Bài giảng thoát nước đô thị

Bài giảng về hệ thống thoát nước đô thị của tác giả Dương Thanh Lương

(4 tiết: 3LT+1ĐA

I-1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

VÀ CÁC LOẠI NƯỚC THẢI

Hoạt động hàng ngày của con người ở các đô thị và điểm dân cư tạo ra nước thải

Nước thải là nguồn ô nhiễm, gồm: chất thải sinh lý của người, động vật, chất thải

trong quá trình sản xuất theo nước xả vào môi trường xung quanh

Tác hại của nước thải:

- Chứa nhiều chất vô cơ, hữu cơ dễ bị phân huỷ, thối rữa và chứa nhiều vitrùng gây bệnh và truyền bệnh nguy hiểm cho người và động vật

- Gây ngập lụt làm ảnh hưởng tới nhiều công trình khác: đất đai, đường xá,công trình kiến trúc

Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước: Thu gom, vận chuyển nhanh chóng NT ra

khỏi khu vực, đồng thời xử lý và khử trùng đạt yêu cầu vệ sinh trước khi xả vàonguồn tiếp nhận

Các loại nước thải:

- NTSH: Từ các chậu rửa, buồng tắm, nhà xí, tiểu

- Nước xám: Nước sinh hoạt không chứa phân, nước tiểu thải ra từ các hộgia đình: nước đã qua bồn tắm, vòi hoa sen, chậu giặt, máy giặt

- NTSX: Thải ra sau quá trình sản xuất Thành phần phụ thuộc vào tínhchất của sản xuất (rất khác nhau)

Phân biệt: NTSX bẩn nhiều (nước bẩn) bẩn ít (nước thải sạch)

- NM bẩn: Sau khi rơi xuống chảy trên mặt đường, quảng trường, khu dân

cư, xí nghiệp bị nhiễm bẩn

Nước trong đô thị, NTSH, NTSX được dẫn chung thì hỗn hợp đó được gọi lànước thải đô thị

*****(1)

I-2 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

HTTN là tổ hợp các công trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức đểthực hiện nhiệm vụ chuyển nước thải ra khỏi khu vực

Phân loại HTTN: (tuỳ thuộc phương thức thu gom, vận chuyển, mục đính và yêu

cầu xử lý và sử dụng nước thải):

- Hệ thống thoát nước chung

- Hệ thống thoát nước riêng

+ Riêng hoàn toàn

+ Riêng không hoàn toàn

- HT thoát nước nửa riêng

- HT thoát nước hỗn hợp

1 Hệ thống thoát nước chung

Sơ đồ HTTN chung

1 Mạng lưới đường phố; 5 Cống xả nước mưa;

2 Giếng thu nước mưa; 6 Mương rãnh thu nước mưa;

3 Cống góp chính; 7 Mạng lưới thoát nước xí nghiệp;

3' Cống góp nhánh; 8 Trạm xử lý nước thải;

4 Giếng tách nước mưa; 9 Cống xả.

Tất cả các loại nước thải (M, SH, SX) được vận chuyển chung trong cùng mộtmạng lưới cống tới trạm xử lý hoặc xả ra nguồn

Nhiều trường hợp có giếng tràn tách nước mưa tại cuối cống góp chính, đầu cống

góp nhánh để giảm bớt quy mô công trình (mạng, trạm xử lý)

2 Hệ thống thoát nước riêng

HT có 2 hay nhiều mạng lưới:

- 1 mạng để thoát NT bẩn (NTSH, NTSX bẩn thành phần như nước SH)

- Nếu NTSX bẩn có chứa các chất khác của NTSH, độc hại, không thể xử

lý chung thì phải có mạng riêng

Riêng hoàn toàn: Mỗi loại có 1 mạng riêng.

Riêng không hoàn toàn: NTSH+NTSX bẩn chung 1 HT đường ống NTSX sạch

+ mưa thoát theo kênh lộ thiên trực tiếp vào nguồn

3 HT thoát nước nửa riêng

Là HT mà tại những chỗ giao nhau 2 HT (NM và NT) có xây dựng các giếng tràntách nước mưa

Khi mưa nhỏ: NTSH+NM thoát chung

Khi mưa lớn: NTSH và NM thoát riêng

I-3 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

1 Ưu nhược điểm của các hệ thống thoát nước

a Hệ thống thoát nước chung

Nhược điểm:

Đối với các khu nhà thấp tầng thì:

- Chế độ thuỷ lực (Q, H) trong ống và trong các công trình (TXL, TB )

không điều hoà, nhất là trong điều kiện mưa lớn như ở nước ta Khi Q

nhỏ: bùn cát lắng đọng; khi Q lớn: có thể ngập lụt Quản lý vận hànhphức tạp

- Vốn đầu tư ban đầu cao vì không có sự ưu tiên cho từng loại NT

Điều kiện ứng dụng:

- Giai đoạn đầu xây dựng của HTTN riêng

- Những đô thị hoặc khu đô thị nhà cao tầng, trong nhà có bể tự hoại

- Nguồn tiếp nhận lớn, cho phép xả nước thải với mức độ XL thấp

- Địa hình thuận lợi cho TN, hạn chế được số lượng TB và cột nước bơm

- Tổng chiều dài đường ống lớn (tăng 30 40% so với HTTN chung)

- Tồn tại song song nhiều HT công trình, mạng trong đô thị

- Vệ sinh kém hơn vì nước bẩn trong NM không được XL mà thải trực tiếpvào nguồn (nhất là lúc nguồn đang ít nước, khả năng pha loãng kém)

Điều kiện ứng dụng:

- Đô thị lớn, tiện nghi, các XNCN

- Địa hình không thuận lợi, đòi hỏi xây dựng nhiều TB, cột nước bơm lớn

- Cường độ mưa lớn.

