Hệ Thống Thoát Nước Tòa Nhà
I. Thuyết minh về hệ thống thoát nước
a. Giới thiệu:
- Không giống như hệ thống cấp nước là phải tính toán áp lực nước tại mọi thời điểm, không phải lựa chọn hệ thống bơm nước.
- Nước trong hệ thống này rơi tự do, nên chỉ cần đảm bảo đủ kích thước đường ống, để nước thoát đi một cách tốt nhất với chi phí ít nhất.
- Cũng như hệ thống thoát nước đơn giản của một ngôi nhà: thì hệ thống thoát nước cũng bao gồm các đường ống như: ống thoát phân, ống thoát nước sinh hoạt, ống thoát nước nhà bếp, ống thoát hơi và ống thoát nước mưa. Các hệ thống đường ống này đi riêng lẻ với nhau và hợp lại với nhau tại một bể tự hoại 3 ngăn của tòa nhà và được xử lý ngăn lọc sơ bộ, sau đó được dẩn về khu vực xử lí trung tâm của khu dân cư.
- Các tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4474-1987 – Thoát nước bên trong, TCXDVN 51 -2006 – Thoát nước – mạng lưới bên ngoài và công trình.
- Như vậy ta chỉ quan tâm các số liệu sau: Kích thước từng loại đường ống, hệ thống đường ống, vị trí lắp đặt.v.v.
b. Nguyên tắc bố trí ống thoát nước:
- Hệ thống thoát nước phân và hệ thống thoát nước sàn riêng biệt.
- Hệ thống ống đứng thoát nước mưa được bố trí trong các hộp gen thông tầng.
- Hệ thống đảm bảo thoát nước tốt.
- Có tổng chiều dài ngắn nhất.
- Dể dàng kiểm tra sữa chửa thay thế.
- Tránh đi qua phòng khách, phòng ngủ.
- Dễ phân biệt khi sửa chữa.
- Thuận tiện trong quá trình thi công.
II. Kích thước đường ống:
1. Tính đường kính ống đứng thoát phân:
- Nguyên tắc bố trí ống thoát nước thải cho khu vực căn hộ: mỗi đường ống phục vụ riêng cho mỗi chức năng thoát nước của thiết bị vệ sinh, gồm bồn cầu và xí tiểu. Ống thoát phân dẩn vào ngăn 1 của bể tự hoại.
VD: tòa nhà có 18 tầng, mỗi tầng có 2 bồn cầu
- Số lượng bồn cầu là 2 cái – 3 đương lượng thoát nước /cái,(xả 6l/1 lần)
-> Tổng số đương lượng là : 18 x 2 x 3 = 108 đl
-> Đường kính ống DN100 có khả năng cho phép 256 đl với cao độ 91m (Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”). Để an toàn trong quá trình hoạt động ta chọn ống DN150
2. Tính đường kính ống thoát nước sinh hoạt:
- Là nước tắm giặt, dẩn vào ngăn 3 của hầm tự hoại, sau đó thoát ra vào trạm xử lý nước thảy thập trung của khu dân cư.
- Số lượng bồn cầu là 2 cái – 3 đương lượng thoát nước /cái,(xả 6l/1 lần)
-> Tổng số đương lượng là : 18 x 2 x 3 = 108 đl
-> Đường kính ống DN100 có khả năng cho phép 256 đl với cao độ 91m (Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”). Để an toàn trong quá trình hoạt động ta chọn ống DN150
2. Tính đường kính ống thoát nước sinh hoạt:
- Là nước tắm giặt, dẩn vào ngăn 3 của hầm tự hoại, sau đó thoát ra vào trạm xử lý nước thảy thập trung của khu dân cư.
VD: tòa nhà có 18 tầng, có các thông số sau:
- Số lượng Bồn tắm nằm 1cái – với 3đương lượng / 1 cái
- Số lượng bồn tắm đứng 1 cái – với 2 đương lượng/1 cái
- Số lượng Lavapo 2 cái – với 1 đương lượng/1 cái
-> Tổng số đương lượng: 18 x ( 1x3+1x2+2x1 ) = 126 đl
-> Chọn đường kính ống DN100 có khả năng cho phép 256 đl với cao độ 91m (Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”).
3. Tính đường kính ống thoát nước nhà bếp:
- Dẩn vào ngăn 1 hoặc 2 của hầm tự hoại, sau quá trình ngăn lắng sẻ đến ngăn 3 của bể tự hoại, ở một số công trình thì người ta nhập chung với đường ống thoát nước sinh hoạt. Nhưng với tiêu chuẩn cao hơn thì nên tách riêng ra thêm đường ống thoát nước cho nhà bếp để dể xử lí.
