HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ
Định nghĩa
Hệ thống thoát nước là tổ hợp những công trình thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ thoát nước.
Các loại nước thải
Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật, bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh phát triển Sự tích tụ nước thải trên bề mặt và trong lòng đất, cũng như ở các nguồn nước mặt, dẫn đến ô nhiễm môi trường và khí quyển Hệ quả là các nguồn nước mặt và nước ngầm bị ô nhiễm, không còn an toàn cho mục đích sinh hoạt, uống nước và phát triển kinh tế, từ đó gây ra các dịch bệnh truyền nhiễm.
Tuỳ thuộc nguồn gốc hình thành người ta phân biệt các loại nước thải sau:
Nước thải sinh hoạt: theo bản chất các chất bẩn được chia thành:
- Nước thải từ khu vệ sinh, các chất bẩn chủ yếu do hoạt động sinh lý của con người
Nước xám là loại nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hoạt động như rửa chén, giặt giũ, tắm rửa và bao gồm cả nước thải từ các nhà tắm, nhà giặt công cộng Nó không chứa phân hay nước tiểu, và được tạo ra từ các nguồn như bồn tắm, vòi hoa sen, chậu giặt trong nhà tắm, máy giặt và bồn giặt.
Nước thải sản xuất: tạo ra từ các dây chuyền sản xuất công nghiệp Nước thải sản xuất được chia ra: nước bẩn và nước quy ước sạch
Nước mưa: tạo ra do mưa hoặc tuyết tan
Nước thải sinh hoạt thường có thành phần ổn định, chủ yếu bao gồm các chất hữu cơ ở dạng không tan, keo và tan Nồng độ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng, phản ánh tiêu chuẩn cấp nước.
Nước thải sản xuất có thành phần và nồng độ rất đa dạng, phụ thuộc vào tính chất sản xuất, nguyên liệu, sản phẩm và quy trình công nghệ Nước thải này có thể được phân loại thành hai loại chính: chứa chủ yếu chất bẩn hữu cơ hoặc vô cơ, hoặc cả hai Đối với nước thải quy ước sạch, nếu chứa ít chất bẩn, có thể không cần xử lý và có thể xả thẳng ra nguồn tiếp nhận, hoặc được xử lý sơ bộ để tái sử dụng trong hệ thống cấp nước tuần hoàn.
Nước mưa, theo bản chất, xuất xứ, nói chung tương đối sạch, nhưng có lúc rất bẩn (nước mưa đợt đầu hay ở trận mưa đầu mùa)
Sự khác nhau về bản chất xuất xứ và nồng độ các chất bẩn của từng loại nước thải đòi hỏi các phương pháp xử lý khác nhau.
Hệ thống thoát nước và phạm vi sử dụng
Tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu sử dụng nguồn nước thải tại các khu vực phát triển gần thành phố, thị xã, hoặc thị trấn, có thể phân loại các hệ thống thoát nước thành bốn loại chính: hệ thống thoát nước chung, hệ thống thoát nước riêng, hệ thống thoát nước nửa riêng và hệ thống hỗn hợp Việc phân loại này dựa trên các yêu cầu kỹ thuật vệ sinh và nguyên tắc xả nước thải vào mạng lưới thoát nước đô thị.
1.3.1 Hệ thống thoát nước chung:
Hệ thống dẫn nước thải là mạng lưới chuyên chở tất cả các loại nước thải đến trạm xử lý hoặc xả ra nguồn nước Để giảm kích thước cống và giảm lưu lượng nước không cần thiết đến trạm bơm, nhiều trường hợp xây dựng miệng xả nước mưa (giếng tràn) ở đầu các đoạn cống góp và cống chính, nhằm thu nhận lượng nước mưa lớn trong những trận mưa kéo dài.
1.3.2 Hệ thống thoát nước riêng:
Hệ thống này bao gồm hai hoặc nhiều mạng lưới riêng biệt: một mạng lưới vận chuyển nước thải sinh hoạt có mức độ ô nhiễm cao, và một mạng lưới dành cho nước mưa với mức độ ô nhiễm thấp hơn Tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm của nước thải sản xuất, nếu ô nhiễm cao sẽ được xả chung với nước thải sinh hoạt, còn nếu ô nhiễm thấp sẽ xả chung với nước mưa Đặc biệt, nếu nước thải sản xuất chứa chất độc hại như kiềm hoặc axit, cần phải được dẫn vào một hệ thống riêng biệt để đảm bảo an toàn.
Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn là trường hợp mỗi loại nước thải được vận chuyển trong các hệ thống riêng biệt Trong khi đó, hệ thống thoát nước riêng không hoàn toàn chỉ có cống ngầm để thoát nước sinh hoạt và sản xuất bẩn, trong khi nước mưa và nước thải sản xuất sạch chảy qua mương máng lộ thiên.
1.3.3 Hệ thống thoát nước nửa riêng:
Theo quan điểm vệ sinh, hệ thống riêng mang lại lợi ích tốt hơn, đặc biệt trong mùa mưa khi lượng chất bẩn xả vào nguồn nước giảm thiểu Tuy nhiên, nhược điểm lớn là vốn đầu tư xây dựng ban đầu cao.
6 xây dựng hai hệ thống mạng lưới đồng thời) nên ít được sử dụng Nó thường được sử dụng trong việc cải tạo những hệ thống thoát nước cũ
Là sự kết hợp các loại hệ thống kể trên, thường gặp ở những thành phố cải tạo mở rộng
Khi lựa chọn hệ thống và sơ đồ thoát nước, cần xem xét tính chất phục vụ lâu dài và ổn định của các công trình, thiết bị liên quan Quyết định này nên dựa vào điều kiện địa phương, đồng thời thực hiện so sánh kinh tế, kỹ thuật và vệ sinh để chọn ra hệ thống phù hợp nhất.
