Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ và công trình xử lý nước thải sinh hoạt cho các khu chung cư cao tầng trên địa bàn hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐẶNG TRẦN KIÊN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ VÀ CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO CÁC KHU CHUNG CƯ CAO TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI Chuyên nghành : Công nghệ Môi trường Mã Số : 60.85.06 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS LỀU THỌ BÁCH HÀ NỘI, 2011 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn nhận quan tâm hướng dẫn, giúp đỡ nhiều cá nhân, tập thể ngồi trường Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS.TS Lều Thọ Bách tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình viết luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu thầy cô giáo khoa Môi trường - Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, đồng nghiệp Công ty Cp Tư vấn Đầu tư Xây dựng Môi trường Việt nam, cung cấp tài liệu cần thiết để hoàn thành luận văn Một lần tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc giúp đỡ quý báu Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Học viên Đặng Trần Kiên BẢNG CHÚ GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD Biological Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 Nhu cầu oxy sinh hóa sau 05 ngày COD Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học SS Supended Solids - Chất rắn lơ lửng DO Lượng ơxy hịa tan nước TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia VSV Vi sinh vật XLNT Xử lý nước thải KĐTM Khu đô thị JKS Công nghệ Johkasou – Công nghệ Xử lý nước thải nguồn Nhật Bản RBC Rotating biological contactors – Tiếp xúc sinh học dạng trống quay MỤC LỤC DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt 1.2 Hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt giới Việt Nam 16 1.3 Lý thuyết trình xử lý nước thải sinh hoạt 18 1.4 Các công nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt điển hình 23 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG 35 2.1 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng 35 2.1.1 Bể tự hoại bể tự hoại cải tiến 35 2.1.2 Công nghệ Johkasou(JKS) 36 2.2 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ xử lý thuyết minh quy trình cơng nghệ 37 2.2.1 Bể tự hoại bể tự hoại cải tiến 37 2.2.2 Công nghệ Johkasou(JKS) 43 2.3 Các vấn đề hoạt động vận hành 45 2.3.1 Các trạm xử lý nước thải tập trung 45 2.3.2 Bể tự hoại: 47 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI 50 3.1 Giới thiệu công nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt điển hình cho chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội 50 3.1.1 Tổng quan chung khu đô thị địa bàn Hà Nội 50 3.1.2 Giới thiệu số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt khu đô thị 54 3.2 Đề xuất số giải pháp công nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội 67 3.2.1 Nguyên lý cấu tạo 67 3.2.2 Tính tốn thiết kế 71 3.2.2 Tính tốn chi phí 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 79 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1: Sự hình thành loại nước thải nhà cơng trình cơng cộng Hình 1.2 Biểu đồ đặc trưng dao động lưu lượng nước thải hộ gia đình 14 Hình 1.3 Biểu đồ dao động lưu lượng trung bình dòng nước thải theo ngày tuần 20 hộ gia đình đặc trưng Hà Nội 15 Hình 1.4 Lượng nước thải từ hoạt động khác 20 hộ gia đình 15 Hình 1.5 Tỉ lệ xử lý nước thải tập trung phân tán Nhật Bản 2004 17 Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại ngăn ngăn 25 Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo giếng thấm 26 Hình 1.8 Hoạt động pha mơ hình unitank 30 Hình 1.9 Các giai đoạn bể Aeroten hoạt động gián đoạn 32 Hình 2.1 Nguyên lý làm việc bể tự hoại cải