Bài giảng Cấp thoát nước (Phần 2): Chương 9 - ĐH Xây dựng

Bài giảng Cấp thoát nước (Phần 2) - Chương 9: Hệ thống thoát nước đô thị cung cấp cho người học các kiến thức: Các loại nước thải và hệ thống thoát nước, các sơ đồ thoát nước và nguyên tắc vạch tuyến thoát nước, các bộ phận của hệ thống thoát nước.

Chương 9

Hệ thống thoát nước đô thị

1 Các loại nước thải và hệ thống thoát

nước

2 Các sơ đồ thoát nước và nguyên tắc

vạch tuyến thoát nước

3 Các bộ phận của hệ thống thoát nước

9.1 Các loại nước thải và hệ thống thoát nước

Nước thải được gọi là nước đã qua sử dụng trong quá trình sinh hoạt, sản xuất và các nhu cầu khác của con người cũng như nước chảy trên bề mặt khu dân

cư hoặc khu công nghiệp khi có mưa, tuyết hoặc các hoạt động khác như rửa tưới đường…

Phân loại nước thải:

Nước thải có thể ra làm 3 loại: (1) nước thải sinh hoạt; (2) nước thải sx và (3) nước mưa (nước thải bề mặt)

Nước thải sinh hoạt

• Nước thải sinh hoạt (NTSH ): nước từ nhà

bếp, buồng tắm giặt, xí, tiểu, từ các bệnh viện

• Nước thải sản xuất phụ thuộc vào tính chất và quy trình sản xuất của từng ngành công nghiệp

Số lượng và thành phần các chất vô cơ , hữu cơ

và các vi sinh vật trong nước thải công nghiệp rất khác nhau Trong nước thải của ngành công nghiệp thịt hộp, thuộc da có rất nhiều vi trùng,

vi khuẩn Nước thải một số ngành công nghiệp khác có các chất độc , các chất phóng xạ…

Nước thải bề mặt ( nước mưa)

• Nước mưa khi rơi trong không trung có hòa tan các chất khí và mang theo bụi bặm, khi chảy trên mái nhà, đường phố , mặt đất

mang theo đất cát, rác rưởi có thể có cả dầu

mỡ và các chất bẩn khác, kể cả vi trùng gây bệnh

Hệ thống thoát nước

• Hệ thống thoát nước là một tổ hợp

gồm những dụng cụ, đường ống, công trình và thiết bị thực hiện nhiệm vụ: thu gom, vận chuyển, xử lý nước thải và

xả nước thải sau xử lý ra nguồn tiếp

nhận (sông, hồ và biển)

• Các bộ phận của hệ thống thoát nước

gồm có :

- Mạng lưới đường ống, kênh mương dẫn nước thải, giếng thăm, giếng tẩy rửa kiểm tra, điuke, trạm bơm nước thải…

- Nhà máy xử lý nước thải và bùn cặn, các công trình xả nước thải vào nguồn tiếp

nhận

- Các công trình phụ trợ bao gồm nhà làm việc, quản lý vận hành hệ thống thoát

nước, các xưởng sửa chữa…

Đơn vị đo lường nước thải

• Để đo lưu lượng: Đơn vị đo lường nước thải là

m3 hay lít Lượng nước thải trên một đơn vị thời gian gọi là lưu lượng Đơn vị của lưu lượng là

m3/ngày; m3/h; m3/s; l/s

• Tính chất các loại nước thải trên rất khác nhau, khác cả về nồng độ các chất bẩn Nồng độ các chất bẩn là lượng chất bẩn trong một đơn vị thể tích nước và được biểu thị bằng mg/l hay g/m3

A-Hệ thống thoát nước chung

• Đây là loại hệ thống thu cả ba loại nước thải (sinh hoạt, sản xuất, nước mưa) vào một mạng lưới

đường ống chung dẫn ra ngoài phạm vi thành phố đến công trình làm sạch ( hình 1)

Sông - nguồn tiếp nhận

B- Hệ thống thoát nước riêng

Có 2 mạng lưới đường ống riêng biệt

• Một mạng lưới đường ống vận chuyển nước thải có nồng độ chất bẩn cao là nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất đến công trình làm sạch  MLTN sinh hoạt và sản xuất

