Bài giảng cấp thoát nước

ng nước tính toán QA-B cho đoạn ống A-B bất kỳ trên mạng lưới được xác định theo công thức sau: QA-B = Qv + a.Qdđ (l/s) Trong đó Qv: lưu lượng nước vận chuyển qua đoạn ống, gồm lưu lượng tập trung lấy ra ở nút cuối của đoạn ống và lưu lượng nước vận chuyển tới các đoạn ống phía sau, l/s. Qdđ: lưu lượng nước dọc đường, là lượng nước phân phối theo dọc đường của đoạn ống, l/s. a: hệ số tương đương kể tới sự thay đổi lưu lượng dọc đường của đoạn ống, thường lấy bằng 0,5 (ở đầu đoạn ống Q có giá trị lớn nhất, ở cuối đoạn ống Q có giá trị = 0). Lưu lượng nước dọc đường được xác định theo công thức sau Qdđ = q0.l (l/s) (l/s) Trong đó q0: lưu lượng nước dọc đường đơn vị, l/s l: chiều dài tính toán của đoạn ống, m SQd: tổng lưu lượng nước phân phối theo dọc đường bao gồm nước sinh hoạt, tưới cây, tưới đường, rò rỉ..., l/s Sl: tổng chiều dài tính toán, tức là tổng chiều dài các đoạn ống có phân phối nước theo dọc đường của mạng lưới cấp nước, m Để đơn giản hoá trong tính toán, người ta thường đưa lưu lượng nước dọc đường về các nút, tức là phân đôi và đưa về các điểm đầu và cuối của các đoạn ống, khi đó tại mỗi nút sẽ có một lưu lượng nút qnút bằng: qnút = (l/s) Sau khi đã đưa tất cả các lưu lượng nước dọc đường và lưu lượng nước tập trung về các nút, sử dụng phương trình qnút = 0. Tức là lưu lượng nước đi vào mỗi nút phải bằng tổng lưu lượng ra khỏi nút đó, ta đễ dàng xác định được lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống của mạng lưới cấp nước. 3.2.2. Thuỷ lực Mục đích tính toán thuỷ lực là xác định đường kính ống dẫn và tổn thất nước chảy trong ống. Đường kính: Trong đó: q: lưu lượng tính toán của từng đoạn ống v: vận tốc nước chảy trong ống w: diện tích mặt cắt ướt nước chảy trong ống Từ công thức tính đường kính, ta thấy đường kính D không những phụ thuộc vào lưu lượng Q mà còn phụ thuộc vào tốc độ V. Vì Q là một đại lượng không nhỏ nên nếu V nhỏ thì D sẽ tăng và giá thành xây dựng mạng lưới sẽ tăng, ngược lại nếu V lớn thì D sẽ nhỏ, giá thành xây dựng sẽ giảm nhưng chi phí quản lý lại tăng vì V tăng sẽ làm tăng tổn thất áp lực trên các đoạn ống, kết quả là độ cao bơm nước và chi phí điện năng cho việc bơm nước sẽ tăng. Vì vậy để xác định D ta phải dựa vào tốc độ kinh tế Vk, là tốc độ tối ưu để cho tổng giá thành xây dựng và chi phí quản lý mạng lưới là nhỏ nhất . Tốc độ kinh tế Vk cho các đường ống cấp nước có thể lấy theo bảng 6. Bảng 6. Tốc độ kinh tế Vk trong các ống cấp nước D, mm Vk, m/s Vtb, m/s D, mm Vk, m/s Vtb, m/s 100 150 200 250 300 0,15-0,86 0,28-1,15 0,38-1,47 0,38- 1.43 0,41-1,52 0,50 0,70 0,90 0,90 1,00 350 400 450 500 600 0,47-1,58 0,50-1,78 0,60-1,94 0,70-2,10 0,95-2,60 1,00 1,10 1,30 1,40 1,80 Trong trường hợp có cháy, tốc độ nước chảy trong ống có thể tăng lên nhưng không được vượt quá 3 m/s vì tốc độ lớn sẽ gây phá hoại đường ống (làm vỡ ống, phá hỏng mối nối…). Tổn thất Trong đó: l: hệ số kháng ma sát theo chiều dài l: chiều dài đoạn ống (m) d: đường kính trong của ống (mm) i: độ dốc thuỷ lực h: tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài (m) (Chú ý: coi tổn thất áp lực cục bộ bỏ qua) 3.3. CẤU TẠO MẠNG LƯỚI 3.3.1. Các loại ống dùng trong mạng lưới cấp nước Hiện có các loại ống phổ biến sau: ống BTCT, xi măng amiăng, ống nhựa, ống gang, ống thép,… Mạng lưới cấp nước phổ biến dùng ống gang (1 phần ống nhựa), ống thép thường dùng trong trạm bơm khi áp suất cao, qua các đầm lầy, chướng ngại có nền móng không ổn định. Ống gang từ Æ 100 – 800, l = 6 - 8m có miệng loe, thường nối bằng xảm đay. 3.3.2. Nguyên tắc bố trí đường ống cấp nước Độ sâu chôn ống từ mặt đất đến đỉnh ống: 0,8 – 1m, không nông quá để tránh tác động cơ học và ảnh hưởng của thời tiết. Không sâu quá để tránh đào đắp đất nhiều, thi công khó khăn. Chiều sâu tối thiểu đặt ống cấp nước thường lấy bằng 0,7m kể từ mặt đất đến đỉnh ống. Tuỳ theo tình hình địa chất và kích thước của ống, có thể đặt trực tiếp trên nền đất tự nhiên (khi đất cứng, đường kính nhỏ), hoặc trên bệ bằng cát, đá dăm hoặc bêtông cốt thép, thậm chí có thể đặt trên bệ cọc bêtông( khi ống đi qua hồ ao, đầm lầy). Ống cách móng nhà và cây xanh tối thiểu 3 – 5m Ống cấp nước thường đặt trên ống thoát, khoảng cách so với các ống khác theo chiều ngang ³ 1,5 – 3m, chiều đứng ³ 0,1m Khi ống qua sông phải có điu ke và qua đường ô tô, xe lửa phải đặt ống trong ống lồng. 3.3.3. Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nước Khoá: để đóng mở nước trong từng đoạn ống, khoá thường đặt trước và sau mỗi nút của mạng lưới, trước và sau bơm, đường kính khoá lấy bằng đường kính ống. Van 1 chiều: cho nước chảy theo 1 chiều, thường đặt sau bơm, trên đường ống dẫn nước vào nhà, ống dẫn nước từ đài xuống. Van xả khí, họng chữa cháy, vòi lấy nước công cộng, gối tựa, giếng thăm… (Có thể giới thiệu ví dụ về sơ đồ chi tiết hoá các thiết bị trên mạng lưới)CHƯƠNG 4 - CẤP NƯỚC CHO CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG 4.1. NHU CẦU DÙNG NƯỚC TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG Công trường xây dựng cần dùng nước để cung cấp cho: Nhu cầu sinh hoạt của công nhân Nhu cầu thi công Nhu cầu chữa cháy Tiêu chuẩn dùng nước trên công trường xây dựng: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt: + Cho công nhân trên công trường: 10 - 15 l/người.ca (rửa tay, uống, …) + Tắm có hương sen: 25 - 40 l/ lần tắm + Nước sinh hoạt ở lán trại công nhân (tắm giặt, ăn uống, ….): 30 - 50 l/người.ngđ Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy: 10 - 20 l/s Nước dùng cho thi công sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: + Xây, trát (trộn vữa, nhúng gạch, tưới tường, quét vôi,…) + Công tác bê tông (rửa đá, sỏi, cát, trộn, tưới bảo dưỡng bê tông, chống thấm,…) + Máy móc thi công và công cụ vận chuyển khác nhau (làm nguội động cơ máy ép khí, máy làm đất, rửa ô tô,…) + Các công tác khác (sơn, cách thuỷ, trộn,…) à Lượng nước phục vụ cho thi công xác định phụ thuộc vào tiến độ, thời gian thi công, đặc điểm tính chất thi công (tập trung hay phân tán, lắp ghép hay đổ toàn khối, làm theo ca,…) và trình độ cơ giới hoá trong xây dựng. Tiêu chuẩn dùng nước trong thi công xem bảng 3.1 trang 53 - giáo trình cấp thoát nước (PGS. TS. Hoàng Huệ) Chất lượng nước: Nước dùng cho sinh hoạt: phải đảm bảo như nước cấp cho sinh hoạt của khu dân cư, thành phố. Nước