Cấp thoát nước phần 2

Đương lượng thoát nước của một số loại thiết bị vệ sinh được cho trong bảrg 6.2.. M ạ n g luới đường ỏng thoát nước sinh hoạt Mạng lưới ống thoát nước bên trong bao gồm nhiều đoan ống có

HỆ TH Ố NG TH O ÁT NƯỚC BÊN TR O N G

6.1 G IÓI T H IỆ U

Nội dung trình bàv trong chương này chủ yếu dựa theo Q uy chuẩn Cấp thoát nướctrong nhà và công trình 1999 của Bộ Xàv dựng So sánh với quy phạm cũ được ban hànhnãm 1988 có thể nhận thấy nhiều điểm khác biệt co bản

Hệ thống thoát nước bẽn trong (HTTNBT) có nhiệm vụ:

- Thu tất cả các loại nước thải vệ sinh

- Thu các loại nước thải có nguồn gõc sản xuất

- Thu nước mưa trên mái nhà

Tùy theo tính chất khu vực và điểu kiện cụ thể, hệ thống thoát nước bên trong có thể được nối trực tiếp với hê thống thoát nước dò thi hay phải xử lý sơ bộ trước đó Trong trường hợp khu vực cỏ lập, xa m ạng lưới thoát nước khu vực, HTTNBT phải gồm cả cóng trình xử lý thoát nước thải tại chỗ

6.2 P H Â N L O Ạ I H Ệ T H Ố N G 1 H O Á T NƯ ỚC BÊ N T R O N G

Tùv thuộc vào nguồn gốc của nước Ihải trong nhà, có thế phân HTTNBT ra làm các loại sau đây:

- Hệ thống thoái nước sinh hoạt: để dẫn nước thải chảy ra từ các dụng cụ vệ sinh

- Hệ thống thoái nước mưa: dùng đê tliu nước inưa trên mái nhà hay trong sân

- Hệ thống thoát nước sản xuất: tùy theo nguồn gốc và tính chất nước, nước thải có nguồn gốc sản xuất có thế nhập chung hay tách rời với các hộ thống còn lại

Các ống dùng để thoát nước bên trong có thể được làm bằng kim loại (gang, đồng, thau, thép), nhựa (ABS, PVC) hay ống sành cường độ cao Các loại ống bằng kim loại không dùng cho hệ thống thoát nước ngầm Ông cống bằng bê tông được sử dụng với đường kính tối thiếu là 10 0 mm Ông cống và phụ kiện phải được nối bằng đệm cao su mềm Không sử dụng xi măng Portland để làm mối nôi trừ trường hợp sửa chữa

6.3 HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC SINH HOẠT

Hệ thống thoát nước sinh hoạt bao gồm các bộ phận sau:

- Các thiết bị thu nước thài (thiết bị vệ sinh hay phễu thu nước)

- Bộ phận chắn

- Mạng lưới đường ống thoát

- Các loại còng trình

Chương 6

- Trạm bơm.

- Công trình xử lý cục bộ

6.3.1 C ác thiết bị vệ sinh

Các chi tiết kỹ thuật của m ột số thiết bị vệ sinh thông dụng được cho trong bảng 6.1

- Buồng tắm hương sen

- Buồng tắm có vòi hoa sen có kích thước tối thiểu 0,9 X 0,9 m, chiều cao lểt gạch

m en tối thiểu 1,8 m kể từ sàn Sàn có độ dốc từ 1% đ ến 2% hướng đến phễu haỵ rãnh thu nước

- Ố ng thu nước trong buồng tắm bên dưới phễu có đường kính từ 50 đến 10) ìnm Rãnh thu nước có bề rộng không nhỏ hơn 0,2 m, chiều sâu ban đầu 5 cm; độ dốc không

nhỏ hơn ] %, hướng về phễu thu nước.

Bảng 6.1: Đ ặc điểm của các thiết bị vệ sinh

Loại thiết bị

cap (mm)

D ống thoát (mm)

Dốngt'àn(nm)

- Phễu thu nước

Phễu thu nước gồm có phần lưới chấn rác, phễu thu nối đến ống thoát nước Kích thước phễu thường dùng lần lượt là 150 X 150 X 135 m m và 250 X 250 X 200 mm tương ứng với đường kính ống 50 m m và 100 mm

Đương lượng thoát nước của một số loại thiết bị vệ sinh được cho trong bảrg 6.2 Những loại khác có thể tham khảo thêm trong Q uy chuẩn cấp thoát nước bên trcng nhà

và công trình (1999), gọi tắt là QCCTNTN 1999

Bảng 6.2: Đương lượng thoát nước của các thiết bị vệ sinh

Thiết bị vệ sinh

Đường kính nhỏ nhất của xi phông (mm)

1 người > 3

người

Sửdụngchung

Sửcụngìhiổu

B ản g 6.3: Lưu lượng nước thải của các thiết bị vệ sinh

Loại thiết bị Lưu lương nước thải

6.3.2 M ạ n g luới đường ỏng thoát nước sinh hoạt

Mạng lưới ống thoát nước bên trong bao gồm nhiều đoan ống có chiều dài và đường kính khác nhau, nối từ các thiết bị thu nước thả; hay máng thu nước mưa ra đến hệ thống thoát nước đ ư ờ ng phố Nước thải từ các thiết bị vệ sinh được xả vào hệ thống thoát nước cóng cộng theo nguyên tắc tư chảy Hình 6.1 mô tả các bộ phận thường gặp trong một

hệ thông thoát nước trong nhà

Bảng 6.4: Đương lượng thoát nước của xi phông

Đường kính xi phòng (mm) Đương lượng thoát nước

Thoát nước mưa

Hỉnh 6.1b: H ệ tìỉố ỉií* th o á t n ư ớ c riên\> h iệ t

ố n g thu nước mái ồ n g đứng thu nước bần ố n g thu nước mưa

H ìn h 6 ỉc : ỉ ỉ ệ ỉhôny thoát ììước chunạ

Việc đổi hướng dòng chảy trong hệ thống đường ống thoát nước trong nhà được thực hiện lliông qua các phụ kiện có góc nối thuận, tránh sử dụng góc nối 90"

a) Ô i m n g u n a

O ng thoát nước nằm imang có nhiệm vụ chuyên nước từ thiết bị vệ sinh vào ốn g đứn« ihoát nước O n e nhánh có thể được đặt trong sàn nhà (trong lớp xà bần gia c ố nén - doi với Irườim hợp tầng trệt); hay được treo bên dưới trần nhà (có lớp trần giả

c h e k í n b ê n d ư ớ i )

Kích thước cúa ống thoát nước được xác định từ tổng số của tất cả các đương lượng thiết bị nối với ôYiíỉ Đường kính lối thiểu của ống ngang không nên nhỏ hơn 50 m m Đ ộ

dốc tôi thiếu của ống thoát nước ngang là 2% hướng đến điểm thải Trong trường hợp

bất lợi vé địa hình hay đối với những ống có đường kính từ 10 0 ram trở lên, cho phép lấy

độ dóc lối thiếu là 1%

V i ệ c h ố t r í ổ n a n h á n h p h á i t u â n t h ủ c á c q u y lắc s a u đ â y :

- Không dược treo ốnsỉ qua phòng ớ, nhà bếp

- Chiều s á u chón ô ì m h a n đ ầ u k h ô n g n h ỏ hơn 1 0 CITI.

- Đ ộ dốc dổu (de thỏniỉ tãc) và không quá lớn (dẻ bố trí)

- T ronạ trường hợp ỐIIÍỈ thoát phân, đường kính ỏng nhánh không nhỏ hon 100 mm

- Giữa ông nhánh và thiết bị vệ sinh phải bố trí các xi phỏng chắn đế ngãn không cho hơi thoát ngược trở lại.

b) Ống đứng

O ng đứng có nhiệm vụ lập trung nước từ các ống nhánh và chuyển xuyên qua các táng để đưa xuống phía dưới Đường kính ống đứng được xác định theo tổng sô' đương lượng do ống phụ trách và chiều dài của ống (xem bảng 6.6)

Ống đứng được bố trí theo những nguyên tắc chung sau đây:

- Nên bố trí tập trung gần các thiết bị vệ sinh để giảm chiêu dài ống ngang

- Có đường kính không nhỏ hơn 50 m m và không nhỏ hơn đường kính ống nhánh nối với nó

- Ông thoát phân đuọc bố trí riêng và có đường kính không nhỏ hơn 10 0 mm

- Nên giới hạn số ống đứng càng nhỏ càng tốt

Bảng 6.5: Đương lượng thoát nước của ông tính theo lưu lượng thải

Lưu lượng thải (//s) Đương lượng thoát nước

Chiều dài tối đa (m)

Ghi chú:

(1) Không bao gồm tay xi phông

(2) Ngoại trừ các chậu rưa, âu tiểu và máy rửa chén

(3) Ngoại trừ 6 ống xi phông và bàn cầu

(4) Nếu chi có 4 bàn cầu hoặc 6 ống xi phông thì được thoát vào bất cứ ống đứng nào Néu ciii co

3 bàn cầu hoặc 6 ống xi phông thì được thoát vào bất cứ ống nhánh hoặc ổng ngang nào.

