tính toán, thiết kế và bố trí mô hình trạm bơm công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
VÀ BỐ TRÍ MÔ HÌNH TRẠM BƠM
CÔNG NGHIỆP

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths Phan Trọng Nghĩa

Liễu Hoàng Phúc
Ngành: Kỹ thuật điện – Khóa: 37

Tháng 5/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Cần Thơ, ngày 09 tháng 01 năm 2015

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN
HỌC KỲ 2 NĂM HỌC 2014 – 2015

1. Họ và tên sinh viên: Liễu Hoàng Phúc .................................... MSSV:1111029.
Ngành: Kĩ Thuật Điện .............................................................. Khoá: K37.
2. Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và bố trí mô hình trạm bơm công nghiệp.
3. Địa điểm thực hiện: (ghi rõ địa chỉ của cơ sở, số điện thoại nếu có)
4. Họ tên của người hướng dẫn khoa học (NHDKH) : Phan Trọng Nghĩa.
5. Mục tiêu của đề tài: Tính toán, thiết kế và bố trí mô hình trạm bơm công nghiệp.
6. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO TRẠM BƠM
510M3/NGÀY ĐÊM
CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN MITSUBISHI D700 VÀ CÁCH
CÀI ĐẶT BIẾN TẦN
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN
7. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài:
Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: (dự trù chi tiết đính kèm, chỉ cần cho
LVTN)
SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ
(ký tên và ghi rõ họ tên)

Ý KIẾN CỦA NHDKH

Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN

Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV&TLTN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hướng dẫn: Phan Trọng Nghĩa
2. Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và bố trí mô hình thí nghiệm trạm bơm công nghiệp.
3. Sinh viên thực hiện: Liễu Hoàng Phúc
MSSV: 1111029
4. Lớp: Kỹ Thuật Điện
Khoá: 37
5. Nội dung nhận xét:
a.
Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
b.
Nhận xét về bản vẽ:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
c.
Nhận xét về nội dung của luận văn:

Các công việc đã đạt được:

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
d.
Kết luận và đề nghị:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
6. Điểm đánh giá:
....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Phan Trọng Nghĩa


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ phản biện:

2. Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và bố trí mô hình thí nghiệm trạm bơm công nghiệp.
3. Sinh viên thực hiện: Liễu Hoàng Phúc
MSSV: 1111044
4. Lớp: Kỹ Thuật Điện
Khoá: 37
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
b. Nhận xét về bản vẽ:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn:

Các công việc đã đạt được:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
d. Kết luận và đề nghị:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
6. Điểm đánh giá:

....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015
CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ phản biện:
2. Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và bố trí mô hình thí nghiệm trạm bơm công nghiệp.
3. Sinh viên thực hiện: Liễu Hoàng Phúc
MSSV: 1111044
4. Lớp: Kỹ Thuật Điện
Khoá: 37
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
b. Nhận xét về bản vẽ:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn:


Các công việc đã đạt được:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
d. Kết luận và đề nghị:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
6. Điểm đánh giá:
....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015
CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2


GIỚI THIỆU



Ngày nay các ngành công nghiệp trong nước ta nói chung vẫn đang sử dụng công
nghệ truyền thống không còn thích hợp, việc điều khiển không linh hoạt. Thực tế đặt
ra rằng cần áp dụng công nghệ mới và thiết bị hiện đại sẽ đem đến sự tiện lợi trong
việc vận hành, bảo dưỡng và đặc biệt là sự an toàn cho người sử dụng. Trên thế giới
và cả Việt Nam vấn đề tiết kiệm năng lượng đang ngày càng cần thiết và song song
với nền kinh tế đang phát triển là sự áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào cuộc sống.

Biến tần là thiết bị được áp dụng rộng rãi bởi tính năng và sự tiện dụng của nó, việc
tiết kiệm năng lượng trở nên dễ dàng hơn với chi phí đầu tư ban đầu không quá cao.
Đối với ngành Kỹ thuật điện luôn phải đi đầu trong vấn đề tiết kiệm năng lượng và
nâng cao chất lượng cuộc sống với đề tài “ Tính toán, thiết kế và bố trí mô hình trạm
bơm công nghiệp” phần nào cũng mang lại cái nhìn bao quát về việc sử dụng công
nghệ mới đơn giản và hiệu quả đem lại khá cao.


