bài giảng cấp thoát nước, khí đốt sinh hoạt

0
BÀI GI
ẢNG
C
ẤP THOÁT N
Ư
ỚC, KHÍ ĐỐT SINH HOẠT
TR
ẦN ĐẠI TIẾN
B
Ộ MÔN KT. NHIỆT LẠNH
-

KHOA CƠ KHÍ
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
NHA TRANG
-
2012
1
CHƯƠNG I : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Yêu cầu chất lượng nước
- Nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống phải trong sạch, không độc hại, không chứa các vi trùng
gây bệnh.
- Yêu cầu chất lượng nước cấp cho các nhu cầu sản xuất đa dạng tùy thuộc vào tính chất của
quá trình sản xuất.
Các phương pháp xử lý nước cấp
Trên thực tế người ta thường phải thực hiện các quá trình xử lý như làm trong và khử
màu, khử sắt, khử trùng và các quá trình xử lý đặc biệt khác như làm mềm, làm nguội, khử
muối…Các quá trình xử lý trên có thể thực hiện theo các phương pháp sau:
- Phương pháp cơ học: lắng, lọc.

- Phương pháp lý học: Khử trùng bằng tia tử ngoại.
- Phương pháp hóa học: Keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng clo, làm mềm nước bằng vôi.
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LẮNG
Lắng là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý nước. Là giai đoạn làm sạch sơ bộ
trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Dựa trên nguyên lý
rơi theo trọng lực, việc làm lắng có thể loại bỏ từ 90-99% lượng chất bẩn chứa trong nước.
Nguyên tắc : Nước được chảy từ từ qua bể lắng, dưới tác dụng của trọng trường các hạt cặn
sẽ lắng xuống đáy bể. Theo chuyển động của nước người ta chia làm các loại bể lắng
- Bể lắng ngang
- Bể lắng đứng
- Bể lắng ly tâm
Ngoài 3 loại bể lắng trên hiện nay người ta còn sử dụng cyclon thủy lực để lắng sơ bộ nước
có độ đục theo chu kỳ (tách cát có kích thước lớn) hoặc sử dụng bể lắng trong có tầng cặn lơ
lửng : nước chuyển động từ dưới lên trên với tốc độ thích hợp, trong bể dần dần Hình thành
một tầng cặn lơ lửng. Tầng cặn này có khả năng hấp phụ các hạt keo, cặn trong nước làm
cho nước trong. Sau đây giới thiệu một số bể lắng thường gặp.
2
1. Bể lắng ngang
Hình 1.1. Bể lắng ngang
Chú thích:
1. Ống dẫn nước thô qua; 2. Máng phân phối nước; 3. Vách phân phối đầu bể
4. Vùng lắng; 5. Vùng chứa cặn; 6. Vách ngăn thu nước cuối bể; 7. Máng thu nước; 8. Ống
dẫn nước qua bể lọc; 9. Ống xả cặn bã.
2. Bể lắng thùng quay
Hình 1.2. Bể lắng ngang thùng quay
3. Bể lắng ngang hình nón
Hình 1.3. Bể lắng ngang tháo cặn bã hình nón
3
4. Bể lắng đứng có cánh khuấy
Hình 1.4. Bể lắng đứng có cánh khuấy