(5) Dựa trên độ dốc 2% Trong trường hợp dộ dốc 1%, nhân số đương lượng với hệ số 0,8

c) Ông xả (ống thoát)

- Ông xả có nhiệm vụ chuyển tiếp từ cuối ống đứng ở sàn nhà ra giếng thăm hay cống thoát nước đường phố

- Mỗi ống đứng được nối với một ống xả

- Có thể bố trí nhiều ống xả tập trung vào một giếng thăm

- Ô ng thông hơi được bô trí nhằm mục đích thoát các khí dễ cháy và có mùi khó chịu

từ giếng thăm len lỏi vào ống đứng Ngoài ra ống thông hơi cũng giúp khắc phục hiện tượng nghẽn khí trong ống đứng Ồng thông hơi có thể được nối trực tiếp vói ống nhánh

để giúp cho không khí len lỏi vào trong hệ thống thoát nước thải, giữ cho c íc xi phông làm việc được bình thường

Thông khí

- Đường kính của ống thông hơi riêng biệt được xác định dựa theo chiều dài ô n g và tổng sô thiết bị vệ sinh nối với ông như được nêu trong bảng 6 6 kh ô n g nhỏ hơn 32 min

và không nhỏ hơn đường kính ông thoát nước mà nó nòi vào Ô ng thông hơi không được

có chiều dài đoạn nằm ngang vượt quá 1/3 tổng chiều dài

Ngoài ra việc bố trí ống thông hơi còn được quy định bởi các nguyên tắc sau:

- Đầu trên của ống phải vượt cao hơn mái nhà ít nhất là 150 m m và cách tường tối thiểu là 300 mm

- Ống thông hơi phải cách xa cửa sổ, cửa đi, cửa lấy gió, ban công ít nhất là 3m hoặc cao hơn ít nhất là 900 mm

- Các ống thông hơi có thể đi riêng hay kết hợp lại bằng các ống lớn hơn có kích thước bằng tổng các ống đơn lẻ

- Mỗi ống đứng thoát nước chạy suốt từ 10 tầng trứ lên cần có ống thông hơi hổ sung Ôiig thông hơi bổ sung này chạy song song với ống đứng thoát nước, và thông với đường ống này ở các vị trí cách nhau 5 tầng một Kích thước của ống thông hơi bổ sung này không nhỏ hơn bất kỳ đường kính ống thoát nước hay thông hơi nào khác

e) Hệ thống thoát nước và thông hơi kết hợp

Quy pham cho phép sứ dụng chung một đường ống vừa thoát nước vừa thông hơi Hê thống thoát nước và thông hơi kết hợp chỉ sử dụng trong những trường hợp mà kết cấu công trình không cho phép áp dụng kiểu thông hơi riêng biệt bình thường

Đường ống thoát nước và thông hơi kết hợp phải có đường kính tối thiểu gấp đôi so với ống thòng hơi riêng Hệ thống thoát nước và thông hơi kết hợp chủ yếu được sử dụng

ớ những nơi thoát nước sàn có diện tích lớn Ngoài ra không được phép áp dụng hộ ihống kết hợp cho nhũng thiết bị vệ sinh đặt cao hơn mặt sàn hay những thiết bị vệ sinh

dễ gây tắc ống

Khi chưa được phép của cơ quan quản lý thì không được sử dụng ống đứng làm ống thông hơi

0 Xi phông

Mỗi thiết bị vệ sinh, ngoại trừ những thiết bị có xi phông gắn sẵn, đều phải được lắp

xi phông ngoài Mỗi xi phòng có thế phụ trách Iìhiểu thiết bị cùng loại, gần kề nhau và

có cao trình ngang nhau Khoảng cách thẳng đứng từ m iệng thoát của thiết bị vệ sinh đến lỗ tràn của xi phông càne ngắn càng tốt và không vượt quá 600 mm

Mỗi xi phông của thiết bị đều phải có ống thông hơi nối với tay xi phỏng Khoảng cách từ điếm nối này đến m iệng thoát của xi phông lấy theo quy định (báng 6.7) nhưng klìòng được nhỏ hơn 2 lần đường kính tay xi phông

Bảng 6.7: Khoảng cách nàm ngang của các tay xi phông

Đường kính tay xi phông

H ì n h 6.2b: Tlìôní’ khí cho các ốni; nhánh.

a) Sơ dồ kết hợp; h) S(f cíồ riêniị hiệt; c) S ơ đ ồ vòng.

g) Cửa thông tắc

Cửa thông tắc dược bố trí trên ống thoát ứ mồi tầng, có dạng nằm ngang (ống kiểm tra) hay co 90° (ống súc rửa) Đầu ống kiểm tra-súc rửa có năp vặn, khi cần súc rửa, nắp đậy được mớ ra để có thể thông rửa bằng nước áp lực cao hay dây m ây dẻo Cũng có thể

dù n g các loại dung dịch làm tan cặn cáu trong ông K hoảng cách lớn nhất giữa các ống kiểm tra-súc rửa được cho trong bảng 6.8 Trôn ống ngang thoát nước tại những chỗ có dùng cút 135° đế chuyên hướng đều phải đặt bổ sung một cửa thông tắc

Cứa thông tắc phải được bô trí ớ vị trí thuận lợi cho việc làm vệ sinh đường ống và phái được lắp đặt đúng chiều dòng chảy Không cần bố trí cửa thông tắc nếu chiều dài của đoạn ống dưới 1,5 m hay có độ dốc lớn hơn 32%

h) Be lắng cát

Các bế lắng cát có thê đươc xâv dựng bằng gạch bê tông, thép hay các vật liệu không thấm khác Bể được cấu tao thành hai ngăn Thể lích cùa ngãn vào được xác định theo lưu lượng:

Bảng 6.8: Khoảng cách lớn nhất giữa các ống kiểm tra - súc rứa

Đường kính ống

(mm)

Khoảng cách lớn nhất (m)

Loại thiết bịSản xuất sạch Sinh hoạt,

sản xuất bẩn

Sản xuất có nhiều chất lơ lửng

- Nếu Q > 75,7 //phút thì cứ mỗi 16,9 //phút tăng thêm cộng thêm 0,09 nr

Ngăn ra có thể tích lối thiểu phải bằng thể tích ngãn vào Đường ống vào và ra có cÌM!g kích thước và không nhỏ hơn 76 mm V ách ngăn có hai lổ có cùng đường kính dưọc bố irí so le với các lỗ vào và ra để không tạo ra dòng chảy tắt qua bể

i) Bể lắng cặn

Khi nước thải từ một thiết bị hoặc đường ống thoát nước có chứa chất thải Iắn (chủ

yếu là ớ các nhà m áy hoặc cơ sở sản xuất, c h ế biến) có thể gây ra tắc nghẽn trong hệ

thống chung Bể lắng cặn dùng để thu bùn đất và các loại chất thải sản xuất khác có thể dược xây dựng bằng gạch, bê tông, thép hay các vật liệu không thấm khác Dung tích bể được lấv bằng lượng nước chảy vào bể trong thời gian từ 5 đến 10 phút Diện tích mặt cắt ngang cúa bế được chọn sao cho vận tốc dòng chảy qua bể từ 0.00 V(),005m/s

6.3.3 Tính toán m ạng lưới thoát nước trong nhà

a) Đuờng ống thoát nước thải sinh hoạt

Đường kính ống thoát nước các cấp trong công trình được xác định trên cơ sở tổng

đương lượng của các thiết bị do ống i ó phụ trách (xem bảng 6.6)

b) Lưu lượng nước thải sinh hoạt cho các xí nghiệp

Lưu lượng nước thải sinh hoạt tính toán ch o các xí n g h iệ p được ch o trong công thức sau:

<6 -'»trong đó:

Q lh - lun lượng nước thải tính toán;

q ơ - lưu lượng nước thải của từng thiết bị vệ sinh cùng loại trong đoạn ống tính toán;

n - số thiết bị vệ sinh cùng loại trên đoạn ống tính toán;

p - hệ số hoạt động đổng thời của các thiết bị vệ sinh, lấy theo bảng 6.9

Bảng 6.9: Hệ sỏ hoạt động đồng thời p của các thiết bị vệ sinh trong xí nghiệp

Lo;.i thiết bị vệ sinh Sỏ' lượng thiết bị trên đoạn ống tính toán

Điòíng ống thoát nước mưa bên trong công trình phải được làm bằng kim loại (gang, tliép r á n g kẽm, đồng, thau ) hay nhựa (ABS, PVC)

Hệ thống cống bên ngoài công trình được lắp đặt chung quanh chu vi của công trình nối giữa hệ thống Ihoál nước mưa bên trong với kênh mương thoát nước hay hố thu nước

lé đưưng Hệ thông thoát nước mưa nên được bố trí và thiết k ế theo nguyên tắc tự chảy Trong trường hợp không thể giải quyết bằng giải pháp tự chảy, nước mưa có thể được tập trung về hố ga thu nước có trang bị máy bơm thoát nước tự động

6A l C ấ u tạo

Hé thống thoát nước mưa mái chính bao gồm ống m áng, m án g xối thu nước mưa (sê nỏ), óng đứng và ống ngang Trong trường hợp các mặt chắn nước hay các kết cấu khác

có cao trình cao hơn mái chính thì cần có thêm hệ thống thoát nước phụ độc lập

Hệ thống thoát nước mưa mái nhà được thiết kế trên cơ sở một trận mưa lớn nhất liên tục cc chu kỳ lặp lại là 1 năm hoặc trận mưa 60 phút có chu kỳ 10 0 năm

Mi:nạ \ ố i thu nước mưa:

Cc thể được bố trí một bên (thường dùng khi chiều dài hứng nước < 12 m) hay hai bên mái m à Máng xối được bố trí bên ngoài hay trong tường bao tùy theo yêu cầu kiến trúc.Chiều r ộ n g sê n ô 50 - 6 0 c m; c h i ể u sâu n ư ớ c trong m á n g t h a y đ ổ i từ 5 - 10 CI 1 ( ở đ ầ u máng) và tăng dần dến 20 - 30 cm (ớ cuối máng) Trên sê nô có bố trí lưới chắn rác để giữ ki lá cây cặn bẩn và điều tiết bớt lưu lượng tràn khi m ưa quá lớn để bảo vệ ống đứng Đường kính lưới chán và pliỗu thu lấy từ 1,5 đến 2 lần đường kính ống đứng, chiều cao trìn 10 cm, độ dốc lòng máng chọn từ 0 ,0 0 2 - 0,0 1

Ô i íị dứììiị thu IIƯÓÌ HIHÌI:

Đ iờ n g kính cúa õng dứng được chọn không nhỏ hơn 100 mm Nếu có ống nhánh, ống rhánh phái được nối với ông đứng chính theo độ dốc > 5%, đoạn thẳng đứng của ống m án h 1 - 1,2 m

Lưu lượng tính toán cho ống đứng và phễu thu nước m ưa được cho trong bảng 6.10 sau đây:

B ản g 6.10: Khả năn g thoát nước của phễu và ống đứng

Lưu lượng tính toán cho một phễu thu (//s) 5 12 35

Lưu lượng tính toán cho một ống đứng thu (//s) 10 20 50 80

6.4.2 Tính toán tliủy lực thoát nước mưa mái nhà

a) Lim lượng thoát nước Hlái nhà'.

Diện tích mái tính toán cho phép tối đa (m2) ứng với các cường độ mưa khác nhau25

m/h

50m/h

75m/h

100m/h

125m/h

150m/h

Cũng có thể chọn trước sô lượng ống đứng dựa theo điều kiện kết cấu và kiến trúc Từ

dó xác định lun lượng thoát nước phụ trách của một ống Sau đó dựa vào giá trị lưu lượng cho trong bảng 6 1 1 để xác định ra đường kính ỏng đứng cần thiết

4 Tính toán tổng diện tích phễu thu nước mưa sao cho > 2 lần diện tích mặt cắt của ống đứng

b) Tính toán máiìy xối:

Plìi((>'iivt Ị ilì ú p I : sử dụng báng tra

K í c h t h ư ớ c m á n g t ho á t nướ c d ạ n g b á n nRuvệt c ó t h ể đ ư ợ c x á c đ ị n h n h a n h c h ó n g bí'mg cách sứ dụng bàng 6.13

Bảng 6.13: Xác định đường kính máng thoát nước mưa dạng bán nguyệt

Phươìig pháp 2: áp dụng công thức thủy lực

1 Chọn sơ bộ độ dốc lòng máng theo yêu cầu độ dốc tối thiểu

i = 0,003 đối với dạng lòng máng bán nguyệt,

i = 0,004 đối với dang chữ nhật

2 Đ ộ sâu nước trong máng > 5 cm; độ vượt cao an toàn Ah =10-20 cm

3 C họn cấu tạo 1 m2 diện tích hứng nước 2 c m2 tiết diện ướt của sê nô từ đó giả định kích thước sơ bộ của sê nô

4 Kiểm tra lun lượng tháo nước và chiểu sâu nước của sê nô theo công thức Manning:

5 Kiểm tra vận tốc cho phép trong máng theo quy phạm 0,6 m/s < V < 4 m/s

6 Kiểm tra lưu lượng tháo so với yêu cẩu

Lưu lượng phụ trách của mỗi đoan sê nô được tính theo lưu lượng thoát nước của một

ốn g đứng bố trí ở cuối đoạn máng (xem phần trên)

c ) Tính toán lỗ thoát nước.

L ư u l ư ợ n g t í n h t o á n c ủ a c á c lỏ thoát n ướ c n ằ m n g a n g , tiết d i ệ n c h ữ n h ậ t , c ó c h i ề u c a o

ít nhất bằng hai lần chiều sâu của lớp nước tính íoán được cho trong bảng 6.14

Bảng 6.14: Lưu lượng tính toán của các lỗ thoát nước tiết diện chữ Iihật

Chiểu cao cột nước

6.5.1 Cấu tạo

Các cống thoát bên ngoài công trình (nằm ngoài phạm vi m óng công trình) tiếp nhận nước từ ống xả và được nối với cống thoát nước công cộng Cống thoát nước ngoài công trình phải được đặt trên đệm cát trên suốt chiều dài và chôn lấp cẩn thận Vật liệu chè' tạo cống thường là bê tông cốt thép Việc đấu nối cống thoát nước ngoài công trình với

hệ thống thoát nước công cộng phải tuân theo quy định của cơ quan có thẩm quyền

Sơ đồ liên kết giữa HTTN bên trong và ngoài nhà được cho dưới đây:

6.5 CỐNG THOÁ T NƯỚC BÊN NGOÀI CÔN G TRÌNH

6.5.2 N guyên tắc bô trí

M ạng lưới thoát nước sân nhà được xây dựng song song với tường nhà và cách m ó n g

ít nhất là 0,6 m và cách mặt đất tối thiểu là 0,3 m ngoại trừ trường hợp cống được làm bằng loại vật liệu được phép sử dụng cho hệ thống thoát nước bên trong công trình

Cống thoát nước bên ngoài công trình phải được bô' trí sao cho khoảng cách tối thiểu

so với các loại công trình dễ nhiễm bẩn như được qu y định trong bảng 6.15

Bảng 6.15: K hoản g cách an toàn tối thiểu so với các loại công trình bên ngoài

ị ỉ ) K h o ả n g cá c h n à y c ó t ì iể d ư ợ c g iả /ìì x u ố n g cò n 7,5 n i ììế ỉỉ c ỉư ờ iìiị ố n g th o á t n ư ớ c đ ư ợ c Ịà n i h ằ /iiỊ ( ú c

ỉo a i v ậ t liê u đ ư ợ c p h é p s ử d ĩiììg hên tro n g c ô /iẹ trìn h

Nói chung, các cống thoát nước được làm bằng sành hay các loại vật liệu khác không

đủ tiêu chuẩn để được chấp thuận sử dụng bên trong công trình thì không được bố trí chung trong cùng một đường hào với đường ống cấp nước, ngoại trừ trường hợp đảm báo được các yêu cầu sau:

- Đỉnh cống thoát nước phải thấp hơn đáy của đường ống cấp nước ít nhất là 300 mm,

- Đường ống cấp nước được cố định và cách cống thoát nước ít nhất là 300 mm theo phương nằm ngang

