mạng lưới thoát nước sinh hoạt

trình bày về mạng lưới thoát nước sinh hoạt

Chương 3 :

MẠNG LƯỚI THOÁT NUỚC THẢI 3.1 Sơ lược về nước thải sinh hoạt

Khu dân cư Phú Xuân không có cơ sở sản xuất công nghiệp, do đó nước thải chỉ là nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ nước cấp, sau khi phục vụ sinh hoạt con người như : ăn uống, tắm giặt, vệ sinh trở nên bị nhiễm bẩn Trong đó, vật chất nhiễm bẩn thuộc nguồn gốc vô cơ và hữu cơ tồn tại dưới dạng không hòa tan, keo, hòa tan

Nước thải sinh hoạt khi chưa bị phân hủy có màu nâu, chứa nhiều cặn lơ lửng và chưa bốc mùi khó chịu Dưới điều kiện môi trường nhất định, vi khuẩn tự nhiên có trong nước và đất sẽ tác dụng vào các chất thải, gây ra các phản ứng sinh hóa làm biến đổi tính chất của nước thải Nước thải sẽ chuyển dần từ màu nâu sang màu đen và bốc mùi khó chịu

Nước thải từ khu dân cư phải được thu gom, vận chuyển đến nơi tập trung ở ngoài khu dân cư để xử lý và xả ra nguồn tiếp nhận Quá trình xử lý và xả ra nguồn tiếp nhận phải đáp ứng hai yêu cầu sau :

- Giảm đến mức tối thiểu ảnh hưởng độc hại của nước thải đối với sức khoẻ cộng đồng

- Loại bỏ hoàn toàn hoặc giảm đến mức tối đa tác động xấu của nước thải đến chất lượng nước trong nguồn tiếp nhận và chất lượng của môi trường tự nhiên nói chung

3.2 Tính toán lưu lượng nước thải

3.2.1 Tiêu chuẩn thoát nước :

Tiêu chuẩn thoát nước là lượng nước thải trung bình ngày đêm tính cho mỗi người sử dụng hệ thống thoát nước

Các tiêu chuẩn thoát nước sẽ lấy bằng các tiêu chuẩn cấp nước đã xác định ở phần Cấp nước :

- Tiêu chuẩn thoát nước khu nhà phố : qnp = 200 lít/người.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn thoát nước khu chung cư : qcc = 180 lít/người.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn thoát nước khu biệt thự : qbt = 250 lít/người.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn thoát nước cho bệnh viện : qbv = 250 lít/người.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn thoát nước cho trường học : qth = 20 lít/họcsinh.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn thoát nước cho trung tâm thương mại : qtm = 12 lít/m 2 ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn thoát nước cho khu hành chính : qhc = 10 lít/m 2 ngàyđêm.

3.2.2 Tính toán lưu lượng nước thải

Lưu lượng nước thải bao gồm lưu lượng nước thải từ các khu nhà phố, chung cư, biệt thự, trường học, bệnh viện, trung tâm hành chính , thương mại dịch vụ

a Lưu lượng nước thải từ khu nhà phố , chung cư, biệt thự :

- Lưu lượng thoát nước thải :

max,ngd

1000

sh ng

q N

Trong đó : - Qmax,ngđ : lưu lượng sinh hoạt lớn nhất ngày đêm

- K : hệ số không điều hòa ngày đêm , chọn K =1.4

- qsh : tiêu chuẩn thoát nước : q chungcư = 180l/ng.ngđ , q nhàphố = 200l/ng.ngđ ,

q biệtthự = 250l/ng.ngđ

- Lượng nước thải được theo đổi theo từng giờ trong cả ngày đêm, được biểu thị bằng hệ số dùng nước không điều hòa giờ Khmax

hmax max max

Với : - α : hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình , chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địa phương Chọn αmax = 1.25

- β : hệ số kể đến số dân trong khu dân cư được xác định theo bảng 3.2 mục 3.3 TCXDVN 33 – 2006 với số dân : 32810 ta có : βmax = 1.2

