại điểm đấu nối vào từng vùng cấp nước để kiểm sốt lưu lượng từng vùng, bố trí van giảm áp để giảm áp cho các vùng đầu mạng lưới nếu cần thiết. Do vậy, chi phí có thể phát sinh cho vật liệu ống mới, đồng hồ, van. Tuy nhiên, do có tuyến ống truyền dẫn cấp nước đến từng vùng, nên đường kính các ống phân phối tại các vùng giảm (chủ yếu D100mm đến 200mm), nên tổng giá thành đường ống trên mạng phân vùng không lớn. Thậm chí khi nâng cấp, mở rộng nhiều vùng vẫn tận dụng các đường ống có đường kính nhỏ hiện có mà không cần thiết phải thay thế các đường ống có đường kính lớn hơn.

- Hiệu quả về giảm năng lượng điện tiêu thụ tại các trạm bơm nước sạch (TB cấp II, TB tăng áp)

Từ kết quả tính tốn thủy lực 2 sơ đồ mạng lưới cấp nước đề xuất, cho thấy với cùng áp lực dư tại đầu mạng thì áp lực dư tại điểm bất lợi nhất trên sơ đồ mạng lưới cấp nước không phân vùng luôn thấp hơn 1-3m (3-10%) so với sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng. Điều này đồng nghĩa với việc nếu sử dụng các máy bơm cấp nước vào mạng lưới cấp nước với yêu cầu áp lực dư tại điểm bất lợi nhất khơng đổi thì áp lực cần thiết của các máy bơm cấp vào mạng lưới phân vùng. Như vậy, chi phí điện năng

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

cho máy bơm trong sơ đồ cấp nước phân vùng luôn giảm so với sơ đồ không phân vùng tương ứng.

- Hiệu quả trong giảm rị rỉ, thất thốt nước sạch trên mạng lưới

Việc rị rỉ, thất thốt nước trên mạng lưới cấp nước, một phần do các nguyên nhân về sự cố đường ống (chủ quan, khách quan), thì mức độ rị rỉ nước sạch tỷ lệ tương ứng với áp lực dư trên mạng. Với sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng, áp lực dư tại các nút tương đối đồng đều, nên tỷ lệ thất thoát chắc chắn được giảm nhiều. Trên thực tế, tỷ lệ thất thoát tại các công ty cấp nước đã giảm đáng kể khi áp dụng sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng như đã trình bày ở phần 1.

- Đánh giá chung

Việc đề xuất mạng lưới cấp nước có phân vùng tách mạng nhằm đem lại hiệu quả cao trong công tác quản lý cũng như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ dựa trên những nguồn lực của địa phương.

Giải pháp phân vùng tách mạng phù hợp với điều kiện của từng đơ thị giúp điều hịa, ổn định áp lực trên mạng lưới, giảm lượng nước rò rỉ, thất thoát, đem lại hiệu quả kinh tế cao.

Giải pháp phân vùng tách mạng góp phần làm tăng hiệu quả đầu tư xây dựng các đường ống cấp nước, đặc biệt cho các đô thị nâng cấp, mở rộng và các đơ thị có nhiều giai đoạn quy hoạch phát triển không gian…đem lại hiệu quả cao để theo hướng phát triển bền vững [4].

1.2.2.2 Châm clo bổ sung dạng hạt:

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 1- 7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống châm clo dạng hạt tại trạm cấp nước Mỹ Xuyên – Sóc Trăng. [18]

Sử dụng nguồn nước từ đường ống cấp cho máy trộn, bảo đảm áp lực đầu vào > 1,5 bars (Theo tiêu chuẩn của máy ChloRun). Bộ điều khiển của máy hoà tan hạt Clo được cài đặt để điều khiển trộn sẵn dung dịch Clo 2% (20,000 mg/L) tại thùng trộn. Đồng hồ cơ lắp đặt trên đường ống sau trạm bơm, gửi tín hiệu xung lưu lượng về hệ thống châm. Bơm định lượng châm dung dịch Clo vào đường ống theo tín hiệu lưu lượng, nồng độ được cài đặt là 0,4mg/L (Phù hợp theo QCVN 01:2018/BYT từ 0,3 – 0,5 mg/l). Lắp đặt thiết bị ghi nhận dữ liệu lưu lượng đồng hồ (lưu lượng vào bể chứa và lưu lượng sau trạm bơm cấp 2), áp lực trạm bơm và cảnh báo khi thùng chứa hết vật liệu hạt ChloRun hoặc khi hệ thống bị lỗi.