• Mạng lưới đường ống khác (có thể là rãnh hay mương) vận chuyển nước mưa ít bẩn đổ ngay vào sông, hồ không qua công trình làm sạch  MLTN mưa

Sông - nguồn tiếp nhận

C- hệ thống thoát nước nửa riêng

• Nước mưa đợt đầu mang theo nhiều bụi bẩn khá lớn Phương án kỹ thuật mới nhằm tách lượng nước này khỏi mạng lưới thoát nước mưa chảy sang hệ mạng lưới thoát nước sinh hoạt và sản xuất cùng đến công trình xử

lý, khi mưa to kéo dài, lượng nước mưa lớn, nồng độ nhiễm bẩn nhỏ, thành phần chất nhiễm bẩn chủ yếu là

vô cơ Dòng nước mưa với lưu lượng lớn chảy vượt qua ống thoát nước sinh hoạt và sản xuất vào đoạn tiếp theo của mạng lưới thoát nước mưa đến sông hồ ( hình 3)

D- hệ thống thoát nước nửa riêng

không hoàn chỉnh

• Là hệ thống ở giai đoạn trung gian trong

quá trình xây dựng hệ thống thoát nước

riêng hoàn toàn.Không xây dựng mạng

lưới thoát nước mưa bằng các cống ngầm

mà nước mưa sẽ chảy theo rãnh, mương

hở tự nhiên ra nguồn tiếp nhận

• HTTN kết hợp bao gồm: hệ thống chung có cống bao

và hệ thống thoát nước riêng, VD khu phố cũ cuả

thành phố có HTTN chung đƣợc cải tạo thành hệ

thống riêng hay hệ thống chung có cống bao, còn khu mới xây dựng HTTN riêng

Ưu nhược điểm của các hệ

thống thoát nước

• Như trên định nghĩa đã nói một trong ba nhiệm vụ của

hệ thống thoát nước là đưa nước thải ra khỏi vùng dân

cư, thành phố hay khu công nghiệp Thực hiện nhiệm vụ

đó dựa trên cơ sở của nguyên tắc vận chuyển bằng thủy lực Đây là phương pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề

vệ sinh cho các vùng dân cư, đưa nước thải ra xa bằng đường ống kín

Ưu nhược điểm của các hệ

thống thoát nước chung

• Ưu điểm: Tổng cộng chiều dài đường ống thoát

nước thành phố được rút ngắn, nước mưa trước khi

đổ ra sông, hồ cũng đã được làm sạch đến mức độ cần thiết

• Nhược điểm: Ống thoát nước phải lớn để đủ sức

vận chuyển cả lượng nước mưa, không được phép

để tràn ống gây ngập lụt trong thành phố dù chỉ tức thời;

Ưu nhược điểm của các hệ

thống thoát nước chung

• Nhược điểm: Công suất các trạm bơm, trạm

làm sạch lớn và như vậy là trong thời gian không có mưa khả năng thoát nước của hệ thống thoát nước chung không được sử dụng hết Từ đó ta thấy ở những miền có mưa to, mưa theo mùa không nên ứng dụng hệ thống thoát nước chung

• Hệ thống thoát nước chung đòi hỏi phải bỏ chi phí xây dựng ra cùng một lúc

Ƣu nhƣợc điểm của hệ thống

Nhîc ®iÓm:

• Tæng céng chiÒu dµi ®ƣêng èng tho¸t nƣíc lín (tăng 30% - 40% so víi hÖ thèng chung)

Hệ thống thoát nước riêng

• Sau khi đã giải quyết về nguyên tắc - chọn hệ thống chung hay hệ thống riêng còn phải tiếp tục giải quyết về kỹ thuật đạt yêu cầu vệ sinh và tiết kiệm Đây là những phương pháp kỹ thuật kinh tế cho từng đối tượng cụ thể: thành phố, thị

xã, thị trấn, khu công nghiệp Hệ thống thoát nước riêng có hai phương án: riêng hoàn chỉnh

và riêng không hoàn chỉnh

Hệ thống thoát nước riêng hoàn chỉnh

• Đây là phương án giải quyết thoát nước cho những thành phố có diện tích lớn Tại đây nước mưa không thể chỉ chảy trong các rãnh xây mà còn phải chảy vào đường ống kín Thành ra có hai mạng lưới đường ống, một để thoát nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất,

có nồng độ bẩn lớn - chảy đến công trình làm sạch, và một để thoát nước mưa có nồng độ bẩn nhỏ chảy thẳng đến sông hồ gần nhất, không qua công trình làm sạch