dùng thi công: + Trộn tưới bê tông: pH 1500 mg/l + Không dùng nước chứa nhiều dầu mỡ, axit, hoặc nước ao hồ bị nhiễm bẩn bởi nước thải 4.2. HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG HTCN trên công trường xây dựng thường chỉ dùng tạm thời trong thời gian thi công xây dựng, sau này sẽ dời đi. Do đó, thiết kế với chi phí rẻ nhất. Nếu công trường thuộc phạm vi đô thị đã có HTCN sinh hoạt thì cần xem xét tới nguồn cấp nước sinh hoạt cho công nhân từ HTCN đô thị. Nếu công trường xây dựng trong tương lai sẽ có HTCN sinh hoạt thì cần kết hợp xây dựng 1 lần đồng thời với HTCN sinh hoạt của công trường. Nếu công trường nằm riêng biệt độc lập với HTCN đô thị, khu cấp nước thì phải tìm nguồn nước cho cả sinh hoạt và thi công. Lưu ý: nước ngầm cho sinh hoạt Nước ao hồ, sông lạch cận kề cho thi công, chữa cháy. Hình 20 - Giới thiệu khái quát về sơ đồ HTCN cho công trường xây dựng. Cũng như HTCN cho đô thị, khu công nghiệp, HTCN cho công trường xây dựng cũng đầy đủ các thành phần: công trình thu nước, trạm xử lý, trạm bơm, bể chứa và mạng ống truyền dẫn phân phối nước tới đối tượng tiêu dùng. Hình 20. Sơ đồ hệ thống cấp nước cho công trường xây dựng Vì là HTCN tạm thời nên các thành phần của hệ thống cần nghiên cứu, thiết kế, xây dựng với tính chất phân tán, sử dụng vật liệu rẻ tiền, các giải pháp kỹ thuật theo tính chất tình huống. Cụ thể Công trình thu không xây dựng cố định mà tìm các giải pháp tạm thời (Ví dụ: làm bè đặt máy bơm, bơm nước sông, máy bơm có thể chạy trên ray, tạm thời tuỳ theo mực nước sông hồ để bơm nước) Đường ống có thể dùng cả tre, bương, nhựa, sắt thép, … và có thể đặt ngầm hoặc nổi. Đài nước có thể làm bằng gỗ sơn chống thấm. Các bể chứa xây gạch, láng vữa xi măng 2 mặt hoặc chỉ cần mặt trong. Nước chữa cháy có thể chứa, dự trữ trong các hồ tự nhiên hoặc hố đào có gia công chống thấm bằng bùn sét,… Xử lý nước dùng những công trình lắng, lọc đơn giản, khi cần thiết có thể sử dụng các trạm xử lý nước di động công suất thiết kế 5 - 20 m3/h nước ngoài sản xuất hoặc xử lý bằng bể lắng lọc sơ bộ hoặc đánh phèn trong các bể chứa nước. CHƯƠNG 5 – HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CÔNG TRÌNH 5.1. SƠ ĐỒ HTCN CÔNG TRÌNH HTCN công trình dùng để đưa nước từ mạng lưới bên ngoài đến mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh hoặc máy móc sản xuất trong nhà, bao gồm các bộ phận chính: Đường ống dẫn nước vào nhà: từ đường ống bên ngoài nhà (đường ống cấp nước đường phố hoặc tiểu khu) tới cụm đồng hồ đo nước Nút đồng hồ đo nước Hệ thống cấp nước bên trong công trình: + Các công trình dự trữ và điều hoà áp lực: két nước, trạm bơm, bể chứa ngầm, trạm khí nén,… + Các thiết bị lấy nước: WC, vòi nước, hương sen,… + Các thiết bị bảo vệ: van, khoá,… + Các đường ống truyền dẫn và phân phối nước Phân loại các sơ đồ HTCN: Theo chức năng HTCN cho ăn uống, sinh hoạt HTCN sản xuất HTCN chữa cháy HTCN kết hợp Theo áp lực nước trong đường ống ngoài phố HTCN đơn giản: có hoặc không có két nước HTCN tăng áp trực tiếp, có hoặc không có két nước HTCN có bể chứa nước ngầm, trạm bơm và két nước Trong thực tế, HTCN sản xuất chỉ dùng chung với HTCN sinh hoạt khi chất lượng nước sản xuất đòi hỏi cao như nước sinh hoạt hoặc khi lượng nước sản xuất đòi hỏi 1 lượng ít. HTCN chữa cháy chỉ làm riêng với HTCN sinh hoạt trong các trường hợp đặc biệt như: đối với nhà cao tầng (> 16 tầng) hoặc cần chữa cháy tự động, còn thì chúng thường kết hợp chung với nhau. Trong trường hợp áp lực ở đường ống ngoài phố đảm bảo hoặc đảm bảo không thường xuyên đưa nước tới mọi dụng cụ vệ sinh (áp lực đảm bảo trong các giờ dùng nước ít), có thể dùng sơ đồ HTCN đơn giản có hoặc không có két nước Hình 21. Sơ đồ cấp nước đơn giản HTCN tăng áp trực tiếp có hoặc không có két nước áp dụng trong trường hợp áp lực thường xuyên không đảm bảo nhưng lưu lượng đảm bảo --> chỉ dùng trong trường hợp cải tạo, sửa chữa. (Hình 22) Trong trường hợp áp lực bên ngoài hoàn toàn không bảo đảm, đồng thời lưu lượng nước không đầy đủ thường xuyên (ống nhỏ, lượng nước ít không dùng được bơm trực tiếp trên đường ống được) chủ động hơn cả là sử dụng sơ đồ cấp nước có bể chứa nước ngầm, trạm bơm và két nước mái. (Hình 23) Hình 22 Hình 23 Trong trường hợp áp lực đảm bảo không thường xuyên có thể thay máy bơm thông thường bằng máy bơm khí nén. Máy bơm khí nén có thể không cần két nước mái tiện lợi vì khi lý do kinh tế – kỹ thuật hay kiến trúc không thể xây dựng két nước mái. Đối với nhà cao tầng (ở Việt nam nhà cao tầng > 10 tầng), HTCN còn được phân theo vùng áp lực: Phân vùng nối tiếp Phân vùng song song Phân vùng cân bằng bể chứa với thiết bị điều hoà áp lực Phân vùng theo ống đứng cấp nước Hình 24. Sơ đồ HTCN phân vùng Lựa chọn sơ đồ HTCN: đảm bảo kỹ thuật, kinh tế, dễ thi công, vận hành, quản lý và mỹ quan đẹp. 5.2. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN Để xác định lưu lượng tính toán sát với thực tế và đảm bảo cung cấp nước được đầy đủ thì lưu lượng nước tính xác định nên căn cứ vào thiết bị vệ sinh đã bố trí. Mỗi thiết bị vệ sinh tiêu thụ 1 lượng nước khác nhau, do đó để dễ tính toán người ta thường đưa tất cả các lưu lượng nước của các thiết bị vệ sinh về dạng lưu lượng đơn vị tương đương, gọi là đương lượng đơn vị. 1 đương lượng đơn vị tương ứng với lưu lượng là 0,2 l/s của 1 vòi nước ở chậu rửa có đường kính Æ 15mm Trị số đương lượng của các thiết bị vệ sinh và lưu lượng tính toán xem bảng 5.3, trang 72, giáo trình. Thực tế, tất cả các thiết bị vệ sinh không làm việc đồng thời mà nó phụ thuộc vào chức năng ngôi nhà, số lượng thiết bị vệ sinh, mức độ trang bị kỹ thuật thiết bị vệ sinh cho ngôi nhà do đó công thức xác định lưu lượng tính toán như sau: Nhà ở gia đình: (1) Trong đó q: lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống, l/s a: đại lượng phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước k: hệ số phụ thuộc vào tổng số đương lượng N N: tổng số đương lượng của ngôi nhà hay đoạn ống tính toán (tra bảng) Nhà công cộng (2) Trong đó a: hệ số phụ thuộc vào chức năng ngôi nhà. Ví dụ: Hệ số Nhà trẻ mẫu giáo Bệnh viện đa khoa Cơ quan hành chính, cửa hàng Trường học Khách sạn, nhà ở tập thể a 1.2 1.4 1.5 1.8 2.5 Các nhà đặc biệt khác: gồm phòng khán giả, luyện tập thể thao, nhà ăn tập thể, cửa hàng ăn uống, xí nghiệp chế biến thức ăn, tắm công cộng, các phòng sinh hoạt của xí nghiệp,… Trong đó q0: lưu lượng tính toán cho 1 dụng cụ vệ sinh, l/s n: số dụng cụ vệ sinh cùng loại a: hệ số hoạt động đồng thời của các dụng cụ vệ sinh 5.3. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC MẠNG LƯỚI Xác định thuỷ lực mạng lưới cấp nước trong nhà nhằm mục đích chọn đường kính ống (Æ), đồng thời xác định được tổn thất áp lực trong các đoạn ống để tính áp lực bơm Hb và áp lực cần thiết của ngôi nhà Hctnh 1 cách hợp lý và kinh tế. Trình tự tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp nước Xác định đường kính ống cho từng đoạn trên cơ sở lưu lượng nước tính toán đã cho. Xác định tổn thất áp lực cho từng đoạn ống cũng như toàn bộ mạng lưới theo tuyến hướng chuyển nước bất lợi nhất, tức là tới dụng cụ vệ sinh ở vị trí xa nhất và cao nhất trong nhà. Tính Hb và Hctnh. Có thể tiến hành tính toán thuỷ lực theo 2 cách: + Đối với nhà có tổng dụng cụ vệ sinh tới 20 đương lượng, thì lựa chọn đường kính ống theo bảng kinh nghiệm + Đối với ngôi nhà lớn có thể tính toán theo phương pháp xác suất. Vận tốc kinh tế khi chọn đường kính thường từ 0,5 – 1 m/s và không lớn quá 1,5 m/s, trong trường hợp chữa cháy vmax = 2,5 m/s. 5.4. TRẠM BƠM CẤP NƯỚC TRONG NHÀ Khi áp lực ngoài phố không đảm bảo, phải dùng bơm chuyển nước trong mạng lưới, thường dùng nhất là bơm ly tâm chạy điện. Các thông số để chọn bơm: lưu lượng bơm Qb và áp lực bơm Hb: Qb = qmaxsh + Qcc (1) Trong đó: qmaxsh: lưu lượng cấp nước sinh hoạt lơn nhất Qcc: lưu lượng cấp nước chữa cháy Hb = Hctnh - Hbđ (2) Trong đó: Hctnh: áp lực nước cần thiết cho ngôi nhà (m) Hbđ: áp lực tự do của ống nước ngoài phố (M) Từ Hb và Qb tra bơm theo cẩm nang. Trạm bơm có thể bố trí ở cầu thang hoặc ở bên ngoài nhà. Gian đặt bơm phải khô ráo, sáng sủa, thông hơi, được xây bằng vật liệu không cháy hoặc ít cháy, phải có kích thước đủ lớn để lắp đặt sửa chữa dễ dàng. 5.5. KÉT NƯỚC VÀ BỂ CHỨA NƯỚC NGẦM 5.5.1. Két nước Két nước mái có nhiệm vụ điều hoà nước, tức là dự trữ nước khi thừa (nhà dùng không hết nước do bơm hoặc HTCN trực tiếp cấp vào) và cung cấp nước khi thiếu, đồng thời tạo áp để đưa nước đến các nơi tiêu dùng. Ngoài ra, chỉ làm nhiệm vụ dự trữ 1 lượng nước cho chữa cháy ban đầu: 5 – 10 phút. Dung tích két nước không nhỏ hơn 5% lưu lượng nước ngày đêm (tính cho ngôi nhà) khi đóng mở máy bơm bằng tự động và cũng không lớn hơn 20% khi đóng mở bằng tay. Tuy nhiên, dung tích két không nên vượt quá 20 – 25m3/1 két. Cấu tạo két nước: có thể dạng tròn, chữ nhật, xây bằng gạch hoặc đổ bê tông hoặc bằng thép Hình 25. Két nước 5.5.2. Bể chứa nước ngầm Khi áp lực nước ngoài phố < 6m thì cần xây dựng bể chứa nước ngầm. Dung tích bể chứa bằng 1 – 2 lần lưu lượng nước tính toán ngày đêm và lưu lượng 3h chữa cháy. Cũng như két nước mái, bể chứa nước ngầm có thể xây dựng bằng gạch, đổ bằng bê tông cốt thép, mặt bằng hình tròn hoặc chữ nhật, đặt trong hoặc ngoài nhà và có thể đặt chìm hoặc nổi. Đường ống công nghệ tương tự như đối với két nước. 5.6. CẤU TẠO VÀ CHI TIẾT ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC VÀO NHÀ Ống cấp nước vào nhà phải có độ dốc về ống cấp nước bên ngoài để tránh tụt khí, giảm khả năng vận chuyển nước. Ống cấp nước vào nhà có thể bố trí ở 1 hoặc 2 phía của công trình và có thể có 1 hay nhiều đường ống phụ thuộc vào tính chất công trình, yêu cầu mức độ an toàn cấp nước. Biện pháp thi công đường ống qua tường và móng nhà: Chú ý: không nên bố trí đường ống thẳng trên mặt bằng mà bố trí gấp khúc để công trình cho phép chuyển vị nhiều hơn) Hình 26PHẦN 2 – THOÁT NƯỚC CHƯƠNG 1 – KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THOÁT NƯỚC CÁC HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC HTTN là tổ hợp những công trình thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ thoát nước. Nhiệm vụ thoát nước của HTTN là: thu gom, vận chuyển nhanh chóng mọi loại nước thải ra khỏi khu dân cư, xí nghiệp công nghiệp, đồng thời xử lý và khử trùng đạt yêu cầu vệ sinh trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Nước thải: là nước đã sử dụng cho các nhu cầu khác nhau có lẫn thêm chất bẩn, làm thay đổi tính chất hoá - sinh - lý so với ban đầu. Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ thối rữa, là môi trường tốt cho sự phát triển của vi sinh vật, kể cả vi sinh vật gây bệnh. Sự tích luỹ nước thải trên mặt đất và trong lòng đất, ở các nguồn nước mặt sẽ gây ô nhiễm môi trường bao quanh và cả khí quyển. Kết quả là không thể sử dụng nguồn nước mặt, nước ngầm bị ô nhiễm cho các mục tiêu ăn uống, sinh hoạt và kinh tế. Đó là nguyên nhân sinh ra bệnh dịch, truyền nhiễm. Để đảm bảo vệ sinh đô thị và các điểm dân cư, công ngiệp , phải thu dẫn một cách nhanh chóng nước thải ra khỏi phạm vi đô thị và xử lý, khử trùng sau đó. Tồn tại 3 sơ đồ HTTN cơ bản: Sơ đồ HTTN chung: tất cả các loại nước thải (sinh hoạt, sản xuất và nước mưa) được xả chung vào 1 mạng lưới và vận chuyển đến công trình xử lý trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Để xả bớt lượng nước mưa không cần thiết đưa lên công trình xử lý, nhằm giảm kích thước cống và các công trình khác như trạm bơm, trạm xử lý thì tại đầu những cống góp chính (thường nằm dọc theo bờ sông) người ta xây dựng các giếng đập tràn tách nước mưa. Hình 27. Sơ đồ HTTN chung Ưu điểm: + Đảm bảo vệ sinh nhất + Có duy nhất 1 hệ thống mạng lưới đô thị Nhược điểm: + Kích thước cống và công trình lớn nên đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu lớn + Chế độ làm việc của hệ thống không ổn định Áp dụng: đối với những đô thị nằm cạnh nguồn tiếp nhận lớn hay trong thời kỳ đầu xây dựng đô thị khi chưa có phương án thoát nước hợp lý. Sơ đồ HTTN riêng hoàn toàn: là sơ đồ có 2 hay nhiều mạng lưới thoát nước riêng biệt, ví dụ: 1 mạng lưới dùng để vận chuyển nước bẩn nhiều (ví dụ: nước sinh hoạt) trước khi xả vào nguồn phải qua trạm xử lý, 1 mạng lưới dùng để vận chuyển nước bẩn ít (ví dụ nước mưa) thì cho xả trực tiếp vào nguồn tiếp nhận. Trong trường hợp mối loại nước thải cho chảy trong 1 hệ thống riêng biệt ta có HTTN riêng hoàn toàn, còn trường hợp chỉ có hệ thống cống ngầm dùng để thoát nước bẩn sinh hoạt, nước mưa và nước sản xuất quy ước sạch thì cho chảy theo mương máng lộ thiên xả vào nguồn tiếp nhận, ta có HTTN riêng không hoàn toàn. Hình 28. Sơ đồ HTTN riêng hoàn toàn Ưu điểm: + Giảm vốn đầu tư xây dựng đợt