Bài giảng Giải pháp thu gom chi phí thấp: mạng lưới thoát nước đã tách cặn

3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 1 giải pháp thu gom chi phí thấp: mạng l−ới thoát n−ớc đã tách cặn Cấp n−ớc & vệ sinh chi phí thấp PGS. TS. Nguyễn Việt Anh Phó viện tr−ởng, Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi tr−ờng, PCN Bộ môn Cấp thoát n−ớc, Tr−ờng Đại học Xây dựng Hà Nội Nếu l−u l−ợng thấp, khiến cho vận tốc dòng chảy không đủ khả năng tự làm sạch đ−ờng thoát n−ớc, trong một số tr−ờng hợp, có thể bố trí bể tự hoại ở phía tr−ớc cống, có nhiệm vụ điều hòa l−u l−ợng, lắng cặn và lên men phân hủy kị khí cặn lắng. Dòng thải đầu ra của bể tự hoại, không chứa các chất thải rắn lơ lửng, có thể chảy trong đ−ờng cống đ−ờng kính nhỏ, có độ dốc bám theo địa hình mà không lắng cặn, nhờ đó giảm đ−ợc chi phí xây dựng và quản lí mạng l−ới thoát n−ớc. nguyên tắc 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 2 Cống thoát NT đã lắng Hệ thống cống thoát n−ớc thải đã lắng đặc biệt phù hợp với các vùng sẵn có các bể tự hoại Bể tự hoại một ngăn − hoặc một nhóm hộ gia đình Thiết kế mạng l−ới thoát n−ớc thải đã lắng cặn qh = k1k2pw/86400 k1 = hệ số không điều hoà, =1.2–1.3 theo kinh nghiệm củaHoa Kỳ; khi tính toán lấy 1.5 k2 = hệ số, = l−u l−ợng n−ớc thải/l−ợng n−ớc cấp tiêu thụ, = 0.8–0.9; th−ờng lấy = 0.85 L−u l−ợng max từ hộ gia đình (đấu nối), l/s 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 3 qh = k1k2pw/86400 p = quy mô hộ gia đình, số ng−ời w = l−ợng n−ớc tiêu thụ, l/ng−ời.ngđ 86400 = số giây trong một ngày tức là, qh = 1.5 x 10−5pw v Dòng chảy có thể là kênh hở, dòng chảy đầy không áp trong đ−ờng ống, hoặc, ở những đoạn nằm thấp hơn đ−ờng gradient áp lực, là dòng chảy đầy có áp. v Phải tiến hành phân tích riêng cho từng đoạn cống tính toán, nghĩa là đoạn cống mà ở đó dòng chảy (kênh hở, dòng chảy đầy không áp hoặc có áp) có l−u l−ợng không biến đổi & gradien thuỷ lực t−ơng đối đồng nhất 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 4 Sử dụng công thức Manning v = (1/n)r⅔ iẵ Tốc độ dòng chảy, m/s Bán kính thuỷ lực (= diện tích mặt cắt dòng chảy ữ chu vi −ớt) Hệ số nhám của đ−ờng ống (thông th−ờng là 0.013) Gardient của cống, m/m (độ dốc thuỷ lực) Nếu dòng chảy vừa đầy cống: r = R và R đ−ợc tính bằng công thức R = (πD2/4)/πD = D/4 Khi đó tốc độ dòng chảy = l−u l−ợng/diện tích tiết diện, và công thức tính l−u l−ợng của Manning sẽ là: Q = 24 D8/3 i1/2 D tính bằng m Hoặc Q = (2.4ì10−4) D8/3 i1/2 D tính bằng mm quan điểm thiết kế: Giá trị Q theo công thức này phải lớn hơn l−u l−ợng max −ớc tính trong đoạn cống đang xét Bán kính cống, m q Nếu không, sử dụng cống có đ−ờng kính lớn hơn liền kề Luôn luôn rất chú ý đến đơn vị 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 5 Ph−ơng pháp thiết kế với Gardient biến đổi (USA) • Tuyến cống bám sát theo bề mặt