Giáo trình mạng lưới thoát nước mưa và nước thải (ngành công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước cao Đẳng)

Hệ thống thoát nước chung thu cả ba loại nước thải sinh hoạt, sản xuất, nước mưa vào một mạng lưới đường ống chung, dẫn ra ngoài phạm vi khu dân cư đến công trình làm sạch hoặc xả vào ng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1

Giáo trình Mạng lưới thoát nước mưa & nước thải NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật tài nguyên nước

TRÌNH ĐỘ: Cao đẳng

Ban hành kèm theo Quyết định số 389ĐT/QĐ- CĐXD1 ngày 30 tháng 09 năm

2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1

Hà Nội –

2

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “Mạng lưới thoát nước mưa & nước thải” giúp người học nêu được các tài liệu cần thiết cho việc tính toán và thiết kế mạng lưới thoát nước ngoài nhà Nhiệm vụ, cấu tạo của mạng lưới, các công trình có trên mạng lưới thoát nước mưa, nước thải; các loại vật liệu cống dùng cho thoát nước, kết cấu của mối nối Nhiệm

vụ trong việc quản lý, thau rửa và sửa chữa trên mạng lưới thoát nước

Giáo trình được sự các giảng viên trong Bộ môn Cấp thoát nước, thuộc khoa Quản

lý Xây dựng và đô thị, trường Cao đẳng Xây dựng số 1góp ý Chúng tôi rất mong được sự góp ý thêm của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, năm 20 Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Lê Thị Minh Nga

3

Mục lục

1.1 Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước (HTTN) và các loại nước thải:

1.1.1 Nhiệm vụ

1.1.2 Các loại nước thải

1.2 Các loại HTTN

1.2.1 HTTN chung

1.2.2 HTTN riêng hoàn toàn

1.2.3 HTTN riêng không hoàn toàn

1.2.4 HTTN nửa riêng

1.2.5 HTTN hỗn hợp

1.2.6 Thảo luận

1.3 Các bộ phận cơ bản của HTTN:

1.3.1 Sơ đồ

1.3.2 Nhiệm vụ của từng bộ phận

1.4 Sơ đồ Mạng lưới thoát nước (MLTN

1.4.1 Sơ đồ thẳng góc 1.4.2 Sơ đồ cắt ngang

1.4.3 Sơ đồ song song

1.4.4 Sơ đồ phân vùng

1.4.5 Sơ đồ phân ly

1.4.6 Thảo luận

1.5 Điều kiện thu nhận nước thải vào MLTN 8 8 8 9 9 10 10 11 11 12 13 13 14 14 15 15 15 16 16 16 Chương 2: Những vấn đề cơ bản về thiết kế hệ thống thoát nước 17 2.1 Mặt bằng quy hoạch :

2.2 Thời hạn tính toán

2.3 Dân số tính toán

2.4 Tiêu chuẩn thoát nước

2.4.1 Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt

2.4.2 Tiêu chuẩn thải nước công nghiệp

2.5 Hệ số không điều hoà (KĐH)

2.5.1 Với khu dân cư

2.5.2 Công trình công cộng

2.5.3 Xí nghiệp công nghiệp

2.6 Các công thức xác định lưu lượng nước thải 2.6.1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư

2.6.2 Lưu lượng nước thải của công trình công cộng

2.6.3 Lưu lượng nước thải của Xí nghiệp công nghiệp

2.6.4 Ví dụ: Tính toán các loại lưu lượng nước thải

17

17

18

19

20

22

23

23

24

24

25

25

26

26

26

4

2.7 Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải

2.8 Biểu đồ dao động lưu lượng nước thải

2.9 Ví dụ: Lập bảng tổng hợp lưu lượng nước thải

27

27

27

3.1 Đặc điểm sự chuyển động của nước thải trong MLTN

3.1.1 Nước thải (NT) 3.1.2 Trạng thái của dòng chảy NT

3.1.3 Chế độ của dòng chảy nước thải

3.2 Các loại tiết diện cống và đặc tính thuỷ lực

3.3 Các công thức thuỷ lực tính toán MLTN

3.3.1 Điều kiện và cơ sở tính toán

3.3.2 Công thức thuỷ lực

3.4 Tổn thất cục bộ trong mạng lưới thoát nước

3.5 Đường kính tối thiểu, độ đầy tối đa

3.5.1 Đường kính tối thiểu: Dmin

3.5.2 Độ đầy tối đa: (H/D)max

3.6 Vận tốc tính toán và độ dốc đặt cống tối thiểu

3.6.1 Vận tốc tính toán

3.6.2 Độ dốc đặt cống tối thiểu

3.7 Nguyên tắc và trình tự vạch tuyến mạng lưới thoát nước 3.7.1 Nguyên tắc

3.7.2 Trình tự

3.8 Bố trí cống trong mặt cắt ngang đường phố

3.9 Lưu lượng nước thải tính toán cho từng đoạn cống

3.9.1 Lưu lượng dọc đường:qdđ

3.9.2 Lưu lượng nhánh bên (cạnh sườn): qnb

3.9.3 Lưu lượng vận chuyển (chuyển qua): qcq

3.9.4 Lưu lượng tập trung: qttr

3.9.5 Ví dụ tính toán 3.10 Bài tập môn học (lần 1) 3.11 Độ sâu chôn cống ban đầu 3.11.1 Mục đích 3.11.2 Xác định độ sâu chôn cống ban đầu 3.12 Tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước 3.13 Thiết kế trắc dọc mạng lưới thoát nước 3.14 Ví dụ tính toán 3.15 Bài tập môn học (lần 2)

3.16 Bài tập môn học (lần 3)

28

28

29

31

32

32

33

36

34

35

35

36

36

37

37

38

38

39

39

40

41

43

44

44

45

45

45

46

46

48

49

49

49

Chương 4: Ống dẫn, kênh mương, những công trình trên mạng lưới thoát nước 50

5

4.1 Yêu cầu đối với ống và kênh mương

4.2 Các loại cống thoát nước - Mối nối cống

4.2.1 Cống sành

4.2.2 Cống bê tong

4.2.3 Cống xi măng amiăng không áp

4.2.4 Cống gang

4.2.5 Các loại cống khác

4.2.6 Các loại kênh mương

4.3 Nền và bệ đỡ cống

4.4 Các công trình trên MLTN

4.4.1 Giếng thăm

4.4.2 Giếng chuyển bậc

4.4.3 Cống đặt qua sông hồ, kênh đào

4.4.4 Cống đặt qua đường xe lửa, ô tô 50 50 51 52 53 54 56 56 57 58 58 59 59 60 Chương 5: Thoát nước mưa và hệ thống thoát nước chung 61 5.1 Khái niệm chung về thoát nước mưa 5.1.1. Mặt bằng quy hoạch 51.2 Các thông số khí tượng thuỷ văn

5.1.3 Công thức tính toán cường độ mưa 5.1.4 Hệ số dòng chảy 5.1.5 Thời gian mưa tính toán

51.6 Công thức xác định lưu lượng nước mưa

5.2 Thiết kế HTTN mưa 5.2.1 Nguyên tắc và trình tự vạch tuyến MLTN mưa 5.2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật cần lưu ý khi thiết kế HTTN mưa

