các giải pháp tổng hợp cải thiện môi trường nước đô thị

Trang 1

Các giải pháp tổng họp cải

thiện mơi trường nước đơ thị

TS NGUYỄN NHƯ HÀ

Cơng ty Cổ phần Nước và Mơi trường Việt Nam (VIWASE) PGS.TS TRẤN ĐỨC HẠ

Viện Khoa học và Kỹ thuật mơi trường (IESE) - Đại học Xây dựng Hà Nội

1 HIEN TRANG MOI TRƯỜNG NƯỚC CÁC HO

DO THI NUGC TA _

Các đơ thị nước ta phân bố ở 8 vùng sinh thái khác nhau Tuy nhiên, do phần lớn được xây dựng ở những vùng đất thấp nên trong đơ thị thường hình thành các kênh hồ để điều hồ, tiêu thốt nước mưa và tạo cảnh quan sinh thái đơ thị Một số hồ đơ thị cịn tiếp nhận

nước thải hoặc kết hợp vừa là mơi trường cảnh quan, điều tiết nước mưa vừa nuơi cá Hiện nay, trong khu vực

đơ thị thường cĩ 5 loại hồ chính được phân theo chức năng của nĩ: hồ cảnh quan, hồ điều tiết nước mưa, hồ

nuơi cá, hồ tiếp nhận nước thải và hồ đầu mối Các chức

năng này cĩ thể tổ hợp với nhau phụ thuộc vào điều

kiện địa lý và sinh thái trong vùng cũng như vị trí của

hồ đĩ trong đơ thị

Tuy nhiên, do sự phát triển đơ thị, hồ phải tiếp nhận

một lượng nước thải vượt quá khả năng tự làm sạch của nĩ Ngồi ra, từ nhiều mục đích khác nhau, vấn đề quản lý khai thác các hồ bị chồng chéo Hồ đơ thị bị ơ nhiễm nặng, diện tích bị thu hẹp dần Phần lớn các hồ đơ thị khơng đảm bảo được chức năng điều tiết nước mưa Chức năng khung sinh thái đơ thị của hệ thống hồ bị đe doạ Một số hồ ở các đơ thị ven biển lại thường bị ảnh

hưởng của thuỷ triều nên chất lượng nước khơng ổn

định Đơ thị hố là nguyên nhân của sự gia tăng lượng

nước thải và thu hẹp diện tích mặt nước tự nhiên trong

các đơ thị

Các hệ thống hồ trong nội thành phần lớn ở trạng thái ơ nhiễm nặng và phú dưỡng Theo kết quả quan

trắc của Cục Bảo vệ mơi trường và của Viện Khoa học và

Kỹ thuật mơi trường (trường Đại học Xây dựng) nhiều

năm qua, các đơ thị tại những thành phố chưa cĩ hoặc

hệ thống thốt nước khơng hợp lý, trở thành nơi tiếp nhận nước thải, đều cĩ giá trị các chỉ tiêu ơ nhiễm vượt

tiêu chuẩn cho phép (TCCP) theo quy định cột B của

TCVN 5942-1995 từ 2 đến 70 lần Mỗi ngày, thành phố

xả trên 400.000m3 ra mơi trường trong đĩ số lượng nước

thải được xử lý chỉ cĩ 2,5%; gần 1.200m3 rác thải sinh hoạt/ngày chưa được thu gom đang xả vào các khu đất ven hồ, kênh mương Chỉ số BOD, DO, NH4, co-

liform ở các kênh hồ đều vượt quá quy định cho

phép Tại tp HCM, chí cĩ 24/142 cơ sở y tế lớn cĩ xử lý nước thải, cịn khoảng 3000 cơ sở sản xuất gây ơ nhiễm 32 | CÁP THỐT NƯỚC VN “ Số 6 (69) TI! - 2009

thuộc diện phải di dời Tại Hải Phịng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương, , nồng độ các chất ơ nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá

TCCP Các chỉ tiêu hàm lượng chất lơ lửng, BOD,

COD, đều vượt TCCP từ 5 - 10 lần Hàm lượng oxi hồ tan trong hồ dao động và luơn ở mức thấp Việc xả nước thải khơng được xử lý gây ra tình trạng ơ nhiễm

kênh, hồ đơ thị với mức —- mezoxaprobe

2 CẢI TẠO, TƠ CHỨC THỐT NƯỚC VÀ XỬ LÝ

NƯỚC THÁI HOP LY CHO CAC HO

Biện pháp tốt nhất để cải thiện chất lượng nước hồ là hạn chế xả nước thải và chất thải vào hồ Đây là nhĩm

các biện pháp cơng trình trên bờ hồ như: xây dựng hệ

thống cống bao tách nước thải khơng cho trực tiếp xả

vào hỗ; xây dựng cơ sở hạ tầng quanh hồ: đường dạo, hệ

thống thu gom và tách nước thải, nước thải đưa về trạm xử lý tập trung

a Tách nước thải và nước mưa đợt đầu khỏi hồ

Khi xả vào hồ, các loại nước thải đơ thị sẽ gây lắng cặn, ơ nhiễm hữu cơ làm thiếu hụt oxy, gây phú dưỡng và độc hại đối với nguồn nước Vì vậy, các loại nước thải này cần được tách khỏi hồ hoặc phải được xử lý đáp ứng yêu cầu vệ sinh mới được xả vào hồ

Nước mưa từ các khu dân cư, đơ thị và khu cơng nghiệp cuốn trơi các chất bẩn trên bề mặt và khi chảy vào sơng, hồ sẽ gây nhiễm bẩn thuỷ vực Vì vậy, ngồi

nước thải, nước mưa đợt đầu trong khu vực đơ thị cũng

cần phải tách khỏi hồ

Sợ đồ tách nước thải và nước mưa đợt đầu ra khỏi hồ bằng đập tràn tách nước và tuyến cống bao, nêu trên

Hình 1 Sơ đồ tuyến cống tách nước mưa ra khỏi hồ

Hình 1 Sơ đồ tuyến cống tách nước mưa ra khỏi hơ

1 Đập tràn tách nước thải và nước mưa đợt đầu;

2 Tuyến cống bao tách nước thải xả ra sơng (mương)

Trang 2

Vai trị chính trong việc tách nước thải và nước mưa

ra khỏi hồ là đập tràn tách nước Về mùa khơ cũng như

khi mưa nhỏ, nước trong cống khơng thể vượt qua đập

tràn để chảy vào hồ Nước thải và nước mưa đợt đầu theo tuyến cống bao số 2 chảy ra mương thốt nước hoặc về trạm xử lý nước thải tập trung Khi mưa to, cĩ thể

một lượng cát trên bề mặt chảy vào cống nước mưa

b Xử lý nước thải trước khi xả vào hồ

Trong trường hợp đặc biệt, khi tổ chức thốt nước phân tán, nước thải được xử lý đáp ứng các quy định về

vệ sinh mơi trường và phù hợp với khả năng tự làm sạch

của nguồn tiếp nhận sẽ được xả vào hồ Sơ đồ tổ chức thốt nước và xử lý nước thải như thế sẽ cĩ hiệu quả kinh tế cao do giảm được kinh phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thốt nước thải Mặt khác, về mùa khơ khi

độ bốc hơi từ mặt nước hồ lớn, nước thải được làm sạch

sẽ thường xuyên bổ cập để duy trì mực nước, đảm bảo cảnh quan cho hồ đơ thị Tổ chức thốt nước với trạm XLNT hồ Trúc Bạch (thành phố Hà Nội) là một ví dụ điển hình của nguyên tắc này