- Nước thải đòi hỏi phải XL sinh hoá

- HT riêng không hoàn toàn phù hợp với những vùng ngoại ô, hoặc giai

đoạn đầu xây dựng HTTN của đô thị

c Hệ thống thoát nước nửa riêng

Ưu điểm:

- Về vệ sinh thì tốt hơn HTTN riêng vì trong thời gian mưa, các chất bẩn

không theo nước mưa xả trực tiếp và nguồn

- Phối hợp được ưu điểm của 2 loại HT trên

Nhược điểm:

- Vốn đầu tư ban đầu cao vì phải xây dựng đồng thời 2 HT

- Những chỗ giao nhau của 2 mạng phải xây giếng tách nước mưa, thường

không đạt hiệu quả mong muốn về vệ sinh

Điều kiện ứng dụng:

- Đô thị >50.000 người

- Yêu cầu mức độ XLNT cao khi:

+ Nguồn tiếp nhận trong đô thị nhỏ và không có dòng chảy

+ Những nơi có nguồn nước dùng vào mục đích tắm, thể thao

+ Khi y/c tăng cường bảo vệ nguồn khỏi bị nhiễm bẩn do NT xả vào

***** (3)

2 Một số chú ý khi chọn loại sơ đồ HTTN

- Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà chọn loại sơ đồ HTTN cho phù hợp trên cơ sở

so sánh kinh tế-kỹ thuật

- Không được xả NT vào kênh hở, nếu trong kênh v<0,05m/s và Q<1m3/s

Không được xả NT vào bãi tắm, hồ nuôi cá nếu không được sự đồng ý củađơn vị chủ quản

- Thoát nước cho các XNCN thường theo nguyên tắc riêng hoàn toàn

- Trong các đô thị lớn (>100.000 ng) với nhiều mức độ tiện nghi khác nhau cóthể sử dụng HTTN hỗn hợp (trên TG có khoảng 33% loại này)

- Quy hoạch thoát nước phải tính đến đ/k của đ/phương và khả năng phát triểnkinh tế, xây dựng c/trình mới phải kết hợp tận dụng hiệu quả c/trình sẵn có

- Khi quy hoạch HTTN cấn tính đến:

+ Lưu lượng và nồng độ các loại NT ở các giai đoạn

+ Khả năng giảm Q và nồng độ nhiễm bẩn của NTCN bằng việc áp dụngcông nghệ hợp lý với HTTN tuần hoàn hay nối tiếp trong các khu CN.+ Loại trừ hay tận dụng các chất quý có trong NT

+ Lợi ích của việc xử lý chung NTSH và CN

+ Khái quát về chất lượng NT tại các điểm sử dụng và các điểm xả vàonguồn tiếp nhận

- Tóm lại, khi chọn sơ đồ HTTN cần đảm bảo các mặt: kinh tế, kỹ thuật, vệsinh, ổn định

- Nước ta: nắng lắm, mưa nhiều nên chọn HT riêng và nửa riêng là hợp lý.

Hiện nay vẫn dùng HTTN chung mà không qua xử lý

I-4 SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC TỔNG HỢP LIÊN VÙNG

Cho một khu vực lớn nếu kinh tế hơn

Có thể gồm nhiều loại HTTN nối với nhau, XL chung

(ví dụ sơ đồ HTTN liên vùng ở ngoại ô Matxcơva)

Hình Sơ đồ HTTN tổng hợp liên vùng1- TP Seleona; 2- TP Kalininggrad; 3- TP Ivancheva; 4- TP Ferezino

5 Làng Zavety Ilicha; 6- Làng Monmantovska, 7 TP Púkin; TXL - Trạm xử lý

***** (4)

I-5 ĐIỀU KIỆN THU NHẬN NƯỚC THẢI VÀO MẠNG LƯỚI THOÁT

NƯỚC VÀ VÀO NGUỒN TIẾP NHẬN

1 Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước

- Phù hợp với k/năng tiếp nhận của mạng, t/chất và th/phần của NT (bảng 1-1)

- Không được xả NTSH và NTSX bẩn vào MLTN mưa

- Thường thoát và XL chung NTSH và NTSX bẩn là có lợi về k/tế Song nhiều

tr/hợp khi NTSX có chứa chất độc hại thì không được phép xả và XL chung

- NTSX chỉ được xả vào mạng (riêng, chung) khi không làm hại hệ thống(cống, CTXL ):

+ Không chứa chất ăn mòn VL

+ Không làm tắc cống hoặc tạo thành chất khí dễ cháy nổ

+ Nhiệt độ <40oC

+ Không chứa chất làm ảnh hưởng xấu đến quá trình XL sinh học nước thải+ Nồng độ pH=6,5 8,5

+ Rác phải được nghiền nhỏ d=3 5mm, pha loãng 1/8

2 Điều kiện thu nhận nước thải vào nguồn tiếp nhận (sông, hồ, biển )

NT càng bẩn thì quá trình ô xy hoá càng nhanh, lượng ô xy dự trữ trong nguồn bịcạn kiệt dần và sau đó là quá trình kỵ khí xảy ra Quá trình phân huỷ kỵ khí làmcác chất hữu cơ tạo thành CH4, CO2, các chất chứa lưu huỳnh thành H2S rất hôithối và độc hại cho người và các sinh vật