- Số lượng bồn tắm đứng 1 cái – với 2 đương lượng/1 cái
- Số lượng Lavapo 2 cái – với 1 đương lượng/1 cái
-> Tổng số đương lượng: 18 x ( 1x3+1x2+2x1 ) = 126 đl
-> Chọn đường kính ống DN100 có khả năng cho phép 256 đl với cao độ 91m (Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”).
3. Tính đường kính ống thoát nước nhà bếp:
- Dẩn vào ngăn 1 hoặc 2 của hầm tự hoại, sau quá trình ngăn lắng sẻ đến ngăn 3 của bể tự hoại, ở một số công trình thì người ta nhập chung với đường ống thoát nước sinh hoạt. Nhưng với tiêu chuẩn cao hơn thì nên tách riêng ra thêm đường ống thoát nước cho nhà bếp để dể xử lí.
VD: tòa nhà có 18 tầng, có các thông số sau:
- Số lượng chậu Sink là 02 cái – với 2 đương lượng/01 cái.
--> Tổng số đương lượng: 18 x 2 x 2= 72 đương lượng.
--> Chọn đường kính ống DN100 có khả năng cho phép 256 đl với cao độ 91m (Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”).
4. Tính đường kính ống thông hơi:
Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình” :
- Chọn đường kính ống thông hơi DN100 cho tất cả các ống thoát nước.
- Cách 5 tầng đấu nối thông hơi bổ sung cho đường ống thoát nước trục đứng 1 lần tính từ điểm cao nhất, đường kính ống thông hơi bổ sung không nhỏ hơn đường kính ống thông hơi đứng.
5. Tính đường ống thoát nước mưa:
--> Tổng số đương lượng: 18 x 2 x 2= 72 đương lượng.
--> Chọn đường kính ống DN100 có khả năng cho phép 256 đl với cao độ 91m (Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”).
4. Tính đường kính ống thông hơi:
Theo: “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình” :
- Chọn đường kính ống thông hơi DN100 cho tất cả các ống thoát nước.
- Cách 5 tầng đấu nối thông hơi bổ sung cho đường ống thoát nước trục đứng 1 lần tính từ điểm cao nhất, đường kính ống thông hơi bổ sung không nhỏ hơn đường kính ống thông hơi đứng.
5. Tính đường ống thoát nước mưa:
a. Phương pháp và công thức tính toán:
- TCXD 5641-1991: Bể chứa bằng bê tông cốt thép. Quy phạm thi công và nghiệm thu.
- TCXDVN 51:1984 Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế.
- Việc tính toán thủy lực – theo tiêu chuẩn 20 TCN-54-84:
- Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, bố trí các phễu thu sàn và ống đứng. Xác định lưu lượng phụ trách của tuyến ống chính. Nước mưa được thu gom và cho chuyển thẳng ra cống chính hoặc đến trạm xử lý nước thảy tập trung của khu dân cư.
- TCXD 5641-1991: Bể chứa bằng bê tông cốt thép. Quy phạm thi công và nghiệm thu.
- TCXDVN 51:1984 Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế.
- Việc tính toán thủy lực – theo tiêu chuẩn 20 TCN-54-84:
- Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, bố trí các phễu thu sàn và ống đứng. Xác định lưu lượng phụ trách của tuyến ống chính. Nước mưa được thu gom và cho chuyển thẳng ra cống chính hoặc đến trạm xử lý nước thảy tập trung của khu dân cư.
+ Xác định lưu lượng và đường kính ống:
VD: Tính toán thoát nước mưa trên sân thượng và mái:
- Diện tích sàn sân thượng (nơi thu nước mưa ) : 2780 m² , diện tích khác còn lại là 200 m².
VD: Tính toán thoát nước mưa trên sân thượng và mái:
- Diện tích sàn sân thượng (nơi thu nước mưa ) : 2780 m² , diện tích khác còn lại là 200 m².
- Các số liệu mưa được lấy theo TCVN. Ví dụ tại địa điểm HÀ NỘI, cường độ mưa q5 = 484.6 l/s.ha
--> Theo TCVN lưu lượng mưa là: Qm= (K x F x q5)/10000 = (2 x (2780+200) x 484.6)/10000 = 289 l/s .