5.2.3 Tính toán thủy lực MLTN mưa

5.3 Những công trình trên MLTN mưa

5.3.1 Cống và kênh mương

5.3.2 Rãnh, mương, máng

5.3.3 Giếng thu nước mưa

5.3.4 Ví dụ tính toán 5.3.4 Giếng thăm và giếng chuyển bậc

5.3.5 Hồ điều hoà lưu lượng nước mưa 5.4 Bài tập lớn môn học (lần 4) 61 61 62 62 62 63 64 65 66 66 66 67 68 68 69 69 69 70 70 Chương 6: Cơ sở kỹ thuật quản lý mạng lưới thoát nước 72 6.1 Tổ chức quản lý MLTN

6.2 Kiểm tra kỹ thuật MLTN

6.2.1 Kiểm tra việc bảo vệ cống và công trình trên MLTN

6.2.2 Kiểm tra chế độ thủy lực

72

72

72

72

6

6.2.3 Nghiệm thu và đưa MLTN vào sử dụng

6.3 Kiểm tra, thau rửa và sửa chữa MLTN

7

1

2 3

6

8

X N C N

7

Khu d©n c­

Nước thải là nước sau quá trình sinh hoạt, sản xuất của con người, nó bị nhiễm bẩn và thành phần lý hoá học, vi sinh vật thay đổi so với ban đầu, không đáp ứng được nhu cầu

sử dụng nữa, phải thải ra bên ngoài

Tuỳ theo tính chất và nguồn gốc phát sinh của nước thải, chia làm 3 loại sau:

1.1.2 Các loại nước thải

1.1.2.1 Nước thải sinh hoạt

Là nước thải tạo ra từ các khu vệ sinh, nhà bếp của nhà ở, công trình công cộng… Trong nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ, vi trùng gây bệnh… do có các chất bài tiết của người

1.1.2.2 Nước thải sản xuất

Là nước thải sinh ra từ các phân xưởng, xí nghiệp công nghiệp (XNCN) của các nhà máy sản xuất Nước thải sản xuất rất đa dạng về thành phần, tính chất và phụ thuộc vào từng ngành nghề, từng dây chuyền công nghệ Tuỳ thuộc vào lượng chất nhiễm bẩn trong nước thải sản xuất, chia thành hai loại:

a Nước thải sản xuất bẩn

Là nước thải bắt buộc phải xử lý trước khi thải ra bên ngoài

b Nước thải sản xuất quy ước sạch

Là nước thải của quá trình làm nguội máy móc, sản phẩm…nước thải này không nhất thiết phải xử lý khi xả vào nguồn tiếp nhận

1.l.2.3 Nước mưa

Nước mưa được coi là một loại nước thải vì khi rơi trong không trung nước mưa mang theo nhiều bụi bẩn, vi trùng hoặc khi chảy trên mái nhà, mặt đất nó mang theo đất cát, rác, xác động thực vật… Nước mưa đợt đầu rất bẩn, cần được xử lý trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

1.2 Các loại hệ thống thoát nước

1.2,1 Hệ thống thoát nước chung

1.2.1.1 Sơ đồ

Hình 1: Sơ đồ hệ thống thoát nước chung

8

I: Mạng lưới dẫn nước thải sinh hoạt, sản xuất, nước mưa gồm:1-Cống thoát nước (TN) tiểu khu 2- CốngTN đường phố 3-Cống TN lưu vực (Cống chính của 1 lưu vực) 4- Cống góp chính (cống chính của toàn khu vực) 5- Cống TN sản xuất II:Các công trình khác

có trên HTTN gồm: 6-Trạm bơm nước thải chính 7-Trạm xử lý nước thải 8- Cửa xả nước thải vào nguồn

Hệ thống thoát nước chung thu cả ba loại nước thải sinh hoạt, sản xuất, nước mưa vào một mạng lưới đường ống chung, dẫn ra ngoài phạm vi khu dân cư đến công trình làm sạch (hoặc xả vào nguồn nước tiếp nhận)

1.2.1.2 Ưu điểm:

 Đảm bảo tốt về phương diện vệ sinh

 Tổng chiều dài mạng lưới thoát nước nhỏ

 Giảm chi phí xây dựng, quản lý mạng lưới

1.2.1.3, Nhược điểm:

 Chế độ làm việc của hệ thống thoát nước không điều hoà giữa mùa mưa và mùa khô dẫn đến cặn bị lắng đọng trên mạng lưới vào mùa khô; không đạt hiệu quả trong xử

lý nước thải

 Công suất của trạm bơm, trạm xử lý nước thải (XLNT) lớn

 Chi phí xây dựng mạng lưói ban đầu lớn

* Phạm vi áp dụng:

 Phù hợp với thành phố, khu dân cư có nhiều nhà cao tầng, trong đó có xử lý nước thải cục bộ bằng bể tự hoại

 Cường độ mưa của khu vực nhỏ

 Địa hình khu vực dốc về nguồn xả nước thải

 Nguồn tiếp nhận nước thải đủ lớn để tiếp nhận một phần nước thải chưa qua xử lý hoặc nước thải được xử lý không hoàn toàn

 Chỉ nên áp dụng đối với các đô thị cũ đã có mạng lưới thoát nước kiểu chung hoặc các đô thị có những điều kiện tự nhiên thuận lợi

 Khi lập quy hoạch thoát nước cần xem xét khả năng có thể cải tạo cống chung thành cống riêng hoàn toàn trong tương lai

Khi cường độ mưa nhỏ hoặc vào thời gian đầu mỗi trận mưa, toàn bộ nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước mưa được thu vào mạng lưới đường ống dẫn đến công trình XLNT trước khi xả vào nguồn Mặt khác, khi cường độ mưa lớn dẫn đến lưu lượng (Q) nước thải chảy trong ống lớn; đồng thời nồng độ bẩn giảm do được pha loãng Vì vậy,

để giảm đường kính ống dẫn nước thải, ta xây dựng các giếng tràn nước mưa ở điểm đầu của các đoạn ống góp chính để xả bớt một phần nước thải vào nguồn gần đó

9

Nguån tiÕp nhËn

1

2 3

6

8

X N C N

7 10

9

Khu d©n c­

Hình 2: Sơ đồ hệ thống thoát nước chung có giếng tràn nước mưa

I: Mạng lưới dẫn nước thải sinh hoạt, sản xuất, nước mưa gồm:1-Cống thoát nước (TN) tiểu khu 2- CốngTN đường phố 3-Cống TN lưu vực (Cống chính của 1 lưu vực) 4- Cống góp chính (cống chính của toàn khu vực) 5- Cống TN sản xuất 10-Cống dẫn nước thải

đã được pha loãng bởi nước mưa II:Các công trình khác có trên HTTN gồm: 6-Trạm bơm nước thải chính 7-Trạm xử lý nước thải 8- Cửa xả nước thải vào nguồn 9-Giếng tràn nước mưa

1.2.2 Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn

Là hệ thống thoát nước riêng dùng cống ngầm để vận chuyển nước thải

6

8

X N C N

7

Khu d©n c­

Hình 3: Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn

I: Mạng lưới dẫn nước thải sinh hoạt gồm:1-Cống thoát nước (TN) tiểu khu 2- CốngTN

đường phố 3-Cống TN lưu vực (Cống chính của 1 lưu vực) 4- Cống góp chính (cống

chính của toàn khu vực) II:Các công trình khác có trên HTTN gồm: 6-Trạm bơm nước thải chính 7-Trạm xử lý nước thải 8- Cửa xả nước thải vào nguồn III: 11- Mạng lưới dẫn nước mưa 5- Cống TN sản xuất (dùng mạng lưới dẫn riêng hoặc đổ chung vào I hoặc III tùy theo nồng độ chất bẩn).