Đối với các trạm XLNT lưu vực hồ, các yêu cầu xử lý tập trung vào việc giảm hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, các chất dinh dưỡng như: nitơ và photpho, tổng col- iform đến mức giới hạn cho phép nhằm duy trì chế độ ơxy cũng như hạn chế nguy cơ phú đưỡng và xuất hiện bệnh dịch trong hồ Mức độ XLNT cần thiết được xác định dựa vào các quy chuẩn và tiêu chuẩn mơi trường Việt Nam như: QCVN 8:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, QCVN

14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước

thải sinh hoạt và tiêu chuẩn mơi trường TCVN 5945: 2005 - Nước thải cơng nghiệp - Tiêu chuẩn thải

Các phương pháp XLNT lưu vực hồ cĩ thể là xử lý

sinh học trong điều kiện nhân tạo hoặc xử lý hố học Sơ đồ cơng nghệ, cấu tạo và chế độ vận hành các cơng trình

trạm XLNT phụ thuộc loại nguồn tiếp nhận

Khi xây dựng các trạm XLNT trong khu vực hồ đơ

thị, điểm cần lưu ý là đảm bảo các yêu cầu vệ sinh mơi trường và cảnh quan Vì vậy, các vấn đề khử mùi, chống ồn, hợp khối cơng trình để hạn chế ơ nhiếm mơi trường, giảm diện tích xây dựng và giữ gìn cảnh quan phải được tính đến trong quá trình thiết kế tram XLNT

Việc thiết kế trạm XLNT phải dựa và yêu cầu bảo vệ mơi

trường khu vực theo TCVN 7222:2002

3 TANG CUONG QUA TRINH TU LAM SACH

TRONG HO

Tự làm sạch là tổ hợp các quá trình tự nhiên như các quá trình thuỷ động lực, hố học, vi sinh vật học, thuỷ sinh học, diễn ra trong nguồn nước mặt bị nhiễm bẩn nhằm phục hồi lại trạng thái chất lượng nước ban đầu Như vậy, tự làm sạch bao gồm các quá trình vật lý pha lỗng nước hồ với nước thải, làm giàu oxy cho hồ và quá trình sinh học, hố học chuyển hố các chất ơ nhiễm

trong hồ

_KHCA HOC - CONG NGHE

a Tăng cường quá trình pha lỗng nước hơ với nước thải

Nước thải xả vào hồ phải đáp ứng các yêu cầu:

khơng ảnh hưởng đến mơi trường cảnh quan khu vực và ” hiệu quả xáo trộn là tốt nhất Như vậy, nước thải: phải

được xả nhập và nên xả cĩ áp

Cĩ thể dùng các loại miệng xả như cống xả ejecto,

cống xả phân tán, để xáo trộn đều nước thải với nước

hồ và làm giàu oxy cho nguồn ước

b Tăng cường pha lỗng nước nguồn với nước

thải bằng biện pHí cập nước sạch

Chất lượng nước phụ thuộc vào hai yếu tố: tải trọng

chất bẩn và lưu lượng nước Để cĩ được nồng độ chất ơ nhiễm tại điểm tính tốn sau khi tiếp nhận nước thải

nằm trong giới hạn cho phép phải bổ sung thêm nước sạch từ thuỷ vực khác Với nguyên tắc nêu trên, một số

phương pháp pha lỗng, làm sạch và thau rửa các sơng mương hồ thốt nước được nêu trên hình 2

Hồ tiếp nhận nước thải Hồ nước sạch

a Nguồn nước sạch là hồ b Nguồn nước sạch là sơng

Hình 2 Các phương án bỗ cấp nước sạch cho hồ đơ thị

Một số đề xuất như: dùng nước hồ Yên Sở sau khi được làm sạch để thau rửa sơng Sét và sơng Kim Ngưu,

dùng nước hồ Tây để thau rửa, làm sạch mương Thụy

Khuê ở Hà Nội, kết nối các hồ thành chuỗi trong để sử dụng nước các hơ phía trước đã được làm sạch để pha

lỗng nước cho các hồ sau (ví dụ: chuỗi hồ Bình Minh, Hào Thành, Bạch Đằng, tại Hải Dương)

c Làm giàu oxy cho hồ

Quá trình tự làm sạch hồ đơ thị cĩ thể được tăng

cường bằng biện pháp làm thống nhân tạo hay là cấp

oxy cưỡng bức Quá trình này sẽ bổ sung thêm oxy để vi khuẩn tiếp tục oxy hĩa các chất hữu cơ theo nước thải xả

vào hồ Cơ chế oxy hĩa các chất trong hồ giống như cơ

chế tự oxy hĩa, tuy nhiên nĩ cịn kèm theo hàng loạt các phản ứng khác, hỗ trợ cho quá trình phục hồi chất lượng nước sau khi tiếp nhận nước thải

Hiện nay cĩ nhiều biện pháp làm thống nhân tạo để cấp oxy cho nguồn nước Đĩ là các biện pháp động hoc, cơ khí, thủy động lực học, khí nén hoặc biện pháp tổng

hợp bam gồm các quá trình sục khí, khuấy trộn

d Tăng cường quá trình chuyển hố các chất ơ nhiễm trong hồ bằng thực vật thuỷ sinh

Số 6 (69) TII - 2009 > CẤP THỐT NƯỚC VN | 33

Trang 3

Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để loại bỏ

các chất ơ nhiễm dựa trên cơ sở quá trình chuyển hố vật chất trong hệ sinh thái thuỷ vực thơng qua chuỗi thức ăn Trong mơi trường nước, tảo và các thực vật thuỷ sinh (aquaticplants) tạo nên năng suất sơ cấp của thuỷ vực Chúng hấp thụ nitơ (NH4+, NO3-), phốtpho,

carbon để sinh trưởng Thực vật thủy sinh cĩ vai trị rất

quan trọng trong việc tham gia loại bỏ các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtơph, các kim loại nặng,

các tác nhân gây bệnh

Tuỳ thuộc vào đặc điểm của nước thải và nước hồ mà người ta sử dụng các loại thực vật thuỷ sinh như thế

nào cho phù hợp Để xử lý nuoc thải người ta thường

dùng các loại thực vật nổi như bèo lục bình, bèo ong,

Đối với hồ đơ thị nhĩm thực vật bám rễ đáy hồ được

đánh giá cao vì nĩ ít chiếm mặt hồ và dễ kiểm sốt Tuy

nhiên, hồ sâu và thường bị phú dưỡng đo tảo phát triển trên bề mặt nên các loại thực vật này khĩ phát triển Để nuơi trồng các loại thực vật này cũng như tạo cảnh quan cho hồ đơ thị, cĩ thể lựa chọn một loại thực vật bám rễ

vào đất để trồng ven hồ (cơng nghệ “vùng rễ”)

e Tăng cường quá trình chuyển hố các chất ơ nhiễm trong hồ bằng chế phẩm sinh học

Nhiều nghiên cúư của Viện Cơng nghệ sinh học,

Khoa sinh học trường Đại học Khoa học tự nhiên, Viện Khoa học và Kỹ thuật mơi trường, trường Đại học Xây

dựng cho thấy trong các hồ đơ thị cĩ nhiều chủng loại

vi sinh vật cĩ khả năng sử dụng chất hữu cơ và một số

chất khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng và nhờ vậy sinh khối của chúng tăng lên Các vi sinh vật này được sử dụng để phân hủy các chất

