Nghiên cứu và đề xuất phương án thu gom, xử lý nước thải cho quận thủ đức luận văn thạc sĩ kỹ thuật hạ tầng đô thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐÀO THANH NGUYÊN NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO QUẬN THỦ ÐỨC CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ MÃ SỐ : 60.58.22 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS.TS NGUYỄN VIẾT TRUNG TP HỒ CHÍ MINH - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi Đào Thanh Nguyên, công tác Phịng Quản lý thị quận Thủ Đức, học viên cao học lớp Cao học Kỹ thuật hạ tầng thị - Khố K20 chun ngành kỹ thuật hạ tầng đô thị Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ " Nghiên cứu đề xuất phương án thu gom, xử lý nước thải cho quận Thủ Ðức ” số liệu nghiên cứu thu đồng nghiệp, quan, đơn vị liên quan không chép Học viên Đào Thanh Nguyên LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Viết Trung tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi thực nghiên cứu Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo trường Đại học Giao hông Vận tải, đặc biệt môn kỹ thuật hạ tầng đô thị giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu Cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Phịng Quản lý thị quận Thủ Đức tạo điều kiện cho học tập, cảm ơn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ hỗ trợ tơi nghiên cứu Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Đào Thanh Nguyên MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG HIỆN TRẠNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Đất đai 1.1.2 Khí hậu 1.1.3 Thủy văn 10 1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 15 1.2.1 Kinh Tế 15 1.2.2 Xã Hội 17 1.3 Hiện trạng hệ thống thoát nước 23 1.3.1 Đặc điểm chung hệ thống thoát nước 23 1.3.2 Hiện trạng thoát nước Thành phố Hồ Chí Minh 24 1.3.3 Hiện trạng thoát nước Quận Thủ Đức - Thành Phố Hồ Chí Minh 25 1.4 Hiện trạng vệ sinh mơi trường 26 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC NGHIÊN CỨU THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 27 2.1 Cơ sở lý thuyết cho việc thu gom xử lý nước thải đô thị 27 2.1.1 Các loại hệ thống thoát nước đô thị 27 2.1.2 Các hình thức tổ chức nước ngun tắc vách tuyến mạng lưới thoát nước nguyên tắc vách tuyến mạng lưới thoát nước 31 2.2 Cơ sở lý thuyết q trình xử lý nước thải thị 33 2.2.1 Thành phần tính chất nước thải thị 33 2.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải đô thị 35 2.3 Căn sở pháp lý liên quan để thực luận văn 37 2.4 Quy hoạch thoát nước xử lý nước thải Thành phố Hồ Chí Minh 40 2.5 Lựa chọn loại hình hệ thống thoát nước 45 CHƯƠNG ÁP DỤNG NGHIÊN CỨU CHO QUẬN THỦ ĐỨC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 47 3.1 Điều kiện tự nhiên – kinh tế, xã hội trạng thoát nước xử lý nước thải Quận Thủ Đức 47 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 47 3.1.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 52 3.1.3 Hiện trạng hệ thống thoát nước 55 3.2 Định hướng quy hoạch thoát nước xử lý nước thải Quận Thủ Đức 59 3.2.1 Định hướng nước thải vệ sinh mơi trường: 59 3.2.2 Định hướng thoát nước thải 60 3.4 Đề xuất phương án tổ chức thoát nước cho Quận Thủ Đức 61 3.5 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho Quận Thủ Đức 70 3.5.1 Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý nước thải 70 3.5.2 Các phương án công nghệ xử lý nước thải 73 3.5.3 So sánh đánh giá công nghệ XLNT đề xuất 88 3.5.4 Dây truyền công nghệ xử lý nước thải thành phố Rạch Giá theo phương án lựa chọn 91 KẾT LUẬN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các đặc trưng dòng chảy tự nhiên lưu vực