6.5.3 Xác định kích thước công thoát nước bên ngoài và cố n g xả

Khả nãng phụ trách tối đa của công thoát nước bên ngoài công trình và cống xả có thế được xác định theo bảng 6.16 Khá nãng phu trách của cống tăng theo độ dốc lắp đặt Do đó nếu có thê được, nên xem xét các phương án bố trí độ dốc cống lớn để tiết kiệm đườna kính ỏng Báng 6.16 cũng có thê được dùng để xác định đường kính ống nhánh thoát nước trono nhà

Bảng 6.16: Khả năng thoát nước (tính theo đương ỉượng thiết bị vệ sinh)

Đường kính ỏng thoát khòng nhỏ hơn 125 mm Các tuyến của hệ thống thoát nước tiểu khu c ó đường kính lớn hơn 150 min

G iếng thăm - kiếm tra phái được bố trí tại tất ca những giao điếm cùa các hệ thốngthoát nước, hav tại các chỗ ngoặt dổi hướng của đường ốna Ngoài ra trên các tuyến ốngquá dài, cũng bô trí giêng thãm cách khoảng từ 50 in (đối với ống nhó hơn 600 m m ) đến

75 m (đối vứi ỏng lớn hưn 600 mm đến 1400 mm)

Biết rằng c h u n g cư được tran g bị thiết bị vệ sinh h o àn c h ỉn h cho m ỗi cãn hộ bao gồm : 1 bồn tắm , 1 vòi sen, 2 lav ab ô rửa m ặt, 1 bồn cầu tự đ ộ n g và 2 vị trí vò: nước rửa trong bếp.

I T hoát nước vệ sinh:

Áp dụng Q uy chuẩn cấp thoát nước trong nhà và công trình, 1999 Giả sử ti: chọn phương án bố trí 20 đường ống đứng cho mỗi cụm gồm 2 cãn hộ ở cùng tầng X ) tầng (xem sơ đồ) Như vậy m ột đường ống đứng phụ trách cho 10 căn hộ Đường ốn£ thoát phân được bố trí riêng và cũng phụ trách cho từng cụm 1 0 cãn hộ

Thiết bị Đương lượng Đường kính

ống thoát (ND)

Đường kính

xi phông (mm)

Đường kính ống thông khí (mrn)

- Tổng đương l ư ơ n g thoát nước cho m ộ t ống đứng l à 10 X 15 = 150

Sử dụng bảng 6 6 đường kính ống thoát nước đứng được chọn là 100 m m (c'ng có

ND = 114 mm) Chiều dài tối đa cho phép của ống này là 91 m, như vậy là đạt y ê u ;ầ u

Ong rlìôniỊ khí chính:

Sử dụng bảng 6.6 ứng với đương lượng 150, ta chọn được đường kính ống thôig khí chính là 100 mm, ứng với ống có đường kính danh định bằng 114 mm

Ong xả được bỏ trí ớ đáy của ống đứng để thoát nước ra cống bên ngoài công trình Giả sử ống xả được bô trí bởi độ dốc thuận là 1%, tra bảng 6.16 ta có đường kính cần thiết là 76 m m ứng với 180 đương lượng Theo quy phạm, cống thoát nước bên ngoài không được chọn nhỏ hơn cống thoát nước bên trong, do đó ta chọn bố trí ống xả bằng với kích thước của ống đứng ND = 1 1 4 mm.

2 Tính toán thoát nước tmãt

Tính toán ống đứng

Phương p h á p I :

Trạm mưa đại biểu cho khu vực là trạm Tân Son Nhất có cường độ mưa q5 là

178 m m /h (0,0496 //s-m2) Bằng cách sử dụng giá trị trong bảng 6.11, ta thấy diện tích phụ trách của một ống đứng thoát nước mưa được tính ra trong bảng sau:

0/1 tf xả:

Đường kính ông đứng

( mm )

Lưu lượng phụ trách (//s -m2)

20Lưu lượng phu trách của mỏi òìm là

20 6 // s

T heo búna 6.10 la chon dược dườnc kính ống dứnỉi cấn thiết là 80 mm Do quy định kích thước cúa ốne đứna thoát nước mưa khỏng nõn lấy nhó hơn 10 0 mm để tránh bị

nghẹt, ta chọn đường kính ống d = 100 mm Đường kính lưới chắn và phễu thu nước trên

m áng được chọn là 150 mm

Tính toán m áng thu nước mưa

Chọn m áng xối có dạng bán nguyệt, ta sử dụng bảng 6.13 để thiết k ế m án g xối Do cường độ mưa cung cấp trong bảng 6.13 chỉ tối đa đến 150 m m /h, cần phải tính toán ngoại suy cho trường hợp của trạm Tân Sơn Nhất (178 m m /h )1' 1 Do cách bố trí số lượng ống đứng như trên, ta tính được chiều dài tối đa của m ột đoạn m áng giữa hai ống đứng thoát nước là 10 m, diện tích phụ trách của một đoạn m án g xối là 10 X 12 = 120 m 2 Bằng cách ngoại suy giá trị trong bảng 6.13, ta tính được diện tích phụ trách của inôt

m áng xối bán nguyệt ứng với cường độ mưa 178 m m /h là:

Đường kính máng (mm) Diện tích phụ trách tối đa (m2)

Như vậy kích thước m áng xối được chọn là khoảng 220 - 250 m m

BÀI TẬP

Bài 1 Sử dụng số liệu mưa của TP Hồ Chí M inh hãy xác định:

- Diện tích mái nhà phụ trách bởi các ống đứng có đường kính 75 và 100 m m

- Diện tích mái nhà phụ trách bởi các máng xối có tiết diện bán nguyệt, có đường kính lần lượt là 15 và 17,5 cm

Bài 2 Tính toán các đường kính ống cần thiết (ống ngang, ống đứng, ống thỏní? khí)

cho một hệ thống thoát nước (vệ sinh và nước mưa) cho m ột căn hộ đicn hình ở TP Hổ

Chí Minh Biết rằng nhà mái bằng 3 tầng có diện tích mái B X L = 4 X 20 m

Biết rằng nhà được trang bị thiết bị vệ sinh hoàn chỉnh bao gồm: 2 buồng tám (1 bồn tắm, 1 vòi sen, 1 lavabô rửa mặt, 1 bồn cầu tự động); nhà bếp ( 2 vòi nước rửa)

1 N g o a i suv ỉa yế ìì íiỉìh

CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

QUY MÔ VỪA VÀ NHỎ

7.1 G IỚ I T H IỆ U

Nước thái đô thị là tố hợp hệ thông phức tạp các thành phần vật chất Trong đó chất nhiễm bán thuộc nguồn gốc hữu cơ và vô cơ thường tồn tại dưới dạng không hòa tan, dạng keo hoặc dạng hòa tan Thành phần và tính chất nhiễm bẩn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện của thiết bị, thành phần nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, tập quán sinh hoạt, mức sống xã hội cúa người dân và tiêu chuẩn thoát nước Do tính chất hoạt độne của đô thị mà các chất nhiễm bẩn có ớ trong nước thải thay đổi theo thời gian Để tiện lợi trong sử dụng, người ta quy ước đối với nước thài sinh hoạt có giá trị bình quân không đổi Trong chương này chi giới hạn khảo sát và xử lý nước thải sinh hoạt có quy

và cac TCVN 5943: 1995, T C V N 3773: 1995, TCVN 6774: 1995.

Báng 7.2: N ồng độ giới hạn một sô chỉ tiêu ô nhicm trong các thủv vực nước măt

theo quy định của Bộ Khoa học C ông nghệ Môi trường

TCVN 5942-1995 Chát lượng nirức - Tiêu chuẩn chít lượng nước mặt (A: nguồn cấp nước cho trạm xử lv inrớc cấp, B: nguồn cấp nước cho mục đích khác).

TCVN 5943-1995 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ

T C V N 6 773-2000 Chấl lượng nước - Chất lượng nước dùng c h o thủy lợi.