Vận hành - bảo trì hệ thống: Hệ thống được cài đặt thông số ban đầu, châm liên tục đảm bảo nồng độ Clo sau khi xử lý là 0,3 mg/L. Trong quá trình vận hành, người vận hành chỉ cần bổ sung thêm vật liệu hạt ChloRun định kỳ mỗi 25 ngày và kiểm tra súc rửa thùng trộn định kỳ 30 ngày.

Các thông số khác cần quan tâm:

Lưu lượng – Lưu lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hoạt động của máy trộn, đòi hỏi đảm bảo lượng nước cấp cho máy trộn.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Nồng độ Clo – Khi nồng độ clo vượt ngưỡng cài đặt, bộ điều khiển sẽ báo lỗi và dừng bơm, sau khi nồng độ hạ xuống dưới ngưỡng cảnh báo, hệ thống sẽ hoạt động lại bình thường.

Khí – Lượng khí sinh ra trong đường ống ảnh hưởng đến chỉ số đồng hồ điện từ đo đọc lượng nước khơng chính xác, dẫn đến lượng clo châm vào khơng bảo đảm. Do đó, để khắc phục hiện tượng này, cần lắp đặt các van xả khí ở những vị trí cao cũng như khống chế mực nước trong bồn chứa ln có nước.

Khả năng bốc hơi – Vật liệu Clo dạng hạt không bay hơi, hạn chế thất thốt trong q trình vận hành. Do đặc tính khơng bay hơi nên thời gian lưu giữ trên đường ống mạng lưới được lâu hơn, đảm bảo nồng độ Clo tại vị trí cuối mạng.

Độ pH của nước – Không bị ảnh hưởng bởi pH của nước. Kết quả

Hình ảnh hệ thống pha trộn và châm định lượng ChloRun dạng hạt tại trạm cấp nước Mỹ Xuyên 2, thị trân Mỹ Xuyên, huyện Mỹ Xuyên, Tỉnh Sóc Trăng:

Sau khi lắp đặt hệ thống châm clo dạng hạt tự động cho trạm cấp nước Mỹ Xuyên 2 – tỉnh Sóc Trăng, kết quả thu được hàm lượng clo dư sau khi châm giao động khoảng 0,4 mg/l, trong khoảng 0,3 – 0,5 mg/l theo quy chuẩn. Lưu lượng châm phụ thuộc và lưu lượng thực tế theo tín hiệu xung phát từ đồng hồ cơ, thay đổi theo chế độ bơm của trạm bơm cấp 2, phụ thuộc vào nhu cầu dùng nước, giờ dùng nước trong ngày.

Hệ thống khuấy trộn và châm định lượng ChloRun dạng hạt thông qua đồng hồ cơ phát xung và bơm định lượng ổn định. Dung dịch Chlorine sau khi trộn không làm tăng độ pH, không chứa các chất gây kết tủa và không gây tắc nghẽn đường ống. Nghiên cứu đã thành cơng khi thực hiện điển hình hệ thống châm clo dạng hạt tự động tại trạm cấp nước khu vực ĐBSCL. Phù hợp, tiết kiệm, an tồn và tiện lợi.[18]

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 1-8 Hệ thống trộn và châm định lượng Clo khử trùng nước tại Trạm cấp nước Mỹ Xuyên 2 [18]

Bảng 1-2. Lưu lượng vận hành trạm bơm cấp 2 và lưu lượng châm dung dịch clo 2% trung bình trong ngày điển hình tại trạm cấp nước Mỹ Xuyên 2 [18]