sông SG - ĐN 11 Bảng 1.2: Lưu lượng bình quân tháng trung bình nhiều năm (m3/s) 12 Bảng 1.3: Mực nước đặc trưng giai đoạn (19882006) 14 Bảng 2.1 : Khối lượng chất bẩn có NTSH, g/người.ngày 34 Bảng 2.2 Nồng độ giới hạn chất dịng hỗn hợp nước thải thị nước sơng, hồ tiết diện tính tốn hạ lưu cống xả 38 Bảng 2.3 Khoảng cách an tồn vệ sinh mơi trường tối thiểu 39 Bảng 3.1 Tính tốn tiêu chuẩn cấp nước tương đương 69 Bảng 3.2 Các cơng trình trạm XLNT 75 Bảng 3.3 Kinh phí đầu tư xây dựng trạm XLNT theo công nghệ hồ sinh học 75 Bảng 3.4 Các cơng trình trạm XLNT theo phương án bùn hoạt tính truyền thống 78 Bảng 3.5 Kinh phí đầu tư xây dựng trạm XLNT theo công nghệ aeroten truyền thống 79 Bảng 3.6 Các cơng trình trạm XLNT theo phương án lọc sinh học 82 Bảng 3.7 Kinh phí đầu tư xây dựng trạm XLNT theo công nghệ lọc sinh học 83 Bảng 3.8 Các cơng trình trạm XLNT 86 Bảng 3.9 Tinh phí đầu tư xây dựng trạm XLNT theo cơng nghệ mương oxy hóa cải tiến 87 Bảng 3.10 So sánh lựa chọn phương án công nghệ XLNT 89 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 :Vị trí thị Thành phố Hồ Chí Minh Hình 1.2: Các đường đẳng vũ trung bình, phân bố chảy tràn trung bình tháng, vùng ngập lũ trạm đo mưa năm 1985 lưu vực sông Mekong 14 Hình 2.1: Sơ đồ HTTN chung 27 Hình 2.2: HTTN riêng 29 Hình 2.3: HTTN nửa riêng: 30 Hình 3.1 Sơ đồ phân cấp hệ thống cống 64 Hình 3.2 Tổ chức hệ thống thu gom nước thải quận 67 Hình 3.3 Bố trí hồ sinh học 74 Hình 3.4 Sơ đồ hoạt động aeroten aeroten truyền thống 77 Hình 3.5 Sơ đồ hoạt động bể lọc sinh học 81 Hình 3.6 Sơ đồ hoạt động mương oxi hóa 85 Hình 3.7 Sơ đồ cơng nghệ trạm XLNT theo phương án mương oxy hóa cải tiến 92 Hình 3.8 Cấu hình hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN 95 Hình 3.9 Máy sục khí bề mặt sử dụng đĩa khuấy 97 MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Thành phố Hồ Chí Minh vùng khác ngồi nhiễm cơng nghiệp cịn có nguồn nhiễm lớn từ hoạt động sinh hoạt người gây ra, nguyên nhân bắt nguồn từ đa dạng dân cư, mà tính chất nguồn thải, tập quán sinh hoạt thói quen hoạt động sản xuất, cộng với nhiều khu cơng nghiệp hình thành với nhiều nhà máy, xí nghiệp vào sản xuất khiến chất lượng môi trường ngày đáng lo ngại Đáng ngại hầu hết chất thải chưa qua thu gom xử lý triệt để, mà thải xuống kênh rạch gây ô nhiễm môi trường trầm trọng Xâm hại trực tiếp đến nguồn nước mặt Cùng với tăng trưởng kinh tế xã hội làm cho tốc độ đô thị hóa Thành phố diễn nhanh, điều kiện hạ tầng sở, có hệ thống nước xử lý nước thải, có nhiều bất cập, gây nhiễm cho khu vực dân cư thành phố Hệ thống sơng ngịi bị ảnh hưởng mực nước triều cản trở việc thoát nước thành phố biển, đặc biệt nước thải sinh hoạt sản xuất, làm cho nước thải bị ứ đọng lại đe dọa gây ô nhiễm môi trường Vào mùa mưa, tượng ngập úng xảy thường xuyên nhiều vị trí thành phố, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh hoạt làm việc người dân Ô nhiễm nước thải vấn đề tương đối xúc xã hội nay, nhiên với mạng lưới thu gom xử lý nước thải nước ta lại gần chưa đáp ứng yêu cầu Nền kinh tế hệ thống hạ tầng chưa phát triển Nền đất yếu, kênh rạch nhiều, nên chế độ thoát nước phụ thuộc nhiều vào chế độ thủy văn Hệ thống thoát nước đặc thù, hệ thống cống nước nơng xả thẳng trực tiếp kênh, rạch mà không thu gom lại Thành phố Hồ Chí minh giống số tỉnh thành khác sử dụng hệ thống thoát nước chung Quận Thủ Ðức nằm vị trí cửa ngõ Ðơng Bắc Thành phố Hồ Chí Minh, tiếp giáp với vùng kinh tế trọng điểm phía Nam tỉnh Bình Dương, Ðồng Nai, gắn kết nhiều sở hạ tầng kỹ thuật đầu mối Thành phố khu vực, Diện tích tự nhiên quận Thủ Ðức 4.776ha, đất nơng nghiệp chiếm khoảng 