Vậy : Khmax= αmax× βmax=1.25 1.2=1.5 ×

Bảng 3.1 : Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư

Tiểu khu Ký hiệu Diện tích(ha) qsh

(l/ng.ngđ)

Dân số (Người)

Q (m3/ngđ)

Q (m3/h)

Q (l/s) Nhà phố NP1NP2 2.663.68 200200 644895 180.32250.6 10.447.51 2.092.9

Biệt thự BT1BT2 9.618.33 250250 15571347 544.95471.45 22.7119.64 6.305.46

Chung cư CC1CC2 6.267.60 180180 27043280 681.41826.56 28.3934.44 7.899.57

b Lưu lượng nước thải từ khu trung tâm hành chính, thương mại dịch vụ:

t

ngd

tm

Q , =10 (m 3 /ngđ)

Với : - ,

ngd

hc tm

Q : lưu lượng nước thải cho trung tâm hành chính trong một ngày đêm

- F : diện tích khu ( ha)

- qt : tiêu chuẩn thoát nước cho khu trung tâm hành chính , thương mại dịch vụ

q tm = 12lít/m 2 ngđ, q hc =10lít/m 2 ngđ

- Lượng nước sử dụng cho trung tâm hành chính được phân bổ sử dụng đều trong 10giờ ( từ 7 giờ sáng đến 5 giờ chiều )

- Lượng nước sử dụng cho thương mại dịch vụ được phân bổ sử dụng đều trong 14giờ ( từ 8 giờ sáng đến 10 giờ tối )

Bảng 3.2 : Lưu lượng nước thải khu trung tâm hành chính & thương mại dịch vụ

Tiểu khu Ký hiệu Diện tích(ha) ( l/mq2,ngđ) (m3Q/ngđ) (mQ3/h) (l/s)Q

c Lưu lượng nước thải từ khu trường học, bệnh viện

,

1000

ngd sh

bv th

q N

Q = (m 3 /ngđ)

- Với : - Qngd : lưu lượng nước thải trong một ngày đêm

- qsh : tiêu chuẩn nước cho bệnh viện và trường học ,

q bv = 250lít/người.ngđ , q trườnghọc = 20lít/họcsinh.ngđ.

- N : số giường của bệnh viện hay số học sinh Theo quy hoạch, bệnh viện có 500 giường, trường học có 2000hs

- Lượng nước thải cho bệnh biện được phân bổ sử dụng theo hệ số pattern bệnh viện

- Lượng nước thải cho trường học được phân bổ sử dụng theo hệ dố pattern trường học

Bảng 3.3 : Lưu lượng nước thải khu bệnh viện & trường học

Tiểu khu Ký hiệu N ( l/mq2,ngđ) (m3Q/ngđ) (mQ3/h) (l/s)Q

⇒ Tổng lượng lưu lượng nước thải trong 1 ngày đêm :

Qngđ = Qsinhhoạt + Qtmdv + Qtthc + Qbệnhviện + Qtrườnghọc

= 9045.53 + 602.4 + 362 + 125 + 50

= 10184.93 (m3/ngđ)

3.2.3 Thống kê lưu lượng nước thải cho toàn khu dự án

Bảng 3.4 : Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải

Giờ Nước sinh hoạt TTHC

(m3/h) TMDV(m3/h) Bệnh viện Trường học (mQ3tc/h) %Qngđ Pattern

 Nhận xét : Theo bảng tổng hợp, ta thấy lưu lượng nước thải lớn nhất vào lúc 8 – 9 giờ sáng

Khi đó, hệ số không điều hòa giờ của toàn khu là lớn nhất Khmax = 1.604

- Lưu lượng nước thải sinh hoạt là 6.5%Qngđ, : Khmaxsh =

6.5%

1.56 100%

24

=

- Lưu lượng nước thải từ bệnh viện là 8% Qngđbv : Khmaxbv =

8%

1.92 100%

24

=

- Lưu lượng nước thải từ trường học là 6.8% Qngđbv : Khmaxbv =

6.8%

1.632 100%

24

=

- Lưu lượng nước thải từ trung tâm hành chính, thương mại dịch vụ có Kh = 1 không đổi