LỜI CẢM ƠN



Trong quá trình học tập thì luận văn tốt nghiệp là cơ hội để mỗi sinh viên kiểm
chứng lại kiến thức của mình ngoài ra trong suốt quá trình làm luận văn dưới sự
hướng dẫn của quý thầy, cô trong bộ môn thì mỗi sinh viên sẽ có thêm kiến thức
chuyên sâu mà trong quá trình học tập chưa có điều kiện được tiếp xúc thực tế qua
đó làm hành trang bước vào môi trường làm việc còn nhiều khó khăn sau này.
Sau 14 tuần thực hiện, đến nay luận văn của em cơ bản đã hoàn thành. Nhân đây
em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phan Trọng Nghĩa, người đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các quý thầy trong bộ môn Kỹ thuật điện –
Khoa Công Nghệ - Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành
luận văn này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên em
trong suốt quá trình học tập.
Tuy nhiên, vì kiến thức còn hạn hẹp, cũng như chưa có kinh nghiệm thực tế và
thời gian làm luận văn có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong
được sự thông cảm và nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của quý thầy để luận
văn của em hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện

Liễu Hoàng Phúc


MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC ...................................... 1
1.1

Định nghĩa hệ thống cấp nước ....................................................................... 1

1.1.1 Định nghĩa ................................................................................................. 1
1.1.2 Phân loại .................................................................................................... 1
1.2

Sơ đồ hệ thống cấp nước sinh hoạt đô thị ..................................................... 1

1.2.1 Hệ thống cấp nước sử dụng nước mặt....................................................... 1
1.2.2 Hệ thống cấp nước sử dụng nước ngầm .................................................... 2
1.2.3 Hệ thống cấp nước sử dụng nhiều nguồn nước khác nhau ....................... 2
1.3

Trạm bơm ...................................................................................................... 3

1.4

Máy bơm nước............................................................................................... 3

1.5

Bể chứa .......................................................................................................... 4

1.6

Đài nước ........................................................................................................ 5

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM ............................................... 7
2.1

Tổng quan về nước dưới đất .......................................................................... 7

2.1.1

Một số vấn đề về nước dưới đất ............................................................. 7

2.1.2

Các chất ô nhiễm trong đất ..................................................................... 7

2.2

Các phương pháp xử lý nước ngầm............................................................... 8

2.2.1

Công nghệ xử lí nước ngầm.................................................................... 8

2.2.2

Công nghệ khử sắt bằng cách làm thoáng .............................................. 9

2.2.3

Công nghệ khử sắt bằng hoá chất ......................................................... 11

2.2.4

Công nghệ làm thoáng kết hợp với chất oxi hoá mạnh ........................ 11

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO TRẠM BƠM
510M3/NGÀY ĐÊM ................................................................................................. 12
3.1

Tính toán lưu lượng và xác định công suất giếng khoan............................. 12

3.1.1

Tính toán lưu lượng cho hệ thống cấp nước tập trung.......................... 12

3.1.2

Lưu lượng nước sinh hoạt (Q1): ........................................................... 12

3.1.3

Lưu lượng nước phục vụ sinh hoạt (Q2): ............................................. 12

3.1.4

Lưu lượng nước thất thoát (Q3): ........................................................... 12

3.1.5

Lưu lượng nước tự cấp (Q4): ................................................................ 12

3.1.6

Lưu lượng nước dự phòng (Q5): .......................................................... 13

i


3.1.7 Lưu lượng tính toán ngày dùng nước nhiều nhất QmaxNgay và ít nhất
QminNgay ......................................................................................................... 13
3.1.8

Lưu lượng tính toán dùng nước trong 1 giờ ......................................... 13

3.1.9

Tính toán lưu lượng thiết kế giếng khoan ............................................. 13

3.2

Tháp giải nhiệt ............................................................................................. 14

3.3

Bể lắng đứng ................................................................................................ 14

3.4

Bể lắng ngang .............................................................................................. 15

3.5

Tính toán khử trùng ..................................................................................... 15

3.6

Bể chứa nước sạch ....................................................................................... 16

3.7

Bể chứa cặn.................................................................................................. 17

3.8

Tính toán bơm cấp I ..................................................................................... 17

3.9

Hệ thống điều khiển ..................................................................................... 17
Tính toán mạng lưới nước cấp ................................................................. 18

3.10

3.10.1 Lưu lượng tính toán cho mạng lưới đường ống .................................... 18
3.10.2 Xác định đường kính ống ..................................................................... 18
3.11

Tính toán bơm cấp II ................................................................................ 18

3.12

Tính toán thiết bị biến tần cho trạm bơm cấp II ....................................... 19

CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN MITSUBISHI D700 VÀ CÁCH CÀI
ĐẶT BIẾN TẦN ....................................................................................................... 21
4.1

Tổng quan .................................................................................................... 21

4.1.1

Nguyên tắ c điề u khiể n máy bơm của thiế t bi ̣biế n tầ n .......................... 21

4.1.2

Ứng dụng .............................................................................................. 23

4.2

Các đặc điểm tổng quát của biến tần mitsubishi D700 ............................... 23

4.2.1

Thông số điều khiển cơ bản .................................................................. 23

4.2.2

Bảng vẽ kích thướt bên ngoài của dòng biến tần FR-D700 ................. 25

4.2.3

Mô tả hoạt động của bảng điều khiển (không thể tháo rời) .................. 26

4.2.4

Sơ đồ kết nối các chân .......................................................................... 27