--> Lưu lượng thoát nước của mỗi cầu chắn rác trên mái (33 ống, 33 cầu chắn rác) => 289/33 ~ 9 l/s.
--> Cầu chắn rác DN100 có khả năng thoát tối đa 12 l/s (theo bảng 9 TCVN 4474-1987).
--> Chọn cầu chắn rác DN100.
--> Theo TCVN lưu lượng mưa là: Qm= (K x F x q5)/10000 = (2 x (2780+200) x 484.6)/10000 = 289 l/s .
--> Lưu lượng thoát nước của mỗi cầu chắn rác trên mái (33 ống, 33 cầu chắn rác) => 289/33 ~ 9 l/s.
--> Cầu chắn rác DN100 có khả năng thoát tối đa 12 l/s (theo bảng 9 TCVN 4474-1987).
--> Chọn cầu chắn rác DN100.
- Ngoài ra còn có tổng diện tích thu nước sân vườn khác là 500 m² => Qsv = 48,46 ~ 50 l/s.
- Lưu lượng thoát nước của mỗi ống DN100: 50/16~4 l/s.
--> Ống DN100 có khả năng thoát tối đa 10 l/s (theo TCVN 4474-1987).
--> Chọn ống thoát DN100.
- Lưu lượng thoát nước của mỗi ống DN100: 50/16~4 l/s.
--> Ống DN100 có khả năng thoát tối đa 10 l/s (theo TCVN 4474-1987).
--> Chọn ống thoát DN100.
b. Tính toán đường ống thoát nước mưa tại tầng chuyển đổi gom nước lại:
- Theo ví dụ trên với lưu lượng tầng sân thượng là 289 l/s và tầng sân vườn là 50 l/s, chọn 5 ống thoát nước DN 200.
--> Tổng lưu lượng nước mưa tại tầng chuyển đổi : Qm = 289 + 50 ~ 340 l/s.
--> Lưu lượng thoát nước của mỗi ống DN200: 340/5~68 l/s.
- Ống DN200 có khả năng thoát tối đa 80l/s (theo TCVN 4474-1987).
--> Chọn ống thoát DN200.
--> Vậy chọn 5 ống DN200 để chuyển về trục chính thoát nước xuống tầng hầm, sau đó thoát ra hố ga bên ngoài tòa nhà.
--> Lưu lượng thoát nước của mỗi ống DN200: 340/5~68 l/s.
- Ống DN200 có khả năng thoát tối đa 80l/s (theo TCVN 4474-1987).
--> Chọn ống thoát DN200.
--> Vậy chọn 5 ống DN200 để chuyển về trục chính thoát nước xuống tầng hầm, sau đó thoát ra hố ga bên ngoài tòa nhà.
+ Lưu ý: Mỗi tầng có 1 dãy nhà xếp theo chiều dọc giống nhau, thì hệ thống các ống thoát nước trên cũng gồm các hệ thống ống xếp theo chiều dọc của mỗi căn hộ - Trục A, trục B, Trục C.v.v.. Nên ta thấy cứ nhà vệ sinh tầng trên nằm vị trí nào thì tầng dưới cũng giống như vậy.
Ví dụ: một tầng có 12 căn hộ, thì sẻ có ít nhất 12 x 3 = 36 ống thông tầng xuống đất, nối xuống hệ thống ống ngang tổng dẩn về hầm tự hoại trung tâm (gồm: ống thoát phân, ống thoát nước sinh hoạt, ống thoát hơi). Ống thoát nước mưa bố trí đi riêng hoặc chung, ống thoát nước nhà bếp có thể đi chung ống sinh hoạt.
Ví dụ: một tầng có 12 căn hộ, thì sẻ có ít nhất 12 x 3 = 36 ống thông tầng xuống đất, nối xuống hệ thống ống ngang tổng dẩn về hầm tự hoại trung tâm (gồm: ống thoát phân, ống thoát nước sinh hoạt, ống thoát hơi). Ống thoát nước mưa bố trí đi riêng hoặc chung, ống thoát nước nhà bếp có thể đi chung ống sinh hoạt.
6. Chọn loại ống sử dụng cho công trình:
+ Cống để lắp đặt cho mạng lưới cống thu gom nước thải có nhiều loại : ống gang, ống nhựa, ống bê tông cốt thép, cống sành …
- Ống gang : khả năng chịu lực tốt, chống xâm thực tương đối tốt nếu mặt trong có tráng lớp bảo vệ, nhưng giá thành cao, ít được sử dụng làm ống thoát nước.