Hệ thống thoát nước riêng

không hoàn chỉnh

• Đây là phương án áp dụng cho những thị xã, thị trấn, khu công nghiệp có diện tích nhỏ và độ

dốc mặt đất san nền thuận lợi Tại đây nước

mưa chảy trong hệ thống rãnh xây, trong

mương đào thẳng ra sông hồ

• Nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất chảy trong mạng lưới đường ống kín đến công trình làm sạch

9.3.Các dạng sơ đồ mạng lưới

thoát nước

• Sơ đồ vuông góc

• Sơ đồ chéo nhau

• Sơ đồ song song

• Sơ đồ phân vùng

• Sơ đồ ly tâm

Sơ đồ vuông góc

• Vào thời kỳ đầu sự hình thành khu vực dân cư,

người chưa đông, lưu lượng nước thoát còn bé, tình hình đó chưa đòi hỏi phải làm sạch nước thải trước khi xả ra sông Lúc này khả năng kinh tế và thiết bị

kỹ thuật cũng còn có hạn Trong trường hợp đó ta ứng dụng sơ đồ vuông góc Các ống góp lưu vực

đường ngắn nhất chạy vuông góc với sông (hình 6)

• Hiện nay sơ đồ thẳng góc được ứng dụng trong

mạng lưới thoát nước mưa và nước sản xuất quy ước sạch

Sơ đồ chéo nhau

• Sơ đồ cống bao được ứng dụng thay chỗ cho

sơ đồ thẳng góc nhằm đạt yêu cầu giữ vệ sinh, bảo vệ môi trường Bây giờ các ống góp lưu vực

đổ vào ống góp chính đặt dọc theo bờ sông đưa nước tới trạm bơm và trạm làm sạch ( hình 7)

Sơ đồ chéo nhau

1 Mạng thoát

nước đường phố

Sơ đồ song song

• Gặp địa hình khá dốc về phia sông (trên 0,005), nếu đặt ống tự chảy theo độ dốc thẳng góc với độ dốc tự nhiên, thì tốc độ nước chảy trong ống đạt đến trị số lớn quá giới hạn cho phép, gây nên vỡ ống, hỏng mối nối ống và các giếng thăm

• Để giữ cho tốc độ dòng nước có những trị số thích hợp, các ống góp lưu vực đặt gần như song song hay song song với đường đồng mức

• Một ống góp chính thu nước thải từ các ống lưu vực đưa đến trạm bơm hay trạm làm sạch (hình 8)

Sơ đồ song song

1- Mạng thoát đường phố lưu vực

2- Tuyến cống bao lưu vực

Sơ đồ ly tâm

1- Khi khu đất xây dựng gồm nhiều triền khá chênh nhau về độ cao có thể phân ra thành nhiều vùng Nước thải từ vùng cao theo ống góp tự chảy thẳng đến công trình làm sạch

2- Khi gặp địa hình, hoặc khá cao ở giữa, hoặc khá bằng phẳng (i< 0,002) của các thành phố rộng Nếu

bố trí tập trung thì các đường ống sẽ phải đặt quá sâu Cả hai trường hợp này có thể bố trí phân tán Thực chất bố trí phân tán là ứng dụng các sơ đồ cơ bản ở trên cho từng khu vực, từng vùng của thành phố lớn, địa hình phức tạp (hình 8)

Sơ đồ ly tâm

1-Cống thu lưu vực 1

2- Cống thu lưu vực 2

3- Trạm xử lý nước thải 4- Miệng xả ra sông

Một số định nghĩa khái niệm

• Lưu vực thoát nước: Vùng thoát nước được giới hạn bởi các đường phân thuỷ, hoặc bởi các hồ chứa, hoặc các qui hoạch đứng của thành phố, hoặc danh giới xây dựng mà thoát nước từ đó được thực hiện bằng hệ thống cống tự chảy