4.2.5

Các thao tác cơ bản cho bảng điều khiển: ............................................ 29

4.2.6

Các thông số mở rộng tham khảo. ........................................................ 30

CHƯƠNG V: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ............................................ 35
5.1

Hình ảnh thực tế của mô hình ...................................................................... 35

5.2

Giới thiệu về các thiết bị.............................................................................. 35

5.2.1

Cảm biến áp suất ................................................................................... 35

5.2.1.1 Cài đặt thông số ............................................................................ 35
ii


5.2.1.2 Đấu nối dây cảm biến áp suất ....................................................... 38
5.2.2

Đồng hồ áp lực nước ............................................................................. 39

5.2.3

Relay trung gian .................................................................................... 39

5.2.4

Timer 642UX ........................................................................................ 39

5.2.5

Bộ relay mức nước FS-3 ....................................................................... 41

5.2.6

Công tắc tơ ............................................................................................ 41

5.2.7

Relay nhiệt ............................................................................................ 42

5.2.8

Biến dòng .............................................................................................. 43

5.2.9

Máy bơm ............................................................................................... 43

5.2.10 ME96NSR ............................................................................................. 45
5.3

Nguyên lý hoạt động và vận hành mô hình trạm bơm ................................ 50

5.2.1 Sơ đồ mạch điện ....................................................................................... 50
5.2.2 Nguyên lý vận hành ................................................................................. 52
5.2.3 Cài đặt thông số biến tần .......................................................................... 53
5.2.4 Vận hành mô hình .................................................................................... 55
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN ...................................................................................... 57

iii


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cấp nước sử dụng nước mặt ............................................... 1
Hình 1.2: Sơ đồ cấp nước sử dụng nước ngầm ........................................................... 2
Hình 1.3: Sơ đồ sử dụng nhiều nguồn nước khác nhau .............................................. 2
Hình 1.4: Chiều cao hút nước và đẩy nước địa hình ................................................... 4
Hình 1.5: Bể chứa nước .............................................................................................. 5
Hình 1.6: Đài nước ...................................................................................................... 6

Hin
̀ h 2.1: Công nghệ xử lý nước ngầm ....................................................................... 9
Hình 2.2: Làm thoáng đơn giản – lọc ......................................................................... 9
Hình 2.3: Làm thoáng tự nhiên - lắng tiếp xúc - lọc ............................................... 10
Hình 2.4: Làm thoáng cưỡng bức - lắng – lọc trong ................................................ 10
Hình 2.5: Ejector thu khí – lọc áp lực ....................................................................... 10
Hình 2.6: Máy nén khí – lọc áp lực ........................................................................... 11
Hình 2.7: Sơ đồ làm thoáng – lọc tiếp xúc ................................................................ 11
Hin
̀ h 3.1: Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng ....................................................................... 14
Hin
̀ h 3.2: Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang ..................................................................... 15
Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống clo khử trùng ....................................................... 15
Hình 3.4: Nguyên lý hoạt động của biến tần............................................................. 19
Hình 4.1: Sơ đồ tổng quát của 1 biến tần .................................................................. 21
Hình 4.2: Bản vẽ kích thướt bên ngoài của biến tần ................................................. 25
Hình 4.3: Mô tả hoạt động của bảng điều khiển ....................................................... 26
Hình 4.4; Sơ đồ kết nối các chân .............................................................................. 27
Hình 4.5: Các thao tác cơ bản trên bảng điều khiển ................................................. 29
Hình 5.1: Hình ảnh thực tế của mô hình ................................................................... 35
Hình 5.2: Cảm biến áp suất ....................................................................................... 36
Hình 5.3: Mô tả hoạt động của ngõ ra relay.............................................................. 37
Hin
̀ h 5.4: Đấu nối dây cảm biến áp suất ................................................................... 38
Hin
̀ h 5.5: Khóa V/I của biến tần ............................................................................... 38
Hình 5.6: Đồng hồ áp lực nước ................................................................................. 39
Hình 5.7: Relay trung gian ........................................................................................ 39
Hình 5.8: Timer 642UX ............................................................................................ 39
Hình 5.9: Mô tả chức năng của timer ........................................................................ 40