Tuy nhiên nguồn nước có kh/năng tự làm sạch (tự giải phóng các chất bẩn) có thểlợi dụng, nhưng cần một thời gian nhất định và chỉ trong một phạm vi cho phép

Bảng Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước

HT thoát nước

HT riêng Nước mưa

Các loại nước thải

Nước SH

Nước

HT chung

Nước thải SH từ

- Bệnh viện truyền nhiễm, trại điều dưỡng, điều trị

- Các trạm và các điểm có trang bị song chắn rác, bể

- Các trạm nghiền chất thải rắn (phân, rác) + + - - +

- Các trạm rửa ôtô (sau khi qua bể vớt dầu mỡ) - - + + +

- Những nơi cách ly trong chế biến thịt, thuộc da,

chứa chất bẩn dễ gây bệnh và truyền nhiễm, sau khi

XL và khử trùng

+ Có thể tiếp nhận;

- Không nên tiếp nhận;

* Theo sự đồng ý của cơ quan k/tra VS Nhà nước.

Bảng Mức ô nhiễm cho phép và nồng độ giới hạn của một số chất tại điểm tính toán của nguồn nước sau khi xáo trộn với nước thải (TCXD-51-72)

A Nguyên tắc vệ sinh khi xả vào nguồn nước

Chỉ tiêu nhiễm bẩn

của nước thải

T/chất nguồn loại I sau khi xả vào nước thải

T/chất nguồn loại II sau khi xả vào nước thải

Màu, mùi, vị Không màu, mùi, vị

Cho phép tăng thêm hàm lượng chất lơ lửng trong nguồn nước mặt Hàm lượng chất lơ

Nước nguồn sau khi hoà trộn cùng nước thải, hàm lượng chất hữu

cơ không vượt quá:

Hàm lượng chất

hữu cơ

Lượng oxy hoà tan Sau khi hoà trộn với NT, hàm lượng oxy hoà tan không <4mg/l

(tính theo hàm lượng TB ngày vào mùa hè) Nước nguồn sau khi hoà trộn cùng nước thải, nhu cầu oxy hoá cho

qúa trình sinh hoá không vượt quá

Nhu cầu oxy cho

q/trình sinh hoá

Vi trùng gây bệnh Cấm xả vào nguồn nước mặt nếu nước thải chưa qua xử lý và khử

trùng triệt để Tạp chất nổi trên bề

mặt

Nước thải khi xả vào nguồn không được chứa dầu mỡ, các sản

phẩm dầu mỡ, bọt xà phòng và các chất nổi khác bao trên mặt

nước từng mảng dầu lớn hay từng mảng bọt lớn

* Nước dùng vào m/đích cấp nước SH ăn uống hoặc cho SX trong các XN thực phẩm.

** Nguồn nước để tắm, bơi lội, thể dục thể thao, vui chơi giải trí.

I-6 SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC KHU DÂN CƯ

(Xem các sơ đồ trong GT)

1 Thiết bị thu và dẫn nước bên trong nhà

- Các thiết bị vệ sinh: hố xí, hố tiểu, chậu tắm, chậu rửa

- Mạng đường ống trong nhà: ống nhánh, ống đứng, ống dẫn ra ngoài

2 Mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà

Gồm cống ngầm, kênh hở, dùng để dẫn nước tới TB, TXL, sông, hồ Trên mạngcòn có các giếng thăm, giếng kiểm tra

Mạng lưới thoát nước ngoài nhà có thể gồm:

- Mạng TN sân nhà

- Mạng TN tiểu khu

- Mạng TN trong các XNCN

- Mạng TN đường phố (ngoài phố)

3 Trạm bơm và đường ống áp lực (ổng đẩy)

Dùng để chuyển nước khi không tự chảy được Gồm: TB cục bộ, TB khu vực,

Chương 2 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HTTN

(6iết: 4LT+2ĐA)

II-1 NHỮNG TÀI LIÊU CƠ BẢN ĐỂ THIẾT KẾ

- Đồ án quy hoạch đô thị:

+ Số lượng và phân bố dân cư

+ Bố trí và quy mô các công trình kiến trúc, xây dựng, cấp nước, vệ sinh,giao thông, cây xanh, kinh tế, văn hoá

+ Phân bố và quy mô các loại XNCN

+ Các bước xây dựng đô thị (QH 5, 10, 20 năm sau)

- Bản đồ địa hình

- Tài liệu địa chất, ĐCTV

- Tài liệu khí tượng

- Tài liệu thuỷ văn nguồn nước

- Các số liệu về điều kiện vệ sinh

- Các tiêu chuẩn quy phạm thiết kế:

+ TCXD 33-1985 CN - Mạng lưới bên ngoài c/trình - Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCXD 51-1984 TN - Mạng lưới bên ngoài c/trình - Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCVN 4474-1987 TN bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCVN 4513-1988 CN bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCVN 4519-1988 HTCTN trong nhà và c/trình - QP thi công và ngh/thu

+ TCVN 5576-1991 HT CTN - QP quản lý kỹ thuật

+ TCVN 2622:1995 Tiêu chuẩn nước chữa cháy

- Và các tài liệu liên quan khác

Chú ý: Mức độ ch/ xác, chi tiết của tài liệu tuỳ theo các bước thiết kế (4 g/đoạn):+ Quy hoạch

