Bài giảng hệ thống thoát nước

Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước và các loại nước thải .... Các bộ phận của sơ đồ hệ thống thoát nước khu dân cư .... Những đặc điểm của các công trình trên hệ thống thoát nước mưa ....

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

GS TS DƯƠNG THANH LƯỢNG

TẬP HUẤN QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG

HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH THUẬN

Phần 1

HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

MỤC LỤC

BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VÀ DANH TỪ VIẾT TẮT 3

1 CÁC HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC 4

1.1 Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước và các loại nước thải 4

1.2 Sơ đồ và phân loại hệ thống thoát nước 4

1.3 Lựa chọn sơ đồ hệ thống thoát nước 6

1.4 Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước và vào nguồn tiếp nhận 8

1.5 Sơ đồ thoát nước khu dân cư 11

2 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 12

2.1 Những tài liệu cơ bản để thiết kế 12

2.2 Dân số tính toán 12

2.3 Tiêu chuẩn và chế độ thải nước 12

2.4 Công thức xác định lưu lượng tính toán nước thải 15

2.5 Biểu đồ dao động nước thải 16

2.6 Tổng lượng nước thải 18

3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG THOÁT NƯỚC 23

3.1 đặc điểm chuyển động của nước thải trong cống thoát nước 23

3.2 Các tiết diện cống và đặc tính thuỷ lực 23

3.3 Tổn thất thuỷ lực dọc đường 24

3.4 Tổn thất cục bộ 25

3.5 Đường kính tối thiểu và độ đầy tối đa 25

3.6 Vận tốc và độ dốc 26

3.7 Thực hành tính toán thủy lực cống thoát nước 27

4 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 28

4.1 Các bộ phận của sơ đồ hệ thống thoát nước khu dân cư 28

4.2 Sơ đồ vạch tuyến mạng lưới thoát nước 29

4.3 Nguyên tắc vạch mạng lưới 31

4.4 Bố trí cống trên đường phố 32

4.5 Độ sâu chôn cống thoát nước 36

4.6 Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn cống 37

4.7 Nguyên tắc cấu tạo mạng lưới thoát nước và thiết kế trắc dọc 41

4.8 Đặc điểm về cấu tạo và tính toán mạng lưới thoát nước xí nghiệp công nghiệp 46

5 THOÁT NƯỚC MƯA VÀ THOÁT NƯỚC CHUNG 47

A THOÁT NƯỚC MƯA 47

5.1 Mưa và sự hình thành dòng chảy 47

5.2 Thiết kế hệ thống thoát nước mưa 51

5.3 Những đặc điểm của các công trình trên hệ thống thoát nước mưa 63

5.4 Trạm bơm, hồ điều hoà và cửa xả nước mưa 65

B THOÁT NƯỚC CHUNG 65

5.5 Điều kiện sử dụng và hướng cải tạo hệ thống thoát nước chung của một số đô thị nước ta 65