- Thiết kế mạng lưới thoát nước thải với Khmaxsh=1.56, Khmaxbệnhviện=1.92,

Khmaxtrườnghọc =1.632, Khmax tthc=Khmaxttmdv =1↔lưu lượng thoát nước thải là lớn nhất (8-9h sáng)

3.3 Vạch tuyến mạng lưới thoát nước thải

Dựa vào địa hình và các nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới thoát nước, ta có sơ đồ vạch tuyến như sau : ( xem bản vẽ A1)

3.4 Xác định các thông số ban đầu

3.4.1 Xác định lưu lượng tính toán tại các nút

Lưu lượng tính toán tại các nút được lấy từ giờ thoát nước nhiều nhất (8 – 9 giờ sáng) và được phân bổ về các nút dựa trên các nguyên tắc sau :

- Chảy theo hướng địa hình

- Lưu lượng thoát tại các tiểu khu sẽ được chia đều cho các nút xung quanh có khả năng tự chảy thoát được nước

Bảng 3.5 : Lưu lượng tính toán tại các nút

Nút Lưu lượng đổ vào nút (l/s) cộng dồn (l/s)Lưu lượng Nút Lưu lượng đổ vào nút (l/s) cộng dồn (l/s)Lưu lượng

3.4.2 Chiều dài các đoạn ống

Bảng 3.6 : Chiều dài các đoạn ống

Đoạn ống L (m) Đoạn ống L (m)

3.4.3 Các điều kiện tính toán thoát nước thải

• Đường kính tối thiểu :

Để có giới hạn và thuận tiện trong sử dụng và quản lý, người ta quy định đường kính tối thiểu dùng cho từng hệ thống cống riêng biệt :

• Độ đầy tối đa :

Nước thải chảy trong cống ngay khi đạt lưu lượng tối đa cũng không choáng đầy cống Tỉ lệ giữa chiều cao lớp nước trong cống so với đường kính của nó gọi là độ đầy tương đối (

d

h

) Người ta không cho cống chảy đầy với lý do là cần khoảng trống thông hơi, vận chuyển chất thải Quy định độ đầy tối đa của các ống như sau :

Đường kính (mm)

Độ đầy tối đa max ) (

d h

200 – 300

350 – 450

500 – 900

>900

0.6 0.7 0.75 0.8

• Tốc độ tối thiểu :

- Tốc độ tối thiểu lấy sơ bộ theo bảng sau :

Đường kính (mm) Vận tốc tối thiểu Vtth (m/s)

200 – 250

300 – 400

450 – 500

600 – 800

900 – 1200

0.7 0.8 0.9 0.95 1.25

• Độ dốc tối thiểu : là độ dốc mà khi tăng lưu lượng đạt độ đầy tối đa thì sẽ đạt tốc độ không lắng Độ dốc tối thiểu tỷ lệ nghịch với đường kính ống

d

imin = 1 ( d : mm)

3.5 Tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước thải

3.5.1 Các công thức tính toán

- Công thức tính lưu lượng : Q = AC Ri

lấy hệ số Chezy 1 1 6

n

= → 1 2 3

n

= với : Q : lưu lượng tính toán (m3/s )

i : độ dốc cống

n : độ nhám, lấy n = 0.015

A : diện tích ướt

R : bán kính thủy lực

- Công thức tính độ đầy cống ( α : độ )

1 1 sin 180 1 cos2

h

d

α

Từ đó ta có các công thức sau :

α

+ Diện tích ướt :

2 sin

d

+ Chu vi ướt :

2 180

× + Bán kính thủy lực : 1 sin

4 180

R P

α απ

= = −  ÷

Thay vào công thức tính lưu lượng, ta có công thức tính lưu lượng Q= f(α)như sau :

5 2

3

8 3 45

sin

i

n

απ

3.5.2 Tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước thải :

 Các giá trị tính toán được trình bày trong bảng, trong đó :

- Cột (1) : tên đoạn cống

- Cột (2), (3) : lưu lượng tính toán đầu cống, lưu lượng cộng dồn, đã xác định ở trên

