Hà Nội, Chủ nhật Ngày 27/09/2020

Quản lý, vận hành các trạm bơm nước thải

Mtđt, 16:08 21/07/2020

Trạm bơm nước thải là công trình quan trọng trong hệ thống thu gom và xử lý nước thải.

Tóm tắt
Hiện nay, sau khi công trình được bàn giao đưa vào sử dụng, công tác vận hành và bảo trì hệ thống thoát nước đô thị chưa được quan tâm, quản lý và điều hành đúng với Hồ sơ vận hành bảo trì được các bên phê duyệt. Việc xem nhẹ này có tác động không nhỏ tới khả năng vận hành, khai thác và ảnh hưởng không nhỏ tới tuổi thọ công trình. Trạm bơm nước thải là công trình quan trọng trong hệ thống thu gom và xử lý nước thải. Tuy nhiên, trong khi khai thác vận hành, trạm bơm nước thải thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khai thác, vận hành như vi sinh, ăn mòn, tắc nghẽn, v.v. Trong khuôn khổ bài viết, tác giả sẽ phân tích các quy định, các yếu tố tác động và giải pháp lựa chọn, phương pháp tính toán và bố trí trạm bơm nước thải có bổ sung thêm bể xả sự cố. Giải pháp này có hiệu quả kinh tế rõ rệt, thuận lợi và phù hợp với điều kiện, môi trường đầu tư tại Việt Nam. Từ đó phân tích các yếu tố trong vận hành, bảo dưỡng và hướng dẫn vận hành, quản lý trạm bơm nước thải đảm bảo theo yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn trong hệ thống.
1. Các yêu cầu chung [1; 3]
Trong các trạm bơm phải có bộ phận cơ điện để theo dõi, vận hành các máy bơm và động cơ điện, các nguồn điện, trạm biến thế, mạng điện phân phối, dầu mỡ, công tác sửa chữa cơ điện, thiết bị tự động và điều khiển, thiết bị đo lường. Phải phân công trách nhiệm đối với từng cá nhân trong việc quản lý, vận hành các máy móc thiết bị trong trạm bơm.
Trạm bơm phải bảo đảm các yêu cầu:
 Hoàn thành kế hoạch bơm nước.
 Hoạt động liên tục và an toàn trong suốt quá trình vận hành đối toàn trạm và từng bộ phận; ổn định chế độ áp lực đã định.
 Đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Khi lập chế độ vận hành trạm bơm phải:
 Lập kế hoạch bảo dưỡng và sửa chữa đối với các thiết bị chủ yếu của trạm.
 Lập biểu đồ, chế độ áp lực, lưu lượng và chế độ công tác trong ngày của máy bơm và các thiết bị.
 Lập biểu đồ về mức nước theo giờ trong ngày ở các công trình.
Việc đóng mở các máy bơm và các thiết bị phải theo các quy định sau đây:
i) Nếu không được phép của trạm điều độ và trưởng ca thì không được đóng mở bất kì tổ máy nào, trừ trường hợp nguy hiểm đối với người và thiết bị.
ii) Việc đóng mở thiết bị đang hoạt động và dự phòng, kể cả theo kế hoạch bảo dưỡng và sửa chữa lớn đều phải làm thủ tục báo cho trưởng trạm hoặc cấp trên trực tiếp ít nhất là 6 giờ trước khi thực hiện.
iii) Việc ngừng sản xuất để sửa chữa lớn đối với các công trình và thiết bị chủ yếu, gây biến đổi lớn về chế độ hoạt động của trạm phải được phép của cơ quan quản lý cấp thoát nước.
iv) Chỉ được đóng mở thiết bị đang hoạt động và thiết bị dự phòng để thử nghiệm sau khi được phép của phòng điều độ hoặc trưởng ca.