Hình 5.10: Nguyên lý lắp mạch control contact Y ................................................... 40
Hình 5.11: Relay YL-303H-S-24VDC ..................................................................... 40
Hình 5.12: Bộ relay mức nước FS-3 ......................................................................... 41
Hình 5.13: Hình ảnh thực tế công của công tắc tơ .................................................... 41
Hình 5.14: Cấu tạo relay nhiệt .................................................................................. 42
Hình 5.15: Hình ảnh thực tế của relay nhiệt ............................................................. 42
Hình 5.16: Biến dòng – CT ....................................................................................... 43
Hình 5.17: Máy bơm 3 pha HCP225-1.75 26 1HP ................................................... 44
Hình 5.18: Máy bơm 1 pha Panasonic GP-129JXK ................................................. 44
Hình 5.19: Thiết bị đo ME96NSR ............................................................................ 45
Hình 5.20: Menu set-up số 1 ..................................................................................... 46

iv


Hình 5.21: Cài đặt ngõ vào điện áp ........................................................................... 47
Hình 5.23: Cài đặt giá trị primary current ................................................................. 47
Hình 5.22: Cài đặt giá trị secondary current ............................................................. 47
Hình 5.24: Chế độ cài đặt thông số cơ bản ............................................................... 49
Hình 5.25: Mạch động lực ........................................................................................ 50
Hình 5.26: Mạch điều khiển ...................................................................................... 51
Hình 5.27: Mô tả hoạt động của 2 bơm .................................................................... 52
Hình 5.28: Hình ảnh thực tế ...................................................................................... 52
Hình 5.29: Nút điều khiển và công tắc chuyển chế độ ............................................. 55

v


Chương I: Tổng quan về hệ thống cấp nước

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
1.1

Định nghĩa hệ thống cấp nước

1.1.1 Định nghĩa
Hệ thống cấp nước là tập hợp các công trình kỹ thuật dùng để thu, xử lý, dự trữ,
đều hòa, vận chuyển và phân phối nước đến các đối tượng sử dụng.
1.1.2 Phân loại
- Theo đối tượng sử dụng nước: Hệ thống cấp nước đô thị, nông nghiệp, công
nghiệp,…
- Theo mục đích sử dụng: Hệ thống cấp nước sinh hoạt, chữa cháy, sản xuất,…
- Theo phương pháp sử dụng nước: trực tiếp, tuần hoàn, liên tục,…
- Theo nguồn nước: Hệ thống cấp nước mặt, ngầm,…
- Theo nguyên tắc làm việc của hệ thống: Hệ thống cấp nước có áp, tự chảy,…
- Theo phương pháp chữa cháy: Hệ thống cấp nước có áp lực cao, thấp,…
- Theo phạm vi: Hệ thống cấp nước bên trong nhà, bên ngoài nhà,…
1.2

Sơ đồ hệ thống cấp nước sinh hoạt đô thị

1.2.1 Hệ thống cấp nước sử dụng nước mặt

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cấp nước sử dụng nước mặt

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 1

Chương I: Tổng quan về hệ thống cấp nước

1.2.2 Hệ thống cấp nước sử dụng nước ngầm

Hình 1.2 Sơ đồ cấp nước sử dụng nước ngầm
1.2.3 Hệ thống cấp nước sử dụng nhiều nguồn nước khác nhau

Hình 1.3 Sơ đồ sử dụng nhiều nguồn nước khác nhau
Giải thích ký hiệu và chức năng của các công trình:
+ 1. Công trình thu nước: dùng để thu nước nguồn
+ 2. Trạm bơm cấp 1: dùng để bơm nước từ công trình thu lên công trình xử lý.
+ 3. Trạm xử lý: dùng để làm sạch nước
+ 4. Bể chứa nước sạch: dùng để chứa nước đã qua xử lý, đều hòa áp lực giữa
các trạm xử lý,…
+ 5. Trạm bơm cấp 2: dùng để bơm nước sạch lên mạng lưới nước cấp
+ 6. Đài nước: dùng để dự trữ, đều hòa áp lực cho mạng lưới.
+ 7. Đường ống chuyển tải: dùng để vận chuyển nước từ trạm bơm cấp 2 đến
điểm đầu tiên của mạng lưới nước cấp.
+ 8. Mạng lưới phân phối: vận chuyển và phân phối nước đến các đối tượng sử
dụng.
-