5.6 Đặc điểm thiết kế mạng lưới của hệ thống thoát nước chung 66

6 CỐNG VÀ KÊNH MƯƠNG 66

6.1 Những yêu cầu đối với cống và kênh mương 67

6.2 Các loại cống dùng để xây dựng cống thoát nước 67

6.3 Mối nối đầu cống 69

6.4 Nền và bệ cống 69

7 CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI 71

7.1 Giếng thăm 71

7.2 Giếng chuyển bậc 73

7.3 Giếng tràn tách nước mưa trên hệ thống thoát nước chung 75

7.4 Cống đặt qua sông hồ và kênh đào 77

7.5 Cống qua đường sắt và đường ô tô 79

7.6 Hồ điều hoà trong hệ thống thoát nước mưa đô thị 80

7.7 Tóm tắt các công trình trên hệ thống thoát nước 83

8 TRẠM BƠM NƯỚC THẢI 84

8.1 Nhiệm vụ và vị trí của trạm bơm nước thải 84

8.2 Phân loại trạm bơm nước thải 84

8.3 Các loại máy bơm nước thải 85

8.4 Bể chứa của trạm bơm thoát nước 85

8.5 Thiết kế ống dẫn, tính cột nước bơm và chọn máy 89

8.6 Một số dạng kết cấu trạm bơm nước thải 89

8.7 Các vấn đề cần nghiên cứu thêm 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VÀ DANH TỪ VIẾT TẮT

BTCT Bê tông cốt thép NTCN Nước thải công nghiệp

ĐCTV Địa chất thủy văn TC Tiêu chuẩn

1 CÁC HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC

1.1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ CÁC LOẠI NƯỚC THẢI

Hoạt động hàng ngày của con người ở các ĐT và điểm DC tạo ra nước thải

Khái niệm về nước thải: Là nguồn ô nhiễm, gồm: chất thải sinh lý của người,

động vật, chất thải trong quá trình SX theo nước xả vào m/trường xung quanh

Tác hại của nước thải:

- Chứa nhiều chất vô cơ độc hại, chất hữu cơ dễ bị phân huỷ thối rữa, nhiều vi trùng gây bệnh nguy hiểm cho người và động vật

- Gây ngập lụt làm ảnh hưởng, hư hại tới nhiều đối tượng khác: đất đai, đường

xá, CT kiến trúc

Nhiệm vụ của HTTN: Thu gom, vận chuyển nhanh chóng NT ra khỏi khu vực,

đồng thời xử lý và khử trùng đạt yêu cầu VS trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Các loại nước thải:

- Nước thải sinh hoạt: Từ các chậu rửa, buồng tắm, nhà xí, tiểu

- Nước thải sản xuất: Thải ra sau quá trình SX; thành phần rất khác nhau, phụ

thuộc vào tính chất của SX

Phân biệt:

+ NTSX bẩn nhiều (nước bẩn): NT từ các cơ sở SX hóa chất, sản suất giấy,

NT bệnh viện… chứa nhiều chất bẩn, độc hại

+ NTSX bẩn ít (NT sạch): nước để rửa các thiết bị, làm sạch các thiết bị, nước làm mát không mang nhiều chất bẩn và độc hại

- Nước mưa bẩn: Sau khi rơi xuống chảy trên mặt đường, quảng trường, khu

DC, XN bị nhiễm bẩn

Nước trong đô thị: NTSH, NTSX được dẫn chung thì hỗn hợp đó được gọi là

nước thải đô thị

1.2 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

Khái niệm: HTTN là tổ hợp các CT, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ

chức để thực hiện nhiệm vụ chuyển NT ra khỏi khu vực

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

+ Riêng không hoàn toàn

Đặc điểm:

- HT có nhiều mạng lưới

Riêng hoàn toàn: Mỗi loại có 1 mạng riêng:

- 1 mạng thoát NM

- 1 mạng thoát NTSH

- 1 mạng thoát NTSX…

Riêng không hoàn toàn: Có thể gộp một số loại NT vào một mạng:

- 1 mạng để thoát NT bẩn (NTSH, NTSX bẩn)

- 1 mạng để thoát NT sạch (NM, NTSX sạch) có thể xả tr/tiếp và nguồn

3 HT thoát nước nửa riêng

- HT có 2 mạng lưới: MLTN bẩn và MLTN mưa, làm việc như sau:

Khi mưa nhỏ: NTSH + NM thoát chung

Khi mưa lớn: NTSH, NM thoát riêng

- Tại những chỗ giao nhau 2 HT (NM và NT) x/dựng các giếng tràn tách nước mưa

1.3 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

1 Ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng của các hệ thống thoát nước

a Hệ thống thoát nước chung

Ưu điểm:

- Tổng ch/dài của MLTN nhỏ (giảm 3040% so với HTTN riêng hoàn toàn), đặc biệt k/tế đ/với các khu mà mật độ nhà cao tầng lớn Chi phí QL mạng giảm 1520%