Trường hợp đặc biệt có yêu cầu vận hành ngoài kế hoạch hoặc để sửa chữa khi có sự cố thì phải báo ngày cho phòng điều độ hoặc trưởng ca biết và chỉ đạo công việc. Cán bộ trực phòng điều độ và trưởng ca có quyền cho phép sửa chữa những khi có sự cố và chịu trách nhiệm trong thời gian trực đồng thời phải kịp thời báo cáo lên cấp trên.
2. Lựa chọn vị trí bố trí các trạm bơm nước thải của hệ thống thoát nước
Trong hệ thống thoát nước bình thường đặt ống thu gom chính sâu (5 ÷ 8 m) trạm bơm bố trí ở phần cuối của các ống thu gom tự chảy chính, tức vùng thấp nhất, nơi mà nước thải tự chảy hợp lý. Dẫn từ trạm bơm chính tất cả các nước thải được bơm đến nhà máy xử lý theo đường ống áp lực. Vị trí của trạm bơm nước thải chính được xác định với tính toán khả năng thiết bị xả sự cố.
Hệ thống thoát nước với ống thu gom nước thải đặt sâu để dẫn nước về trạm bơm chính được đặt trực tiếp trên nhà máy xử lý nước thải là hợp lý. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết cho việc xây dựng các ống áp lực có chiều dài đáng kể, kết quả dẫn đến giảm công suất trạm bơm.
Tương tự như trạm bơm chính là lựa chọn vị trí trạm bơm khu vực nước thải, từ đó đến trạm này. Nếu xây dựng ống nước tự chảy để chuyển nước thải đến trạm bơm chính, gặp các chứng ngại (sông, khe,v.v.) hoặc nhân tạo chướng ngại vật, thì nên đặt đến rào cản bằng ống áp lực vì các chi phí (cho mỗi đơn vị chiều dài) luôn luôn là ít hơn các ống thu gom tự chảy hoặc công trình xây dựng đặc biệt (xi phông, v.v.).
Các trạm bơm chính và khu vực nên bố trí ở bên ngoài khu vực khu dân cư. Nếu chúng đang nằm trong khu dân cư, thì giữa các tòa nhà dân cư và tòa nhà trạm bơm nước thải nên có khoảng cách 20 ÷ 25 m với vành đai cây xanh bảo vệ.
Vị trí trạm bơm nước thải bơm trong mỗi trường hợp cần được sự đồng ý của cơ quan dịch vụ vệ sinh dịch tễ học. Theo TCXDVN 33:2006 trong các tòa nhà trạm bơm, dự kiến tại lối vào, ngưỡng không nhỏ hơn 0.5m ở trên mức ngập lụt tần suất 3%.
Trạm bơm mạng lưới thoát nước đặt trên cống thu gom nước tự chảy ở những nơi mà tiếp tục đào sâu thêm là không kinh tế, không khả thi.
Trạm bơm nước mưa, được khuyến khích đặt trên các đoạn thấp hơn của các lưu vực gần các khu vực nguồn nước, nơi nước mưa khí quyển được thải ra mà không làm sạch sơ bộ.
Số lượng trạm bơm nước thải khác nhau trong sơ đồ tổng thể của hệ thống thoát nước của thành phố hay điểm dân cư được xác định theo điều kiện lập quy hoạch, địa hình và địa chất trên cơ sở các tính toán kinh tế - kỹ thuật của các phương án khác nhau.
3. Bố trí trạm bơm
Trên hình 1 là hai phương án bố trí trạm bơm trong sơ đồ thoát nước đô thị. Khi công suất trạm bơm bằng nhau và thực tế áp lực như nhau một từ phương án đưa ra sẽ phụ thuộc chính là suất đầu tư. Cần nhớ rằng, phương án thứ hai kém phương án đầu về độ tin cậy vì có độ dài đường ống áp lực lớn hơn.
Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng, các chỉ số kinh tế tốt hơn các sơ đồ khác nhau với các trạm bơm vùng, bố trí ở phần đầu cống thu gom. Điều này giải thích bằng công suất nhỏ của trạm bơm vùng và làm giảm độ sâu chôn ống của cống thu gom chính và trạm bơm chính, thường điểm cố định ban đầu của mạng lưới có độ dốc lớn.

