Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện việt nam

1 Chơng 1: Tổng quan xử lý nớc thải đô thị 1.1 Nhận xét hệ thống thoát nớc thu gom nớc thải đô thị Việt nam 1.1.1 Hiện trạng hệ thống thoát nớc đô thị nớc ta Những công trình thoát nớc đợc ghi nhận lịch sử hệ thống thoát nớc Việt nam, vào năm 1870 thành phố Hồ Chí Minh năm 1905 Hà nội đờng ống đợc thiết kế thi công Theo giai đoạn phát triển, hệ thống thoát nớc đợc mở rộng xây dung với tăng trởng đô thị, bao gồm mạng lới thoát nớc bơm cỡng Tính đến năm 2000, Việt nam có khoảng chục đô thị đợc xem có hệ thống thoát nớc nhng với lực thoát nớc kém, khoảng 1000km đờng ống Phạm vi phục vụ hệ thống thoát nớc đô thị hạn chế, tỷ lệ đờng cống phục vụ thành phố lớn đạt 0,2 m/ngời, đô thị nhỏ 0,04 0,06 m/ngời (mức trung bình nớc công nghiệp 2m/ngời) mức độ bao phủ hệ thống đáp ứng đợc 40% dân số với đô thị lớn, 30% thấp đô thị nhỏ [15] Hiện hệ thống thoát nớc phổ biến đô thị Việt nam hệ thống thoát nớc chung chảy tới vùng có nớc mặt gần thờng không qua xử lý Đó hệ thống cống thoát chung cho ba loại nớc thải sinh hoạt, nớc thải sản xuất nớc ma Phần lớn hệ thống đà đợc xây dựng từ vài thập kỷ trớc đây, chủ yếu để giải vấn đề thoát nớc ma không đợc tu sửa, bảo dỡng thờng xuyên nên đà xuống cấp nhiều Bên cạnh đó, việc xây dựng, bổ sung đợc thực cách chắp vá không theo quy hoach lâu dài, không đáp ứng đợc nhu cầu phát triển đô thị Do tình trạng ngập úng trung tâm đô thị xảy thờng xuyên có ma lớn không đủ cống thoát nớc ma cống thoát nớc ma bị tắc Có trạm xử lý nớc thải nớc thải cha đợc xử lý với nớc thải công nghiệp đợc xả trực tiếp vào sông suối, mặt nớc vùng lân cận, gây rủi ro lớn hệ sinh thái nớc Thông thờng có hai ba hệ thống thoát nớc riêng biệt nới thải đô thị: - Trờng hợp ba hệ thống cho ba loại nớc thải: nới ma, nớc thảI sản xuất nớc thải sinh hoạt - Trờng hợp hai hệ thống: nớc ma thoát riêng, nớc thải sản xuất sau đà xử lý sơ nhà máy cho thoát chung xử lý kết hợp với nớc thải sinh hoạt 1.1.1.1 Thành phố Hà nội: Thành phố Hà nội với đặc điểm vùng đồng châu thổ, việc thoát nớc đợc thực nhờ mạng lới đờng cống dẫn dòng chảy tới sông, mơng, hồ ao nội thành phố cuối xả sông lớn Một đặc điểm bật Hà nội nh đô thị thuộc lu vực sông khác hầu hết tuyến cống có chế độ thuỷ lực chảy ngập hoàn toàn nửa ngập Hệ thống thoát nớc Hà nội bao gồm [16] - Mạng lới cống ngầm: Chủ yếu tập trung khu vực nội thành cũ đợc hình thành trớc năm 1939 Mạng lới cống đợc xây dựng theo kiểu cống chung với nhiều loại tiết diện có tổng chiều dài khoảng 70km, diện tích lu vực thoát nớc xấp xỉ 1008ha, đợc xây dựng phục vụ cho 380.000 400.000 ngời Hiện tại, hệ thống đà xuống cấp cách nghiêm trọng Đến năm 1989, tổng chiều dài đờng cống 