- Cột (4), (5) : cao trình mặt đất tại nút đầu cống , cuối cống (m)

- Cột (6) : chiều dài đoạn cống (m)

- Cột (7) : đường kính cống chọn dựa vào lưu lượng và cống thực tế

- Cột (8), (9) : độ dốc tối thiểu imin và độ dốc chọn ichọn

- Cột (10), (11) : cao trình đỉnh cống tại nút đầu và nút cuối (độ chôn sâu ban đầu chọn là 0.7m)

- Cột (12) : góc mở α , được xác định bằng cách lặp giá trị cột (14) = 0

- Cột (13) : giá trị lưu lượng tính toán Qtt theo α , tính theo công thức (3.3)

- Cột (14) : = cột (13) – cột (3)

- Cột (15) : độ đầy cống, tính theo công thức (3.1)

- Cột (16) : chiều cao lớp nước chảy trong cống, = cột (15) × cột (7)

- Cột (17) : diện tích ướt, tính theo công thức (3.2)

- Cột (18) : vận tốc chảy trong cống, V = Q/A

Bảng 3.7 : Bảng tính tốn thủy lực các đoạn cống

Đoạn Qnútđầu

(l/s)

Qcộngdồn (l/s)

Zđhđ (m)

Zđhc (m)

L (m)

D (m) imin ichọn Z1

(m)

Z2 (m) (ο)α

Qtt (l/s) ∆Q

(l/s) h/d

h (m)

A (m2)

V (m/s)

Tuyến 1-2-3 / 9-7 / 8-7-6-5-4-3-10-11 1-2 7.488 7.488 2.5 2.5 259.2 0.3 0.0033 0.0033 1.800 0.936 124.170 7.488 0.000 0.266 0.0798 0.015 0.497 2-3 7.457 14.945 2.5 2.5 201.1 0.3 0.0033 0.0033 0.936 0.266 152.580 14.945 0.000 0.381 0.1144 0.025 0.603 8-7 3.370 3.370 2.5 2.5 280 0.3 0.0033 0.0033 1.800 0.867 100.030 3.370 0.000 0.179 0.0536 0.009 0.394 9-7 9.889 9.889 2.5 2.5 190 0.3 0.0033 0.0033 1.800 1.167 134.515 9.889 0.000 0.307 0.0920 0.018 0.538 7-6 12.398 25.657 2.5 2.5 230 0.4 0.0025 0.0025 0.867 0.292 148.642 25.657 0.000 0.365 0.1460 0.041 0.619 6-5 8.492 34.149 2.5 2.5 180 0.4 0.0025 0.0025 0.292 -0.158 163.071 34.149 0.000 0.426 0.1706 0.051 0.668 5-4 9.797 43.946 2.5 2.5 210 0.4 0.0025 0.0025 -0.158 -0.683 178.236 43.946 0.000 0.492 0.1969 0.062 0.713 4-3 8.731 52.677 2.5 2.5 160 0.4 0.0025 0.0025 -0.683 -1.083 191.211 52.677 0.000 0.549 0.2195 0.071 0.746 3-10 6.656 74.278 2.5 2.5 180 0.5 0.0020 0.0020 -1.083 -1.443 181.016 74.278 0.000 0.504 0.2522 0.099 0.748 10-11 6.040 80.317 2.5 2.5 270 0.5 0.0020 0.0020 -1.443 -1.983 186.550 80.318 0.000 0.529 0.2643 0.105 0.763

Tuyến 13-12-11 13-12 13.619 13.619 2.5 2.5 290 0.3 0.0033 0.0033 1.800 0.833 148.176 13.619 0.000 0.363 0.1089 0.023 0.588 12-11 16.666 30.285 2.5 2.5 278.7 0.4 0.0025 0.0025 0.833 0.137 156.713 30.285 0.000 0.399 0.1596 0.047 0.647