đầu + Chế độ thuỷ lực làm việc của hệ thống ổn định. + Công tác quản lý duy trì hiệu quả Nhược điểm: + Kém vệ sinh hơn cống chung + Tồn tại nhiều hệ thống công trình và mạng lưới trong đô thị + Tổng giá thành xây dựng và quản lý cao Sơ đồ hệ thống thoát nước nửa riêng: thường có 2 hệ thống cống ngầm. Trong đó, 1 hệ thống cống chung để vận chuyển nước thải sinh hoạt, nước sản xuất quy ước là bẩn để đưa đến trạm xử lý trước khi xả vào nguồn tiếp nhận; 1 hệ thống cống ngầm khác dùng để dẫn nước mưa sạch và nước sản xuất quy ước là sạch xả trực tiếp ra sông, hồ. Để thực hiện việc tách nước bẩn và nước sạch thì chỗ giao nhau của 2 mạng lưới cống ngầm(thoát nước bẩn sinh hoạt và thoát nước mưa) xây dựng giếng tràn tách nước để thu nhận lượng nước mưa bẩn ban đầu cùng với nước sinh hoạt, sản xuất dẫn lên công trình xử lý. Và khi mưa to hay ở thời gian cuối của các trận mưa, lưu lượng nước mưa lớn, có thể tràn qua miệng xả của giếng tràn , tách và xả ra sông hồ cạnh đó. Hình 29. Sơ đồ HTTN nửa riêng Ưu điểm: vệ sinh tốt Nhược điểm: xây dựng và quản lý phức tạp (ít sử dụng) Các bộ phận của hệ thống thoát nước Thiết bị thu và dẫn nước bên trong nhà: HTTN bên trong nhà MLTN bên ngoài nhà Trạm bơm và ống dẫn áp lực Công trình xử lý Cống xả nước vào nguồn NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ Tài liệu cơ sở Bản đồ quy hoạch đô thị, khu công nghiệp và các số liệu về quy hoạch + Mức độ phát triển của thành phố, xí nghiệp công nghiệp + Việc giải quyết tổng thể về kiến trúc, xây dựng, kinh tế, vệ sinh, kỹ thuật + Sự phát triển công nghiệp và yếu tố mở rộng cũng như giải pháp của hàng loạt vấn đề như vị trí các phần cơ bản, khu công nghiệp, khu xây dựng cơ quan phục vụ văn hoá đời sống, khu trung tâm,… (nói chung là việc phân khu chức năng của đô thị) + Các vấn đề thuộc về giao thông, cây xanh + Việc tăng cường thiết bị xây dựng và cải thiện đời sống (trong đó có trang thiết bị kỹ thuật vệ sinh)… Tài liệu về địa chất, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn. Tài liệu về khí tượng thuỷ văn Tài liệu về nguồn tiếp nhận Dân số tính toán Dân số tính toán là số người sử dụng HTTN tính đến cuối thời gian quy hoạch xây dựng (thường lấy 15 – 25 năm) được xác định khi lập dự án quy hoạch tổng thể. Dân số tính toán lấy phụ thuộc vào loại nhà, số tầng nhà, mức độ trang thiết bị vệ sinh và tiện nghi ngôi nhà N = P.F (người) Trong đó: P: mật độ dân số (người/ha) F: diện tích của khu nhà ở (ha) Tiêu chuẩn và chế độ thải nước Tiêu chuẩn thải nước là lượng nước thải trung bình ngày đêm tính trên đầu người sử dụng hệ thống thoát nước hay trên sản phẩm sản xuất. Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt khu dân cư thường lấy bằng tiêu chuẩn cấp nước. Đối với xí nghiệp công nghiệp có 2 loại nước thải: nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt. Tiêu chuẩn thoát nước tưới cây, tưới đường: 0,5 – 1 l/m2.ngđ Để đặc trưng cho chế độ thải nước không đồng đều trong ngày, giờ và giây, người ta đưa ra các khái niệm về hệ số không điều hoà ngày, giờ và không điều hoà chung: (tính trong năm) (tính trong ngày thải nước lớn nhất) Kc = Kng.Kh Khi tính toán mạng lưới thoát nước thường dùng Kc, có thể lấy Kc căn cứ vào lưu lượng QsTB nước thải sinh hoạt Bảng 5. Hệ số Kc nước thải sinh hoạt QTB 5 15 30 50 100 200 300 500 800 ³ 1250 Kc 3.1 2.2 1.8 1.7 1.6 1.4 1.35 1.25 1.2 1.15 Công thức xác định lưu lượng tính toán nước thải Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư: (m3/ngđ) (m3/h (l/s) (m3/ngđ) (m3/h (l/s) Trong đó: QngTB, QhTB, QsB: tương ứng là lưu lượng trung bình theo ngày, giờ và giây Qngmax, Qhmax, Qsmax: tương ứng là lưu lượng lớn nhất theo ngày, giờ và giây q: tiêu chuẩn thải nước, l/người.ngđ N: dân số tính toán, người Lưu lượng nước thải sản xuất: (m3/ngđ) (l/s) Trong đó: M: lượng nước thải tính trên sản phẩm (l/Tấn, l/sản phẩm) P1: lượng sản phẩm trong ca có năng suất lớn nhất (Tấn sản phẩm) P: lượng sản phẩm trong ngày (Tấn sản phẩm) T: thời gian làm việc tối đa trong ca, T = 8h Lưu lượng nước thải sinh hoạt trong các xí nghiệp công nghiệp (m3/ngđ) (m3/h) (l/s) Trong đó: N1, N2: số công nhân làm việc trong ngày (người) N3, N4: số công nhân làm việc trong ca (người) CHƯƠNG 2 – MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 2.1. NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC HTTN thường thiết kế theo nguyên tắc tự chảy, khi cống đặt quá sâu thì dùng bơm lên cao và lại cho tự chảy tiếp. Vạch tuyến mạng lưới cần theo trình tự: Phân chia lưu vực thoát nước Xác định vị trí trạm xử lý và xả nước vào nguồn Vạch tuyến các cống góp chính, góp lưu vực và cống đường phố theo nguyên tắc vạch tuyến Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới thoát nước: Hết sức lợi dụng địa hình, đặt cống thoát nước theo chiều nước tự chảy, tránh đào đắp nhiều và đặt nhiều máy bơm lãng phí. Đặt cống đường phố thật hợp lý để tổng chiều dài là ngắn nhất, tránh trường hợp nước chảy vòng vo, tránh đặt cống sâu. Cống góp chính đặt theo hướng đi về trạm xử lý và cửa xả nước vào nguồn tiếp nhận. Vị trí trạm xử lý đặt ở phía đất thấp của đô thị, nhưng không được ngập lụt, cuối hướng gió chủ đạo về mùa hè, cuối nguồn nước, đảm bảo khoảng cách vệ sinh tối thiểu là 500m đối với khu dân cư và xác xí nghiệp công nghiệp thực phẩm. Giảm tới mức tối đa cống chui qua sông, hồ, cầu phà, đê đập, đường sắt, đường ô tô và các công trình ngầm khác. Việc bố trí cống thoát nước phải kết hợp với các công trình ngầm khác để đảm bảo cho việc xây dựng được thuận tiện. Thường khi nghiên cứu sơ đồ mạng lưới thoát nước phải đề ra nhiều phương án dựa theo các nguyên tắc đã vạch. Các phương án thường không đồng thời thoả mãn các nguyên tắc đặt ra. Vì thế việc lựa chọn các phương án phải căn cứ trên cơ sở tính toán so sánh các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật và môi trường để quyết định. 2.2. BỐ TRÍ CỐNG TRÊN ĐƯỜNG PHỐ - ĐỘ SÂU CHÔN CỐNG ĐẦU TIÊN Cống thoát nước thường bố trí dọc theo các đường phố, có thể dưới phần vỉa hè, mép đường hoặc dưới lòng đường cũng có thể bố trí chung cùng các đường ống, đường dây kỹ thuật khác trong 1 hào ngầm. Việc bố trí cống cần đảm bảo khả năng thi công, lắp đặt, sửa chữa và bảo vệ các đường ống khác khi có sự cố, đồng thời không cho phép làm xói mòn nền móng công trình, xâm thực ống cấp nước,… Đặt cống thoát nước phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu tới các công trình theo quy định của quy phạm TCVN 81 – 72. Khi cống thoát nước gặp cống thoát nước mưa ở cùng cao độ ta cho cống này chui qua cống kia, tuỳ thuộc kích thước và tính chất của từng hệ thống tại vị trí giao cắt để quyết định. Nếu điều kiện cho phép, cống thoát nước cùng với các đường ống, đường dây kỹ thuật đặt chung trong 1 tuyến tuynel. Độ sâu chôn cống ban đầu ảnh hưởng rất nhiều tới độ sâu chôn cống của toàn mạng lưới, cần chọn nhỏ nhất để đảm bảo có lợi về mặt kinh tế. Độ sâu này không được nhỏ hơn (0,5 - 0,7) + d (m). Cụ thể xác định theo công thức: H = h + S (i.l + i.L) + Z1 – Z2 + D (m) Trong đó: H: độ sâu chôn cống ban đầu của cống thoát nước đường phố (m) h: độ sâu chôn cống ban đầu của cống trong sân nhà hay tiểu khu, lấy bằng (0,2 – 0,4) + d (m), d: đường kính cống tiểu khu i: độ dốc của cống trong sân nhà hay tiểu khu và đoạn cống nối l: chiều dài đoạn cống nối từ giếng kiểm tra tới giếng cống ngoài phố (m) L: chiều dài của cống sân nhà hay tiểu khu (m) Z1, Z2: cốt mặt đất tương ứng tại giếng thăm đầu tiên của cống ngoài phố và cống trong sân nhà hay tiểu khu (m) D: độ chênh giữa đường kính cống ngoài phố (D) và cống trong sân nhà (d) (m) Hình 30. Sơ đồ xác định độ sâu chôn cống đầu tiên Độ sâu chôn cống tối đa lấy phụ thuộc vào tính chất đất đai, mực nước ngầm, khả năng và trình độ thi công. Theo quy phạm của ta: H max £ 6 – 8m (trong điều kiện bình thường) 2.3. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN CHO TỪNG ĐOẠN CỐNG Căn cứ vào các giai đoạn quy hoạch, xây dựng hệ thống, mạng lưới thoát nước được chia ra các đoạn có độ dài khác nhau. Đoạn cống tính toán là khoảng cách giữa 2 điểm mà lưu lượng dòng chảy quy ước là không đổi. Để xác định lưu lượng tính toán người ta đưa ra các quy ước sau: Lưu lượng dọc đường: là lưu lượng từ các khu nhà thuộc lưu vực nằm dọc 2 bên đoạn cống đổ vào đoạn cống đó (qdđ) Lưu lượng chuyển qua: là lượng nước từ đoạn cống phía trên đổ vào điểm đầu của đoạn cống đó (qcq) Lưu lượng cạnh sườn: là lượng nước từ cống nhánh cạnh sườn đổ vào điểm đầu của đoạn cống (qcs) Lưu lượng tập trung: là lượng nước chuyển qua đoạn cống từ các đơn vị thải nước lớn (như bệnh viện, trường học,…) nằm riêng biệt ở phía trên đoạn cống. Lưu lượng tính toán: qt = qdđ + qcq + qcs + qtt Lưu lượng dọc đường là đại lượng biến đổi, tăng từ 0 ở đầu đoạn cống đến giá trị lớn nhất ở cuối đoạn cống. Lưu lượng chuyển qua, cạnh sườn, tập trung có giá trị không thay đổi theo suốt chiều dài đoạn cống. Để đơn giản tính toán, người ta xem qdđ bằng tích số của môđun lưu lượng với diện tích lưu vực thoát nước trực tiếp và cũng được đổ vào điểm đầu của đoạn cống. 2.4. NGUYÊN TẮC CẤU TẠO MẠNG LƯỚI VÀ TÍNH TOÁN THUỶ LỰC MẠNG LƯỚI 2.4.1. Nguyên tắc cấu tạo: Tuỳ thuộc vào địa hình mặt đất mà trắc dọc mạng lưới thoát nước có thể có các loại sơ đồ sau: Hình 31. Sơ đồ các dạng trắc dọc mạng lưới Cấu tạo mạng lưới phải đảm bảo nguyên tắc: Tốc độ nước chảy trong cống không nhỏ hơn tốc độ tự làm sạch (0,7 m/s), nhưng cũng không được quá lớn. Vận tốc của đoạn cống sau không được kìm hãm vận tốc của đoạn cống trước. Giảm tốc độ nước chảy trong cống chỉ được phép dùng giếng chuyển bậc Nối cống tại các giếng chọn tuỳ thuộc vào mực nước, làm sao tránh được hiện tượng dềnh nước. Khi đường kính và độ đầy hoặc độ đầy tuyệt đối cống sau lớn hơn cống trước thì nối cống theo mặt nước, các trường hợp khác thì nối cống theo đỉnh cống. Hình 32. Sơ đồ nguyên tắc nối cống Đoạn cống giữa các giếng là đoạn cống thẳng, khoảng cách tối đa lấy theo quy định để tạo điều kiện cho công tác quản lý. Tại những chỗ thay đổi hướng nước chảy, thay đổi đường kính và tại những chỗ gặp nhau của cống nhánh với cống chính phải xây dựng giếng thăm và cống được thay bằng máng hở lượn đều. Góc chuyển tiếp của cống và máng hở (a) không được lớn hơn 900, trường hợp a = 900 chỉ dùng đối với cống có đường kính < 40mm, a £ 600 với d ³ 400mm. Đối với mạng lưới thoát nước mưa và thoát nước chung, giếng thu nước mưa làm theo kiểu hàm ếch, giếng thăm cần có ngăn lắng cặn dưới đáy cống và cần có chắn thuỷ lực để tách mùi. 2.4.2. Tính toán thuỷ lực Tính toán thuỷ lực nhằm xác định đường kính và độ dốc đặt cống,… Có thể sử dụng các công thức hoặc các toán đồ, đồ giải được xây dựng từ các công thức đó. Công thức lưu lượng không đổi: Q = v.w --> tính được kích thước cống Độ dốc thuỷ lực: Trong đó: w: diện tích tiết diện ướt của cống (m2) v: vận tốc nước chảy trong cống (m/s) l: hệ số ma sát dọc đường R: bán kính thuỷ lực (R = w/P; P: chu vi ướt) G: gia tốc trọng trường, m/s2. 2.5. NGUYÊN TẮC THÔNG HƠI CỦA MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC Trong cống thoát nước thường tích tụ các loại hơi khí độc được tách ra từ nước thải như: CO2, CH4, NH3,… Thành phần định lượng: CO2 8 – 12%; hơi xăng dầu 11 – 12%; H2S 0,135 – 0,18 mg/l và lớn hơn; CH4 1,4 – 15% Các loại hơi khí độc rất có hại cho cống và giếng làm bằng bê tông: Trong kết quả tác động lên thành cống bằng bê tông bởi nước thải, các loại hơi khí độc và các vi khuẩn dễ phát sinh và phát triển tạo màng bọc lên thành cống làm giảm độ chứa cao ở trong bê tông (từ 6.4 – 12%) và làm tăng độ chứa các muối sunfat đưa đến sự phá huỷ mạnh mẽ bê tông làm kênh mương thoát nước. Trong mạng lưới thoát nước có thể xảy ra các hỗn hợp nổ với ôxy không khí. Các loại hơi khí độc rất nguy hiểm cho công nhân quản lý khi cần xuống giếng kiểm tra hoặc tiến hành sửa chữa,.. Để giảm lượng hơi khí độc người ta xây dựng hệ thống thông hơi cho mạng lưới thoát nước. Thông hơi cho mạng lưới thoát nước thường theo nguyên tắc thông hơi tự nhiên. Nghĩa là không khí bên ngoài lùa vào hệ thống mạng lưới thoát nước qua các nắp đan hố ga ngoài phố, thậm chí qua cả các ống thông hơi của những nhà thấp tầng, luồn qua mạng lưới đường ống và thoát ra ở những ống thông hơi của những nhà cao tầng. Tốc độ chuyển động của không khí trong các tuyến góp chính không trang bị hệ thống thông hơi bổ sung dao động từ 0 – 0,6 m/s (không ổn định và không tính toán được) Cần trang bị thông hơi cho các cống điu ke, các giếng thăm tại những nơi giảm nhanh tốc độ trong cống d > 400mm, tại những giếng chuyển bậc với chiều cao chuyển bậc > 1m và q > 50 l/s. Trên những đoạn cống không có cống nhánh đổ vào cách nhau l £ 250m cần đặt ống