- Tốt nhất về VS vì toàn bộ các loại nước đều được xử lý (nếu không tách NM)

Nhược điểm:

- Chế độ th/lực trong cống và các CT (TXL, TB ) không đ/hoà, nhất là trong đ/kiện mưa lớn và khu nhà thấp tầng Khi Q nhỏ: lắng cặn, Q lớn: ngập lụt

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

Điều kiện ứng dụng:

- Giai đoạn đầu x/dựng của HTTN riêng

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

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

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

- Cường độ mưa nhỏ

2 Hệ thống thoát nước riêng

Ưu điểm:

- Chỉ phải làm sạch NTSH và NTSX bẩn, nên các CT (cống, TB, CTXL) nhỏ; giá thành XL nước thấp

- Giảm được vốn đầu tư x/dựng

- Chế độ thuỷ lực của HT ổn định

- Quản lý, bảo dưỡng dễ

Nhược điểm:

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

- Có song song nhiều HT CT, mạng trong ĐT, chiếm nhiều kh/ gian

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

Điều kiện ứng dụng:

- ĐT lớn, tiện nghi, các XNCN

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

- Cường độ mưa lớn

- NT đòi hỏi phải XL sinh hoá

3 Hệ thống thoát nước nửa riêng

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

- Giếng tách nước mưa thường không đạt hiệu quả mong muốn về VS

Điều kiện ứng dụng:

- Đô thị lớn (>50.000 ng)

- Yêu cầu mức độ XLNT cao khi:

+ Nguồn tiếp nhận trong ĐT nhỏ và d/chảy yếu

+ 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

2 Một số chú ý khi chọn loại sơ đồ HTTN

- Tuỳ theo đ/kiện cụ thể mà chọn loại sơ đồ HTTN cho phù hợp trên cơ sở so sánh KT-KT

- Không được xả NT vào kênh hở, nếu vk<0,05 m/s và Qk<1 m3/s Không được

xả NT vào bãi tắm, hồ nuôi cá nếu không được sự đồng ý của CQ chủ quản

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

- Đô thị lớn (>100.000 ng) với nhiều mức độ tiện nghi khác nhau có thể sử dụng HTTN hỗn hợp

- Quy hoạch TN phải tính đến đ/kiện của đ/phương và khả năng phát triển KT, x/dựng CT mới phải kết hợp tận dụng hiệu quả CT sẵn có

- Khi quy hoạch HTTN cần 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 khi áp dụng công 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

+ Chất lượng NT tại các điểm sử dụng và các điểm xả vào nguồn tiếp nhận

- Tóm lại, chọn sơ đồ HTTN cần đảm bảo các mặt: KT-KT, VS, 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

1.4 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)

- 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 khi không làm hại HT (cống, CTXL ):

+ Không chứa chất ăn mòn VL

+ Không chứa chất làm ảnh hưởng xấu đến quá trình XL sinh học nước thải + Không làm tắc cống hoặc tạo thành chất khí dễ cháy nổ

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

+ Nhiệt độ <40 oC

+ Nồng độ pH=6,58,5

Bảng 1.1 Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước

Các loại nước thải

HT thoát nước

HT riêng

HT chung

Nước thải SH từ

- Nhà ở, nhà công cộng, nhà SX + + - - +

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

cách ly, sau khi clo hoá + + - - +

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

lắng cát, sau khi đã pha loãng nước + + - - +

- 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

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 bị cạn kiệt dần và sau đó là quá trình kỵ khí xảy ra Quá trình phân huỷ kỵ khí làm các chất hữu cơ tạo thành CH4, CO2, các chất chứa lưu huỳnh thành H2S rất hôi thối 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 thể lợi dụng, nhưng cần một th/gian nhất định và chỉ trong một phạm vi cho phép