ơ nhiễm hữu cơ và vơ cơ dư thừa và gây độc trong mơi

trường nước Một số cơ quan nghiên cứu như Trung tâm

vi sinh vật học ứng dụng - Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Cơng nghệ thực phẩm, Viện Sinh học - Cơng nghệ thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tạo

được chế phẩm vi sinh vật hiếu khí để thả vào các ao

nuơi tơm nhằm giảm thiểu các chất hữu cơ, NH4+,

NO3- trong nước Các chế phẩm sinh học TL của Bộ

Khoa học và Cơng nghệ cũng được nghiên cứu, sử dụng

thử tại hồ Văn - Hà Nội trong tháng 6/2008 Một số

nước đã sử dụng vi sinh vật EM (Effective

Microorganisms) để xử lý nước thải các ao hồ ơ nhiễm

nặng Kết quả của quá trình là mùi hơi thối được giảm, nước trong hơn, chu kỳ nạo vét hồ giảm

4 GIAM THIEU NGUON 6 NHIEM TU TANG

DAY VA BUN CAN

Biện pháp này thường chỉ áp dụng cho các hồ nhỏ, đặc biệt là các hồ nội thành Vấn đề lớn nhất của giải pháp này là việc xử lý bùn cặn nạo vét (ơ nhiễm các kim

loại nặng gây độc, với yêu cầu diện tích lớn cho bãi chơn

-_ lấp bùn) và dễ gây ra hiện tượng phốtpho tái hịa nhập

tức thời vào nước lớn, làm thay đổi mơi trường sống của thủy sinh Chi phí cho giait pháp này thường cao Tuy nhiên, so với giải pháp bao phủ lát đáy, giải pháp này

34 | CAP THOAT NUGCVN ?» So 6 (69) TI | - 2009

hiệu quả cao hơn do loại bỏ được tồn bộ chat 6 nhiễm

tích tụ ra khỏi hồ Điều kiện lý tưởng để áp dụng phương pháp này là trường hợp khơng yêu cầu bảo vệ thủy sinh trong quá trình nạo vét Khi đĩ, nước hồ sẽ

được tháo cạn, tồn bộ bùn đáy được nạo vét bằng các

thiết bị cơ giới

a Thay nước tầng đáy

Nước tầng đáy thường nghèo oxy và giàu chất đinh dưỡng do quá trình lắng và bổ sung từ bùn đáy Biện pháp này nhằm bổ sung oxy cho tầng đáy và giảm

lượng dinh dưỡng trong nước Nguyên tắc làm việc của

biện pháp này được trình bày ở Hình 3

Nước dưới đáy hồ cĩ hàm lượng DO thấp, nồng độ

chất hữu cơ cao do bùn lắng Hệ thống bơm chìm chạy

bằng năng lượng mặt trời hút nước đáy hồ đưa lên xử lý

tại bãi lọc trồng cây trên bờ hồ Nước sau quá trình xử lý cĩ BOD, TN, TP thấp được xả lại hồ Nước tuần hồn trở lại tạo điều kiện xáo trộn, phá vỡ sự phân tầng, tạo chế độ động trong hồ

b Thơng khí tầng đáy

Khi nguồn nước bị ơ nhiễm, một trong những biểu hiện là thiếu oxy hịa tan trầm trọng, đặc biệt ở tầng

đáy Trong kỹ thuật thơng khí tầng đáy, khối nước nghèo oxy ở tầng đáy được thiết bị hút lên và trải đều

trên mặt thống Do được tiếp xúc trực tiếp với khơng khí giàu oxy nên hiệu quả trao đổi oxy hơn hẳn các phương pháp khác Oxy hịa tan được phân bố đều khắp nguồn nước nên quá trình tự làm sạch của nước hồ diễn ra mạnh, vi khuẩn hiếu khí phát triển hạn chế sự

phát triển của tảo Ngồi ra, các khí độc (H25,NH3,

CH4) ở tầng nước đáy được đưa lên và kkhuyếch tán vào khơng khí Khi đưa lên mặt thống, nước được sát trùng loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh bởi tia cực tím của

mặt trời Tầng đáy được thơng khí sẽ kích thích vi sinh

vật hiếu khí, động vật bậc thấp tầng đáy phát triển, giảm lượng bùn đáy, độ pH nước tăng tạo điều kiện chuyển hĩa phốtpho (P) thành dạng khơng hịa tan, thủy phân lắng tụ kim loại nặng Tải lượng ơ nhiễm mà nguồn nước cĩ thể chịu được cao hơn Chất lượng

Soa vo diéu chinh

Pe Tang mat Tang gitta

Bơm hút nước trở lại

Trang 4

nước hồ được cải thiện là hồn tồn cĩ thể chấp nhận được Thiết bị thơng khí tầng đáy cĩ suất năng lượng của kỹ thuật khoảng 50 - 200w /1000m2, di chuyển dé đàng trên mặt hồ

5 TO CHUC QUAN LY HO DO THI

Để xây dựng được mơ hình quản lý hệ thống hồ đơ

thị, cần phân loại hồ theo chức năng vốn cĩ nhằm thuận

tiện cho việc phân cấp quản lý, tránh để hiện tượng

quản lý chồng chéo như ngày nay Đối với các hồ nội

thành, điều hịa nước mưa, chống úng ngập phải được

coi là chức năng chính Các hồ nằm đầu lưu vực thốt nước, khả năng điều hịa nước mưa hạn chế thì chức năng tạo cảnh quan để vui chơi giải trí phải được ưu tiên Căn cứ vào hiện trạng các hồ, cĩ thể chia chúng thành 3 nhĩm:

1 Nhĩm 1: Các hồ chỉ làm nhiệm vụ thốt nước; 2: Nhĩm 2: Các hồ vừa làm nhiệm vụ điều hịa vừa tạo cảnh quan mơi trường, vui chơi giải trí;

3 Nhĩm 3: Các hồ vừa làm nhiệm vụ điều hịa nước

mưa vừa nuơi trồng thủy sản;

Cĩ thể cĩ hai mơ hình quản lý hồ đơ thị như sau:

a Phuong án 1:

Các cơng ty thốt nước hoặc cơng trình đơ thị quản lý tồn diện các hồ thuộc nhĩm 1 Đối với các hồ nhĩm

2 và nhĩm 3, cơng ty thốt nước quản lý mực nước, cịn việc khai thác và sử dụng vực nước được giao cho các

đơn vị khác quản lý b Phương án 2

Các cơng ty thốt nước trình đơ thị quản lý tồn bộ các hồ điều hịa trên địa bàn thành phố trên

cơ sở đảm bảo hài hịa các mục tiêu khai thác vực nước

hồ Sở Xây dựng kết hợp với Sở Tài nguyên và Mơi

ee ae

KHÍ A HOC - CONG NGHIE ee

trường để ra các nhiệm vụ cụ thể cho từng hồ phù hợp với yêu cầu thốt nước và bảo vệ cảnh quan mơi trường Để ca lý tốt các hồ, bên cạnh hai phương án nêu trên, cần cĩ sự kết hợp chặt chẽ giữa các đơn vị hành - 7 chính quản lý các hồ như UBND các quận, phường, UBND thành phố sẽ soạn thảo các điều lệ, quy chế quản lý cụ thể về mặt nước Đây là cơ sở để các ngành phối hợp quản lý hiệu quả và thống nhất các hồ