1.2.2.2 Ưu điểm:

 Thuận tiện cho việc vận chuyển và xử lý nước thải

 Chế độ làm việc của hệ thống là ổn định giữa các mùa

 Công tác quản lý đạt hiệu quả

 Giảm được vốn đầu tư xây dựng ban đầu

1.2.2.2 Nhược điểm:

Nước mưa và nước sản xuất quy ước sạch không qua xử lý đổ thẳng vào nguồn tiếp nhận

10

Nguån tiÕp nhËn

1

2 3

6

8

X N C N

7

Khu d©n c­

11

12

 Tổng chiều dài mạng lưới đường ống lớn

 Giá thành xây dựng, quản lý cao

* Phạm vi áp dụng:

 Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn được sử dụng rộng rãi nhất cho đô thị và khu công nghiệp có quy mô khác nhau vì chế độ làm việc ổn định; phù hợp với đô thị có quy

mô lớn, điều kiện địa hình bằng phẳng, cường độ mưa lớn

 Áp dụng cho các khu vực đô thị mới, đô thị mở rộng, khu dân cư tập trung có mật

độ dân trên 200 người/ha

1.2.3 Hệ thống thoát nước riêng không hoàn toàn

1.2.3.1 Là hệ thống có hai hoặc nhiều mạng lưới đường ống; trong đó nước thải sinh hoạt

và sản xuất bẩn được dẫn trong mạng lưới đường cống ngầm Còn nước mưa và nước thải sản xuất quy ước sạch được dẫn bởi kênh mương dẫn hở

1.2.3.2 Nhược điểm:

Nước mưa và nước thải sản xuất quy ước sạch được dẫn bởi mương rãnh hở nên rất dễ bị nhiễm bẩn thêm bởi hoạt động của quá trình sinh hoạt và sản xuất

1.2.3.2 Phạm vi áp dụng:

 Áp dụng cho đô thị, khu công nghiệp vửa và nhỏ, vùng ngoại ô thành phố

 Trong giai đoạn xây dựng ban đầu của thành phố hoặc khu công nghiệp chưa có điều kiện đầu tư để đặt cống ngầm Đến giai đoạn sau tất cả mương rãnh được thay thế và

hệ thống thoát nước riêng không hoàn toàn trở thành hoàn toàn

`1.2.4 Hệ thống thoát nước rửa riêng

* Sơ đồ

Hình 4: Sơ đồ hệ thống thoát nước nửa riêng.

I: Mạng lưới dẫn nước thải sinh hoạt gồm:1-Cống thoát nước (TN) tiểu khu 2- CốngTN

đường phố 3-Cống TN lưu vực (Cống chính của 1 lưu vực) 4- Cống góp chính (cống

chính của toàn khu vực) II:Các công trình khác có trên HTTN gồm: 6-Trạm bơm nước thải chính 7-Trạm xử lý nước thải 8- Cửa xả nước thải vào nguồn III: 11- Mạng lưới dẫn nước mưa 12- Giếng tách nước mưa 5- Cống TN sản xuất (dùng mạng lưới dẫn riêng hoặc đổ chung vào I hoặc III tùy theo nồng độ chất bẩn).

11

Nguån tiÕp nhËn

1

2 3

6

8

X N C N

7

Khu d©n c­

- Hệ thống thoát nước hỗn hợp: áp dụng cho các thành phố lớn Trong các khu đô thị cũ nước mưa trên mái nhà, trong sân vườn,… thường thoát chung với nước thải sinh hoạt Việc cải tạo để tách thành hai hệ thống riêng biệt gặp nhiều khó khăn (Ta nên tách thành

hệ thống thoát nước riêng không hoàn toàn)

1.2.6 Thảo luận

1.3 Các bộ phận cơ bản của hệ thống thoát nước

1.3.1 Sơ đồ

- Thiết bị thu nước thải trong nhà: Xí, tiểu, chậu tắm, chậu rửa…

- Mạng lưới đường ống thoát nước trong nhà: ống nhánh, ống đứng, ống xả(ống tháo) Nước thải được thu từ các thiết bị vệ sinh hoặc máy móc sản xuất qua ống nhánh tới các ống đứng rồi dẫn nước thải vào bể tự hoại hoặc ra mạng lưới thoát nước ngoài nhà bằng ống xả

Hình 5: Các bộ phận của

hệ thống thoát nước

12

I: Mạng lưới dẫn nước thải gồm:1-Cống thoát nước (TN) tiểu khu 2- CốngTN đường phố 3-Cống TN lưu vực (Cống chính của 1 lưu vực) 4- Cống góp chính (cống chính của toàn khu vực) 5- Cống TN sản xuất 10-Cống áp lực II:Các công trình có trên HTTN gồm: 6-Trạm bơm nước thải chính 7-Trạm xử lý nước thải 8- Cửa xả nước thải vào nguồn 9- Hố ga.

1.3.2 Nhiệm vụ của từng bộ phận

- Mạng lưới đường ống thoát nước ngoài nhà:

 Mạng lưới thoát nước sân nhà, tiểu khu dùng để thu nhận tất cả nước thải từ các ngôi nhà trong tiểu khu ra MLTN đường phố Trên đó xây dựng các giếng thăm, giếng kiểm tra để kiểm tra chế độ làm việc của mạng lưới

 Mạng lưới thoát nước các XNCN

 MLTN đường phố thu nhận nước thải từ MLTN sân nhà rồi tự chảy về phía trạm

xử lý nước thải qua cống góp lưu vực, cống góp chính thành phố

- Hố ga: được xây dựng trên MLTN tại những vị trí đấu nối các đường ống với nhau; đổi hướng dòng chảy; thay đổi độ dốc …

- Trạm bơm thoát nước (TBTN) và cống dẫn áp lực

 Khi MLTN tự chảy hướng về trạm xử lý nước thải (TXLNT), độ sâu đặt ống có thể

sẽ tăng dần và tới giới hạn cho phép đặt ống(nền đất yếu < 6m; nền đất khô 6-8m) thì xây dựng TBTN để đưa nước thải lên cao TBTN cục bộ phục vụ cho 1 hoặc vài công trình nhà ở hoặc XNCN TB khu vực phục vụ cho từng vùng riêng biệt hoặc 1 vài khu vực thoát nước TB chính dùng để đưa toàn bộ nước thải của thành phố lên TXLNT hoặc nguồn tiếp nhận

 Đoạn ống dẫn NT từ trạm bơm đến cống tự chảy hoặc đến công trình xử lý gọi là đường cống áp lực

- Công trình xử lý nước thải: Bao gồm tất cả các công trình và thiết bị làm nhiệm vụ xử lý nước thải và cặn lắng

- Cửa (họng) xả nước thải vào nguồn dùng để vận chuyển nước thải đã xử lý ra nguồn tiếp nhận Cửa xả được thiết kế sao cho khả năng xáo trộn giữa nước thải và nước nguồn

là tốt nhất

1.4 Sơ đồ thoát nước

Nước thải được vận chuyển từ nơi xa nhất theo đường ống tập trung vào cống thoát nước đường phố, lưu vực và cống góp chính theo nguyên tắc tự chảy rồi dẫn đến trạm XLNT Vì vậy, nước thải được dẫn từ nơi có địa hình cao đến nơi có địa hình thấp theo đường ngắn nhất Tuỳ thuộc vào địa hình, địa chất thuỷ văn… thì sơ đồ bố trí MLTN sẽ khác nhau