32%, đất phi nông nghiệp chiếm khoảng 67,99% đất chưa sử dụng 0,01% Toàn Quận gồm có 12 Phường với tổng dân số 458.286 người (tính đến tháng 12 năm 2010) Q trình thị hóa bước hình thành nhóm cơng trình công cộng, công sở, trường học, chung cư cao tầng, khu công nghiệp, chất lượng sống nâng cao, với không gian mới, thảm xanh, phục vụ công đồng…Cùng với phát triển mạnh mẽ q trình thị hóa, cơng tác quản lý kiến trúc, hạ tầng đô thị đạt bước phát triển định Sự thay đổi góp phần đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cải thiện môi trường sống cho nhân dân mà tạo diện mạo kiến trúc, hạ tầng đô thị Tuy nhiên với kết phát triển chưa đáp ứng q trình thị hóa quận Thủ Ðức: - Hệ thống hạ tầng đô thị chưa đáp ứng nhu cầu phát triển thị hóa tương lai Bộ mặt không gian kiến trúc, hạ tầng đô thị chưa chỉnh trang đồng bộ, tập trung quy mô chưa bắt kịp với trình thị hóa Quận - Vấn đề giải xử lý nước, chống ngập úng chưa có bước chuyển biến rõ rệt mà tập trung giải xử lý cục mang tính tạm thời Ðặc biệt ô nhiễm môi trường nước thải người dân nước thải khu công nghiệp Để giải vấn đề điều trước tiên phải có mơ hình tổ chức thu gom xử lý phù hợp với điều kiện trạng đặc trưng vùng miền Việc nghiên cứu thu gom xử lý nước thải cần thiết cấp bách, góp phần trực tiếp vào việc cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường người dân làm thay đổi mặt Thành phố Hồ Chí minh nói chung quận Thủ Ðức nói riêng Vì đề tài luận văn chọn là: “Nghiên cứu đề xuất phương án thu gom, xử lý nước thải cho quận Thủ Ðức” Mục tiêu luận văn - Tổng quan thực trạng hệ thống thu gom xử lý nước thải Thành phố Hồ Chí Minh - Nghiên cứu đề xuất mơ hình phương án thu gom xử lý hiệu nhất, kinh tế phù hợp với đặc thù Thành phố Hồ Chí Minh - Đề xuất số mơ hình thu gom, xử lý vào thực tiễn quận Thủ Ðức Phạm vi nghiên cứu luận văn Phạm vi nghiên cứu luận văn nghiên cứu đánh giá thực trạng ô nhiễm tác động nước thải địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh từ đưa phương án giải tình trạng nêu áp dụng thực tiễn quận Thủ Ðức Phương pháp nghiên cứu a, Phương pháp kế thừa Là phương pháp thu thập số liệu từ dự án có sẵn, qua tổng hợp lại đưa nhận định, phương hướng nghiên cứu cho riêng b, Phương pháp khảo sát đo đạc Là phương pháp thu thập số liệu nghiên cứu dựa số liệu thu thập qua thực tế trình đo đạc, khảo sát c, Phương pháp thống kê Là phương pháp xử lý số liệu có Dùng cơng cụ tốn học, tốn thống kê, lý thuyết xác xuất để xử lý số liệu thu thập phân tích d, Phương pháp chuyên gia tham vấn cộng đồng Là phương pháp thu thập số liệu dựa việc vấn để tìm hiểu vấn đề Việc thực vài cá nhân hay nhóm người, nhóm cộng đồng 88 C1  1000 xQxHx 24 x365 1000 x13,8 x 24 x365 xa  x1.500  2.777.757.353đ 102 x b x dc 102 x0,8 x0,8 + Chi phí điện cho trạm XLNT:C2= 2.778.000.000đ +Chi phí điện cho mục đích khác: C3=20%(C1+C2)=1.111.151.471đồng Tổng chi phí điện để XLNT năm: Cđ=(C1+C2+C3)=6.666.908.824 đồng Chi phí nhân công: CL=18 công nhân x3.600.000đ/tháng.người x12 tháng =777.600.000đ Chi phí hóa chất (clo, xút, polimer, ) nước cấp: Ch = 2.200.000.000 đ Các chi phí sửa chữa: Csc= 1.200.000.000 đ/năm Tổng chi phí vận hành bảo trì: C=Cđ+CL+Ch+Csc=10.844.508.824 đồng Chi phí XLNT: 2.122 đồng/m3 nước thải 3.5.3 So sánh đánh giá công nghệ XLNT đề xuất Thơng thường, tiêu chí để đánh giá lựa chọn công nghệ XLNT đô thị là: - Hiệu XLNT theo thông số yêu cầu SS, BOD, TN, TP, Coliform; - Các tiêu kinh tế như: suất đầu tư xây dựng (triệu đồng/m3 công suất nước thải ngày), chi phí xử lý nước thải (đồng/m3 nước thải); - Sự phù hợp với điều kiện địa phương (điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế, khả