thông hơi d = 300mm và nhô cao khỏi mặt đất 5m, Đối với những cống lớn ngoài đô thị và các giếng sâu hơn 3m cần xây dựng hệ thống thông hơi phụ. Nếu cống đặt sâu cần có ống thông hơi bằng cưỡng bức. 2.6. CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 2.6.1. Giếng thăm Giếng thăm dùng để xem xét, kiểm tra chế độ công tác của mạng lưới thoát nước 1 cách thường xuyên, đồng thời dùng để thông rửa trong trường hợp cần thiết. Giếng thăm được xây dựng ở những chỗ cống thay đổi hướng, thay đổi đường kính, thay đổi độ dốc, có cống nhánh đổ vào và trên những tuyến cống thẳng nhưng quá dài theo khoảng cách quy định để tiện quản lý. Giếng thăm có thể xây dựng bằng gạch, bê tông cốt thép, gồm 4 phần: lòng máng, ngăn công tác, phần co thắt, cổ giếng và nắp đậy. Hình 33. Giếng thăm bằng bê tông đúc sẵn Trong HTTN mưa và HTTN chung còn có giếng thu nước mưa làm theo kiểu hàm ếch. Các giếng thăm có thêm phần đáy bể để chứa cặn lắng: h = 0,2 – 0,6m. Hình 34 2.6.2. Trạm bơm Máy bơm: dùng bơm ly tâm trục ngang hoặc trục đứng Trạm bơm thoát nước được dùng khi điều kiện địa hình không cho phép dẫn bằng cách tự chảy các loại nước thải tới nơi cần thiết. Thường khi cống tự chảy đã quá sâu, ví dụ > 5 – 6m thì đặt trạm bơm để nâng nước lên sau đó lại cho tự chảy hoặc bằng ống áp lực dẫn tới trạm xử lý hoặc xả vào nguồn tiếp nhận. Trong HTTN người ta phân biệt 4 nhóm bơm sau: Trạm bơm nước sinh hoạt (1) bao gồm + Trạm bơm chính: bơm toàn bộ nước thải lên trạm xử lý hoặc xả vào nguồn tiếp nhận + Trạm bơm khu vực (lưu vực): phục vụ cho 1 khu vực (lưu vực) thoát nước, thường có nhiệm vụ bơm từ thấp lên cao, từ lưu vực này qua lưu vực khác. + Trạm bơm cục bộ: phục vụ cho 1 hay 1 vài nhà để bơm nước ra hệ thống thoát nước ngoài phố. Trạm bơm nước sản xuất (2): rất phong phú, phụ thuộc chất lượng riêng của các loại nước cần bơm Trạm bơm nước mưa (3): thường là các trạm bơm tiêu năng, khi không thể dẫn nước bằng tự chảy. Trạm bơm bùn (4): là 1 trong các hạng mục của công trình xử lý nước thải và bùn. 2.6.3. Giếng chuyển bậc Đặt ở những chỗ phải chuyển nước xuống sâu vì lý do cống thoát nước giao cắt với các công trình ngầm khác và tại các giếng chuyển nước vào nguồn tiếp nhận ở cốt thấp. Ngoài ra, cũng cần đặt tại những chỗ cống nhánh nông đổ vào cống góp chính đặt sâu; những chỗ cần thiết phải giảm tốc độ, những chỗ do điều kiện kinh tế – kỹ thuật cốt cống vào và ra chênh lệch nhau. Phân biệt 2 loại giếng chuyển bậc: Giếng chuyển bậc bằng ống đứng có hố tiêu năng ở đáy hoặc chuyển bậc bằng cút cống định hướng dòng chảy; giếng chuyển bậc tiêu năng bằng nhiều bậc --> gọi chung là giếng chuyển bậc tiêu năng Giếng chuyển bậc kiểu đập tràn có: + Chuyển bậc tiêu năng bằng tường chắn + Chuyển bậc tiêu năng bằng lưới chắn + Chuyển bậc tiêu năng bằng đập tràn hoặc đập tràn xoáy. 2.6.4. Giếng tách nước mưa Đặt trên các tuyến cống chính hoặc tuyến cống thoát nước lưu vực của HTTN chung. Vị trí phụ thuộc vào đặc điểm thuỷ văn và khả năng tự làm sạch của sông, hồ. Giếng tràn tách nước mưa xây dựng để tự động xả 1 phần hỗn hợp nước mưa và nước thải đã pha loãng ra sông hồ nhằm giảm kích thước cống bao, trạm bơm, trạm xử lý và đảm bảo cho các công trình làm việc được ổn định. Khi cống chính thoát nước được đặt cao hơn mạng lưới thoát nước trên sông, hồ có thể sử dụng giếng tràn xả cạnh sườn (a) còn khi tuyến cống chính đặt thấp hơn mực nước trong sông, hồ có thể sử dụng giếng tràn xả theo hướng thẳng nhưng bố trí trên tuyến cống lưu vực (b), Hình 35. Giếng tách nước mưa 2.6.5. Cống đặc biệt Cống thoát nước làm ở những chỗ giao nhau với sông, hồ, đường xe lửa, đường ô tô cao tốc, các công trình đường ống, đường dây kỹ thuật khác thì cống thoát nước có thể cho chảy qua theo 2 cách: Chảy xuyên: nếu điều kiện đảm bảo độ sâu Làm theo dạng điu ke Hình 3. Sơ đồ điu ke qua đường sắt và điu ke qua sông CHƯƠNG 3 - XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Nước thải đô thị là tổ hợp hệ thống phức tạp các thành phần vật chất. Trong đó, các thành phần nhiễm bẩn chính là các thành phần thuộc gốc vô cơ và hữu cơ. Định mức về trọng lượng các chất nhiễm bẩn cơ bản tính theo đầu người như sau: Chất lơ lửng: 6,5 g/người.ngđ BOD5: 3,5 g/người.ngđ BOD20: 40 g/người.ngđ Muối nitơ amon: 8 g/người.ngđ Phôtphát P2O5: 9 g/người.ngđ Chất hoạt tính bề mặt: 2,5 g/người.ngđ Thành phần, tính chất nước thải được xác định bằng phân tích hoá, lý vi sinh. 3.2. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.2.1. Các phương pháp xử lý Phương pháp xử lý cơ học: được sử dụng để tách các chất không hoà tan và 1 phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ bản gồm: song chắn rác, bể lắng cát, bể tách lắng các chất lơ lửng nặng, bể vớt dầu, bể lọc tách cặn tinh,… Phương pháp xử lý hoá lý: là phương pháp đưa vào nước thải các hoá chất để gây tác động hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo các chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp này thường sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Các phương pháp xử lý hoá học bao gồm: Phương pháp trung hoà (nước thải chứa axit hay bazơ) Phương pháp keo tụ Phương pháp ôzôn hoá Phương pháp điện hoá Phương pháp xử lý hoá lý đều dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: hấp phụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, chưng bay hơi, trích ly, cô đặc, khử hoạt tính phóng xạ, khử khí, khử mùi, khử mùi,… Phương pháp sinh học: dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân huỷ - ôxy hoá các chất bẩn có nguồn gốc hữu cơ ở dạng hoà tan và dạng keo trong nước nguồn gốc hữu cơ ở dạng keo và dạng hoà tan trong nước. Những công trình xử lý bằng phương pháp sinh học phân thành 2 nhóm: Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học,… --> thường quá trình xử lý diễn ra chậm. Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (biophin), bể làm thoáng sinh học (aeroten),… Do tạo được điều kiện bằng nhân tạo nên quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn,… Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9%, theo BOD tới 90 - 5%. 3.2.2. Các công trình xử lý Trong quy trình xử lý nước thải có thể phân loại theo công đoạn như sau: Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc 1 Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc 2 Khử trùng Xử lý bùn cặn Xử lý bậc 3. 