SOÂNG a Chung b Riêng c Nửa riêng Đường ống thoát nước sinh hoạt
Ngăn thải nước mưa Đường ống thoát nước mưa
Hình 1.1: Các sơ đồ hệ thống thoát nước a) Hệ thống thoát nước chung; b) Hệ thống thoát nước riêng; c) Hệ thống thoát nước nửa riêng
Các bộ phận cơ bản của hệ thống thoát nước
Thoát nước bao gồm các bộ phận chủ yếu sau:
- Thiết bị vệ sinh thu nước thải và mạng lưới thoát nước trong nhà
- Mạng lưới thoát nước ngoài sân nhà hoặc tiểu khu
- Mạng lưới thoát nước ngoài đường phố
- Các trạm bơm và ống dẫn có áp (có thể có)
- Các công trình làm sạch và các cống xả nước thải đã làm sạch ra nguồn
Mạng lưới thoát nước ngoài đường phố có khả năng tiếp nhận nước thải từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm mạng lưới tiểu khu, thoát nước ngoài sân, hệ thống thoát nước của các ngôi nhà và cả nước thải từ các xí nghiệp công nghiệp, tùy thuộc vào đặc tính của khu vực.
Mạng lưới thoát nước thường được thiết kế để hoạt động theo cơ chế tự chảy, yêu cầu phân chia thành các lưu vực thoát nước và lắp đặt ống, cống theo chiều dốc của địa hình Lưu vực thoát nước là khu vực được xác định bởi các đường phân thuỷ.
Hình 1.2 Sơ đồ thoát nước đô thị và công nghiệp
1 Đường phân lưu vực hay đường phân thuỷ; 2 Cống thoát nước sân nhà;
3 Cống thoát tiểu khu; 4 Cống thoát nước đường phố; 5 Cống góp lưu vực;
6 Cống góp chính; 7 Cống góp chính ngoại vi; 8 Trạm bơm chính;
9 Trạm xử lý nước thải; 10 Cống xả; 11 Đường ống có áp;
12 Trạm bơm cục bộ; 13 Xí nghiệp công nghiệp
Những đoạn mạng lưới để thu gom nước thải từ một hoặc vài lưu vực gọi là cống góp
Người ta phân biệt các loại cống góp sau:
1 Cống góp lưu vực: thu gom nước thải từ các lưu vực riêng biệt
2 Cống góp chính: thu gom và vận chuyển nước thải từ hai hay nhiều cống góp lưu vực
3 Cống góp chính thành phố: dẫn nước thải thành phố ra khỏi phạm vi thoát nước tới trạm bơm chính, trạm xử lý hoặc tới cửa xả ra nguồn tiếp nhận Để kiểm tra, tẩy rửa nạo vét cặn lắng trên mạng lưới thoát nước người ta phải xây dựng các giếng thăm (hố ga) Để thu nước mưa trên các đường phố người ta phải xây dựng các giếng thu nước mưa Có nhiều loại giếng thu nước mưa với cấu tạo khác nhau
Những cống thoát nước có thể chui qua sông, suối gọi là cống luồn (điuke) hoặc bắt trên cầu đường bộ, đường sắt gọi là cầu cạn v.v…
Các cống góp thoát nước thường đặt nơi địa hình thấp và phải nối với cống đường phố sao cho nước tự chảy được
Khi đường cống cần được lắp đặt ở độ sâu lớn hoặc không thể sử dụng cống tự chảy, việc xây dựng trạm bơm chuyển bậc là cần thiết Trạm bơm chính được xây dựng để vận chuyển toàn bộ nước thải qua đường ống áp lực đến trạm xử lý hoặc nguồn tiếp nhận.
Các công trình xử lý nước thải và chế biến cặn bùn đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch nước Việc lựa chọn biện pháp và thiết kế các công trình này phụ thuộc vào lưu lượng, thành phần và tính chất của nước thải, cũng như điều kiện địa phương và nhu cầu sử dụng nước ở khu vực hạ lưu Đối với các đô thị và khu công nghiệp, trạm xử lý cần được đặt ở vị trí dưới dòng chảy và cách xa khu dân cư, đảm bảo tuân thủ các quy định về vệ sinh an toàn.
Sau khi làm sạch, nước thải được xả ra nguồn qua các cửa xả hay cống xả
Một bước quan trọng trong thiết kế hệ thống thoát nước là xây dựng sơ đồ thoát nước, thể hiện mặt bằng của hệ thống bao gồm các bộ phận như mạng lưới, trạm bơm và trạm xử lý Khi lựa chọn sơ đồ thoát nước, cần xem xét các yếu tố như quy hoạch mặt bằng, địa hình, quy mô đô thị, nguồn tiếp nhận nước thải, điều kiện địa chất và thuỷ văn, cũng như các yêu cầu về vệ sinh và khả năng đầu tư.
Quy hoạch mặt bằng xây dựng
Đối tượng thoát nước và cấp nước bao gồm các đô thị mới, khu vực cải tạo, mở rộng, cũng như các khu dân cư và xí nghiệp, với các giới hạn được xác định trong thiết kế quy hoạch xây dựng.
Nhà từ hai tầng trở lên nên được trang bị hệ thống thoát nước hợp lý và tiết kiệm chi phí Việc xây dựng hệ thống thoát nước cần dựa vào điều kiện địa phương và các đặc điểm vệ sinh của khu vực Hệ thống thoát nước cũng cần được thiết kế cho cả những ngôi nhà một tầng.