- Ống sành : Giá thành xây dựng thấp, song chỉ có loại đường kính nhỏ, khả năng chịu lực và chống va đập kém do vậy không an toàn khi sử dụng làm cống thoát nước thải.
- Ống bê tông ly tâm : chất lượng tương đối cao, khả năng chịu lực tốt. Là loại thường được dùng trong các công trình thoát nước
- Ống PVC : Loại ống này có chất lượng, khả năng dẫn nước tốt. Việc thi công loại ống này đơn giản và nhanh. Tuy nhiên giá thành cao, kích cỡ ống bị hạn chế (ở trong nước chỉ sản suất loại ống D<300mm).
7. Bơm nước thải:
- Bơm nước thải là loại bơm chuyên dùng đặc biệt cho nước thải có tính ăn mòn cao, cấu tạo cánh hở, chống ngẹt rác. Bơm nước thải có hiệu suất làm việc rất tốt, điện năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ cao.
- Bơm nước thải vận hành hoàn toàn tự động theo tín hiệu mực nước của các bể xử lý, do đôi khi bể tự hoại đặt thấp hơn đường ống thoát nước nên nước không thể tự chảy được, ta cài đặt đến 1 giá trị thì bơm tự động hút nước ra bơm vào hệ thống nước thảy.
III.TÍNH TOÁN BỂ TỰ HOẠI :
- Nước thải từ các trung tâm thương mại, các công trình công cộng, nhà ở, trước khi xả vào mạng lưới thu gom nước thải phải được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại xây dựng ít nhất 3 ngăn trước khi dẫn đến trạm xử lý tập trung.
- Nước thải từ các trung tâm thương mại, các công trình công cộng, nhà ở, trước khi xả vào mạng lưới thu gom nước thải phải được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại xây dựng ít nhất 3 ngăn trước khi dẫn đến trạm xử lý tập trung.
+ Bể tự hoại : chia làm 3 ngăn, ngăn 1 chứa nước đen từ wc, ngăn 3 chứa nước xám sinh hoạt.
VD: Số lượng căn hộ mà bể tự hoại phục vụ :156 căn, Chọn 6 người /căn hộ.
---> số người mà bể tự hoại phục vụ : 156 x 6=936 người.
- Tiêu chuẩn thải nước của một người trong một ngày: 60l/người/ngày ( nước đen).
---> Lưu lượng nước thải chảy vào bể tự hoại : 936 x 60=56160 l/ngày=56 m³/ngày.
- Tiêu chuẩn thải nước của một người trong một ngày: 80l/người/ngày ( nước xám).
---> Lưu lượng nước thải chảy vào bể tự hoại : 936 x 80=74880 l/ngày=75 m³/ngày.
- Nước từ xí tiểu ( nước đen ) chảy vào ngăn đầu tiên của bể tự hoại, nước từ sinh hoạt tắm giặt (nước xám ) chảy vào ngăn 3 của bể tự hoại.
- Chọn thời gian lưu nước là 2 ngày cho nước đen , đảm bảo chế độ tự phân hủy của bùn cặn là tối ưu nhất.
---> Dung tích ngăn 1 là: 56 x 2= 112m³ ( theo kinh nghiệm thiết kế, lượng bùn cặn tại Việt Nam, cụ thể là khu vực phía Bắc có độ ẩm cao và nhiệt độ thay đổi bất thường làm cho hệ số phân hủy bùn cặn biến đổi, để đảm bảo sự an toàn trong quá trình vận hành bể được tối ưu nhất , đề nghị tăng dung tích dự phòng bể cho lượng bùn cặn và váng nổi là 10%.
---> Vậy dung tích thực tế cần sử dụng là 124m³. (dung tích thực tế của bể là 165m³) thỏa yêu cầu.
- Cũng theo tính toán như trên : lưu lượng nước thải ( nước xám ) là 75m³/ngày, đưa vào ngăn 3 của bể phốt , chọn thời gian lưu nước là 0,5 ngày , đủ để một phần cặn lơ lửng trong nước xám lắng xuống đáy bể, đảm bảo nước thải đầu ra chứa hàm lượng cặn lơ lửng là tối thiểu nhất. Dung tích cần thiết của ngăn 3 là : 65m³
+ Chức năng của từng công trình đơn vị :
- Bể tự hoại sử dụng với mục đích xử lý toàn bộ các loại nước thải cho tòa nhà ( nước đen và nước xám), nguyên lý của toàn bộ quá trình xử lý được thiết kế dựa vào phương pháp của bể tự hoại truyền thống, bể tự hoại được chia làm 3 ngăn : ngăn chứa và phân hủy cặn lắng bằng vi khuẩn kỵ khí, ngăn lắng 1 và ngăn lắng 2.
