Faits: A. Z._ est propriétaire de la parcelle n° 601 du registre foncier de la commune de Belmont-sur-Yverdon. D'une surface de 3'450 m2, ce bien-fonds est sis en zone à bâtir (zone de village). Il est relié au domaine public par un chemin d'environ 60 m, qui emprunte le tracé d'une servitude de passage "à pied, bétail et tous véhicules" n° 126'852 grevant notamment les parcelles nos 159, 522 et 625. En mars 2008, Z._ a déposé trois demandes de permis de construire relatives à la parcelle n° 601. Le premier projet vise à construire deux habitations jumelles et six places de stationnement sur la parcelle n° 601A. Les deux autres projets consistent à bâtir deux habitations individuelles avec chacune trois places de stationnement sur les parcelles n° 601B et 601C, promises-vendues respectivement aux sociétés Y._ et X._. Il est prévu que chaque construction sera pourvue d'un collecteur des eaux "en séparatif", les deux canalisations s'embranchant ensuite au réseau unitaire de la commune. Mis à l'enquête publique du 4 juin au 3 juillet 2008, ces projets ont suscité les oppositions de A._, propriétaire de la parcelle n° 61, B._, propriétaire de la parcelle n° 522, C._, propriétaire des parcelles nos 57 et 159 et de F._, propriétaire de la parcelle n° 625, que D._ et E._ ont acquise par la suite. Les opposants, dont les bien-fonds précités sont tous situés dans le voisinage immédiat de la parcelle n° 601, invoquaient notamment un problème d'accès et la non-conformité du système d'évacuation des eaux. Par décision du 19 août 2008, la Municipalité de Belmont-sur-Yverdon a levé les oppositions et délivré les autorisations requises. B. A._, B._ et C._ ainsi que F._ ont recouru contre cette décision auprès du Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public (ci-après: le Tribunal cantonal), qui a rejeté leur recours par arrêt du 6 mai 2009. En substance, cette autorité a considéré que l'art. 19 de la loi sur l'aménagement du territoire du 22 juin 1979 (LAT; RS 700) n'était pas respecté, car la parcelle n° 601 n'était pas raccordée à un système d'évacuation des eaux respectant les exigences légales, à savoir un système permettant la séparation des eaux claires et des eaux usées. Le Tribunal cantonal a toutefois considéré qu'un refus du permis de construire pour ce motif ne serait pas conforme au principe d'égalité et à la garantie de la propriété sous l'angle de la proportionnalité. Par ailleurs, les juges cantonaux ont constaté que l'accès à la parcelle litigieuse était adéquat et suffisant et qu'il reposait sur le titre juridique exigé par l'art. 104 al. 3 de la loi cantonale du 4 décembre 1985 sur l'aménagement du territoire et les constructions (LATC; RSV 700.11). C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._, B._ et C._ ainsi que D._ et E._ demandent au Tribunal fédéral de réformer cet arrêt en ce sens que les autorisations de construire délivrées le 19 août 2008 sont annulées, subsidiairement d'annuler cet arrêt et de renvoyer la cause au Tribunal cantonal pour nouvelle décision. Ils se plaignent notamment d'une violation des art. 19 et 22 al. 2 let. b LAT et des art. 7 et 12 de la loi du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux; RS 814.20). Le Tribunal cantonal conclut au rejet du recours, sans toutefois formuler d'observations. Les sociétés X._, Y._ et Z._ ne se sont pas déterminées. Au terme de ses observations, la Commune de Belmont-sur-Yverdon conclut au rejet du recours, dans la mesure de sa recevabilité. L'Office fédéral de l'environnement a également présenté des observations.