cấp đất xây dựng, ) - Trình độ tiên tiến công nghệ khả chuyển giao cho đơn vị tiếp nhận; - Sự an toàn thân thiện hệ thống XLNT môi trường 89 Tổng hợp tài liệu nghiên cứu kinh nghiệm quản lý vận hành trạm XLNT có, phương án công nghệ XLNT đô thị công suất Q=14000 m3/ngày nêu Bảng 3.10 Bảng 3.10 So sánh lựa chọn phương án công nghệ XLNT Aeroten Hồ sinh học Hiệu Đảm bảo xử lý Đảm bảo xử lý Đảm bảo xử lý XLNT SS, BOD Có thể SS, BOD Trong SS, BOD Không SS, BOD TN xử lý N, P trường hợp xử lý xử lý N coliform hồ N P cần kết xử lý triệt để Bể lọc sinh học Mương oxi hóa Tiêu chí cải tiến Đảm bảo xử lý P hợp với q trình kị khí thiếu khí Các - Suất đầu tư xây - Suất đầu tư xây - Suất đầu tư xây - Suất đầu tư xây tiêu kinh dựng lớn (29,32 dựng tương đối dựng không lớn dựng không lớn tế triệu lớn (14,65 triệu (13,63 đồng/m3/ngày) đồng/m3/ngày) triệu (13,7 đồng/m3/ngày) thể tích xây - Chi phí vận hành - Chi phí vận triệu đồng/m3/ngày) - Chi phí vận dựng cơng trình lớn hành trung bình hành trung bình diện tích đất (2.766đồng/m3) (2.111 đồng/m3) (2.122 sử dụng lớn -Chi phí đồng đồng/m3) vận hành khơng đáng kể (1.235 đồng/m3) Sự phù - Cơng trình - Cơng trình chiếm - Cơng trình hợp với chiếm đất lớn; đất ít; điều kiện - Có thể tận dụng - Dễ bố trí cơng đối lớn; địa vực nước tự phương nhiên để xây trình chiếm đất tương - Yêu cầu mặt - Cơng trình chiếm đất ít; - Phải có mặt phù hợp phù hợp dựng cơng trình Trình độ - Khó kiểm sốt - Dễ kiểm sốt - Có thể tự động - Có thể tự động 90 Tiêu chí Hồ sinh học Aeroten Bể lọc sinh học Mương oxi hóa cải tiến tiên tiến trình xử lý trình xử lý, hóa kiểm sốt hóa kiểm sốt cơng -Có thể xử lý tự động hóa nghệ “sốc” nước - Q trình XLNT - Q trình XLNT - Khơng cần lắng trình xử lý; trình xử lý; thải đầu vào nhờ dễ bị cố dễ bị cố bùn sơ cấp ổn tính đệm yếu tố đầu yếu tố đầu định bùn; cơng trình; vào - Hầu khơng thải; có bùn thứ cấp; - Phải xử lý số - Phải ổn định bùn trình độ - Dễ vận hành lượng bùn lớn; bảo trì cơng - Có thể xử lý tăng cấp; trình cường kết -u cầu cơng nước vào nước - Yêu cầu công thải; nhân vận hành có sơ cấp bùn thứ hợp với q nhân vận hành có trình khác để đạt trình độ hiệu suất xử lý yêu cầu - u cầu cơng nhân vận hành trình độ cao Sự an - Khó xử lý mùi - Cơng tồn cho hồ kị khí; thân - Hồ hiếu khí xử mùi mùi; thiện với lý triệt để - Có thể xuất mơi kết hợp tạo cảnh ruồi, muỗi trường quan trình dễ - Cơng trình khó - Cơng trình khó hợp khối khử hợp khối khử hợp khối khử mùi; Diện tích - Diện tích chiếm - Diện tích chiếm - Diện tích chiếm - Diện tích chiếm xây dựng đất lớn; Tổng đất diện tích nhỏ; Tổng đất tương đối đất nhỏ khơng xây diện tích xây dựng nhỏ; Tổng diện cần bể lắng sơ dựng Fxd = Fxd= 100000m2 tích xây dựng giai cấp bể ổn định 773.863m2 đoạn I Fxd=110000m2 bùn; Tổng diện tích xây dựng Fxd=90000 m2 91 So sánh tiêu nêu Bảng14 thấy phương án XLNT mương oxy hóa cải tiến (dạng Carrousel) phương án khả thi Đối với phương án này, có chi phí đầu tư cao so với phương án (XLNT aeroten truyền thống) phương án (XLNT bể lọc sinh học), chi phí vận hành cao phương án (XLNT hồ sinh học) phương án diện tích đất xây dựng nhỏ (chỉ cần 90000 m2 cho hai giai đoạn) Như với diện tích đất dự kiến để xây dựng trạm XLNT cho giai đoạn XLNT theo cơng nghệ hồn tồn đảm bảo, ngồi cịn phần đất dùng để tạo vành đai xanh, ngăn cách với khu dân cư Đặc biệt, phương án XLNT mương oxy hóa cải tiến ngồi việc xử lý chất hữu theo BOD, hợp chất nitơ khử nhờ q trình hiếu khí – thiếu khí xen kẽ liên tiếp kênh Về khía cạnh cơng nghệ, phương án 4: XLNT mương oxy hóa cải tiến ưu việt hẳn so với phương án lại 3.5.4 