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 2


Chương I: Tổng quan về hệ thống cấp nước

1.3

Trạm bơm

Trạm bơm là nơi bố trí các máy bơm, động cơ điện, đường ống, van khóa, thiết bị
điều khiển, kiểm tra, đo lường, các bảng điện, phòng sửa chữa, lắp ráp cũng như các
phòng làm việc cho công nhân...
Khi thiết kế các trạm bơm cần lưu ý các yêu cầu như: đảm bảo cung cấp nước liên
tục; thuận tiện và an toàn trong quản lý, vận hành; khoảng cách giữa các ống đẩy và
ống hút cũng như chiều dài của chúng phải ngắn nhất, các đoạn nối phải đơn giản; có
khả năng tăng công suất của trạm này bằng cách thay thế các máy bơm có công suất
lớn hơn hoặc trang bị thêm các máy bơm bổ sung; có hệ số hữu ích và hệ số sử dụng
thiết bị lớn nhất với chỉ tiêu chi phí năng lượng điện là bé nhất.
Các trạm bơm có thể phân ra: trạm bơm cấp I, cấp II, tăng áp, tuần hoàn, đặt nổi,
nửa nổi, nửa ngầm hoặc ngầm; trục ngang, trục đứng, kiêu thủ công, tự động hoặc từ
xa,…
Trạm bơm cấp I đưa nước lên công trình làm sạch được tính theo lưu lượng giờ trung
bình trong những ngày dùng nước lớn nhất. Chế độ công tác của trạm bơm cấp II phụ
thuộc vào biểu đồ tiêu thụ nước. Việc bơm nước có thể tiến hành điều hòa trong ngày
hoặc theo từng cấp; nếu bơm theo cấp thì dung tích đài nước và áp lực toàn phần của
bơm sẽ giảm.
Việc lựa chọn loại và số lượng máy bơm làm việc cũng như dự trữ phải tính toán
có xét đến sự hoạt động đồng thời giữa các máy bơm, ống dẫn và mạng ống phân
phối để đảm bảo chế độ làm việc của trạm bơm được lựa chọn trên cơ sỏ phân tích
đồ thị dùng nước và sự hoạt động đồng thời cả máy bơm, ống dẫn và mạng phân phối.
Nên chọn các máy bơm cùng loại để dễ quản lý và giảm số bơm dự trữ.
Các trạm bơm cấp I lấy nước mặt thường đặt sâu dưới đất để giảm chiều cao hút của
bơm. Số lượng bơm công tác trong các trạm cấp I không nhỏ hơn hai, mỗi bơm nên
có một ống hút riêng. Các trạm bơm cấp II thường đặt trên mặt đất, có dạng hình chữ

nhật vì có nhiều máy bơm, các đường ống hút có thể nối thông với nhau qua các khóa.
1.4

Máy bơm nước

- Trong hệ thống cấp nước, máy bơm được sử dụng ở các trạm bơm cấp I để đưa
nước từ công trình thu lên công trình làm sạch và ở trạm bơm cấp II để đưa nước từ
các bể chứa nước sạch lên đài và vào mạng lưới phân phối. Máy bơm sử dụng điện
năng để biến thành cơ năng của dòng chất lỏng. Trong kỹ thuật cấp nước hiện nay
máy bơm được sử dụng phổ biến nhất là bơm ly tâm.
Trước khi vận hành cần đổ đầy nước vào thân bơm và ống hút (mồi nước).
- Các chỉ số quan trọng của bơm:
Khi chọn máy bơm thường căn cứ vào các chỉ số quan trọng của bơm sau đây:
+ Lưu lượng: Ký hiệu là Q, là khối lượng dịch thể được bơm đi trong một đơn
vị thời gian [m3/h], [m3/h], [1/s].

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 3


Chương I: Tổng quan về hệ thống cấp nước

+ Chiều cao hút nước và đẩy nước địa hình:
Chiều cao hút nước địa hình, ký hiệu là Hhđh, là
hiệu số giữa cao trình đặt trục máy bơm với cao
trình mực nước tính toán trong bể hút hay nguồn
bơm. Còn chiều cao đẩy địa hình, ký hiệu Hđđh,
là hiệu số giữa cao trình điểm lấy nước tính toán
bất lợi nhất so với trục máy bơm. Đơn vị tính là

mét.
+ Cột chân không hút nước:
Hình 1.4: Chiều cao hút nước và
Hck = Hhdh + hh + v2/2g (m)
đẩy nước địa hình
Trong đó:
hh : Tổng tổn thất áp lực trong ống hút, [m].
v2/2g : Tổn thất áp lực do thay đổi vận tốc khi vào bơm, [m].
+ Áp lực toàn phần của bơm:
Ký hiệu là H, chiều cao lỏn nhất mà bơm có thể đẩy nước đi được, xác định bằng
công thức:
H = Hhdh + H ddh + ∑h (m)
∑h : tổng tổn thất áp lực trong ống hút, ống đẩy và các thiết bị khác trên các đường
ống đó (nếu có).
+ Công suất của bơm:
Công suất hữu ích:
γ: tỷ trọng của nước, [N/m3].
+ Công suất trên trục:

𝜂 :hệ số hữu ích toàn phần của bơm, có thể đạt từ 60 -75% cho đến 80 - 92% tùy theo
loại bơm và công nghệ chế tạo nó.
1.5

Bể chứa

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, trong hệ thống cấp nước các bể chứa có thể đặt
ở những địa điểm khác nhau. Chúng được dùng để thu và chứa nước từ các trạm bơm
cấp I, từ các trạm xử lý hoặc từ các hệ thống cấp nước phân vùng để cung cấp cho hệ
thống cấp nước tuần hoàn; điều hòa lượng nước giữa trạm bơm cấp I, trạm bơm cấp
II và dự trữ nước cho bơm chữa cháy, nước rữa bể lắng, bể lọc, nước tự cấp cho nhà

máy nước.