Các giải pháp cụ thể về quản lý hồ là:

e Quản lý chặt chẽ đất đai xây dựng xunh quanh hồ, e Soạn thảoc định cụ thể về quản lý và khai thác vực nước;

e Xây dựng các dự án quy hoạch cải tạo tình trạng

ơ nhiễm các hồ trong đơ thị hiện nay;

e Xây dựng hệ thống kiểm sốt mơi trường hệ thống hồ;

e Xây dựng quy chế xử phạt các hành vi vi phạm hệ

thống hồ

Một điều quan trọng nữa là phải giáo dục cộng đồng, giúp họ cĩ thể thấy rõ được ý nghĩa và tầm quan trọng của hệ thống sơng hồ trong đời sống để từ đĩ trực tiếp tham gia vào cơng tác bảo vệ và gĩp phần cải thiện chất lượng mơi trường nĩi chung và nước hồ nĩi riêng

6 KET LUAN

Trên cơ sở nghiên cứu hiện trạng các hồ đơ thị các

vùng sinh thái khác nhau cũng như nghiên cứu cụ thể các biện pháp cải thiện chất lượng nước các hồ đo thị tại

3 thành phố Hải Phịng, Đà Nẵng và Bắc Ninh, đề tài

nghiên cứu khoa học mã số RDMT 15 - 06 đã nghiên

cứu và đề xuất các giải pháp tổng hợp để cải thiện mơi

trường nước một số hồ đơ thị tại các vùng s ` thái khác nhau như sau: -

Bảng 1 Các biện pháp kỹ thuật tổng hợp bảo vệ hồ đơ thị

Loại hồ Đặc điểm và chức năng Hồ tiểu khu Hồ mới, diện tích nhỏ, điều hịa

(các khu đơ

thị mới) lưu vực bé, điều hịa vi khí hậu Hồ thành (hồ

trung tâm đơ thị cũ)

Hồ cũ, thường là hào thành, ít lưu thơng, điều hịa nước mưa, di tích x

lịch sự và cảnh quan đơ thị

Hồ cũ hoặc mới đào, thường kết hợp với các hồ khác thành hệ thống, điều hịa nước mưa và

khung sinh thái đơ thị

Hồ mới đào, tiếp nhận nước mưa lưu vực lớn, cĩ cống ngăn triều

hoặc trạm bơm nước mưa

Hồ nội thành

Tách nước

nước mưa và tiếp nhận nước thải x

Cac bién — m thuật

Xả nước Lam giau 5 Quản NY ho thai phan oxy cu6ng |

Trang 5

ap 3

va Kỹ diss Mơi trường (IESE) Đại học

Xây dựng Hà Nội

1 DAT VAN DE

Nguồn nước mặt (sơng, hồ, suối, ) đang và sẽ là nguồn cấp nước chủ

đạo hiện nay và trong tương lai cho

hệ thống cấp nước ở nhiều đơ thị Quy mơ sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi chất lượng nước của các nguồn nước mặt lại cĩ xu thế ngày càng suy giảm do tiếp nhận nhiều nguồn thải khác nhau chảy vào trong lưu vực Trên thực tế, với các

cơng nghệ đang áp dụng hiện nay tại

các nhà máy nước, ở cả các quy mơ cơng suất khác nhau, theo cách tiếp cận truyền thống như keo tụ — lắng — lọc nhanh — khử trùng, hoặc sơ lắng - keo tụ — lắng — lọc nhanh — khử trùng, chất lượng nước đầu ra của các nhà

máy nước ngày càng cĩ nhiều nguy

cơ khơng đáp ứng được tiêu chuẩn và/hoặc phải chịu chỉ phí xử lí rất tốn

kém

Tại hầu hết các nhà máy nước mặt sử dụng cơng nghệ keo tụ — lắng - lọc, dù độ đục trong nước đầu vào bằng bao nhiêu, nhưng độ đục trong nước sau lắng thường chỉ đạt tối thiểu 7 — 15 NTU, trong khi TCXDVN 33- 2006 khuyến cáo độ đục sau lắng dưới 5 NTU, để kéo dài chu kỳ làm việc của các bể lọc và tiết kiệm chỉ

phí vận hành nhà máy nước Do hiệu

suất lắng khơng cao, nhiều nhà máy nước phải tiến hành rửa lọc liên tục, cĩ nhà máy rửa 2 lần/ngày Hiệu suất lắng thấp, đặc biệt với hệ keo tự nhiên

Hĩa chất + kiểm sốt pH

cấp và bùn can

Nước tuần hồn

sau TN hoặc lọc C)———Ý lẽ a Thùng bãohịa | @, ; : L_»q L bếp Tuần hồn (Q, Bọt TN 0.00.00 2ơ 6.5." cễïễ=

Hình | (Trên) Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước với tuyển nổi áp lực; (Dưới) Bể tuyển nổi

với vùng tiếp xúc và vùng tách chất bẩn (Edzwald, 2007) bền vững, khĩ keo tụ và cĩ kích thước

nhỏ trong nguồn nước là trở ngại chính đối với cơng nghệ truyền thống keo tụ — lắng Với nguồn nước mặt cĩ độ đục, hàm lượng cặn lơ lửng cao và dao động lớn theo thời gian, sơ lắng luơn là giải pháp an tồn, hiệu quả

cao, cho phép các cơng trình phía

sau làm việc ổn định, ít tốn kém hĩa chất

Bên cạnh đĩ, nhiều dự án cấp

nước cũng đang gặp thách thức là

vấn đề xử lý một lượng nước rửa lọc

và bùn cặn lớn phát sinh từ trạm xử lý

Hiện nay, chỉ một số các nhà máy nước quan tâm đến việc tuần hồn lại nước rửa lọc sau khi đã thu gom và xử lí Một phần do cơng đoạn thu hồi

chưa được xem xét đến khi thiết kế,

xây dựng, một phần do hiệu suất lắng — tach cặn khỏi nước rửa lọc bằng phương pháp lắng truyền thống thường thấp, dẫn đến chỉ phí xử lí nước tăng (tốn hĩa chất keo tụ khi

4 | CAP THOAT NƯỚC VN 3 Số 6 (69) TI 1 - 2009

tuần hồn nước này về đầu trạm xử

i)

Việc nghiên cứu ap dụng các

phương thức tiếp cận mới để nâng cao chất lượng nước, tiết kiệm chỉ phí xây dựng và quản lí hệ thống cấp nước là rất cần thiết Những khĩ khăn

và nguy cơ đang đối mặt tại các nhà máy nước trong khu vực như đã trình

bày ở trên cĩ khả năng giải quyết được bằng một số giải pháp cơng nghệ mới, trong đĩ cĩ tuyển nổi áp lực thay cho quá trình lắng thơng

thường

Trong thời gian từ 2005 đến 2009, nhĩm nghiên cứu của Bộ mơn Cấp

thốt nước, Viện Khoa học và Kỹ thuật Mơi trường, Đại học Xây dựng và Hội Mơi trường Xây dựng Việt Nam

đã phối hợp với một số Cơng ty Cấp nước các tỉnh, thực hiện 2 đề tài: (1) Nghiên cứu phát triển cơng nghệ tuyển nổi áp lực để xử lý nước và bùn

Trang 6

với nguồn nước mặ 01C-09/05-2007-2, Sở:

Cơng nghệ Hà Nội quả

Nghiên cứu áp dụng c cơng

nổi để xử lý nước cấp cho sinh hoạt với nguồn nước mặt của các tỉnh

thuộc đồng bằng sơng Cửu Long, Bộ Xây dựng quản lí Bài báo này trình bày những kết quả chính của 2 đề tài

nghiên cứu trên

2 NGUYÊN Li CUA QUÁ

TRINH TUYEN NOI

Hình 1 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của nhà máy nước áp dụng cơng nghệ tuyển nổi Bể tuyển nổi thay thế vị trí của bể lắng Quá trình tuyển nổi bao gồm 3 cơng đoạn chính: (1) tiền xử lý; (2) tiếp xúc trong vùng phản ứng của bể tuyển nổi, và (3) tách tạp chất ra khỏi nước Cơng đoạn tiền xử lý chính là quá trình trộn hĩa chất và tạo hệ keo tụ Vùng tiếp xúc là phần đầu của bể tuyển nổi, nơi các bọt khí tiếp xúc, dính với các phần tử keo tụ Vùng tách chất bẩn là nơi tách các

Hình 2 Sơ đồ hệ thống tuyển nổi áp lực

Ghỉ chú Hình 3:

bão hồ hay thùng áp lực Tỷ lệ dịng nước tuần hồn (R) thường nằm trong khoảng 6 đến 20% Dịng nước tuần

hồn đã bão hịa khơng khí này được

châm vào bể tuyển nổi qua các vịi

phun hoặc các van chuyên dụng từ

dưới đáy ngăn tiếp xúc Do áp suất giảm đột ngột (xuống bằng áp suất khí quyển), xảy ra quá trình nhả khí từ

dung dịch bão hịa và hình thành các

bọt khí kích thước rất nhỏ trong vùng tiếp xúc Kích thước các bọt khí được hình thành nằm trong khoảng từ 10 đến 100 m, với số lượng rất lớn, làm cho hỗn hợp khí - nước trong bể tuyển nổi cĩ màu trắng đục như sữa hay nước bột sắn

Trong bể tuyển nổi, các phần tử

bọt khí, các bọt khí và cả các tổ hợp bọt khí ~ phần tử Ki tụ nổi

lên trên mặt nước, tạo một lớp bọt trên bề mặt bể Lớp bọt này dần trở nên đặc hơn, và được gạt ra khỏi bể Nước đã tách bẩn được thu từ dưới đáy bể Người ta cĩ thể bố trí bể lọc tiếp theo sau bể tuyển nổi, hoặc ngay dưới bể tuyển nổi Trong trường hợp thứ nhất, dịng nước tuần hồn được lấy sau bể tuyển nổi Trong trường hợp thứ hai, nước tuần hồn được lấy sau bể lọc

Tương tự như bể lắng, người ta thiết kế bể tuyển nổi dựa theo tải trọng thuỷ lực Quá trình tuyển nổi áp lực thơng thường cĩ tải trọng thuỷ lực bang 5-15 m/h

Hiệu suất xử lý theo NTU, Keo tụ - Tuyển nối và Keo tụ - Lắng

12 10 xử lý, NTU

& i £ Ney -8- Nước thd —a-Sau keo ty -tuyển nỏi X Sau keo tụ -lắng

Hình 3 Thí nghiệm xử lí nước bằng cơng nghệ tuyển nổi, so sánh

với keo tụ - lắng

- Kết quả được tổng hợp từ 93 mẫu thí nghiệm trong thời gian 26/7 - 16/8/2008

- Giá trị độ đục nước thơ được đọc theo trục tung bên trái, độ đục nước sau xử lí - theo trục tung bên phải

- Hàm lượng chất keo tụ (PAC) tối ưu được xác định bằng thí nghiệm Jar Test

- Thí nghiệm keo tụ - lắng tĩnh được thực hiện bằng cách lấy nước từ ngăn phản ứng của mơ hình và để lắng trong ống hình cơn dung tích 1 lít trong vịng 2 giờ

Trang 7

42 | CAP THOAT NƯỚCVN >

ấn nay, thọng trẻ trên 100 nhà máy nước sử dụng DAF ở Mỹ, với cơng

suất từ nhỏ (< 3800 m3/ngày) đến lớn

(vài trăm ngàn m3/ngày) Nhà máy

với cơng nghệ DAF cấp nước cho khu

vực Croton, New York, đang được xây

dựng và dự kiến đưa vào sử dụng năm 2012, cĩ cơng suất lên tới

1.100.000 m3/ngày Các nước trong

khu vực như Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Malaysia, Thai Lan, wv

đều mạnh dạn và áp dụng thành cơng

cơng nghệ này trong xử lý nước cấp, xử lý nước rửa lọc và bùn cặn Hiệu suất cao, diện tích chiếm đất ít hơn

nhiều so với cơng nghệ lắng truyền

thống, khả năng kiểm sốt được quá

trình và tự động hố cao, là những

Hình 4 Hệ thống tuyển nổi áp lực tại Nhà máy nước Thái Bình

Ghi chú Hình 5:

- Kết quả được tổng hợp từ 110 mẫu thí nghiệm trong thời gian 20⁄9 - 3/10/2008

- Giá trị độ đục nước thơ được đọc theo trục tung bên trái, độ đục nước sau xử lí - theo trục tung bên phải - Hàm lượng chất keo tụ (PAC) tối ưu được xác định bằng thí nghiệm Jar Test

- Thí nghiệm keo tụ - lắng tĩnh được thực hiện bằng cách lấy nước từ ngăn phản ứng của mơ hình và để lắng trong

ống hình cơn dung tích 1 lít trong vịng 2 giờ

é = LAM CH pt CONG

Để phục vụ cho a cứu nếu

nghiệm, nhĩm nghiên cứu đã chế tạo mơ hình thí nghiệm tuyển nổi áp lực Sau nhiều lần thử nghiệm, cải tiến, mơ hình pilot dạng khối hộp chữ nhật, chế độ vận hành liên tục, lưu lượng nước cần xử lí từ 1 - 4 m3/h đã được chế tạo Hình 2 là ảnh chụp mơ hình

tại Viện KH&KTMT, ĐHXD và sơ đồ

hệ thống tuyển nổi áp lực, bao gồm các thành phần chính: bể trộn hĩa chất cĩ cánh khuấy điểu khiển bằng

hộp số, kích thước L x B x H = 500 x

500 x 300 (mm); bể phản ứng cĩ cánh khuấy điều khiển bằng hộp số, kích thước LxBxH= 1100 x 540 x 1250 (mm); bể tuyển nổi: L x B x H = 1780

x 500 x 1800 (mm); thùng áp lực với

bơm cấp nước tuần hồn và máy nén khí; hệ thống định lượng hĩa chất keo

tụ và phụ kiện Sổ ø = Nước thơ Số 6 (69) TII - 2009

X Saukeotu-lng đâ Sau b lng lytõm ¢ Sau bể lắng trong |

“với nguồn nước

1a nước sạch với đất sét để tạo độ đục cần thiết (124 — 565 NTU) Mục đích của giai đoạn thí

nghiệm này là để làm chủ được cơng nghệ tuyển nổi áp lực, cải tiến, hồn

thiện các thiết bị và xác định các

thơng số vận hành của hệ thống tuyển nổi, đồng thời so sánh hiệu suất quá trình keo tụ — tuyển nổi với quá

trình keo tụ — lắng truyền thống

Kết quả thí nghiệm đã cho thấy

với độ đục nước thơ dao động lớn, từ

124 đến 565 NTU, hiệu suất tuyển nổi hầu như khơng ảnh hưởng, đạt xấp xỉ 2 NTU, trong khi hiệu suất keo tụ — lắng với cùng liều lượng hĩa chất lại phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước đầu vào và luơn thấp hơn hiệu suất quá trình keo tụ — tuyển nổi (Hình 3) Nhĩm nghiên cứu đã thiết kế, chế

tạo và từng bước hồn thiện các chỉ

tiết mấu chốt của hệ thống tuyển nổi như thùng bão hịa, các bể trộn - phản ứng - tuyển nổi, chỉ tiết vịi phun dung dịch bão hịa, hệ thống thu gom