Hình 1. Các sơ đồ thoát nước đô thị với một trạm bơm (a, c) và trắc dọc cống thu gom chính (b, d)

Trong đó: (1) - Cống thu gom; (2) - Cống thu gom chính; (3) - Ống áp lực; TB - Trạm bơm; XL - Trạm xử lý nước thải.
Các trạm bơm cần đặt riêng trong toà nhà trên khoảng cách không nhỏ hơn 20m từ các nhà ở và các xí nghiệp thực phẩm, khi công suất của chúng nhỏ hơn 50.000 m3/ngày và không nhỏ hơn 30m khi công suất lớn. Theo chu vi khu đất của trạm bơm cần xét đến vành đai cây xanh bảo vệ chiều rộng không nhỏ hơn 10m. Không đặt các trạm bơm như thế trên đường và bờ sông.
Trạm bơm cần nằm trên khu không ngập lụt. Cốt cửa vào trạm bơm không nhỏ hơn 0,5m cao hơn mực nước lớn nhất trong nguồn nước có tính đến đỉnh sóng. Tất cả các đường ống tự chảy dẫn vào trước trạm bơm cần nối vào một đường ống, vì trong trạm bơm chỉ cho phép dẫn vào một đường ống.

Trong đó: (1) - Các ống tự chảy; (2)- Ngăn; (3) - Trạm bơm; (4)- Ống áp lực; (5) - Đường đỏ (các ranh giới các tiểu khu); (6) - Đường xả sự cố vào sông.