Bảng 1.2 Nồng độ giới hạn của các chất trong dòng hỗn hợp nước thải đô thị và nước sông hồ tại tiết diện tính toán ở hạ lưu cửa xả (TCVN 5942:1995)

1.5 SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC KHU DÂN CƯ

1 Thiết bị thu và dẫn nước bên trong nhà

- Các thiết bị VS: 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 mạng còn có các giếng thăm, giếng kiểm tra

Mạng lưới thoát nước ngoài nhà có thể gồm:

2 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

2.1 NHỮNG TÀI LIỆU CƠ BẢN ĐỂ THIẾT KẾ

- Đồ án quy hoạch đô thị (5, 10, 20 năm):

- Tài liệu thuỷ văn nguồn nước

- Các số liệu về điều kiện VS

- Các tiêu chuẩn thiết kế

2.2 DÂN SỐ TÍNH TOÁN

- Dân số và mật độ dân số có thể tính toán theo lý thuyết dự báo

N=P.F

P - Mật độ dân số, ng/ha; F - D/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 x/dựng HT cục bộ

2.3 TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ THẢI NƯỚC

TCTN là lượng nước thải trung bình tính trên đầu người trong 1 ngày đêm (đ/với DC) hoặc tính trên một đ/vị sản phẩm, một ca làm việc hoặc một dụng cụ máy móc (đ/với các loại khác)

Bảng 2.1 TCTN sinh hoạt khu dân cư

TT Mức độ tiện nghi của ngôi nhà TCTN SH 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 Khi chưa có đủ số liệu thì có thể lấy theo quy phạm (TCXDVN 33:2006):

Bảng 2.2 TCCN sinh hoạt khu dân cư

Nước sinh hoạt Đô thị loại I loại II, III Đô thị ĐT loại IV, điểm

Phân xưởng nóng, toả nhiệt ( 3 kCal/m3/h): q=35 l/ng/ca Kh.max=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 2.3 TCTN tắm ở XNCN

Nhóm SX Đặc điểm vệ sinh quá trình SX Số người sử dụng cho 1 vòi hoa sen

I a) Không làm bẩn quần áo và tay chân 30

3 Tiêu chuẩn nước tưới đường, tưới cây

Theo TCXDVN 33:2006

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 đ/kiện địa phương

4 Tiêu chuẩn nước thải SX

Tính theo đ/với 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 d/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

HSKĐH ngày Kng: LL ngày / LL ngày trung bình trong năm:

Kng=

tb ngđ

ngđ

Q

Q HSKĐH giờ Kh: LL giờ / LL giờ trung bình trong ngày:

Kh=

tb h

h

Q Q

HSKĐH chung K0: LL giờ / LL giờ trung bình trong năm

HSKĐH chung lớn nhất K0 max: LL giờ lớn nhất của ngày dùng nước lớn nhất /

LL giờ trung bình trong năm

HSKĐH chung nhỏ nhất K0 min: LL giờ nhỏ nhất của ngày dùng nước ít nhất / LL giờ trung bình trong năm

Các hệ số Kng, Kh, K0 max; K0 min lấy theo thực tế thống kê Nếu chưa biết có thể lấy theo quy phạm (TCVN 7957:2008)

Bảng 2.4 Hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt khu dân cư

2.4 CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN NƯỚC THẢI

1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư

1000

qN

Qngđ.tb  

m3/ngđ

1000

KqN

Qngđ.max   ng.max

100024

qN

KqN

Qs.tb  

l/s

86400

KqN

QSXngđ.tb  

m3/ngđ

3600T

KPm

T - Th/gian làm việc tối đa trong ca, h

3 Lưu lượng nước thải SH trong các XN công nghiệp

1000

N35N25

KN35K

N25Q

2 max h 4

1 max h 3 SH

QQ

SH max h SH

max

.