Bảng 1-3: Bảng kết quả xét nghiệm clo dư tại trạm cấp nước Mỹ Xuyên – công tác ngoại kiểm của Trung tâm y tế dự phòng, Sở Y tế tỉnh Sóc Trăng [18]

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 2.1.1Về phân cấp mạng lưới. [14]

- Mạng lưới cấp nước là hệ thống đường ống truyền dẫn nước sạch từ nơi sản xuất đến

nơi tiêu thụ. Mạng lưới cấp nước gồm có 3 cấp: mạng cấp I truyền tải, mạng cấp II phân phối, mạng cấp III đấu nối với các ống cấp dịch vụ.

- Các yêu cầu cơ bản đối với một hệ thống cấp nước là:

• Bảo đảm đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến các nơi tiêu dùng. • Bảo đảm chất lượng nước theo quy định và đáp ứng các yêu cầu sử dụn • Giá thành xây dựng và chi phí vận hành, quản lý thấp.

• Thi cơng và quản ly dễ dàng thuận tiện, có khả năng tự động hố và cơ giới hoá việc khai thác, xử ly và vận chuyển nước.

2.1.2 Lưu Lượng [14]

- Xác định lưu lượng toàn mạng lưới:

Qmax=Kmax giờ.Qht

- Xác định lưu lượng tính tốn từng đoạn ống:

Thực tế lấy nước từ mạng lưới cấp nước rất phức tạp và muôn màu, muôn vẻ. Từ mạng nước được đưa tới các đối tượng dùng nước qua rất nhiều đường ống khác nhau ( ống nhánh, ống phân phối) nối vào ống chính của thành phố trên những khoảng khác nhau

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Q q1

Như vậy trên các đoạn ống của mạng lưới số điểm lấy nước rất khác nhau và khoảng cách giữa chúng không đồng nhất. Lượng nước lấy ra từ mỗi điểm không giống nhau và thay đổi theo thời gian, vào các thời điểm khác nhau có giá trị khác nhau. Qui luật của sự thay đổi này phụ thuộc vào chế độ dùng nước trong các nhà.

Khi thiết kế để tính tốn đơn giản hơn, tương đối gần đúng với thực tế gọi là “ Sơ đồ đơn giản hóa mạng lưới”. Sơ đồ được xây dựng dựa trên thuyết đơn giản hóa như sau:

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

a. Các điểm lấy nước với số lượng nước tương đối lớn được coi là các điểm lấy nước tập trung. Còn các điểm lấy nước nhỏ coi là lấy nước dọc đường, lưu lượng lấy ra tại các điểm đó gọi là lấy nước dọc đường. Cho rằng lưu lượng dọc đường sẽ như nhau và phân bố đều theo chiều dài ống chính và ống nối.

b. Trong quá trình làm việc của mạng lưới số lượng nước lấy ra từ các điểm dọc đường thay đổi theo cùng một tỷ lệ như biểu đồ dùng nước và sẽ khác nhau đối với từng thời điểm tính tốn riêng biệt. Khi trên mạng lưới chỉ có ít điểm lấy nước thì ta có mạng lưới chỉ có lưu lượng tập trung (hệ thống cấp nước của khu cơng nghiệp hay xí nghiệp cơng nghiệp). Trong mạng lưới cấp nước thành phố lưu lượng tập trung là lưu lượng dùng cho các nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp, nhà ga, cơ quan, các cơng trình có nhu cầu dùng nước lớn.

qdv=𝑄𝑡𝑡−∑ 𝑄𝑡𝑡𝑟

3,6.∑ 𝐿 =𝑞𝑡𝑡−∑ 𝑞𝑡𝑡𝑟

∑ 𝐿

Trong đó:

- L : tổng chiều dài tính tốn (m)

- qtt : lưu lượng tính tốn cho toàn mạng lưới (l/s)

- Qtt :lưu lượng tính tốn cho tồn mạng lưới (m3/ng.đ). - qttr: tổng các lưu lượng tập trung lấy ra trên mạng lưới (l/s).

- Qttr : tổng các lưu lượng tập trung lấy ra trên mạng lưới (m3/ng.đ).