1.4.1 Sơ đồ thẳng góc

13 Nguồn tiếp nhận

3

8 7

Khu

Dốc về nguồn tiếp nhận 4

6

3

Khu dân cư Đường đồng mức

Dốc về nguồn tiếp nhận

Hỡnh 6: Sơ đồ thoỏt nước thẳng gúc

Áp dụng nơi cú địa hỡnh thuận lợi, độ dốc lớn, nguồn nước cú khă năng tự làm sạch tốt Khi bắt đầu xõy dựng khu dõn cư, lưu lượng nước thải nhỏ và cho phộp tự xả vào nguồn tiếp nhận Cống TN lưu vực vuụng gúc với nguồn nước (hoặc đường đồng mức)

Sơ đồ này cũng ứng dụng để xả nước mưa, NT quy ước sạch khụng qua xử lý

1.4.2 Sơ đồ cắt ngang

3

8 7

Khu dân cư Đường đồng mức

Dốc về nguồn tiếp nhận

Hỡnh 7: Sơ đồ thoỏt nước cắt nhau

Áp dụng với điều kiện như sơ đồ thẳng gúc nhưng quy mụ thoỏt nước lớn hơn và khụng cho phộp nước thải đổ trực tiếp vào nguồn nữa Khi đú phải xõy dựng thờm cống gúp chớnh tiếp nhận NT từ cống lưu vực dẫn về cụng trỡnh làm sạch

1.4.3 Sơ đồ song song

Với khu vực cú độ dốc địa hỡnh lớn (trờn 5 %o) hướng về nguồn tiếp nhận thỡ cỏc tuyến cống lưu vực bố trớ song song với đường đồng mức Cống gúp chớnh vuụng gúc với cống lưu vực thu NT về TXLNT

Hỡnh 8: Sơ đồ thoỏt nước song song

14

Nguån tiÕp nhËn

3

8 7

Khu d©n c­

1.4.4 Sơ đồ phân vùng

Với địa hình ở từng khu vực rất khác nhau trong đô thị thì ta tổ chức thoát nước cho từng vùng đó cho phù hợp Nước thải tự chảy từ vùng cao đến TXLNT, còn vùng thấp phải bơm nước thẳng tới TXLNT hoặc tới cống góp chính vùng cao rồi cùng tự chảy

Hình 9: Sơ đồ phân vùng 1.4.5 Sơ đồ phân ly

Hình 10: Sơ đồ phân ly

Với đô thị có diện tích rộng lớn và địa hình bằng phẳng, độ dốc không đều thì việc tập trung nước thải về một điểm xử lý là rất khó khăn khi đó, tiến hành phân vùng lưu vực thoát nước; mỗi vùng có đặc điểm riêng thì sử dụng sơ đồ thoát nước cho phù hợp Cống

thoát nước lưu vực phân về nhiều phía vì nguồn tiếp nhận nằm bao quanh kgu dân cư 1.4.6 Thảo luận

1.5 Điều kiện thu nhận nước thải vào MLTN

Khu vực 2

Khu vực 1 vực Khu vực 3

* Việc xả nước thải sản xuất vào hệ thống thoát nước và công trình xử lý nước thải đô thị cần phải căn cứ vào thành phần các chất ô nhiễm có trong nước thải sản xuất, chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của hệ thống thoát nước và yêu cầu vệ sinh khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận Trong trường hợp này, nước thải sản xuất phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không ảnh hưởng xấu tới sự hoạt động của đường cống thoát nước và công trình xử lý nước thải

- Có nồng độ chất lơ lửng và chất nổi không quá 500 mg/l

- Không chứa các chất có khả năng phá hủy vật liệu, dính bám lên thành ống hoặc làm tắc cống thoát nước và các công trình khác của hệ thống thoát nước

- Không chứa các chất dễ cháy (dầu, xăng …) và các chất khí hoà tan có thể tạo thành hỗn hợp nổ trong đường ống hoặc công trình thoát nước

- Không chứa các chất độc có nồng độ ảnh hưởng xấu tới quá trình xử lý sinh học hoặc tới việc xả nước thải vào nguồn tiếp nhận

- Không được xả nước thải sản xuất có nồng độ chất ô nhiễm cao tập trung thành từng đợt Trường hợp khối lượng và thành phần nước thải thay đổi quá lớn trong ngày cần phải thiết kế bể điều hoà

Ghi chú:

- Nếu nước thải sản xuất không đảm bảo các yêu cầu nói trên phải xử lý sơ bộ tại chỗ

- Mức độ xử lý sơ bộ cần phải được chấp nhận của cơ quan quản lý môi trường và

đơn vị thoát nước địa phương

* Không được xả nước mưa trong các trường hợp sau:

- Trực tiếp vào các khu vực dùng làm bãi tắm

- Vào các khu vực trũng không có khả năng tự thoát nước và dễ tạo thành đầm lầy

- Vào khu vực xói mòn khi không có biện pháp gia cố bờ

+ Trên bản MBQH cần chỉ rõ:

- Tỉ lệ: 1/1000; 1/2000; 1/5000; 1/10000 với đường đồng mức cách nhau 1m; ở nơi bằng phẳng cách nhau 0,5 – 1 m

- Tình hình sử dụng đất đai nông nghiệp vùng lân cận, các đầm, hồ, sông suối, đồi núi…

+ Ngoài ra, phải thu thập thêm các số liệu về mật độ dân số, tiêu chuẩn thải nước, địa chất công trình , chế độ thuỷ văn, lượng mưa, độ ẩm không khí, tài liệu về sông hồ…

2.2 Thời hạn tính toán

+ THTT của hệ thống thoát nước là thời gian dùng để tính toán sao cho đến cuối thời gian đó, khi mà thành phố hoặc khu công nghiệp đã mở rộng hoàn toàn thì hệ thống thoát nước vẫn vận hành được không phải xây dựng lại

+ Trình tự xây dựng HTTN, thường triển khai theo ba giai đoạn:

- Giai đoạn đầu: Xây dựng cống góp chính, mạng lưới từ khu vực lân cận cống góp chính, trạm bơm chính; đặt một số máy bơm và đường ống áp lực; xây dựng các công trình xử lý

cơ học, công trình khử trùng và mương rãnh xả sự cố trong trạm XLNT

- Giai đoạn hai: Xây dựng các cống thoát nước lưu vực, cống TN đường phố, các trạm bơm TN khu vực, công trình xử lý sinh học trong trạm XLNT

- Giai đoạn ba: Hoàn chỉnh các công việc còn lại của HTTN

N : Dân số tính toán, (người)

ni : Mật độ dân số của khu vực i, (người/ha)

Fi : Diện tích nhà ở của khu vực i, (ha)

2.4 Tiêu chuẩn nước thải

Tiêu chuẩn thải nước đô thị bao gồm nước thải sinh hoạt và dịch vụ xác định theo tiêu chuẩn cấp nước tương ứng với từng đối tượng và từng giai đoạn xây dựng

17

a Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt

+ Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt là lượng nước thải trung bình ngày đêm của một người đưa vào hệ thống thoát nước

+ Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt, q o (l/ng.ngđ)

+ Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt của khu dân cư lấy bằng TCCN và phụ thuộc vào các yếu tố:

- Phong tục tập quán, điều kiện kinh tế, kỹ thuật của địa phương

- Mức độ trang thiết bị WC

- Điều kiện khí hậu

+ Khi thiết kế HTTN cho một thành phố mới, có thể lấy tiêu chuẩn thoát nước (TCTN) bằng cách điều tra và thu nhập số liệu của một thành phố đang hoạt động có điều kiện tương đương Có thể tham khảo số liệu sau:

Bảng 1: Tiêu chuẩn thoát nước

STT Mức độ tiện nghi của ngôi nhà Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt, (l/ng.ngđ)

1 Nhà có vòi tắm riêng, không có các thiết bị WC 60 - 100

2 Nhà có thiết bị WC, tắm hương sen và HTTN bên trong 100 – 150

3 Nhà có thiết bị WC, chậu tắm và HTTN bên trong 150 – 250

Chú ý:

 TCTN chỉ dùng cho người có tiêu chuẩn cấp nước (TCCN)

 TCTN của những người ở ngoại thành vào làm việc trong thành phố chọn bằng 25l/ng.ngđ

 TCTN của những đối tượng không tính hết cũng như nước thải sản xuất (NTSX) của công nghiệp địa phương bằng (5-10%) Qtbsh của thành phố

Bảng 2:Tham khảo tiêu chuẩn cấp nước TCXDVN33:2006

I Đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I, khu du lịch, nghỉ mát

a) Nước sinh hoạt:

- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô

18

b) Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu

hoả,…); Tính theo % của (a)

c) Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị; Tính

theo % của (a)

d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4-Mục 2)

e) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b+c+d)

f) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước;

Tính theo % của (a+b+c+d+e)

10

10 22 45

< 25

7 10

10

10 22 45

< 20

5  8

II Đô thị loại II, đô thị loại III

a) Nước sinh hoạt:

- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô + Ngoại vi

- Tỷ lệ dân số được cấp nước (%): + Nội đô

+ Ngoại vi

b) Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu

hoả,…); Tính theo % của (a)

c) Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị; Tính

theo % của (a)

d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4-Mục 2)

e) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b+c+d)

f) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước;

Tính theo % của (a+b+c+d+e)

< 20

7  8

III Đô thị loại IV, đô thị loại V; Điểm dân cư nông thôn

a) Nước sinh hoạt:

- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày):

- Tỷ lệ dân số được cấp nước (%):

b) Nước dịch vụ; Tính theo % của (a)

c) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b)

d) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước;

Tính theo % của (a+b+c)

b.Tiêu chuẩn thải nước công nghiệp

* Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt của công nhân trong XNCN tuỳ thuộc vào tính chất và

quy trình sản xuất; ngoài tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt chung còn có TCTN tại nơi sản

xuất

 Trong phân xưởng nóng, qnsh = 35 (l/ng.ca) (toả nhiệt trên 20 Kcalo/m3 giờ)

 Trong phân xưởng lạnh, qnsh = 25 (l/ng.ca)

19

* Tiêu chuẩn thải nước tắm của công nhân

 Trong phân xưởng nóng, qnt = 60 (l/ng.lần)

 Trong phân xưởng lạnh, qlt = 40 (l/ng.lần)

Số công nhân được tắm trong một ca sản xuất lấy theo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp

Ví dụ:

 Công nghiệp hoá chất: Số người được tắm sau mỗi ca làm việc là 40 %

 Công nghiệp chế tạo máy: Số người được tắm sau mỗi ca làm việc là 25%

 Công nghiệp thực phẩm: Số người được tắm sau mỗi ca làm việc là 70%

Ngoài ra, trong một số ngành công nghiệp quá nóng(nấu thuỷ tinh, luyện kim ) có chế

độ tắm nửa thân trong ca sản xuất, qntt = 25 (l/ng.ca)

* Tiêu chuẩn thải nước sản xuất

Là lượng nước thải tính trên một đơn vị sản phẩm (l, m 3 /đvsp); hoặc lượng NT tính trên một cỗ máy (l/m 3 /cỗ máy)

Lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào từng ngành nghề sản xuất, dây chuyền công nghệ, nguyên liệu tiêu thụ của từng nhà máy Khi thiết kế sơ bộ có thể tham khảo số liệu của những XNCN có điều kiện tương tự

2.5 Hệ số không điều hoà

Khi thiết kế hệ thống thoát nước không những cần biết thời hạn, dân số tính toán, tiêu chuẩn thải nước mà cần biết thêm chế độ thải nước của từng đối tượng Cũng giống với hệ thống cấp nước, chế độ thải nước không điều hoà theo giờ trong ngày, giữa các ngày trong tháng, giữa các tháng và các mùa trong năm Do vậy, để đặc trưng cho tính không điều hoà đó, người ta đưa ra khái niệm hệ số không điều hoà (KĐH)

a Đối với khu dân cư

20

- Qmaxh, Qtbh : Lưu lượng của giờ thải nước lớn nhất và giờ thải nước trung bình

trong ngày thải nước lớn nhất, (m 3 /h)

3 Khi lưu lượng trung bình của nước thải nhỏ hơn 5 l/s thì K c lấy bằng 3,1

b Đối với các công trình công cộng, trường học, bệnh viện…chế độ thải nước không điều

hoà Về tiêu chuẩn thoát nước, đây là lượng nước tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và do mức độ trang bị thiết bị WC trong các loại nhà này, ta chọn hệ số không điều hoà ngày

=1 Hệ số KĐH giờ phụ thuộc vào chế độ làm việc của công trình đó

+ Trường học: Kh = 1,8

+ Bệnh viện: Kh = 2,5

c Đối với các XNCN

+ Nếu kế hoạch sản xuất ổn định Kng = 1

+ Nếu kế hoạch sản xuất không ổn định Kng = 1,25 – 2,2

Với từng loại phân xưởng khác nhau hệ số không điều hoà giờ sẽ khác nhau

+ Phân xưởng nóng: Khn = 2,5

+ Phân xưởng lạnh: Khl = 3,0

2.6 Các công thức xác định lưu lượng nước thải

Lưư lượng tính toán nước thải của hệ thống nước thải là lưu lượng lớn nhất mà các công trình của hệ thống phải đảm nhận trong thời hạn tính toán

21

Ngoài lưu lượng lớn nhất còn Qtb và Qmin

-Qmax: Dùng khi tính toán mạng lưới, trạm bơm, công trình làm sạch cơ học

-Qmin: Kiểm tra các công trình làm sạch cơ học

-Qtb: Tính toán các công trình làm sạch sinh học

a Lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư

- Qngtb, Qhtb, qstb lần lượt là lưu lượng trunh bình ngày (m 3 /ngđ), giờ (m 3 /h) và giây(l/s)

- Qngmax, Qhmax, qsmax lần lượt là lưu lượng lớn nhất ngày (m 3 /ngđ), giờ (m 3 /h) và giây(l/s)

- Kng, Kh, Kc :lần lượt là hệ số không điều hoà ngày, giờ, chung

- q0 tiêu chuẩn thải nước của một người trong ngày, (l/ng.ngđ)

Chú ý: Có thể xác định lưu lượng trên cơ sở: lưu lượng thoát nước tỷ lệ thuận với diện

tích thoát nước Để đặc trưng cho mức độ thoát nước của từng khu vực ta đưa ra hệ số tỷ

lệ gọi là lưu lượng triêng (qr)