120km, đạt đợc 16m/ha với dân số nội thị khoảng 900.000 ngời Cho đến năm 1995, theo báo cáo công ty thoát nớc Hà nội, chiều dài đờng cống 180km tổng lu vực 77,5km2 có khoảng 70km cống từ thời Pháp chủ yếu khu vực phố cổ Phần lại khu vực nội thành mở rộng, mật độ cống 18m/ha, nhiên phân bố không đều, nhiều nơi chí cha có cống Ngoài ra, số khối lợng đờng ống cống đờng kính 400 600 mm chiếm khoảng 65% bị xuống cấp nghiêm trọng nên khả tiêu thoát nớc - Mạng lới kênh hở hồ: Hệ thống mơng hở thoát níc cđa Hµ néi cã chiỊu dµI 38km víi tuyến sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Xét sông Kim Ngu, hệ thống sông làm nhiệm vụ tiêu thoát nớc dài 36,8km Các sông có cao độ đáy từ +1,0m đến +2,0m, cao vực nớc sông thờng giữ mức +4,0 đến 4,5m, ma to lên tới +5,5m; lu vực sông Tô lịch có hai hớng tiêu thoát sông Hồng sông Nhuệ; sông Lừ, sông Kim ngu dẫn thẳng nớc ma tới cum hồ điều hoà Yên Sở 1.1.1.2 Thành phố Hồ Chí Minh: Trên sở điều kiện địa hình, trạng thoát nớc đô thị nh tỷ lệ đô thị hoá tơng lai, toàn thành phố đợc chia làm sáu khu vực thoát nớc nh sau: Khu vực thoát nớc trung tâm Khu vực phía Bắc Khu vực phía Tây Khu vực phía Nam Khu vực Đông Bắc Khu vực Đông Nam Hệ thống thoát nớc thành phố Hồ ChÝ Minh bao gåm: - HƯ thèng cèng ngÇm Theo số liệu thống kê năm 1989, tổng chiều dài đờng cống thoát nớc thành phố 459km với dân số 2,8 triệu ngời, đạt 3,2m/ha (0,6m/ngời) Năm 2002, số 22 quận nội, ngoại thành có 17 quận có phần toàn hệ thống tho¸t níc chung, diƯn tÝch khu vùc cã cèng tho¸t níc cao nhÊt 100% lµ qn 1, 3, 5, qn có tỷ lệ thấp quận Bình Chánh (0,3%) Theo báo cáo công ty thoát nớc đô thị công ty quản lý 516km đờng cống có đờng kính lớn 400mm, 415km đờng cống khác có kích thớc nhỏ 400mm Toµn bé hƯ thèng bao gåm 100km (20%) cã tõ 100 năm, 250km (25%) có từ 30 đến 100 năm có 150km (30%) đợc xây dựng cách cha đến 20 năm [15] - Kênh rạch Toàn thành phố có khoảng 27 rạch lớn, 16 rạch nhỏ Các rạch đà bị thu hẹp dần lấn chiếm trái phép hộ gia đình nằm dọc hai bờ rạch Ngoài ra, đáy rạch bị nông dần rác thải sinh hoạt hộ dân xả vào mà không đợc quản lý Vì vào mùa ma ngập lụt thờng xuyên xảy vùng đà đô thị hoá rông khoảng 35km2 vùng đất nông nghiệp rộng khoảng 230km2 Một số dự án thoát nớc: Hiện đà có hai dự án đợc phê duyệt cho hai lu vực lớn lu vực kênh Đôi Tẻ (giai đoạn thực 2000 2005) lu vực Nhiêu Lộc Thị Nghè (giai đoạn thực 1997 2005) Đặc điểm chung hai dự án lµ: + TiÕp tơc sư dơng cèng chung nhng cã ý đến điều kiện lâu dài cải tạo thành cống riêng hoàn toàn + Xây dựng cống bao thu níc th¶i, cèng bao cã kÝch thíc lín đặt sâu + khu vực đất thấp bị ngập gặp chiều cao xây dựng hệ thống cống riêng 1.1.1.3 Thành phố Hạ Long thị xà Cẩm phả Hệ thống kênh thoát nớc