+ Ngăn chứa và phân hủy kỵ khí :
- Thành phần, đặc tính của nước thải từ sinh hoạt dân cư là chứa nhiều chất hữa cơ, cặn lơ lửng hòa tan và không tan trong nước, chứa nhiều hàm lượng Nitơ và photpho tồn tại dưới các dạng hợp chất muối.
- Cũng theo tính toán như trên : lưu lượng nước thải ( nước xám ) là 75m³/ngày, đưa vào ngăn 3 của bể phốt , chọn thời gian lưu nước là 0,5 ngày , đủ để một phần cặn lơ lửng trong nước xám lắng xuống đáy bể, đảm bảo nước thải đầu ra chứa hàm lượng cặn lơ lửng là tối thiểu nhất. Dung tích cần thiết của ngăn 3 là : 65m³
+ Chức năng của từng công trình đơn vị :
- Bể tự hoại sử dụng với mục đích xử lý toàn bộ các loại nước thải cho tòa nhà ( nước đen và nước xám), nguyên lý của toàn bộ quá trình xử lý được thiết kế dựa vào phương pháp của bể tự hoại truyền thống, bể tự hoại được chia làm 3 ngăn : ngăn chứa và phân hủy cặn lắng bằng vi khuẩn kỵ khí, ngăn lắng 1 và ngăn lắng 2.
+ Ngăn chứa và phân hủy kỵ khí :
- Thành phần, đặc tính của nước thải từ sinh hoạt dân cư là chứa nhiều chất hữa cơ, cặn lơ lửng hòa tan và không tan trong nước, chứa nhiều hàm lượng Nitơ và photpho tồn tại dưới các dạng hợp chất muối.
- Nước thải từ nhà xí và âu tiểu tập trung tại ngăn đầu tiên của bể, thành phần chủ yếu của loại nước thải này chứa hàm lượng cặn lơ lửng khá lớn, thành phần cặn có tỉ trọng cao được giữ lại.
- Tại đây các thành phần ô nhiễm này sẽ được xử lý bằng các loại vi sinh vật yếm khí tồn tại dưới đáy bể, chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ, các thành phần muối amoni thành các khí tự do, tách ra khỏi nước, làm giảm hàm lượng ô nhiễm từ 40% - 45%.
- Phần váng nổi tích lũy trên bề mặt cũng sẽ được tính toán và hút định kỳ cùng với lượng cặn đã phân hủy trong bể, việc bố trí thông hơi cho bể này là cần thiết.
+ Ngăn lắng :
- Thành phần của nước thải sau khi qua bể chứa và lên men cùng với lượng nước thải xám từ các hoạt động sinh hoạt khác chứa một lượng rất lớn hàm lượng cặn lơ lửng và váng nổi.
+ Ngăn lắng :
- Thành phần của nước thải sau khi qua bể chứa và lên men cùng với lượng nước thải xám từ các hoạt động sinh hoạt khác chứa một lượng rất lớn hàm lượng cặn lơ lửng và váng nổi.
- Việc bố trí 2 bể lắng hoạt động theo cấp sẽ giảm tối đa lượng cặn lơ lửng này, tại ngăn tách váng cuối cùng của bể, việc bố trí thu nước như thiết kế sẽ giữ lại toàn bộ lượng váng nổi này. Bùn lắng và các váng nổi sẽ được hút định kỳ 1 -2 năm một lần.
- Theo tính toán thiết kế đã giải trình, cùng với sự phối hợp hệ thống thoát nước ngoài nhà, nước thải đầu ra của bể tự hoại đấu nối vào hệ thống theo nguyên tắc tự chảy.
- Theo tính toán thiết kế đã giải trình, cùng với sự phối hợp hệ thống thoát nước ngoài nhà, nước thải đầu ra của bể tự hoại đấu nối vào hệ thống theo nguyên tắc tự chảy.
+ Các bản vẽ xem thêm ở phần Download các tài liệu kỹ thuật phần bản vẽ cơ điện M&E.
VD: hệ thống thoát nước tòa nhà văn phòng Thiên Nam.