Lưu lượng riêng (qr) là lưu lượng trung bình của nước thải chảy ra từ khu nhà ở có diện tích 1ha trong thời gian 1 giây

q r = (n.q 0) / 86400 (l/s.ha)

Q s,tb= q r F i (l/s)

b Đối với các công trình công cộng

Lưu lượng nước thải của các nhà công cộng được coi như lưu lượng tập trung thải điều hoà

Vị trí của công trình công cộng được ghi chú trên mặt bằng (lấy theo tài liệu quy hoạch mặt bằng)

Bảng 4: Quy mô các công trình công cộng lấy theo quy phạm:

q s,ccmax lưu lượng giây lớn nhất của công trình công cộng, (l/s)

q i.cc tiêu chuẩn thải nước của một người trong một lần sử dụng công trình công cộng i, (l/ng.lần)

Ni số người sử dụng công trình công cộng i nào đó, (ng)

Bảng 5: Bảng phân bổ lưu lượng nước thải của trường học và bệnh viện từng giờ

trong ngày

Giờ trong ngày Trường học

K h = 1,8

Bệnh viện

K h = 2,5 Giờ trong ngày

Trường học

K h = 1,8

Bệnh viện

23

Giờ trong ngày Trường học

K h = 1,8

Bệnh viện

K h = 2,5 Giờ trong ngày

Trường học

K h = 1,8

Bệnh viện

c Đối với xí nghiệp công nghiệp

Để tính toán lưu lượng nước thải của nhà máy, ta phải dựa vào tiêu chuẩn thải nước của XNCN đó

+ Lưu lượng nước thải của công nhân trong các ca sản xuất

- Nước sinh hoạt của công nhân

Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày của công nhân:

Khl, Khn: Hệ số thải nước không đều hoà trong phân xưởng lạnh và nóng.

Bảng 6: Bảng phân bổ lưu lượng nước thải sinh hoạt của công nhân theo giờ trong ca sản xuất (%):

- Nước tắm của công nhân

Lưu lượng trung bình ngày đêm:

N7, N8: Số công nhân của ca làm việc đông nhất trong phân xưởng nguội và phân

xưởng nóng có tiêu chuẩn tắm, (ng)

45: Số phút mà công nhân được tắm trong ca sản xuất (phút)

+ Lưu lượng nước thải sản xuất

Chế độ thải nước sản xuất phụ thuộc vào từng ngành công nghiệp, từng dây chuyền công nghệ, số ca làm việc trong ngày:

Nếu làm việc 3 ca:

Ca1: 40-50% Qngđ

- Lưu lượng trung bình ngày đêm:

Q tbng = 1000 m.M (m 3 /ngđ) (21)

- Lưu lượng lớn nhất giây:

q s max = T.3600 m.M 1 (l/s) (22)

Trong đó:

m: Tiêu chuẩn thải nước của 1 đơn vị sản phẩm, l/đvsp

M: Số lượng sản phẩm của nhà máy trong ngày đêm

M1: Số lượng sản phẩm tính với ca đông nhất

T: Thời gian làm việc của ca, h

2.7 Tổng hợp lưu lượng nước thải

- MMLTN thành phố thu gom tất cả các loại NT, gồm: NT khu dân cư, khu công nghiệp, NT công cộng…

- Trên cơ sở các loại lưu lượng nước thải đã tính toán ở trên, ta tiến hành tổng hợp

vào bảng chung để biết được lưu lượng nước thải của cả khu vực từng giờ trong ngày

Bảng 6: Tổng hợp lưu lượng nước thải của thành phố

m 3

Nước sản xuất,

m 3

Lưu lượng,

m 3

Nước sản xuất,

m 3

Lưu lượng,

- Dựa vào giá trị cột (11) ta sẽ dựng được biểu đồ dao động lưu lượng nước thải tức là lượng nước thải thải vào mạng lưới từng giờ trong ngày

- Căn cứ vào biểu đồ trên ta sẽ tính được công suất của trạm bơm nước thải, khối tích các công trình trong trạm xử lý…

2.9 Ví dụ

Giáo viên tự ra đề

- Không lắng cặn trong đường ống (gây tắc ống)

- Giá thành xây dựng và quản lý phải rẻ

Để giải quyết các vấn đề trên ta phải dựa trên cơ sở phân tích tốc độ dòng chảy nước thải trong cống về các mặt:

- Trạng thái dòng chảy

- Khả năng vận chuyển các hạt rắn có trong nước thải

3.1.1 Khái niệm nước thải

Nước thải là một hỗn hợp chất lỏng đa phân tán được bão hoà bằng các chất huyền phù và các loại keo; nó khác nhiều so với nước cấp; đồng thời các chất bẩn và lưu lượng nước thải dọc theo đường ống cũng rất khác nhau về giờ, ngày tháng và cả mùa trong năm Tuỳ theo quan hệ giữa cặn lắng và dòng chảy, có thể xảy ra các trường hợp sau:

- Khi lượng các chất lơ lửng nhỏ hơn khả năng vận chuyển của dòng nước, không có hiện tượng lắng cặn Các hạt cặn trôi đi theo dòng nước đồng thời cuốn theo các hạt rắn đã lắng từ trước

- Khi lượng các chất lơ lửng cân bằng với khả năng vận chuyển của dòng nước, dòng nước ở tình trạng cân bằng, cát chuyển động đều đều gần lòng ống hoặc lăn đi tạo thành hình sóng động

- Khi lượng các chất lơ lửng lớn hơn khả năng vận chuyển của dòng nước các hạt rắn lắng xuống cho tới khi dòng nước ở tình trạng cân bằng

Qua nhiều nghiên cứu về khả năng vận chuyển của dòng nước cho thấy: Lượng các chất lơ lửng trôi theo dòng nước phụ thuộc vào tốc độ dòng nước, độ lớn hạt lơ lửng,

độ dốc đặt ống, độ nhám thành ống, bán kính thuỷ lực của ống…

3.1.2 Trạng thái của dòng chảy

Ta đã biết trong thuỷ lực, nước chảy có hai trạng thái: chảy tầng và chảy rối

a Chảy tầng:

Là chế độ dòng chảy mà các phần tử chất lỏng chảy thành từng lớp song song không xáo trộn vào nhau, nó không có khả năng vận chuyển các hạt lơ lửng (chỉ có trong thí nghiệm)

b.Chảy rối:

Là trạng thái dòng chảy mà các phần tử chất lỏng chuyển động hỗn loạn không theo một trật tự nào Do sự xáo trộn của các lớp nước, sự chênh lệch vận tốc giữa các lớp nước làm xuất hiện những dòng xoáy, càng sát thành ống dòng xoáy càng mạnh

Trong mạng lưới thoát nước, chế độ dòng chảy là chảy rối và có chiều hướng như sau:

từ lòng ống chuyển lên kéo theo

các chất lơ lửng Càng lên cao thì

kéo theo nhiều cặn nên sức xoáy

yếu dần, các hạt cặn lại lắng

xuống.Trên đường rơi xuống

v1 v2

Hình 1: Xét một đoạn cống thoát nước

khi chưa tới lòng ống, các hạt rắn lại bị cuốn vào dòng xoáy khác cũng chuyển động lên

Cứ thế các hạt ở vị trí lơ lửng và trôi theo dòng nước Như vậy, chính sự chảy rối có tác dụng rất lớn là vận chuyển chất bẩn trong mạng lưới

3.1.3.Chế độ của dòng chảy nước thải

Chế độ chảy đều trong mạng lưới thoát

nước chỉ thực hiện được trong từng

đoạn ống có đường kính không đổi, có

độ dốc không đổi, chỉ thu nước vào đầu

đoạn ống và trong đường ống không

gây lắng cặn

Q1W1V1i1

11

Q2W2V2i2

22

Hình 2: Mặt cắt 1-1 và 2-2

Q1 = Q2 = const; W1 = W2 = const; V1 =V2 = const; i1 = i2 = const

b Chảy không đều

Là chế độ dòng chảy có một trong các đại lượng Q, W, v và độ dốc đặt ống i thay đổi ở những mặt cắt khác nhau

Qua đây ta thấy rõ trong mạng lưới thoát nước luôn luôn có sự thu thêm lưu lượng Vì vậy đường kính ống phải thay đổi và độ dốc đặt ống i cũng phải thay đổi Do

đó, chế độ dòng chảy trong mạng lưới thoát nước là chảy không đều Chế độ chảy đều và chảy không đều theo thời gian còn có thể là ổn định hoặc không ổn định Trong khi đó, lưu lượng trong mạng lưới thoát nước không đều theo từng giờ trong ngày đêm nên dòng chảy của mạng lưới thoát nước là ròng chảy rối, không đều và không ổn định.

3.2 Các loại tiết diện cống và đặc tính thuỷ lực

Trong thực tế có nhiều loại tiết diện ống - cống Việc lựa chọn tiết diện căn cứ vào điều kiện cụ thể từng nơi, xuất phát từ các yêu cầu:

29

- Có khả năng chuyển tải lớn nhất

- Có độ bền tốt dưới tác động của tải trọng động và tĩnh

- Giá thành xây dựng trên 1 m dài là nhỏ nhất

- Thuận tiện trong quản lý (cọ rửa cống )

Đặc tính thuỷ lực tốt nhất của các tiết diện cống được xác định bằng khả năng

chuyển tải lớn nhất khi đặt cùng 1 độ nghiêng và diện tích tiết diện ướt bằng nhau Do đó

cống có tiết diện tròn là tốt nhất vì khả năng chuyển tải lớn, độ bền vững tốt và phương

pháp sản xuất cũng dễ hoàn thiện Được dùng tới 90%

R

b

Hình 3: Tiết diện ống, cống thoát nước.

3.3 Các công thức thuỷ lực tính toán mạng lưới thoát nước

H

(a)

2R 2R

(f)

30

3.3.1 Điều kiện và cơ sở tính toán

Mặc dù ta đã biết dòng chảy nước thải trong mạng lưới thoát nước là chảy rối, không đều và không ổn định Nhưng nếu tính toán theo chế độ này thì rất phức tạp Vì

vậy, để đơn giản trong tính toán ta giả thiết rằng dòng chảy nước thải là chảy đều Và khi

tính toán người ta coi lưu lượng nước thải đổ vào đầu mỗi đoạn ống tính toán mà không phải là được đổ thường xuyên, suốt đoạn đường như trong thực tế Điều này dẫn đến sai sót giữa thực tế làm việc và kết quả tính toán Để khắc phục những sai sót đó, ta thực hiện

ba biện pháp sau:

+ Chia đoạn ống tính toán thành các đoạn nhỏ, sao cho lưu lượng trong mỗi đoạn (coi như) không đổi;

+ Quá trình thi công phải chính xác đúng với thiết kế;

+ Trong quá trình quản lý sao cho chế độ dòng chảy gần với chế độ chảy đều

3.3.2 Các công thức thuỷ lực tính toán mạng lưới thoát nước

Khi đã coi chế độ dòng chảy nước thải trong mạng lưới thoát nước là chảy đều thì

ta áp dụng những công thức thuỷ lực cơ bản sau đây:

- Công thức lưu lượng không đổi:

Q = w*v (m 3 /s) (1)

- Công thức xác định vận tốc không đổi:

i R C

v (m/s) (2) Trong đó:

Q: Lưu lượng nước thải, (m 3 /s)

W: Diện tích tiết diện ướt của dòng chảy, (m 2 )

V: Vận tốc trung bình của dòng chảy tại tiết diện tính toán, (m/s)

C: Hệ số sức cản theo chiều dài ống(sêdi)

R: Bán kính thuỷ lực, (m)

i: Độ dốc thuỷ lực, xác định theo công thức:

Khi tính thuỷ lực mạng lưới thoát nước, hệ số sêdi xác định theo công thức của ski:

3.4 Tổn thất cục bộ trong mạng lưới thoát nước

Tổn thất cục bộ trong MLTN xảy ra tại các nơi: giếng nối cống nhánh vào cống chính, giếng chuyển nhánh dòng chảy, giếng chuyển bậc…

Tổn thất cục bộ thường gây hiện tượng dềnh nước, tốc độ dòng chảy giảm, các chất lơ lửng lắng đọng xuống đáy cống vì vậy khi tính thuỷ lực phải xem xét tới tổn thất cục bộ

- Van khoá với mức độ mở:

+ mở hoàn toàn

+ mở ¾

+ mở ½

0,05 0,26 2,06

3.5 Đường kính tối thiểu, độ đầy tối đa

3.5.1 Đường kính tối thiểu: D min

Mục đích của việc thiết kế MLTN là chọn được đường kính ống dẫn phù hợp để vận chuyển một lưu lượng nước thải xác định trong điều kiện thoả mãn yêu cầu về độ đầy của cống

32

Trong những đoạn cống đầu tiên của mạng lưới thoát nước thường có giá trị lưu lượng nhỏ, tương ứng sẽ chọn được ống có đường kính nhỏ, đảm bảo về độ dốc đặt ống,

độ đầy mực nước trong ống và giảm giá thành xây dựng ban đầu

Tuy nhiên, qua thực tiễn quản lý MLTN người ta thấy số lần tắc của cống D150 nhiều gấp hai lần so với D200; tức là ống càng nhỏ thì khả năng bị tắc càng cao, vì vậy chi phí quản lý cũng tăng lên rất nhiều

Để giải quyết mâu thuẫn giữa chi phí quản lý và chi phí xây dựng, thuận lợi cho công tác thau rửa MLTN, ta quy định về đường kính tối thiểu Dmin như sau:

+ Với MLTN sinh hoạt, sản xuất bẩn:

- Cống tiểu khu: Dmin=150 (mm)

- Cống đường phố Dmin=200 (mm)

+ Với MLTN mưa hoặc cống chung:

- Cống tiểu khu: Dmin=300 (mm)

- Cống đường phố: Dmin=400(mm)

+ Với những khu vực có lưu lượng thoát nước nhỏ (Qngđ<500m3/ngđ) cống thoát nước sinh hoạt đường phố có thể dùng Dmin =150 (mm)

3.5.2 Độ đầy tối đa (H/D)max

Khi thiết kế cống thoát nước sinh hoạt hoặc sản xuất

không cho phép nước chảy đầy cống Nước chảy trong cống

là không áp tức là nước có mặt thoáng tiếp xúc với áp suất

khí quyển Trên mặt nước có một mặt thoáng với mục đích:

- Tạo điều kiện cho các chất nổi bề mặt dễ dàng trôi về cuối

MLTN, các chất khí sinh ra trong đường ống nổi lên và thoát

ra ngoài mạng lưới

- Dự phòng cho việc lưu lượng nước thải trong khu dân cư

thải ra vượt quá giá trị tính toán (do hệ số không điều hoà

chưa phản ánh hết được các đối tượng thải nước) Hình 4: Độ đầy H/D

Lưu lượng và vận tốc dòng chảy phụ thuộc vào bán kính thuỷ lực; bán kính thuỷ lực phụ thuộc vào tiết diện mặt cắt ướt (hoặc chiều cao lớp nước trong cống) ta có bảng quy định về độ đầy tối thiểu như sau:

Bảng 3: Quy định về độ đầy H/D tối đa.