tiến BASTAF 35 Hình 2.2 Hệ thống JKS ban đầu xử lý nước thải đen 36 Hình 2.3 Hệ thống vệ sinh phân tán với bể tự hoại giếng thấm 42 Hình 2.4 Hệ thống vệ sinh phân tán với bể tự hoại bãi lọc ngầm 42 Hình 2.5 Hệ thống vệ sinh phân tán với bể tự hoại bãi lọc ngầm trồng 42 Hình 2.6 Hệ thống vệ sinh phân tán với bể tự hoại hồ sinh lọc 43 Hình 2.7 Hệ thống JKS cải tiến xử lý nước thải đen nước thải xám 43 Hình 2.8 Cấu trúc chức thiết bị xử lý nước thải JKS 44 Hình 2.9 Hệ thống JKS cải tiến xử lý nước thải đen nước thải xám 45 Hình 2.10 Kiểm tra chiều dày lớp váng bùn cặn thước gỗ 47 Hình 3.1 Bản đồ hành Hà nội 51 Hình 3.2 Phối cảnh KĐTM Quốc Oai – Hà Nội 55 Hình 3.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt KĐTM Quốc Oai 56 Hình 3.4 Phối cảnh khu thị Mỹ Đình II 57 Hình 3.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt KĐTM Mỹ Đình II 58 Hình 3.6 Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT sinh hoạt KĐTM Văn Khê – Hà Đơng63 Hình 3.7 Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt kết hợp trống quay 67 Hình 3.8 Cấu tạo ngăn phản ứng sinh học kết hợp trống quay 70 Hình 3.9 Giá thể vi sinh, diện tích bề mặt đạt 100m2/m3 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt Bảng 1.2 Thành phần đặc trưng nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý 12 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn cấp nước cho ăn uống sinh hoạt tính theo đầu người (lít/người.ngày) 13 Bảng 2.1 Chất lượng nước thải sau bể tự hoại số đô thị Việt Nam 38 Bảng 2.2 Các loại bể tự hoại, cấu tạo điều kiện áp dụng 40 Bảng 2.3 Một số cố thường gặp trình vận hành trạm xử lý nước thải 46 Bảng 2.4 Chu kỳ hút bùn cặn bể tự hoại theo dung tích bể 48 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp khu đô thị Hà nội mở rộng 53 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn nước thải đầu vào đầu Hệ thống XLNT khu đô thị Văn Khê – Hà Đông – Hà Nội 61 Bảng 3.3 Các hạng mục trạm XLNT sinh hoạt KĐTM Văn Khê – Hà Đông 64 Bảng 3.4 Chất lượng nước thải sinh hoạt trước sau xử lý sử dụng công nghệ RBC 71 MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Trong điều kiện sở hạ tầng nước ta chưa có đầy đủ trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung cho khu thị phương án xử lý nước thải sinh hoạt phân tán nghiên cứu triển khai áp dụng cho khu đô thị Việt Nam Đối với cơng nghệ nước ngồi áp dụng Việt Nam đặc điểm khác với Việt Nam nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, thành phần tính chất nước thải sinh hoạt nên thông số công nghệ, điều kiện áp dụng nghiên cứu nước cơng nghệ cơng trình cần nghiên cứu điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện Việt Nam Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng Việt Nam nghiên cứu triển khai áp dụng nhiều địa bàn Hà Nội thời gian gần cần có tổng kết, đánh giá, so sánh để đề xuất cơng nghệ cơng trình hồn thiện Hiện tốc độ phát triển khu đô thị địa bàn Hà Nội nhanh, theo việc phát triển cở sở hạ tầng diễn chậm không đáp ứng với tốc độ thị hóa Việc xây dựng đồng hệ thống hạ tầng thị nước ta cịn nhiều hạn chế, số vấn đề nước xử lý nước thải khu chung cư cao tầng cũ, nước thải sinh hoạt cụm dân cư, hậu sông Hà Nội trở nên tải với lượng nước thải sinh hoạt không qua xử lý xử lý không đạt tiêu chuẩn, dẫn đến môi trường sống người dân bị ô nhiễm Phương án xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung cho tồn thành phố hồn tồn chưa phù hợp với tình hình kinh tế trạng hạ tầng sở thị Việt Nam nói chung Hà Nội nói riêng Chính nghiên cứu đề xuất giải pháp cơng nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho khu chung cư cao tầng trước thoát vào hệ thống giải phần vấn đề nêu Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu cơng nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng sử dụng phổ biến Phân tích, đánh giá khác cơng nghệ cơng trình Trên sở nêu ưu điểm hạn chế công nghệ Đề xuất cải tiến phương án, đưa điều kiện áp dụng phù hợp công nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội Góp phần cải tạo điều kiện mơi trường sống khu dân cư đô thị thông qua việc đề xuất cải tạo hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu thành phần tính chất nước thải sinh hoạt Nghiên cứu cơng nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt điển hình áp dụng giới Việt Nam Thu thập thông tin cơng nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho số chung cư cao tầng điển hình địa bàn Hà Nội Thu thập thơng tin tình hình phát triển khu thị kế hoạch xây dựng cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt tập trung địa bàn Hà nội Đánh giá trạng xử lý nước thải sinh hoạt địa bàn Hà Nội Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ công trình xử lý nước thải sinh hoạt cho khu chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội Các phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sở lý thuyết: nghiên cứu tính chất đặc thù nước thải sinh hoạt Nghiên cứu phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng Phương pháp thu thập thông tin, số liệu: Thu thập thông tin họat động xử lý nước thải sinh hoạt chung cư cao tầng điển hình địa bàn Hà Nội Phương pháp đánh giá phân tích: Đánh giá ưu điểm nhược điểm cơng nghệ điển hình áp dụng nay, phân tích vấn đề q trình vận hành trạm xử lý nước thải sinh hoạt chung cư cao tầng Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tham khảo, học hỏi ý kiến chuyên gia Bộ môn Công nghệ quản lý môi trường, trường Đại học Xây dựng Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt Các loại nước thải sinh hoạt hình thành trình sinh hoạt người Một số hoạt động dịch vụ công cộng trường học, nhà ăn, chợ,… tạo loại nước thải có thành phần tính chất tương tự nước thải sinh hoạt Để tiện cho việc lựa chọn phương pháp dây chuyền cơng nghệ tính tốn cơng trình xử lí nước thải, nước thải sinh hoạt phân loại theo dấu hiệu sau: a Theo nguồn gốc hình thành: Trong hộ gia đình có loại nước thải sau đây: Nguồn nước thải từ nhà Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm, giặt, rửa Nước thải nhà bếp Các loại nước thải khác Hình 1: Sự hình thành loại nước thải nhà công trình cơng cộng Các loại nước thải hình thành theo sơ đồ có số lượng thành phần tính chất khác Tuy nhiên để thuận tiện cho xử lý tái sử dụng, người ta chia chúng thành ba loại: Nước thải không chứa phân, nước tiểu loại thực phẩm từ thiết bị vệ sinh bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt Loại nước thải chủ yếu chứa chất lơ lửng, chất tẩy rửa thường gọi “nước xám” Nồng độ chất hữu loại nước thải thấp thường khó phân hủy sinh học Trong nước thải nhiều tạp chất vô Nước thải chứa phân, nước tiểu từ khu vệ sinh gọi “nước đen” Trong nước thải tồn loại vi khuẩn gây bệnh dễ gây mùi hôi thối Hàm lượng chất hữu (BOD) chất dinh dưỡng nito, photpho cao Các loại nước thải thường gây nguy hại đến sức khỏe dễ làm bẩn nguồn nước mặt Nước thải nhà bếp chứa dầu mỡ phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát Các loại có hàm lượng lớn chất hữu (BOD,COD) nguyên tố dinh dưỡng khác (nito photpho) Các chất bẩn nước thải dễ tạo khí sinh học dễ sử dụng làm phân bón Phần lớn chất nhiễm nước thải sinh hoạt chứa nước đen: chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh lơ lửng Trong dòng nước đen từ khu vệ sinh lượng cặn thải theo đầu người thường dao động khoảng 100-400g trọng lượng ướt/người.ngày, tùy theo tập quán sinh hoạt chế độ dinh dưỡng Bên cạnh đó, trung bình, người lớn ngày thải 1-1,3kg nước tiểu tùy theo lượng nước sử dụng cho ăn uống điều kiện thời tiết Tải lượng chất nhiễm nước