Dây truyền công nghệ xử lý nước thải thành phố Rạch Giá theo phương án lựa chọn Dây chuyền xử lý nước thải theo phương án chọn thể hình Hình 3.7 92 NƯỚC THẢI VÀO SONG CHẮN RÁC RÁC BƠM FeCl3 LƯỚI CHẮN RÁC RÁC MƯƠNG OXY HĨA CẢI BÙN TUẦN HỒN MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN NƯỚC TÁCH TỪ BÙN BỂ CHỨA BÙN BỂ LẮNG BÙN THỪA NaOCl BỂ KHỬ TRÙNG XẢ MÙI TỪ HỐ BƠM, BỂ BÙN THÁP XỬ LÝ KHÍ SINH HỌC NÉN BÙN CƠ KHÍ ÉP BÙN BÙN KHƠ ĐƯỜNG BÙN ĐƯỜNG NƯỚC THẢI KHƠNG KHÍ SAU XỬ LÝ ĐƯỜNG HĨA CHẤT ĐƯỜNG KHÍ Hình 3.7 Sơ đồ cơng nghệ trạm XLNT theo phương án mương oxy hóa cải tiến 93 a, Các trình xử lý theo phương án đề xuất 1, Quá trình xử lý học a Song chắn rác thô Trước vào hầm bơm, nước thải dẫn qua song chắn rác thơ khí Song chắn rác thơ có nhiệm vụ loại bỏ vật cứng rác thải có kích thước lớn (thường 20 mm) nhằm bảo vệ thiết bị khí trạm tránh bị hư hỏng bào mòn Theo định kỳ, rác thải giữ lại song chắn rác thô cào xuống thùng đựng rác vận chuyển xả bỏ b Bể tiếp nhận Nước thải rời khỏi song chắn rác thô chảy tiếp vào bể tiếp nhận Từ bể tiếp nhận, nước thải dẫn đến cơng trình xử lý phía sau Bể tiếp nhận có chức điều hồ lưu lượng nước thải đầu vào Nước thải dẫn đến cơng trình phía sau với lưu lượng ổn định c Thiết bị lưới chắn rác tinh Trước vào hệ thống xử lý hóa lý, nước thải chảy qua lưới chắn rác tinh hoạt động tự động Hệ thống lưới chắn rác tinh sử dụng nhằm loại bỏ loại rác, chất rắn có kích thước lớn 6mm Sử dụng lưới chắn rác tinh cần thiết nhằm bảo vệ thiết bị khí phía sau khơng bị ăn mịn Nước thải rời khỏi lưới chắn rác tinh chảy tiếp vào hệ thống xử lý hóa lý 2, Q trình xử lý sinh học mương oxy hóa cải tiến Cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN cơng nghệ xử lý sinh học tiên tiến, sản phẩm nhiều năm nghiên cứu phát triển, việc phát minh quy trình xử lý MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN nằm 1967 Hiện tại, 1000 hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN vận hành khắp nới giới cho chất lượng nước sau xử lý cao Các lợi ích thực tiễn cơng nghệ MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN nằm việc tiết kiệm chi phí, hoạt động đáng tin cậy hiệu cao áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghiệp Sự tín nhiệm khách hàng cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN nằm hiệu xử lý 94 nhà máy XLNT dùng cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN tuân theo quy tắc thiết kế riêng Các quy tắc thiết kế phát triển qua nhiều thập niên kiểm chứng cơng trình cụ thể +Ngun lý hoạt động Ngun lý hoạt động hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN dựa việc phát triển có tính đột phá cơng nghệ mương oxy hóa Cũng giống tất mương oxy hóa thơng thường, MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN có hình dạng giống trường đua có trang bị tường ngăn nằm dọc theo chiều dài bể Hỗn hợp nước bùn trộn với khí trời máy sục khí bề mặt trục đứng có vận tốc vịng quay thấp (23-35 vịng/phút) Việc sử dụng máy sục khí đảm bảo việc khuấy trộn tiến hành thích hợp, tạo dịng chảy ngang độ xáo trộn định bể nhằm tránh tượng bùn lắng xuống đáy bể Trong nước thải chảy thành vòng bể, vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính) phân hủy hợp chất hữu hợp chất chứa Nito (N) Tùy thuộc vào trạng thái vận hành mà ta sử dụng, hỗn hợp nước thải bùn chảy qua khu vực giàu oxy (hiếu khí), cạn kiệt oxy (thiếu khí) kỵ khí hồn tồn nhằm tiến hành trình loại N Photpho (P) theo phương pháp sinh học Thông thường, hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN sử dụng xử lý nước thải xử lý sơ phương pháp học (lược rác, tách cát) không cần dùng đến bể