Sinh hoạt Sản xuất

Khi tính toán MLTN ta phải quan tâm đến vận tốc tự rửa sạch (v trs ) và vận tốc phá hoại (v max ) Khi đó: v trs ≤ v tt < v max

- Vận tốc tự rửa sạch (vtrs) là vận tốc không gây lắng cặn trên đường ống (ứng với hạt cặn

có độ lớn tính toán)

- Vận tốc phá hoại (vmax) là vận tốc gây hỏng cống, mối nối cống thoát nước

Bảng 4: Vận tốc tự rửa sạch phụ thuộc vào đường kính cống thoát nước:

- Trong quy phạm thiết kế MLTN, tốc độ tính toán quy định như sau:

Bảng 5: Vận tốc tự rửa sạch phụ thuộc vào đường kính cống thoát nước:

- Vận tốc phá hoại vmax phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ống:

Ống kim loại: vmax = 8m/s

Ống phi kim loại: vmax = 4m/s

2.6.2 Độ dốc đặt cống tối thiểu, I min

Khi tính toán MLTN, để đảm bảo giá trị vtrs thì thường phải tăng độ dốc đặt cống

Ở đầu MLTN, trong tiểu khu hoặc sân nhà nếu tăng độ dốc sẽ làm tăng độ sâu chôn cống

và làm tăng giá thành xây dựng MLTN Để đảm bảo hài hoà giữa mặt kinh tế và kỹ thuật; đảm bảo không gây lắng cặn nhưng độ sâu chôn cống không quá lớn…thì việc chọn độ dốc đặt cống thoát nước phải bám sát quy định sau:

nơi có địa hình thấp); đồng thời phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây:

- Phải tận dụng địa hình trong khu vực để nước thải tự chảy từ nơi có địa hình cao đến nơi

có địa hình thấp, tránh dùng trạm bơm nước thải và đào đắp nhiều

- Phải đặt cống thoát nước theo đường ngắn nhất đến nơi tập trung nước thải

- Khi đặt cống thoát nước phải xem xét yếu tố địa chất và địa chất thuỷ văn công trình

- Trong khu dân cư cống thoát nước phải đặt ngầm và đảm bảo khoảng cách quy định từ cống thoát nước tới các công trình khác

- Trạm xử lý nước thải phải đặt cuối hướng gió chủ đạo, nơi có địa hình thấp nhất trong khu vực; tính đến phương án chống ngập cho trạm bơm, trạm xử lý nước thải…

- Cửa xả nước thải vào nguồn phải đặt cuối nguồn tiếp nhận, đảm bảo khoảng cách vệ sinh, xa khu dân cư, xí nghiệp công nghiệp và công trình thu nước

- Hạn chế việc đặt cống thoát nước qua chướng ngại vật: đường sắt, đường cao tốc, sông

hồ, đầm lầy, nền đất yếu…

27.2 Trình tự vạch tuyến mạng lưới thoát nước sinh hoạt:

35

- Chia diện tích thoát nước thành các lưu vực thoát nước Đó là những phần diện tích có đường phân thuỷ bao quanh Nếu địa hình bằng phẳng thì chia diện tích sao cho các cống

thu nước theo đường ngắn nhất

- Định vị công trình làm sạch Chọn vị trí đặt công trình làm sạch sao cho nó nằm cuối hướng gió chủ đạo phía cuối khu dân cư và cách khu dân cư khoảng tối thiểu từ 300- 500m Nếu không thoả mãn khoảng cách này thì phải trồng cây xanh làm vùng đệm ngăn mùi hoặc chọn công nghệ XLNT có khả năng khử mùi

- Xác định hướng và vị trí cống góp chính: Đây là tuyến ống thu toàn bộ lượng nước thải của thành phố và chảy đến công trình làm sạch hoặc trạm bơm chính Cống góp chính đặt dọc theo triền đất thấp ở phía bờ sông nhằm thu gom một cách dễ dàng lượng nước thải của các khu vực trong thành phố đổ vào

- Cống góp lưu vực thu nước của của một lưu vực thoát nước và chảy vào ống góp chính Cống lưu vực đặt tại triền đất thấp của lưu vực

- Cống thoát nước đường phố bắt đầu từ phía đường phân thuỷ chảy vào ống góp lưu vực

Bố trí cống thoát nước đường phố dựa vào việc chia diện tích thoát nước trong tiểu khu đó:

+ Sơ đồ phân khối (sơ đồ hộp)

Nếu khu phố rộng, bằng phẳng thì đặt cống đường phố ở hai, ba hoặc cả bốn phía Khi đó phải chia diện tích mỗi khu phố ra từng phần nhỏ, mỗi phần diện tích ấy thoát nước ra một bên, tốt nhất là chia theo đường phân giác

Với sơ đồ này việc thoát nước trong tiểu khu ra ngoài phố đơn giản, chiều dài cống trong tiểu khu ngắn nhưng MLTN đường phố sẽ lớn hơn

Nguån tiÕp nhËn

Hình 5: Sơ đồ vạch tuyến theo hình khối.

Các cống ngoài phố bao bọc xung quanh từng ô phố ở tất cả các mặt Đoạn cống nằm ở phố nào chỉ nhận phần lưu lượng do diện tích nghiêng về đoạn đó

Áp dụng: Địa hình bằng phẳng, diện tích các ô phố lớn và chưa có công trình xây dựng nằm trong đó

36

Nguån tiÕp nhËn

+ Sơ đồ ranh giới phía thấp (sơ đồ hạ thấp)

Hình 6: Sơ đồ vạch tuyến ranh giới phía thấp.

Các ống đặt ở phần thấp của các ô phố

Áp dụng: Khi địa hình có độ dốc lớn nghiêng về một phía, cho các tiểu khu có các ngôi nhà xây thành hàng dãy với địa hình thấp dần Xác định lưu lượng tính toán thì đoạn ống nằm ở phía nào sẽ nhận toàn bộ lưu lượng do phần diện tích bên trên nó

+ Sơ đồ xuyên tâm

Áp dụng cho tiểu khu đã quy hoạch từng vị trí của từng ngôi nhà cụ thể Với sơ đồ xuyên tâm này sẽ giảm được chiều dài cống thoát nước tiểu khu

Các ống đặt xuyên bên trong các ô phố, thường kéo dài ra và nối từ ô phố này qua

ô phố khác Cách này cho phép giảm được chiều dài toàn mạng

Hình 7: Sơ đồ vạch tuyến xuyên qua ô phố.

Áp dụng: Cho địa hình bằng phẳng nhưng có nhiều tiểu khu

2.8 Bố trí cống trong mặt cắt ngang đường phố:

Khi bố trí cống thoát nước trong mặt cắt ngang đường phố, cần phải nghiên cứu vị trí đặt các loại đường ống kỹ thuật khác

Cống thoát nước được đặt về phía có nhiều cống nhánh nối vào