3.2.3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Hình 37. Sơ đồ dây chuyền công nghệ các khối trong trạm xử lý nước thải Dây chuyền công nghệ xử lý là tổ hợp các công trình, trong đó nước thải được xử lý từng bước theo thứ tự từ xử lý thô đến xử lý tinh, từ xử lý những chất không hoà tan đến xử lý những chất keo và hoà tan, khử trùng là khâu cuối cùng. Lựa chọn dây chuyền công nghệ là bài toán kinh tế - kỹ thuật phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Thành phần tính chất nước thải Mức độ xử lý cần thiết Các yếu tố địa phương: khả năng tài chính, năng lượng, tính chất đất đai, diện tích khu vực xây dựng, lưu lượng nước thải, công suất của nguồn tiếp nhận,… Không có sơ đồ mẫu áp dụng hiệu quả cho mọi trường hợp. Dây chuyền công nghệ xử lý có thể chia làm 4 khối: Khối xử lý cơ học (xử lý sơ cấp): nước thải tuần tự qua song chắn rác, bể lắng cát và bể lắng đợt 1. Khối xử lý sinh học (xử lý thứ cấp): nước thải theo trình tự qua khối xử lý cơ học, công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2. Khối khử trùng: nước thải sau khi qua khối xử lý cơ học (nếu điều kiện vệ sinh cho phép) hoặc khối xử lý sinh học thì được hoà trộn với chất khử trùng cho tới máng trộn, bể tiếp xúc và phản ứng khử trùng xảy ra ở bể tiếp xúc. Khối xử lý cặn: cặn bùn lấy ra từ các bể lắng đợt 1, bể lắng đợt 2 đưa đến công trình xử lý cặn để xử lý tiếp tục: bể xử lý chế biến cặn lắng, công trình làm khô cặn. Nguồn nước có thể coi là công trình làm sạch sinh hoá tự nhiên nhưng nó chỉ tải được 1 lượng nước thải với 1 nồng độ nhiễm bẩn nào đó, quá mức độ này nguồn sẽ mất tác dụng và bị ô nhiễm. Vì vậy, cần lựa chọn dây chuyền công nghệ sao cho vừa khai thác được tài nguyên nguồn nước và nước thải trước khi xả vào nguồn được làm sạch đảm bảo yêu cầu bảo vệ nguồn nước. CHƯƠNG 4 - THOÁT NƯỚC BÊN TRONG NHÀ 4.1. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC BÊN TRONG NHÀ HTTN bên trong nhà có nhiệm vụ thu gom, thải các chất bẩn tạo ra trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh ăn uống và sản xuất cảu con người cũng như dùng để thoát nước mưa ra khỏi ngôi nhà. Phân biệt các HTTN bên trong nhà: HTTN sinh hoạt HTTN sản xuất HTTN mưa HTTN bên trong nhà gồm các bộ phận chính sau: Các thiết bị kỹ thuật vệ sinh dùng để thu nước thải: chậu rửa, chậu giặt, âu tiểu, xí, lưới thu, phễu thu,… Các thiết bị chắn thuỷ lực dùng để ngăn mùi và hơi khí độc xâm thực vào phòng vệ sinh. Mạng lưới thoát nước để dẫn nước thải từ các dụng cụ vệ sinh ra mạng lưới ngoài phố. Các công trình xử lý cục bộ: bể phốt, bể vớt dầu mỡ,… 4.2. ỐNG VÀ CÁC THIẾT BỊ KỸ THUẬT VỆ SINH Có nhiều loại ống được sử dụng cho hệ thống thoát nước trong nhà như: Ống gang: thường được dùng trong các nhà công cộng và các nhà công nghiệp, chế tạo theo kiểu đầu trơn đầu loe. d = 100 - 150mm; d = 4 - 5mm; l = 500 - 2000mm. Ống sành: sử dụng trong các nhà ở gia đình tập thể chung cư, nhà sản xuất, chế tạo đầu trơn đầu loe với d = 50 - 150mm, l = 0,5 - 1,0m Ống thép: chỉ dùng để dẫn nước thải từ chậu rửa, chậu tắm, vòi phun nước uống, có đường kính nhỏ 50mm, chiều dài ngắn. Ống nhựa: được sử dụng rộng rãi, chế tạo nhiều kích cỡ khác nhau, không dùng để dẫn nước nóng. Các bộ phận ống trong mạng lưới: Ống nhánh: dùng để dẫn nước thải từ các dụng cụ vệ sinh tới ống đứng thoát nước, có thể đặt trên sàn nhà, trong sàn nhà (trong lớp xỉ đệm) hoặc dưới trần dạng ống treo. Chiều dài ống nhánh l không lớn hơn 10m để tránh sàn nhà thì chiều dài có thể dài hơn nhưng cần có giếng kiểm tra trên 1 khoảng cách nhất định. Ống nhánh phải đặt theo độ dốc như sau: Đường kính Độ dốc itiêu chuẩn Độ dốc imin 50 100 125 150 200 0.035 0.02 0.015 0.01 0.008 0.025 0.012 0.01 0.007 0.005 Ống đứng: đặt suốt các tầng nhà, thường bố trí ở góc tường, chỗ tập trung nhiều dụng cụ vệ sinh nhất là xí. Ống đứng có thể đặt hở ngoài tường hoặc đặt kín trong hộp kỹ thuật chung với các đường ống khác. Ống đứng đặt thẳng đứng, nhưng nếu lý do cấu trúc của ngôi nhà hoặc 1 lý do nào khác thì ống đứng cũng có thể đặt 1 đoạn ngang với độ tiêu chuẩn (hướng đi lên), khi đó không được nối ống nhánh vào đoạn đó. Ống tháo: chuyển tiếp từ ống đứng dưới sàn nhà tầng 1 hoặc tầng hầm ra giếng thăm ngoài nhà. Chiều dài lớn nhất của ống tháo theo quy phạm lấy như sau: d = 50mm --> Lmax = 10m d = 100mm --> Lmax = 15m d = 150mm --> Lmax = 20m Trên đường ống tháo, cách móng nhà khoảng 3 – 5m cần bố trí giếng thăm Góc ngoặt giữa ống tháo và ống ngoài nhà không được nhỏ hơn 900 theo chiều nước chảy. Có thể nối 2 – 3 ống tháo vào 1 giếng thăm và nối nhiều ống đứng vào 1 ống tháo, đường kính ống tháo phải lớn hơn hoặc bằng đường kính ống đứng; độc dốc ống tháo lấy lớn hơn độ dốc tiêu chuẩn 1 chút để nước thải chảy ra dễ dàng. Ống thông hơi: đặt cao hơn mái nhà 0,7m, có thể bằng cách nối dài ống đứng thoát nước hoặc đặt thêm ống thông hơi phụ trong các trường hợp sau: Khi dống đứng = 50mm --> tải với lưu lượng q ³ 2 l/s Khi dống đứng = 100mm --> tải với lưu lượng q ³ 9 l/s Khi dống đứng = 150mm --> tải với lưu lượng q ³ 20 l/s Cũng có thể bố trí ống thông hơi chung cho 1 vào ống đứng thoát nước, khi đó đường kính ống thông hơi bằng gấp rưỡi đường kính ống đứng. Ống tẩy rửa, kiểm tra: thường đặt ở các tầng (nếu ống đứng có đoạn nằm ngang thì cũng cần đặt cả trên đoạn nằm ngang). Trên các đoạn ống nằm ngang cần đặt các ống kiểm tra và tẩy rửa để thông tắc và tẩy rửa khi cần thiết, khoảng cách giữa chúng lấy theo quy định. Các thiết bị vệ sinh gồm: Chậu tắm Buồng tắm hương sen Lavabô (chậu rửa tay, rửa mặt) Chậu rửa (dùng để giặt giũ, rửa bát đĩa..) Chậu vệ sinh phụ nữ Vòi phun nước uống Xí Tiểu Phễu thu nước sàn Các loại xi phông 4.3. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC BÊN TRONG NHÀ Xác định lưu lượng tính toán Đối với nhà ở và nhà công cộng qtt = qc + qdc max Trong đó: qc: lưu lượng nước cấp tính toán theo mục 5.2 phần cấp nước trong nhà. qdc max: lưu lượng thoát nước của dụng cụ vệ sinh có lưu lượng thải lớn nhất trong đoạn Đối với phòng khán giả, tắm công cộng, thể thao, ăn uống, các phòng sinh hoạt của xí nghiệp: Trong đó: Qdc: lưu lượng tính toán của 1 dụng cụ vệ sinh cùng loại (l/s) N: số lượng dụng cụ vệ sinh cùng loại a: hệ số hoạt động đồng thời (tra bảng) Tính toán thuỷ lực Việc xác định lưu lượng tính toán nước thải từ đó chọn đường kính ống thường chỉ tiến hành cho các ngôi nhà ở lớn, các nhà công cộng có bố trí nhiều dụng cụ vệ sinh hoặc cho các đoạn ống thoát ngoài sân nhà, còn thường người ta chọn đường kính ống thoát nước bên trong nhà theo các bảng kinh nghiệm. Đối với các nhà ở lớn, các nhà công cộng có bố trí nhiều dụng cụ vệ sinh thì sau khi xác định được lưu lượng người ta thường chọn đường kính ống theo tính toán thuỷ lực. Khi đó, đường kính ống chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố thuỷ lực như: q, v, độ đầy h/d, i,… 4.4. MỐI LIÊN HỆ GIỮA HTTN BÊN TRONG VÀ BÊN NGOÀI NHÀ Chỗ gặp nhau giữa ống tháo nước trong nhà và đường ống thoát nước ngoài sân cần bố trí giếng thăm. Trước khi đổ ra cống ngoài phố, trên HTTN tiểu khu (sân nhà) xây dựng giếng kiểm tra để kiểm tra chế độ làm việc của mạng lưới tiểu khu, sân nhà, đồng thời dùng để tẩy rửa cống khi cần thiết. Nếu HTTN ngoài phố được lựa chọn thiết kế xây dựng là HTTN chung thì nước thải từ các ngôi nhà cần qua xử lý sơ bộ tại bể phốt Đối với nước thải sản xuất, nước thải từ các gara ô tô (rửa xe, sàn,…), nước thải từ các nhà ăn tập thể… có chứa nhiều dầu mỡ thì cần vớt dầu mỡ bằng các công trình vớt dầu mỡ trước khi xả vào cống chung hoặc riêng bên ngoài. 4.5. CÁC HTTN ĐẶC BIỆT KHÁC BÊN TRONG NHÀ HTTN cho các ngôi nhà đứng độc lập riêng lẻ, xa đô thị, xí nghiệp công nghiệp thì cần quan tâm tới việc xử lý nước thải và phân thải. Để xử lý nước thải có thể dùng công nghệ: bể tự hoại, bãi lọc ngầm, giếng lọc, giếng thấm… Đối với những ngôi nhà không có hệ thống cấp thoát nước bên trong thì làm như sau: Nước tắm rửa, giặt giũ có thể cho chảy theo các mương, máng ra sông, hồ, ao ruộng lân cận hoặc cho vào giếng thấm. Phân rác có thể cho vào hố xí khô, hố xí 2 ngăn hoặc hầm biogas HTTN mưa trong nhà: Bao gồm các phễu thu nước mưa và các đường ống dẫn xả nước mưa vào rãnh quanh nhà. Phễu thu có bộ phận chắn giữ rác, được gắn chắc vào mái bằng các bulông, êcu. Đường kính phễu thu thường là: 100, 150, 200mm, bố trí cách nhau £ 48m, phụ thuộc vào hình dạng mái nhà, kết cấu nhà và diện tích thu nước mưa trên mái. Để nước mưa đổ về phễu thu được dễ dàng trên mái nhà thường làm các xênô (máng) có độ dốc 0,01 – 0,015 hướng về phễu thu. Các ống đứng dẫn nước mưa có đường kính 100 – 200mm có thể bằng các vật liệu khác nhau. Các ống nhánh dài thì cứ 15 – 20m phải bố trí miệng kiểm tra, tẩy rửa, độ dốc imin = 0.005 Ống tháo không nên bố trí quá dài, l không lớn hơn 15m đối với ống tháo có đường kính d ³ 200mm, đường kính ống tháo không được nhỏ hơn đường kính ống đứng. 4.6. BỂ TỰ HOẠI – SEPTIC TANK Khái niệm: bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bậc 1 (xử lý sơ bộ) đồng thời thực hiện 2 chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng. Điều kiện áp dụng Nhà có hệ thống cấp nước bên trong, hệ thống thoát nước bên ngoài là HTTN chung không có trạm xử lý tập trung. Nhà đứng độc lập, cách xa HTTN của thành phố. Phân loại: Bể tự hoại có ngăn lọc Bể tự hoại không có ngăn lọc (bán tự hoại) Bể tự hoại không có ngăn lọc Tuỳ theo thể tích bể có 2 loại: Bể có thể tích nhỏ gồm 2 ngăn: 1 ngăn lắng cặn, lên men và 1 ngăn chứa cặn đã lên men. Bể có thể tích lớn gồm 3 ngăn: 2 ngăn lắng cặn, lên men và 1 ngăn lên men cặn Cấu tạo Ống thông hơi: để thông hơi và thông tắc. Vị trí ống thông hơi phải đặt thẳng ở vị trí ống chữ T dẫn nước vào và ra khỏi bể theo 2 cách sau: + Ống thông hơi có thể cắm thẳng vào nước + Ống thông hơi có thể nối trực tiếp với Tvào (không được nối với Tra) Ống hút cặn: phải bố trí ở ngăn chứa cặn Cửa thông khí: để cân bằng áp suất giữa các ngăn, kích thước (100x100mm) hoặc (50x50mm) Cửa thông nước: ở vị trí từ (0,4 – 0,6)H – với H: là chiều cao lớp nước lớn nhất trong bể, H ³ 1.3m; kích thước cửa thông nước (150x150mm) Cửa thông cặn: được đặt ở sát đáy, có tác dụng chuyển cặn đã lên men sang ngăn bên cạnh để khi hút cặn tránh hút phải cặn tươi (vì hút cặn tươi chưa lên men sẽ gây ô nhiễm, cặn chưa được xử lý). Khi hút cặn nên bớt lại khoảng 20% cặn. Kích thước cửa tối thiểu là (200x200mm) Hình 38. Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại không có ngăn lọc Nguyên tắc làm việc: khi nước thải được đưa vào bể --> Trong bể xảy ra 2 quá trình: Quá trình lắng cặn: là 1 quá trình lắng tĩnh với hiệu quả lắng lớn (là lý do vì sao khi đưa nước vào bể phải dùng ống chữ T mà không thể dùng ống thẳng sẽ làm giảm hiệu quả lắng) Quá trình lên men cặn lắng: là 1 quá trình lên men yếm khí. Quá trình này phụ thuộc: nhiệt độ (khi nhiệt độ tăng tốc độ quá trình lên men tăng, ví dụ: vào mùa hè t0 = 30 – 350C thì thời gian lên men là 60 ngày; vào mùa đông t0 £ 200C thì thời gian lên men là 120 ngày), độ pH: pH = 4.8 – 8.6 thì vi sinh vật có thể hoạt động được (nước thải tắm, giặt có thể cho vào), pH tối ưu là 6 – 7. Bố trí bể tự hoại: có 3 cách Cách 1: ngay dưới khu vệ sinh trong nhà: + Ưu điểm: tận dụng được kết cấu của nhà, đường ống ngắn do đó ít tắc, nhiệt độ trong nhà ổn định --> chế độ làm việc tốt hơn (nhất là mùa đông) + Nhược điểm: kết cấu móng của nhà phải được chống thấm tốt và phải được lắp đặt ngay từ khi đổ móng nếu không sẽ bị nứt giữa 2 lớp cũ và mới. Cách 2: bố trí riêng ngoài nhà, khi đó các ưu nhược điểm ngược lại với cách 1 --> thường áp dụng đối với các công trình chung cư loại lớn, khách sạn có nhiều đơn nguyên,… Cách 3: đặt trong tầng hầm, nếu ống ra của bể thấp hơn cốt cống thoát nước sân nhà thì phải dặt bơm chìm ở 1 ngăn bên cạnh (không được đặt ống hút của bơm trực tiếp ở ngăn tự hoại) Ưu điểm: đơn giản về cấu tạo, dễ quản lý, hiệu quả lắng (giữ cặn) cao Nhược điểm: khi cặn phân huỷ tạo thành các khí CH4, H2S, CO2,… nổi lên trên mặt nước (các bọt khí) tạo thành 1 lớp màng. Các cặn ở màng có kích thước rất nhỏ, tự tan ra và theo nước chảy ra ngoài (chiều dày màng khoảng 40mm) Bể tự hoại có ngăn lọc Do bể tự hoại không có ngăn lọc khi nước ra đem theo cặn do bọt khí nổi lên nên cải tiến thành bể có ngăn lọc với hệ thống thu nước dưới đáy (máng hoặc mương). Nguyên tắc làm việc: nước từ bể tự hoại không có ngăn lọc sang ngăn lọc. Nhờ vi sinh vật hiếu khí hoạt động ở trên bề mặt sẽ phân hủy các màng cặn. Do đó để cung cấp oxy cho quá trình phân huỷ hiếu khí phải làm nhiều ống thông hơi. Ưu điểm: chất lượng nước tốt hơn Nhược điểm: quản lý khó (vì dễ bị tắc sau 1 thời gian sử dụng) và phải thay, rửa vật liệu lọc.