5. Bể lắng đứng có 2 cánh khuấy
Hình 1.5. Bể lắng đứng có 2 cánh khuấy
4
6. Bể lắng ngang có băng tải chuyển cặn bã
Hình 1.6. Bể lắng ngang có băng tải chuyển cặn bã
1.2. Các phương pháp lọc
Lọc là giai đoạn cuối cùng của quá trình làm trong thực hiện trong các bể lọc bằng
cách cho nước đi qua lớp vật liệu lọc, thường là cát thạch anh dày 0,7 đến 1,3m; cỡ hạt 0,5
đến 1mm hoặc than gầy đập vụn. Để giữ cho cát khỏi đi theo nước vào các ống thu nước,
dưới lớp cát người ta đổ 1 lớp đỡ bằng đá cuội hoặc đá dăm.
Phân loại các phương pháp lọc
- Theo tốc độ lọc chia ra
+ Bể lọc chậm : tốc độ lọc 0,1 – 0,3 m
3
/h
Ưu điểm : nước trong, thời gian làm việc lâu, 1 – 2 tháng mới rửa 1lần
Nhược điểm : Tốc độ lọc chậm, kích thước bể lớn, giá thành xây dựng cao, quản lý
phức tạp.
Áp dụng cho các trạm có công suất nhỏ.
+ Bể lọc nhanh : Tốc độ lọc nhanh 6 – 10 m
3
/h. Các hạt cặn được giữ lại nhờ lực dính của nó
với các hạt cát.
Ưu điểm : Kích thước bể nhỏ, giá thành xây dựng rẻ.
Nhược điểm : Chóng bẩn, phải tẩy rửa thường xuyên (1 ngày đêm phải rửa 1–3 lần).
Rửa bể thường được cơ giới hóa, bơm nước cho chảy ngược chiều với vận tốc gấp 7–10 lần
khi lọc với cường độ rửa 10–15 m
2
diện tích.
5

1.2.1. Bể lọc chậm
Hình 1.7. Bể lọc chậm dung phương pháp rửa ngược
1.2.2. Lọc nhanh dùng phương pháp rửa ngược
Được thể hiện trên các Hình 1.8a, 1.8b, 1.8c
Hình 1.8a. Bể lọc nhanh
6
Hình 1.8b. Bể lọc nhanh
Hình 1.8c. Bể lọc nhanh
1.3. Khử các chất hòa tan trong nước
1.3.1. Khử các chất axit
Có thể thực hiện các phương pháp sau
- Cơ học
- Hóa học, hoặc kết hợp cơ học với hóa học
7
1. Phương pháp cơ học
Hình 1.9. Bể khử khí CO
2
bằng cơ học
2. Phương pháp hóa học
- Khử bằng vôi hòa tan vào trong nước
Ca(OH)
2
+ 2CO
2
= Ca(HCO
3
)
2
- Khử bằng Soda
Na

2
CO
3
+ H
2
O + CO
2
= 2Na(HCO
3
)
- Khử bằng xút
Na(OH)
2
+ 2CO
2
= Na(HCO
3
)
Lưu ý : Hai trường hợp sau không tăng độ cứng của nước, còn trường hợp đầu tăng độ cứng
của nước
1.3.2. Khử sắt
Sắt trong nước ngầm thường ở dạng Fe(OH)
2
. Muốn khử sắt người ta cho nước tiếp
xúc với không khí để oxy hóa Fe
++
thành Fe
+++
. Có thể dùng các phương pháp sau.
- Dùng dàn mưa (tháp tiếp xúc) : Nước từ giếng khoan bơm lên cao cho chảy vào máng

răng cưa hoặc ống châm lỗ tạo mưa. Theo chiều mưa rơi đặt các tấm chắn, khi nước
rơi đặt các tấm ván trực tiếp vào nước và quá trình oxy hóa được thực hiện.
- Dùng quạt gió: không khí vào nhờ quạt gió, thường làm thoáng nhân tạo. Ứng dụng
cho trạm có công suất bé.
8
- Nếu nồng độ Fe ≤9 mg/l : có thể thực hiện phun mưa (làm thoáng) trực tiếp trên bể lọc.
Cơ chế dùng không khí để oxy hóa và phản ứng như sau
2Fe(HCO
3
) + O
2
+ H
2
O = Fe(OH)
3
+ 4CO
2
- Sơ đồ nguyên lý làm việc được thể hiện trên Hình 1.10.
Hình 1.10. Bể khử sắt
4. Các phương pháp khử trùng
- Khử trùng bằng Ôzon
Hình 1.11. Bể khử trùng bằng Ôzon
9
- Khử trùng bằng tia cực tím
Hình 1.12. Bể khử trùng bằng tia cực tím
1.5. Làm mềm nước bằng điện trường
Hình 1.13. Thiết bị làm mềm nước bằng điện trường
1.6. Khử muối
1. Phương pháp nhiệt
Hình 1.14 : Thiết bị khử muối bằng nhiệt