Hiệu suất xử lý theo NTU, NMN Thái Bình

Độ đục nước sau xử lý, NTU &

A Sau tuyên nỗi

Hình 5 Kết quả thí nghiệm tại Nhà máy nước Thái Bình

Trang 8

Hiệu suất xử lý theo NTU, NMN Trường An 160

100 > P= a 149 = ‘S30 = 0 = 80 : = —& 120 = 70 s | § _ 100

Ệ

el BP

& Ry St aS P s cế để & N & o

gay \ \

OS Ce” về xe" & dế wv + - Nước thơ ~~ Sau Keo tu - Tuyén nổi X Sau Keo tụ - Lắng

Hình ĩ Kết quả thí nghiệm tại Nhà máy nước Trường An

và tách bọt tuyển nổi, Cho đến nay, hệ thống đã làm việc tương đối hồn thiện, cho phép thử nghiệm xử lí nước bằng cơng nghệ tuyển nổi áp lực và cơng nghệ keo tụ — lắng ở chế độ liên tục, với các thơng số vận hành tối ưu như sau: hiệu suất bão hịa khơng khí đạt 85 — 90%; mat dé bot dày, đồng nhất và kiểm sốt được kích thước; giảm thiểu tối đa sự xáo trộn ở vùng tiếp xúc và vùng tuyển nổi; các bể trộn, bể phản ứng, bể tuyển nổi đảm bảo chế độ thủy lực tối ưu cho các quá trình trộn, keo tụ, tạo bơng, tuyển nổi, thu nước và thu bọt; phương pháp tách bọt: định kỳ, bằng cách dâng mực nước trong bể tuyển nổi; liều lượng hĩa chất keo tụ (PAC) với độ

đục 124 - 565 mg/I là 20 — 60 mgil; thời gian trộn 1-2 phút; thời gian keo tụ — tạo bơng 10 - 15 phút; thời gian

tiếp xúc 2 phút; thời gian tuyển nổi 15

10 9 8 3

73

-®_ Nước thơ -+- Sau Keo tụ-Tuyên nổi X Sau Keo ty -Léng

- 20 phút; áp suất bão hịa 4,5 - 5,5 atm; tỷ lệ dịng tuần hồn ~ 8 - 15%; tải trọng thủy lực 5 — 7,5 m/h Voi

phun do nhĩm nghiên cứu phát triển đã được đăng kí bảo hộ sở hữu trí tuệ

4 THỬ NGHIỆM HỆ THONG

NGUN NƯỚC NƠI PILOT VỚI NG NƯỚC MẶT HỆ

NG SONG HONG - THAI

sản VÀ SƠNG CỬU LONG 4.1 Thử nghiệm tại Cơng ty Cấp nước Thái Bình

Trong thời gian từ tháng 8 đến

tháng 10/2008, nhĩm nghiên cứu đã

lắp đặt mơ hình thí nghiệm ngồi hiện

trường tại Nhà máy nước Thái Bình,

Cơng ty Cấp nước Thái Bình Nhà máy cĩ cơng suất 40.000 m3/ngày, lấy nguồn nước từ sơng Trà Lí, một nhánh sơng chính của sơng Hồng Nhà máy sử dụng đồng thời 2 dây

Bang l So sánh hiệu suat xử lí nước theo chất hữu cơ và vi sinh vật Độ oxy hĩa KMnO4, mg O2/I

Nước thơ

WÍBI6009: ĩ2 11/5/2009 2,25

1188 pno 0.7 930

Hình 7 Kết quả thí nghiệm tại Nhà máy nước Hịa Phú

chuyền cơng nghệ sau: (1) lọc phá bằng bể lọc vật liệu nổi - keo tụ — lắng ly tâm — lọc nhanh; và (2) trộn hĩa chất, tách khí - lắng trong cĩ tầng cặn lơ lửng — lọc nhanh Kết quả vận hành mơ hình được so sánh đối chứng với chất lượng nước qua từng bậc xử lí của Nhà máy nước

Nguồn nước thơ tại NMN Thái Bình trong đợt thí nghiệm từ 20/9 đến

3/10/2008 cĩ độ đục dao động từ 81 đến 470 NTU Độ đục thấp nhất sau

tuyển nổi đạt 0,3 NTU, trung bình đạt 1,3 NTU Đây là kết quả rất tốt, cĩ thể so sánh tương đương với kết quả của các nghiên cứu đã cơng bố trên Thế giới Chất lượng nước sau tuyển nổi và lọc luơn thấp (thấp nhất 0,1 NTU,

trung bình 0,7 NTU) Trong khi đĩ,

chất lượng nước sau các dây chuyền

cơng nghệ truyền thống keo tụ — lắng

Trang 9

Hình 8 Hệ thống tuyển nổi áp lực tại Nhà máy nước Trường An

3,0 NTU; keo tụ — lắng ly tâm đạt thấp

nhat 2,8 NTU, trung binh 5,6 NTU;

keo tu — lắng trong cĩ tầng cặn lơ lửng đạt thấp nhất 0,9 NTU, trung bình 2,7 NTU và khơng ổn định

Chất lượng nước sau cột lọc (bố trí

sau bể tuyển nổi) rất tốt, độ đục 0,1 —

0,3 NTU, với chu kỳ lọc kéo dài đến 3- 4 ngày trước khi cĩ hiện tượng bão hịa cặn Nhận xét này khẳng định

thêm một ưu thế quan trọng của tuyển nổi áp lực, cho phép giảm chỉ

phí sản xuất nước nhờ nâng cao chất lượng nước vào bể lọc, giảm tối đa

các tạp chất keo cĩ kích thước nhỏ — dễ bị giữ lại trên bề mặt lớp cát lọc và

làm tăng nhanh tổn thất áp lực trong

bể lọc, nhờ vậy kéo dài được chu kỳ lọc và giảm được chỉ phí bơm nước rửa lọc, máy quạt giĩ, nhân cơng, nước sạch tiêu tốn cho rửa lọc, vv

Kết quả thực nghiệm ở NMN Thái Bình cũng cho thấy quá trình tuyển nổi đạt hiệu suất cao và ổn định với độ đục nước nguồn < 500 NTU (cho phép đạt độ đục trong nước sau tuyển nổi < 3 NTU), và đạt chất lượng nước

tốt nhất với độ đục nước nguồn < 150 NTU (độ đục nước sau tuyển nổi < 2

NTU) Với độ đục > 500 NTU (các tháng mùa lũ), hiệu suất của cả quá

trình truyền thống keo tụ — lắng cũng giảm Trong trường hợp này, nên sơ

lắng nước trước khi xử lí bằng hĩa chất và lắng hoặc tuyển nổi để nâng

cao hiệu suất xử lí và giảm chỉ phí hĩa chất, chỉ phí xử lí bùn cặn, Đặc biệt

đối với sơng Hồng, cĩ hàm lượng cặn

sét lớn vào mùa lũ với trọng lượng

riêng tương đối nặng và điện tích âm, sơ lắng sẽ loại bỏ các hạt sét này, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tuyển nổi hệ keo cịn lại trong nước

