Thiết kế hệ thống cấp thoát nước trong công trình

sự phát triển của xã hội, thì nhu cầu dùng nước ngày càng cao cả về số lượng và chất lượng cấp nước và thoát nước là hai lĩnh vực khác nhau nhưng lại luôn song hành với nhau. Việc cấp nước quan trọng và bức thiết là vậy thì cần để thoát nước cũng cần thiết không kém. Bởi vậy vì vấn đề môi trường ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của chúng ta. Đồ án này trình bày việc thiết kế hệ thống cấp thoát nước trong công trình. Trong suốt thời gian thực hiện đồ án của mình, em đã được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn cấp thoát nước đặc biệt là thầy Thạch Thanh Minh trực tiếp hướng dẫn đã tạo nhiều thuận lợi đưa ra nhiều ý kiến chính xác, bổ ích cho quá trình thực hiện đồ án này. Với sự cố gắng hoàn thành nhiệm vụ của mình và luôn đều đặn thông qua đồ án và thời gian quy định. Song em nghĩ rằng đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn. Thuyết minh đồ án Phần I: Tính toán HTCN I. Lựa chọn sơ đồ HTCN Dựa vào đề tài và dựa theo quy phạm trong giáo trình cấp thoát nước, ta chọn và thiết kế sơ đồ mạng lưới cấp thoát nước cho toàn bộ công trình. Do công trình thiết kế là nhà ở tập thể gồm 5 tầng căn cứ vào tiêu chuẩn quy phạm ta có những phương án cụ thể như sau: Có thể thiết kế đơn giản không có két nước, không có trạm bơm. Hệ thống cấp nước được sử dụng khi áp lực nước bên ngoài luôn đảm bảo đưa nước tới các thiết bị vệ sinh bất lợi nhát Thiết kế theo phương án có nước trên mái: được sử dụng khi áp lực nước của đường ống bên ngoài đảm bảo nhưng không thường xuyên đưa nước tới các thiết bị vệ sinh Thiết kế sơ đồ HTCN có két nước ở trên mái và máy bơm: được sử dụng khi áp lực nước bên ngoài đảm bảo nhưng không thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo đưa nước tới các thiết bị vệ sinh bất lợi nhất ở trong nhà. Thiết bị theo sơ đồ có két nước, máy bơm và bể chứa: sử dụng khi áp lực nước của đường ống cấp nước bên ngoài hoàn toàn không đảm bảo, đưa nước tới các thiết bị vệ sinh và áp lực quá thấp và lưu lượng không đầy đủ. Thiết kế theo sơ đồ phân vùng: theo các phương án thiết kế đã nêu, ở phần trên ta thấy chọn phương án thiết kế HTCN trong công trình này là sử dụng phương án (3) là dùng két nước trên mái, máy bơm và bể chứa là thích hợp cho công trình Hngày = 6 m Hđêm = 12 m Nên áp lực đường ống thường xuyên không đảm bảo đưa nước tới các thiết bị vệ sinh. Mặt khác đường ống cấp nước ngoài đường phân phối có D=150(MM), nên cho phép đặt hệ thống ống nước từ mạng lưới đường phố dùng bơm tăng áp bơm thẳng lên két nước trên mái. Theo tiêu chuẩn 4513-88, thì áp lực của đường ống bên ngoai lớn hơn 5(m) thì không cho phép đặt bể chứa. II. Tính toán mạng lưới. Phương án thiết kế, dựa vào các thông số tài liệu gồm: Số tầng nhà: 05 tầng Chiều cao mỗi tầng: 3,3m Chiều dài mái nhà: 1,0m Cốt nền nhà tầng 1: ± 0.00 Cốt sân nhà: -0,8m áp lực đường ống cấp nước bên ngoài + Ban ngày: 6m + Ban đêm: 12 