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

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

T - Th/gian làm việc trong ca, h

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

1000

N60N40

N60N40Q

tam

8 7

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

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

2.5 BIỂU ĐỒ DAO ĐỘNG NƯỚC THẢI

Lưu lượng NT biến đổi theo th/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.max=1,101,3; K0 max=1,153 tuỳ theo đặc điểm của từng đô thị)

%17,4

%65,5

K0max 

1 Dao động của NTSH của khu dân cư

LL tương đối % theo giờ trong ngày (thường lấy tương tự) phụ thuộc số dân trong đô thị Khi số dân càng ít, càng không điều hoà (bảng 2.5)

1,55 1,55 1,55 1,55 1,55

5,95 5,86,7 6,7 6,7

6,05 6,05 5,6 5,6

Bảng 2.6 Độ dao động lưu lượng tương đối của NTSH trong XNCN

Giờ thứ PX nguội (Kh.max=3) PX nóng (Kh.max=2,5)

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

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

4 Dao động của NTSX từ các XNCN

Chế độ thải nước SX lấy theo số liệu của đồ án thiết kế công nghệ Sơ bộ có thể lấy đều theo các giờ trong 1 ca

5 Dao động nước thải từ các CTCC

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

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

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

2.6 TỔNG LƯỢNG NƯỚC THẢI

1 Tổng lượng NTSH của khu dân cư

* Theo mật độ dân số

Tính theo các công thức trên và lập bảng tính

Bảng 2.7 Thống kê lưu lượng NTSH khu dân cư theo mật độ dân số

ha

Số dân,

ng

TCTN, l/ng/ngđ

Tổng cộng:

* Theo LL đơn vị (module LL)

Coi LL phụ thuộc d/tích:

86400

Pq

ngđ 1

0

F86400

1000)

QQ

(86400

Pqq

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

Nếu Qttr<<Qngđ.tb (Qttr<5%Qngđ.tb) có thể bỏ qua ảnh hưởng của Qttr đến q0

Bảng 2.8 Thống kê lưu lượng NTSH khu dân cư theo modul lưu lượng

TT Ký hiệu

lưu vực

D/tích lưu vực,

ha

Modul

LL, l/s/ha

Tổng cộng:

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 vào mạng cống đường phố hoặc từ mạng cống nhánh vào mạng cống chính phải tính LL riêng biệt cho các CT (nhà ở, nhà CC, TH, BV )

Bảng 298 Thống kê lưu lượng tập trung từ các công trình riêng biệt

TT Loại công

trình

Th/gian l/việc, h

Số người

TCTN, l/ng/ngđ Kh.max

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

Bảng 2.9 Ví dụ thống kê lưu lượng NTSH và NT tắm của các xí nghiệp

A

1

Nóng 20 200 35 7,00 2,5 80 160 60 9,60 1 Lạnh 80 800 25 20,00 3 30 240 40 9,60 1

2

Nóng 20 160 35 5,60 2,5 80 128 60 7,68 1 Lạnh 80 640 25 16,00 3 30 192 40 7,68 1

3

Nóng 20 120 35 4,20 2,5 80 96 60 5,76 1 Lạnh 80 480 25 12,00 3 30 144 40 5,76 1

2

Nóng 20 80 35 2,80 2,5 80 64 60 3,84 1 Lạnh 80 320 25 8,00 3 30 96 40 3,84 1

3

Nóng 20 60 35 2,10 2,5 80 48 60 2,88 1 Lạnh 80 240 25 6,00 3 30 72 40 2,88 1

Tổng cộng: 3.600 97,20 1.440 69,12

PX lạnh

PX nóng

PX lạnh

PX nóng

PX lạnh m3 % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

1

6-7 12,50 12,50 0,88 2,50 0,44 1,25 5,06 5,21 7-8 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 8-9 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 9-10 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 10-11 15,65 18,75 1,10 3,75 0,55 1,88 7,27 7,48 11-12 31,25 37,50 2,19 7,50 1,09 3,75 14,53 14,95 12-13 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 13-14 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81