thành phố Hạ long thị xà Cẩm phả chủ yếu kênh thoát nớc ma, kênh ngắn xả vịnh Hạ long phía Đông xả vinh Bái Tử Long phía Tây Các kênh thoát nớc thờng xuyên bị tắc nghẽn chất thải từ hộ gia đình thải thẳng xuống cách xả thải thuận tiện Khi trời ma, chất thải thờng đợc đa biển mà nơi tập kết chúng bÃi tắm đảo Hiện nhiều hộ dân khu vực gần kênh thoát nớc thờng xả trực tiếp chất thải từ bề tự hoại vào kênh chảy vịnh mà không qua khâu xử lý Do kênh hoạt động nh cống kết hợp cống nớc thải nớc ma, đợc xem nh kênh thoát nớc chung Bên cạnh nớc thải công nghiệp (gồm có nhà máy sàng tuyển than) đợc xả trực tiếp biển thông qua kênh thoát nớc riêng mà không qua xử lý Hiện trạng thoát nớc nh thành phố Hạ long thị xà Cẩm phả đà gây ô nhiễm nghiêm trọng tới nguồn nớc mặt tiếp nhận, đặc biệt thành phố Hạ long lại khu vực nhạy cảm, di sản giới.Tổng chiều dài kênh đợc công ty môi trờng bảo dỡng: Hòn gai 28,1km, BÃi cháy 6,7km, Cẩm phả 34,8km Các khu vực thờng bị ngập lụt có ma kích thớc kênh thoát nớc nhỏ, không đủ khả tiêu thoát, tắc nghẽn cống việc vứt rác đặc biệt Cẩm phả chất thải khai thác từ mỏ than xả xuống kênh kiểm soát đợc [15] Dự án thoát nớc vệ sinh môi trờng thành phố Hạ long thị xà Cẩm phả thuộc dự án Vệ sinh thành phố Việt nam, giai đoạn thực 1999 2003 Mục đích dự án cải thiện môi trờng khu vực đô thị nhằm bảo tồn môi trờng quốc gia vịnh Hạ long giảm lũ lụt Phạm vi nghiên cứu dù ¸n bao gåm khu vùc: B·i ch¸y (152ha), Hòn gai (710ha), thuộc thành phố Hạ long thị xà Cẩm phả (930ha) Nội dung đầu t giải pháp công nghệ dự án bao gồm: + Vẫn giữ nguyên hệ thống cống chung cho khu vùc + TuyÕn cèng bao cho khu vùc BÃi cháy tuyến cống áp lực + Trạm xử lý nớc thải đặt khe núi cạnh kênh Đồng, công suất 3000m3/ngày áp dụng công nghệ xử lý nớc thải phơng pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính Khu vực Hòn gai Cẩm phả có trạm xử lý bùn bể tự hoại riêng 1.1.1.4 Thành phố Nam định Hệ thống thoát nớc có tổng chiều dài đờng cống khoảng 40km, lại khoảng 40% hệ thống kênh mơng thoát nớc hở Năm 1989 trạm bơm tiêu nớc ma Kênh Gia đợc đầu t xây dựng với công suất 45.000m3/h đà cảI thiện đáng kể tình trạng ngập lụt mùa ma thành phố Nam định [15] Tóm lại, phần lớn hệ thống cống thoát nớc đô thị nớc ®Ịu ®· cị, h háng vµ xng cÊp theo thêi gian nên không đáp ứng đợc yêu cầu thực tế dẫn đến tình trạng thờng xuyên bị ngập úng mùa ma Các đô thị vùng đồng thờng bị ngập dài đô thị vùng núi bị lũ quét làm h hỏng công trình xây dựng, ách tắc giao thông, cản trở sản xuất gây thiệt hại lớn kinh tế 1.1.2 Nhận xét tình hình thoát nớc thu gom nớc thải đô thị Việt nam Trong năm gần đây, phát triển đô thị hoá công nghiệp hoá đà kéo theo tăng khối lợng nớc thải sinh hoạt, sản xuất, thơng