lắng sơ Trong trường hợp vậy, việc thiết kế hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN dựa thời gian lưu bùn dài (theo hình thức thơng khí kéo dài) nhằm tiến hành q trình nitrat (NO3-) hồn tồn, sinh lượng bùn có tính ổn định cao đem xả bỏ cách dễ dàng mà không cần dùng đến trình làm ổn định bùn khác (bể phân hủy bùn) Tuy nhiên, nhiệt độ môi trường cao, thời gian lưu bùn giảm xuống đáng kể Trong tình nào, 95 bùn tách từ bể lắng sau MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN hồn tồn đem tách nước theo phương pháp truyền thống tiên tiến +Cấp Oxy khuấy trộn Một đặc điểm đặc biệt công nghệ MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN việc sử dụng máy sục khí bề mặt tốc độ thấp kiểu turbine, trục đứng Loại máy sục khí bề mặt cung cấp lượng oxy cần thiết hỗ trợ trình phân hủy sinh học chất hữu cơ, trì trạng thái lơ lửng vi sinh vật nước thải cách tạo dòng chảy rối nước thải tồn thể tích mương Các đặc tính kỹ thuật máy sục khí bề mặt phương diện công suất cấp oxy công suất khuấy trộn giữ nguyên suốt vòng đời thiết bị Trong khung thời gian ngắn (ví dụ – giờ), chế độ chảy bể chế độ “chảy đều”, khung thời gian lớn (ví dụ thời gian lưu nước bể), chế độ chảy chế độ khuấy trộn hoàn chỉnh Chế độ thủy lực đa dạng cho phép tận dụng ưu điểm loại dịng chảy bể Máy sục khí bề mặt lắp đặt đầu bể nên dễ dàng tháo lắp sữa chữa, khác với hệ thống phân phối khí dạng đĩa hay ống lắp chìm đáy bể Cấu hình hệ thống MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN trình bày Hình 3.8 Vùng hiếu khí Vùng thiếu khí / kị khí Hình 3.8 Cấu hình hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN Nhằm giúp tăng tối đa tính linh hoạt lúc vận hành tăng khả loại chất dinh dưỡng, ta cần điều chỉnh lượng điện cung cấp cho máy sục khí bề mặt dựa nhu cầu oxy thực tiễn tải trọng thực tiễn vận hành Đối với hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN, tổng lượng oxy 96 cấp vào thay đổi cách thay đổi số vịng quay máy sục khí bề mặt Một yếu tố quan trọng máy đo oxy hòa tan (DO), lắp đặt phía hạ lưu khu vực hiếu khí (chịu tác động mạnh máy sục khí bề mặt) đo lượng DO thực Giá trị DO thực truyền dẫn dạng tín hiệu đến hệ thống điều khiển tự động hoạt động theo nhiều phương thức khác Hệ thống tối ưu lượng Oxy đưa vào nước thải cách thay đổi số vịng quay máy sục khí bề mặt Ngồi DO, cịn có thơng số khác tác động đến số vịng quay máy sục khí bề mặt pH, nhiệt độ nước thải, lưu lượng, NH4-N NO3-N, v.v Bằng cách làm vậy, lượng oxy cung cấp vào đáp ứng nhu cầu oxy thực tiễn lúc vận hành, đồng thời tiết kiệm điện tiêu thụ máy sục khí bề mặt Tại thời điểm, nhu cầu oxy thực thấp, lượng oxy cần cấp tiết giảm cách dừng hẳn hoạt động máy sục khí, nhờ tiết kiệm đáng kể điện tiêu thụ + Máy sục khí bề mặt sử dụng đĩa khuấy Con tim hệ thống xử lý nước thải nằm cơng nghệ mương oxy hóa MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN kết trình xử lý chất lượng nước sau xử lý phụ thuộc vào hoạt động MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN Máy sục khí bề mặt với tên thương mại với đĩa khuấy có hình dạng “chiếc dù lật ngược” sử dụng để cấp khí cho MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN Trong q trình thiết kế, Máy sục khí bề mặt sử dụng đĩa khuấy khơng đơn thiết bị cung cấp oxy, q trình hoạt động khí, động học (điện năng, kích thước, hình dạng bánh cơng tác, tốc độ vòng quay chiều sâu ngập nước, v.v) đặc điểm q trình xử lý (cơng suất oxy cung cấp, lượng phân bố nhằm tạo dòng chảy, khuấy trộn, v.v) xem phần bên quy trình thiết kế trình xử lý, mơ hình thủy lực cho tồn cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN 97 Nói tóm lại, Máy sục khí bề mặt sử dụng đĩa khuấy thiết kế riêng biệt nhằm phục vụ cho việc vận hành cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN Hình 3.9 Máy sục khí bề mặt sử dụng đĩa khuấy Tốc độ chức TẮT / MỞ máy sục khí bề mặt sử dụng đĩa khuấy điều khiển hệ thống điều khiển tự động theo thời gian dựa giá trị thông số trình đo đạc thiết bị đo lắp hệ thống + Phần mềm điều khiển Tự động Quá trình điều khiển hệ thống MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN thực phần mềm tự động, nghiên cứu & phát triển qua nhiền năm nghiên cứu thực nghiệm việc điều khiển MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN Phần mềm phần mềm điều khiển đa biến số não hệ thống điều khiển cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN + Các thuận lợi sử dụng cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN Hệ thống MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN chứng minh tính hiệu việc xử lý nước thải sinh hoạt & công nghiệp so với công nghệ khác thuận lợi sau: - Hiệu loại chất hữu hòa tan (BOD5) cao, đến 95% Nồng độ BOD5 nước thải sau xử lý thường cịn 10 mg/l thấp mg/l - Cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN cho phép đạt tỉ lệ nitrat hóa cao (hơn 90%) 98 - Với việc phân chia khu vực hiếu khí / thiếu khí MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN, tỉ lệ khử nitrat (denitrification) đạt cao; hàm lượng Tổng Nito Kjeldahl (TKN) nước thải sau xử lý thường 10 mg/l - Khi cần thiết, tiến hành việc loại Photpho (P) phương pháp sinh học với hiệu suất cao (hơn 80%) - Chi phí xây dựng vận hành thấp - Việc vận hành đơn giản sử dụng thiết bị kèm - Vận hành đơn giản đáng tin cậy nhờ sử dụng máy sục khí bề mặt có độ bền cao bảo trì dễ dàng so với bảo trì thiết bị phân phối khí dạng đĩa hay ống lắp chìm đáy bể - Bùn sinh có tính ổn định cao nên khơng cần dùng thêm q trình phân hủy để ổn định bùn (phân hủy kị khí hiếu khí) - Cơng nghệ MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN có tính đệm cao nhằm hấp thu thay đổi đột ngột tải trọng hữu (tăng đột biến) Các thay đổi đột ngột không ảnh hưởng đến ổn định MƯƠNG OXY HĨA CẢI TIẾN Ngồi ra, MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN chịu hàm lượng chất vô cơ, kim loại nặng định nước thải mà khơng ảnh hưởng đến q trình phân hủy vi sinh vật bể 3, Bể lắng (sinh học) Sau kết thúc trình xử lý sinh học MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN, nước thải dẫn vào bể lắng sinh học nhằm tách bùn nước theo phương pháp lắng trọng lực Một phần bùn đáy bể lắng tuần hoàn lại MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN Bùn dư xả vào ngăn chứa bùn sinh học Nước thải rời khỏi bể lắng sinh học tiếp tục xử lý phương pháp hóa lý 99 4, Q trình khử trùng Nước thải sau xử lý hóa lý khử trùng trước xả vào nguồn tiếp nhận Việc khử trùng cần thiết nhằm tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh có nước thải Hợp chất khử trùng thường hợp chất chứa Clo châm vào bể qua hệ thống định lượng châm hóa chất Trong bể khử trùng có bố trí vách ngăn hướng dịng chảy nhằm tăng cường khả khuấy trộn thời gian tiếp xúc nước thải với hóa chất khử trùng Nước thải sau khử trùng xả vào nguồn tiếp nhận 5, Quá trình xử lý bùn + Bể chứa bùn hóa lý Ngồi giai đoạn xử lý nước thải, vấn đề xử lý bùn giai đoạn quan trọng trạm xử lý nước thải Bùn sinh từ trạm xử lý nước thải cơng nghiệp thường có loại: bùn hóa lý bùn sinh học Bùn hóa lý sinh từ q trình keo tụ, tạo phản ứng kết tủa vận chuyển từ đáy bể lắng hóa lý qua bể chứa bùn hóa lý Bể chứa bùn hóa lý có nhiệm vụ tách nước sơ bùn hóa lý trước bùn bơm vào máy ép bùn