tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư vĩnh phú ii, huyện thuận an, tỉnh bình dương với công suất 1000m3ngày đêm

NGUỒN GỐC NƯỚC THẢI SINH HOẠT Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng : tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Chúng thường đ

Nhằm tạo điều kiện ổn định về nơi ở lâu dài giúp các lực lượng lao động công nghiệp yên tâm và gắn bó với nơi làm việc, đòi hỏi huyện Thuận An phải có chính sách

ưu tiên đầu tư xây dựng các khu nhà ở và dịch vụ hiện đại, hoàn chỉnh về hạ tầng cơ sở

Do đó dự án đầu tư xây dựng Khu dân cư Vĩnh Phú II xã Vĩnh Phú_diện tích 47,47 ha tại xã Vĩnh Phú, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương là hoàn toàn cần thiết nhằm giải quyết nhu cầu nhà ở, góp phần thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế Bình Dương nói chung

và huyện Thuận An nói riêng

Bên cạnh việc phát triển cơ sở hạ tầng, đường xá…nhằm tạo cảnh quan đẹp thì việc thu gom xử lý chất thải cũng phải được quan tâm một cách đồng bộ Các chất thải cần phải được thu gom và xử lý triệt để nhằm tránh tình trạng xả thải trực tiếp ra môi trường mà chưa được xử lý

Trong đó, nước thải là một trong những thành phần chiếm lượng lớn Khi thải trực tiếp ra môi trường không những gây ô nhiễm môi trường tự nhiên xung quanh mà còn làm mất mỹ quan khu dân cư, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của cộng đồng

dân cư lân cận nguồn thải Do vậy, đề tài “Tính toán thiết kế Hệ thống xử lý nước thải cho Khu dân cư Vĩnh Phú II, Công suất 1.000 m 3 /ngày” được lựa chọn làm đồ án kết

thúc khóa học

Hình 1.2 Phối cảnh Khu dân cư Vĩnh Phú II 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Dựa trên những thông số của nước thải sinh hoạt đầu vào nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải mới trước khi xây dựng Khu dân cư, đảm bảo tiêu chuẩn xả thải nước thải ra môi trường theo QCVN 14:2008/BTNMT – Cột A

I.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Nội dung đồ án tập trung nghiên cứu vào các vấn đề sau:

- Tổng quan về hệ thống thoát nước và xử lý nước thải sinh hoạt

- Tìm hiểu vị trí địa lý, tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội và hiện trạng môi trường tại huyện Thuận An của Khu dân cư Vĩnh Phú II

- Tính toán thiết kế hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tại khu dân cư

- Đưa ra các phương án xử lý và chọn phương án xử lý hiệu quả nhất từ đó tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của khu dân cư

I.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

- Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu dân cư, tìm hiểu thành

phần, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải cho các khu dân cư qua các tài liệu chuyên ngành

- Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập

và đưa ra công nghệ xử lý phù hợp

- Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và

đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp

- Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị

trong hệ thống xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý

- Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc công nghệ xử

lý nước thải

- Phương pháp nghiên cứu cụ thể: Phương pháp thu thập và xử lý các tài liệu cần

thiết cho đề tài một cách thích hợp Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 19/04/2010 đến ngày 22/07/2010

I.5 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

- Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải Khu dân cư

- Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho người dân cũng như Ban quản lý Khu dân cư

- Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ VĨNH PHÖ II

II.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN-KDC VĨNH PHÖ II

Dự án đầu tư xây dựng Khu dân cư Vĩnh Phú II tại xã Vĩnh Phú – huyện Thuận

An – tỉnh Bình Dương do Công ty Cổ phần Đầu tư và Xây dựng công trình 135 làm

chủ đầu tư là một trong những Khu dân cư có quy mô lớn và hiện đại Hiện dự án đã được phê duyệt Đồ án quy hoạch chi tiết xây dựng của UBND tỉnh Bình Dương và hiện đang được tiến hành các bước tiếp theo để đưa dự án vào triển khai thực hiện

Khu Dân Cư Vĩnh Phú II cách bưu điện trung tâm Q1- 9 km, cách ngã tư Bình Phước 3 km, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm năng động của Bình Dương, giáp ranh Tp.HCM (nằm giữa Quận 12 và Thủ Đức) - nơi tập trung nhiều KCN, nhà máy… như KCN Việt Nam-Singapore, KCX Linh Trung, Number One, Bệnh viện Quốc tế

Giáp với vùng trái cây Lái Thiêu nổi tiếng, Khu du lịch sinh thái Dìn Ký, Khu

du lịch Phương Nam, Thanh Cảnh có nhiều cây xanh, khí hậu trong lành với sông rạch bao quanh tạo thành một quần thể dân cư có môi trường sống trong lành, an sinh, xanh sạch

Khu dân cư bao gồm: 146 lô biệt thự diện tích 360 – 500m2, 893 lô nhà phố và liên kết diện tích từ 120 – 140m2; Khu chung cư 5 tầng, hệ thống Trung tâm thương mại, hành chính, trường học cấp 1,2…

Quy mô: Khu dân cư Vĩnh Phú II rộng 47.47 ha

Hệ thống hạ tầng hoàn chỉnh, rộng rãi, hiện đại: đường 14m – 24m, hệ thống điện, cấp thoát nước, viễn thông… được bố trí ngầm và được kết nối trực tiếp với hạ tầng của tỉnh Bình Dương

Hình 2.1 Mặt bằng phân lô, bố trí tổng thể của KDC Vĩnh Phú II

II.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA HUYỆN THUẬN AN

II.2.1 Vị trí địa lý

Huyện Thuận An nằm ở vị trí chiến lược quan trọng của tỉnh Bình Dương về các mặt kinh tế, văn hóa, chính trị Huyện nằm ở phía Nam tỉnh Bình Dương :

- Phía Bắc giáp thị xã Thủ Dầu Một và huyện Tân Uyên

- Phía Nam giáp Thành Phố Hồ Chí Minh

- Phía Tây giáp huyện Hóc Môn lấy ranh giới theo sông Sài Gòn

- Phía Đông giáp huyện Dĩ An

Diện tích đất tự nhiên huyện Thuận An là 8.425,82 ha Trong đó, diện tích đất nông nghiệp là 3.904,89 ha (46.34%) Diện tích đất trồng cây hàng năm là 1.659,05 ha chiếm 42.49% tổng diện tích đất nông nghiệp Diện tích đất trồng cây lâu năm là 1.133,80 ha (29.04%)

II.2.2 Điều kiện khí hậu

Huyện Thuận An nằm trong đới khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, mang tính chất chung là nóng ẩm mưa nhiều rất thích hợp cho các loại cây ăn trái nhiệt đới

Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt :

- Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 (dương lịch)

- Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 (dương lịch) năm sau

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu về khí hậu của huyện Thuân An

Chỉ tiêu Giá trị Đơn vị

Nhiệt độ trung bình hàng năm 26 – 27 0C

Lượng bốc hơi trung bình hàng năm 999 mm

(Nguồn: Niên giám thông kê huyện Thuân An, 2005)

a Chế độ mưa

Nét đặc trưng của khí hậu huyện Thuận An là có lượng mưa lớn, nhưng phân bố không đều, chia làm hai mùa rõ rệt Lượng mưa tập trung vào mùa mưa (chiếm 85% tổng lượng mưa cả năm) Hầu như không có mưa vào những tháng mùa khô Lượng mưa trung bình hàng năm của huyện là 1970,5 mm Có năm lượng mưa tăng lên 2683mm (năm 1952) nhưng có năm lượng mưa chỉ có 137mm (năm 1962) Số ngày mưa trong năm là 134 ngày

b Lượng bốc hơi nước

Tổng bức xạ hàng năm của huyện là khá cao và ổn định với

- Tầng bức xạ mặt trời trung bình hàng năm khoảng 1100 – 1500 Kcal/năm

- Cán cân bức xạ từ 65 – 75 Kcal/cm3 cả năm

- Trung bình tổng số giờ nắng trong năm khoảng 2200 – 2600 giờ Mùa khô chiếm 55 – 60% tổng số giờ nắng trong năm Số giờ nắng cao nhất là 9,4 giờ

- Lượng bốc hơi nước của vùng là khá cao 999mm, lượng bốc hơi nước hàng tháng trong mùa khô cao hơn mùa mưa

- Vận tộc gió trung bình 2,15m/s gió thổi điều hòa, đổi chiều rõ rệt theo mùa

- Hướng gió thịnh hành trong mùa khô là hướng Tây Bắc

- Hướng gió chủ yếu trong mùa mưa, đồng thời cũng là hướng gió chính chủ đạo thổi qua huyện là hướng Tây Nam

Ngoài các yếu tố khí hậu bình thường trên địa bàn huyện không xảy ra các điều kiện khí hậu bất lợi như bão, gió nóng, sương muối, động đất… Nhìn chung các yếu tố khí hậu trên địa bàn huyện Thuận An tuân theo một quy luật tương đối ổn định, điều hòa và không chịu ảnh hưởng của các thiên tai lớn, không ảnh hưởng mạnh đến sản xuất nông nghiệp cũng như trong xây dựng và đời sống

II.2.3 Điều kiện thủy văn

Do huyện Thuận An nằm ở hạ lưu sông nên chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của chế

độ triều Biển Đông

- Ảnh hưởng của triều biển: do cao trình của mặt nước của khu vực (trung bình 0,5 – 0,9m) các tháng 10, 11, 12/2003 đến tháng 01, 02/2004 mực nước sông Sài Gòn biến động từ 1,23m – 1,27 m (trên báo động 1), đỉnh triều cao nhất là tháng 11/2002 vào giữa tháng và cuối tháng nên thường ngập

- Ảnh hưởng của lũ: có 6 xã nằm ven sông Sài Gòn nên hàng năm đều chịu ảnh hưởng của lũ sông Sài Gòn Thời gian ngập triều nhiều nhất là vào đầu tháng 9 đến cuối tháng 10 dương lịch; nước ngập phổ biến từ 0,4 – 0,6 m; thời gian ngập trung bình 3 – 5 ngày, có khi kéo dài đến 7 ngày Mùa mưa cũng là mùa xả lũ của hồ Dầu Tiếng nên 6 xã ven sông Sài Gòn thường bị ngập cao và lâu hơn mỗi khi có xả lũ hoặc

lũ trùng với các đợt triều cường nhiều nhất là vào tháng 10, 11 hàng năm

- Chất lượng nước tưới: chất lượng nguồn nước tưới trong nông nghiệp cũng như trong sinh hoạt ngày càng suy giảm Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước là nước thải của một số nhà máy, khu Công Nghiệp trên địa và do nước thải từ chăn nuôi của các hộ gia đình Tuy lượng mưa lớn nhưng lại tập trung theo mùa, mùa mưa chiếm khoảng 85% tổng lượng mưa, ngược lại mùa khô chỉ chiếm 15% lượng mưa cả năm Nước sông Sài Gòn thường bị nhiễm mặn vào mùa khô và nhiễm phèn vào thời điểm chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa khô, do đó việc sử dụng nước sông Sài Gòn vào sinh hoạt và sản xuất trong thời kỳ này có phần hạn chế

b Nguồn nước ngầm

Nguồn nước ngầm của huyện tương đối dồi dào gồm 2 dạng:

- Nước ngầm mạch nông: được khai thác rông rãi bằng các giếng đào ở độ sâu 8 – 15m, lưu lượng khai thác từ 0,02 – 2,4 l/s

- Nước ngầm mạch sâu: được khai thác bằng các giếng khoan ở độ sâu 30 – 39m, lưu lương khai thác từ 0,1 – 2,22 l/s

Nguồn nước ngầm này được khai thác một cách hợp lý và có hiệu quả, với mục đích phục vụ nông nghiệp, nông nghiệp, tránh khô hạn vào mùa khô gây ảnh hưởng đến năng sản xuất

II.2.4 Địa hình

Địa hình huyện Thuận An có độ cao trung bình so với mực nước là 20m, độ dốc phổ biến là 0 – 30, địa hình tương đối bằng phẳng Toàn huyện có hai kiểu địa hình :

- Địa hình bằng thấp: có độ cao trung bình từ 10 – 15m gồm các xã ven sông Sài Gòn như: An Sơn, Bình Nhâm, Hưng Định và hai thị trấn An Thạnh và Lái Thiêu

- Địa hình thoải: có độ cao trung bình 25 – 30m gồm các xã như: Bình Chuẩn, Bình Hòa, Thuận Giao, An Phú

Hình 2.2 Bản đồ hành chính huyện Thuận An – Bình Dương

Đất đai

Theo kế hoạch điều tra và thống kê đất đai của Phân việc quy hoạch và thiết kế nông nghiệp, đất đai huyện mang những nét đặc trưng sau:

Gồm 3 loại đất chính

1 Đất phù sa ven dông nhiễm phèn nhẹ (Vp)

- Tổng diện tích là 1.402 ha chiếm tỉ lệ 56,6% Loại đất này phần bố tập trung ở các xã, thị trấn Anh Thạnh, Hưng Định, Bình Nhâm, Lái Thiêu

- Thành phần cơ giới : đất thịt

2 Đất phèn (Sp)

- Tổng diện tích là 633 ha chiếm tỷ lệ 32,2% diện tích đất toàn huyện

- Phân bố ở 2 xã Vĩnh Phú, An Sơn, thường gặp ở dạng đất thấp trũng ven sông Sài Gòn

II.3 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI HUYỆN THUẬN AN

II.3.1 Hiện trạng phát triển kinh tế

Huyện Thuận An nằm trong hạt nhân của vùng kinh tế trong điểm phía Nam (gồm Bình Dương; Đồng Nai; Bà Rịa – Vũng Tàu và Tp HCM) Đây là khu vực năng động dẫn đầu về phát triển kinh tế cả nước Đó là điều kiện thuận lợi để Thuận An hội nhập vào nền kinh tế chung đang ngày càng phát triển của khu vực Nền kinh tế của huyện hiện đang tăng trưởng với tôc độ cao Bình quân hàng năm là 25,4% Tổng GDP bình quân đầu người đạt xấp xỉ 28 triệu đồng/năm Trong đó, giá trị sản xuất công nghiệp tăng bình quân là 38,8%, dịch vụ tăng 28,8%, nông nghiệp giảm 2,7% Trong những năm qua cơ cấu kinh tế huyện Thuận An có sự chuyển dịch nhanh chóng theo hướng

công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ (xem bảng 2.2)

Bảng 2.2 So sánh sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế qua các năm

- 1%

Hình 2.3 Tỷ lệ các ngành công nghiệp, thương mại – dịch vụ, nông nghiệp

a Công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp

Ngành công nghiệp của huyện phát triển tương đối ổn định qua các năm, cơ cấu công nghiệp ngày càng đa dạng Ngoài các ngành nghề truyền thống như gốm sứ, vật liệu xây dựng và chế biến thì các ngành nghề khác như công nghệ thông tin, công nghệ phàn mềm, điện tử,… có xu hướng tăng nhanh

Giá trị sản xuất công nghiệp từ năm 2001 đến năm 2005 đã tăng nhanh vượt bậc

từ 5.137,794 triệu đồng đến 19.389,965 triệu đồng Mức tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp, cho thấy sự chuyển mình của nền kinh tế huyện Với hàng loạt các khu công nghiệp được thành lập và đưa vào hoạt động trong thời gian gần đây đã đem

lại nguồn thu nhập khá lớn cho kinh tế gia đình của người dân ở đây cũng như thu nhập của cả huyện

Các loại hình doanh nghiệp chủ yếu của huyện:

- Doanh nghiệp tư nhân

- Doanh nghiệp có vốn nước ngoài

- Công ty trách nhiệm hữu hạn

Bảng 2.3 Giá trị sản xuất công nghiệp từ năm 2001 – 2005

STT Năm Giá trị sản xuất công nghiệp (triệu đồng)

Bảng 2.4 Giá trị sản xuất nông nghiệp từ năm 2000 đến năm 2005

(đơn vị: triệu đồng)

Năm 2000 2001 2002 2003 20004 2005

Tổng giá trị 131,430 74,709 78,030 76,202 73,343 74,810 Trồng trọt 57,000 40,832 38,170 33,727 32,878 28,274 Chăn nuôi 73,330 33,247 39,380 41,975 39,978 46,088 Dịch vụ nông nghiệp 1,100 630 480 500 487 448

(Nguồn: Phòng thống kê huyện Thuận An)