m Đường ống cấp nước bên ngoài: D = 100mm Độ sâu chôn cống cấp nước bên ngoài: 1,4m Dạng hệ thống thoát nước bên ngoài: chung đường kính ống thoát nước bên ngoài:300mm Độ sâu chôn cồng thoát nước bên ngoài: 1,5m + Đặc điểm cần chú ý: cần xử lý nước thải trước khi xả vào HTTN bên ngoài 1. Vạch tuyến MLCN Để tiện cho việc tính toán ta phải bố trí cho các tuyến ống đứng, ống nhánh sao cho hợp lý nhất so với yêu cầu. Đường ống phải đi đến mọi dụng cụ và thiết bị vệ sinh Chiều dài đường ống là ngắn nhất và phải gắn chặt với kết cấu của ngôi nhà, để dễ quản lý và thi công mạng lưới phải đảm bảo mỹ quan cho công trình * Việc tính toán cơ bản là xác định được áp lực của mạng lưới yêu cầu, để có thể đưa nước tới các dụng cụ vệ sinh bất lợi nhất ở trong công trình, từ đó so sánh áp lực đường ống cấp nước để chọn máy bơm. - áp lực cần thiết của ngôi nhà được tính theo công trình HCT = 4n + 4 (m) Với công trình 5 tầng ị n = 5 ị HCT = 4.5 + 4 = 24 (m) - ở đây áp lực bên ngoài không đảm bảo cung cấp nước tới các thiết bị vệ sinh bất lợi nhất. Do đó ta chọn sơ đồ HTCN có kết nước trên mái và máy bơm tăng áp hút nước trực tiếp từ mạng lưới cấp nước đường phố đưa thẳng lên két. - Két nước được đặt trên mái ở những vị trí có dầm bê tông cốt thép đỡ. Toàn bộ đường ống cấp nứoc là ống thép mạ kèm. Ta bố trí van khoá để tiện cho việc đóng mở nước - ống dẫn nước lấy từ két xuống và theo đường kính giảm dần 2. Xác định lưu lượng. Theo bản vẽ mặt bằng xây dựng, cũng như tài liệu để thiết kế công trình là nhà tập thể chỉ sử dụng các thiết bị vệ sinh và giá trị số đại lượng. Bảng các thiết bị vệ sinh tương ứng trị số đại lượng STT Tên thiết bị Đại lượng Q (l/s) 1 Xí bệt 0,5 0,1 2 Chậu rửa mặt 0,33 0,07 3 Vòi tắm hoa sen (vòi đơn) 0,67 0,14 Vì đây là công trình nhà tập thể, nên ta áp dụng công thức QTT =0,2. a. (l/s) Trong đó: QTT: lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống (l/s): a: đại lượng phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước (TCVN 4513-88 đ a = 2,5) K: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tổng số đại lượng N: Tổng số đại lượng của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán. Bảng thống kê đại lượng cho 3 tầng nhà ở tập thể Tên Thiết bị vệ sinh ồN Xí bệt Chậu rửa mặt Nhà tắm Tầng 1 6 6 6 9 Tầng 2 6 6 6 9 Tầng 3 6 6 6 9 Tầng 4 6 6 6 9 Tầng 5 6 6 6 9 Từ kết quả bảng, ta được ồN = 45 Thay vào công thức ta có: = 3,35 (l/s) 3. Chọn đồng hồ đo nước. Với QTT = 3,35 (l/s). Tra bảng ta chọn đồng hồ loại tuốc bin (BB) cỡ 50mm có qmin = 0,9 (l/s) < QTT = 3,35 (l/s) < qmax = 6(l/s) Tra bảng loại đồng hồ tuốc bin (BB) cỡ 50mm có S =2,65. 10-2 áp dụng công thức: Hđh = S. (m) Trong đó: qTT: lưu lượng nước tính toán S: sức kháng của đồng hồ đo nước (bảng 14.1) Thay thế vào ta được: Hđt = 2,65. 10-2. 