để tiến hành trình tách nước sau cùng, tạo bánh bùn Phần nước thải sau tách bùn quay lại hầm bơm + Bể chứa bùn sinh học Bùn sinh học sinh vi sinh vật thừa cịn sót lại bể lắng sinh học Bùn vận chuyển từ đáy bể lắng sinh học bể chứa bùn sinh học nhằm tiến hành trình tách nước sơ trước bơm vào máy ép bùn để tiến hành trình tách nước sau tạo bánh bùn Phần nước thải sau tách bùn quay lại hầm bơm + Máy ép bùn Theo định kỳ, bùn từ bể chứa bùn hóa lý sinh học bơm vào máy ép bùn để tách nước tạo bánh bùn đem đổ bỏ Bùn hóa lý sau ép mang chơn lấp tích hợp Bùn sinh học sau ép, có thành 100 phần vơ thấp, sử dụng làm phân bón Nước thải sau ép bùn tuần hồn lại hầm bơm 6, Q trình xử lý mùi Nhằm giảm thiểu việc tạo mùi hôi trạm xử lý nước thải gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, bể xử lý trạm bao che/bao phủ phù hợp Các bể xử lý cần bao che bao gồm: hầm bơm, bể chứa bùn hóa lý, bể chứa bùn sinh học Khí sinh từ cơng trình đơn vị thu gom xử lý hệ thống xử lý mùi hôi phương pháp sinh học Hệ thống xử lý mùi có khí thải hệ thống xử lý mùi hôi phương pháp sinh học, sử dụng vi khuẩn tự nhiên có khả loại bỏ, phân hủy chất gây mùi hôi khí thải H2S, Nox Hệ thống xử lý mùi hôi trang bị vật liệu đệm (sỏi vật liệu nhựa) dùng làm mơi trường dính bám cho vi khuẩn Các vật liệu nằm chìm nước thải chứa hệ thống Nước thải trích từ bể lắng sinh học Khí bơm vào hệ thống tiếp xúc với nước thải vi sinh dính bám vật liệu đệm nhằm tiến hành trình phân hủy chất tạo mùi nước thải Khí thải sau xử lý phóng thích vào môi trường Theo định kỳ, nước thải rút khỏi hệ thống thay nước thải bể lắng Nước thải rời khỏi hệ thống quay hố bơm 101 KẾT LUẬN Thành phố Hồ Chí Minh trung tâm kinh tế quan trọng kinh tế nước, nhằm đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững lâu dài bên cạnh việc phát triển kinh tế cần có đầu tư phát triển hệ thống hạ tầng Nhằm đảm bảo môi trường sống, cảnh quan đô thị, bảo vệ nguồn tài nguyên nước tránh nhiễm Vì việc xây dựng hệ thống thoát nước xử lý nước thải cho đô thị vấn đề thiết thực cấp bách nhằm nâng cao chất lượng đô thị đáp ứng nhu cầu phát triển mở rộng đô thị, phục vụ phát triển kinh tế tương lai - Với mơ hình tổ chức nước giải vấn đề ngập úng thị, cải thiện tình trạng vệ sinh mơi trường sống môi trường nước Cải thiện cảnh quan đô thị Đồng thời đáp ứng với tình hình thực tiễn nguồn vốn có hạn khơng thể đầu tư làm Tận dụng hệ thống nước có phù hợp với địa phương - Nước thải xử lý đáp ứng nhu cầu xả thải môi trường nhà nước yêu cầu - Mơ hình Định hướng lựa chọn giải pháp kỹ thuật thoát nước phù hợp cho quận địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh - Tạo sở cho cơng tác lập dự án đầu tư xây dựng, thiết kế thi công cơng trình nước xử lý nước thải KIẾN NGHỊ - Luận văn dừng lại mức độ nghiên cứu, cần có nghiên cứu sâu áp dụng thực tế - Để đạt hiệu cao việc thu gom xử lý cần có đầu tư với quy mô lớn, huy động nhiều nguồn vốn để thực triệt để việc thu gom - Cần có tuyên truyền nâng cao ý thức sử dụng, vệ sinh môi trường thành phố 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Tuấn Anh, Tài liệu chế độ khí tượng - thuỷ văn vùng Đồng Sông Cửu Long- (ĐH Cần Thơ) [2] Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải thị NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Hồng Huệ, Trần Đức Hạ (2002), Thoát nước, tập 2: Xử lý nước thải NXB Khoa học kỹ thuật [4] Hồng Văn Huệ, Thốt nước tập NXB Khoa học kỹ thuật [5] Trịnh Xuân Lai (2000), Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải NXB Xây dựng [6] Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (1996), Cấp thoát nước, NXB Khoa học kỹ thuật