Qua bảng giá trị sản xuất nông nghiệp từ năm 2000 đến năm 2005 thấy được sự giảm sút của tổng giá trị của ngành nông nghiệp một cách đột ngột vào năm 2005 so vơi năm 2000, giá trị nông nghiệp giảm gần một nữa Hầu hết các ngành trồng trọt,

chăn nuôi hay dịch vụ nông nghiệp đều có những biến động đáng kể

c Thương mại – dịch vụ – du lịch

Trong các loại hình kinh doanh của huyện thì thương mại – dịch vụ – du lịch có

sự phát triển mạnh mẽ Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 28,8% Phát triển rõ rệt ở các trung tâm, thị trấn, các trục lộ giao thông, khu dân cư, các điểm du lịch, các khu công nghiệp tập trung Ngành du lịch đang dần chuyển mình với các khu du lịch sinh thái, sân golf…

II.3.2 Kết cấu hạ tầng

II.3.2.1 Giao thông

Toàn huyện có 535 tuyến đường với tổng chiều dài 28.979km trong đó huyện trực tiếp quản lý 61 đường với tổng chiều dài 8145km Quốc lộ 13 chạy qua địa bàn huyện có tổng chiều dài là 12km Đây là tuyến đường chính có tầm quan trong chiến lược phát triển kinh tế của huyện cũng như của tỉnh và quốc gia

II.3.2.2 Cấp nước

Trong huyện có 2 công trình cấp nước thuộc tỉnh là:

- Tuyến ống nước chuyển tải nước sạch ɸ 400mm dọc theo đại lộ Bình Dương

từ nhà máy nước Thủ Dầu Một tới khu công nghiệp Việt Nam – Singapore, có khả năng tải 12.000m3

nước/ ngày

- Nhà máy nước Dĩ An đang xây dựng tại xã An Phú công suất giai đoạn 1 là 15.000m3nước/ngày

Nước sinh hoạt: dân cư trong huyện sử dụng chủ yếu là nguồn nước ngầm lấy

từ giếng đào và giếng khoan Nước sản xuất công nghiệp: hiện nay chỉ có 2 khu công nghiệp là Việt Nam – Singapore và Việt Hương là sử dụng nguồn nước từ nhà máy nước Thủ Dầu Một, còn một số khu công nghiệp còn lại thì sử dụng nước ngầm tại chỗ

II.3.2.3 Cấp điện

Nguồn điện của huyện được cấp chủ yếu từ nguồn điện lưới quốc gia qua các tuyến 15KV từ trạm biến thế 110KV Gò Đậu và trạm 4110 KV Song Thần Phần lớn các cở sở công nghiệp đều chưa có hệ thống phát điện riêng dự phòng

II.3.3 Văn hóa – Xã hội

Công tác giáo dục của huyện thường xuyên được nâng cao Trong toàn huyện

có 36 trường học trong đó gồm 13 trường mầm non, 15 trường tiểu học, 5 trường trung học cơ sở và 3 trường trung học phổ thông Đội ngũ giáo viên được bổ sung thường xuyên, nâng cao chất lượng giảng dạy Cơ sở vật chất của các trường nhìn chung đã được đáp ứng yêu cầu giảng dạy nhưng trong tương lai do sự phát triển của xã hội cần phải được nâng cấp, mở rộng để đáp ứng sự phát triên chung của cả nước

II.3.3.1 Y tế

Ngành y tế đã hoạt động có hiệu quả Trong toàn huyện có 14 cơ sở y tế Đội ngũ cán bộ y tế ngày càng được nâng cao trình độ khám chữa bệnh với tổng số là 162 cán bộ, trong đó có 34 bác sĩ Hiện nay, huyện đã đầu tư và đưa vào sử dụng trung tâm

y tế với quy mô 100 giường bệnh

II.3.3.2 Dân số và lao động

a Dân số

Dân số toàn huyện năm 2005 là 224.469 người tăng hơn rất nhiều so với năm

2000 chỉ với 120.165 người Mức độ chênh lệch giữa thành thị và nông thôn là rất lớn

(thể hiện qua bảng 2.5)

Bảng 2.5 Diễn biến dân số theo giới tính và sự phân chia thành thị - nông thôn

(Đơn vị: người)

Năm Tổng số

Phân theo giới tính Phân theo thành thị – nông thôn

Tính đến năm 2004 tổng số lao động trong toàn huyện là 167.500 người kể cả lao động ngoại tỉnh) Tuy nguồn lao động của huyện dồi dào nhưng phân lớn là chưa được

đào tạo cơ bản Số lượng lao động thất nghiệp chiếm khoảng 8 – 10%, bảng 2.6 dưới

đây thể hiện sự phân bố lao động trong các ngành kinh tế của huyện Thuân An

Bảng 2.6 Phân phối lao động trong các ngành kinh tế Danh mục Năm 2000 Năm 2001 Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004

CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Để bảo vệ môi trường và duy trì các điều kiện sống trong lành, các loại nước thải cần phải được kiểm soát và quản lý nghiêm ngặt Một hệ thống quản lý nước thải hiện đại cần phải xem xét đến các yếu tố sau đây:

- Các nguồn phát sinh nước thải

- Các công trình xử lý cục bộ nước thải ngay tại nguồn thải

- Các hệ thống thu gom nước thải

- Các phương tiện chuyển tải nước thải

- Hệ thống xử lý nước thải tập trung ở cuối mạng lưới đường ống

- Các công trình thải bỏ nước thải vào nguồn tiếp nhận : sông, hồ, biển,…

III.1 NGUỒN GỐC NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng : tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Chúng thường được thải

ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là 100 đến 250 l/người.ngày đêm (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 đến 500 l/người.ngày đêm (đối với các nước phát triển)

Ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nước dao động từ 120 đến 180l/người.ngày đêm Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt từ 50 đến 100 l/người.ngày đêm Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn nước cấp Nước thải sinh hoạt từ các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông, kênh rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn không có hệ thống nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của người dân