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC SINH HOẠT
Nhiệm vụ
2.1.3 Các giai đọan thiết kế
2.1.3.2 Thiết kế kỹ thuật và thiết kế thi công
Vạch tuyến mạng lưới thoát nước
2.2.1 Lưu vực tự nhiên và lưu vực thoát nước
2.2.2 Vạch tuyến mạng lưới thoát nước sinh họat
2.2.2.2 Bố trí đường ống thoát nước trong mặt cắt ngang đường phố
2.2.3 Vạch tuyến mạng lưới thoát nước mưa
2.2.4 Vạch tuyến mạng lưới thoát nước chung
2.3 Tính toán mạng lưới thoát nước sinh họat
2.3.1 Chế độ dòng chảy trong Mạng lưới thoát nước
2.3.2 Điều kiện, cơ sở và những công thức tính toán mạng lưới thoát nước
2.3.3 Hình dáng mặt cắt ngang của ống, kênh và đặc tính thủy lực của chúng
2.3.4 Đường kính nhỏ nhất, độ dầy, vận tốc, độ dốc và các đọan ống không tính toán 2.3.5 Độ sâu đặt ống thoát nước, địa điểm khống chế độ sâu đặt ống đầu tiên 2.3.6 Xác định lưu lượng cho từng đọan ống tính toán
2.3.7 Tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước
+ Tính công suất trạm xử lý nước thải
+ Vạch tuyến mạng lưới thoát nước bẩn
Tính toán lưu lượng từng đoạn ống
Tính toán thủy lực tuyến cống
Trắc dọc tuyến cống chính
Chương 3: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA
Thời gian: 7 giờ lý thuyết
1 Mục tiêu: Sinh viên tính được lưu lượng nước mưa, cường độ mưa, thời gian mưa, tính toán được các thông số thủy lực mạng lưới thoát nước mưa và trắc dọc tuyến cống
2.1 Tính toán mạng lưới thoát nước mưa
2.1.1 Chọn chu kỳ ngập lụt
2.1.2 Xác định lưu lượng tính toán nước mưa cho từng đọan ống
2.1.3 Tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước mưa
2.2 Tính toán hệ thống thoát nước chung
2.2.1 Xác định lưu lượng tính toán
2.2.2 Giếng tràn nước mưa và chức năng của nó
Chương 4: CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC
Thời gian: 2 giờ lý thuyết + 1giờ KT
1 Mục tiêu: Tính toán được các công trình trên mạng lưới thoát nước
2.1 Các loại giếng (hố ga)
2.1.1 Cấu tạo và xây dựng giếng
2.1.1.2 Thiết kế, xây dựng và yêu cầu đối với giếng trên mạng lưới thoát nước 2.2 Giếng chuyển bậc và tính toán
2.3 Duike (cống luồn), cầu cạn và đọan chuyển
2.4 Giếng thu nước mưa (hàm ếch)
2.5 Hố điều hòa nước mưa
2.6 Giếng tràn nước mưa trên mạng lưới thoát nước chung
Bài kiểm tra số 2: Nội dung:Chương 3+4
Chương 5: XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC
Thời gian: 2 giờ lý thuyết
1 Mục tiêu: Hiểu được các phương pháp xác định, định vị tuyến cống, phui đào ống, phương pháp lắp đặt các loại ống BTCT, Ống nhựa, mương thoát nước
2.1 Cắm tuyến đường ống thoát nước trên công trình
2.2 Đào hào và làm nền
2.3 Đặt ống, xăm ống (nối ống), kiểm tra và tái lập mặt bằng
2.3.3 Kiểm tra công tác đặt ống
2.4 Xây dựng đường ống thoát nước bằng các phương pháp đặc biệt
2.4.3 Đặt diu ke (cống luồn) qua sông
2.5 Bảo vệ đường ống thoát nước
2.6 Thông gió cho Mạng lưới thoát nước
Chương 6 : VẬT LIỆU VÀ ỐNG ĐỂ XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC
Thời gian: 2 giờ lý thuyết
1 Mục tiêu: Lựa chọn được vật liệu ống, ống và các vật tư nối ống trong từng trường hợp Hiểu rõ các ưu và nhược điểm của từng chủng loại cống, mương thoát nước
2.1 Yêu cầu đối với vật liệu dùng để sản xuất ống, cống thoát nước
2.2 Các loại đường ống dùng để xây dựng mạng lưới thoát nước
2.4 Đường ống, mương, rãnh, hào thoát nước
Chương 7: QUẢN LÝ KỸ THUẬT MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC
Thời gian: 2 giờ lý thuyết + 1 giờ KT
1 Mục tiêu: Hiểu nhiệm vụ quản lý, vận hành, thông rửa đường ống, giám sát và nghiệm thu tuyến cống, bàn giao tuyến cống sau khi thi công
2.1 Nhiệm vụ và tổ chức quản lý mạng lưới thoát nước
2.2 Giám sát thi công và nghiệm thu đưa mạng lưới thoát nước vào quản lý
2.3 Quản lý kỹ thuật mạng lưới thoát nước
2.3.1 Kiểm tra mạng lưới thoát nước
2.3.2 Làm sạch và thông tắc đường ống
2.3.3 Sửa chữa mạng lưới thoát nước
2.4 Kỹ thuật an tòan lao động trong quản lý mạng lưới thoát nước
2.4.2 Những biện pháp an tòan lao động
2.5 Chi phí quản lý mạng lưới thoát nước
IV Điều kiện thực hiện học phần:
1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: phòng học lý thuyết
2 Trang thiết bị máy móc: Laptop, Máy chiếu
3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Đề cương, giáo án, bài giảng môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo
V Nội dung và phương pháp, đánh giá:
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: 30%
2 Phương pháp kiểm tra, đánh giá
2.1 Đánh giá điểm quá trình:
Hình thức Số lần Trọng số Ghi chú
Kiểm tra định kỳ 02 lần 20%
2.2 Thi kết thúc học phần:
Hình thức Thời lượng Trọng số Ghi chú
Viết 60 phút 60% Tự luận, đề mở
VI Hướng dẫn thực hiện học phần:
1 Phạm vi áp dụng học phần: Chương trình học phần được sử dụng để giảng dạy cho sinh viên bậc cao đẳng ngành Cấp Thoát nước
2 Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập học phần:
Giáo viên và giảng viên cần chuẩn bị kỹ lưỡng nội dung bài học trước khi giảng dạy để đảm bảo chất lượng Họ cũng nên linh hoạt trong việc áp dụng các phương pháp giảng dạy dựa trên đề cương học phần, mục tiêu đào tạo và đặc điểm của học viên.