Khi tính tốn phải loại trừ các đoạn ống chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển, không lấy nước dọc đường ( đoạn ống đi qua khu đất trống khơng xây dựng cơng trình, qua cơng viên qua cầu…).

Trong thành phố có chia ra các khu vực có với mật độ dân số khác nhau, tiêu chuẩn dùng nước khác nhau thì phải xác định lưu lượng đơn vị dọc đường cho từng khu vực một.

Lưu lượng dọc đường lấy ra trên mỗi đoạn ống

qdđ (i-k) = qđv . l(i-k) (l/s)

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Trong đó:

- l: chiều dài đoạn ống tính tốn (m).

- qđv: lưu lượng đơn vị là lưu lượng lấy ra trên 1m do chiều dài ống.(l/s.m)

Lưu lượng tính tốn cho từng đoạn ống:

Mạng lưới chỉ có lưu lượng tập trung thì lưu lượng chảy qua mỗi tiết diện của đoạn ống nào đó khơng thay đổi và chính là lưu lượng tính tốn của đoạn ống đang xét.

Đối với đoạn ống có lấy nước dọc đường thì ln ln tồn tại 2 loại lưu lượng.

- Lưu lượng vận chuyển qua toàn bộ chiều dài đoạn ống đang xét tới đoạn ống phía sau.

- Lưu lượng dọc đường phân bố đều theo chiều dài đoạn ống đó. qtt = qvc + qdđ(l/s)

Trong đó:

- qvc: lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống đó tới các điểm phía sau (l/s). - : hệ số phân bố lưu lượng dọc đường thường lấy  = 0,5 (q ở đoạn đầu ống max, cuối ống là 0)

- qdđ: lưu lượng dọc đường của đoạn ống đang xét (l/s).

Trong trường hợp đoạn ống chỉ có lưu lượng phân phối dọc đường, khơng có lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống đó tới các điểm phía sau và lưu lượng lấy ra tại nút cuối (qvc= 0) thì lưu lượng tính tốn của đoạn ống chỉ còn lưu lượng dọc đường phân phối liên tục từ đầu đến cuối đoạn ống như vậy lưu lượng luôn luôn thay đổi từ qdđ 0

Khi các điểm lấy nước từ 20-50 trên mỗi đoạn ống, để đơn giản hóa trong tính tốn, người ta đưa lưu lượng dọc đường về 2 nút (điểm đầu và điểm cuối mỗi đoạn ống) gọi là lưu lượng nút (qn).

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

qn = 0,5 . qdđ + qttr (l/s)

Như vậy lưu lượng tính toán của mỗi đoạn ống sẽ là tổng các đại lượng:

- Lưu lượng của các đoạn ống kề sau nó.

- Lưu lượng nút của nút cuối đoạn ống tính tốn. qtt(A_B) = qvc + qn(B) (l/s)

2.1.3 Đường kính ống và vận tốc

Có 2 các xác đinh đường kính. Sử dụng công thức thủy lực

Q= 𝑊. 𝑉; W=𝜋𝑑2

4 (ống có tiết diện trịn); d= √4𝑄

𝜋.𝑉 (m) Trong đó:

- Q: lưu lượng nước tính tốn của đường ống (m3/s). - v: vận tốc nước chảy trong ống (m/s).

* Mối quan hệ giữa d và v qua giá thành xây dựng (Gxd) và quản lý (Gql) Từ công thức trên ta thấy điều kiện d không những phụ thuộc vào lưu lượng Q, mà còn phụ thuộc vào tốc độ v nữa vì Q là đại lượng khơng đổi nên:

- Nếu vận tốc tăng thì đường kính d giảm.Chi phí xây dựng (Gxd)giảm nhưng tổn thất áp lực theo chiều dài và thủy lực trong ống mạnh dẫn đến mối nối dễ hư hỏng . Độ cao bơm nước và chi phí điện cho việc bơm nước và chi phí điện cho việc bơm nước sẽ tăng dẫn đến chi phí quản lý (Gql) tăng.