TCVN 6774-2000 Châi lượng nước - Chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thủy sinh

7.2.2 Lựa chon phương pháp và công trình xử lý nước thải

Sự lựa chọn phương pháp và công trình xử lý nước thải dựa trên các cơ sớ sau:

- Q uy mô và đặc điếm cúa dôi tượng thoát nước (đỏ thị, khu dân cư, bệnh viện)

- Đặc điếm nguồn tiếp nhận nuớc thái và khả năng tự làm sạch của nó

- Mức độ và các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết

- Đặc điếm khí hâu, thời tiết, địa hình, địa chất thủy v ăn khu vực

- Đ iều kiện cung cấp nguyên vật liệu đê xử lý nước thải tại địa phương

- Diện tích và vị trí đất có thê sử dụng xây dựng trạm xử lý nước thải

- Đ iều kiện kinh tế và tài chính

T h eo cơ chê quá trình tự làm sạch, các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ được phân ra như sau:

a) Xử lý nước thái bằiìíỊ phương ph á p cơ liợc: Đó là các thiết bị như song chắn rác, bể

lâng cát, bê tách dâu m ỡ Đây là các thiết bị công trình xứ [ý sơ bộ tại chỗ tách các chát bấn tliỏ nhám dam bao cho hẹ thòng thoát nưưc hoạc các còng trình xử lý nước thái phía sau hoạt dỏng 011 định.

b) Xií lý iìiáh thái buiiiỊ Ị)ht(ơn\> ọììáp sinh học kị khi: Quá trình xứ lý được dựa trên

cơ sớ phân hùv các chất hữu cơ nhừ sư lén men kị khí Đối với các hệ thống thoát nước quv mô vừa và nhó người ta thưừim dùng các cống trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng với phân húy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha iòng Các công trình được sử

d ụ n e rộ n a rãi loai nàv là: bê tự hoai, giếng thâm, bế lắng hai vỏ, bể lắng trong kết hợp với neãn lên men, bé lọc ngược qua tầng cặn kị khí

r j Xư lý niíóì thái hằniỉ phương pliáp sinh học hiển khí: Quá trình xử lý được dựa trên

sự oxv hóa các chát hữu cơ có trong nước nhờ oxy hòa tan Nếu oxy được cấp bằng thiết

bị h o ặ c n h ờ c ấ u t a o CÔI1ÍỈ t r ì n h , t h ì đ ó l à q u á t r ì n h x ử l ý s i n h h ọ c h _ u k h í t r o n g đ i ề u k i ệ n nhân tạo Neươc lai dó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện lự nhiên,

c ong trình xứ lý hiếu khí trong đicu kiện nhân tạo thường dựa trên nguyên tắc hoạt động cùa bùn hoạt lính (be aeroten kênh oxy hóa tuần hoàn) hoặc m àng sinh vật (bê lọc sinh học, đĩa sinh học) Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được ihực

h i ệ n t r o n g h ổ ( h ổ s inh vật o x v h óa , h ồ s i n h vật ốn đ ị n h ) h o ặ c t r o n g đ ấ t g ặ p n ư ớ c (bãi loc, đầm láy nhãn tạo)

Ghi chú:

(ì) x ử /v nước thai hãn ạ phưc/niỊ p h á p hóa học: Đó là các quá trình khử trùne nước

thải bằng hóa chất (clo, ozon) X ử lý nước thải bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thái trước khi xá ra nguồn tiếp nhận nước có yêu cầu chất lượng cao

e) X i ì lý Ì)Ù II c ậ n HƯỚC t h ủ i: Trong nước thải có các chất không hò a tan nh ư rác, cát,

cặn lắng Các loại cát (chủ yếu là các chất vô cơ có tỷ trọng lớn) sẽ được phơi khỏ và

đố san nền, rác được nghiền nhỏ hoặc chớ về bãi chôn lấp rác Cặn lắng được giữ lại trong các bể lắng đợt một (gọi là cặn sơ cấp) có hàm lượng hữu cơ lớn được kết hợp với bùn thứ cấp hình thành trong quá trình xử lý sinh học nước thải H ỗn hợp sẽ được xứ lý theo các bước tách nước sơ bộ, ổn định sinh học trong điều kiện vếm khí hoặc hiếu khí

và làm khô Bùn cặn sau khi xử lý có thế dùng làm phân bón

7.3 X Ử LÝ NƯỚC T H Ả I BẰ N G p h ư ơ n g p h á p s i n h h ọ c k ị k h í

Trong điểu kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thế bị phân hủy nhờ vi sinh vật và san phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như metan (C H 4) và các carbonic ( C 0 2) được tạo thành Quá trình chuyên hoá chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kị khí chủ yêu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước sau:

- Bước 1: Thúy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chái hữu cơ đơn gián hơn như monosacarit, axit amin và các muối pivurat khác Đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động

- Bước 2: Các nhóm vi khuấn kị khí thực hiện quá trinh lên m en axit, chuycn hoá các chất hữu cơ đơn gián thành các loại axit hữu cơ thông thường n h ư axit axetic hoặc glixerin, a x e ta t

C H3C H 2COO H + 2 F 20 -> C H 3C O O H + C 0 2 + 3 H 2 axit priíionic axit axetic

CH3CH2CH2 COOH + 2H20 2CH3COOH + 2H2 axit butiric axit axetic

- Bước 3: Các nhóm vi khuấn kị khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi

khuán lên men metan như Metliaiìosurciiìu và Metlianothri.x) đã chuvển hoá axit axetic

và hvdro thành CH4 và C 0 2

C H3C O O H -> c o 2 + c h 4 axit axetic

H C O3 + 4 H2 -> C H 4 + OH + 2H 20

7.4.1 T ổ n g q u á t

Bê tự hoại là một công trình nhằm thu và xứ lý nước thải từ nhà vệ sinh gia đình hoặc lập thế Đâv là cõng trình xử lý nước thai theo nguyên lý sinh học kị khí Công trình bắt

buỏc phái có một hệ t h ố n g làm sạch có vai trò đảm báo sự o x y hó a hơi bốc ra từ các bể

tự hoại Hệ thống công trình này có ưu điếm là chu kỳ bảo trì lâu (hàng năm) Lưu ý là hiện tượng hóa lỏng trong bê tự hoại chi có thể xảv ra khi khi nó nhận được một lượng nước đú nhiều, v ề quy mô, bế tự hoai có thê thiết kế với quy mỏ đạt đến 300 người

sử dụng

7.4.2 Bộ phận thu và sự hóa lỏng

Trong một bê tự hoại đang vận hành tốt các chất rắn tích trữ dưới đáy bê tự hoại chịu

sự lên men kị khí trong môi trường kiềm Sự tích lũy bùn trong bế tự hoại sẽ làm giảm dần thể tích hữu ích theo thời gian sử đụim Do đó, sự nạo vét sẽ được thực hiện theo chu kv

N gu yên tắc h oạt đ ộ n g

Phàn thái của người chứa các chất hữu co' co nitơ, đạm tạo ra amoniac có hại cho các

VI khuẩn khi hàm lượng của nó vượt qua gioi hạn Hàm lượng tổng cộng nitơ, đạm củanước phân trong bc lự hoại được biếu thị theo NH4 khóng thể vượt quá 200mg//

Đó báo đám yêu cẩu này, thể tích nước sạch yêu cấu phải sử dụng trung bình khoảng 401/imười/ngày-đêm T rong trường hợp nếu có nước (ừ nhà bếp đi vào bể tự hoại nó phảidược loại các chất béo, dầu 111Ỡ và tốt hon hốt là di vào ngăn thứ hai của bể tự hoại Tạidây các chất béo còn sót có thể được oxv hóa và tiêu tán trên bề mặt nước Trong trườnghợp nước có nguồn gốc từ bồn tắm, máy uiặt_rất có hại cho sự hoạt động của vi khuẩn

Do đó, về nguyên tắc các loại nước này phái ngăn không cho vào bể tự hoại Ngoài ra,

n ư ớ c m ư a c ũ n g n h ư n ư ớ c rửa vệ sinh: nhà xe k h ô n g đ ư ợ c p h é p c h o v à o bế tự hoại.Các chất thải rắn trong sinh hoạt gia đình: rau bó, bông, tro, không được cho đi vào

bế tư hoại Trong quá trình làm vệ sinh nhà cáu, cần phái đám bào không cho nước Javel hoác các chất lóng acid đi vào bể tự hoai Các chất tẩy rửa nàv có tác hại làm chết các

vi khuẩn cần thiết cho quá trình hoạt độniỉ cua bê tư hoại

Bảng 7.3: Kích thước bê tự hoại theo sô lượng người sử dụ ng

- Trường, vãn p h ò n g , bán trú: 200 //người

Các ngãn của bể tự hoại cho phép tách chất lỏng và chất rắn m ột cách có hiệu quá Theo kinh nghiệm, sự phân chia thể tích trong một bể tự hoại như sau:

- Trường hợp bể tự hoại ba ngăn (hình 7.1): 1/2 cho ngãn đầu và 1/4 cho hai ngăn kế

- Trường hợp bể tự hoại hai ngăn (hình 7.2): 2/3 cho ngãn đầu tiên và 1/3 cho ngàn kế

Hình 7.1: S ơ dồ cấu tạo h ể tự hoại hu ỉiiỉíỉỉi

—7 ’ —'“ 'T—— 7 — " • ' « 1 1—1— — * * 1 ■ :— ■; * ■*—**»!*■

f * 7 * T t' * T * ? *Ỷ *T *T *T »n *

Bê tỏng chống thấm

Bẽ tòng lót Đát tự nhiên

Hỉnh 7.2; Sơ đồ cấu tạo h ể Ị ự hoại hai nqủn

/ - ốìì\ị dẫn nước tlìdi vào; 2- chỉ ốniỊ đứtHỊ,' 3- chỉ nắp qanạ; 4 chỉ ôìĩí* fhônq i ủ > ; t v Ì 7

5- chi ấỉìiỊ dảỉì nước ra Cao độ tính hằỉiỉỊ nì và kích thước tính bằn {Ị í nì.