Trước các trạm bơm này cần xem xét xả sự cố hợp lý, sử dụng chỉ trong các trường hợp khẩn cấp đặc biệt. Có xả sự cố cho phép giảm đáng kể những tổn thất khi trạm bơm ngừng làm việc (ngập lụt khu vực đô thị và nước thải vào nguồn nước, đổ đầy cặn vào ống và bể chứa trạm bơm) kết quả là giảm thời gian ngừng của trạm bơm. Trên hình 2, cho thấy bố trí trạm bơm và đường ống có các chức năng khác nhau trên khu vực tiểu khu.
Nơi bố trí trạm bơm và khả năng của thiết bị xả sự cố phải được các cơ quan kiểm tra đồng ý theo dõi về chất lượng nước và trữ lượng thuỷ sản.
4. Xác định tải trọng của bể chứa và đặc điểm thiết bị của chúng
Trong các bể tiếp nhận của trạm bơm có thể rơi cặn vào. Điều này xác định các đặc tính của thiết bị. Đáy bể tiếp nhận trạm bơm của mạng lưới thoát nước sinh hoạt, hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn cần có độ dốc không nhỏ hơn 0,1. Theo chu vi tường bên ngoài bể chứa đề xuất đặt các ống, trang bị các đoạn ống nối và nối đến ống áp lực. Với sự giúp đỡ của chúng có thể sục rửa cặn đến hố thu.
Ngoài ra, trong ngăn dưới bể (ngăn song chắn rác) cần đặt vòi tưới, trang bị các ống với vòi phun, mà nó phục vụ để sục rửa cặn trong các bể chứa. Một trong các biện pháp hiệu quả để loại bỏ cặn từ các bể chứa là đảm bảo chế độ làm việc của trạm bơm với chu kỳ tháo cạn hoàn toàn bể chứa.
Thể tích của ngăn thu trạm bơm xác định theo lưu lượng nước thải, công suất và chế độ làm việc của máy bơm nhưng không được nhỏ hơn của một máy bơm công suất lớn nhất làm việc trong 5 phút [2]. Ngăn thu của các trạm bơm công suất lớn hơn 100.000m3/ngđ cần chia ra hai ngăn nhưng không được làm tăng thể tích chung.
Thể tích ngăn thu của trạm bơm cặn tươi, cặn đã lên men hoặc bùn hoạt tính xác định theo khối lượng của bùn cần xả ra từ các bể lắng, bể mêtan, bùn hoạt tính tuần hoàn và bùn hoạt tính dư.
Thể tích nhỏ nhất của ngăn thu của trạm bơm bùn dùng để bơm bùn cặn lắng ra ngoài phạm vi trạm xử lý xác định bằng công suất của một máy bơm làm việc trong 15 phút. Nếu bùn cặn từ các công trình xử lý đưa tới ngăn chứa không liên tục trong thời gian máy bơm hoạt động thì thể tích ngăn chứa cho phép giảm bớt.
Ngăn chứa của trạm bơm bùn cho phép sử dụng để làm thiết bị định lượng hoặc để chứa nước khi thau rửa đường ống dẫn bùn.
Trong ngăn chứa bùn phải có thiết bị sục bùn và rửa bể. Độ dốc của đáy bể về phía hố thu nước không được nhỏ hơn 0,1.
Ngăn thu của trạm bơm nước thải có thể chia thành nhiều phần riêng biệt để tách các loại nước thải khác nhau nếu như chúng cần xử lý riêng hoặc khi xáo trộn với nhau tạo thành các loại khí độc hoặc lắng cặn.
Khoảng cách từ mặt ngoài của ngăn thu các loại nước thải sản xuất có chứa các chất dễ cháy nổ và chất độc hại tới các công trình khác được qui định như sau:
 Đến nhà của trạm bơm không nhỏ hơn 10 m.
 Đến các nhà xưởng khác không nhỏ hơn 20 m.
 Đến các nhà công cộng không nhỏ hơn 100 m.
Kết cấu ngăn thu nước thải có chứa các chất ăn mòn hoặc các chất độc hại phải bảo đảm không để các chất này ngấm vào đất; đối với loại nước thải có chất ăn mòn phải có các biện pháp chống ăn mòn.
5. Các bể chứa xả sự cố - điều tiết (APP)
Vào năm 1996, MGUP (MГУП) “Mosvodokanal (Мосводоканал)” cùng với (GUP) ГУП [4] “MosvodokanalNIIProekt (МосводоканалНИИПроект)” đã nghiên cứu, xây dựng và đưa vào vận hành dạng mới của công trình thoát nước bể chứa xả sự cố - điều tiết (APP) dùng để tiếp nhận nước thải sinh hoạt và sản xuất khi có sự cố, ngừng chạy các công trình trong các giờ cao điểm. Sử dụng dung tích điều tiết đủ thể tích trong thành phần của hệ thống thoát nước cho phép trạm bơm và các công trình xử lý nước thải làm việc đều đặn (xem hình 3).
Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu và ứng dụng nào về vấn đề áp dụng các bể chứa xả sự cố - điều tiết. Các trạm bơm nước thải hầu như không xây dựng ống xả tràn sự cố. Có quan điểm cho rằng, khi có sự cố trạm bơm ngừng làm việc thì nước thải sẽ chảy tràn qua các giếng tách nước mưa để ra sông, và nguồn tiếp nhận. Đây là hiện tượng “trào ngược”, rất có hại cho hệ thống thoát nước thải do lắng bùn cặn trong hệ thống sau thời gian ngừng hoạt động của hệ thống thoát nước.

