Nghiên cứu công trình lọc ODM 2f để loại bỏ cặn lơ lửng trong xử lý nâng cao nước thải đô thị nhằm mục đích tái sử dụng

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ******* NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH LỌC ODM-2F ĐỂ LOẠI BỎ CẶN LƠ LỬNG TRONG XỬ LÝ NÂNG CAO NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ NHẰM MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG HÀ NỘI– 2022 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ******* NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH LỌC ODM-2F ĐỂ LOẠI BỎ CẶN LƠ LỬNG TRONG XỬ LÝ NÂNG CAO NƯỚC THẢI ĐƠ THỊ NHẰM MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG MÃ SỐ: 62.58.02.10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS, TSKH TRẦN HỮU UYỂN PGS, TS NGHIÊM VÂN KHANH HÀ NÔI - 2022 i Lời cảm ơn Sau thời gian học tập nghiên cứu Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, đến tác giả hoàn thành luận án tiến sỹ Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS, TSKH Trần Hữu Uyển PGS, TS Nghiêm Vân Khanh tận tình hướng dẫn khoa học động viên khuyến khích tác giả hồn thành cơng trình nghiên cứu Tác giả xin trân trọng cảm ơn Bộ Giáo dục Đào tạo, Bộ Xây Dựng, Ban Giám Hiệu, Khoa Sau đại học Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội quan tâm sát tạo điều kiện trình học tập nghiên cứu trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bộ mơn Cấp nướcKhoa KTHT & MTĐT, Khoa SĐH có trao đổi, góp ý chuyên môn qui báu, đặc biệt vấn đề liên quan đến hướng đề tài luận án Tác giả gửi lời cảm ơn tới bạn bè đồng nghiệp nơi công tác đặc biệt tới gia đình người thân hết lịng đùm bọc u thương, động viên cổ vũ tạo thuận lợi để tác giả yên tâm học tập nghiên cứu Tác giả xin cảm ơn tất cả! ii Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực Những đóng góp luận án chưa công bố cơng trình khác Tác giả NCS iii MỤC LỤC Chương mục Trang Mục lục iii Danh mục từ cụm từ viết tắt vii Danh mục hình đồ thị ix Danh mục bảng biểu xi Sơ đồ nghiên cứu luận án xiv MỞ DẦU Tính cấp thiết Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Một số khái niệm thuật ngữ sử dụng luận án Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NÂNG CAO, GIẢI PHÁP TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI TÁI SINH VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 1.1 Tổng quan xử lý xử lý nâng cao nước thải 1.1.1 Một số trạm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị hoạt động Việt Nam 1.1.2 Mức độ mục đích xử lý nâng cao nước thải 1.1.3 Cơng trình lọc nước ứng dụng xử lý nâng cao nước thải 1.1.4 Cơng trình lọc MBBR khả ứng dụng xử lý nâng cao nước thải 1.1.5 Cơng trình lọc ODM-2F khả ứng dụng xử lý nâng cao nước thải 1.1.6 Sơ đồ tổng thể công nghệ xử lý nâng cao nước thải theo yêu cầu tái sử dụng 1.2 Tổng quan tái sử dụng nước thải 1.2.1 Tổng quan tái sử dụng nước thải giới 11 17 20 22 23 24 24 iv 1.2.2 Tổng quan tái sử dụng nước thải Việt Nam 32 1.2.3 Nhận xét đánh giá xử lý tái sử dụng nước thải 34 1.3 Tình hình nghiên cứu liên quan 36 1.3.1 Tình hình nghiên cứu liên quan nước ngồi 36 1.3.2 Tình hình nghiên cứu liên quan nước 37 1.3.3 Nhận xét đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan 39 1.4 Kết luận chương 40 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NÂNG CAO NƯỚC THẢI ĐỂ TÁI SỬ DỤNG CHO MỤC ĐÍCH KHƠNG ĂN UỐNG TRONG ĐƠ THỊ 2.1 Chất lượng nước thải 42 2.1.1 Chất lượng nước thải trước xử lý nâng cao 42 2.1.2 Chất lượng nước thải sau xử lý nâng cao 43 2.2 Cơ sở lý thuyết khử chất bẩn hữu cơ, chất dinh dưỡng, cặn lơ lửng 2.2.1 Lý thuyết khử chất hữu dinh dưỡng 45 45 2.2.2 Công nghệ xử lý sinh học để khử chất hữu dinh dưỡng 49 2.2.3 Các vật liệu lọc nước, vật liệu lọc đa ODM-2F giá thể sinh học di 53 động 2.2.4 Lý thuyết lọc cặn qua lớp vật liệu lọc dạng hạt ODM-2F 61 2.3 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm 74 2.3.1 Cơ sở lý thuyết đồng dạng 74 2.3.2 Giả thuyết khoa học cho nghiên cứu thực nghiệm 77 2.5 Kết luận chương 77 CHƯƠNG LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NÂNG CAO NƯỚC THẢI VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM LỌC ODM-2F 3.1 Lựa chọn công nghệ xử lý nâng cao nước thải để tái sử dụng không cho 79 ăn uống đô thị 3.1.1 Xác định sơ công nghệ xử lý nâng cao nước thải 79 3.1.2 Đánh giá công nghệ xử lý nâng cao nước thải 81 v 3.2 Xây dựng mơ hình nghiên cứu thực nghiệm pilot trường 83 3.2.1 Tính tốn thiết kế mơ hình thực nghiệm 83 3.2.2 Mơ tả mơ hình thực nghiệm 87 3.3 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu qui hoạch thực nghiệm 3.3.1 Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu 88 88 3.3.2 Các thông số/chỉ tiêu qui trình thực nghiệm 90 3.3.3 Phương pháp phân tích xác định thơng số/chỉ tiêu thực nghiệm 3.3.4 Qui hoạch thực nghiệm 91 3.4 Kết xử lý kết thực nghiệm pilot lọc ODM-2F 99 3.4.1 Kết thưc nghiệm 99 3.4.2 Xử lý kết thực nghiệm 103 3.5 Bàn luận nghiên cứu trình loại bỏ cặn lơ lửng bể lọc vật liệu lọc 103 93 ODM-2F 3.5.1 Nồng độ thành phần cặn lơ lửng nước thải trước sau 109 đến bể lọc 3.5.2 Sự gia tăng tổn thấp áp lực bể lọc vật liệu ODM-2F 110 3.5 Kết luận chương 111 CHƯƠNG XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH LỌC ODM-2F VÀ ỨNG DỤNG 4.1 Xây dựng phương pháp tính tốn cơng trình lọc ODM-2F 112 4.1.1 Xác định thông số lọc 112 4.1.2 Xác định thông số rửa lọc 118 4.1.3 Xác định dịch vụ, nhu cầu dùng nước công suất cấp nước đô 122 thị 4.1.4 Qui trình tính tốn thiết kế cơng trình lọc 4.3 Ứng dụng kết nghiên cứu đối khu đô thị huyện Đan Phượng, TP Hà 126 127 Nội 4.3.1 Mô tả trạm xử lý nước thải sinh hoạt 127 4.3.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nâng cao nước thải 128 vi 4.3.3 Tính tốn thiết kế cơng trình dây chuyền cơng nghệ xử lý nâng 129 cao nước thải 4.4 Đánh giá lợi ích kinh tế, môi trường giải pháp xử lý nâng cao nước 134 thải tái sử dụng cho mục đích cấp nước khơng ăn uống 4.4.1 Khái tốn kinh tế xử lý nâng cao nước thải 134 4.4.2 Lợi ích kinh tế môi trường 135 4.5 Bàn luận 136 4.5.1 Bàn luận kết nghiên cứu thực nghiệm mơ hình lọc ODM-2F 4.5.3 Bàn luận khả ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế đô thị 136 137 Việt nam KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 PHỤ LỤC 151 vii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Giải nghĩa tiếng việt Từ viết tắt Giải nghĩa tiếng Anh AAO Kỵ khí-Thiếu khí-Hiếu khí Anaerobic-Anaxic-Oxic ABR Cơng nghệ phản ứng kỵ khí có Anaerobic Baffled Reactor vách ngăn AO Thiếu khí-Hiếu khí (tạm dịch) Anoxic-Oxic ATP Adennosine Triphosphate Adennosine Triphosphate BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Biological Oxygen Demand BTNMT COD CN CTN DEWATS Bộ Tài nguyên mơi trường Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand Cơng nghiệp Cấp nước Hệ thống xử lý nước thải phân Decentralised Wastewater tán Treatment Systems KCN-KCX KHVN KH &CN KT-XH LVS MBBR Khu công nghiệp-Khu chế xuất Khoa học Việt nam Khoa học Công nghệ Kinh tế - xã hội Lưu vực sông Công nghệ lọc giá thể sinh học Moving Bed Biofilm Reactor di MBR NCKH NĐ NMXLNT động Công nghệ màng sinh học Nghiên cứu khoa học Nghị định NTM Nhà máy xử lý nước thải NTSH Nông thôn NQ Nước thải sinh hoạt OD Nghị TCCP TSS Membrane Bio- Reactor Kênh oxy hóa Tiêu chuẩn cho phép Tổng chất rắn lơ lửng Oxidation Ditch viii QCVN Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia SBR Bể sinh học theo mẻ liên tục Total Suspended Solid TF Lọc nhỏ giọt Sequencing Batch Reactor TP Thành phố Tricking filter UASB Bùn kỵ khí dịng chảy ngược Upflow XLNT XLNTTT Xử lý nước thải Xử lý nước thải tập trung blanket anaerobic sludge PL-28 Đào móng cơng trình, đất cấp II 17.93 m3 2,819,412 50,552,057 Phụ tổng 1.1 1.2 Công tác cọc Cọc bê tông cốt thép kích thước cọc 40x40 (cm) Nối cọc bê tơng cốt thép, kích thước cọc 40x40 (cm) Nén tĩnh thử tải cọc bê tông 2.21 100m 62,839,707 138,875,752 25 lần 1,035,361 25,884,025 lần 82,148,176 82,148,176 246,907,953 Phụ tổng 1.2 1.3 50,552,057 Cơng tác bê tơng Bê tơng lót móng, đá 2x4, mác 200 24 m3 1,289,620 30,950,885 Bê tống đáy bể, C40 13.15 m3 1,513,513 19,902,691 Bê tống tường, C40 22.6 m3 1,977,896 44,700,459 Bê tông hành lang bể 13.11 m3 2,209,959 28,972,562 11 m3 2,209,959 24,309,549 9.8 m3 1,698,628 16,646,556 2.1 m3 1,510,382 3,171,803 Bê tông dầm C40 Bê tông cầu thang thường, đá 1x2, mác 300 Sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn, bê tông đan, đá 1x2, mác 300 PL-29 168,654,505 Phụ tổng 1.3 1.4 Thép Công tác sản xuất lắp dựng cốt thép bê tông chỗ, cốt thép tường, đường 0.1 kính