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 4


Chương I: Tổng quan về hệ thống cấp nước

Hình 1.5 : Bể chứa nước
Khi thể tích bể dưới 2000m3 có thể xây hình tròn, lớn hơn thì xây hình chữ nhật.
Tường và đáy cần có lớp chống thấm tốt.
Chiều cao bể từ 3-5m, bên trên có nắp đậy, ống thông hơi và lớp đất đắp có trồng cỏ
để giữ cho nhiệt độ nước được ổn định.
Đáy bể có độ dốc i=0,01 về phía hố xả cặn.
Vận tốc nước trong ống dẫn vào bể v=l,2 -l,5m/s, ống lấy nước ra hay ống hút của
bơm v=l-l,6m/s, ống tràn không quá 4m/s.
Thể tích bể chứa Vb phụ thuộc vào chức năng và công suất của hệ thống cấp nước
được xác định theo công thức:
Trong đó:
Vđh: Lượng nước điều hòa giữa trạm làm sạch và trạm bơm cấp II
Vcc: Lưu lượng dự trữ để chữa cháy, được xác định bằng công thức:
Vcc = 3*3.6*Qcc + ∑ Qmax – 3*Q1
Qcc: Lưu lượng nước dùng để chữa cháy, [1/s].
ΣQmax : Tổng lượng nước 3 giờ dùng nhiều nhất, [m3].
Q1: Lưu lượng nước của trạm bơm cấp I trong điều kiện làm việc liên tục, [m3].
Vr : Lượng nước dùng cho các nhu cầu kỹ thuật của bản thân nhà máy nước như
rửa bể lắng, bể lọc,... có thể lấy từ 3-5% công suất trạm bơm.
1.6

Đài nước

Đài nước là công trình dùng để điều hòa lưu lượng và áp lực cho mạng lưới cấp
nước. Đài nước còn là một công trình kiến trúc vì có chiều cao và thể tích lớn. Do
đặc điểm kiến trúc, kết cấu và điều kiện thi công trên cao nên giá thành xây dựng đài
lớn hơn nhiều so với bể chứa.

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 5


Chương I: Tổng quan về hệ thống cấp nước

Hình 1.6: Đài nước
Thể tích đài nước được tính bằng công thức:
Vd = Vdh + Vcc
Trong đó:
Vdh : Dung tích cần điều hòa, xác định bằng cách lập bảng tính tổng hợp hoặc
đồ thị biểu diễn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II và nhu cầu dùng nước của thành
phố.
Vcc: Lượng nước dự trữ để chữa cháy trong đài được tính trong 10 phút theo
TC.l 1-68:
Vcc = 0.6*n*qc (m3)
Trong đó:
n : Số lượng đám cháy đồng thời.
qc: Lưu lượng cho một đám cháy, [1/s].

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 6


Chương II: Công nghệ xử lý nước ngầm

CHƯƠNG II

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
2.1

Tổng quan về nước dưới đất

2.1.1 Một số vấn đề về nước dưới đất
Nước dưới đất có thể được chia thành các loại sau:
Nước trong đới thông khí: Đới thông khí là lớp đất đá giới hạn từ mặt đất đến bề
mặt nước ngầm thấm nước. Trong đới này, không khí có thể tự do lưu thông nhưng
không hoàn toàn bão hòa nước. Nước trong đới thông khí bao gồm đủ các dạng: nước
không trọng lực, nước mao dẫn và nước trọng lực, ở các trạng thái lỏng hoặc hơi.
Nước ngầm: là loại nước trọng lực dưới đất ở trong tầng chứa nước thứ nhất kể từ
trên mặt xuống. Phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp cách nước che phủ
và nước trọng lực không chiếm hết toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước, nên bề mặt
của nước ngầm là một mặt thoáng tự do. Điều này quyết định tính chất không có áp
của nước ngầm. Trong một số trường hợp, trong đới thông khí có thấu kính cách nước
nằm đè lên bề mặt nước ngầm sẽ làm cho nước ngầm có áp lực cục bộ.
Nước ngầm vận động dưới tác dụng của độ chênh mặt nước, nó chảy từ nơi có
mực nước ngầm cao đến nơi có mực nước ngầm thấp.
Trong mùa mưa, nước mưa, nước mặt ngấm xuống cung cấp cho nước ngầm làm
cho mực nước ngẫm dâng lên cao. Do vậy bề dày tầng chứa nước tăng lên. Ngược lại
về mùa khô, mực nước ngầm hạ thấp. Nhiệt độ của nước cũng biến đổi theo mùa.
2.1.2 Các chất ô nhiễm trong đất

- Các chất rắn có trong nước: bao gồm chất rắn hữu cơ và chất rắn vô cơ trong
nước thường chứa các chất rắn như cát, sét, xác thực vật,…
- Các chất gây mùi vị trong nước: Nước dưới đất trong tự nhiên có mùi đất, mùi
tanh, mùi thôi hay mùi đặc trưng của các chất hòa tan trong nó như mùi clo, mùi
amoniac, mùi hydrosunfua... Nước cũng có thể có vị ngọt, vị chát tùy theo thành phần
và hàm lượng các muối hòa tan trong nước.
Các chất gây mùi trong nước có thể chia làm 3 nhóm:
+ Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ như NaCl, MgSO4 gây vị mặn, muối
đồng, muối sắt gây mùi tanh, các chất gây tính kiềm, tính axit trong nước...
+ Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải
mạ, dầu mỡ, phenol...
+ Các chất gây mùi từ quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, của tảo
như CH3-S-CH3 cho mùi tanh cá, C12H22O, Ci2Hi802 cho mùi tanh bùn...