Tuyến 20-19-18-17-15-14-11 / 16-15 20-19 5.171 5.171 2.5 2.5 270 0.3 0.0033 0.0033 1.800 0.900 112.100 5.171 0.000 0.221 0.0662 0.012 0.446 19-18 15.374 20.545 2.5 2.5 270 0.3 0.0033 0.0033 0.900 0.000 169.655 20.545 0.000 0.455 0.1365 0.031 0.657 18-17 10.031 30.576 2.5 2.5 230 0.4 0.0025 0.0025 0.000 -0.575 157.203 30.576 0.000 0.401 0.1605 0.047 0.649 17-15 9.262 39.838 2.5 2.5 180 0.4 0.0025 0.0025 -0.575 -1.025 172.001 39.838 0.000 0.465 0.1861 0.057 0.696 16-15 6.115 6.115 2.5 2.5 280 0.3 0.0033 0.0033 1.800 0.867 117.355 6.115 0.000 0.240 0.0720 0.013 0.469 15-14 13.482 59.436 2.5 2.5 210 0.5 0.0020 0.0020 -1.025 -1.445 167.050 59.436 0.000 0.444 0.2218 0.084 0.707 14-11 15.972 75.408 2.5 2.5 160 0.5 0.0020 0.0020 -1.445 -1.765 182.055 75.408 0.000 0.509 0.2545 0.100 0.751

Trạm 11-tram 3.047 189.057 2.5 2.5 20 0.6 0.0017 0.0017 -1.983 -2.017 232.590 189.057 0.000 0.721 0.4329 0.218 0.866

3.5.3 Tính toán khối lượng đào đắp & thống kê :

 Khối lượng đào đắp tính toán được trình bày trong bảng, trong đó :

- Cột (19) : '

1

Z , cao trình đáy cống tại nút đầu đoạn, '

1

Z = cao trình đỉnh cống – đường kính cống = Z1− D

- Cột (20) : '

2

Z , cao trình đáy cống tại nút cuối đoạn = 1'

tt

Z − ×i L

- Cột (21), (22) : chiều sâu từ mặt đất đến đáy cống,

'

1 dhd 1

2 dhc 2

- Cột (23) : chiều sâu trung bình,

1 2 2

- Cột (24) : khối lượng đất đào, tính theo công thức :

Wđào = 1.1 ( Lh d + 0.6 + mh ) (m3)

- Cột (25) : khối lượng đất đắp, tính theo công thức :

4

d

3) với : L : chiều dài đoạn cống,

m : mái dốc, m = 0.5

• Thống kê đường ống :

Bảng 3.8 : Thống kê các đoạn ống

Bảng 3.9 : Bảng tính toán khối lượng đào đắp

(m) (m)z'2 (m)h1 (m)h2 (m)htb W(mđào3) W(mđắp3)

Tuyến 1-2-3 / 9-7 / 8-7-6-5-4-3-10-11

Tuyến 13-12-11

d 0.3 0.3

m

Đoạn z'1

(m)

z'2

(m)

h1

(m)

h2

(m)

htb

(m)

Wđào

(m3)

Wđắp

(m3)

Tuyến 20-19-18-17-15-14-11 / 16-15

Trạm

 Nhận xét : Do hệ thống đường ống thoát nước chính dài nên để giảm độ sâu đặt cống ta tăng đường kính cống lên để giảm độ dốc đặt cống , tuy nhiên điều này không đảm bảo được tốc độ tối thiểu tức là độ tự cọ rửa cống thường rất khó khăn, đặc biệt trong giai đoạn đầu khi nước thải còn rất ít vì vậy ta phải có những biện pháp khắc phục thích hợp

 Các biện pháp khắc phục hiện tượng lắng cặn cho các đoạn cống đầu mạng lưới :

- Đặt một số cửa phai trên tuyến cống để theo từng định kỳ người quản lý tạm thời đóng cửa lại, tích dòng nước tạm thời Khi nước đầy trong cống thì đột ngột mở cửa phai để tạo ra một dòng chảy mạnh Biện pháp này đòi hỏi công tác quản lý phải được chu đáo

- Dùng xe ôtô xitec rửa cống bằng áp lực cao

- Thiết kế các bể lắng ở các hộ gia đình để giảm tốc độ yêu cầu tối thiểu của nước thải