Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mương oxy hóa cải tiến carrousel ñể xử lý nước thải ñô thị trong ñiều kiện việt nam

-1- MỞ ðẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI Cùng với nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố, q trình thị hố nước ta diễn với tốc ñộ nhanh ðể ñáp ứng yêu cầu phát triển bảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng sống cho người dân, năm gần ñây việc ñầu tư cho thoát nước vệ sinh ñô thị quy mô tương ñối lớn ñã ñược quan tâm, trước hết thành phố lớn thị du lịch Trong vấn đề này, muốn đầu tư có hiệu phải lựa chọn giải pháp cơng nghệ xử lý nước thải thích hợp Khi nói đến cơng nghệ thích hợp dành cho nước nghèo, nước ñang phát triển ñã bao hàm giải pháp cơng nghệ đơn giản, giá thành thấp, phù hợp ñiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ðể lựa chọn giải pháp cơng nghệ thích hợp xử lý nước thải nước ta nay, cần dựa nguyên tắc bản: 1) Phù hợp với ñiều kiện tự nhiên khu vực, thị; 2) Phù hợp với thành phần, tính chất nước thải; 3) Phù hợp với ñiều kiện kinh tế - xã hội ñô thị; 4) Kết hợp trước mắt lâu dài - ðầu tư xây dựng theo khả tài chính, ln bám sát dây chuyền cơng nghệ hồn chỉnh nhằm bước hồn thiện cơng nghệ đại tương lai Một số cơng nghệ thích hợp trước mắt như: a) Hồ sinh học : Có nhiều kiểu, nhiều loại hồ ñược thiết kế tuỳ theo ñiều kiện cụ thể Kiểu hồ phổ biến hồ Facultator (hiếu - kỵ khí) Với nước thải có nồng độ nhiễm bẩn thấp (BOD5 200 mg/l) mức ñộ yêu cầu xử lý BOD5 giới hạn 30 mg/l khơng cần có hồ kỵ khí phía trước hồ Maturation (hồ làm bổ sung) phía sau khơng xét đến yếu tố khử trùng Trong điều kiện khí hậu nước ta, với tiêu chuẩn thải nước trung bình 150-180 l/người/ngày, ước tính sơ bộ, với diện tích hồ 1,2 -2- phục vụ cho 10.000 người Cần lưu ý số cơng trình, chun gia nước ngồi thường tính theo tiêu chuẩn quốc gia có nhiệt độ trung bình hàng năm thấp, nên diện tích u cầu q lớn, đến mức khơng cần thiết Các cơng trình xử lý sinh học nhân tạo vận hành đơn giản Khi khơng có điều kiện ñể áp dụng loại xử lý sinh học tự nhiên tất yếu phải nghĩ đến cơng trình sinh học nhân tạo, trước hết phải lựa chọn kiểu ñơn giản vận hành: Hồ sinh học tiếp khí nhân tạo (aeroted lagoon): Loại khơng cần bể lắng không cần xử lý bùn riêng biệt, nhược điểm sử dụng nhiều lượng khu vực có nhiều gió nên nghiên cứu sử dụng lượng gió để chạy máy khuấy, khơng có gió sử dụng lượng điện b) Mương ơxy: Hiện có hai kiểu kiểu Pasver sử dụng cơng suất nhỏ kiểu Carrousel sử dụng công suất lớn Khi áp dụng mương ơxy, khơng cần bể lắng đợt I không cần xử lý bùn riêng Mương ôxy thực tối ưu nồng ñộ nhiễm bẩn cao yêu cầu mức ñộ xử lý cao Ưu ñiểm trội thiết kế, vận hành ñơn giản, khơng xử lý bùn thứ cấp Nhờ có diện tích tương ñối lớn nên ñã tăng cường xử lý N ðặc biệt gần có cải tiến cơng nghệ, thiết bị cấp khí bề mặt trục ñứng cấp khí cho ñộ sâu lớn, ñiều chỉnh vùng anoxic giảm diện tích xây dựng, tiết kiệm quỹ ñất… Do ñề tài “ Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ mương oxy hóa cải tiến Carrousel để xử lý nước thải thị