- Đối với người học: chuẩn bị tài liệu, xem trước bài học khuyến khích sinh viên tự nghiên cứu
3 Những trọng tâm cần chú ý:
4 Tài liệu giảng dạy và học tập:
[1] PGS PTS Hoàng Huệ và KS Phan Đình Bưởi Mạng lưới thoát nước NXB Xây dựng
[2] Hoàng Văn Huệ, Nguyễn Văn Tín Mạng lưới thoát nước NXB Khoa học kỹ thuật
[3] Sunset, Hệ thống ống nước, Lắp đặt – Sửa chữa – Bảo trì NXB Đà Nẵng
[4] TCXDVN 7957– 2008, Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài và công trình, Tiêu chuẩn thiết kế Bộ Xây Dựng
HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ
Trang bị kiến thức cho sinh viên về phân loại mạng lưới thoát nước và các công trình liên quan trong đô thị là rất quan trọng Bên cạnh đó, cần cung cấp tài liệu thiết kế mạng lưới thoát nước và các tiêu chuẩn thoát nước phù hợp Cuối cùng, hiểu rõ công suất của trạm xử lý nước thải cũng là một yếu tố thiết yếu trong việc quản lý và phát triển hệ thống thoát nước đô thị.
Học viên lắm được định nghĩa, phân loại Mạng lưới, hệ thống thoát nước và chuẩn bị cho công tác tính toán thiết kế
- Trình bày và giải thích được các loại hệ thống thoát nước trong đô thị
- Lắm rõ các thành phần cơ bản trên hệ thống thoát nước
- Lựa chọn được sơ đồ thoát nước cho dự án;
- Liệt kê được các tài liệu phục vụ cho thiết kế
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Xác định được vị trí của nội dung của công việc trong tổng thể của dự án
- Tuân thủ các tiêu chuẩn ngành
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1
Đối với giáo viên, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Giáo viên cần khuyến khích học sinh tham gia thảo luận và thực hiện bài tập cá nhân liên quan đến chương 1 để nâng cao hiệu quả học tập.
Đối với người học, cần chủ động đọc trước giáo trình chương 1 trước buổi học, hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập của chương, sau đó nộp lại cho giảng viên đúng thời gian quy định.
ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và laptop
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1
Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: bài tập vế nhà)
Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
Hệ thống thoát nước là tổ hợp những công trình thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ thoát nước
Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ thối rữa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh Sự tích tụ nước thải trên mặt đất và trong lòng đất, cũng như ở các nguồn nước mặt, dẫn đến ô nhiễm môi trường xung quanh và khí quyển Hệ quả là các nguồn nước mặt và nước ngầm trở nên ô nhiễm, không thể sử dụng cho mục đích ăn uống, sinh hoạt và kinh tế, góp phần làm phát sinh các bệnh dịch và truyền nhiễm.
Tuỳ thuộc nguồn gốc hình thành người ta phân biệt các loại nước thải sau:
Nước thải sinh hoạt: theo bản chất các chất bẩn được chia thành:
- Nước thải từ khu vệ sinh, các chất bẩn chủ yếu do hoạt động sinh lý của con người
Nước xám là loại nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hoạt động như rửa chén, giặt giũ và tắm rửa, bao gồm cả nước thải từ nhà tắm và nhà giặt công cộng Nó không chứa phân hay nước tiểu và chủ yếu đến từ các nguồn như bồn tắm, vòi hoa sen, chậu giặt, máy giặt và bồn giặt trong hộ gia đình.
Nước thải sản xuất: tạo ra từ các dây chuyền sản xuất công nghiệp Nước thải sản xuất được chia ra: nước bẩn và nước quy ước sạch
Nước mưa: tạo ra do mưa hoặc tuyết tan
Nước thải sinh hoạt thường có thành phần ổn định, chủ yếu bao gồm các chất hữu cơ ở dạng không tan, keo và tan Nồng độ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng, tức là tiêu chuẩn cấp nước.
Nước thải sản xuất có thành phần và nồng độ rất đa dạng, phụ thuộc vào tính chất sản xuất, nguyên liệu, sản phẩm và quy trình công nghệ Nước thải có thể chia thành hai loại chính: loại chứa chủ yếu chất bẩn hữu cơ và loại chứa chất bẩn vô cơ, hoặc cả hai Đối với nước thải quy ước sạch, nếu chứa ít chất bẩn, có thể không cần xử lý và xả thẳng ra nguồn tiếp nhận, hoặc được xử lý sơ bộ để tái sử dụng trong hệ thống cấp nước tuần hoàn.
Nước mưa, theo bản chất, xuất xứ, nói chung tương đối sạch, nhưng có lúc rất bẩn (nước mưa đợt đầu hay ở trận mưa đầu mùa)
Sự khác nhau về bản chất xuất xứ và nồng độ các chất bẩn của từng loại nước thải đòi hỏi các phương pháp xử lý khác nhau
1.3 Hệ thống thoát nước và phạm vi sử dụng
Tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu sử dụng nguồn nước thải từ các khu vực phát triển gần thành phố, thị xã, thị trấn, việc phân loại hệ thống thoát nước được thực hiện dựa trên các tiêu chí kỹ thuật vệ sinh và nguyên tắc xả nước thải vào mạng lưới đô thị Có bốn loại hệ thống thoát nước chính: hệ thống thoát nước chung, hệ thống thoát nước riêng, hệ thống thoát nước nửa riêng và hệ thống hỗn hợp.