mại đồng thời thành phần tính chất nớc thải trở nên đa dạng Hơn nữa, phân bố nhà máy công nghiệp khu dân c tình trạng phổ biến hầu khắp thành phố nớc trình phát triển đô thị nh công tác quy hoạch yếu đà góp phần gây tác động xấu đến môi trờng Bảng I.1 Thống kê số hộ gia đình đợc hởng dịch vụ vệ sinh thoát nớc [15] Loại đô thị % hộ gia đình hởng dịch vụ thoát nớc Đô thị loại I 48 Đô thị loại II 44 Đô thị loại III 25 Trung bình miền Bắc 27 Trung bình miền Nam Trung bình 52 44 Hệ thống thoát nớc thời điểm tất đô thị cống chung Vì vậy, tình hình thoát nớc tóm tắt theo số đặc điểm: - Về mùa khô lu lợng nớc thải nhỏ so với kích thớc cống nên vận tốc dòng chảy thấp Các cửa cống lại ngập nớc dòng chảy lại khó khăn nên tợng lắng cặn cống phổ biến Do công tác quản lý vận hành mạng lới thêm khó khăn - Vào trận ma đầu mùa toàn cặn lắng cống trôi theo dòng nớc, xả vào ao hồ gây ô nhiễm đột xuất cho môi trờng tiếp nhận - Mặc dù giếng thu nớc ma có cấu tạo chắn mùi nhng mùa khô hiệu Do cặn lắng đọng cống bốc mùi lên gây ô nhiễm môi trờng đô thị - Do chất lợng mặt đờng đô thị cha hoàn thiện nên đất cát theo nớc ma, nớc rửa đờng trôi vào cống nhiều Do vậy, thành phần chất vô hữu nớc thảI cặn lắng nớc thải lớn, gây khó khăn cho trình xử lý - Trong năm gần đây, số khu vực đô thị xây dựng nhà cao tầng hệ thống áp dụng kiểu riêng hoàn toàn nhng cha đáp ứng hoàn toàn tiêu chí đại Hệ thống thoát nớc đô thị Việt nam có liên quan mật thiết đến việc khai thác sử dụng nguồn nớc mặt nh hồ, kênh mơng, sông chảy qua thành phố, vùng biển ven bờ Đây nơi tiếp nhận, lu trữ, tiêu thoát nớc chung thành phố trình làm sinh học tự nhiên HiƯn nay, níc ma tõ hƯ thèng tho¸t níc chung thành phố xả vào hồ, sông, kênh, mơng mang theo hàm lợng lớn cặn rác làm cho chúng bị bồi lấp, loại nớc thải cha qua xử lý có tải lợng chất bẩn cao, chất hữu gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận gây rủi ro lớn hệ sinh thái nớc Các hồ, kênh mơng thành phố thực đà trở thành nơI tiếp nhận nớc thải phận hệ thống thoát nớc Vì chất lợng nớc hồ, kênh mơng chẳng khác so với chất lợng nớc thải Hiện hầu hết đô thị nớc trạm xử lý nớc thải tập trung [15] Các bể tự hoại đóng vai trò nh công trình xử lý nớc thải đô thị Tóm lại, đô thị nói chung hệ thống xử lý nớc thải chủ yếu trạm xử lý cục cho số khu dân c nhỏ, bệnh viện, nhng hầu nh hiệu xử lý thấp Vì việc lựa chọn giải pháp xử lý nớc thải thích hợp mối bận tâm quan quản lý cấp thoát nớc vệ sinh môi trờng 1.2 Đặc tính dòng thải đô thị 1.2.1 Phân loại dòng thải đô thị Nớc thải đợc hiểu chất lỏng đợc thải sau trình sử dụng ngời bị thay đổi thành phần, tính chất ban đầu chúng Đó sở cho việc chọn lựa biện pháp nh công nghệ xử lý Theo cách phân loại nớc thải đô thị