thải sinh hoạt bảng đây: Bảng 1 Tải lượng chất nhiễm nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Chất lơ lửng(SS) g/người.ngày Từ 60 ÷ 65 SS phân nước tiểu g/người.ngày Từ 20 ÷ 25 BOD5 nước thải chưa lắng g/người.ngày Từ 50 ÷ 65 BOD5 nước thải lắng g/người.ngày Từ 30 ÷ 35 - Ngăn xí dội nước lít/người.ngày Từ ÷ 15 - Xí bệt, bồn tiết kiệm nước lít/người.ngày Từ 15 ÷ 30 - Xí bệt, loại bồn thường lít/người.ngày Từ 30 ÷ 60 Lượng nước đen từ nhà bếp lít/người.ngày Từ ÷ 35 - Khối lượng (ướt) kg/người.ngày Từ 0,1 ÷ 0,4 - Khối lượng (khơ) g/người.ngày Từ 30 ÷ 60 % Từ 70 ÷ 85 % trọng lượng khơ Từ 88 ÷ 97 g/người.ngày Từ 15 ÷ 18 % trọng lượng khơ Từ 5,0 ÷ 7,0 Lượng nước đen từ khu vệ sinh: Phân người: - Độ ẩm - Thành phần: + Chất hữu + BOD5 + Nitơ (N) 66 TT Tên hạng Thuyết minh thiết kế công nghệ mục/thiết bị Bể khử trùng Nước sau qua bể lắng thứ dẫn sang bể khử trùng mục đích khử vi sinh vật có hại cho mơi trường cịn nước thải Hố chất sử dụng bể khử trùng nước Javen (NaClO) , dùng phổ biến giới giá thành rẻ hiệu khử trùng cao 11 Bể thiết kế hình chữ nhật, xây bê tơng cốt thép Bể chứa nước Nước sau bể khử trùng dẫn sang bể chứa nước sau xử lý, 12 sau xử lý 13 Hệ thống pha Dựa vào đặc tính hoá chất, lượng sử dụng để thiết kế hệ trộn hóa chất Hệ thống 14 đường ống cơng nghệ 15 nước bơm đẩy lên tầng hầm B1, dẫn hố ga chứa nước thải sau xử lý thoát hệ thống thoát nước mưa Hệ thống khử mùi thống pha trộn hoá chất Bằng vật liệu HDPE/INOX để vận chuyển nước thải bùn thải; vật liệu PCV/HDPE để vận chuyển hoá chất Sử dụng than hoạt tính để khử mùi hút gió quạt gió cơng nghiệp Từ sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt ta thấy số đặc điểm sau: - Các công nghệ trình xử lý Nito chưa tối ưu, q trình xử lý AO (thiếu khí - hiếu khí) bậc hiệu xuất xử lý Nito không cao lượng NO2- NO3- tạo ngăn hiếu khí tuần hồn phần lại ngăn thiếu khí để tiếp tục xử lý - Hiệu xử dụng lượng công nghệ xử lý chưa tối ưu, trình xử dụng máy thổi khí tạo bọt khí tiếp xúc trực tiếp với nước thải nên thời gian tiếp xúc ngắn nên lượng oxy sử dụng thấp - Hệ thống xử lý nước thải xây dựng hợp khối bê tông cốt thép, dẫn đến thời gian thi công lâu, lỗi thi cơng khó sữa chữa, việc cải tạo cơng nghệ nâng cấp cơng suất khó khăn 67 3.2 Đề xuất số giải pháp công nghệ cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội 3.2.1 Nguyên lý cấu tạo Với mục tiêu đặt ra: Đảm bảo chất lượng nước đầu trước xả vào nguồn tiếp nhận phải đạt QCVN 14 : 2008 – BTNMT cột B, tối đa xử dụng hạng mục thu gom xử lý nước thải có khu chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội- chủ yếu bể tự hoại truyền thống, sử dụng tối thiếu đất để xây dựng trạm xử lý, tiết kiệm kinh phí đầu tư ban đầu đơn giản vận hành bảo dưỡng, xin đề xuất giải pháp xử dụng hệ thống bể hợp khối xử lý nước thải phương pháp sinh học tiếp xúc kiểu trống quay Hệ thống xử lý thiết kế để loại bỏ N(T-N), Cacbon hữu cơ(BOD) chất rắn lơ lửng(SS) nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học PAC Hiếu khí Clo RBC Nước Nước thải Ngăn thu + vào Song chắn rác Ngăn lắng Khử trùng Thổi khí Kị khí Ngăn Thiếu khí Hút định kỳ Ngăn Bể nén bùn Hình Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt kết hợp trống quay Hệ thống gồm ngăn với đĩa tiếp xúc sinh học quay sơ đồ với kết hợp trình kị khí hiếu khí sử dụng để tăng hiệu xử lý nước thải Quá trình lên men kị khí ngăn thứ có tác dụng loại bỏ phần lớn chất hữu (BOD) nước thải, Phần hiếu khí với hệ thống đĩa tiếp xúc sinh học quay loại bỏ BOD hợp chất Ni tơ-amoni thành nitrat Q trình yếm khí ngăn thứ có chức loại bỏ BOD q trình chuyển hóa nitrat thành khí nitơ , Đĩa tiếp xúc sinh học ngăn thứ hai kết thúc trình loại bỏ BOD nước thải 68 Quá trình loại bỏ Nito amoni sảy gồm giai đoạn Giai đoạn Nitrat hóa: (trong ngăn hiếu khí) NH4++1.5O2 →NO2- + 2H++ H2O NO2-+0.5O2 →NO3Quá trình phản nitrat hóa: (trong ngăn thiếu khí) 2NO3-+2(H2) →2NO2-+ 2H2O 2NO2-+3(H2) →N2↑+ 2OH- + 2H2O Các bon hữu bị oxy hóa thành CO2 H2O đĩa sinh học tiếp xúc quay CxHyOz+(x+y/4-z/2)O2 → xCO2↑+ y/2H2O – △ H Quá trình lắng ngăn lắng loại bỏ cặn lơ lửng nước thải màng sinh vật tạo từ trình sinh học trước Bùn phát sinh ngăn lắng nén lại để giảm thể tích thu gom định kỳ Các thành phần hệ thống xử lý nước thải: Hệ thống gồm phần sau: - Ngăn thu nước đầu vào: + Ngăn thu nước + Song chắn rác + Bơm nước thải - cụm xử lý nước thải: + Hai ngăn bể xử lý nối tiếp với đĩa tiếp xúc sinh học quay (mỗi ngăn gồm phần: kị khí hiếu khí) + Ngăn lắng cuối + Bể khử trùng + Ngăn chứa nước qua xử lý - cụm xử lý bùn: 69 + bơm bùn + ngăn nén bùn - Hệ thống tủ điện điều khiển Mô tả chức thành phần hệ thống Ngăn thu nước đầu vào có song chăn rác Ngăn thu nước đầu vào có nhiệm vụ tiếp nhận nước thải từ nhà vệ sinh, phòng tắm, nhà ăn, , song chắn rác thiết kế để giữ lại cặn bã thải với kích thước trọng lượng lớn Cải tiến sử dụng lại bể tự hoại có sẵn với chức ngăn thu Ngăn trung hòa Ngăn có tác dụng điều hịa chất lượng lưu lượng nước thải đầu vào cho trình tiếp theo, nước sau qua bể trung hịa tiếp tục sang ngăn xử lý sinh học Việc ổn định thông số đầu vào trình sinh học quan trọng đảm bảo hiệu trình xử lý sinh học ổn định Bố trí bơm tự động để bơm nước từ bể trung hòa sang ngăn xử lý sinh học Ngăn xử lý sinh học Gồm ngăn nối tiếp nhau, ngăn thứ kết hợp xử lý kị khí xử lý hiếu khí, ngăn thứ xử lý thiếu khí xử lý hiếu khí, trình loại bỏ BOD T-N nước thải Q trình hiếu khí sử dụng trống tiếp xúc sinh học quay Nguyên lý cấu tạo ngăn phản ứng sinh học kết hợp trống tiếp xúc sinh học quay (RBC) chi tiết sau: 70 Hình Cấu tạo ngăn phản ứng sinh học kết hợp trống quay Phần trống quay phần chia thành khoang chứa giá thể phản ứng sinh học Các giá thể làm plastic có bề mặt tiếp xúc lớn 100 m2/m3, làm tăng bề mặt tiếp xúc trống quay, lượng lớn vi khuẩn lưu giữ trống quay Phần trống quay chìm phần (60%) mặt nước thải trống quay với vận tốc 1-1,6 vòng/phút Các ống phân phối khí sử dụng để đưa khơng khí trực tiếp vào khoang chia trống nguyên nhân làm quay trống Hình Giá thể vi sinh, diện tích bề mặt đạt 100m2/m3 Khi phần trống quay lên khỏi mặt nước, trình hiếu khí diễn tiếp xúc với khí quyển, nước từ ngăn chia trống quay chảy xuống xuyên qua trống làm bong tróc màng vi sinh vật giá thể vi sinh 71 Các hợp chất hữu amoni nước thải phân hủy nitrat hóa vi sinh vật bề mặt giá thể vi sinh đặt trống quay q trình phân phối khí quay liên tục trống Ngăn lắng cuối Ngăn lắng có tác dụng tách chất bẩn khỏi nước dựa tỉ trọng cao nước chúng Sản phẩm trình lắng bùn, lượng bùn tạo thành chuyển sang bể nén bùn để tiếp tục trình xử lý bùn Chất keo tụ PAC sử dụng để nâng cao hiệu suất lắng Ngăn khử trùng Nước sau qua ngăn lắng dẫn tới ngăn khử trùng trước khỏi hệ thống xử lý, sử dụng hóa chất khử trùng NaOCl Ngăn nén bùn Ngăn nén bùn giúp giảm thể tích bùn thải cách làm bay nước bùn ướt Việc giảm thể tích bùn giúp thời gian lưu giữ bùn lượng bùn lưu giữ nhiều hơn, từ đem lại hiệu kinh tế cho q trình xử lý Bùn thu gom định chơn lấp định kỳ 3.2.2 Tính tốn thiết kế Lưu lượng tính tốn Việc chọn lưu lượng tính tốn cho 100 hộ dân với quy mô nhà chung cư 10 tầng với tầng 10 hộ Lưu lượng ngày lớn nhất: 72 m3/ng.