-Nếu vận tốc giảm thì đường kính d tăng. Chi phí xây dựng (Gxd) tăng nhưng tổn thất áp lực giảm, năng lượng bơm nước giảm do đó chi phí quản lý (Gql) giảm.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Nhiệm vụ xác định đường kính cho các tuyến ống dẫn và mạng lưới chỉ có thể giải quyết được sau khi có sự hoạch tốn các u cầu kinh tế. Về thực chất đây là bài toán kinh tế kỹ thuật. Nếu gọi Gxd là giá thành xây dựng mạng lưới đường ống, Gql là giá thành quản lý khi ấy tổng chi phí vốn đầu tư trong thời hạn tính tốn (t) là:

W = Gxd + t.Gql

Chi phí quản lý mạng lưới bao gồm chi phí sửa chữa hàng ngày phụ thuộc chi phí xây dựng; chi phí sửa chữa hàng ngày thường chiếm 1 tỷ lệ nào đấy của chi phí xây dựng và biểu bằng pGxd ( p tính bằng %) và giá thành điện năng đẻ bơm nước Gql1. Cả 2 đại lượng này đều phụ thuộc vào đường kính và tốc độ nước chảy trong ống.

Chi phí lương cho cơng nhân khơng phụ thuộc vào đường kính và tốc độ nước chảy trong ống và chiếm 1 phần rất nhỏ nên bỏ.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Mối liên hệ giữa W1, D, V

2.1.4 Tổn thất áp lực

2.1.3.1 Tổn thất áp lực theo chiều dài : Có 2 cách xác định

- Theo tổn thất đơn vị (i): hl= i.l (m) Trong đó:

l: chiều dài ống tính tốn (m)

i: tổn thất đơn vị phụ thuộc vào loại ống và vận tốc nước chảy trong ống + Đối với ống gang và bê tông cốt thép

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

+ l: chiều dài đoạn ống

2.1.3.2 Tổn thất áp lực cục bộ (hcb):

Là tổn thất áp lực qua van, qua các mối nối, qua các đoạn thay đổi hướng dòng chảy . . . thường phải xác định qua từng chi tiết, qua từng đoạn. hcb chiếm tỷ lệ rất nhỏ, trong thực tế tính tốn thường bỏ qua hoặc lấy một tỷ lệ nào đó so với tổ thất áp lực dọc đường

Trong trường hợp dùng nước lớn nhất: hcb = (10 – 15)% . hl (m) Trong trường hợp có cháy: hcb = (5 – 10)% . hl (m)

Trường hợp vận chuyển lớn nhất thì phụ thuộc vào tình hình thực tế (vị trí của đài nước trên mạng lưới) mà tính tốn.

2.2. CƠ SỞ THỰC TIỂN 2.2.1 VỀ ÁP LỰC :

2.2.1.1 Tiêu chuẩn, quy chuẩn, đặc tính kỹ thuật và các quy định về thiết kế mạng lưới cấp nước cho đô thị: QCVN 07-1:2016/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các

cơng trình hạ tầng kỹ thuật - cơng trình cấp nước, quy định những yêu cầu kỹ thuật phải tuân thủ khi đầu tư xây dựng mới, cải tạo, nâng cấp và quản lý vận hành các cơng trình cấp nước; TCVN 3989:2012 về Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - Cấp nước và thoát nước - Mạng lưới bên ngồi - Bản vẽ thi cơng, Nghị định số 12/VBHN-BXD ngày 27 tháng 4 năm 2020 của Bộ Xây dựng quy định về sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch.

3. Mạng lưới đường ống cấp nước phải là mạng lưới vòng. Mạng lưới cụt chỉ

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

được phép áp dụng trong các trường hợp:

- Cơ sở sản xuất được phép ngừng để sửa chữa;

- Mạng lưới cấp nước cho đô thị loại V hoặc các điểm dân cư khi số dân dưới 3000 người;

- Theo phân đợt xây dựng trước khi đặt hoàn chỉnh mạng lưới vòng theo quy hoạch.