phân thành loại sau đây: Nớc ma: Nớc ma đợc xem nh nớc thải tự nhiên Đây loại nớc thải chất bẩn, chủ yếu nớc ma đợt đầu rơi xuống mặt đất, có chứa nhiều tạp chất vô cơ, hữu nh cát bụi, rác, phân súc vật, nớc phát triển, nớc thải tự nhiên đợc thu gom theo hệ thống thoát nớc riêng Đối với trờng hợp hệ thống thoát nớc chung nh hầu hết đô thị nớc ta lu lợng nớc thải chảy trạm xử lý bao gồm nớc ma Nớc thải sinh hoạt Nớc thải sinh hoạt nớc thải từ khu vực dân c, khu vực hoạt động thơng mại, công sở, trờng học, bệnh viện, trại điều trị, điều dỡng, trạm rửa xe ô tô, đài phun tạo cảnh, trạm lạnh, trạm điều hoà không khí sở tơng tự khác Lợng nớc thải dao động phạm vi lớn, tuỳ thuộc vào tập quán sinh hoạt ngời dân, mức sống xà hội, điều kiện tự nhiên, Khoảng 65 85% lợng nớc cấp cho ngời trở thành nớc thảI [5] Nớc thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất khác nhau, có khoảng 52% chất hữu cơ, 48% chất vô số vi sinh vật gây bệnh Đồng thời nớc thải chứa vi khuẩn có hại có tác dụng phân huỷ chất thải Bảng I.2 phân loại mức độ theo thành phần hoá học điển hình nớc thải sinh hoạt: Bảng 1.2: Thành phần nớc thải sinh hoạt phân loại mức độ ô nhiễm theo phơng pháp APHA [5] Mức độ ô nhiễm TT Các chất Đơn vị Trung Nặng Cao bình Tỉng chÊt r¾n mg/l 1000 500 200 ChÊt rắn hoà tan mg/l 700 350 120 Chất rắn không tan mg/l 300 150 80 Tổng chất rắn lơ lửng mg/l 60 350 120 Chất rắn lắng mg/l 12 BOD5 mg/l 300 200 100 Oxy hoµ tan mg/l 0-1 2-3 3-4 Tỉng Nitơ mg/l 85 50 25 Nitơ hữu mg/l 35 20 10 10 Nit¬ ammoniac mg/l 50 30 15 11 Nit¬ NO2 mg/l 0,1 0,05 12 Ni t¬ NO3 mg/l 0,4 0,20 0,1 13 Clorua mg/l 175 100 15 14 §é kiỊm mgCaCO3/l 200 100 50 15 ChÊt bÐo mg/l 40 20 16 Tæng Photpho (theo P) mg/l Nớc thải sinh hoạt có thành phần với giá trị điển hình nh sau: COD=500mg/l; BOD5=250mg/l; tổng Phốtpho=8mg/l; tổng Nitơ=40mg/l; pH=6,8; TS=720mg/l [5] Đối với khu thơng mại, quan, trờng học, bệnh viện khu giảI trí phải xây dựng trạm bơm khu xử lý nớc thải riêng Nớc thải công nghiệp Nớc thải công nghiệp nớc thải từ nhà máy hoạt động, bao gồm nớc thải sinh hoạt nhng nớc thải sản xuất chủ yếu Thành phần tính chất nớc thải sản xuất nhà máy, xí nghiệp khác xa so với nớc thải sinh hoạt Thành phần nớc thải sản xuất đa dạng, chí ngành công nghiệp, số liệu thay đổi đáng kể mức độ hoàn thiện công nghệ sản xuất điều kiện môi trờng Trong trờng hợp cụ thể cần sử dụng nguồn tài liệu thích hợp Căn vào thành phần khối lợng nớc thải mà lựa chọn công nghệ kỹ thuật xử lý phù hợp Thành phần nớc thải số ngành công nghiệp đợc thể bảng 1.3 Bảng 1.3 Tính chất đặc trng nớc thải số ngành công nghiệp [5] Chế biến Sản xuất Dệt sợi Sản xuất Các tiêu sữa thịt hộp tổng hợp clophenol BOD5, mg/l 1000 1400 1500 4300 COD, mg/l 