đ Lưu lượng lớn nhất: m3/h Chất lượng nước đầu vào Bảng Chất lượng nước thải sinh hoạt trước sau xử lý sử dụng công nghệ RBC Các thông số Nồng độ đầu vào Nồng độ đầu Nhiệt độ pH 20-300C 6.5-8.0 20-30 0C 6.5-8.0 BOD5 COD 150 mg/l 225 mg/l 40 mg/l 50 mg/l 72 Các thông số Nồng độ đầu vào Nồng độ đầu SS 180mg/l 20 mg/l T-P mg/l mg/l T-N 50mg/l 20mg/l Oil+Grease Total Coilform 30mg/l 106-107MPN/100ml 5mg/l 5,000MPN/100ml Tính tốn hạng mục: Song chắn rác ngăn thu: làm inox, khe 8mm, thu gom thủ công, số lượng (một dự phịng) a Ngăn trung hịa có bơm nước thải Thiết kế bể thu gom dạng chữ nhật, yêu cầu thể tích hữu ích 6m3 - thu gom nước lớn Bơm nước thải có cơng suất > m3/h, số lượng bơm b Ngăn xử lý sinh học - Phần xử lý kị khí Thời gian lưu nước giờ, thể tích cần lưu nước: V=3 m3/h x 6h = 18 m3 Số lượng: ngăn Thể tích ngăn: m3 - Phần xử lý hiếu khí Kích thước trống quay : 1,2m x L2.0m Thể tích trống: 2.26 m3 Bề mặt tiếp xúc trống, tính phần vách ngăn chia trống diện tích bề mặt giá thể vi sinh: 250m2 Yêu cầu xử lý BOD: (150 – 40) g/ m3 x 72 m3/d = 7.920 g/ngày Khả xử lý BOD thực tế tổ hợp trống quay: 15g/m2.ngày Bề mặt yêu cầu để trình xử lý hoàn thành: (7,920 g/d)/ (15 g/ m2.d) = 528 m2 Số lượng trống quay cần là: 528 m2 / 250 m2 = 2.11 = 73 Kiểm tra lại kết BOD đầu sau qua trống quay Khi qua trống quay thứ nhât: BOD1      0.00974   As Q   S  0.00974   As Q       0.00974  250 72   150  0.00974  250 72   53.43 Khi qua trống quay thứ hai: BOD      0.00974   As Q   S1  0.00974   As Q       0.00974  250 72   53.43  27.62  0.00974  250 72  BOD = 27.26 g/m3  40 g/m3 Kết đảm bảo yêu cầu Thể tích trống quay chiếm 70% thể tích ngăn phản ứng sinh học hiếu khí, ngăn phản ứng sinh học hiếu khí tích: x 2.26 m3 x 100 / 70 = 6.46 m3 Tổng thể tích ngăn phản ứng sinh học: 18 m3 + 6.46 m3 = 24.46 m3 Kích thước cụ thể: W2.4m x L4.0m x H3.3m Thể tích hữu dụng: 28,8m3 (mức nước cao 3m) Lượng Oxy cần cung cấp: Lượng Nito cần xử lý ngăn yếm khí: (50-20)g/m3 x 72 m3/d x 10-3 = 2.16 kg-N/ngđ Oxy yêu cầu cho trình xử lý BOD: DB = 0.45 x {(150-40) x 72 x 10-3 – 2.16 x 2.0}= 1.62 kg/ngđ Lượng Oxy cần cho hơ hấp vi sinh vật bùn hoạt tính, với hệ số lượng oxy cần thiết cho hơ hấp 0,12g/g/ngđ bùn hoạt tính với mật độ 1.500g/m3 DE = 1,500 x 361 x 10-3 x 0.12 = 65 kg/ngđ Lượng Oxy cần thiết cho trình nitrit hóa DN = 4.57 x 0.8 x 50 x 72 x 10-3 = 13.16 kg/ngđ Tổng Oxy yêu cầu: TOD = 1.62 + 65 +13.16 = 80 kg/ngđ Lượng khơng khí cần cấp là: Qair= 80 = 3,592 m3/ngđ = 150 m3/giờ = 2.5 m3/phút 0,08  1,2  0,232 74 c Ngăn lắng cuối Được kết hợp với ngăn phản ứng sinh học để loại bỏ cặn từ nước sau trình sinh học, hiệu suất lắng từ 70 đến 90% cặn lơ lửng, cặn bề mặt loại bỏ từ bề mặt bể, bùn lắng bơm sang bể nén bùn, nước sau loại bỏ cặn đưa vào ngăn khử trùng trước thoát ngồi mạng lưới Tấm lắng có bề mặt: 15~25m3/m2 d Hiệu lắng nằm khoảng: 3,5-4m Số ngăn: Tổng diện tích bề mặt ngăn lắng cần thiết: 2,9-4,8m2 Kích thước: 2.4m x 2m x H3.0m x Ngăn d Ngăn khử trùng Ngăn khử trùng xử dụng để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh nước thải thông qua việc sử dụng NaOCl, phương pháp đơn giản, kinh tế an toàn sử dụng lâu nay, Ngồi q trình khử trùng cịn giúp loại bỏ mùi nước thải q trình oxy hóa hợp chất amoni sunfua, Thiết kế bể khử trùng: thời gian lưu nước 15 phút Thể tích yêu cầu: 0,75m3 e Bể nén bùn Quá trình xử lý bùn cách đặc bùn làm giảm thể tích Lượng bùn tạo từ sinh khối qua trình xử lý sinh học: Px = Yobs x Q (S0 – S2) x 10-3 = 0.3125 x 72(150-27.62) x 10-3 = 2.8 kg/ngđ Lượng bùn từ việc giảm SS = 72 x (180-20) x 10-3 = 11.52 kg/ngđ Tổng lượng bùn khô: 14,32kg/ngđ Mật độ bùn thải 20kg/m3 với hàm lượng nước 99% Khối lượng bùn thải bơm sang bể nén bùn: 0,73m3/d Thời gian lưu bùn: Tháng 75 Chiều cao làm việc: 3m Số ngăn chứa: Kích thước: W2.5m x L2.5m x H3.5m 3.2.2 Phương án tính tốn chi phí Với hệ thống xử lý nước thải kết cụm bể hợp khối tiếp xúc sinh học kiểu trống quay giúp trình lắp đặt vận hành đồng bộ, việc gia công sản xuất bể hợp khối cụm xử lý sinh học kiểu trống quay, ngăn lắng cuối, ngăn khử trùng Tại địa điểm thi công tùy thuộc vào trạng cơng trình xử lý nước thải sẵn có mà đưa giải pháp tiết kiệm nhất, Với tình đô thị địa bàn Hà Nội có bể tự hoại để xử lý sơ nước thải sinh hoạt, tận dụng lại cải tạo bể tự hoại làm ngăn tiếp nhận nước thải đặt song chắn rác Song song với thời gian gia công đặt hàng thiết bị thi cơng phần móng hạng mục phụ trợ khác Tổng hợp kinh phí tính tốn cải tạo hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt kiểu bể tự hoại truyền thống sang hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học kiểu trống quay trình bày chi tiết phụ lục I Từ kết tính tốn chi phí ta thấy so sánh với công nghệ tương tự nước ngồi triển khai thí điểm Việt Nam cơng nghệ Johkasou với giá thành trung bình cho 1m3 nước thải xử lý 2000 – 2300 USD, cao gấp ba lần xử lý công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học kiểu trống quay 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các kết luận nghiên cứu học viên đưa sau: a Công tác thu gom xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư cao tầng chưa thống phương pháp thu gom công nghệ xử lý Vì việc nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ phù hợp để áp dụng thống cho việc xử lý nước thải chung cư cao tầng cần thiết b Kết nghiên cứu cho thấy, mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phần lớn sử dụng bể tự hoại chất lượng nước đầu không đảm bảo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia, số khu đô thị thi công xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt trình hoạt động, vận hành chưa hiệu Vì cần có cơng nghệ áp dụng kế thừa cơng trình sẵn có để tránh việc phải đầu tư lại từ đầu toàn hệ thống c Kết nghiên cứu địa bàn Hà Nội cho thấy khu chung cư cao tầng phát triển nhanh số lượng, trải tồn diện tích Hà Nội, xen lẫn với khu đô thị cụm dân cư tập trung với hệ thống sở hạ tầng lạc hậu, việc đấu nối thống hệ thống hạ tầng nói chung thu gom xử lý nước thải sinh hoạt nói riêng khơng khả thi Vì thế, cần phải có mơ hình xử lý nước thải phân tán cho khu chung cư cao tầng d Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ sinh học tiếp xúc kiểu trống quay cho thấy: - Mơ hình mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt công suất nhỏ đạt tiêu chuẩn môi trường phù hợp áp dụng vào mơ hình xử lý nước thải phân tán cho khu chung cư cao tầng địa bàn Hà Nội - Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học tiếp xúc kiểu trống quay có tính tốn đến việc sử dụng lại bể tự hoại sẵn có đường ống thu gom, tiết kiệm thời gian, chi phí đầu tư xây dựng Việc thiết kế hệ thống xử lý dạng hợp khối làm tiết kiệm diện tích đất sử dụng dễ dàng vận hành trạm xử lý - Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học tiếp xúc kiểu trống quay học viên đề xuất Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu 77 tư Xây dựng Môi trường Việt nam tiếp nhập xác nhận xem xét ứng dụng vào Dự án xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng mà Công ty thực (xem phụ lục) Kiến nghị a Kiến nghị áp dụng thí mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học tiếp xúc kiểu trống quay vào xử lý nước thải sinh hoạt chung cư cao tầng Trong trình áp dụng cần theo dõi để khắc phục nhược điểm tổng kết để đưa mơ hình tổng quát phù hợp áp dụng chung cho chung cư cao tầng b Kiến nghị cấp quyền cần nghiên cứu đưa văn pháp lý làm áp dụng đồng hóa việc sử lý nước thải cho chung cư cao tầng, giải tình trạng khơng đồng phương pháp thu gom xử lý nước thải sinh hoạt c Đề xuất nên có nghiên cứu ứng dụng mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt vào việc xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư tập trung xen lẫn khu đô thị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt QCVN 14 : 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt; TCXDVN 33: 2006 Tiêu chuẩn thiết kế, Cấp nước – Mạng lưới bên