10
2. Phương pháp điện phân
Hình 1.15. Thiết bị khử muối bằng điện phân
1.7. Ứng dụng xử lý nước trong hồ bơi
1. Hồ bơi khử trùng bằng dung dịch Clo
Hình 1.16 : Hồ bơi khử trùng bằng dung dịch Clo
11
2. Hồ bơi khử trùng bằng Ozon
Hình 1.17. Hồ bơi khử trùng bằng Ôzon
12
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC LẠNH TRONG NHÀ
2.1. Cơ sở để thiết kế hệ thống cấp nước trong nhà
1. Nhu cầu và tiêu chuẩn dùng nước
- Nước dùng cho sinh hoạt gồm có: ăn uống, tắm rửa, giặt…
- Chửa cháy
2. Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt
- Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt theo đối tượng sử dụng ở bảng 2.1
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt
- Tiêu chuẩn dùng nước theo mức độ tiện nghi các nhà ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Tiêu chuẩn dùng nước theo mức độ tiện nghi các nhà ở
- Đối với các khu nghỉ mát, khách sạn cao cấp có thể lấy 180 – 400l/người.ngày
- Tiêu chuẩn dùng nước cứu hoả (chửa cháy) lấy theo bảng sau 2.3.
13
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn dùng nước cứu hoả
2. Công suất của hệ thống cấp nước và lưu lượng tính toán
- Lưu lượng tính toán nước sinh hoạt cho khu dân cư
Q
shmax
= k
ngày.max

.Q
tbngày
, m
3
/ngày
Trong đó: k
ngày.max
là hệ số không điều hoà lớn nhất có thể lấy từ 1,2 - 1,4.
Q
tbngày
: Lưu lượng tính toán trung bình ngày trong năm được xác định theo công thức sau
q là tiêu chuẩn nước dùng của một người trong ngày (lit/ngày.đêm), được lấy theo các bảng
trên.
N là số người dùng nước.
3. Áp suất nước cần thiết
Áp suất nước cần thiết tính theo công thức sau
Trong đó:
H
hh
là chiều cao hình học
H
hh
= h
1
+ (n-1).h
2
+h
3
,
H

td
là áp suất tự do của thiết bị vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất, m
H
td
có thể lấy từ 3-5 m
H là tổn thất áp suất từ điểm lấy nước đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất, m
14
Hình 2.1: Sơ đồ áp suất nước cần thiết
2.2. Hệ thống cấp nước trong nhà (HTCNTN)
2.2.1. Một số khái niệm
Hệ thống cấp nước trong nhà (HTCNTN) có nhiệm vụ đưa nước từ mạng lưới cấp
nước ngoài nhà đến mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh hoặc máy móc trong nhà.
- Các bộ phận chính của HTCNTN
+ Đường ống dẫn nước từ đồng hồ đo đến các đường ống đứng
+ Đường ống đứng cấp nước lên các tầng
+ Các ống nhánh phân phối nước và dẫn nước đến các thiết bị vệ sinh
+ Các dụng cụ lấy nước ( van, vòi nước…)
Ngoài ra để phục vụ nước cho chữa cháy còn có vòi phun chữa cháy. Nếu áp suất
đường ống cấp nước bên ngoài không đủ phải thì phải bổ sung các thiết bị khác như
bơm nước, bồn nước, bể nước ngầm…
15
Một số ký hiệu các thiết bị cấp nước trong nhà
2.2.2. Sơ đồ và phân loại hệ thống cấp nước trong nhà
- Hệ thống cấp nước sinh hoạt
- Hệ thống cấp nước chữa cháy
Thông thường thì hệ thống cấp nước sinh hoạt và chửa cháy chung. Nhưng với nhà cáo tầng
(trên 16 tầng) cần có hệ thống chữa cháy tự động và phải có hệ thống cấp nước chữa cháy
riêng.
1. Hệ thống cấp nước đơn giản
Bao gồm: Đường dẫn vào + nút đồng hồ đo + mạng lưới đường ống + thiết bị vệ sinh