1.3.1 Hệ thống thoát nước chung:
Hệ thống dẫn nước thải là một mạng lưới vận chuyển tất cả các loại nước thải tới trạm xử lý hoặc xả ra nguồn Để giảm kích thước các đoạn cống và lượng nước không cần thiết đến trạm bơm, nhiều trường hợp xây dựng các miệng xả nước mưa ở đầu các đoạn cống góp và cống chính Những miệng xả này giúp đón nhận lượng nước mưa lớn trong những trận mưa kéo dài, giảm áp lực cho hệ thống xử lý nước.
1.3.2 Hệ thống thoát nước riêng:
Hệ thống này bao gồm hai hoặc nhiều mạng lưới riêng biệt: một mạng để vận chuyển nước thải sinh hoạt có mức độ ô nhiễm cao và một mạng khác để xử lý nước mưa với mức độ ô nhiễm thấp Tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm của nước thải sản xuất, nếu có độ ô nhiễm cao, nó sẽ được xả chung với nước thải sinh hoạt, còn nếu độ ô nhiễm thấp, sẽ được xả chung với nước mưa Đặc biệt, nếu nước thải sản xuất chứa chất độc hại như kiềm hoặc axit, cần phải dẫn vào một hệ thống riêng biệt để đảm bảo an toàn.
Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn là trường hợp khi mỗi loại nước thải được vận chuyển trong một hệ thống riêng biệt Trong khi đó, hệ thống thoát nước riêng không hoàn toàn chỉ có cống ngầm để thoát nước sinh hoạt và sản xuất quy ước là bẩn, trong khi nước mưa và nước thải sản xuất quy ước là sạch chảy theo mương máng lộ thiên.
1.3.3 Hệ thống thoát nước nửa riêng:
Tính toán MLTN sinh hoạt
Tiêu chuẩn thoát nước là lượng nước thải trung bình hàng ngày tính trên mỗi người sử dụng hệ thống thoát nước hoặc trên sản phẩm sản xuất Đối với khu dân cư, tiêu chuẩn thoát nước sinh hoạt thường được xác định tương đương với tiêu chuẩn cấp nước.
Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ hoàn thiện của thiết bị vệ sinh, điều kiện khí hậu, vệ sinh, phong tục tập quán, tình hình kinh tế xã hội, trình độ dân trí, khoa học kỹ thuật và các điều kiện địa phương khác.
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn thải nước sản xuất
Tính chất phân xưởng Tiêu chuẩn thoát nước, l/người.ngày
Hệ số không điều hòa giờ K h
Lượng nước thải từ nhà tắm của công nhân sau giờ làm việc được tính theo tiêu chuẩn tắm hương sen riêng biệt, dao động từ 40-60 lít/người/lần tắm Theo ca đồng nhất, lượng nước thải ước tính là 500 lít/giờ/1 vòi tắm với thời gian tắm là 45 phút Đối với việc tưới đường và tưới cây, tiêu chuẩn nước thải có thể lấy từ 0.5-1 lít/m²/ngày.
Tiêu chuẩn thoát nước sản xuất được xác định dựa trên đơn vị sản phẩm và lượng thiết bị cần cấp nước, phụ thuộc vào dây chuyền công nghệ, nguyên liệu và sản phẩm của từng nhà máy Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, có thể tham khảo số liệu từ các xí nghiệp công nghiệp tương tự Khi lập quy hoạch thoát nước, lưu lượng nước thải sản xuất được tính toán dựa trên lưu lượng nước cấp tính theo m3/ha của khu công nghiệp.
Tiêu chuẩn thoát nước sinh hoạt chỉ là đại lượng trung bình, trong khi nước thải thực tế không đồng đều theo thời gian và không gian Để thiết kế hệ thống thoát nước hiệu quả, cần tính toán không chỉ lưu lượng trung bình mà còn phải xem xét sự thay đổi lưu lượng theo từng giờ trong ngày.
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn nước tắm công nhân
Nhóm quá trình sản xuất Đặc điểm vệ sinh của quá trình sản xuất
Số người sử dụng tính cho 1 nhóm hương sen
Không làm bẩn quần áo và tay chân Làm bẩn quần áo và tay chân
Thải nhiều bụi hay các chất bẩn và độc hại
Tỷ số giữa lưu lượng ngày lớn nhất và lưu lượng ngày trung bình (tính trong năm) gọi là hệ số không điều hòa ngày, ký hiệu Kng
Hệ số không điều hòa giờ, ký hiệu Kh, được xác định bằng tỷ số giữa lưu lượng giờ tối đa và lưu lượng giờ trung bình trong ngày thải nước tối đa.
Hệ số không điều hòa chung Kc được định nghĩa là tỷ lệ giữa lưu lượng giờ lớn nhất trong ngày và lưu lượng trung bình trong ngày.