 100 100 7,00 20,00 3,50 10,00 40,50

2

14-15 12,50 12,50 0,70 2,00 0,35 1,00 4,05 4,17 15-16 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 16-17 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 17-18 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 18-19 15,65 18,75 0,88 3,00 0,44 1,50 5,81 5,98 19-20 31,25 37,50 1,75 6,00 0,88 3,00 11,63 11,96 20-21 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 21-22 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24

 100 100 5,60 16,00 2,80 8,00 32,40

3

22-23 12,50 12,50 0,53 1,50 0,26 0,75 3,04 3,13 23-24 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 0-1 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 1-2 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 2-3 15,65 18,75 0,66 2,25 0,33 1,13 4,36 4,49 3-4 31,25 37,50 1,31 4,50 0,66 2,25 8,72 8,97 4-5 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 5-6 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68

 100 100 4,20 12,00 2,10 6,00 24,30

4 Tổng lượng nước thải của cả đô thị

Bảng 2.11 Ví dụ tổng hợp lưu lượng nước thải đô thị

Giờ

NTSH NT BV NT TH Nước thải công nghiệp Tổng hợp

(m3)

NTSH (m3)

Tắm (m3) m

3

%

% m3 % m3 % m3

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 0-1 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 1,64 611,6 2,12 1-2 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 1,64 611,6 2,12 2-3 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 1,64 611,6 2,12 3-4 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 4,36 614,3 2,13 4-5 1,65 297,0 0,5 1,20 312,5 8,72 619,4 2,15 5-6 4,2 756,0 0,5 1,20 312,5 1,64 1.071,3 3,71 6-7 5,8 1.044,0 3,0 7,20 8,42 38,73 500,0 5,06 17,28 1.612,3 5,59 7-8 5,8 1.044,0 5,0 12,00 7,55 34,73 500,0 2,73 1.593,5 5,52 8-9 5,85 1.053,0 8,0 19,20 7,55 34,73 500,0 2,73 1.609,7 5,58 9-10 5,85 1.053,0 10,4 24,96 7,55 34,73 500,0 2,73 1.615,4 5,60 10-11 5,85 1.053,0 6,0 14,40 7,55 34,73 500,0 7,27 1.609,4 5,58 11-12 5,05 909,0 9,6 23,04 7,55 34,73 500,0 14,53 1.481,3 5,13 12-13 4,2 756,0 9,4 22,56 7,55 34,73 500,0 2,73 1.316,0 4,56 13-14 5,8 1.044,0 6,0 14,40 15,20 69,92 500,0 2,73 1.631,0 5,65 14-15 5,8 1.044,0 5,0 12,00 7,55 34,73 437,5 4,05 28,80 1.561,1 5,41 15-16 5,8 1.044,0 8,1 19,44 7,55 34,73 437,5 2,18 1.537,9 5,33 16-17 5,8 1.044,0 5,5 13,20 7,55 34,73 437,5 2,18 1.531,6 5,31 17-18 5,75 1.035,0 5,0 12,00 8,43 38,78 437,5 2,18 1.525,5 5,28 18-19 5,2 936,0 5,0 12,00 437,5 5,81 1.391,3 4,82 19-20 4,75 855,0 5,0 12,00 437,5 11,63 1.316,1 4,56 20-21 4,1 738,0 3,7 8,88 437,5 2,18 1.186,6 4,11 21-22 2,85 513,0 2,0 4,80 437,5 2,18 957,5 3,32 22-23 1,65 297,0 1,0 2,40 312,5 3,04 23,04 638,0 2,21 23-24 1,65 297,0 0,5 1,20 312,5 1,64 612,3 2,12