Bảng 3.1 : Tải trọng chất bẩn theo đầu người

Chỉ tiêu ô nhiễm Thông số

Hệ số phát thải

Các quốc gia gần gũi với Việt Nam

Tiêu chuẩn ngành (TCXD-51-84) Chất rắn lơ lửng

III.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Đặc điểm chung của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương đối ổn định Nước thải sinh hoạt thường không phức tạp như nguồn nước thải công nghiệp Trong thiết kế các trạm xử lý nước thải, các thông số về chất rắn lơ lửng (SS mg/l) và BOD5 (mgO2/l),…tương đối tương đồng Các thành phần này bao gồm 52% chất hữu

cơ, 48% chất vô cơ, ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều các vi sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải là các vi khuẩn

và virus gây bệnh như (tả, lỵ, thương hàn…)

Thành phần nước thải được chia làm hai nhóm chính:

 Thành phần vật lý

Nhóm 1 : gồm các chất không tan ở dạng lơ lửng kích thước lớn (những hạt có đường kính > 10-1 mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương, bọt (những hạt có đường kính từ 10-1

đến 10-4 mm) Nhóm 2 : gồm các chất ở dạng keo (những hạt có kích thước từ 10-4 đến 10-6 mm)

Nhóm 3 : gồm các chất hoà tan ở dạng phân tử Những hạt này có đường kính

<10-6 mm Chúng không tạo thành pha riêng biệt mà trở thành hệ một pha hay còn gọi là dung dịch thật

Các hợp chất có chứa phosphor, lưu huỳnh

 Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…

III.3 CÁC THÔNG SỐ Ô NHIỄM ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT

III.3.1 Các thông số vật lý

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) có thể có bản chất là:

- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét)

- Các chất hữu cơ không tan

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý

Mùi :

Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S (có mùi trứng thối) Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S

Độ màu :

Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ Đơn vị

đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co)

Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng

để đánh giá trạng thái chung của nước thải

III.3.2 Các thông số hóa học

Độ pH của nước

pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+

có trong dung dịch, thường được

dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

Độ pH của nước có liên quan đến dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước Do vậy rất có ý

nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)

Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh)

Về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu

cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật

Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn

COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh

học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD)

Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20oC, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu

oxy và vi khuẩn hiếu khí Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrat, protein, lipid )

BOD là một thông số quan trọng:

- Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải

- Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên

- Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ

công tác quản lý môi trường

Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO)

Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác

để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác

Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh học trong nước:

- Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3

- Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước

tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước

- Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan Như đã đề cập, khả năng hòa tan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt

Nitơ và các hợp chất chứa nitơ

Nito là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt Trái Đất Nito là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các acid amin trong nhân tế bào Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trường với lượng rất lớn Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nito vô cơ như NH4+

, NO2-, NO3- và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí

Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nito vô

cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên:

- Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein

- Các hợp chất chứa Nito ở dạng hòa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vô cơ (NH4+, NO2-, NO3-)

Thuật ngữ “Nito tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên Nito là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật

Phospho và các hợp chất chứa phospho

Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một

số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước

Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate Các hợp chất Phosphate được chia thành Phosphate vô cơ và phosphate hữu cơ

Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật Việc xác định P tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1)

Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam

Chất hoạt động bề mặt

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một

số ngành công nghiệp

III.3.3 Các thông số vi sinh vật học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán

* Vi khuẩn :

Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như

dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa

* Vi rút :

Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi rút

* Giun sán (helminths)

Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người

và động vật Trong người và động vật thường có vi khuẩn E coli sinh sống và phát triển Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm

bẩn Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác địng số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước

III.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

III.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

III.4.1.1 Song Chắn Rác

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây, các thành phần có kích thước lớn (rác) như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilon,… được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải

Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình

và mịn Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 đến 25 mm Theo hình dạng có thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác Song chắn rác cũng có thể đặt cố định hoặc

di động

III.4.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 mm đến 2mm ra khỏi nước thải nhằm bảo đảm an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau Bể lắng cát có thể được phân thành 2 loại: (1) bể lắng ngang và (2) bể lắng đứng Ngoài ra, để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi

III.4.1.3 Bể Lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể lắng đợt 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng

Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5-2,5 giờ Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000m3/ngày Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5-0,6m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 4 – 120phút Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%

III.4.1.4 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp, quá trình này còn được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất

lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí

và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt

III.4.1.5 Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng phương pháp lắng Quá trình lọc ít khi dùng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong trường hợp nước sau khi xử lý đòi hỏi có chất lượng cao

Để lọc nước thải, người ta có thể sử dụng nhiều loại bể lọc khác nhau Thiết bị lọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn

và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085MPa), lọc áp lực (0,3 -1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng; …

Trong các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không cần sử dụng các thiết

bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương

III.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

III.4.2.1 Trung Hòa

Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách nhau:

- Trộn lẫn nước thải acid với nước thải kiềm;

- Bổ sung các tác nhân hóa học;

- Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa;

- Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước acid

Để trung hòa nước thải chứa acid có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH, Na2CO3, nước ammoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômít (CaCO2.MgCO3) và xi măng Song tác nhân rẻ nhất là vôi sữa 5-10% Ca(OH)2, tiếp đó

là sôđa và NaOH ở dạng phế thải

Để trung hòa nước thải kiềm có thể có thể sử dụng khí acid (chứa CO2, SO2,

NO2, N2O3,…) Việc sử dụng khí acid không những cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu quả làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại

III.4.2.2 Oxy Hóa Khử

Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các tác nhân oxy hóa như clo ở dạng khí

và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permanganat kali, bicromat kali, peroxy hydro (H2O2), oxy của không khí, ozone Quá trình oxy hóa sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hại hơn và tách khỏi nước Quá trình này tiêu tốn nhiều hóa chất nên thường chỉ sử dụng khi không thể xử

lý bằng những phương pháp khác

III.4.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Nguyên tắc keo tụ - tạo bông