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 7


Chương II: Công nghệ xử lý nước ngầm

- Các hợp chất (nitơ, axit cacbonic, sắt, mangan, photphat, clorua, florua), chất
khí(hydrosunfua), chất phóng xạ: là những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước cần
được xử lý.
- Các hợp chất canxi, magie: là nguyên nhân tạo nên nước cứng, tuỳ theo hàm
lượng CaCO3 mà người ta chia nước ra làm các loại như sau:
Loại
Nước mềm
Nước cứng trung bình
Nước cứng

Nước rất cứng

Hàm lượng CaCO3 (mg/1)
0-75
75-150
150-300
>300

Các chỉ tiêu vi sinh: Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng,
vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh khác. Tùy theo tính chất các loại vi sinh trong nước
được chia làm 2 nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vô hại.
Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại rêu, tảo... Nhóm này
cần loại bỏ trước khi đưa nước vào sử dụng. Trong nước dưới đất, việc xác định sự
có mặt của các loại vi trùng gây bệnh thường rất khó khăn vì thế trong thực tế người
ta thường áp dụng chỉ số vi trùng đặc trưng. Nguồn gốc của các loại vi trùng gây bệnh
thường bắt nguồn từ các loại rác thải, phân động vật, các loại chất hoá học hoà tan
vào nước,… chúng là nguyên nhân gây ra các bệnh nguy hiểm như: bệnh lỵ, dịch tả,
thương hàn, bại liệt,… Đặc biệt là vi khuẩn E-coli là loại vi khuẩn có khả năng tồn
tại cao hơn đa số các loại vi khuẩn khác vì thế nó trở thành đặc trưng cho mức độ
nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong nước.
2.2

Các phương pháp xử lý nước ngầm

2.2.1 Công nghệ xử lí nước ngầm

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 8

Chương II: Công nghệ xử lý nước ngầm

Hiǹ h 2.1: Công nghệ xử lý nước ngầm
2.2.2 Công nghệ khử sắt bằng cách làm thoáng
2.2.2.1 Làm thoáng đơn giản – lọc
- Cách làm này đơn giản, ổn định áp dụng cho công suất bất kỳ.

Hình 2.2: Làm thoáng đơn giản – lọc

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 9


Chương II: Công nghệ xử lý nước ngầm

2.2.2.2 Làm thoáng tự nhiên – lắng tiếp xúc – lọc

Hình 2.3: Làm thoáng tự nhiên - lắng tiếp xúc - lọc
-

Có thể áp dụng cho nhiều công suất lắp đặt, nhỏ gọn, ổn định và dễ vận hành.

2.2.2.3 Làm thoáng cưỡng bức – lắng – lọc trong

Hình 2.4: Làm thoáng cưỡng bức - lắng – lọc trong
Công nghệ này thường áp dụng cho trường hợp nước ngầm có pH thấp, CO2 dao
động trong khoảng rộng. Phương pháp này giúp tiết kiệm không gian, hoạt động ổn
định và chủ động, giải phóng hầu hết lượng CO2 hoà tan.

2.2.2.4 Ejector thu khí – lọc áp lực

Hình 2.5: Ejector thu khí – lọc áp lực

Công nghệ này chỉ áp dụng cho công trình nhỏ, với mục đích thu khí oxi và không
cần khử CO2.

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 10


Chương II: Công nghệ xử lý nước ngầm

2.2.2.5 Máy nén khí - lọc áp lực

Hình 2.6: Máy nén khí – lọc áp lực
Công nghệ này thường sử dụng khi kết hợp khử sắt và mangan, áp dụng đối với
trường hợp cần thu oxi và không cần khử CO2. Với phương pháp này có thể áp dụng
cho công trình có diện tích bất kỳ, dễ dàng trong vận hành, bảo dưỡng, tuy nhiên có
giá thành vận hành cao do sử dụng nhiều năng lượng điện.
2.2.2.6 Sơ đồ làm thoáng – lọc tiếp xúc

Hình 2.7: Sơ đồ làm thoáng – lọc tiếp xúc
Công nghệ này thường áp dụng đối với trường hợp tổng hàm lượng sắt lớn hơn
15mg/l, pH sau làm thoáng > 6,8.
2.2.3 Công nghệ khử sắt bằng hoá chất
Công nghệ này chỉ thích hợp khử sắt có hàm lượng thấp, có thể kết hợp với khử
mangan và được áp dụng với trường hợp nước cần xử lý có hàm lượng chất hoà tan
phức tạp mà công nghệ làm thoáng không đạt hiệu quả.