(lấy nước).
Hình 2.2. Hệ thống cấp nước đơn giản
1- Đường dẫn nước vào nhà; 2- Đồng hồ đo nước; 3- Ống chính
16
Được áp dụng cho trường hợp áp suất ở đường ống cấp nước bên ngoài nhà hoàn toàn
đảm bảo đưa nước dẫn đến mọi thiết bị vệ sinh trong nhà.
2. Hệ thống cấp nước có két nước trên mái
Áp dụng khi áp suất của đường ống cấp nước bên ngoài không đảm bảo thường
xuyên. Trong các giờ dùng ít nước (ban đêm) nước cung cấp cho tất cả thiết bị vệ sinh trong
nhà và dự trữ vào két, còn trong các giờ cao điểm dùng nhiều nước thì két nước sẽ cung cấp
cho các thiết bị vệ sinh.
Két nước làm nhiệm vụ giữ nước khi thừa (khi áp suất nước bên ngoài cao) và cung
cấp nước cho các tòa nhà trong giờ cao điểm (áp suất nước bên ngoài yếu).
Hình 2.3. Hệ thống cấp nước có bồn nước trên mái
3. Hệ thống cấp nước có trạm bơm
Áp dụng trong trường hợp áp suất nước đường ống cấp nước bên ngoài không đảm
bảo thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo đưa nước tới các thiết bị vệ sinh trong nhà.
Bơm nước làm nhiệm vụ thay cho bồn nước. Bơm nước mở theo chu kỳ bằng tay hay tự
động bằng rơ le. Trường hợp áp lực hoàn toàn không đảm bảo thì phải có bơm nước làm việc
để tăng áp lực nhưng nhược điểm là bơm nước làm việc liên tục chóng hỏng, tốn người quản
lý do đó hệ thống này thực tế ít dùng.
17
Hình 2.4. Hệ thống cấp nước có trạm bơm
4. Hệ thống cấp nước có bồn nước và trạm bơm
Áp dụng trong trường hợp áp suất nước đường ống cấp nước bên ngoài hoàn toàn
không đảm bảo. Bơm nước làm việc theo chu kỳ chỉ mở trong giờ cao điểm để đưa nước đến
các thiết bị vệ sinh và dự trữ cho két nước. Trong giờ dùng nước ít, bồn nước sẽ cung cấp
nước cho tòa nhà. Bơm nước có thể mở bằng tay hoặc tự động.
Hình 2.5. Hệ thống cấp nước có két nước và trạm bơm
5. Hệ thống cấp nước có két nước, trạm bơm và bể chứa