Trong đó: (1) - TB nước thải; (2) - Kênh dẫn đến TB; (3) - Ống áp lực; (4) - Dung tích điều tiết APP; (5) - Ống, nối ống áp lực từ TB; (6) - Ống nối APP với kênh TB; (7) - Thiết bị lọc-hấp thụ đối với hỗn hợp khí; (8) - Hành lang của các van khoá APP.
Trong y học, cơ thể con người cũng có hiện tượng “trào ngược”, nó gây ra tác hại đáng kể cho cơ thể. Do kinh nghiệm quản lý hệ thống thoát nước ở Việt Nam còn hạn chế, đồng thời năng lực còn non yếu, nên hệ thống thoát nước của các đô thị Việt Nam chưa hoàn thiện và chưa phát triển bền vững như các nước tiên tiến trên thế giới.
6. Vận hành các trạm bơm nước thải
Các chế độ hoạt động và bơm nước thải nước của trạm bơm thoát nước:
Nước thải chảy vào hệ thống thoát nước thải sinh hoạt và đặc tính phân bố lưu lượng nước thải, cũng như nhu cầu dùng nước, không đồng đều và phụ thuộc vào mức độ trang thiết bị vệ sinh các tòa nhà và số lượng dân của điểm dân cư.
Trong bảng 1 dẫn ra đồ thị phân bố lưu lượng hàng ngày trung bình của nước thải sinh hoạt bằng tỷ lệ phần trăm theo giờ trong ngày, với lưu lượng trung bình 100 lít/giây và hệ số chung không đồng đều của thoát nước Kc = 1.6. Trong mỗi giờ lưu lượng nước thải quy ước lấy bằng nhau.
Bản chất dòng chảy của nước thải đến trạm bơm và xác định chế độ làm việc của nó. Trong điều kiện dòng chảy không đồng đều (để đảm bảo các hoạt động đồng nhất của máy bơm) trên trạm bơm nước thải đặt bể tiếp nhận, có đủ dung tích điều hòa. Dung tích điều hòa cho phép trong một số thời gian để tích lũy một số lượng nước thải nhất định khi máy bơm không làm việc, và sau đó sau khi đóng các máy bơm để bơm nước được lưu lên nhà máy xử lý nước thải. Sau khi bơm, máy bơm được ngắt kết nối, và các chu kỳ lặp đi lặp lại một lần nữa sau khi làm đầy dung tích điều hòa.