Tổng 18.000,0 100 240,0 100 460,0 10.000,0 97,2 69,1 28.866,3 100

3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG THOÁT NƯỚC

3.1 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

- Nếu lượng chất không tan nhỏ hơn hoặc bằng khả năng chuyển tải của d/chảy 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 d/chảy thì cặn bị lắng

Không gian lòng cống gồm 3 phần:

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc dòng chảy

1 Khoảng trống (để thông hơi)

b - Hệ số, ph/thuộc h/dạng, k/thước, độ nhám của thành cống và t/c của NT

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

3.2 CÁC TIẾT DIỆN CỐNG VÀ ĐẶC TÍNH THUỶ LỰC

Việc lựa chọn loại tiết diện cống phải đạt được các yêu cầu:

- Khả năng chuyển tải lớn nhất, chống lắng đọng tốt

- Chịu lực tốt

- Giá thành xây dựng nhỏ

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

Một số loại tiết diện thường gặp:

Hình 3.2 Các loại tiết diện cống

1

(Manning)

Trong đó:

vh

Dmin = 150 mm đ/với mạng trong sân nhà

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

Dmin = 300 mm đ/với mạng thoát nước mưa

2 Độ đầy tối đa

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

Nguyên lý thông hơi MLTN: nhờ vào chênh lệch áp suất giữa điểm ra ống thông hơi trong các nhà cao tầng và khe hở ở nắp tấm đan hố ga trên mạng ngoài phố Bảng 3.1 Độ đầy tối đa

Đường kính, mm Đối với HTTN thải HTTN mưa và

HTTN chung Sinh hoạt Sản xuất

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

Đ/với kênh đất, tra bảng, phụ thuộc t/c của đất làm kênh và độ sâu h, hoặc tính theo công thức, chẳng hạn, công thức Ghiêc-kan:

vkx = KQ0,1; m/s

K - Hệ số, K= 0,53 ÷0,75 tùy theo tính chất của đất làm kênh

2 Vận tốc không lắng cho phép

v  vkl

vkl - Tốc độ tối thiểu để không lắng cho phép

Trong thực tế tính toán MLTN, có thể áp dụng cho các loại cống như bảng: Bảng 3.2 Tốc độ tối thiểu

Cống với đường kính d, mm Tốc độ tối thiểu vtth, m/s

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

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

Trong thực hành, nếu không có đủ số liệu có thể sử dụng c/thức của Federov:

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

Có thể xác định theo công thức kinh nghiệm:

imin=

d

1

3.7 THỰC HÀNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC 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 theo 1 trong 2 cách sau:

Cách 1 Sử dụng các bảng tính, biểu đồ, toán đồ có sẵn Cách tính này rất tiện,

nhanh, giảm các lần nội suy nên giảm nhẹ khối lượng tính toán đáng kể

Cách 2 Tính trực tiếp theo lập trình và sử dụng máy tính

4 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

4.1 CÁC BỘ PHẬN CỦA SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 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

Mạng TN tiểu khu nhận NT từ các ngôi nhà trong tiểu khu rồi v/chuyển ra mạng

ngoài phố Để kiểm tra chế độ làm việc của mạng tiểu khu, người ta x/dựng giếng thăm, giếng kiểm tra Đoạn cống nối từ giếng kiểm tra tới giếng thăm trên

Hình Sơ đồ tổng quát các thiết bị thu và HT dẫn nước thải trong nhà

13 Giếng kiểm tra

14 Giếng thăm trên mạng lưới đường phố

mạng lưới đường phố gọi là nhánh nối

Mạng TN đường phố thu NT từ các mạng TN tiểu khu, có rất nhiều nhánh, bao

trùm những khu vực rộng lớn, dẫn nước tự chảy hoặc bơm

NT trên các lưu vực được tập trung về cống góp lưu vực rồi chuyển qua cống góp chính và vận chuyển ra ngoài đô thị

Hình Sơ đồ mạng thoát nước tiểu khu

1 Mang TN tiểu khu

- 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 x/dựng khi cần chuyển NT từ vị trí này tới vị trí khác