Áp dụng trong trường hợp đường ống nước bên ngoài hoàn toàn không đảm bảo và
quá thấp, đồng thời lưu lượng nước lại không đầy đủ, nếu bơm trực tiếp ống bên ngoài thi sẽ
18
ảnh hưởng đến việc dùng nước ở khu vực xung quanh. Theo TCVN-4513-88 cho áp lực
đường ống cấp nước bên ngoài ≤ 5m phải xây dựng bể chứa nước để trữ nước.
Hình 2.6. Hệ thống cấp nước có két nước, trạm bơm và bể chứa
6. Hệ thống cấp nước có trạm khí ép
Áp dụng trong trường hợp áp suất nước của đường ống cấp nước bên ngoài đảm bảo
không thường xuyên mà không lắp đặt được bồn nước.
7. Hệ thống cấp nước phân vùng
a. Kết hợp cấp nước trực tiếp và bơm nước
Áp dụng cho các nhà cao tầng đứng riêng biệt, áp suất nước của đường ống bên ngoài
có thể đảm bảo nhưng không thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo đưa nước đến
thiết bị vệ sinh. Lúc này ta xây dựng 2 hệ thống cho các tầng trên và dưới như Hình 2.7.
19
Hình 2.7. Hệ thống cấp nước phân vùng
b. Bơm nước cấp trực tiếp cho từng khu vực có sử dụng bồn nước
- Phương pháp 1.
Hình 2.8. Hệ thống cấp nước phân vùng
Nước được bơm lên bồn đặt
tại tầng kỹ thuật và cấp cho
các khu vực thấp hơn, từ các
bồn chứa ở tầng kỹ thuật nước
được bơm tiếp lên các khu vực
khác đặt cao hơn :
NĐ : cồng kềnh, phải có tầng
kỹ thuật
20
- Phương pháp 2.
Nước được cấp lên một bồn ở tầng mái rồi đưa đến các nơi tiêu thụ tại các tầng đặt

thấp hơn vị trí đặt bồn nước như Hình 2.9a.
Nước được cấp đến các nơi tiêu thụ và lượng nước dư còn lại được chuyển vào bồn
chứa để dự trữ khi bơm dừng thì nước trong bồn chứa dự trữ được cấp đi như Hình 2.9b.
Phương pháp này phù hợp cho những nơi không thể đặt bồn nước trên tầng mái hoặc những
nơi nhiệt độ thấp hơn 0
0
C.
Hình 2.9a Hình 2.9b
Cả hai phương pháp trên chỉ phù hợp cấp nước cho các công trình có chiieeuf cao không quá
50 m.
- Phương pháp 3.
Nước được bơm chuyển tiếp và cấp nước cho từng khu vực như trên Hình 2.10
21
Hình 2.10. Bơm nước chuyển tiếp và cấp nước cho từng khu vực
2.3. Chọn lựa sơ đồ hệ thống cấp nước trong nhà
Khi thiết kế cần nghiên cứu kỹ và so sánh về kinh tế, kỹ thuật các phương án để chọn sơ đồ
thíc hợp nhất đảm bảo các điều kiện sau:
1. Sử dụng triệt để áp suất đường ống nước bên ngoài
2. Giá thành rẽ, kinh tế, quản lý dễ dang và thuận tiện cho người sử dụng
3. Hạn chế máy bơm vì tốn điện và người quản lý, giảm tiếng ồn cho bơm
4. Kết hợp mỹ quan kiến trúc toà nhà
5. Muốn chọn HTCNTN cần phải xác định được áp suất nước của đường ống cấp nước
bên ngoài. Áp suất nước đường ống bên ngoài cần phải lớn hơn áp suất nước cần thiết
của toà nhà hay H
ngmin
> H
ct
. Nếu H
ngmin
< H

ct
thì chọn phương án phải dùng bơm khi
đó H
b
= H
ct
- H
ngmin
.
2.4. Mạng lưới cấp nước trong nhà
1. Khái niệm
Mạng lưới cấp nước trong nhà gồm các ống chính, ống đứng, ống phân phối (ống nhánh) và
ống kết nối đến các thiết bị dụng cụ vệ sinh.
Mạng lưới cấp nước trong nhà có thể là mạng lưới cụt, vòng hoặc kết hợp và phân mạng lưới
phân vùng như trên hình 2.11a và 2.11b.
Nước bơm lên các bồn
đặt tại tầng kỹ thuật và
cung cấp cho từng khu
vực thấp hơn
ƯĐ : Tiết kiệm năng
lượng, không cần phải
có bơm cao áp…
NĐ : Cồng kềnh, phải có
tầng kỹ thuật
Phương pháp này hiện
này hiện
nay đang được đưa vào
ứng
dụng và lắp đặt cho các
nhà cao tầng với chiều