địa hình – Chế độ dòng chảy có thể thay đổi theo yêu cầu từ chảy không áp đến dòng chảy có áp, sau đó lại quay lại không áp • Không đòi hỏi đạt tốc độ tự làm sạch vì cống chỉ vận chuyển n−ớc thải đã lắng cặn • Thiết kế cần đảm bảo: (1) thoát đ−ợc toàn bộ l−ợng n−ớc, và (2) độ dốc thuỷ lực tuyến cống không v−ợt quá miệng cống ra của bất kỳ bể tự hoại nào đ−ợc đấu nối – nếu không n−ớc thải sẽ chảy ng−ợc từ cống vào bể tự hoại 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 6 Các điểm tới hạn • Thiết lập cao độ tối đa của cống tại: – các điểm cao nơi dòng chảy biến đổi từ không áp thành có áp; – các điểm cuối của những đoạn cống dài nằm ngang Hệ thống cống thoát n−ớc thải đã lắng cặn phục vụ cho 10 lô đất và 2 lô sẽ mở rộng trong t−ơng lai: quy mô TB = 24 1. Phục vụ thêm 10 lô đất phía trên điểm 10, và 2. Phục vụ thêm 20 lô đất phía trên điểm 7 Xem sơ đồ...... L−ợng n−ớc tiêu thụ = 70 l/ng.ngđ - L−u l−ợng max từ mỗi lô đất = 1.5 x 10−5 pw = 1.5 x 10−5 x 24 x 70 = 0.025 l/s ví dụ Thiết kế 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 7 10 điểm









Khoảng cách từ Điểm 1 trình tự thiết kế Chọn các đoạn cống tính toán: đoạn cống có l−u l−ợng và độ dốc thủy lực t−ơng đ−ơng q Trong tr−ờng hợp này chọn đ−ợc 9 đoạn Đ Kết quả tính toán thuỷ lực đ−ợc trình bày trong Bảng..... 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 8 (1) Station number (a) (b) slope of hydraulic gradientmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 10 cột..... 10 điểm = 9 đoạn Cột 1 – Số điểm Đánh số tại điểm bắt đầu mỗi đoạn cống, từ điểm cuối của cống theo chiều dòng chảy Cột 2 – Cao độ điểm Cao độ của mỗi điểm tính từ gốc (giả thiết ở đây là cao độ của Điểm 1) (m) 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 9 Cột 3 – Khoảng cách Khoảng cách theo chiều ngang từ mỗi điểm đến Điểm 1 (m) Cột 4 – Chênh lệch cao độ giữa các điểm Sự khác nhau về độ cao của các điểm liền kề (m) Cột 5 – Chiều dài các đoạn cống Sự khác nhau về khoảng cách (Cột 3) giữa các điểm liền kề (m) Cột 6 – Độ dốc trung bình của đoạn cống Cột 4 đến Cột 5 (m/m) Cột 7 – Số l−ợng các điểm đấu nối Số tích luỹ các lô đất (nhánh bên) đấu nối phía trên điểm d−ới cùng của đoạn cống Cột 8 – L−u l−ợng tính toán L−u l−ợng max của đoạn cống (l/s) = Cột 7 ì 0.025 L−u l−ợng max của khu đất (nhánh bên) 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 10 Cột 9 – Đ−ờng kính cống Đ−ờng kính (mm) đ−ợc ng−ời thiết kế lựa chọn cho từng đoạn q lựa chọn ban đầu có thể không phù hợp & kích th−ớc cống có thể phải tăng lên Cột 10 – L−u l−ợng chảy đầy cống Q = 2.4 x 10−4D8/3i1/2 ví dụ, với Đoạn cống 1, Q = 2.29 l/s cột 6 cột 9 Tính toán thuỷ lực cho từng đoạn trong số 9 đoạn Sau đó kiểm tra: 1. Đ−ờng kính cống theo lựa chọn ban đầu 2. Các đoạn tới hạn 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 11 (1) Station number (a) (b) slope of hydraulic gradientmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm Lớn hơn Q tính toán (Cột 8):
50 mm OK Nếu không: Dùng cống đ−ờng kính lớn hơn ! 1. Đ−ờng kính cống theo lựa chọn ban đầu Tiến hành t−ơng tự với đoạn 2−3 Trong hai đoạn (2–3 và 5–6) ống D50mm quá nhỏ và phải sử dụng ống D75mm * L−u ý rằng trong hai tr−ờng hợp n−ớc từ ống D75mm đổ vào ống D50mm * Ví dụ thiết kế đ−ợc tính toán với đ−ờng kính ban đầu chọn là 50mm, chỉ để thể hiện đ−ờng kính này khả thi về mặt thuỷ lực Trên thực tế bán kính tối thiểu 75 mm đ−ợc áp dụng để dễ làm sạch cống khi cần thiết q D50mm đ−ợc áp dụng trong một số HTTN ở USA Điều này không thể đ−ợc trong hệ thống thoát n−ớc thông th−ờng 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 12 q các đoạn bằng phẳng (trong ví dụ này không có) q dòng chảy có áp: ● có 3 đoạn: Đ Điểm 3 đến 4 Đ Điểm 6 đến 7 Đ Điểm 9 đến 10 Cần tránh n−ớc chảy ng−ợc từ cống vào các bể phốt 2. Các đoạn tới hạn (1) Station number (a) (b) Độ dốc của đ−ờng Gradient thuỷ lực mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm Ba đoạn chảy có áp ví dụ – các Điểm 6−7: độ dốc đ−ờng gradient thuỷ lực = 0.012, nâng lên 0.89 tới Điể 7. Tính ............... 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 13 q tính cao độ tối đa gradient thuỷ lực có thể đạt tới: = 0.012 x 74 = 0.89 m trên điểm đầu đoạn cống Cột 5 (chiều dài đoạn cống) để tránh dòng chảy ng−ợc đ−ờng ra từ cửa xả bể phốt bất kỳ đều phải cao hơn đ−ờng gradient thuỷ lực Gradient thuỷ lực Vận hành và Bảo d−ỡng Doanh nghiệp thoát n−ớc cần: q đảm bảo không có điểm đấu nối bất hợp pháp (n−ớc thải ch−a lắng) q trách nhiệm/dịch vụ thông hút các bể phốt (vì các hộ gia đình không thể quan tâm đến việc này đúng lúc; chi phí có thể đ−ợc thu hồi từ thu phí qua hoá đơn n−ớc và n−ớc thải hàng tháng) q th−ờng xuyên bảo d−ỡng các trạm bơm nâng bậc, ... 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 14 Vựng Nam úc Mạng l−ới thoát n−ớc thải sau các bể phốt − STED ống PVC…. 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 15 dễ lắp đặt và ghép nối Các điểm kiểm tra, không phải hố ga – không cần đặt ở tất cả các điểm nối 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 16 Kiểm tra bên lề đ−ờng Không gặp sự cố ! 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 17 Sẽ có sự cố! ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Sự cố đ−ợc gia’i quyết – bằng cách tâng chiều sâu hoặc đ−ờng kính Đ−ờng kính nhỏ Đ−ờng kính lớn hơn. Đ−ờng kính nhỏ 3/7/2010 EU ASIA LINK Programme. LCST Project. 18 Tại WI, chi phí đầu t− cho bể phốt và mạng l−ới thoát n−ớc thải đã lắng ~60% chi phí đầu t− cho mạng l−ới thoát n−ớc thông th−ờng Hiển nhiên sẽ còn rẻ hơn nếu trong vùng có sẵn các bể phốt Wisconsin, USA Trạm bơm nâng bậc điển hình (sử dụng bơm n−ớc, không dùng bơm n−ớc thải vì không có chất rắn)