Hệ số Kc có thể lấy bằng tích số giữa hai hệ số điều hòa giờ và điều hòa ngày:
Bảng 2.4: Hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt
Lưu lượng trung bình 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 và lớn hơn
Ghi chú: Các giá trị nằm trong khoảng giữa hai giá trị lưu lượng trung bình ghi trong bảng, xác định theo cách nội suy
2.3.2 Xác định lưu lượng tính toán nước thải
Lưu lượng tính toán nước thải là lượng nước thải lớn nhất mà hệ thống thoát nước thiết kế cần phải đáp ứng
2.3.3 Lưu lượng nước thải sinh hoạt
, m 3 /ngày đêm max 1000 ng N q K ng
Trong đó: s tb h tb ng tb Q Q
Q , , : Tương ứng là lưu lượng trung bình ngày, giờ và giây
Q max , max , max : Tương ứng là lưu lượng tối đa ngày, giờ và giây q: Tiêu chuẩn thoát nước, l/người.ngày đêm
2.3.4 Lưu lượng nước thải sản xuất Để tính toán lưu lượng nước thải sản xuất ta căn cứ theo công nghệ sản xuất Trong một số trường hợp tính theo đơn vị sản phẩm hoặc nguyên liệu tiêu thụ và tính theo công thức sau đây:
Lưu lượng trung bình ngày:
Lưu lượng tối đa giây:
Trong đó: m – Lượng nước thải tính trên sản phẩm, l/tấn, l/sản phẩm
P1 – Số lượng sản phẩm trong ca có năng suất tối đa, tấn, sản phẩm
P – Số lượng sản phẩm trong ngày, tấn, sản phẩm
T – Thời gian làm việc trong ca, h
2.3.5 Lưu lượng nước thải sinh hoạt trong các xí nghiệp công nghiệp
Lưu lượng tối đa giờ:
Lưu lượng tối đa giây
N1 và N2: Số lượng công nhân làm việc trong ngày theo tiêu chuẩn thoát nước tương ứng là 25 và 35 lít
N3 và N4: Số công nhân làm việc trong ca theo tiêu chuẩn thoát nước tương ứng là 25 và 35 lít
Kh: Hệ số không điều hòa giờ
T: Số giờ làm việc trong ca
2.3.6 Lưu lượng nước từ các nhà tắm trong các xí nghiệp công nghiệp
Mỗi vòi tắm hương sen cung cấp 500 lít nước mỗi giờ và hoạt động trong 45 phút sau mỗi ca làm việc, tương đương với tiêu chuẩn tiêu thụ nước từ 40-60 lít/người.
2.3.7 Biều đồ dao động lưu lượng nước thải Để tính toán hệ thống thoát nước ta cần biết chế độ thải nước Thường nước thải ra không đồng đều theo thời gian trong ngày Ban đêm nước thải ít, ban ngày nước thải nhiều; giữa các ngày trong tháng, các mùa trong năm lưu lượng nước thải đều có sự thay đổi…
Theo quan sát trong nhiều năm, lưu lượng nước thải tại các đô thị biến đổi theo quy luật nhất định và có độ sai lệch không đáng kể.
Biểu đồ trong Hình 3.3 thể hiện sự dao động lưu lượng nước thải của một đô thị với dân số 20.000 người Trục tung của biểu đồ biểu diễn tỷ lệ phần trăm lưu lượng nước thải theo từng giờ so với tổng lưu lượng trong suốt 24 giờ.
Hình 2.3 Biểu đồ dao động lưu lượng nước thải của đô thị với dân số tính toán 20.000 người
Nếu nước thải ra đồng đều trong ngày đêm thì biểu đồ dao động là đường thẳng song song với trục hoành, lưu lượng trung bình (%):
Lưu lượng tối đa tại thời điểm 11-12 giờ là 6.5% lưu lượng ngày đêm, tương ứng với hệ số không điều hòa chung:
Bảng 3.8 giới thiệu về lưu lượng nước thải của các đô thị theo các giờ trong ngày đêm và hệ số không điều hòa tương ứng
Bảng 2.5: Lưu lượng thải nước của đô thị theo các giờ trong ngày và hệ số Kc
Lưu lượng trung bình giây, q tb , l/s
Lưu lượng nước thải sinh hoạt từ công nghiệp vào hệ thống thoát nước thường tuân theo quy luật nhất định Lưu lượng thường tăng cao vào đầu ca làm việc và trước giờ nghỉ trưa, với lưu lượng lớn nhất đạt hệ số không điều hòa K=3.0 hoặc K=2.5 vào cuối ca Trong các giờ khác, lưu lượng có thể được xác định dựa trên giá trị trung bình.
Chế độ thải nước sản xuất lấy theo số liệu cho trước của đồ án thiết kế công nghệ
2.3.8 Tổng lưu lượng nước thải
Tổng lưu lượng nước thải của một khu dân cư được xác định dựa trên các giai đoạn xây dựng, bao gồm giai đoạn đầu và giai đoạn tính toán Mỗi giai đoạn sẽ có lưu lượng nước thải được tính toán riêng biệt.
- Trên số người thường trú
- Trên số người sống tạm trú hoặc số người ở khách sạn, nhà ga, bến xe
- Trên số người làm việc ở các xí nghiệp công nghiệp
Lưu lượng tính toán trên số người sống thường trú có thể xác định theo hai phương pháp:
- Theo số lượng người sống ở những vùng riêng biệt của khu đô thị và trong những nhà với mức độ tiện nghi khác nhau:
- Theo lưu lượng đơn vị hay là môđun lưu lượng
Trong mọi trường hợp khi tính toán số người đều lấy theo đồ án quy hoạch
Với phương pháp thứ nhất người ta xác định lưu lượng tính toán theo: dân cư, tiêu chuẩn thải nước và hệ số không điều hòa
Phương pháp thứ hai dựa trên giả thuyết rằng lượng nước thải từ khu dân cư tỷ lệ thuận với diện tích dòng chảy Điều này có nghĩa là toàn bộ nước từ khu vực mà đoạn cống phục vụ sẽ chảy vào điểm đầu, dẫn đến lưu lượng nước trên đoạn cống giữ nguyên.
Lưu lượng đơn vị hay môđul lưu lượng gọi là lưu lượng trung bình tính toán qo
Trong đó: n: Tiêu chuẩn thoát nước, l/người.ngày đêm
P: Mật độ dân số, người/ha
Bố trí cống trên đường phố
Cống thoát nước thường được lắp đặt dọc theo các tuyến đường, có thể nằm trong vỉa hè hoặc sát mép đường Chúng cũng có thể được kết hợp với hệ thống cống thoát nước mưa, ống dẫn nhiệt, và dây cáp điện trong một hào ngầm chung.