9.3 Thành phần cơ bản của hệ

thống thoát nước

• Sơ đồ hệ thống thoát nước là giải pháp thiết kế kinh tế

kỹ thuật cho hệ thống thoát nước có tính toán điều kiện của địa phương và tương lai phát triển của hệ thống

thoát nước

• Sơ đồ HHTN bao gồm các cụm công trình khác nhau

và có thể chia ra làm 2 nhóm theo chức năng:

• Nhóm 1 có chức năng tiếp nhận và chuyển tải nước thải bao gồm: (1) các thiết bị thu nước thải (HHTN trong nhà); (2) MLTN bên ngoài; (3) các trạm bơm và các các đường ống có áp

• Nhóm 2: (1) trạm xử lý và các công trình xử lý nước thải và (2) xả ra nguồn tiếp nhận

Hệ thống thoát nước trong nhà

• Hệ thống thoát sinh hoạt trong nhà bao gồm các thiết bị thu nước (chậu rửa, bệ xí, chậu

tiểu), đường ống nhánh, ống đứng, ống tháo nước ra khỏi nhà, các thiết bị xem xét tảy rửa

và thông hơi.(từ 1-12 xem hình)

• Hệ thống thoát nước công nghiệp bên trong rất đa dạng phụ thuộc vào dây chuyền sản

xuất và công nghệ cùng với nhiều điều kiện

khác

Sơ đồ mạng lưới thoát nước

trong nhà và tiểu khu

13, 15- Giếng thăm tiểu khu, giếng kiểm tra 14,16- Cống thoát trong tiểu khu

17-Giếng thăm trên mạng lưới bên ngoài

Mạng lưới thoát nước bên ngoài

• Nhiệm vụ vận chuyển nước bẩn ra khỏi

thành phố, khu dân cư, công nghiệp thực

hiện bằng mạng lưới đường ống và công

trình mà ta gọi là ML thoát nước bên ngoài,

Mạng lưới thoát nước sân nhà,

• Để kiểm tra chế độ làm việc của mạng lưới sân nhà hay tiểu khu cuối mạng lưới xây dựng giếng thăm- giếng kiểm tra

• Đoạn cống nối từ giếng kiểm tra đến cống thoát ngoài phố gọi là nhánh nối

Sơ đồ mạng lưới thoát nước

trong sân hay tiểu khu

1-Ống thoát từ nhà

2- Giếng thăm tiểu khu

3- Giếng kiểm tra

4- Mạng ngoài phố

5- Nhánh nối

Mạng lưới thoát nước ngoài phố

• Đường ống TN đường phố đặt dọc theo đường

phố thu nước từ ống thoát nước tiểu khu hay ống thoát nước ngoài sân nhà, xí nghiệp công nghiệp, trường học, bệnh viện, nhà hàng,…

• Đây là phần đầu của MLTN có rất nhiều nhánh mở rộng khắp thành phố, chiếm phần lớn trong tổng số chiều dài của cả mạng lưới

• Trong những nhánh này, nước tự chảy theo độ dốc

 chia khu dân cư ra thành những lưu vực thoát

nước, giới hạn các khu vực là đường phân thủy

ống thoát nước đường phố đặt từ đường thủy phía trũng của lưu vực thoát nước

Cấu tạo của MLTN ngoài phố

• (3) Ống nâng chuyển: là ống đưa nước ra khỏi thành

phố đến trạm bơm hay công trình làm sạch, đường ống này có lưu lượng nước thoát không thay đổi

• (4) Giếng thăm: Trên mạng lưới đường ống ở chỗ ngoặt, chỗ nối nhánh v.v xây dựng những giếng thăm Chức năng: kiểm tra, tẩy rửa và thông ống khi bị tắc

