thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư đạt cột A qcvn14:2008/btnmt, khóa luận tốt nghiệp,sử dụng phương pháp sinh học, đề xuất 2 phương án là MBBR và ASBR.
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHU NHÀ Ở NGUYÊN SƠN GIAI ĐOẠN
Giới thiệu tổng thể về Khu nhà ở Nguyên Sơn
Dự án Khu dân cư Nguyên Sơn bao gồm các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1 (Năm 2015-2017), bao gồm các hạng mục công trình: nhà liền kề LK1-
8, NXH1 (nhà xã hội), HC (công trình hành chính), TYT1 (trạm y tế 1), MN2 (mần non 2), nhà biệt thự BT1, BT2 Hiện nay, giai đoạn này đã đầu tư xây dựng hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật (giao thông, cấp điện, cấp thoát nước, thông tin liên lạc, trạm xử lý nước thải giai đoạn 1 ) và các công trình nhà ở (LK1-8, NXH1, BT1, BT2)
Giai đoạn 2 (Năm 2017-2019), bao gồm các hạng mục công trình: LK9, LK10, NXH2, CC1-A, CC1-B, CC1-C, CC2-A, CC2-B, TH, YT2, trạm xử lý nước thải giai đoạn 2 Giai đoạn này hiện nay đã đầu tư xây dựng hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật (giao thông, cấp điện, cấp thoát nước, thông tin liên lạc, trạm xử lý nước thải giai đoạn 2 và các công trình nhà ở (LK9, LK10, NXH2, CC1-A, CC1-B, CC1-C, CC2-A, CC2-B) Giai đoạn 3 (Năm 2020 – 2024): bao gồm các hạng mục công trình CC3, CC5, CC6-7, CC8-9, CCTM1, CCTM2-A, CCTM2-B, CCTM2-C, CCTM3, LK11, BT3a, BT3b, BT4a, BT4b, BT5, BT6a, BT6b, THCS, MN1, MN3, YTE4, VHTT, CLB1, CLB2, CLB3, CLB4, TMDV, TMDV1, TMDV2, trạm xử lý nước thải giai đoạn 3, bãi xe Giai đoạn 3 hiện chưa được đầu tư xây dựng.
Vị trí địa lý của dự án
2.2.1 Vị trí khu nhà ở Nguyên Sơn giai đoạn 2
Vị trí tương đối của khu đất dự án như sau :
− Phía Bắc : giáp khu dân cư Nguyên Sơn giai đoạn 1
− Phía Nam : giáp khu dân cư Nguyên Sơn giai đoạn 3
− Phía Đông : giáp khu dân cư Nguyên Sơn giai đoạn 3
− Phía Tây : giáp khu dân cư Hải Yến
Hình 2.1 Vị trí dự án từ hình ảnh google earth và các đối tượng xung quanh Tổng diện tích khu đất dự án giai đoạn 2 là 69.184,8 m 2 được bố trí xây dựng cho các hạng mục như nhà ở (khu chung cư cao tầng, nhà phố liên kế), trạm y tế, khu xử lý nước thải, khuôn viên cây xanh, giao thông
2.2.2 Vị trí xây dựng hệ thống xử lý nước thải
Hình 2.2 Vị trí xây dựng hệ thống xử lý nước thải Diện tích cho phép xây dựng 700,2 m 2
Các hạng mục công trình
2.3.1.1 Nhà liền kề LK9, LK10
Bảng 2.1 chỉ tiêu quy hoạch kiến trúc nhà liên kết LK9, LK10
STT Tên lô Số căn Diện tích (m 2 ) Diện tích đất/nền Tầng cao
2.3.1.2 Khu chung cư CC1 và CC2
➢ Diện tích khu đất 3.379,69 m2, đất sân dựng nhà ở: 2.047 m2
➢ Số lô xây dựng: 3 lô gồm CC1-A, CC1-B, CC1-C
➢ Diện tích khu đất 3.156,58 m 2 , đất sân dựng nhà ở: 2175 m 2
➢ Số lô xây dựng: 2 lô gồm CC2-A, CC2-B,
2.3.2 Đất công trình công cộng
Với diện tích xây dựng trường tiểu học là 4.052,8 m 2 và hệ số sử dụng đất của giáo dục là 2,72 m 2 /người Thì số học sinh tối đa 1.495 học sinh Ước tính có 40 học sinh 1 lớp, có 37 lớp học Tính trung bình mỗi lớp có 2 giáo viên -> số giáo viên trong trường là 74 người, số lao công, bảo vệ là 16 người Như vậy, quy mô trường tiểu học là 1.495 học sinh, 90 cán bộ công nhân viên, giáo viên
Trạm y tế được xây dựng phục vụ chủ yếu cho nhu cầu nhà ở Nguyên Sơn Với cán bộ y bác sỹ, nhân viên trong trạm là 10 người
2.3.2.3 Đất xử lý nước thải
− Diện tích khu đất: 700,2 m 2 , tối đa 1 tầng
Đặc điểm thuỷ văn
Rạch Ngang đóng vai trò kênh thoát nước chính của khu vực dự án, tiếp nhận nước thải đã qua xử lý Với chiều rộng khiêm tốn khoảng 4-5 mét, Rạch Ngang thu thập lượng nước từ dự án và thoát ra Rạch Bà Lào Cuối cùng, nước từ Rạch Bà Lào đổ vào Sông Cần Giuộc.