Hình 2.4: Cách bố trí hợp lý mạng lưới công trình ngầm
1,4 Mạng điện; 2 Mạng điện thoại; 3 Dây điện cho xe điện; 5 Bó vỉa; 6,7 Ống cấp nước khu vực; 8,9 Ống thoát nước; 10,11 Ống gas, nhiệt
Khi bố trí cống thoát nước tại các khu vực có công trình ngầm, cần có phương án thi công lắp đặt và sửa chữa ống phù hợp với thực tế Ví dụ, hình 4.4 minh họa cách bố trí hợp lý các công trình ngầm hai bên đường phố Đối với các con đường hoàn thiện trên nền bê tông, mạng lưới kỹ thuật nên được đặt dưới dải kỹ thuật hoặc dải cây xanh chung trong một hào, như thể hiện trong hình 4.5 Biện pháp này giúp giảm giá thành xây dựng từ 3-7% so với việc lắp đặt riêng biệt nhờ việc rút ngắn khoảng cách giữa các ống.
Hình 2.5: giải pháp đặt chung các đường ống kỹ thuật trong một hào ngầm
1-3 Hệ thống thoát nước sinh hoạt; 2 Hệ thống thoát nước mưa;
4 Ống cấp nước; 5 Ống dẫn ga; 6 Đất san lấp; 7 Đất và cát san lấp
Mạng lưới thoát nước nên được lắp đặt song song với đường đỏ xây dựng, ưu tiên vị trí có ít ống ngầm và nhiều nhánh thoát nước Trên những tuyến đường rộng hơn 30m, có thể bố trí mạng lưới thoát nước ở cả hai bên đường nếu điều kiện kinh tế cho phép.
Việc thiết kế mạng lưới thoát nước phải đảm bảo thuận tiện cho việc thi công, bảo trì và bảo vệ các đường ống khác trong trường hợp xảy ra sự cố Đồng thời, cần tránh tình trạng xói mòn nền móng công trình và xâm thực vào ống cấp nước.
Khoảng cách tối thiểu từ ống thoát nước có áp đến gờ móng nhà, tuynen và các công trình khác phải đạt ít nhất 5m, trong khi khoảng cách từ cống thoát nước tự chảy là 3m.
Khoảng cách tính toán xác định theo công thức:
Trong đó: h- Khoảng cách giữa đáy móng và đáy cống
- Độ dốc tự nhiên của đất, độ b- Chiều rộng của hào, m
Khoảng cách an toàn giữa các hệ thống là rất quan trọng: từ mạng lưới thoát nước đến dây cáp điện là 0.5m, đến dây cáp thông tin là 1m, đến ống cấp nhiệt từ 1-1.5m, và đến đường dây điện cao thế dưới 35kV là 5m, trong khi trên 35kV là 10m Đối với các loại cây quý, khoảng cách cần duy trì là 2.0m.
Khi lắp đặt cống song song với đường ống cấp nước cùng cao độ, khoảng cách tối thiểu giữa các đường ống phải là 1,5m nếu đường kính ống cấp nhỏ hơn hoặc bằng 200mm, và không nhỏ hơn 3m nếu đường kính lớn hơn 200mm Nếu cống thoát nước được đặt cao hơn ống cấp 0,5m, khoảng cách giữa các tường ống trong đất ngậm nước cần đảm bảo không dưới 5m.
Cống thoát nước cần được đặt trong hào đất song song với đường tàu điện và tàu hỏa, với khoảng cách tối thiểu từ bờ hào đến trục đường ray là 1,5m trong khu vực xí nghiệp công nghiệp và 4m ngoài khu vực xí nghiệp, không nhỏ hơn độ sâu của hào Ngoài ra, khoảng cách đến bó vỉa đường phố cũng phải đạt ít nhất 1,5m và khoảng cách đến thành ngoài rãnh thoát nước hoặc chân nền đắp phải lớn hơn 1m.
Khi cống thoát nước gặp phải các công trình ngầm, cần tìm kiếm những giải pháp đơn giản và hợp lý để giải quyết vấn đề Chỉ trong những trường hợp cuối cùng mới nên xem xét việc xây dựng điuke.
Dây cáp điện và điện thoại cần được đặt cao hơn cống thoát nước ít nhất 0.3m Nếu cống thoát nước cao hơn các đường ống dẫn gas và dẫn nhiệt, cần đảm bảo không bị lún gẫy để tránh thiệt hại cho các công trình ngầm Tại các điểm giao nhau, cống thoát thường được làm bằng ống thép nhỏ, với chiều dài không vượt quá 3m tính từ hai phía.
Khi cống thoát nước giao nhau với các công trình ngầm khác ở cùng cao độ, ưu tiên hàng đầu là tránh việc phải xây dựng lại các công trình đã có Nếu không còn giải pháp nào khác, việc di dời một số công trình là cần thiết, nhưng cần phải dựa trên các yếu tố kinh tế và kỹ thuật.
Khi cống thoát nước sinh hoạt gặp cống thoát nước mưa cùng cao độ, cống thoát nước sinh hoạt sẽ chui qua cống thoát nước mưa Nếu kích thước cống thoát nước mưa lớn hơn, cống thoát nước sinh hoạt cần được thiết kế với bao bảo vệ bên ngoài Trong trường hợp không thể thực hiện được, sẽ áp dụng thiết kế giao nhau kiểu nửa cống luồn.