O-Ẽ

A-A 60

Trong trường hợp kết cấu có vị trí thu nước tiểu riêng, nước tiểu đã pha loãng phai

dẫn vể một trong những ngăn cuối cùng

Các lỗ chuyển nước trong các ngăn sẽ bố trí khoảng 1/3 chiều sáu kê từ dáy, vùng cónước trong

Chiều sâu nước trong bể thay đổi từ l m đến 2m trong bê đầu tiên Chiều sâu nàv có

thể giảm cho các ngãn kế Thiết k ế đáy bể nghiêng cho phép dễ dàng tập trung bùn láng

ớ đáy

Đường ống dẫn chất thải có thể cắm sâu vào hoặc không vào bê tự hoại Trong mọi

trường hợp nó phải được bố trí sao cho tránh được sự khuấy động quá mức khi bể nhận

chất thái

Miệng lắp ống thoát cho phép hiệu chỉnh mực nước nằm ngang trong tất cả các ngãn

cùa bế Ông có thế có dạng gấp khúc

Nắp đậy bê tự hoại phải thiết k ế cho phép tiếp cận các ngăn khi cần thiết phải làm vệ

s i n h , b ả o q u ả n bể K í c h t h ướ c tối ưu là l , l m X 0 , 7 m , c h o p h é p t r o n g t ì n h h u ố n g c ầ n

thiết công nhân có thê vào được Lỗ này phải được báo vệ bằng tấm lưới nhằm tránh sự

xâm nhập của các cõn trùng

Khí thải ra trong quá trình các vi sinh vật hoạt động trong bể phải dược cho thoát ra

một cách chủ động với vị trí m iệng ra phải cao hơn mái một chiều cao an toàn

7.4.4 P h ư ơ n g p h á p xảy d ự n g

Tính kín nước cùa bể tự hoại là một điều kiện quan trọng nhất Nó phải đảm báo ngay

từ đầu và không được vi phạm trong bất kỳ tình huống nào Kết cấu bể phái chịu được

tác dụng của tất cá các tái trọng tác dụng lèn cõng trình, ngav cả trong các trường hợp

khai thác đặc biệt Các chiều dày tối thiếu sau đây phải được thỏa mãn tùy theo loại vật

Các chiều dày nêu trẽn chưa kê đến chiều dàv lớp vữa trát

Xi măng sử dụng nên là loại xi m ăng có khá năng chống lại các hiện tượng xâm thực

từ chất lóng trong bê và xâm thực từ khí thải ra Xi m ãng Portland sử dụng không thích

hợp lắm trong trường hợp nàv

Bè tông sứ dụng nên là loại bẽ tông với sỏi nhó và hàm luợng xi m ăng 3 5 0 k g /m 5

bê tông nhằm mục đích ngăn naừa sự thấm mất nước

Bề mặt cúa bè tự hoại phái được báo vệ bằng một lớp vữa trát bằng xi m ãng Portlanđ

dày khoảng 2cm Tương tự cho đáy với lớp vữa dàv khoảng 3cm Cao trình lớp vữa trên

vách vượt mức nước trong bê tự hoại ít nhất 0,25m

Tuy nhiên, lớp vữa trát này có thế khỏnẹ cẩn trong trường hợp công trình được xây dựng bằng hê tỏiiii dầm nén bang thiết bị rung cơ học và dùng ván khuôn bằng kim loại Trong tất cá trườn” hợp Ỉ1Ó phai dam báo tính kín nước.

Trong thực tế có nhiều loai bế tự hoại loai ché tao trước Nó dễ dàng lắp đặt với công nhãn không đòi hoi tay nshc cao Các loại bê này có the bằng: bê tông, kim loại, nhựa

có gia cố sưừn

Vị trí

Bể tự hoai nôn chọn vị trí phía rmoài phạm vi nhà Trong trường hợp bắt buộc phải xây dựng bé trong nhà, vị trí miệng bể bắt buộc phái được bịt kín và vị trí phải là nơi thòng gió tốt và khônti liên thông trực tiếp vứi phòng sinh hoạt trong nhà Vị trí còn phái cho phép liên thông với hèn nsoài dề dàng đê thực hiện công tác báo trì thuận lợi

R ào trì

Đế be tự hoại vận hành tôi, nên thực hiện công tác thu dọn chất cặn lắng dưới đáy tlico chu kv (thường là 1 hoặc 2 năin) Tuy vậy khống nên lấy đi toàn bộ chất cặn trong mối lấn báo trì Theo kinh nghiệm, nén giữ lại khoáng 1/5 chất lắng đọng trong tổng the chất cặn tươi cần nạo vót

Troníi một số [rường hợp có thê dư kiến dùne sán phám lên men trong bé khi bắt đẩu dưa bế vào sử dụna hoặc ngay sau khi nạo vét báo trì định kỳ Chát nàv có tác dụng tạo

diều kiện thuân lợi quá trình lẽn men của các vi khuân khi phân hủy phân thái sinh hoạt

7.4.5 PhưoììỊỉ pháp làm sạch sau l)ế

C á c p h ư ơ i m p h á p sau đ á y c h o p h é p l à m sạch h a n e c á c h o ạ t d ộ n g c ủ a VI k h u â n hi ế u khí tại vị irí ra của các bè lư hoai:

- Bưi m ộ t s án phơi c ó t ầ nu lọc với s ư h oạ t đ ộ n g c u a vi k h u á n

- Bỡi một láiiìi mróc ĩieám có chiều sâu bé

- Bới m ộ t sán th am.

K í c h thước toi thiếu loại sàn phơi c ó tấn 2 lcc phụ t h u ộ c v à o s ố l ượ n g n Sỉ ười m à c ò n g trình cần phục vụ và chiều dàv tàniz lọc Kích thước loại sân phơi có tầng lọc dược trìnhbày tm n e bunu sau Cliicu dày taiiỉỉ lọc khỏns đươc bé hơn 0,7m Kích thước hạt lánglọc thay dổi Iroiiíi khoán” 1 Omni đốn 50mm.- c c

B áng 7.4: Kích thước sán lọc nước th ái sa u bê tự hoại

Cliiou ilàv Diên tích bé mặt sàn với N nturời cần phục vụ (rrr)

Giá trị trong bảng trên tưưng ứng trường hợp nước đến từ van Trong trường hợp công trình còn phải nhận nước đến từ nhà bếp, nhà vệ sinh diện tích đó phải được gấp đôi.

Về loại sân lọc, với kết cấu đáy dạng 2 lóp là thích hợp nhất Nó cho phép sự luân chuvển nước dễ dàng, điều này cũng có nghĩa là sự thông khí tốt Đây là một yếu tô cần thiết cho sự hoạt động của vi khuẩn hiếu khí

Trong khi đó do chiều dày sân lọc bé nên phương pháp thổi gió bề mặt không hiệu quả nhiều K hông khí đưa vào trong môi trường có thể thực hiện thông qua các phương pháp phổ biến sau:

- Đưa các ống dẫn khí đi sâu vào trong lớp nước

- Sử dụng lực của gió ví dụ như quạt có động cơ

Thiết bị hút khí tĩnh có

Hình 7.4 : Sàn lọ c với hoạt ( ÍỘI1ự vi khuẩn hiến k lìi có th iế t b ị hút k h í lũilì

Với kết cấu này cần có một giếng thăm cho phép tiến hành bảo liì định kỳ Cần chú ý

là vói kết cấu sân lọc này đã tạo ra một sự chênh lệch về mực nước vào và ra khỏi bể một cách đáng kể