1,12 = 0,03< 1 –1,5 (m) Kết luận: ta chọ đồng hồ loại BB 50 là hợp lý 4. Tính toán két nước. áp dụng công thức tính dung tích toàn phần cho két nước Wk = K. (Wđh + Wcc) (m3) Trong đó: K: hệ số kể đến cao trình xây dựng và phần lắng cặn đáy két, ta lấy K= 1,2 Wđh: dung tích điều hoà két nước (ta chọn chế độ vận hành máy bơm bằng phương pháp tự đọng, vì vậy ta lấy Wđh =5%Qngđ) Ta có: mà (m3/ngđ) Mặt khác, Wđh = 5% Qngđ = 0,05.289,44 = 14,47 (m3) Nên Wcc = ị Wk = 1,2. (15,984 + 2,01) = 19,78 (m3) * Để đảm bảo tính kết cấu cho ngôi nhà, nên ta chia thành 2 két và xây dựng ở những điểm có tính chịu lực cao đảm bảo mỹ thuật và kỹ thuật. Dung tích mỗi két là: K1 = 9,9(m3) K2 = 9,9(m3) ị Kích thước của mỗi két là: 24 (dài) x 2,4 (rộng) x 2 (cao) III. Tính toán thủy lực cho mạng lưới cấp nước Nguồn nước được cung cấp cho ngôi nhà là các tuyến ống dẫn nước từ trên két nước trên mái xuống, thiết kế theo đúng kỹ thuật và đảm bảo mỹ thuật. Thiết kế 3 tuyến ống cấp nước xuyên suốt từ tầng 5 đến tầng 1 bằng két nước, nguồn nước cung cấp từ ống cính với áp lực ban ngày là 6m, ban đêm là 12m. Đây là nhà ở tập thể nênta tính lưu lượng nước sạch cho từng đoạn ống theo công thức. (l/s) Trong đó QTT: lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống N: tổng số đại lượng nước của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán a: hệ số phụ thuộc vào chức năng của ngôi nhà (tra bảng 10 lấy a=2,5) Phần tính toán - Đoạn ống 1 – 2: 1 chậu rửa: N1-2 =0,33. 1 =0,33 đ qtt =0,2. 2,5. = 0,29 (l/s) - Đoạn ống 2 – 3: 1 chậu rửa: 1 xí đ có N = 0,33 + 0,5 =0,83 ị qtt =0,2. 0,25. =0,46 (l/s) - Đoạn3 - 4 2 chậu rửa 2 xí 2 sen đ Có N = (0,33 + 0,5 +0,67).2 = 3 ị qtt = = 0,86 (l/s) - Đoạn 4 – 5 có: 4 chậu rửa 4 xí 4 sen đ N = (0,33 + 0,5+ 0,67).4 =6 ị qtt = = 1,22 (l/s) - Đoạn 5 – 6 có: 6 chậu rửa 6 xí 6 sen đ N = (0,33 + 0,5+ 0,67).6 = 9 ị qtt = = 1,5 (l/s) - Đoạn 6 – 7 có: 8 chậu rửa 8 xí 8 sen đ N = (0,33 + 0,5+ 0,67).8 = 12 ị qtt = = 1,73 (l/s) * Do công trình được thiết kế trang thiết bị phòng vệ sinh, của các phòng đều giống nhau xuyên suốt từ tầng 5 xuống tầng 1, chia thành 3 tuyến ống cấp nước riêng biệt và được lấy nước từ 2 két nước trên mái. Nên việc tính toán, ta chỉ cần tính cho 1 tuyến ống cấp nước là đủ (như đã trình bày ở trên). Đoạn ống tính toán Tên thiết bị WC Tổng đương lượng QTT D(mm) V(l/s) Tổn thất đơnvị i L(m) Tổn thất dọc đường h= i.l Xí bệt Chậu rửa Vòi tắm hoa sen 1-2 1 0,33 0,29 15 1,76 0,8 2-3 1 1 0,83 0,46 15 27 0,19 3 – 4 2 2 2 3 0,86 20 2,66 1,199 4-5 4 4 4 6 1,22 25 2,25 0,62 5-6 6 6 6 6 1,50 32 1,57 0,2 6-7 8 8 8 9 1,73 32 1,79 0,27 Phần B Hệ thống thoát nước trong công trình I. Tính toán nước trong công thức ống đứng thoát xí, tiểu được đưa vào 3 bể tự hoại ống đứng thoát CRM, sen được đưa xuống và đổ thẳng vào hệ thống thoát nước sân nhà. 1. Tính toán tuyến ống thoát xí (T1) Toàn bộ công trình gồm 3 tuyến ống T1. Mỗi tuyến ống giống nhau về thiết bị vệ sinh, các tầng được bố trí như nhau. Do vậy chỉ cần tính toán 1 tuyến T1, các tuyến còn lại được tính toán tương tự. * Lưu lượng thoát áp dụng công thức: Qth = QC + (l/s) Trong đó: : lưu lượng nước thải tính cho thiết bị vệ sinh thải nước lớn nhất =1,6 (Xí) Qc : lưu lượng nước thải tính cho thiết bị vệ sinh thải nước lớn nhất Qc = (vì là nhà tập thể nên a = 2) a. Tính toán ống nhánh * Lưu lượng tính toán: Qth =Qc+ (l/s) Trong đó: = 1,6 (xí) (l/s) Qc = (l/s) (với ồN = 0,5. 