Tổng nguồn cung cấp của các trạm bơm nước thải, bơm chuyển bậc nước thải sinh hoạt, được cho giá trị tối đa giờ theo biểu đồ. Tần số chuyển mạch bơm phụ thuộc vào bản chất của điều khiển: điều khiển tự động được xác định đến năm lần đóng mỗi giờ, còn khi điều khiển bằng tay - ba. Với sự gia tăng về công suất động cơ điện số đóng máy trong mỗi giờ giảm. Như vậy, khi công suất động cơ hơn 50 kW với điều khiển tự động được khuyến khích để lấy ba lần đóng. Đôi khi, trạm bơm chính có công suất mạnh có thể hoạt động trong nhiều giờ liên tục. Trong trường hợp này, các chế độ hoạt động của trạm bơm phải được thống nhất với chế độ hoạt động của nhà máy xử lý nước thải.
7. Quản lý trạm bơm thoát nước [1]
Việc trang bị cấu tạo bể chứa, song chắn rác, lưới chắn của trạm bơm thoát nước phải thoả mãn với các quy định trong TCVN 7957:2008 Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế.
Trong trạm bơm thoát nước phải có hệ thống thoát nước rửa phục vụ cho việc làm nguội các vòng đệm, bạc, cho các máy nghiền, cào rác, v.v. Việc xả cặn khi có sự cố được thực hiện ở giếng trên đường ống dẫn nước vào trạm. Van xả sự cố phải có tay điều khiển đặt trên mặt đất. Sàn phòng đặt máy phải có hố thu nước rò rỉ và bơm đi thường xuyên.
Nếu lượng rác cào lên ở song chắn 100 l/ngđ thì có thể dùng thùng và chuyển đi bằng thủ công. Nếu vượt quá 100 l/ngđ thì nên dùng thiết bị cơ giới. Rác chuyển lên được chứa vào thùng có nắp đậy. Cửa xả của máy nghiền rác phải có tấm chắn để tránh văng rác hoặc các mảnh thuỷ tinh, kim loại ra ngoài.
Không được dùng tay để lấy rác từ song chắn hoặc bốc rác vào máy nghiền. Khi cho rác vào máy nghiền nên cho rác vào từ từ để tránh quá tải cho động cơ. Công nhân phục vụ phải có găng tay, ủng và quần áo bảo hộ lao động, khẩu trang, v.v.
Để tránh ruồi muỗi, cần rắc vôi vào thùng chứa rác. Lượng rác hàng ngày vớt lên và được đưa đi phải được ghi vào sổ.
Trong gian đặt song chắn rác, phải có đầy đủ các dụng cụ phục vụ. Các song chắn rác, máy nghiền và máy bơm phải sơn màu đánh dấu và ghi số thứ tự.
Hàng ngày, công nhân cơ điện phải xem xét các máy móc thiết bị: Song chắn rác, máy cào, máy nghiền, v.v. và phải sửa chữa thay thế kịp thời các bộ phận hư hỏng. Tuỳ thuộc vào cấu tạo từng loại thiết bị, ở trạm phải tiến hành sửa chữa lớn. Phải tháo dỡ nâng chuyển thiết bị hỏng ra ngoài để sửa chữa thay thế, nếu cần phục hồi các chi tiết hư hỏng.
8. Kết luận
Qua phân tích như trên, tác giả có thể đưa ra một số kết luận về quản lý vàn vận hành trạm bơm nước thải như sau:
1) Cần xác định rõ mục tiêu, mục đích và tính cấp thiết của việc quản lý, vận hành trạm bơm nước thải có vai trò quan trọng như thế nào trong hệ thống để xây dựng và điều tiết trong quá trình vận hành.
2) Nắm rõ các nội dung và tiêu chí vận hành, quy trình bảo trì, bảo dưỡng trạm bơm đã được các bên nghiệm thu ký kết trong Tài liệu Hướng dẫn vận hành, bảo trì công trình khi xây dựng xong; để lập kế hoạch, triển khai bảo trì bảo dưỡng định kỳ, tránh xẩy ra tình trạng hỏng hóc, bộ phận công trình bị phá hủy mới tiến hành sửa chữa.
3) Khi cải tạo, sửa chữa, bảo dưỡng cần tuân thủ theo quy trình riêng của từng thiết bị, cấu kiện.
4) Không tiến hành thay thế, bổ sung các thiết bị, cấu kiện không đồng bộ.
5) Cần kiểm tra định kỳ, thường xuyên hoặc đột xuất để phát hiện các sai sót, các sự cố có thể sẽ xẩy ra.
6) Đề xuất, xây dựng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặc thù, bố trí nhân sự phù hợp cho từng trạm bơm nước thải nhằm tránh thất thoát hoặc thiếu kinh phí trong kế hoạch vận hành và bảo trì.
Tài liệu tham khảo:
[1]. TCVN 5576:1991 Hệ thống cấp thoát nước – Quy phạm quản lý kỹ thuật.
[2]. TCVN 7957:2008 Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và các công trình - Tiêu chuẩn thiết kế.
[3]. QCVN 07-2:2016/BXD Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia Các công trình hạ tầng kỹ thuật - Công trình thoát nước.
[4]. Ю. В. Воронов. Водоотведение. Москва, ИНФРА-М, 2007.

ThS.NCS. Phạm Văn Vượng, Khoa Sau đại học, Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội;
Viện KHCN Xây dựng Email: vuongpv.ibst@gmail.com

Bạn đang đọc bài viết Quản lý, vận hành các trạm bơm nước thải tại chuyên mục Nghiên cứu – Trao đổi. Thông tin phản ánh, liên hệ đường dây nóng : 0912 345 014 Hoặc email: banbientapmoitruongdothi@gmail.com
Tin cùng chuyên mục Nghiên cứu – Trao đổi