4. Đường kính tối thiểu của mạng lưới cấp nước sinh hoạt kết hợp với chữa cháy trong các khu đô thị phải là 100 mm.

5. Vật liệu ống, lớp tráng trong phải đảm bảo độ bền về cơ học, hóa học và khơng ảnh hưởng đến chất lượng nước. Trên các đường ống truyền dẫn và mạng lưới ống phân phối phải đặt các thiết bị để kiểm soát lưu lượng, duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa, xả khí, xả cặn xúc xả đường ống, giảm áp và ổn định áp lực, mối nối mềm.

6.Trên đường ống tự chảy có áp phải đặt các thiết bị tiêu năng hay thiết bị bảo vệ khác để đường ống làm việc trong giới hạn áp lực cho phép.

7. Đường ống dẫn và mạng lưới phải đặt dốc về phía van xả cặn với độ dốc khơng nhỏ hơn 0,001. Khi địa hình bằng phẳng thì độ dốc đặt ống cho phép giảm đến 0,0005.

8. Đối với đường ống dẫn tự chảy không áp phải xây dựng các giếng thăm. Nếu địa hình quá dốc phải xây dựng các giếng chuyển bậc để giảm tốc độ dòng nước. Độ sâu đặt ống dưới đất phải được xác định theo tải trọng trên đỉnh ống, độ bền của ống, ảnh hưởng của nhiệt độ xung quanh và các điều kiện khác nhưng không nhỏ hơn 0,7 m tính từ mặt đất đến đỉnh ống ñối với đường kính ống nhỏ hơn hoặc bằng 300 mm, khơng nhỏ hơn 1m đối với đường kính ống lớn hơn 300 mm.

- Độ sâu đặt ống tối thiểu có thể giảm so với quy định trên khi đặt ống trên vỉa hè, có các biện pháp kỹ thuật bảo vệ đường ống

* Đường ống qua sông, đường cao tốc, đường tàu hỏa

1. Đường ống qua sông:

- Số lượng ống qua đáy sông phải không nhỏ hơn 2;

</div>

Giải pháp kiểm soát áp lực và clo dư trên mạng lưới cấp nước huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI </b>

<b>Hà Thanh Phong </b>

<b>NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT ÁP LỰC VÀ CLOR DƯ TRÊN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC CUỐI NGUỒN HUYỆN BÌNH CHÁNH </b>

<b>– THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Chuyên ngành: Cấp thoát nước </b>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI </b>

<b>Hà Thanh Phong </b>

<b>NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT ÁP LỰC VÀ CLOR DƯ TRÊN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC CUỐI NGUỒN HUYỆN BÌNH CHÁNH </b>

<b>– THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>(Research solutions to control Pressure and Clor </b>

<b>area end of water supply network in Binh Chanh district – Ho Chi Minh City) </b>

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Chuyên ngành: Cấp thoát nước </b>

<b>Mã số: 8580210-1 </b>

<b>Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Trần Thị Hiền Hoa </b>

<b>LỜI CAM ĐOAN </b>

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

<b>MỤC LỤC </b>

<b>DANH MỤC CÁC CHỮ KÝ HIỆU, VIẾT TẮT </b>

BXD

Bộ xây dựng BYT

Bộ Y tế

DCC

Trung tâm điều khiển phân phối ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐHN

Đồng hồ nước

IRR

Suất sinh lợi của dự án MLCN

Mạng lưới cấp nước

NCF

Dòng tiền của dự án NPV

Giá trị hiện tại ròng QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

QL1A

Quốc lộ 1A QL50

Quốc lộ 50

SAWACO

Tổng cơng ty cấp nước Sài Gịn TB

Trạm bơm

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXDVN

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TNHH MTV

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

TP.HCM

Thành Phố Hồ Chí Minh UNICEF

Quỹ nhi đồng

<b>DANH MỤC CÁC HÌNH </b>

<b>MỞ ĐẦU </b>

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH CHÁNH - TP.HỒ CHÍ MINH </b>

<b>Hệ thống đo clo dư online – Xuất xứ: Đức </b>

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về