Theo Quyết định số 16/2014/QĐ-UBND ngày 06/5/2014 của UBND Tp.Hồ Chí Minh về việc phân vùng các nguồn tiếp nhận nước thải trên địa bàn Tp.HCM, các nguồn nước thải xả thải ra rạch Bà Lào và sông Cần Giuộc phải đạt cột A của QCVN tương ứng
Vậy, nước thải phát sinh từ hoạt động của dự án sau khi xử lý đạt cột A của QCVN 14:2008/BTNMT, K=1,0 sẽ được xả thải ra rạch Ngang, sau đó thoát ra rạch Bà Lào và cuối cùng đổ ra sông Cần Giuộc.
Quy mô dân số
Bảng 2.2 Quy mô dân số theo dự án
STT Khu vực Quy mô Tiêu chuẩn Số liệu tính toán
1 Nhà liền kề (LK9 – LK10) 33 căn 4 người/căn 132 người
2 Chung cư CC1 847 căn 4 người/căn 3.388 người
3 Chung cư CC2 590 căn 4 người/căn 2.360 người
6 Nhân viên toà nhà, giáo viên, cán bộ y tế - Dự báo 200
Tổng quan về nước thải sinh hoạt
2.6.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, trạm y tế, và các công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất tẩy rửa kể cả làm vệ sinh sàn nhà
2.6.2 Đặc trưng nước thải sinh hoạt
Thành phần nước thải thường chứa các thành phần ô nhiễm hữu cơ dễ phân hủy như BOD5, Tổng N, Tổng P, các chất rắn lơ lửng, dầu mỡ động thực vật và các vi sinh gây bệnh Các hợp chất hữu cơ bị phân hủy sinh ra mùi khó chịu, phát sinh mầm bệnh ảnh hưởng đến công nhân viên, người dân xung quanh
Nước thải là hệ đa phân tán thô chứa nước và tạp chất Nguồn gốc các tạp chất trong nước thải sinh hoạt bắt nguồn từ hoạt động sinh hoạt của con người Các tạp chất với thành phần hữu cơ và vô cơ tồn tại ở dạng cặn lắng, chất rắn không lắng được và chất hòa tan Đặc tính thành phần của nước thải được xác định bằng phân tích hóa lý, vi sinh.
Bảng 2.3 Thành phần NTSH phân tích theo Mc GRAW-HILL International
Edition.Third Edition1991 và USEP 2000
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Cường độ
1 Chất rắn tổng cộng (TS) mg/l 350 720 1200
4 Chất rắn lắng được mg/l 5 10 20
6 Tổng các-bon hữu cơ mg/l 80 160 290
8 Nitơ - tổng (tính theo N) mg/l 20 40 85
13 Phốt pho tổng (tính theo P) mg/l 4 8 15
(Nguồn: Wastewater Engineering.Treatment, Disposal, Reuse.Mc GRAW-HILL)
International Edition.Third Edition.1991 và USEP 2000)
Bảng 2.4 Thông số nước thải đầu vào tham khảo Lâm Minh Triết (2014)
STT Thông số Đơn vị Giá trị tham khảo
4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/L 100 - 350
5 Tổng chất rắn hòa tan mg/L 250 - 850
8 Nitrat (NO3 -) (tính theo N) mg/L -
10 Dầu mỡ động, thực vật mg/L 50 – 150
11 Tổng các chất hoạt động bề mặt mg/L -
12 Phosphat (PO4 3-) (tính theo P) mg/L -
(Nguồn: Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học quốc gia TP HCM , trang 11 – 12)
Bảng 2.5 Thông số nước thải đầu vào tham khảo: PGS TS Nguyễn Văn Phước (2010)
STT Thông số Đơn vị Giá trị tham khảo
4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/L 120 – 600
5 Tổng chất rắn hòa tan mg/L 120 - 700
8 Nitrat (NO3 -) (tính theo N) mg/L 0,1 – 0,4
10 Dầu mỡ động, thực vật mg/L -
11 Tổng các chất hoạt động bề mặt mg/L -
12 Phosphat (PO4 3-) (tính theo P) mg/L -
(Nguồn: PGS TS Nguyễn Văn Phước (2010), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học, NXB Xây dựng, trang 16)
Dựa theo thông số về thành phần nước thải sinh hoạt của 3 bảng trên có các chỉ tiêu ô nhiễm bao gồm BOD5, TSS, COD, Amoni, dầu mỡ động thực vật, tổng Nito, Coliforms,… đều có nồng độ cao hơn nhiều lần so với quy chuẩn xả thải cho phép
Nước thải sinh hoạt thường chứa các thành phần ô nhiễm và các yếu tố cơ bản là:
Chỉ số nhu cầu oxy hóa học (COD) phản ánh lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong nước thải Giá trị COD càng cao biểu thị mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải càng nghiêm trọng, ảnh hưởng càng đáng kể COD đóng vai trò quan trọng trong đánh giá ô nhiễm hữu cơ và kết hợp với chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), cho phép xác định thành phần ô nhiễm không phân hủy sinh học trong nước, từ đó đưa ra lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.