Keo tụ và tạo bông là một công đoạn của quá trình xử lý nước thải, mặc dù chúng là hai quá trình riêng biệt nhưng chúng không thể tách rời nhau

Vai trò của quá trình keo tụ và tạo bông nhằm loại bỏ huyền phù, chất keo có trong nước thải

Keo tụ: Là phá vỡ tính bền vững của các hạt keo, bằng cách đưa thêm chất phản ứng gọi là chất đông tụ

Tạo bông: Là tích tụ các hạt “ đã phá vỡ độ bền” thành các cụm nhỏ sau đó kết thành các cụm lớn hơn và có thể lắng được gọi là quá trình tạo bông Quá trình tạo bông có thể cải thiện bằng cách đưa thêm vào các chất phản ứng gọi là chất trợ tạo bông Tuy nhiên quá trình tạo bông chịu sự chi phối của hai hiện tượng: tạo bông động học và tạo bông Orthocinetique

 Tạo bông động học liên quan đến khuyếch tán Brao (chuyển động hỗn độn), kết bông dạng này thay đổi theo thời gian và chỉ có tác dụng đối với các hạt nhỏ hơn 1 microfloc dễ dàng tạo thành khối keo tụ nhỏ

 Tạo bông Orthocinetique liên quan đến quá trình tiêu hao năng lượng và chế độ của dòng chảy là chảy tầng hay chảy rối

Giai đoạn Hiện tƣợng Thuật ngữ

Bao gồm cả chất keo kết tủa

Liên quan đến bên trong các phân tử, trường hợp đông hợp chất

Vận chuyển

Chuyển động Brao Tạo bông ngoại vi Năng lượng tiêu tán (gradian tốc

Các chất làm keo tụ - tạo bông:

Để tăng quá trình lắng các chất lơ lửng hay một số tạp chất khác người ta thường dùng các chất làm keo tụ, tạo bông như nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua hay

một số polyme nhôm, PCBA, polyacrylamit (CH2CHCONH2)n, natrisilicat hoạt tính và nhiều chất khác

Hiệu suất của quá trình keo tụ cao nhất khi pH = 4 – 8,5 Để bông tạo thành dễ lắng hơn thì người ta thường dùng chất trợ keo tụ Đó là những chất cao phân tử tan được trong nước và dễ phân ly thành ion Tuỳ thuộc vào từng nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ keo tụ có điện tích âm hay dương (các chất keo tụ là anion hay cation) Đa

số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo có trong nước thải chúng tồn tại ở điện tích âm Vì vậy các chất trợ keo tụ cation không cần keo tụ sơ bộ trước đó Việc lựa chọn hoá chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước cần phải tính bằng thực nghiệm (thí nghiệm Jartest) Thông thường liều lượng chất trợ keo tụ là từ 1 – 5 mg/l

Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm hoá chất thì phải khuấy trộn đều với nước thải, liều lượng hoá chất cho vào phải cần tính bằng Grotamet Thời gian lưu nước trong bể trộn là 1 – 15 phút Thời gian để nước thải tiếp xúc với hoá chất tới khi bắt đầu lắng là từ 20 – 60 phút, trong khoảng thời gian này các chất hoá học tác dụng với các chất trong nước thải và quá trình động tụ diễn ra

III.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

III.4.4.1 Phương Pháp Xử Lý Sinh Học Hiếu Khí

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

- Oxy hóa các chất hữu cơ:

Enzyme

Enzyme

Enzyme

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được

sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng,

bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số những quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định

III.4.4.2 Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Lơ Lửng

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2 mg/L

Các vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium,

và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại

vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum

cũng tồn tại

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 60

C < t0C < 370C

Bể hoạt động gián đoạn (SBR) là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: (1) Làm đầy; (2) Phản ứng; (3) Lắng; (4) Xả cạn; (5) Ngưng

III.4.4.3 Lọc sinh học

Nguyên lý hoạt động của bể này tương tự như trường hợp vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, chỉ khác là vi sinh vật phát triển dính bám trên vật liệu tiếp xúc

đặt trong bể

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc Bể lọc hiện đại bao gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đó Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khối vật liệu dẻo có hình thù khác nhau Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong khoảng 25-100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động trong khoảng 0,9-2,5 m, trung bình là 1,8

m Bể lọc với vật liệu là đá dăm thường có dạng tròn Nước thải được phân phối tên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối Bể lọc với vật liệu lọc là chất dẻo có thể có dạng tròn, vuông, hoặc nhiều dạng khác với chiều cao biến đổi từ 4-12 m Ba loại vật liệu bằng chất dẻo thường dùng là (1) - vật liệu với dòng chảy thẳng đứng, (2) - vật liệu với dòng chảy ngang, (3) - vật liệu đa dạng

Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 – 0,2 mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó, oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Như vậy, môi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc

Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hóa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả là vi sinh vật ở đây bị phân hủy nội bào, không còn khả năng đính bám lên bề mặt vật liệu lọc, và bị rửa trôi

III.4.5 Phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Tế bào mới

Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn

- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

- Giai đoạn 2: Acid hóa;

- Giai đoạn 3: Acetate hóa;

Vi sinh vật

- Giai đoạn 4: Methane hóa

Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbohydrate, cellulose, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2

Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamine và CO để hình thành Biogas

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc

kỵ khí (Anaerobic Filter Process)

III.4.5.1 UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Đây là một trong những quá trình kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do hai đặc điểm chính sau:

- Cả ba quá trình, phân hủy - lắng bùn - tách khí, được lấp đặt trong cùng một công trình;

- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB còn có những ưu điểm

so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:

- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành;

- Ít bùn dư, nên giảm chí phí xử lý bùn;

- Bùn sinh ra dễ tách nước;

- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sing dinh dưỡng;

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane;

- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể hồi phục và hoạt động được sau một thời gian ngưng không nạp liệu

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy

ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện

kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí-lỏng-rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo máng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

III.4.5.2 Qúa trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process)

Bể lọc kỵ khí là một cột chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải Nước thải được dẫn vào cột từ dưới lên, tiếp xúc với lớp vật liệu trên

đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào

vi sinh vật (thời gian lưu bùn) rất cao (khoảng 100 ngày)

CHƯƠNG IV NỘI DUNG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ – THIẾT BỊ TRẠM XỬ

LÝ NƯỚC THẢI - CÔNG SUẤT 1.000M³/NGÀY.ĐÊM

IV.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ

Theo tiêu chuẩn nước cấp là 150 lít/người.ngày (TCXD 33:2006) Căn cứ vào

đặc điểm của Khu dân cư Vĩnh Phú II, có quy mô dân số = 5.500 người (phục vụ cho người dân trong khu sản xuất công nghiệp, không phải là khu dân cư cao cấp) nhu cầu

sử dụng nước của khu dân cư Vĩnh Phú II là:

Tổng lưu lượng nước sử dụng của KDC là : Q = 4.120 người x 150 lít/người.ngày

= 825.000 lít/ngày = 825 m3/ngày Chọn lưu lượng nước thải để thiết kế là: Q = 825 x 1,2 = 990 m3/ngày.đêm

Vậy công suất lựa chọn để thiết kế Trạm xử lý nước thải tập trung của KDC Vĩnh Phú

II là: Q = 1000 m 3 /ngày.đêm

IV.2 THÔNG SỐ NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO

Qua các tài liệu đã được thu thập được và dựa vào đặc tính ít thay đổi về tính chất của nước thải sinh hoạt, đồ án đưa ra các thông số nền cho tính toán các công trình như sau:

Bảng 4.1 Các thông số nước thải đầu vào của KDC Vĩnh Phú II

Thành phần Đơn vị Giá trị Thông số tính toán

IV.3 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI YÊU CẦU SAU XỬ LÝ

Nước thải sau xử lý cần đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam theo QCVN 14:2008/BTNMT, Cột A, với một số chỉ tiêu cơ bản như sau :

Bảng 4.2 QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn nước thải sinh hoạt

ST

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT – Cột A

4 Nitrat (NO-3)(tính theo N) mg/l 30

5 Phosphat (PO43-) tính theo P mg/l 6

IV.4 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Với tính chất nước thải và yêu cầu xử lý đã nêu trên, đề xuất công nghệ xử lý cho Trạm xử lý nước thải tập trung Khu dân cư Vĩnh Phú II gồm các công đoạn:

 Tiền xử lý

- Loại bỏ rác, cặn thô

- Điều hoà nồng độ và lưu lượng chất thải

- Các thiết bị kiểm soát trong khâu này được điều khiển hoàn toàn tự động

 Xử lý bậc 2 (Xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng)

- Sử dụng công nghệ Aerotank (Activated – Sludge Process) để chuyển hoá các chất hữu cơ trong nước thải (BOD, COD, SS) thành khí CO2 và H2O

- Khử các chất dinh dưỡng Nitơ, Photphose có trong nước thải (nếu dư)

 Xử lý bậc 3

- Lọc nhanh qua bể lọc áp lực

- Khử trùng nước thải

Bùn tuần hoàn

BỂ TRUNG GIAN

Đường bùn Đường hóa chất

Đường cung cấp khí

Hình 4.1 Sơ đồ khối công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt KDC Vĩnh

Phú II – Phương án 1

Bùn dƣ

Thuyết minh công nghệ cho phương án 1:

Nước thải từ các điểm sử dụng nước theo các hố ga thoát nước bẩn được tập trung về bể thu gom của hệ thống xử lý nước thải tập trung với lưu lượng Q = 1.000m3/ngày.đêm Trước khi vào bể gom, nước thải được dẫn qua thiết bị lược rác thô để loại bỏ cặn rắn có kích thước lớn hơn 10mm ra khỏi dòng thải

Từ bể gom, nước thải được bơm lên bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và các thành phần (BOD, COD…) của nước thải Bể điều hòa được bố trí hệ thống sục khí nhằm tạo sự xáo trộn tránh hiện tượng lắng cặn và phân hủy kỵ khí trong bể này, đồng thời tạo môi trường đồng nhất cho dòng thải trước khi qua các bước xử lý tiếp theo

Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm đến bể xử lý sinh học hiếu khí - Aerotank Quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra nhờ vào lượng oxy hòa tan trong nước, được sử dụng bởi các VSV hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ

Nước thải sau khi qua quá trình xử lý sinh học sẽ tự chảy vào bể lắng Tại đây

sẽ diễn ra quá trình lắng các bông bùn hoạt tính Nước sau lắng sẽ tràn vào máng răng cưa và tự chảy sang bể khử trùng Tại bể khử trùng nước thải được tiếp xúc với hóa chất chlorine với thời gian thích hợp để tiêu diệt các vi trùng gây bệnh

Sau đó nước thải sẽ được bơm lên bồn lọc áp lực để làm sạch lần cuối trước khi

xả thải Tại đây các cặn lơ lửng hoặc bông bùn còn sót lại sau khi qua bể lắng bùn và các vi sinh vật sẽ được loại bỏ tiếp Cuối cùng nước thải theo cống thoát ra nguồn tiếp nhận

BỂ TRUNG GIAN

Đường bùn Đường hóa chất

Thuyết minh công nghệ cho phương án 2:

Nước thải từ các điểm sử dụng nước theo các hố ga thoát nước bẩn được tập trung về bể thu gom của hệ thống xử lý nước thải tập trung với lưu lượng Q = 1.000m3/ngày.đêm Trước khi vào bể gom, nước thải được dẫn qua thiết bị lược rác thô để loại bỏ cặn rắn có kích thước lớn hơn 10mm ra khỏi dòng thải

Từ bể gom, nước thải được bơm lên bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và các thành phần (BOD, COD…) của nước thải Bể điều hòa được bố trí hệ thống sục khí nhằm tạo sự xáo trộn tránh hiện tượng lắng cặn và phân hủy kỵ khí trong bể này, đồng thời tạo môi trường đồng nhất cho dòng thải trước khi qua các bước xử lý tiếp theo

Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm đến bể xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ - SBR, bể SBR có 2 ngăn thông với nhau, ngăn nhỏ có thiết bị sục khí chìm, ngăn lớn có

2 thiết bị khấy trộn bề mặt nhằm cung cấp đủ oxi cho vi sinh để vi sinh phân hủy các chất hữu cơ chưa xử lí hết trong nước

Nước thải sau khi trải qua quá trình xử lý sinh học sẽ tự chảy vào bể lắng bùn Tại đây sẽ diễn ra qúa trình lắng các bông bùn hoạt tính Nước sau lắng sẽ tràn vào máng răng cưa và tự chảy sang bể khử trùng Tại bể khử trùng nước thải được tiếp xúc với hóa chất chlorine với thời gian thích hợp để tiêu diệt các vi trùng gây bệnh

Tiếp tục nước thải sẽ được bơm lên bồn lọc áp lực để làm sạch lần cuối trước khi xả thải Nước thải sẽ đựơc tách các cặn lơ lửng (hoặc bông bùn còn sót lại sau khi qua bể lắng bùn) và các vi sinh vật Cuối cùng nước thải theo cống thoát ra nguồn tiếp nhận

Về công tác xử lý bùn và cặn rác :

Bùn hoạt tính dưới đáy của bể lắng sinh học được gom vào hố trung tâm Phần lớn bùn hoạt tính được bơm bùn tuần hoàn bơm trở về bể Aerotank để duy trì chức năng sinh học và giữ nồng độ bùn trong bể này ở mức cố định Lượng bùn sinh học dư

sẽ được bơm bùn dư bơm về bể nén bùn Với thời gian lưu thích hợp, bùn được nén từ nồng độ 1% lên 2-2,5%, rồi được bơm ra sân phơi bùn để làm khô tự nhiên (bánh bùn) được đưa đi chôn lấp hoặc làm phân bón Nước dư từ bể nén bùn tự chảy về bể gom để tiếp tục quá trình xử lý

V.5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

Trên cơ sở lý thuyết và điều kiện thực tế của Khu dân cư Vĩnh Phú II, cho thấy việc thiết kế, xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu vực này là vô cùng cần thiết Việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải được căn cứ trên các yếu tố kinh tế (khả năng tài chính của chủ dự án), các yếu tố kỹ thuật (công nghệ xử lý, hiệu quả xử lý) đồng thời phải đáp ứng được các quy định, các tiêu chuẩn môi trường hiện hành của Việt Nam

Trên cơ sở lý thuyết và điều kiện thực tế của dự án, luận văn này đề xuất 2 phương án khả thi là:

Phương án 1: Phương pháp xử lý sơ bộ và quá trình Aerotank hoạt động liên

tục

Phương án 2: Phương pháp xử lý sơ bộ kết hợp và quá trình xử lý hiếu khí

hoạt động gián đoạn (bể SBR)

Có thể xem xét sự so sánh giữa Bể Aerotank và Bể SBR ở bảng ….dưới đây

- Điểm giống nhau

Bể Aerotank và Bể SBR đều là công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, nguyên tắc hoạt động dựa trên sự sinh trưởng của vi sinh vật trong bùn hoạt tính

- Hiệu quả xử lý cao (từ 90-95%)

+ Ưu điểm của SBR:

- Không cần xây dựng bể lắng 1, lắng 2, aerotank hay thậm chí là cả Bể điều hòa

- Chế độ hoạt động có thể thay đổi theo nước đầu vào nên rất linh động

- Giảm được chi phí do giảm thiểu nhiều loại thiết bị so với qui trình cổ điển

- Thích hợp với nguồn thải có lưu lượng

lớn

- Dễ xây dựng và vận hành

+ Nhƣợc điểm :

- Rất tốn diện tích

- Tốn năng lượng do phải sử dụng bơm để

tuần hoàn bùn và bơm cấp khí nén

+ Nhƣợc điểm của SBR:

- Kiểm soát quá trình rất khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại

- Do có nhiều phương tiện điều khiển hiện đại nên việc bảo trì bảo dưỡng trở nên rất khó khăn

- Có khả năng nước đầu ra ở giai đoạn xả

ra cuốn theo các bùn khó lắng, váng nổi

- Do đặc điểm là không rút bùn ra nên hệ thống thổi khí dễ bị nghẹt bùn

- Nếu các công trình phía sau chịu sốc tải thấp thì phải có bể điều hòa phụ trợ

Qua phân tích những ưu và nhược điểm của 2 bể nêu trên thì phương án 1 được lựa chọn với lý do thoả mãn được các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế, môi trường, cụ thể như sau:

Khía cạnh kỹ thuật

Quy trình công nghệ đề xuất thực hiện là quy trình phổ biến, không quá phức tạp về mặt kỹ thuật Quy trình này hoàn toàn có thể đảm bảo việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn yêu cầu, đồng thời còn có khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai Nếu kết hợp tốt khía cạnh môi trường, kinh tế và kỹ thuật của hệ thống thì hệ thống này hoàn toàn có khả năng ứng dụng vào thực tiễn