+ BCĐT

+ TKKT

+ TKTC

(Đ/v những công trình nhỏ có thể gộp nhiều bước thiết kế cùng một lúc)

II-2 DÂN SỐ TÍNH TOÁN

DS tính toán là số người sử dụng HTTN tính đến cuối thời gian quy hoạch xâydựng (thường 15 20 năm)

DS tính toán phụ thuộc loại nhà, số tầng nhà, mức độ trang thiết bị VS và tiện

nghi ngôi nhà và được xác định:

N=P.F

Trong đó:

P - mật độ dân số P, ng/ha;

F diện tích khu nhà ở, ha

Ở các XNCN, số người tính theo ca SX, lấy theo thực tế hoặc theo quy hoạch

P 50 ng/ha HTTN mới đạt hiệu quả P<50 ng/ha chỉ nên xây dựng HT cục bộ

***** (1)

II-3 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ THẢI NƯỚC

TCTN là lượng nước thải TB ngày đêm tính trên đầu người TCTN SH khu dân

cư thường lấy bằng TCCN

1 Tiêu chuẩn nước thải SH khu dân cư

Cũng như TCCN, TCTN thải SH phụ thuộc mức độ hoàn thiện thiết bị VS,phong tục tập quán, điều kiện KT-XH, trình độ dân trí, KHKT TCTN lấy theoquy phạm, TCXD 51-1984

Bảng 2-1 TCTN SH khu dân cư

TT Mức độ tiện nghi của ngôi nhà TCTN SH điểm

dân cư (l/ng/ngđ)

1 Nhà có vòi tắm riêng, không có thiết bị VS 60 100

2 Nhà có th/bị VS, tắm hoa sen và HTTN bên trong 100 150

3 Nhà có th/bị VS, chậu tắm và HTTN bên trong 150 250

4 Như trên và có tắm nước nóng cục bộ 200 300

2 Tiêu chuẩn nước thải ở XNCN cho SH và tắm

a) TCNT SH

(bảng )

Phân xưởng lạnh: q=25 l/ng/ca Kh=3,0

Phân xưởng nóng, toả nhiệt ( 30Kcal/m3/h): q=35 l/ng/ca Kh=2,5

b) Nước tắm cho công nhân sau giờ làm việc

40 60 l/ng/lần (nếu tính theo ca)

500 l/h/vòi (nếu tính theo vòi), tính theo ca đông nhất

Số vòi tùy theo đặc điểm VS của quá trình SX, 6 30 ng/vòi (bảng 2.3)

Bảng 2-2 TCTN tắm ở XNCN

Nhóm SX Đặc điểm vệ sinh quá trình SX Số người sử dụng cho

1 vòi hoa sen

II

d) Thải nhiều bụi hay chất bẩn và độc hại 6

3 Tiêu chuẩn nước tưới đường, tưới cây

Theo TCXD 33:1985

Nước rửa đường: Thường q=0,4 1,2 l/m2/lần

Nước tưới cây, thảm cỏ, bồn hoa: Thường q=3 6 l/m2/lần,

Số lần tuỳ theo đk địa phương

4 Tiêu chuẩn nước thải SX

Tính theo đ/v sản phẩm hay lượng thiết bị cần thiết (rất khác nhau)

Ở giai đoạn quy hoạch thoát nước có thể tạm lấy theo m3/ha diện tích khu CN

5 Tiêu chuẩn nước chữa cháy

Tính theo TCVN 2622:1995

Số đám cháy đồng thời có thể xảy ra ncc phụ thuộc số dân trong đô thị

LL cho 1 đám cháy phụ thuộc: số tầng nhà, bậc chịu lửa qcc=5 80 l/s (bảng 2.4)

6 Chế độ thay đổi lưu lượng NT

HS không điều hoà ngày: LL ngày LN/LL ngày TB

Kng=

ng tb

ng max

QQ

HS không điều hoà giờ: LL giờ LN/LL giờ TB

Kh=

h tb

h max

QQ

HS không điều hoà chung: Qmax.h ngày lớn nhất / Qtb.ngcủa ngày tr/bình của năm

.ng max

ngayLN h tb ng h

ng

ng max

h

ngayLN h tb ng

tb

h max

h tb

h max

c

Q

24.)Q(.K.KK

.24Q

K.)Q(

24Q

QQ

Q

K

ng h ng max

.ng max ng

Q

Q.K

II-4 CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN NƯỚC THẢI

1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt

1000

qN

1000

KqN

100024

qN

100024

KqN

86400

qN

86400

KqN

2 Lưu lượng NTSX trong các XN công nghiệp

1000

Pm

3600T

KPm

QSXmax.s 1 h l/s

Trong đó:

m - Mức nước thải, l/tấn, l/sản phẩm

P - Khối lượng sản phẩm trong ngày, tấn, sản phẩm

P1 - Khối lượng sản phẩm trong ca có NS lớn nhất, tấn, sản phẩm

T - Thời gian làm việc tối đa trong ca, h

Nếu SX 3 ca:

Ca sáng: 40 50% lưu lượng ngày

Ca chiều: 30 35% lưu lượng ngày

Ca đêm: 20 30% lưu lượng ngày

Nếu SX 2 ca:

Ca sáng: 50 65% lưu lượng ngày

Ca chiều: 35 40% lưu lượng ngày

3 Lưu lượng nước thải SH trong các XN công nghiệp

1000

N35N25

KN35KN25Q

2 h 4

1 h 3 h

.