Hình 2.6: Sơ đồ chỗ giao nhau với cống thoát nước mưa a) Kiểu hạ bậc; b) Kiểu xuyên qua; c) Kiểu nửa cống điuke; d) Kiểu điuke
Việc chôn sâu cống thoát nước thường không mang lại hiệu quả kinh tế Tại các điểm giao nhau giữa ống cấp và thoát nước, người ta thường sử dụng "mỏ vịt" cho ống cấp, với khoảng cách tính từ thành ống (theo chiều đứng) không nhỏ hơn 0,4m Đối với cống thoát nước tại tiểu khu hoặc sân nhà, khi kết nối vào mạng lưới thoát bên ngoài, có thể đặt cao hơn ống cấp nước mà không cần tuân theo quy định trên, nhưng khoảng cách tính từ thành ống (theo chiều đứng) vẫn phải đảm bảo không nhỏ hơn 0,5m.
Hình 4.7 trình bày hai trường hợp giao nhau giữa cống thoát nước sinh hoạt và ống cấp nước
Hình 2.7: Ống cấp nước khi gặp cống thoát nước
1 Ống cấp nước; 2 Ống thoát nước
Hình 2.8: Tuy nen dùng để bố trí các công trình ngầm
1 Thoát nước mưa; 2 Thoát nước; 3 Giếng thăm; 4 Cáp điện;
5 Cáp điện thoại; 6 Cấp nước; 7 Cấp nhiệt; 8 Rãnh
Khi có cường độ giao thông lớn và nhiều công trình kỹ thuật trên đường phố, việc lắp đặt và bố trí các đường ống, đường dây trong tuynen bê tông cốt thép là giải pháp tối ưu Giải pháp này không chỉ giúp dễ dàng sửa chữa các công trình ngầm mà còn giảm thiểu chi phí quản lý và tránh việc đào bới đường.
Tuynen xây dựng theo phương pháp mở mặt, thường có kích thước 170180 đến 240250cm bằng các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn
Giá thành và thời gian xây dựng chịu ảnh hưởng lớn từ độ sâu chôn cống Do đó, việc lựa chọn độ sâu chôn cống tối ưu nhất để đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật là điều rất quan trọng.
Độ sâu chôn cống
2.5.1 Độ sâu chôn cống ban đầu
Cống thoát nước cần được chôn sâu để tránh hư hại do tác động cơ học và để đảm bảo độ dốc hợp lý Trong điều kiện bình thường, độ sâu chôn cống ngoài phố không được nhỏ hơn 0,7m tính từ mặt đất đến đỉnh cống.
Độ sâu chôn cống chịu ảnh hưởng bởi địa hình và quy hoạch tầng hầm của các ngôi nhà Nếu cống thoát trong sân nhà và tiểu khu được đặt ở độ sâu không hợp lý, sẽ làm tăng chiều sâu toàn mạng lưới cống và chi phí xây dựng Do đó, việc xác định độ sâu chôn cống ban đầu là rất quan trọng Độ sâu này phụ thuộc vào cống trong sân nhà hoặc tiểu khu, cần đảm bảo nước có thể chảy ra từ mạng lưới sân nhà hoặc tiểu khu, thường khoảng 1,5-2m Độ sâu chôn cống có thể được xác định theo công thức cụ thể.
H- độ sâu chôn cống đầu tiên của mạng lưới thành phố (tính đến đỉnh cống), m h- độ sâu chôn cống đầu tiên trong sân nhà hay trong tiểu khu (lấy bằng 0.2- 0.4m), m i- độ dốc của cống trong tiểu khu hay sân nhà l- cjiều dài của cống trong tiểu khu hay sân nhà, m
Z1, Z2 – cao độ mặt đất, tương ứng ở giếng thăm đầu tiên của mạng lưới ngoài phố và mạng lưới trong sân nhà hay tiểu khu, m
- độ chênh của ống trong sân nhà và ngoài phố (=D-d), m
Hình 2.9: Sơ đồ xác định độ sâu chôn cống đầu tiên
1 Cống đường phố; 2 Cống sân nhà hay tiểu khu
1 Giếng thăm trên mạng lưới ngoài phố; 2 Ống nối cống tiểu khu với cống ngoài phố; 3 Giếng kiểm tra; 4 Cống trong sân nhà; 5 Nhánh nối ống đứng thoát nước với cống trong sân nhà; 6 Ống đứng thoát nước trong sân nhà
Cống thoát nước không nên được đặt quá sâu để tránh khó khăn trong công tác xây lắp và quản lý sau này Cần quy định độ sâu tối đa cho cống, với độ sâu lớn hơn cần sử dụng trạm bơm Độ sâu tối đa chôn cống phụ thuộc vào tính chất đất, mực nước ngầm và phương pháp thi công Quy phạm quy định độ sâu tối đa không quá 6-8m, trong trường hợp đất yếu không quá 4-4,5m.
2.5.2 Độ sâu chôn cống trên mạng lưới
Chiều sâu chôn cống ở hố ga thứ i: Hi
Hi = Zi – Zi-1 + Hi-1 + icống.L
H i-1 – Chiều sâu chôn cống ở hố ga thứ i-1
Z i-1 , Z i – Cao trình mặt đất ở hố ga thứ i-1 và hố ga thứ i i cống – Độ dốc cống giữa 2 hố ga thứ i-1 và i
Khoảng cách giữa hố ga thứ i-1 và hố ga thứ i là rất quan trọng trong thiết kế công trình ngầm Ở các nước phát triển, các công trình ngầm thường được đặt chung trong một hào ngầm để thuận tiện cho việc kiểm tra và sửa chữa Tuy nhiên, tại Việt Nam, các công trình ngầm thường được bố trí riêng rẽ, với các ống thoát nước đặt trên hè hoặc lòng đường Việc bố trí cần tuân thủ khoảng cách quy định với các công trình ngầm khác và nên được thiết kế để có thể thi công đồng thời với các công trình khác, nhằm tiết kiệm công tác đào đất.