2.2.4 Công nghệ làm thoáng kết hợp với chất oxi hoá mạnh
Công nghệ này áp dụng trong trường hợp hàm lượng sắt cao, có thể kết hợp khử
mangan, khử khoáng trong nước. Công nghệ này đòi hỏi chỉ phí đầu tư cao, năng
lượng vận hành lớn.

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 11


Chương III: Tính toán các công trình đơn vị cho trạm bơm 510m3/ngày đêm

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO TRẠM BƠM
510M3/NGÀY ĐÊM
3.1

Tính toán lưu lượng và xác định công suất giếng khoan

3.1.1 Tính toán lưu lượng cho hệ thống cấp nước tập trung
Lưu lượng tính toán cho hệ thống cấp nước tập trung được xác định theo công
thức:
Trong đó:

- qn = Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo bảng 3.1/5 TC33)
- Nn = số dân tính toán tính ứng với tiêu chuẩn cấp nước qn
- fn= tỷ lệ dân được cấp nước: lấy theo bảng 3.1/5 TC33
- D = Lượng nước phục vụ công cộng, dịch vu, công nghiệp, thất thoát, nước cho
- bản thân nhà máy xử lý nước và lượng nước dự phòng (khoảng 5-10% tổng lưu

lượng nước phục vụ ăn uống).
3.1.2 Lưu lượng nước sinh hoạt (Q1):
Ngoại vi thành phố: 120 lít/người.ngày, tỉ lệ cấp nước 80% dân số trên tổng
Nn=2500 dân.
Vậy Q1 = (120*2500*0.8)/1000 = 240m3/ngày đêm
3.1.3 Lưu lượng nước phục vụ sinh hoạt (Q2):
Vậy Q2 = 10%*Q1 = 10%*240 = 24 m3/ngày đêm
3.1.4 Lưu lượng nước thất thoát (Q3):
Q3 = 0.17*(Q1+Q2) = 45 m3/ngày đêm
3.1.5 Lưu lượng nước tự cấp (Q4):
Q4 = 0.07*(Q1+Q2+Q3) = 22m3/ngày đêm
SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 12


Chương III: Tính toán các công trình đơn vị cho trạm bơm 510m3/ngày đêm

3.1.6 Lưu lượng nước dự phòng (Q5):
Q5 = 10%*Q1 = 24 m3/ngày đêm
 D = Q2+Q3+Q4+Q5 = 115 m3/ngày đêm
 QngàyTB = Q1+D = 240+115 = 355 m3/ngày
3.1.7 Lưu lượng tính toán ngày dùng nước nhiều nhất QmaxNgay và ít nhất
QminNgay
Ta có:
QmaxNgay = QngayTB*KmaxNgay
QminNgay = QngayTB*KminNgay
Trong đó:
KNgay: là hệ số dùng nước không đều hoà
Áp dụng cho đô thị loại I ta tính như sau:

QmaxNgay = QngayTB*KmaxNgay = 355 * 1.2 = 426 m3/ngày đêm
QminNgay = QngayTB*KminNgay = 355 * 0.9 = 319.5 m3/ngày đêm
3.1.8 Lưu lượng tính toán dùng nước trong 1 giờ
Qgiờmax = (Kgiờmax*Qngàymax)/24
Qgiờmin = (Kgiờmin*Qngàymin)/24
Trong đó: K là hệ số dùng nước không đều hoà
Tra bảng 3.2/6 TC33-2006 ta có:
Kgiờmax = 𝛼𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝛽max = 1.2*1.75 = 2.1
Kgiờmin = 𝛼𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝛽min =0.4*0.1625 = 0.065
 Qgiờmax = (2.1*426)/24 = 37m3/ngày đêm
 Qgiờmin = (0.065*319.5)/24 = 0.87 m3/ngày đêm
3.1.9 Tính toán lưu lượng thiết kế giếng khoan
Công suất thiết kế giếng được tính theo công thức sau:
Qgiếng = Qngàymax/T
T: là thời gian hoạt động của bơm cấp I
Vậy Qgiếng = 426/20 = 21.3 m3/ giờ
Với lưu lượng cần khai thác là 21.3 m3/ giờ tương đương khoảng 510m3/ngày đêm.
Khả năng cấp nước thực tế là:
+ Qngàymax: lưu lượng ngày lớn nhất = 426 (m3/ngày đêm).
+ P: dân số sử dụng nước thực tế = 2.500 dân.
+ qTB: tiêu chuẩn dùng nước trung bình = 120 lít/người /ngày đêm
+ KmaxNgay: hệ số không điều hòa ngày lớn nhất =1,2.

SVTH: Liễu Hoàng Phúc

Trang 13