2=1(l/s)) ị Qc = = 0,5 (l/s) = 0,5 (l/s) Vậy Qc + = 0,5 +1,6 =2,1 (l/s) * Chọn sơ bộ: D = 100 (MM); i = 0,02 tra bảng 13.2 SGK ta được Qngt và Vngt + Qngt = 7,44 (l/s) + Vngt = 0,9 (m/s) * Kiểm tra độ dầy H/D: lập tỉ số Từ a tra biểu đồ con cá ta được: + HD = 0,36 + b = 0,85 ị H/D< 0,5 đ thoả mãn Vậy V = Vngt. b =0,85. 0,9 = 0,76 (m/s) > 0,7 (m/s) ị thoả mãn Kết luận: chọn D =100 (mm); i = 0,02 là hợp lý b. Tính toán ống đứng - ống đứng thu nước thải cho 5 tầng với 10 xí ị ồ= 10. 0,5 = 5 * Lưu lượng Oth = Qc + Trong đó: (xí) Vậy Qth =1,6 + 1,12 =2,72 (l/s) * Sơ bộ chọn: D = 100; i = 0,035 (l/s) Tra bảng 13.2 SGK ta thu được Qngt và Vngt Qngt =9,80; Vngt = 1,23 (m/s) * Kiểm tra độ đầy H/d: lập tỉ số Từ a tra biểu đồ con cá ta được: HD = 4,4< 0,5 đ thoả mãn đ b =0,93 ị thoả mãn Kết luận: chọn D =100 (mm); i = 0,035 là hợp lý c. Tính toán ống tháo * Lưu lượng: lưu lượng ống tháo chính bằng lưu lượng nước thải của ống đứng (T1) ị Qth = 2,72 (l/s) * Sơ bộ chọn: D = 125; i = 0,02 Tra bảng 13.2 SGK ta thu được Qngt và Vngt Qngt = 1,3; Vngt = 1,06 (m/s) * Kiểm tra độ đầy H/d: lập tỉ số Từ a = 0,37 tra biểu đồ con cá ta được: HD = 0,3 < 0,5 đ thoả mãn đ b =0,79 Vậy V = Vngt.t= 1,06. 0,79 = 0,83. 0,79 = 0,83> 0,7 (m/s) ị thoả mãn Kết luận: chọn D =125 (mm); i = 0,02 là hợp lý Bảng tổng hợp tính toán ống thoát phân T1 Tuyến ống Loại ống Qth (l/s) D (mm) i V (m/s) H/D (m) T1 ống nhánh 2,18 100 0,02 0,76 0,35 ống đứng 2,72 100 0,025 2,68 4,4 ống tháo 2,72 125 0,02 0,8 0,3 2. Tính toán tuyến ống thoát nước sinh hoạt T2: - Tuyến ống thoát T2 thu nước của CRM và SCN Với NCRN = 0,33 NSCN =0,67 - Các tuyến ống thoát nước sinh hoạt trong các khu vệ sinh của công trình là như nhau. Do đó chỉ cần tính toán 1 tuyến ống T2. Các tuyến ống còn lại tính tương tự; a. Tính toán ống nhánh: thu nước thải của 2 chậu rửa mặt và 2 sen Có: ồN = 2. 0,33 + 2. 0,67 = 2 * Lưu lượng thoát Qth =Qc + (l/s) Trong đó: = 1 (sen) Qc = (với a = 2,5; N = 2) ị Qc = = 0,7 (l/s) Vậy Qth = 0,7 + 1 =1,7 (l/s) * Chọn sơ bộ: D = 75 (mm); i = 0,025 (tiêu chuẩn) Tra bảng 5 ta có: vận tốc nghiệm toán: Vngt = 0,85 (m/s); lưu lượng nghiệm toán Qngt =3,78 (l/s) * Kiểm tra độ dầy H/D: lập tỉ số Tra biểu đồ con cá ta được: H/D = 0,47 < 0,5 đ thoả mãn đ b = 0,95 Vậy V = Vngt. b = 0,85. 0,95 = 0,807 (m/s) > 0,7 (m/s) ị thoả mãn Kết luận: chọn D =75 (mm); i = 0,025 là hợp lý b. Tính toán ống đứng T2. ống đứng T2 phục vụ thoát cho 5 tầng với 10 sen và 10 chậu rửa mặt. Có: ồN = 0,67. 