Nhĩm nghiên cứu đã thử nghiệm hiệu quả xử lí nước bằng tuyển nổi đối với thuốc trừ sâu, và so sánh với quá

trình keo tụ — lắng Mẫu thuốc trừ sâu được lựa chọn là Vitashields 40 EC, cĩ thành phan chủ yếu là Chlorpyriphos 40% (w/w), thanh phan

hĩa học Diethoxy-sulfanylidene- (3,5,6-trichloropyridin-2-yl)oxy-phos- phorane, cơng thức hĩa hoc

C9H11CI3NO3PS Đây là một loại thuốc trừ sâu phổ biến trên thị trường

Việt Nam, cĩ chứa cả gốc CI và P Két qua thi nghiém cho thấy tuyển nổi

áp lực cho phép loại bỏ thuốc trừ sâu

ˆra khỏi nước (hiệu suất đạt 99%), tốt

hơn so với quá trình keo tụ — lắng

truyền thống Đây là một ưu điểm quan trọng của cơng nghệ tuyển nổi, khi nâng cao chất lượng nước là một

yêu cầu thiết yếu đối với nhiều nguồn nước cấp hiện nay

4.2 Thử nghiệm tại Cơng ty Cấp nước Vĩnh Long

Tiếp tục thử nghiệm với nguồn

nước mặt sơng Tiền, sơng Hậu vùng đồng bằng sơng Cửu Long, trong khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 5/2009, nhĩm nghiên cứu đã phối hợp

với Cơng ty Cấp nước Vĩnh Long lắp đặt và vận hành mơ hình tuyển nổi AA | CÁP THỐT NƯỚC VN >> Số ĩ (69) TI I - 2009

pilot tại 2 nhà máy nước Trường An

(cơng suất 10.000 m3/ngay, nguồn nước sơng Tiền) và Hịa Phú (cơng

suất 1.200 m3/ngày, nguồn nước

sơng Bơ Kê, là nhánh của sơng Hậu)

Mơ hình được vận hành với chế độ

liên tục, lưu lượng nước xử lí ~ 1 m3/h Kết quả xử lí nước theo độ đục, so sánh giữa phương án keo tụ — lắng,

hiện đang áp dụng tại nhà máy nước

Trường An (bể lắng ngang) và Hịa

Phú (bể lắng cĩ vách ngăn mong - lamen) với phương án tuyển nổi áp lực được nêu trên Hình 6, 7 Hiệu quả xử lí theo hàm lượng chất hữu cơ và vi

sinh vật được trình bày trên Bảng 1

Kết quả nghiên cứu thử nghiệm cũng cho thấy tuyển nổi áp lực cho

phép đạt chất lượng nước tốt hơn rõ rệt so với các phương án lắng truyền thống, theo các chỉ tiêu độ đục

(NTU), hàm lượng chất hữu cơ (độ oxy hĩa KMnO4) và các chỉ tiêu vi

sinh (E.Coli) Với độ đục trong nước

thơ sơng Tiền dao động từ 20 — 80

NTU, trung bình 44 NTU, độ đục sau tuyển nổi đạt 0,8 — 2,5 NTU, trung bình đạt 1,6 NTU, trong khi chất lượng nước sau bể lắng tại nhà máy

đạt 5,6 — 16,5 NTU, trung bình 11,3 NTU Hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ

bằng keo tụ — lắng đạt trung bình 13,9% so với 63,2% bằng tuyển nổi

áp lực Với độ đục trong nước thơ Bơ Kê (một nhánh của sơng Hậu) dao

Trang 10

áp lực

Nghiên cứu xử lí bùn cặn bằng tuyển nổi áp lực

Theo các cơng trình nghiên cứu

đã cơng bố, hàm lượng nước cĩ trong cặn xả từ các bể lắng rất cao Bể lắng ngang, xả cặn liên tục cĩ hàm lượng nước P = 99,5 — 99%, tỷ trọng cặn = 1,012 t/m3; bể lắng ngang, xả cặn định kỳ bằng thủ cơng 3 — 4 tháng/lần cĩ hàm lượng nước P = 96 - 97%, = 1,03 — 1,04 t/m3; bể lắng trong, xả cặn định kỳ: P = 99,5 — 99,9%, =

1,01 T/m3 Với hàm lượng nước như trên, diện tích sân phơi bùn hay cơng

suất thiết bị làm khơ bùn cơ học phải

lớn, lượng hĩa chất, điện năng tiêu

thụ, cũng tốn kém

Thí nghiệm theo mẻ, xử lí bùn

bằng tuyển nổi áp lực được thực hiện tại Nhà máy nước Thái Bình Cặn xả từ bể lắng ly tâm Nhà máy nước Thái

Bình được trộn hĩa chất trợ keo (PAA

hĩa chất keo tụ tương tự Kết quả cho thấy: Khi khơn

sung Polymer, hiệu suất lài khơng cao, cặn lỗng, hàm lượng nước tăng rõ rệt (97,6%) Với liều

lượng PAA rất nhỏ, cặn nén đặc hơn,

chi phí xây dựng và vận hành các

cơng trình xử lí bùn tiếp theo sẽ được giảm đi rất nhiều Liều lượng polymer tối ưu cho quá trình tuyển nổi (PAA-K)

là 0,6 mg/I hay 0,12 g/kg TSS (ứng với TSSo = 5.000 mg/l); hàm lượng

nước của bọt tuyển nổi đạt được thấp nhất: 93,1% (tương đương hàm lượng chất rắn 6,9%) Trong khi đĩ, liều lượng PAA-K tối ưu cho quá trình nén

bun: 1 mg/l hay 0,2 g/kg TSS (cao

hơn nhiều so với tuyển nổi); hàm

lượng nước của cặn nén sau 2 h đạt

được thấp nhất: 95% (tương đương hàm lượng chất rắn 5%)

Nghiên cứu xử lí nước rửa lọc

—— ©) 3NTU

(su —-

<100NTU “> O 1NTU

Hình I0 Độ đục trung bình trong nước sau xử lí bằng phương pháp tuyển nổi áp lực,

theo độ đục trung bình của nước thơ

hồ chứa tự nén bùn, rồi lọc về đầu c‹ y x

nguồn tiếp nhận Nếu địn| kỳ hồ nị

bùn được xả kiệt 4 — 6 thang/lan, ham lượng nước trong cặn nén là P = 85 -

90% Một số nhà máy nước cĩ bể điều hịa để thu gom nước rửa lọc, tỪ

đây nước rửa lọc được châm dung

dịch hĩa chất (PAC hoặc PAA) với liều lượng nhỏ và bơm lên bể nén bùn Nếu bể nén được xả định kỳ 3 — 4 tháng/lần, bùn nén cĩ hàm lượng nước P = 96 — 99%, ty trọng = 1,03 — 1,04 t/m3 Từ đây, bùn được xả định kỳ ra sân phơi bùn Một hạn chế của phương pháp trên là nước rửa lọc chứa rất nhiều mầm bệnh, kể cả trứng giun, sán, đơn bào, vi khuẩn, trong đĩ cĩ một số mầm bệnh khơng bị tiêu diệt bởi Clo,

như Cryptosporidium, Giardia

Tuyển nổi áp lực khơng những cho phép giảm hàm lượng nước trong bùn

cặn, nâng cao chất lượng nước rửa

lọc để cĩ thể tuần hồn an tồn về dây chuyền xử lí nước

Kết quả thử nghiệm tại Nhà máy nước Thái Bình cho thấy: tuyển nổi áp lực cho phép nâng cao chất lượng

nước rửa lọc (độ đục, hàm lượng cặn,

chất hữu cơ và vi sinh vật) để cĩ thể sử dụng tuần hồn về trước bể lọc mà khơng cần đưa về ngăn trộn tại trạm xử lí Chất lượng nước sau tuyển nổi cĩ độ đục trung bình 4.8 NTU, hàm lượng cặn lơ lửng gần như bằng 0 Hiệu suất xử lí theo NTU đạt trung bình 99,2% (98,8 —- 99,4%) Hàm lượng nước trong bọt tuyển nổi thấp, nằm trong khoảng 97.1% (94,7 — 98,7%) Lượng bọt thu được chỉ chiếm 1,02% (0,62 — 1,8%) dung tích nước rửa lọc Điều này cĩ y nghĩa lớn