- TB chính dùng để đưa NT lên CTXL 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

4.2 SƠ ĐỒ VẠCH TUYẾN 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 CTXL 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

2 Sơ đồ giao nhau

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

- Cống góp chính đặt song song với nguồn

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

3 Sơ đồ phân vùng

- Sử dụng khi địa hình có độ dốc lớn, hoặc dốc không đều, hoặc có nhiều triền khác nhau, hoặc không thể tự chảy được

- Khu vực thoát nước được chia thành các khu vực nhỏ hơn Tất cả các cống chính của các khu vực nhỏ được tập trung về 1 TXL, nếu vùng thấp không tự chảy lên TXL được thì dùng TB (khu vực)

4 Sơ đồ không tập trung

- Sử dụng khi đô thị lớn hoặc có địa hình phức tạp hoặc đô thị phát triển theo kiểu hình 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

Có các sơ đồ sau:

- Sơ đồ hộp (a): khi đ/hình bằng, tiểu khu có d/tích lớn và CT không xây sâu vào bên trong

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

- Sơ đồ xuyên khu (c)

Hình Các sơ đồ vạch tuyến mạng lưới thoát nước

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, kh/cách VS tối thiểu 500m đ/với khu DC và XNCN thực phẩm

4 Giảm tối thiểu CT giao tiếp

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

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

3) Kh/cách tối thiểu L từ cống tới gờ móng nhà là 3

m (cống tự chảy), 5 m (cống có áp), hoặc tính:

5,02

btg

10) Khi gặp ống cấp nước có thể theo 1 trong 2 cách (hình vẽ) Cống TN tiểu khu

có thể đặt cao hơn ống cấp mà không theo quy định trên, nhưng phải cao >0,5m

11) 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

Hình Tunel dùng để

bố trí công trình ngầm

1- Thoát nước mưa; 2- Thoát nước bẩn; 3- Giếng thăm;

4- Cáp điện;

5- Cáp điện thoại; 6- Ống cấp nước;

7- Cấp nhiệt;

8- Rãnh

4.5 ĐỘ SÂU CHÔN CỐNG THOÁT NƯỚC

3 Cống sân nhà (tiểu khu)

4 Giếng kiểm tra

5 Cống nối tiểu khu với cống ngoài phố

6 Giếng thăm trên mạng ngoài phố

- Độ sâu chôn cống ban đầu H được xác định:

H = h + ii.Li + ik.Lk + Z2  Z1 + d

h - Độ sâu chôn cống ban đầu trong sân nhà hoặc tiểu khu; h=(0,20,4)+d

ii - Độ dốc của cống trong sân nhà (tiểu khu)

Li - Ch/dài các đoạn cống trong sân nhà (tiểu khu)

ik - Độ dốc của các đoạn cống nối từ giếng KT tới cống ngoài phố

Lk - Ch/dài của các đoạn cống nối từ giếng KT tới cống ngoài phố

Z1, Z2 - Cốt mặt đất tại giếng thăm đầu tiên của cống trong sân nhà (tiểu khu)

4.6 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN CHO TỪNG ĐOẠN CỐNG

Đoạn cống tính toán là kh/cách giữa 2 điểm (giếng thăm) mà LL quy ước là không đổi

n cq

n cs

n dđ

n

' 0

F - D/tích tất cả các tiểu khu đổ vào nhánh bên của đoạn cống thứ n

Ví dụ 1: Xác định Qtt cho khu DC và XNCN P=220 ng/ha, q=300 l/ng/ngđ Nếu

- Tiến hành vạch tuyến cống chính, cống đường phố, chia mạng lưới, đánh số các điểm tính toán, xác định d/tích và LL

- Tính q0:

q0=

360024

2202733600

24

Nq

Sơ đồ vạch tuyến MLTN thải đô thị