điều kiện Việt Nam” cần thiết đem lại lợi ích lớn, góp phần cải thiện mơi trường sống, bảo vệ mơi trường ñem lại hiệu kinh tế - xã hội -3- II MỤC TIÊU CỦA ðỀ TÀI 2.1 Mục tiêu tổng thể: Nghiên cứu chế xử lý nước thải cơng nghệ mương oxy hóa cải tiến Carousel Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ Carrousell để xử lý nước thải thị điều kiện Việt Nam ðánh giá hiệu xử lý nước thải theo công nghệ mương oxy hóa cải tiến Carrousel so với loại công nghệ xử lý nước thải III PHẠM VI CỦA ðỀ TÀI ðối tượng nghiên cứu giới hạn hệ thống xử lý nước thải thị Việt Nam Phần nghiên cứu ứng dụng cho đối tượng điển hình: Sử dụng cơng nghệ Carrousel tính tốn cho trạm xử lý nước thải cụ thể khu thị Bắc Châu Giang – tỉnh Hà Nam IV CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KỸ THUẬT SỬ DỤNG 4.1 Kế thừa kết ñã nghiên cứu trước ñây: Tiến hành thu thập nghiên cứu tài liệu có lien quan, cơng bố có trước Rút ưu nhược điểm có liên quan đến vấn đề nghiên cứu từ nghiên cứu đề xuất 4.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Tổng quan thu thập tài liệu, tổng hợp, phân tích, lựa chọn, kế thừa kinh nghiệm có ðiều tra khảo sát lấy số liệu thực tế Thống kê, liệt kê Sử dụng bảng tính Áp dụng tính tốn trạm xử lý nước thải thị Việt Nam 4.3 Phương pháp chuyên gia Xin ý kiến giáo sư, tiến sỹ nhà khoa học cách tham gia đề tài tư vấn chun mơn -4- 4.4 Kỹ thuật sử dụng Sử dụng phần mềm tính tốn cấp nước xử lý nước thải V GIÁ TRỊ KHOA HỌC VÀ NHỮNG ðĨNG GĨP THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI ðề xuất phương pháp tiếp cận hợp lý Xây dựng ñược hệ thống sở lý luận, ñề xuất ñược tiêu chí, quy trình phương pháp sử dụng cơng nghệ Carrousell để tính tốn cho trạm xử lý nước thải thích hợp điều kiện Việt Nam Kết nghiên cứu đề tài áp dụng thực tế ñịnh hướng quy hoạch, tư vấn thiết kế,… nhờ tính tốn áp dụng cho trạm xử lý nước thải thị có số liệu đầu vào cụ thể Xác ñịnh ñược hiệu kinh tế mơi trường Góp phần phát triển kinh tế xã hội bảo vệ môi trường cách bền vững VI NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN ðỀ TÀI 5.1 Thu thập thông tin sở phục vụ cho việc khái qt tình hình hoạt động trạm xử lý nước thải Hiện trạng xử lý nước thải thị Việt Nam Báo cáo tổng quan trạng số trạm xử lý nước thải sử dụng cơng nghệ truyền thống, cơng nghệ có cải tiến… số thị Việt Nam 5.2 Tổng quan công tác lựa chọn dây truyền xử lý nước thải thị truyền thống Việt Nam Hồ sinh học, Bùn hoạt tính truyền thống kéo dài Lọc sinh học Mương ơxy hóa Mương ơxy hóa cải tiến 5.3 Nghiên cứu, so sánh tính ứng dụng Carrousel cho trạm xử lý nước thải thị Bắc Châu Giang-Phủ Lý-Hà Nam -5- CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ðÔ THỊ BẰNG MƯƠNG OXY HÓA CẢI TIẾN (CARROUSEL) I TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ðƠ THỊ VIỆT NAM 1.1 ðặc điểm nước thải thị Việt Nam Vị trí địa lý điều kiện địa hình ảnh hưởng lớn đến nước tự chảy thị Nét đặc trưng thị nước ta phát triển gắn liền với việc khai thác sử dụng nguồn nước mặt (sơng, biển ) Hệ thống nước thị liên quan mật thiết ñến chế ñộ thuỷ văn hệ thống sông, hồ Thông thường mặt tự nhiên, sông, hồ thường kết với thành dạng chuỗi thơng qua kênh mương nước hở, tạo thành trục tiêu nước Cả nước có tới 2.360 sơng với chiều dài 10.000 km, có hệ thống sơng lớn có diện tích lưu vực 10.000 km2 Lưu vực dịng chảy sơng mùa mưa lớn chiếm đến 70 - 90% tổng lượng nước năm Nước ta thuộc vùng khí hậu nóng ẩm: mưa nhiều, độ ẩm lớn, nhiệt ñộ ñộ xạ cao Sự phân bố khơng lượng mưa, độ ẩm, độ xạ theo không gian thời gian ảnh hưởng lớn đến nước chất lượng mơi trường nước thị Mỗi năm có khoảng - 10 bão, gây thiệt hại trung bình - 3% thu nhập quốc dân ảnh hưởng lớn tới nước thị Những năm gần đây, việc đầu tư vào hệ thống nước thị ñược cải thiện ñáng kể Một số dự án ñã ñang ñược triển khai nguồn vốn vay ODA thành phố Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phịng, ðà Nẵng, Vinh, Nguồn vốn ñầu tư ñã lên tới tỉ USD, nhiên đáp ứng tỷ lệ nhỏ (khoảng 1/6) so với yêu cầu -6- Hầu hết thị có qui hoạch phát triển tổng thể ñến năm 2020, quy hoạch chuyên ngành, hạ tầng sở chưa ñược thực thi ñầy ñủ, ñồng ñối với ngành cấp thoát nước ñô thị Các qui hoạch môi trường, quản lý chất thải rắn, cấp thoát nước thường mảng nhỏ quy hoạch tổng thể, vậy, có thơng tin qui hoạch Một vấn đề quan trọng cơng tác qui hoạch tiêu chí chung để phối hợp thực đầu tư đồng cơng trình hạ tầng thị chưa ñược ñề ñầy ñủ 1.2 Hiện trạng hệ thống thu gom nước thải Hiện nay, hệ thống nước phổ biến thị Việt Nam hệ thống thoát nước chung Phần lớn hệ thống ñược xây dựng cách ñây khoảng 100 năm, chủ yếu để nước mưa, ñược sửa chữa, tu, bảo dưỡng nên ñã xuống cấp nhiều; việc xây dựng bổ sung ñược thực cách chắp vá, không theo quy hoạch lâu dài, khơng đáp ứng u cầu phát triển thị Các dự án nước thị sử dụng vốn ODA (cho khoảng 10 thị) ñược triển khai thực thường áp dụng kiểu hệ thống chung sở cải tạo nâng cấp hệ thống có Tuy nhiên, cá biệt thành phố Huế áp dụng hệ thống nước riêng hồn tồn ðối với khu cơng nghiệp, xây dựng từ 1994 đến nay, việc tổ chức hệ thống nước theo dạng phổ biến giới Thơng thường có hai ba hệ thống thoát nước riêng biệt: - Trường hợp ba hệ thống cho ba loại nước thải: nước mưa, nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt - Trường hợp hai hệ thống: nước mưa thoát riêng, cịn nước thải sản xuất sau xử lý sơ nhà máy chung xử lý kết hợp với nước thải sinh hoạt ðể ñánh giá khả thoát nước, người ta thường lấy tiêu chuẩn chiều dài bình qn cống đầu người Các thị giới tỷ lệ trung bình -7- 2m/người, nước ta tỷ lệ Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hải Phịng, ðà Nẵng 0,2 đến 0,25m/ng, cịn lại đạt từ 0,05 đến 0,08m/người Mặt khác thị, mật độ cống nước khác nhau, khu trung tâm đặc biệt khu phố cũ, mật độ cống nước thường cao khu vực xây dựng Ngoài ra, nhiều thị gần chưa có hệ thống nước, thị xã tỉnh lỵ vừa ñược tách tỉnh Theo thống kế sơ công ty tư vấn từ báo cáo sở xây dựng, số thị có hệ thống nước yếu như: Tuy Hồ (Phú Yên) Hệ thống thoát nước phục vụ cho khoảng 5% diện tích thị, thành phố Quy Nhơn (Bình ðịnh) 10%, Ban Mê Thuột (ðắc Lắc) 15%, Cao Bằng 20% Các thị có hệ thống nước tốt Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh số thị nhỏ Lào Cai, Thái Bình phục vụ khoảng 60% Theo đánh giá cơng ty nước, cơng ty mơi trường thị địa phương cơng ty tư vấn, có 50% tuyến cống ñã bị hư hỏng nghiêm trọng cần phải sửa chữa, 30% tuyến cống ñã xuống cấp, khoảng 20% vừa xây dựng cịn tốt Các kênh rạch thoát nước chủ yếu sử dụng kênh rạch tự nhiên, thành ñất thường khơng ổn định Các cống, ống nước xây dựng bê tông xây gạch, tiết diện cống thường có hình trịn, hình chữ nhật, có số tuyến cống hình trứng Ngồi thị tồn nhiều mương ñậy nắp ñan mương hở, mương thường có kích thước nhỏ, có nhiệm vụ thu nước mưa nước bẩn cụm dân cư Các hố ga thu nước mưa giếng thăm mạng lưới bị hư hỏng nhiều quan tâm sửa chữa gây khó khăn cho công tác quản lý Theo báo cáo công ty nước cơng ty mơi trường thị, tất thành phố, thị xã nước ñều bị ngập úng cục mùa mưa Có ñô thị 60% ñường phố bị ngập úng Buôn Mê Thuột ðắc Lắc TP Hồ Chí Minh (trên 100 ñiểm ngập), Hà Nội (trên 30 ñiểm), ðà Nẵng, Hải Phịng có nhiều điểm bị ngập úng Thời gian ngập kéo dài từ ñến ngày, độ ngập -8- sâu lớn 1m Ngồi điểm ngập mưa, số thị cịn có tình trạng ngập cục nước thải sinh hoạt công nghiệp (Ban Mê Thuột, Cà Mau) Ngập úng gây tình trạng ách tắc giao thơng, nhiều sở sản xuất dịch vụ ngừng hoạt ñộng, du lịch bị ngừng trệ, hàng hố khơng thể lưu thơng Hàng năm thiệt hại ngập úng theo tính tốn sơ lên tới hàng nghìn tỷ đồng N−íc th¶i s¶n xt, 980000, 32% N−íc th¶i sinh N−íc th¶i bệnh hoạt, 2010000, viện, 120000, 64% Hình Phân bố nớc thải đô thị khu công nghiệp4% xả vào ngn tiÕp nhËn Hình 1: phân bố nước thải thị khu công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận 1.3 Hiện trạng xử lý nước thải Trong khu vực thị khu cơng nghiệp tính đến đầu năm 2005, ngày có khoảng 3.110.000 m3 nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất từ khu công nghiệp xả trực tiếp vào nguồn tiếp nhận Phân bố loại nước thải minh hoạ hình Cả nước có 12 thành phố: Hà Nội, Hồ Chí Minh, ðà Nẵng, Hạ Long, Huế, Bn Mê Thuột, ðà Lạt, Thái Nguyên, Vũng Tàu, Cần Thơ, Bắc Ninh, Hải Dương Vinh có dự án có trạm xử lý nước thải thị cơng suất 5000 m3/ngày ñêm ñang giai ñoạn qui hoạch xây dựng Trên tổng số 76 khu công nghiệp chế xuất có 16 trạm xử lý nước thải tập trung, hoạt động với tổng cơng suất 41.800 m3/ ngày đêm Cơng nghệ chủ yếu sinh học hoá học kết hợp với sinh học -9- II GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ðÔ THỊ 2.1 Nhà máy xử lý nước thải Bắc Thăng Long – Vân Trì 2.1.1 Giới thiệu chung Nhà máy xử lý nước thải ñược thiết kế ñể xử lý nước thải từ khu vực Dự án, nước sau xử lý ñạt tiêu chuẩn thải loại A ( TCVN 5945-1995) Nguồn nước thải ñến: Nước thải từ khu vực Bắc tăng Long, nước thải chủ yếu nước thải sinh hoạt, phần nước thải công nghiệp Công suất xử lý nhà máy Lưu lượng nước thải : 38,000m3/ngđ Lưu lượng tồn phần: 42,000m3/ngđ (bao gồm 4,000m3/ngñ hiệu ứng thấm) Hệ số cao ñiểm: 2÷2,5 lần lưu lượng thiết kế(có nghĩa lưu lượng tối ña 105,000m3/ngñ) Bảng 1: Chất lượng nước vào Thơng số ðơn vị Dịng vào Dịng Nhiệt ñộ