− Nhu cầu oxy sinh học (BOD): là một trong những thông số cơ bản đặc trưng cho mức độ ô nhiễm nước thải bởi các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa sinh học BOD được xác định bằng lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ dạng hòa tan, dạng keo và một phần dạng lơ lửng với sự tham gia của các vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí, được tính bằng mgO2/L Đối với nước thải sinh hoạt, thông thường BOD = 68% COD
− Chất rắn lơ lửng (TSS): Chất rắn lơ lửng trong nước làm tăng độ đục, làm giảm quá trình quang hợp của thực vật Nếu không đủ lượng ánh sáng cần thiết thì rong biển và các loại cây cỏ ngập trong nước có thể sẽ chết vì không thể quang hợp được Độ đục trong nước còn khiến cho tầm nhìn của sinh vật thủy sinh bị che khuất và làm giảm khả năng tìm kiếm thức ăn của chúng Ngoài ra, chất rắn lở lửng nổi trên mặt nước sẽ làm mất mỹ quan khu vực xung quanh
− Nitơ có trong nước thải ở dạng các liên kết hữu cơ và vô cơ Trong nước thải sinh hoạt, phần lớn các liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, thực phẩm thừa Còn nitơ trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và dạng oxy hóa: NO2- và NO3- Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nguyên tắc thường không có NO2- và NO3-
Nước thải chứa nhiều dầu mỡ sẽ cản trở quá trình khuếch tán oxy vào nước, khiến vi sinh vật chết dần và các bể xử lý không còn hiệu quả Lúc này, bề mặt hiếu khí sẽ nổi nhiều bọt nâu, thậm chí tràn ra ngoài Bể điều hòa cũng gây mùi hôi khó chịu và tạo bọt cho hệ thống.
Nước thải chứa vi sinh vật (VSV) gây bệnh có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và động vật nếu không được xử lý trước khi thải ra môi trường Trong số các VSV gây bệnh, Coliform và Escherichia Coli (E.Coli) là hai loài phổ biến và có khả năng chịu đựng cao Do đó, việc loại bỏ chúng khỏi nước thải trước khi xả ra môi trường là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và bảo vệ hệ sinh thái.
− pH là chỉ tiêu đặc trưng cho tính axit hoặc tính bazo của nước và được tính bằng nồng độ của ion H+ pH là chỉ tiêu quan trọng nhất trong quá trình sinh hóa bởi tốc độ của quá trình này phụ thuộc đáng kể vào sự thay đổi của pH Các công trình xử lý sinh học của nước thải thường hoạt động tốt ở pH = 6,5 - 8,5 Đối với nước thải sinh hoạt pH thường dao động khoảng 6,9 – 7,8.
Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
− Đối với môi trường nước: Con người sử dụng những nguồn nước bị ô nhiễm lâu ngày sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe, đặc biệt là trẻ em Về lâu dài, có thể làm biến đổi hệ gen của sinh vật, làm suy yếu và tuyệt chủng giống loài thủy sinh
− Đối với môi trường đất: Nếu nước thải sinh hoạt chảy vào các khu đất trồng trọt, chăn nuôi sẽ có tác động xấu đến rau cỏ, thịt động vật hoặc nước thải sinh hoạt ngấm sâu trong lòng đất sẽ ăn vào các mạch nước ngầm Các hộ gia đình ở nông thôn vẫn còn sử dụng nước giếng đào, giếng khoan thì sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân
− Đối với môi trường không khí: Nước thải khi không được xử lý đúng cách sẽ bốc mùi hôi thối, đặc biệt là các chất sau khi phân hủy tạo thành khí độc như
H2S hoặc CO2 gây hiệu ứng nhà kính Mùi hôi thối gây ảnh hưởng rất nhiều đến cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của người dân hoặc gây ra các bệnh liên quan đến đường hô hấp, bệnh về phổi cũng vì thế mà tăng lên đáng kể
2.7 CAC PHƯƠNG PHAP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác) Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nước thải
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia làm 2 loại:
− Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100mm
− Song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25mm
Hình 2.3 Rổ chắn rác và song chắn rác
2.7.1.2 Lưới lọc hay lưới chắn rác tinh
Lưới lọc dùng để khử tạp chất có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ Kích thước mắt lưới từ 0,5 – 1mm
Hình 2.4 Lưới lọc rác trống quay
− Song chắn rác : SS, COD, BOD 1-5 %
− Song chắn rác cơ giới: SS, COD, BOD 10-15%
− Bể lắng sơ cấp: đặt trước công trình xử lý sinh học
− Bể lắng thứ cấp: đặt sau công trình xử lý sinh học
Bể lắng cát đặt sau song chắn rác, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt 1 Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, vỏ trứng, … để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo Bể lắng cát gồm 3 loại:
− Bể lắng cát ngang: dùng để chắn giữ những hạt cát, sạn nhỏ có trong nước thải, đặc biệt là những hệ thống thoát nước mưa và nước thải chảy chung
− Bể lắng đứng, ly tâm
− Bể lắng đứng kết hợp Lamenlla: kết hợp với các thanh rỗng dạng góc nghiên (Lamenlla) để tăng hiệu quả lắng
− Bể lắng sơ cấp: (SS 45-60%, BOD5 20-25%, COD 20-25%)
− Bể lắng thứ cấp:(SS 65%, BOD5 10%, COD 10%)
Nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước
Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ Loại bỏ đến 90% dầu mỡ ở nước thải
Mục đích của bể điều hòa:
− Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình thải nước không đều
− Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý nước thải tiếp theo
− Làm giảm và ngăn cản lượng nước có nồng độ các chất độc hại đi vào các công trình xử lý sinh học
2.7.2 Phương pháp xử lý sinh học
Việc phân loại các quá trình xử lý sinh học phụ thuộc vào đặc tính của từng loại bể phản ứng Các bể phản ứng nước thải bằng phương pháp sinh học chia làm 2 nhóm chính, theo cách thức sinh trưởng của vi sinh vật trong môi trường sinh trưởng lơ lững hay bám dính
Hình 2.7 Các phương pháp xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí điển hình
Nhiệm vụ bể sinh học thiếu khí Anoxic là để loại bỏ các thành phần Nitrate và Phospho có trong nước thải Bể sinh học thiếu khi được sử dụng nhằm khử nitơ từ sự chuyển hóa nitrate thành nitơ tự do Dòng nitrate được tuần hoàn từ bể sinh học hiếu khí về (đặt sau bể thiếu khí) Nước thải sau khi khử nitơ sẽ tiếp tục tự chảy vào bể sinh học hiếu khí xử lý chất hữu cơ kết hợp Nitrate hóa
Nghiên cứu cho thấy nước thải cùng một nồng độ hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (bCOD) nhưng khác về thành phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (rbCOD) Trường hợp nào có rbCOD cảng cao, tốc độ khử nitơ càng cao, giúp chuyển hóa Nitơ trong nước thải thành N2 tự do bay lên
Hai hệ enzyme tham gia vào quá trình khử nitrate:
− Đồng hóa (assimilatory): NH3 → NO3 -, tổng hợp tế bào, khi N-NO3 - là dạng nitơ duy nhất tồn tại trong môi trường
− Dị hóa (dissimilatory) → quá trình khử nitrate trong nước thải
Bước 1: 6NO3 - + 2CH3OH → 6NO2 - + 2CO2 + 4H2O
Bước 2: 2NO2 - + 3CH3OH → 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH -
6NO3 - + 5CH3OH → 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OH -
− Tổng quá trình khử nitrate:
Bể sinh học thiếu khí được trang bị máy khuấy chìm nhằm khuấy trộn bùn, duy trì trạng thái lơ lửng và tạo điều kiện tiếp xúc giữa nguồn thức ăn và vi sinh vật Bể không cung cấp oxy vì oxy sẽ ức chế vi sinh vật khử nitrat.
❖ Những ưu điểm và nhược điểm của Anoxic
➢ Khả năng phân hủy Nitơ, Phospho trong nước thải cao, đạt từ 70 - 98%
➢ Quá trình vận hành đơn giản, không quá phức tạp
➢ Ít tốn năng lượng do chỉ dùng máy khuấy chìm hoặc bơm đảo
➢ Khả năng phân hủy chất hữu cơ BOD thấp (