Trang 11

được liều lượng phèn cần đưa vào nước xử lí (trung bình 10 — 40 mg/))

5 KẾT LUẬN, KIÊN NGHỊ

(1) Kết quả nghiên cứu trong

phịng thí nghiệm và ngồi hiện

trường, với nguồn nước mặt hệ thống sơng Hồng —- sơng Thái Bình và sơng Cửu Long cho thấy tuyển nổi áp lực, cĩ kết hợp với keo tụ bằng hĩa chất, cho phép đạt chất lượng nước tốt hơn nhiều so với keo tụ — lắng ngang, lắng

lamen hay keo tụ — lắng trong cĩ tầng

cặn lơ lửng, với cùng liều lượng hĩa chất sử dụng, theo các chỉ tiêu về độ đục, độ oxy hĩa, thuốc trừ sâu và vi sinh vật Sự cải thiện chất lượng nước rõ rệt sau tuyển nổi so với lắng dẫn đến nhiều ưu thế như kéo dài chu kỳ lọc, giảm chỉ phí rửa lọc, chỉ phí xử lí

bùn, giảm thiểu nguy cơ tạo các sản

phẩm phụ độc hại khi khử trùng bằng Clo, nhờ vậy làm giảm giá thành và

nâng cao chất lượng nước thương

phẩm

(2) Với nguồn nước sơng Trà Lí (hạ lưu sơng Hồng), độ đục dao động từ 81 đến 470 NTU, độ đục thấp nhất sau tuyển nổi đạt 0,3 NTU, trung bình đạt 1,3 NTU Chất lượng nước sau tuyển nổi + lọc luơn thấp (thấp nhất

0,1 NTU, trung bình 0,7 NTU), cho phép kéo dài chu kỳ lọc lên 3 — 4 ngày Với độ đục trong nước sơng Tiền dao động từ 20 — 80 NTU, trung

bình 44 NTU, độ đục sau tuyển nổi

đạt 0,8 — 2,5 NTÚ, trung bình đạt 1,6

sơng Hậu) dao

7 — 150 NTU, trung bình

độ đục sau tuyển nổi đạt

3,5 NTU, trung bình đạt 1,8

(3) Kết quả nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm cho phép đề xuất quy

trình cơng nghệ xử lí nước, áp dụng

cơng nghệ tuyển áp lực như sau: Với độ đục nước nguồn < 500 NTU: keo tụ - tuyển nổi — lọc nhanh — khử trùng Với độ đục nước nguồn > 500 NTU: sơ lắng - keo tụ — tuyển nổi — lọc nhanh — khử trùng Tuyển nổi áp lực cho phép đạt hiệu suất cao và ổn định nhất (độ đục nước sau tuyển nổi luơn < 2 NTU) với độ đục nước nguồn

< 150 NTU Hình 10 tĩm tắt các

khoảng giá trị độ đục trung bình trong

nước sau xử lí bằng phương pháp tuyển nổi áp lực theo độ đục trung

bình của nước thơ

(4) Tuyển nổi áp lực, cĩ bổ sung chất trợ keo cao phân tử PAA

Kationit, cũng cho phép làm đặc bùn

cặn từ bể lắng và nước rửa lọc từ trạm xử lí nước cấp với hiệu suất cao hơn

phương pháp nén trọng lực, cho phép

nâng cao rõ rệt hiệu suất làm đặc bùn, giảm chi phí xây dựng và vận hành các cơng trình xử lí bùn, đồng

thời nâng cao chất lượng nước rửa lọc

.(theo độ đục, hàm lượng cặn, chất hữu cơ và đặc biệt là vi sinh vật) để cĩ thể sử dụng tuần hồn ngay trước bể

lọc trong trạm xử li nước

(5) Kết quả tính tốn thử cho nhà máy nước mặt sơng Hồng, cơng suất 150.000 m3/ngày cho thấy: Với phương án cơng nghệ truyền thống: sơ lắng — keo tụ - lắng — lọc, cần thiết phải cĩ 1,5 ha xây dựng nhà máy; với phương án sơ lắng — keo tụ - tuyển nổi — lọc, cần 1,04 ha xây dựng nhà

máy (diện tích giảm 30,7%) Sân phơi bùn trong phương án truyền thống

cần 9,16 ha, phương án tuyển nổi cần 7.13 ha (tiết kiệm 22.2%) Chi phí đầu AR | CÁP THỐT NUGCVYN ? Sé 6 (69) TI | - 2009

(6) C g nghệ tuyển nổi áp lực áp dụng cho xử lí nước cấp sinh hoạt với

nguồn nước mặt lần đầu tiên đã được nghiên cứu thành cơng ở Việt Nam ở

quy mơ phịng thí nghiệm và quy mơ pilot ngồi hiện trường Nghiên cứu

đã mở ra một hướng đi mới để nâng cao chất lượng nước cấp tại các nhà

máy nước hiện cĩ cũng như xây dựng

các nhà máy xử lí nước mới, bằng cách thay thế hay cải tạo các bể lắng truyền thống bằng bể tuyển nổi áp lực, với nhiều ưu việt hơn trong xây dựng, vận hành quản lí Phương án này đặc biệt thích hợp đối với các trạm xử lí nước sơng cĩ độ đục thấp, mức độ ơ nhiễm hữu cơ cao, các nguồn nước mặt cĩ độ màu, hàm

lượng rong tảo cao như nước hồ, đầm,

hay ở những nơi cĩ điều kiện sơ lắng

trước quá trình keo tụ — tạo bơng Bên

cạnh đĩ, tuyển nổi áp lực cũng mở ra một hướng mới trong giải pháp quản lí bùn cặn từ các trạm xử lí nước cấp, nhằm tiết kiệm được quỹ đất xây dựng và giảm chỉ phí quản lí, vận hành trạm

xử lí

TAI LIEU THAM KHAO

| James K Edzwald Fundamentals of dis- solved air flotation Journal NEVWWA,

Vol.121 (2), pp 89-112 (June 2007) 2 Nguyễn Việt Anh Xử lý nước thải cơng nghiệp chứa dầu, mỡ bằng cơng nghệ tuyển nổi áp lực Luận án TS Trường DHXD Matxcova, LB Nga, 1995 3 Số liệu phân tích chất lượng nước của

Cơng ty Cấp nước Thái Bình, Cơng ty

Cấp nước Vĩnh Long, 2005 — 2009 4 Số liệu quan trắc mơi trường nước khu vực đồng bằng sơng Cửu Long, Viện TN&MT (IER), ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2005 - 2009

5 The Proceedings of the 5th