Về vấn đề tháo nước, xét cho một lượng nước cúa một cơn mưa, sự tạo dòng chảy sẽ xáy ra nhanh hơn nhiêu và lưu lượng lớn nhất cũng lớn hơn rất nhiều saư khi vùng nghiên cứu đã được đô thị hóa so với trước (có thê đến 100 lần lớn hơn) Người kỹ sư chịu trách nhiêm quán lý ván (lề nàv phái tìm cách eiảm thiểu tối đa các điểu hất lợi hay các tác hại do dòne nước mưa gãy ra (và cả nước thải dân dụng trong hệ thống cống).Trước khi đề xuất một hộ thống thoát nước mưa có khả năng tải được lưu lượng ra khói khu vực theo yêu cầu cúa khách hàng, người kv sư phải vượt qua các bước theo thứ

c) Xác định diện tích các bổ mặt không thấm (lề đường, đường, đường vào các garage, mái lợp ) dựa vào quy hoạch đô thị quv hoạch vùng và địa hình Chúng ta phái phân biệt hai loại mái: loại mái nhà ớ ngoại ỗ có các máng thu và được bao quanh bời 1 khu vườn, và loại mái thông thường bằng pháns cho các nhà liên k ế xây dựng cho các vùng có mật độ dân cư cao Trone trường hợp thứ nhất, ta dễ dàng (thường là bắt buộc) hướng dòng chay có được di qua các be mật thấm bao bọc chung quanh nhà: ta quan

n i ệ m m á i t r o n g trườn Sì h ợp n à v là be m ặ t k h ô n g t h ấ m đượ c t h á o g i á n tiếp T r o n g t r ư ờ n g

hợp 2, nước nhận được từ mái được chuyên qua các nhánh cúa các ngôi nhà: loại mái nàv được gọi là bề mặt không thấm được tháo trực tiếp.

d) Thiết lặp (nhận biết) đường cong IDF (cường độ mưa - thời gian mưa - tần số xuất hiện) phù hợp với khu xâv dựng và chọn tần suất mưa rơi phù hợp với địa phương (thõna thường là 5 nãm)

e) Xác dịnh hệ số Manning liên quan đến các bể mặt lưu vực khác nhau và đườns dẫn.f) Xác định lượng nước thấm vào đất

a) Tính thời gian nước vào hố thu nước liên quan đến các tiếu lưu vực khác nhau nhờ vào các mỏ hình, ví dụ mỏ hình của Kerby

h) Xác định lưu lượng cần tải, chọn đường dẫn và độ dốc của nó

Trong chương này chúnc ta sẽ đề cập đến các phương pháp cho phép đánh giá lượng nước mưa phải tháo trong môi n ư ờ ng đô thị khi xảy ra mưa; tính toán lưu lượng tháo lớn nhất liên quan đến các dạng khác nhau của địa hình, các mô hình mưa khác nhau; cuối cùng sẽ đé cập đến một vài biện pháp phổ biến đế giám lưu lượng tháo nước mưa

8.2 MƯA VÀ D Ò N G C H Ả Y T R O N G MÔI T R Ư Ờ N G Đ Ổ THÍ

Lưu vực thoát nước được xem là diện tích hứng nước và sẽ thu vé 1 điếm duy nhất.Với tất cá các lưu vực thoát nước, dù cho lưu vực nàv có nằm trong khu thành thị hay không, khi tính thế tích và lưu lượng nước cúa dòng cháy tạo ra do mưa sẽ phái kế đốn:

- Đặc tính của cơn mưa: cường độ, thời gian kéo dài cơn mưa, sự phân bô theo khòng

gian và thời gian;

- Các đặc tính về bề mặt của lưu vực (thiên nhiên, tỷ lệ diện tích thấm nước, độ dốc, quv hoạch);

- Các quy luật về dòng cháy mặt

Báng sau đây trình bày hệ quá logic quan hệ hiện hữu giữa một cơn m ua (và các dặc trưng cúa nó), một lưu vực (và các đặc trưng của nó) và các đặc trưng thủy dồ của lượng nước xuất hiện cấn phui tháo ra khỏi lưu vực

* Không thấm và tháo gián tiếp

* Thấm khống tháo (không nối licn V Ớ I mạng lưới cống)

* Thấm và tháo

- Nước được eiữ lai bời:

* Do bề mặt thấm

* Do bề mặt không thấm

- Điều kiện mưa trước đó

- Mức độ lọc nước trong đất trong khi mưa Thúy lực

- Đặc tính mang lưới cống tháo;

- Sự lan truven thủy đồ dòng cháy trong ma ne lưới cống;

- Tích nước (trong các ống dẫn hoặc hổ chứa).

Thiết lâp thủv đồ dòng chảy.

8.2.1 M ưa

Nước m ưa rơi trên một lưu vực sẽ trải qua ba giai đoạn chính:

- Làm ám bề mặt lưu vực và các thiết bị lắp đặt nơi dó:

- Một phần thấm vào lòng đất và hòa nhập vào tầng nước ngầm;

- Một phấn sẽ hình thành dòng cháy mặt cho đốn các điếm thu nước (hố ga, miệng cong, sông suôi)

hư hại do dò n g cháy sây ra, tuy nhiên giá thàiìh đẩu tư vào công trình cũng sẽ lớn Sự lựa chọn chu kỳ thiết kế do đó sẽ phụ thuộc vào các quy trình, quy phạm hoặc các quy ước theo thông lệ trong vùng, nơi đó ta thực hiện việc nghiên cứu Các yếu tố khác cũng

có thê ảnh hưởng đến sự chọn lựa như: giá trị tài sản cần báo vệ trong khu nghiên cứu hoặc mức độ quan trọng các tổn thất do sự cố hệ thông thoát nước gây ra

T hông thường hê thống công thoát nước mưa chu kv thiết k ế sử dụng phổ biến là 5

nám C húng ta lưu ý không nhất thiết giá thành thiết kế hê thống cống thoát nước là tỷ lộ tuyến tính với chu kỳ mưa thiết kế (ta chí có thó nói chắc chắn là có tỷ lệ đồng biến) Theo kinh nghiệm 11 sười ta nhận thấy ràng giá thành m ạng lưới thiết kế với chu kỳ mưa xuât hiện là Ỉ0 năm thườna vượt 10% so với giá thành m ans lưới thiết k ế với chu kỳ 5%;

uiá trun g bình của 1 thế tích nước thoát bố sun« là tháp hơn giá trung bình cúa thể tích

tổng thê nước cần thoát: điều này thường được gọi là hiệu quả kinh tế tùy thuộc vào quy

m ô công trình

8.2.3 Cường độ mưa

Vấn đề áp dụng phương trình thích hợp đòi hỏi chúng ta phải chọn giá trị cường độ mưa I Đây là một thông số phụ thuộc vào vị trí, vùng trong đó có lưu vực khảo sát Để

có sự xác định hợp lý, trước hết phải đánh giá thời gian tập trung nước của lưu vực, trong

đó ta m uốn tính lưu lượng dòng chảy lớn nhất Tiếp theo, ta phải xác định chu kỳ mưa xuất hiện sẽ áp dụng trong tính toán Điều này dĩ nhiên tùy thuộc vào các quy dịnli có tính cách pháp lý

8.2.4 Cường độ - Thời gian mưa - Tần sô (đường cong IDF)

Các đường cong IDF theo định nghĩa, đó là đồ thị giới thiệu sự thay đổi củ a cường độ trung bình của mưa, là hàm của thời gian kéo dài cơn mưa cho loại mưa kéo dài trong thời gian ngắn (< 3 giờ, đôi khi < 1 giờ) và cho các chu kỳ xuất hiện khác nhau Dạng tổng quát cứa đường cong IDF có thê’ biểu thị bởi phương trình toán học có c ár dạng khác nhau sau đây:

C N X(a + t)"

M

t + B M

(8 la)

(8 1 b)

(8.1c)

t n + Btrong đó:

N - tần số của lượng mưa (1/năm),

t - thời gian kéo dài cơn mưa (phủt),

a, M, c , B, X, n - các hằng số liên quan đến tần số tính toán cho mưa và vùng nghicn cứu

Ví dự cho vùng Montréal, Canada, tác giả Mitci đã thiết lập biểu đồ tính cường độ mưa dạng I = M/(t+B) như sau:

Bảng 8.2: Cường đ ộ mưa cho vùn g Montréal

Chu kỳ mưa xuất hiện (năm) Cường độ mưa (mm/giờ)

Thời gian mưa (phút)

Ị ỉ ì n h 8.1: (Vờ//ự (ĩộ rm(a cho vùnsị Qỉiébec

8.2.5 Dòng c h áy

T rong mói trường dó tliỊ, vấn đe quản lý nước gây ra do mưa thường không có ý ntihìa lớn như trong muc đích báo vê đời sông con người giống như trong khuôn khổquán lý dòng cháy trong các vùng ánh hưởng cúa các con sông lớn có thể gây lũ lụt ơ đãv chù yếu là đc phòng và loại bỏ các tác hại cứa nước mưa tràn lên các tài sán