(5) Trạm bơm : áp dụng trong những trường hợp không

ở điều kiệnthuận lợi cho việc vận chuyển tự chảy: thành phố nằm ở vùng đồng bằng độ dốc tự nhiên quá nhỏ

hoặc những địa hình phức tạp chỗ lồi chỗ lõm, đường ống tự chảy dài nằm quá sâu

Các trạm bơm cục bộ, trạm bơm khu vực, trạm bơm chuyển và trạm bơm chính Các trạm bơm đặt ở chỗ thấp và có điều kiện xả sự cố

(6) Ống áp lực (ống nâng): Đoạn ống đưa nước từ trạm

bơm đến đầu ống tự chảy khác cao hơn, hay đến công trình làm sạch, trong đó nước chảy dưới áp lực do máy bơm tạo nên gọi là ống áp lực, ống có áp, ống đẩy, ống nâng

(7) ống xả sự cố trước các trạm bơm đề phòng sự cố cho trạm bơm phải đặt đoạn ống xả nước từ cuối ống tự chảy ra sông hồ hay nơi đất thấp gần đấy, đoạn này gọi

là ống xả sự cố

(8) Giếng thu nước mưa: Trên mạng lưới thoát nước mưa có giếng thu nước mưa và trên

Trạm xử lý nước thải

Việc làm sạch nước thải được tiến hành trong các trạm, nhà máy xử lý nước thải Trong nhà máy thường gồm nhiều công trình và có thể chia chúng ra 3 nhóm như sau :

Tóm lại

• Nước thải gồm có 3 loại: (1) sinh hoạt; (2)

sản xuất(nước thải sản xuất bẩn và nước thải sản xuất quy ước sạch) và (3) bề mặt

• Phân loại hệ thống thoát nước: a- Chung; b- Riêng; c- Nửa riêng; d- Kết hợp

CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

• Tiêu chuẩn tính toán và thiết kế : TCVN

7957-2008

• Thiết kế quy hoạch phân bố các thời kỳ xây

dựng về quy mô, dân số, công nghiệp và các

Qui hoạch mặt bằng

• Bản quy hoạch mặt bằng lấy tỷ lệ 1:5000 -

1:10000, đường đồng mức cách nhau 1m, ở nơi

có địa hình bằng phẳng đường đồng mức cách nhau 0,5m hay 0,25m

• Trong đó đã xác định biên giới, diện tích, dân số, mức phát triển tương lai và vị trí cùng tình hình xây dựng các khu công nghiệp, các công trình

phục vụ công cộng: giao thông, văn hoá, y tế,

thể thao các hồ và vườn hoa v.v…

• Tài liệu điều tra cơ bản về địa chất - nền đất của thành phố, khu dân cư, khu công

nghiệp;

• Số liệu khí tượng- nhiệt độ, không khí, độ

ẩm, lượng gió, lượng mưa; về thuỷ văn -

mức nước ngầm và tính chất của nó, tài liệu

về sông - mức nước cao nhất, trung bình và thấp nhất, lưu lượng nhỏ nhất của năm khô hạn, tốc độ dòng nước sông và các đặc tính

cơ bản của nước sông

Dân số tính toán

• Việc đầu tiên trong khi thiết kế HTTN là xác định lưu lượng nước thải Xác định lưu lượng nước thải phải dựa theo (1) số dân tính toán, (2) tiêu chuẩn thải nước và (3) hệ số không điều hoà

• Xác định dân số tính toán dựa theo mật độ

dân số (P) của từng khu vực khác nhau về

đặc điểm xây dựng Mật độ dân số là số

người sống trên một ha, ký hiệu đơn vị là

[người/ha]

• Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt là lượng nước thải trung bình trong một ngày tính cho một người sống ở nơi có hệ thống

thoát nước qt (l/người- ngày đêm)

• Khi thiết kế hệ thống thoát nước cho thành phố lấy tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy theo tiêu chuẩn cấp nước tương ứng vì nước bẩn thải ra mạng lưới thoát nước là nước cấp đã dùng và bị nhiễm bẩn

(20TCN-51-84)

Tiêu chuẩn thải nước công nghiệp

• Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt của công

nhân trong xí nghiệp công nghiệp

• Tiêu chuẩn nước tắm cho công nhân trong các xí nghiệp công nghiệp, nhà máy

• Tiêu chuẩn nước thải sản xuất: