CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về thoát nước đô thị Hệ thống thoát nước là yếu tố quan trọng cho sự phát triển của mỗi đô thị. Nếu không có hệ thống này, đô thị sẽ lâm nguy trước áp lực về ô nhiễm và ngập lụt. Nước sau khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt hay sản xuất, nước mưa chảy trên các mái nhà, mặt đường, sân vườn, … chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ dễ bị phân hủy, thối rữa và chứa nhiều vi trùng gây bệnh, truyền bệnh rất nguy hiểm cho người và động vật.
Nếu những loại nước thải này xả ra một cách bừa bãi thì không những là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, nảy sinh và lan truyền các thứ bệnh hiểm nghèo, ảnh hưởng tới điều kiện vệ sinh, sức khỏe của nhân dân, mà về mặt khác còn gây nên tình trạng ngập úng trong các điểm dân cư và xí nghiệp công nghiệp, làm hạn chế đất đai xây dựng, ảnh hưởng đến nền móng công trình, gây trở ngại cho giao thông và tác hại đến một số ngành kinh tế khác như chăn nuôi cá,… Vì vậy nhiệm vụ của hệ thống thoát nước là vận chuyển nhanh chóng mọi loại nước thải ra khỏi khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp, đồng thời xử lý và khử trùng tới mức độ cần thiết trước khi xả vào nguồn nước (ao hồ, sông lạch, …). Các công trình thoát nước đô thị bao gồm: Ống và kênh mương. Rãnh, mương, máng. Giếng thăm và giếng chuyển bậc.
Trạm bơm, hồ điều hòa và cửa xả. Các công trình phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom, vận chuyển, tiêu thoát nước mưa, nước thải và xử lý nước thải. Định nghĩa hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước là một tập hợp gồm những công cụ, đường ống và những công trình thực hiện 3 chức năng: thu, vận chuyển và xử lý nước thải trước khi xả ra nguồn.
Tùy theo tính chất và nguồn gốc, nước thải được phân làm ba loại chính: Nước thải sinh hoạt: là nước thải ra sau khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt như 4 nấu nướng, tắm giặt, từ nhà xí,… có chứa nhiều chất bẩn hữu cơ và vi trùng. Nước thải sản xuất: là nước thải ra từ quy trình công nghệ sản xuất, có thành phần và tính chất rất khác nhau tùy thuộc vào loại hình công nghiệp, nguyên liệu sử dụng, công nghệ áp dụng cũng như quy trình vận hành,… Nước mưa nhiễm bẩn: Nước mưa sau khi rơi xuống, chảy trên bề mặt đường phố, quảng trường, khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp bị nhiễm bẩn, nhất là lượng nước mưa ban đầu cũng được xem là nước thải. Nếu trong một đô thị, nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất được dẫn chung trong mạng lưới thoát nước thì hỗn hợp nước thải này được gọi là nước thải đô thị. Các loại hệ thống thoát nước.
Hệ thống thoát nước là tổ hợp những công trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật để thoát nước thải. Căn cứ vào việc vận chuyển nước thải sinh hoạt chung hay riêng ta có thể có các loại hệ thống thoát nước sau: Hệ thống thoát nước chung. Hệ thống thoát nước riêng. Hệ thống thoát nước nửa riêng.
Hệ thống hỗn hợp. Hệ thống thoát nước chung. Giếng xả nước mưa 5. Cống góp chính Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống thoát nước chung 5 Hệ thống thoát nước chung là hệ thống mà tất cả các loại nước thải (nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước mưa) được xả chung vào một mạng lưới và dẫn đến công trình xử lý (Hình 1.
Để giảm bớt lượng nước mưa đến trạm bơm và công trình xử lý, các miệng xả nước mưa (giếng tràn) thường được xây dựng ở đầu các đoạn cống góp, cống chính để dẫn phần lớn lượng nước mưa từ những trận mưa to kéo dài và đổ ra nguồn nước cạnh đó. Ưu điểm: Đảm bảo tốt nhất về mặt vệ sinh vì toàn bộ nước thải đều được xử lý trước khi xả ra nguồn. Chiều dài mạng lưới giảm 30-40% so với hệ thống riêng rẽ hoàn toàn, chi phí quản lý giảm 15-20% đối với những khu xây dựng nhà cao tầng, những khu đô thị gần nguồn nước lớn. Nhược điểm: Không thích hợp đối với những khu nhà thấp tầng và phân tán.
Do lượng nước mưa chảy tới trạm bơm, trạm xử lý không điều hòa nên công tác quản lý điều phối trạm bơm và trạm xử lý trở nên phức tạp, khó đạt hiệu quả mong muốn. Đường kính ống lớn, mùa khô làm việc lãng phí, việc sử dụng vốn đầu tư không hiệu quả. Vốn xây dựng bỏ ra cùng một lúc quá lớn. Điều kiện áp dụng: Hệ thống thoát nước chung thường sử dụng đối với những đô thị xây dựng nhà nhiều tầng.
Bên cạnh có nguồn nước dòng chảy mạnh, cho phép xả nước mưa và nước mặt. Với số lượng bơm hạn chế và áp lực bơm thấp. Hệ thống thoát nước riêng. Hệ thống thoát nước mưa 2.
Hệ thống thoát nước thải sinh hoạt Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng Hệ thống thoát nước riêng (Hình 1.2) là hệ thống có nhiều hai hay nhiều mạng lưới riêng biệt dùng để: Vận chuyển nước bẩn nhiều (như nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất) xả vào hệ thống xử lý. Vận chuyển nước ít bẩn hơn (như nước mưa, nước thải sản xuất ít nhiễm bẩn) xả thẳng vào nguồn nhận. Ưu điểm: Chỉ phải bơm và vận chuyển một lượng nước thải bé hơn do đó kích thước đường ống nhỏ. Hiệu quả sử dụng cao.
Vốn xây dựng có thể chia thành từng đợt (phù hợp với hoàn cảnh nước ta). Nhược điểm: Tổng chiều dài lớn (lớn hơn khoảng 30-40%). Nếu nước thải sản xuất có chứa các chất độc hại thì nhất thiết phải dẫn qua một hệ thống riêng biệt. Mỗi loại nước thải được vận chuyển trong hệ thống thoát nước riêng biệt gọi là hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn.
Khi chỉ có hệ thống cống ngầm để thoát nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất quy ước là bẩn, còn nước mưa và nước thải sản xuất quy ước là sạch chảy theo máng lộ thiên, gọi là hệ thống riêng không hoàn toàn. 7 Ưu điểm: Có lợi hơn so với hệ thống thoát nước chung về mặt xây dựng và quản lý. Giảm vốn đầu tư xây dựng ban đầu. Chế độ làm việc của hệ thống ổn định.
Nhược điểm: Tồn tại hai hay nhiều mạng lưới thoát nước trong đô thị. Kém vệ sinh hơn hệ thống thoát nước chung. Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn nên áp dụng cho những đo thị lớn và xây dựng tiện nghi cũng như cho các xí nghiệp công nghiệp: Có khả năng xả toàn bộ lượng nước mưa vào nguồn nước mặt. Theo điều kiện địa hình phải xây dựng nhiều trạm bơm (> 3 trạm bơm) khu vực.
Cường độ mưa q20 > 80 l/s/ha; Cần thiết phải xử lý sinh hóa nước mặt. Hệ thống riêng không hoàn toàn phù hợp với những đô thị và vùng ngoại ô có cùng mức độ xây dựng tiện nghi hoặc giai đoạn đầu xây dựng hệ thống thoát nước.3 Hệ thống thoát nước riêng một nửa 1. Mạng lưới thoát nước sinh hoạt 2. Mạng lưới thoát nước mưa 3.
Cống xả nước đã xử lý 5. Giếng tràn tách nước 6. Ống xả nước mưa 7. Trạm bơm chính Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng một nửa 8 Đây là hệ thống có nhiều ưu điểm, khắc phục được nhược điểm của hệ thống thoát nước riêng và chung.
Hệ thống thoát nước riêng một nửa cũng gồm hai hệ thống: (1) thoát nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và (2) thoát nước mưa. Hệ thống này thu lượng nước mưa buổi đầu tiên để xử lý trước khi xả ra nguồn và để thực hiện người ta dùng công trình giếng thu nước mưa trong hệ thống thoát nước riêng một nửa. Hệ thống thoát nước nửa riêng phù hợp: Đối với những đô thị có dân số lớn hơn 50. Khi nguồn nước trong đô thị có lưu lượng ít, không có dòng chảy.
Đối với những nơi có nguồn nước dùng để tắm, thể thao bơi lội. Khi yêu cầu tăng cường bảo vệ nguồn nước khỏi sự nhiễm bẩn do nước thải mang vào. Hệ thống thoát nước hỗn hợp. Hệ thống thoát nước hỗn hợp là sự kết hợp các loại hệ thống kể trên, thường gặp ở những thành phố cải tạo mở rộng.
Hệ thống thoát nước hỗn hợp sử dụng hợp lý khi xây dựng và cải tạo hệ thống thoát nước trong những thành phố lớn (dân số trên 100.000 người) có nhiều vùng với mức độ tiện nghi và địa hình khác nhau. Lựa chọn hệ thống thoát nước. Việc lựa chọn hệ thống và sơ đồ thoát nước phụ thuộc vào: Tính chất phục vụ lâu dài và ổn định của các công trình thiết bị trên hệ thống. Điều kiện địa phương.
Tính kinh tế, kỹ thuật và yêu cầu vệ sinh môi trường. Các bộ phận của hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước gồm những bộ phận chính sau: Thiết bị thu và dẫn bên trong nhà. Mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà.
Trạm bơm và ống dẫn áp lực. Công trình xử lý. Cống và miệng xả nước vào nguồn. Thiết bị thu và dẫn bên trong nhà.
Thiết bị thu và dẫn nước trong nhà bao gồm: 9 Các thiết bị vệ sinh: hố xí, hố tiểu, chậu tắm, chậu rửa,… Mạng lưới đường ống: ống nhánh, ống đứng, ống dẫn nước thải ra mạng lưới ngoài nhà. Nước thải từ các thiết bị vệ sinh ống nhánh tới ống đứng tới mạng lưới cống rãnh ngoài nhà. Mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà. Mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà là hệ thống cống ngầm và mương lộ thiên dùng để dẫn nước bằng cách tự chảy tới trạm bơm, trạm xử lý hay ra sông hồ.
Tùy theo vị trí, quy mô và nhiệm vụ mà mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà có thể là: Mạng lưới thoát nước sân nhà (cho một nhà). Mạng lưới thoát nước tiểu khu nhận tất cả nước thải từ các ngôi nhà trong tiểu khu và vận chuyển ra mạng lưới ngoài phố. Mạng lưới thoát nước trong các xí nghiệp công nghiệp. Mạng lưới thoát nước đường phố (ngoài phố), xây dựng dọc theo các đường phố và thu nhận nước thải từ các mạng lưới trong nhà, tiểu khu, thường dẫn nước bằng tự chảy.
Để kiểm tra chế độ làm việc của mạng lưới trong sân nhà hay tiểu khu, giếng thăm được xây dựng ở cuối mạng lưới.