Có rất nhicu phương pháp (lược để nghị dùng đê tính toán lưu lượng dòng chảy trong môi trường đò thị theo đó có thc chúng ta chí quan târn đến lưu lượng lớn nhất hoặc chúng ta quan tâm đến sự thay đối lưu lượng dòng chảy theo thời gian (thủy đồ) Ở Bắc

Mỹ, phương pháp gọi là phương pháp "thích hợp" cho phép tính được lưu lượng lớn nhất vần được sử dung rộng rãi Thêm vào đó, nhờ vào sự phát triển của m áy tính, nhất là các

m áy tính cá nhân nhưnií có bộ nhớ trung tâm tương đối mạnh, các kỹ sư ngày nay có thê lập các mô hình cho phép tính toán và thiết lâp các thúy đồ một cách nhanh chóng chocác trường họp khác nhau cúa mưa các dạng lưu vực khác nhau, các dạng kết cấu hạtầng dùng đe ihu nước khúc nhau Nhờ vào công cụ này, chúng ta còn có thê tính toán

thế tích cấn cua hổ chứa nước tạm thời mộ t cách hiệu quả, khả nãng trữ nước của các

đường 0 112, thời gian nước ciiáv trong ống

- Độ dốc trung bình của bề mặt khu vực dòng chảy đi qua theo hướng thoát nước chính.

- Cường độ mưa

- Tỷ lệ thể tích nước tích được trong vùng "trũng" của địa hình

- Điều kiện bầu khí quyển trước đó: ví dụ chu kỳ khô hạn, chu kỳ ẩm ướt

Chúng ta có thể xem hệ số dòng chảy là 1 hệ số biểu thị tính chất không thay đổi của một diện tích bề mặt nghiên cứu hay ngược lại, giá trị của nó thay đổi tùy theo các tình huống khác nhau

8.2.5.2 H ệ sô d ò n g ch ảy k h ô n g đổi

Thông thường chúng ta xem hệ số dòng chảy không thay đổi trong suốt quá trình cơn mưa xảy ra và giá trị này sẽ không đổi theo các đặc tính khác nhau của các cơn mưa Đó

là lý do tại sao ta gọi là hệ số không đổi Các bảng sau đây trình bày tóm tắt giá trị cúc

hệ số dòng chảy liên quan đến các bề mặt khác nhaư và liên quan đến các khu dân cư có cách sinh hoạt khác nhau

M ột cách tổng quát, người ta yêu cầu xác định giá trị hộ số dò n g chảy của một lưu vực hay một vùng xác định nào đó trên cơ sở sẽ tính đến tỷ lệ có được bởi các loại !>ề mặt khác nhau của vùng đặc trưng cho lưu vực hay vùng khảo sát Cách xác định nhờ vào công thức sau đây:

với A, - diện tích của bề mật có tính chất i,

c, - hệ số dòng chảy liên quan đến diện tích A;ỉ £ A; = A

Bảng 8.3: Hệ sõ dòn g chảy c theo các loại bề mặt kh ác nhau

0,05-0,Ỉ0 0,10-0,15 0,15-0,20

0,13-0,170,18-0,220,25-0,350,15-0,30

Bảng 8.4: Hệ sỏ dòng chảy c theo các khu vực khác nhau

82.5.3 Hệ sỏ dòng chảy thay đổi theo thời gian

í mưa (ph)

Hình 8.2: Biên dổi hệ s ố d ò n ẹ chây, c có yiá trị từO đến 100 hiểu ỉhị íỷ lệ p h ẩ n trâm

diện tích bê m ậ t kìĩôny thấm (hê tôỉĩiỊ, asphalĩe, ) của kiỉit vực

a) T h ẩ m thấu h ề m ặt thấm: ít;

h) T h ẩ m thấu b ề m ật thấm: tntníỊ bình;

c) Th am thấu bê m ặĩ thấm: nhiêu

Trong thực tế hệ số dòng chảy cho một lưu vực không phải là hằng số Hệ số này sẽ thay đổi theo diễn biến cơn mưa: nó thường bé vào đầu cơn mưa, bởi vì vào thời điểm này, một phần nước mưa rơi sẽ thấm vào lòng đất và làm cho đất trở nên trạng thái bão hòa, m ột phần khác sẽ làm đầy các vùng trũng của địa hình Đó là lý do tại sao một vài tác giả đề nghị tiến hành tính toán với giá trị hệ số dòng chảy tâng theo thời gian kéo dài cơn mưa Trong khi đó, công thức xác định cường độ trung bình mưa giới thiệu trước (phương trình thích hợp) không cho phép kể đến sự thay đổi theo không gian và thời gian D o đó vấn đề đưa vào hệ số biến đổi theo thời gian rất tế nhị, đòi hỏi chúng ta phải rất thận trọng, ít nhất là vấn đề liên quan đến việc thiết lập thủy đồ Trong thực tế, việc

áp dụng hệ số lưu lượng thay đổi theo thời gian chỉ được dễ dàng với sự trợ giúp của

m áy tính

8.2.5.4 Q u an hệ giữa hình dạng lưu vực và hệ sô dòn g chảy

H ình d ạn g củ a lưu vực có một ảnh hưởng quan trọng trên lưu lượng tối đa của

d ò n g ch ảy và trên thời gian xuất h iện của lưu lượng này C h ú n g ta phải lưu ý khi sử

d ụ n g p h ư ơ ng pháp thích hợp trong thiết k ế khi dạng lưu vực k h ô n g phải là chữ nhật hoặc v uông

Lu'II vực dạm; tam ỹ á c đêu (hình 8.3a)

Trong trường hợp lưu vực có dạng của một tam giác đều, vị trí thoát nước nằm ở giữa

1 cạnh nào đó, quan hệ giữa thời gian kéo dài cơn mưa (dưới dạng tỷ lộ phần trãm so với thời gian tập trung nước) và diện tích lưu vực thực sự Iham gia tạo dòng chảy (dưới dạng

tý lệ phần trãrn so với diện tích lưu vực) cho kết quả trình bày trong bảng sau Khi cơn

m ư a c à n g k é o dài so với thời gian tập trung nước, tổng thê di ện tích k h u vực sẽ cùng

tham gia lạo dòng chảy

o)

c)

Iỉỉnh 8.3

Bảng 8.5: Tỷ lệ phần trăm diện tích của lưu vực th am gia tạo dòng chảy

trong suốt cơn mưa với thời gian tập tru ng nước là 10 phút

Thời gian Hình tam giác đều Hình quạt Hình chữ nhật Hình vuôngmưa (phút)

là bé hơn thời gian tập trung nước của lưu vực: thật vậy, với m ột chu kỳ giống nhau, mưa

có thời gian kéo dài ngắn sẽ có cường độ lớn hơn theo kết quả từ tích số AI trong phương trình thích hợp Q = KCIA lớn hơn (chúng ta chấp nhận là hệ số dòng chảy là hằng số và đồng nhất trong trường hợp này)

Lưu vực có dụng /lình quạt (hìnli 8.3b)

Trong trường hợp lưu vực có dạng hình quạt, vị trí thoát nước chính như trcn hình vẽ, quan hệ giữa thời gian kéo dài cơn mưa (dưới dạng tỷ lệ phần trăm so với thời gian tập trung nước) và diện tích lưu vực thực sự tham gia tạo dòng chảy (dưới dạng tỷ ỉ ệ phần trăm so với diện tích lưu vực) cho kết quả trình bày trong bảng trên Khởi đầu cơn mưa, lưu lượng dòng chảy gia tăng một cách từ từ Khi cơn m ưa kéo dài hơn thời gian tập trung nước, tổng thể diện tích khu vực sẽ cùng tham gia tạo dòng chảy

Lưu vực dạng c h ữ nhật ịhình 8.3c)

Theo quy ước, đây là lưu vực kh' có chiều dài lớn hơn chiều rộng ít ra là 4 lần Vị trí thoát nước trung tâm nằm ở trung điểm cạnh ngắn của phía hạ lưu lưu vực Kết quả tóm tắt trong bảng trên

tích, % A , của lưu vực tham gia tạo dòng sẽ gia tăng theo cùng tỷ suất của thời gian kéo

dài cơn mưa (tính theo phần trăm với thời gian tập trung, % tc) Khi thời gian mưa kéo dài hơn thời gian tập trung nước, tất cả diện tích lưu vực, 1 0 0%A, tham gia tạo dòng chảy Hình vẽ sau đây trình bày lại kết quả trên dưới dạng đồ thị