6,3

Q

Trong đó:

N1, N2- Số c/nhân l/việc trong ngày ứng với TCTN là 25 và 35l/ngđ

N3, N4- Số c/nhân l/việc trong ca đông nhất theo TCTN là 25 và 35l/ngđ

T - Thời gian làm việc trong ca, h

4 Lưu lượng nước thải do công nhân tắm trong các XN công nghiệp

1000

N60N40

1000.T

N60N40Q

tam

8 7

h

6,3Q

Qmax.s max.h , l/s

Trong đó:

N5, N6- Số c/nhân tắm trong cả ngày ứng theo TC nước tắm 40 và 60 l/ngđ

N7, N8- Số c/nhân tắm trong ca đông nhất theo TC nước tắm 40 và 60 l/ngđ

Ttam- Thời gian tắm, h (thường Ttam= 45ph = 0,75h)

Tỷ lệ c/nhân có tắm tuỳ theo từng loại phân xưởng và thời tiết

Thời gian tắm tính vào giờ dầu của ca sau

***** (3)

II-5 BIỂU ĐỒ DAO ĐỘNG NƯỚC THẢI

Lưu lượng NT biến đổi theo thời gian: theo giờ, theo ngày, theo mùa, , thường

có quy luật và theo chu kỳ Khi số dân càng ít, càng không điều hoà(Kng=1,10 1,3; Kc=1,15 3 tuỳ theo đặc điểm của từng đô thị)

Ví dụ ở trên: Qtb=100%:24=4,17, Kc=5,65:4,17=1,36

1 Dao động của NTSH của khu dân cư

LL tương đối % theo giờ trong ngày phụ thuộc số dân trong đô thị Khi số dâncàng ít, càng không điều hoà (bảng 2.6)

3 Dao động của nước tắm từ các XNCN

Nước tắm ở các XNCN thường chỉ xảy ra trong giờ đầu cảu ca sau

Tỷ lệ c/nhân có tắm tuỳ theo từng loại phân xưởng và thời tiết Ví dụ; tạm lấy:

5 Dao động nước thải từ các công trình công cộng

HSKĐH lấy theo kết quả điều tra, các giá trị trung bình như sau:

- Bệnh viện: Kh=2,5 (24 tiếng: 0h - 24h)

- Trường học: Kh=1,8 (12 tiếng: 6h - 18h)

- Nhà tắm công cộng: Kh=1,0 (12 tiếng: 6h - 18h)

- Xưởng giặt là: Kh=1,0 (16 tiếng: 6h - 22h)

CTCC lấy theo quy hoạch Về quy mô trong giai đoạn thiết kế sơ bộ có thể lấy:

- Số người đến nhà tắm công cộng: 20% dân số

- Số người nằm điều trị ở các bệnh viện: 0,8% dân số

***** (4)

II-6 TỔNG LƯỢNG NƯỚC THẢI

1 Tổng lượng NTSH của khu dân cư

LL nước thải có thể xác định theo 2 phương pháp

* Theo mật độ dân số

Tính theo các công thức trên và lập bảng tính

Bảng 2-5 Thống kê LL nước thải SH khu dân cư theo mật độ dân số

LL trung bình TT

Ký hiệu

diện tích

tiểu khu

D/tích tiểu khu, ha

Mật độ dân số, ng/ha

Số

lượng dân cư,

ng

T/chuẩn thải

nước, l/ng/ngđ

Kc Qmax.sl/s

Tổng cộng:

* Theo LL đơn vị (modul LL)

Coi LL phụ thuộc d/tích Giả thiết LL mà mỗi đoạn ống phục vụ đều đổ vào điểm

đầu, thì LL trên mỗi đoạn ống không đổi Từ đó:

86400

Pq

Đối với khu dân cư lớn thì tính theo PP này chính xác, còn khu dân cư nhỏ, hoặc

các tiểu khu thì không chính xác

Nếu có LL tập trung (nhà tắm công cộng, XN giặt là, trường học, CLB, nhà hát,rạp, nhà hàng, bệnh viện ) thì trong tính toán modul LL cần trừ đi Nghĩa là:

86400

Pq

hoặc:

ttr ng

tb 0

F86400

1000)

QQ

Qtb.ng- LL nước thải trung bình ngày của khu vực dân cư, m3/ngđ

Fp - D/tích khu vực thoát nước có cùng mức độ trang bị tiện nghi, ha

Trong mọi trường hợp, số dân lấy theo đồ án quy hoạch

Bảng 2-6 Thống kê LL nước thải SH khu dân cư theo modul LL

2 Tổng lượng nước thải tập trung từ các công trình riêng biệt

Khi cần kiểm tra khả năng chuyển tải của các cống tiểu khu trước khi đổ vàomạng cống đường phố hoặc từ mạng cống nhánh vào mạng cống chính phảitính LL riêng biệt cho các công trình (nhà ở, nhà CC, TH, BV, )

Bảng 2-7 Thống kê LL tập trung từ các công trình riêng biệt

TT Loại công

trình

Th/gian l/việc, h

3 Tổng lượng nước thải của các XNCN

Phải xác định LL riêng cho từng xưởng, từng ca, lập bảng

Bảng 2-8 Thống kê LL từ nước thải SH và nước tắm của các xí nghiệp

Số CN l/việc Nước thải SH Nước tắm Tên

Qca,

m3/ca Kh(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)