1900 2100 3300 5400 Tỉng chÊt r¾n, mg/l 1600 3300 8000 5300 ChÊt rắn lơ lửng, mg/l 300 1000 2000 1200 Nitơ, mgN/l 50 150 30 Photpho, mgP/l 12 16 0 PH 7 70 NhiƯt ®é, oC 29 28 17 DÇu mì, mg/l 500 Clorua, mg/l 27000 Phenol, mg/l 140 1.2.2 Đặc tính dòng thải đô thị Tính gần đúng, nớc thải đô thị thờng gồm khoảng 50% nớc thải sinh hoạt, 14% nớc thấm 36% nớc thải sản xuất [5] Lu lợng nớc thải đô thị phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu tính chất đặc trng thành phố Lu lợng nớc thải hàm lợng chất thải thờng dao động lớn Lu lợng nớc thải thành phố biến động từ giá trị nhỏ 20% lu lợng trung bình đến giá trị lớn 250% lu lợng trung bình, thành phố lớn dao động từ 50% - 200% lu lợng trung bình Lu lợng tính chất nớc thải đô thị thay đổi theo mùa, ngày làm việc ngày nghỉ tuần cần đợc tính đến đánh giá biến động lu lợng nồng độ chất gây ô nhiễm Nớc thải đô thị hỗn hợp phức tạp thành phần chất, chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu thờng tồn dới dạng không hoà tan, dạng keo, dạng hoà tan Thành phần tính chất nớc thải sinh hoạt đô thị tơng đối ổn định Thành phần tính chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố (lĩnh vực sản xuất 10 công nghiệp, nguyên liệu tiêu thụ, chế độ công nghệ, lu lợng đơn vị tính sản phẩm,) đa dạng Khi tính toán công trình xử lý chung cho nớc thải sinh hoạt nớc thải công nghiệp đô thị ngời ta thờng vào chất nhiễm bẩn sinh hoạt theo tiêu chuẩn cho phép xả nớc thải sản xuất vào hệ thống thoát nớc chung đô thị, xả môi trờng xung quanh Nh vậy, phần chÊt bÈn c«ng nghiƯp, chÊt bÈn bƯnh viƯn coi nh đợc giữ lại công trình xử lý cục với mục đích đảm bảo tính an toàn hệ thống mạng lới xử lý nớc thải đô thị Chơng Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nớc thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt nam 2.1 Số liệu đầu vào Nớc thải đô thị với đặc tính có hàm lợng Nitơ, Photpho, Cacbon hữu (BOD) cặn lơ lửng (SS) cao đợc thể bảng dới Bảng thông số ô nhiễm giới hạn cho phép Bảng 2.1 Thông số ô nhiễm giới hạn cho phép [2] ST Thông số ô Thông số Yêu cầu nớc thải sau Đơn vị T nhiễm đầu vào xử lý SS mg/l 220 50 TS mg/l 750 500 PH 6,5-8 6,5-8 BOD5 mg/l 225 20 COD mg/l 270 50 Tỉng Nit¬ mg/l 40 10 Tæng photpho mg/l 12,5 Coliform MPN/100ml 106-107 2.104 2.2 Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nớc thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt nam 2.2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nớc thải đô thị thông dụng Nớc thải đô thị với đặc tính: nồng độ chất hữu tơng ®èi cao, chÊt dinh dìng ®Çy ®đ, pH gÇn nh trung tính, chất nguy hại, thích hợp với phơng pháp xử lý sinh học Dây chuyền công nghệ xử lý nớc thải tổ hợp công trình, nớc thải đợc xử lý bớc theo thø