ngồi cơng trình; Quyết định 490/QĐ-TTg, ngày 05 tháng năm 2008, Về việc phê duyệt Quy hoạch xây dựng vùng Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2050; Cơng văn 2544/BXD-QLN Bộ Xây dựng ngày 19/11/2009, việc thực quy định quản lý sử dụng nhà chung cư Dimitri Xanthoulis, Lều Thọ Bách, Wang Chengduan, Hans Brix, Xử Lý Nước Thải Chi Phí Thấp, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội, 2009; Nguyễn Xuân Nguyên, Nước Thải công nghệ Xử lý Nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2003; Trần Đức Hạ, Xử lý Nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ vừa, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002; Nguyễn Việt Anh, Bể tự hoại & bể tự hoại cải tiến, Nhà xuất Xây dựng Hà nội, 2009; Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 1996; 10 Trần Hiếu Nhuệ : Xử lý nước thải phương pháp sinh học, trường Đại học Xây dựng, 1990 11 Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải : Lý thuyết mơ hình hố q trình xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất khoa học kỹ thuật -2003 12 Trần Hiếu Nhuệ - Trần Đức Hạ - Lê Hiền Thảo : Quá trình vi sinh vật cơng trình Cấp nước, Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 1996 13 Hỏi trả lời JOHKASOU Hội thảo Quảng Ninh http://www.jkshactra.com.vn; 14 Thuyết minh kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu đô thị Văn Khê – Hà Đông, Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN; 15 Thiết kế bể tự hoại chung cư cao tầng NC2 – Khu đô thị Cầu Bươu, Công ty Cổ phần tư vấn đầu tư Xây dựng phát triển thị Hà Nội; Tiếng Nước ngồi 16 Handbook of Water and Wastewater Treatment Plant Operations, Frank R Spellman, 2003 79 PHỤ LỤC Phụ lục I: Bảng tổng hợp kinh phí cải tạo hệ thống XLNT sinh hoạt quy mô 72m3/ngđ STT I 10 11 12 13 14 II 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 III Nội dung công việc Phần Xây dựng Cải tạo bể thu nước Cải tạo bể trung hòa Cải tạo bể chứa nước Xây dựng hố van Xây dựng ngăn chứa bùn Xây dựng móng đặt thiết bị xử lý sinh học Xây dựng móng máy thổi khí Xây dựng móng nơi chứa hóa chất Thi công lắp đặt hệ thống đường ống ngầm Thi công cầu thang lan can Nắp đậy hố thu nước đầu vào đầu Nắp đậy hố van Nắp đậy bơm Nắp đậy máy thổi khí Thiết bị Bể phản ứng Trống quay Tấm lắng Phai chắn nước Song chắn rác Thiết bị vớt rác từ song chắn rác Thùng chứa rác Xe đẩy tay vận chuyển thùng chứa rác Bơm nâng Phao điều khiển bơm Bơm hóa chất Phao điều khiển bơm hóa chất Thùng chứa hóa chất Thiết bị điều chỉnh pH Thiết bị đo pH Máy thổi khí Đường ống dẫn nước thải hệ thống van Van đầu vào Hộp chứa bơm ĐL thiết bị điều chỉnh pH Tủ điện điều khiển Dây cáp điện Đường ống dẫn nước Chi phí trực tiếp (I+II) Đ.vị SL Đơn giá (VNĐ) Bể Bể Bể Hố Bể 1 1 5,000,000 5,000,000 5,000,000 5,000,000 30,000,000 Thành tiền (VNĐ) 192,500,000 5,000,000 5,000,000 5,000,000 5,000,000 30,000,000 Móng 20,000,000 20,000,000 Móng Móng 10,000,000 5,000,000 20,000,000 15,000,000 Bộ 5,000,000 5,000,000 Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ 1 1 20,000,000 2,500,000 2,500,000 2,500,000 2,500,000 Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Thùng xe Bộ Bộ Bộ Bộ Thùng Bộ Bộ máy 1 2 2 3 2 250,000,000 50,000,000 20,000,000 8,000,000 10,000,000 8,000,000 1,000,000 3,000,000 40,000,000 8,000,000 25,000,000 8,000,000 1,000,000 20,000,000 15,000,000 40,000,000 20,000,000 2,500,000 2,500,000 2,500,000 5,000,000 1,295,000,000 250,000,000 100,000,000 20,000,000 8,000,000 20,000,000 8,000,000 2,000,000 3,000,000 80,000,000 16,000,000 150,000,000 24,000,000 3,000,000 20,000,000 30,000,000 80,000,000 Bộ 20,000,000 20,000,000 Bộ 3,000,000 6,000,000 Bộ 10,000,000 20,000,000 Bộ 50m Bộ 1 30,000,000 25,000,000 10,000,000 30,000,000 25,000,000 10,000,000 1,067,500,000 80