Bảng 2-9 Tổng hợp lưu lượng NTSH trong các XNCN

PX nóng

PX lạnh

PX nóng

4 Tổng lượng nước thải của cả đô thị

Bảng 2-10 Thống kê LL tổng cộng thoát nước đô thị

Các lưu lượng nước thải

Ngày, m3 Giờ lớn nhất, m3 Giây lớn nhất, l

Bảng 2-11.Tổng hợp lưu lượng nước thải đô thị

NTSH NT bệnh viện NT trường học Nước thải công nghiệp Tổng hợp

Gìơ

NTSX (m3)

NTSH (m3)

Tắm (m3) m

5 NTSH trong XNCN (bảng ph/phối riêng) 97,20 m3/ngđ

6 Tắm trong XNCN (bảng ph/phối riêng) 69,12 m3/ngđ

Chương 3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG THOÁT NƯỚC

(6 tiết: 4LT+2ĐA

III-1 ĐẶC ĐIỂM CHUYỂN ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI

TRONG CỐNG THOÁT NƯỚC

Thường có cặn và cặn dễ bị lắng đọng, lấy cặn khó khăn, mất VS, tốn kém Thiết

Nước ta chưa đánh giá được do các HTTN chưa hoàn chỉnh

Chất hữu cơ không hoà tan có thể chuyển động dễ dàng, còn tạp chất không hoàtan (chủ yếu là cát) khó vận chuyển, có thể lắng, làm giảm khả năng chuyển tải,thậm chí làm tắc cống hoàn toàn

- Nếu lượng chất không tan nhỏ hơn hoặc bằng khả năng chuyển tải của dòngchảy thì cặn không bị lắng, hoặc đã rơi xuống vẫn có khả năng bị cuốn đi

dưới dạng làn sóng

- Nếu lượng chất không tan vượt khả năng chuyển tải của dòng chảy thì cặn bịlắng Hiện tượng này tiếp tục cho tới khi lượng cặn cân bằng với khả năngchuyển tải

Tổn thất thuỷ lực trong cống:

ht=b.vm

Trong đó:

b - Hệ số, phụ thuộc hình dạng, kích tước, độ nhám của thành cống và t/c của

Sơ đồ cấu trúc dòng chảy

1 Khoảng trống

2 Nước thải

3 Cặn lắng

nước thải

m - số mũ; chảy tầng m=1, chảy rối m=1,75 2

III-2 CÁC TIẾT DIỆN CỐNG VÀ ĐẶC TÍNH THUỶ LỰC

Có nhiều loại tiết diện cống Việc lựa chọn loại tiết diện cống phải đạt được cácyêu cầu:

- Khả năng chuyển tải lớn nhất

- Chịu lực tốt

- Giá thành xây dựng nhỏ

- Thuận tiện trong quản lý (cọ rửa, sửa chữa )

Một số loại tiết diện thường gặp:

Các loại tiết diện cống a) Tròn e) Hình thang

Cống tròn chịu lực tốt nhất, sản xuất hoàn thiện nhất, vì vậy nó được sử dụng tới90% trong xây dựng cống thoát nước.

Để đơn giản tính toán cống tròn, người ta dùng các hệ số A, B và lập đồ thị tra A,

B theo độ đầy h/d

A=Qkhông đầy/Qđầy

B=vkhông đầy/vđầy

Qkhông đầy=A.K i

III-3 CÔNG THỨC TÍNH TOÁN THUỶ LỰC

Cần xác định d, i thoả mãn yêu cầu về độ đầy, tốc độ Dùng các công thức:

i=

g

vR

Tùy theo công thức tính tổn thất dọc đường được sử dụng, hệ số nhám đối với

ống mới được lấy theo bảng dưới đây:

(Xem các bảng tra thuỷ lực)

III-5 ĐƯỜNG KÍNH TỐI THIỂU VÀ ĐỘ ĐẦY TỐI ĐA

1 Đường kính tối thiểu

Dmin=150 mm đ/v mạng trong sân nhà

Dmin=200 mm đ/v mạng tiểu khu và đường phố

Dmin=150 mm đ/v mạng thoát nước mưa

2 Độ đầy tối đa

Không cho chảy đầy cống vì lý do chính là cần khoảng trống để thông hơi chomạng lưới (mặt khác, về thuỷ lực, ngay khi đạt LL tối đa cũng không choán đầycống)

Nguyên lý thông hơi mạng thoát nước: nhờ vào chênh lệch áp suất giữa điểm ra

ổng thông hơi trong các nhà cao tầng và khe hở ở nắp tấm đan hố ga trên mạng

ngoài phố (xem hình vẽ)

Bảng Độ đầy tối đa

Đối với HTTN thảiĐường kính, mm

Sinh hoạt Sản xuất

Vận tốc là hàm số của độ dốc thủy lực và bán kính thuỷ lực Vận tốc phân bố

không đều trên mặt cắt ướt Trong thuỷ lực dùng vận tốc trung bình mặt cắt

Khống chế: vkl≤ v ≤vkx

1 Vận tốc không xói cho phép

Được quy định như sau

- Đ/v cống kim loại: vkx = 8,0 m/s

- Đ/v cống không kim loại: vkx = 4,0 m/s

- Đ/v kênh đất: Tra bảng, phụ thuộc đường kính hạt và độ sâu h

2 Vận tốc không lắng cho phép

Để không lắng thì:

Trong đó:

W - Tốc độ chìm lắng của các hạt trong điều kiện tĩnh

Uy- Tốc độ lơ lửng do mạch động đứng tạo nên, coi Uy~v: Uy= v

max

max kl

α

Wv

Theo số liệu thực tế: max=0,065.i1/4

vkl= max1/4

i065,0W

Mặt khác hạt rắn lắng xuống không chỉ vì lý do kích thước quá lớn mà còn donồng độ của chúng trong nước thải quá cao Cho nên cần bổ sung điều kiện:

0< k

Trong đó:

0- Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải

k- Nồng độ phân giới của chất lơ lửng trong dòng chảy

Trong thực tế tính toán MLTN, người ta quy ước tốc độ tối thiểu (để v vkl) ápdụng cho các loại cống như bảng:

Đối với NT đã qua lắng trong thì tốc độ tối thiểu giảm xuống vtt=0,4 m/s

Đối với cống luồn (điu-ke): vtt=1,0 m/s

Nếu tăng v chống lắng đọng tốt, chiều sâu chôn cống tăng giá thành xâydựng tăng đáng kể Trong những trường hợp này thường căn cứ vào vtt

Trong thực hành, nếu không có đủ số liệu có thể sử dụng CT của GS Federov:

vkl=1,57.n R , với n=3,5+0,5R

Trong đó R là bán kính thuỷ lực, m

3 Độ dốc tối thiểu

Là độ dốc mà khi tăng Q đạt mức độ đầy tối đa thì tốc độ dòng chảy đạt tốc độ

không lắng Có thể xác định theo công thức kinh nghiệm:

imin=

d1

Việc chọn theo độ dốc tối thiểu theo bảng này chỉ hạn chế cho những trường hợp

cá biệt Nói chung phải chọn xuất phát từ yêu cầu tốc độ nói trên

Nếu thay tốc độ v trong công thức Darcy-Weisbach thì có thể tính được imin

=

282624

1001

,068,13

2,0lg

82104

=232.624 (chú ý trong CT này đơn vị dùng cm)

vR

4

2

kl =

81,92

82,01,04

031,

=0,0027

III-7 TÍNH TOÁN CỐNG THOÁT NƯỚC

Từ 2 công thức Q= v và v=C R i Mới chỉ biết Q, còn v, , i chưa biết, do

đó không thể giải được ngay mà phải tính toán thử dần Có thể thực hiện tính

toán thuỷ lực theo 1 trong 2 cách sau:

Cách 1 Người ta đã lập các bảng tính, biểu đồ, toán đồ (xem các toán đồ của

Pavlovski, Manning trong giáo trình) Cách tính này rất tiện, nhanh, giảm cáclần nội suy nên giảm nhẹ khối lượng tính toán đáng kể

Cách 2 Ngày nay có máy tính, có thể lập trình và tìm ra kết quả tính toán nhanh

hơn nhiều Có thể thực hiện theo sơ đồ khối sau:

***** (4)

BEGIN Nhập số liệu: Q0; n

h:= d

:=2.acos(1 h/d);

:= ( sin )8

III.8 BẢNG SỐ, TOÁN ĐỒ VÀ ĐỒ GIẢI ĐỂ TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI

(Giải thích cách tra bảng trong giáo trình)

***** (5)

Chương 4 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

(9 tiết: 5LT+2BT+2ĐA

IV-1 CÁC BỘ PHẬN CỦA SƠ ĐỒ HTTN KHU DÂN CƯ

1 Mạng thoát nước trong nhà

- Thiết bị thu nước gồm có các TBVS: hố xí, hố tiểu, chậu tắm, chậu rửa

- Mạng dẫn NT bên trong: ống nhánh, ống đứng, ống dẫn ra ngoài nhà

NT từ TBVS ống nhánh ống đứng ống dẫn mạng ngoài phố

Ống đứng đặt ở góc hoặc dấu trong hộp bằng gạch hoặc gỗ, phần trên nhô lên

khỏi mái 0,7 m để thông hơi

***** (1)

2 Mạng thoát nước ngoài nhà

Là HT cống ngầm hoặc kênh lộ thiên dùng để dẫn nước tới TB, TXL hoặc xả vàonguồn Tuỳ theo vị trí, quy mô và nhiệm vụ mà mạng TN ngoài nhà có thể gồm:

- Mạng TN sân nhà, tiểu khu

Mạng tiểu khu nhận NT từ các ngôi nhà trong tiểu khu rồi v/chuyển ra mạngngoài phố Để kiểm tra chế độ làm việc của mạng tiểu khu, người ta xây dựnggiếng thăm, giếng kiểm tra Đoạn cống nối từ giếng kiểm tra tới giếng thăm trênmạng lưới đường phố gọi là nhánh nối.

Mạng TN đường phố thu NT từ các mạng TN tiểu khu, có rất nhiều nhánh, baotrùm những khu vực rộng lớn, dẫn nước tự chảy hoặc bơm

Toàn bộ khu vực được chia thành những lưu vực TN giới hạn bởi các đườngphân thuỷ NT trên các lưu vực được tập trung về cống góp lưu vực rồi chuyểnqua cống góp chính và vận chuyển ra ngoài đô thị

3 Trạm bơm và ống dẫn áp lực

Dùng để vận chuyển NT vì lý do khi địa hình hoặc lý do KT-KT, không thể tự

chảy được Trên mạng có:

- TB cục bộ phục vụ cho 1 hay vài CT

- TB khu vực phục vụ cho từng vùng riêng biệt hay 1 vài lưu vực

- TB chuyển tiếp xây dựng khi cần chuyển NT từ vị trí này tới vị trí khác

- TB chính dùng để đưa NT lên CT xử lý hoặc xả NT ra nguồn tiếp nhận

4 Công trình xử lý

Gồm tất cả các CT để xử lý NT và cặn lắng

5 Cống xả và cửa xả nước vào nguồn tiếp nhận

Dùng để chuyển NT đã XL vào nguồn tiếp nhận thường có bộ phận xáo trộn NT

với nước trong nguồn

***** (2)

Hình Sơ đồ mạng thoát nước tiểu khu

1 Mang TN tiểu khu

2 Giếng thăm

3 Giếng kiểm tra

4 Các nhánh nối

5 Mạng lưới ngoài phố

IV-2 SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

Việc lập sơ đồ MLTN cho một đô thị là khó vì phụ thuộc nhiều yếu tố: địa hình,

địa chất, ĐCTV, mức độ phát triển của ĐT, vị trí công trình xử lý và xả nước

Vạch tuyến MLTN rất quan trọng vì nó quyết định toàn bộ giá thành thoát nước

Hình Sơ đồ tổng quát mạng lưới thoát nước khu dân cư

1 Ranh giới đô thị 5 Cống góp lưu vực

2 Ranh giới lưu vực 6 Cống góp chính

3 Mạng lưới cống ngoài phố 7 Cống góp ngoài phạm vi đô thị

4 Đường ống áp lực 8 Cửa xảMLTN đa dạng, có thể gặp các loại:

1 Sơ đồ vuông góc

- Tuyến các cống góp lưu vực vuông góc với hướng dòng chảy nguồn đổtrực tiếp vào nguồn

- Sử dụng khi địa hình có độ dốc tốt, hướng ra nguồn

- NT là nước quy ước sạch, nước mưa

2 Sơ đồ giao nhau

- Cống góp lưu vực có tuyến vuông góc với hướng dòng chảy nguồn

- Cống góp chính đặt song song với nguồn

- Địa hình như trường hợp trên nhưng cần phải làm sạch nước

4 Sơ đồ không tập trung

Sử dụng khi đô thị lớn hoặc có địa hình phức tạp hoặc đô thị phát triển theo kiểuhình tròn

Hình Sơ đồ quy hoạch mạng lưới thoát nước theo địa hình a) Sơ đồ vuông góc; b) Sơ đồ giao nhau; c) Sơ đồ phân vùng; d) Sơ đồ không tập trung

TB - Trạm bơm; TXL - Trạm xử lý; CĐT Cánh đồng tưới

IV-3 NGUYÊN TẮC VẠCH MẠNG LƯỚI

- Sơ đồ hộp (a): khi đ/hình bằng, tiểu khu có d/tích lớn và công trình không

xây sâu vào bên trong

- Sơ đồ ranh giới thấp (b): khi địa hình khá dốc

- Sơ đồ xuyên khu (c)

3 Tuyến cống chính và vị trí TXL hợp lý

Tuyến cống chính thẳng tới TXL TXL đặt ở phía thấp nhưng không ngập lụt,cuối hướng gió chủ đạo mùa hè, cuối nguồn nước, khoảng cách VS tối thiểu

500m đ/v khu dân cư và XNCN thực phẩm

4 Giảm tối thiểu công trình giao tiếp

Giảm bớt cống chui qua đường giao thông, cầu phà và các công trình ngầm khác

5 Kết hợp và lợi dụng các công trình ngầm khác

Để thuận tiện cho việc xây dựng, khai thác và sử dụng

IV-4 BỐ TRÍ CỐNG TRÊN ĐƯỜNG PHỐ

Cống TN thường bố trí dọc theo đường phố, dưới phần vỉa hè, mép đường hoặc

lòng đường Cũng có thể bố trí chung cùng các đường ống khác (cấp nước, cáp

điện, ) trong một hào ngầm Đường rộng trên 30 m thì có thể bố trí cả 2 bên

Hình Giải pháp đặt chung các đường ống KT trong 1 hào ngầm

1, 3 - HTTN sinh hoạt 5- Ống dẫn gas 2- HTTN mưa 6- Đất san nền 4- Ống cấp nước 7- Đất và cát san lấp

- Đặt ống sao cho dễ thi công, sửa chữa và bảo vệ các đường ống khác, khônglàm xói mòn nền móng công trình, xâm thực ống cấp nước

- Khoảng cách tối thiểu từ cống tới gờ móng nhà đ/v

cống tự chảy là 3m, đ/v cống áp lực là 5m, hoặc tính

theo công thức:

5,02

b

α

tg

hL

- Khoảng cách từ thành cống đến các đường ống kỹ thuật khác phải đảm bảo

- Nếu đặt trong hào đất, thì:

Khoảng cách tối thiểu từ thành mép hào

- Đến trục ray trong XN (ray goòng) 1,5 m

- Đến trục ray ngoài XN (đường tàu): 4 m

- Hạn chế phải xây dựng lại các công trình khác

- Khi gặp cống thoát nước mưa cùng cao độ thì cho cống này chui qua cống kiatuỳ theo kích thước mối cống Có các kiểu (hình vẽ)

- Khi gặp ống cấp nước có thể theo 1 trong 2 cách như hình vẽ Cống TN tiểukhu có thể đặt cao hơn ống cấp mà không tuân theo quy định trên, nhưng phải

cao hơn ống cấp >0,5m

- Trên đường phố có cường độ giao thông lớn, nếu có nhiều loại đường ống,

đường dây thì tốt nhất nên bố trí chung trong tunel BTCT tấm đúc sẵn

***** (5)

Hình Tunel dùng để bố trí công trình ngầm

1- Thoát nước mưa;