10 + 0,33 = 10 * Lưu lượng thoát Qth =Qc + (l/s) Trong đó: = 1 (l/s) Qc = = 2,58 (l/s) Vậy Qth = 1,58 + 1 =2,58 (l/s) * Chọn sơ bộ: D = 100 (mm), tra bảng 6 ta được V = 1,21 (m/s) < 4 (m/s) đ thoả mãn Kết luận: chọn D =100 (mm); V = 1,12 là hợp lý c. Tính toán ống tháo T2. * Lưu lượng ống tháo T2 chính bằng lưu lượng của ống đứng T2 ị Qth =2,58 (l/s) * Chọn sơ bộ: D = 100 (mm); i = 0,02 (độ dốc tiêu chuẩn). Tra bảng 5 ta được Qngt =7,44(l/s) Vngt =0,93 (l/s) * Kiểm tra độ dầy H/D: lập tỉ số Từ a = 0,35, tra biểu đồ con cá ta được: H/D = 0,39 < 0,5 đ thoả mãn đ b = 0,9 Vậy V = Vngt. b = 0,93. 0,9 = 0,84 (m/s) > 0,7 (m/s) ị thoả mãn Kết luận: chọn D =100 (mm); i = 0,02 là hợp lý Bảng tổng hợp tính toán thuỷ lực tuyến ống T2 Tuyến ống Loại ống Qth (l/s) D (mm) i V (m/s) H/D (m) T2 ống nhánh 1,7 7,5 0,025 0,807 0,47 ống đứng 2,58 100 0,98 ống tháo 2,58 100 0,02 0,84 0,39 Phần C Tính toán Hệ thống thoát nước sân nhà Hệ thống thoát nước sân nhà được sử dụng để thoát nước thải cho toàn bộ ngôi nhà, bao gồm nước thải thu từ chậu rửa mặt, thu sàn, sen và nước thải đã qua xử lý ở bể tự hoại 1. Tính toán lưu lượng nước thải cho từng đoạn ống. a. Đoạn 1 – 2: thu nước thải của 1 ống tháo thoát nước sinh hoạt T2và nước thải qua bể tự hoại, Ta có ồN = 10. NCRM + 1. NS +10. Nxí = 1-0. 0,67 +10.0,33 +10.0,5 = 15 ị Qc =0,2.= 1,94(l/s) (xí) Vậy: Qth = Qc + = 1,6 + 1,94 = 3,54 (l/s) * Sơ bộ chọn: D = 125 (mm); i=0,015 Tra bảng 5 ta được: Vngt =0,91 (m/s); Qngt = 11,16(l/s) * Kiểm tra độ dầy H/D: lập tỉ số a Tra biểu đồ con cá ta được: H/D = 0,38 < 0,5 đ thoả mãn đ b = 0,87 Vậy V = Vngt. b = 0,91. 0,87 = 0,79 (m/s) > 0,7 (m/s) ị thoả mãn Kết luận: chọn D = 125 (mm); i = 0,005 là hợp lý b. Đoạn 2- 3 Thu nước thải từ ống tháo nước thải sinh hoạt T2 và 2 bể tự hoại Có ồN = 20. NCRM + 20. NS +20. Nxí Trong đó (xí) ị Qc =0,2.= 2,73(l/s) ị + 2,73 = 4,33 (l/s) * Sơ bộ chọn: D = 125 (mm); i=0,02 Tra bảng 5 ta được: Qngt = 13 (m/s); Vngt = 1,06(l/s) * Kiểm tra độ dầy H/D: lập tỉ số a Từ a = 0,49, tra biểu đồ con cá ta được: H/D = 0,39 < 0,5 đ thoả mãn đ b = 0,88 Vậy V = Vngt. b = 1,06. 0,88 = 0,93 (m/s) Kết luận: chọn D = 125 (mm); i = 0,002 là hợp lý c. Đoạn 3 – 4: thu nước thải từ tuyến T2 và 3 bể tự hoại Ta có ồN = 45 * Lưu lượng thoát Qth = Qc + Trong đó = 1,6 = 3,35 (l/s) ị Qth =1,6 + 3,35 = 4,95 * Sơ bộ chọn: D = 150 (mm); i=0,001 Tra bảng 5 ta được: Vngt =0,86 (m/s); Qngt = 15,24(l/s) * Kiểm tra độ dầy H/D: lập tỉ số a Từ a =0,33, tra biểu đồ con cá ta được: H/D = 0,39 < 0,6 đ thoả mãn đ b = 0,88 Vậy V = Vngt. b = 0,86. 0,88 = 0,75 (m/s) > 0,7 (m/s) ị thoả mãn Kết luận: chọn D = 150 (mm); i = 0,001 là hợp lý Bảng tính toán thuỷ lực đoạn ống thoát nước 1 - 4 Đoạn ống tính toán Lưu lượng QTT (l/s) L (m) D (mm) V m/s) i Độ dầy H(m) h = i.L Cao độ tính toán Chiều sâu chôn cống H/D Hđ Mặt đất Mặt nước Đáy cống Đầu Cuối A C D C A C 1-2 3,45 7,2 125 0,79 0,015 0,38 0,047 0,1 0,000 0,000 -0,253 -0,353 -0,3 -0,4 0,3 0,4 2-3 4,33 7,2 7,2 0,93 0,02 0,39 0,049 0,14 0,000 0,000 -0,353 -0,49 -0,39 0,53 -0,39 0,53 3-4 4,95 3 150 0,75 0,01 0,39 0,058 0,03 0,000 0,000 -0,49 -0,52 -0,52 -0,55 0,55 0,58 ._.