cao lớn hơn 50 m
22
Hình 2.11a: mạng lưới cấp nước cụt, vòng
Hình 2.11b: mạng lưới cấp nước vòng, kết hợp
- Mạng lưới cụt được sử dụng cho các nhà ở, cơ quan… cho phép ngừng cấp nước khi
cần sửa chữa 1 phần hay toàn bộ hệ thống.
- Mạng lưới vòng được sử dụng cho các toà nhà khi cần khi cần phải đảm bảo cung cấp
nước một cách liên tục. Mạng lưới vòng được nối với đường ống cấp nước bên ngoài
bằng nhiều đường ống để khi có sự cố vẫn có thể cung cấp nước cho tòa nhà.
- Mạng lưới kết hợp được sử dụng cho các tòa nhà lớn, có nhiều thiết bị lấy nước
- Trong các nhà cao tầng có mạng lưới nhiều tầng và áp suất thủy tĩnh mỗi vùng không
được quá 60m
Mạng lưới vòng
Mạng lưới kết hợp
23
2. Ống và cách nối ống
Trong các loại ống cấp nước trong nhà thì ống thép và ống nhựa là phổ biến nhất
a. Ống thép:
- Ống thép tráng kẽm cả bên trong và bên ngoài có chiều dài 4 đến 8m, đường kính 10
đến 70mm. Loại này có ưu điểm là ít ăn mòn và han rĩ.
- Ống thép đen không tráng kẽm có chiều dài 4 đến 12m và đường kính từ 70 đến
125mm. Loại này có ưu điểm là chịu được áp suất cao từ 10 đến 25 at
Ống thép được nối với nhau bằng hàn (đường kính lướn), đường kính nhỏ nối nới nhau
bằng ren. Phương pháp nối bằng ren là phương pháp chủ yếu được nối ống trong toà nhà.
Các phụ tùng để nối ống thường dùng là:
 Ống lồng (mang sông) dùng để nối hai đoạn ống với nhau có đường kính như nhau.
 Côn dùng để nối hai đoạn ống với nhau có đường kính khác nhau.
 Cút dùng để nối hai đoạn ống chỗ ngoặc hoặc cong.
 Tê dùng để nối 3 đoạn ống với nhau có đường kính như nhau hoặc khác nhau.
 Thập dùng để nối hai đoạn ống cắt nhau.

 Nút dùng để bít kín tạm thời đoạn đường và sau này có thể nối dài hơn.
b. Ống nhựa:
Có nhiều ưu điểm như độ bền cao, rẽ tiền, nhẹ, có khả năng chống được sự ăn mòn hoá
học, chịu tác động cơ học tốt. Nối ống dễ dàng và nhanh chóng. Ống nhựa rất trơn nên
tổn thất áp suất bé do đó có khả năng vận chuyển nước cao hơn so với các loại ống khác
từ 8 đén 10%.
Tuy nhiên ống nhựa có nhược điểm là ở nhiệt độ cao sẽ bị biến dạng do đó cần chú ý đến
địa điểm môi trường lắp đặt.
3. Một số thiết bị cấp nước trong nhà
a. Thiết bị đóng mở nước
Dùng để đóng mở từng đoạn riêng của mạng lưới nước cấp và thường được dùng là
van hoặc khoá.
Vòi nước van nước
b. Thiết bị điều chỉnh
Van một chiều, van giảm áp, van phao…
24
c. Bồn nước (két nước)
2.5. Thiết kế mạng ống cấp nước trong nhà
1. Một số yêu cầu bố trí đường ống
 Đường ống phải đi đến mọi thiết bị dụng cụ vệ sinh
 Tổng chiều dài đường ống ngắn nhất
 Dễ gắn chắc ống với các kết cấu của nhà: tường, trần, dầm…
 Thuận tiện, dễ dàng cho quản lý.
 Phù hợp với kiến trúc của toà nhà
Ngoài ra cần một số chú ý sau
- Hạn chế đặt ống dưới đất vì sửa chữa khó khăn
Van phao
Van một chiều