Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRƯƠNG THỊ HỒNG NHUNG ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHI PHÍ THẤP ĐỂ PHỤC VỤ CHO CỤM DÂN CƯ NHỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRƯƠNG THỊ HỒNG NHUNG ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHI PHÍ THẤP ĐỂ PHỤC VỤ CHO CỤM DÂN CƯ NHỎ Chuyên ngành : Khoa học môi trường Mã số : 60 44 03 01 Người hướng dẫn khoa học : TS. PHAN TRUNG QUÝ HÀ NỘI - 2014 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của tôi với đề tài “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Trung Quý – Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Có được kết quả nghiên cứu nêu trên, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự hướng dẫn rất tận tình và cụ thể của TS. Phan Trung Quý. Bên cạnh đó, tôi còn nhận được sự giúp đỡ, góp ý hữu ích của các thầy cô giáo trong Bộ môn Hóa và các bạn bè đồng nghiệp. Sự giúp đỡ và động viên này đã khích lệ tôi rất lớn trong quá trình hoàn thành luận văn. Do kiến thức của tôi còn nhiều hạn chế và trong điều kiện nghiên cứu còn nhiều khó khăn nên bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi kính mong được các thầy cô, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để bản luận văn có chất lượng tốt nhất. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phan Trung Quý và các thầy cô giáo đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng 09 năm 2014 Học viên Trương Thị Hồng Nhung Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phan Trung Quý. Những số liệu phản ánh trong quá trình nghiên cứu Luận văn do tôi tiến hành thực hiện trên địa bàn Khu biệt thự Đặng Xá, Gia Lâm, Hà Nội. Những tài liệu tham khảo trong Luận văn của tôi đã được sự đồng ý của các tác giả. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Học viên Trương Thị Hồng Nhung Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục đích của đề tài 2 1.3. Yêu cầu của đề tài 2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 3 1.1 Tổng quan về nước thải – Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải. 3 1.1.1 Khái niệm về nước thải 3 1.1.2. Các đặc tính của nước thải 5 1.1.3. Hệ thống thoát nước thải 11 1.1.4. Vai trò của xử lý nước thải 11 1.1.5. Xử lý nước thải như thế nào? 12 1.1.6. Quy trình xác định phương pháp xử lý nước thải 13 1.1.7. Mức độ xử lý nước thải 14 1.2 Phương thức tiếp cận thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp, bền vững 15 1.2.1. Phương pháp tiếp cận bền vững 15 1.2.2. Tiếp cận dựa trên yêu cầu 17 1.2.3. Nguyên tắc lấy đối tượng sử dụng là trung tâm 17 1.2.4. Nguyên tắc BELLAGIO 19 1.2.5. Vệ sinh sinh thái (ECOSAN) 20 1.2.6. Khái niệm xử lý nước thải chi phí thấp 21 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv 1.2.7. Phương pháp XLNT chi phí thấp trên Thế giới đã được ứng dụng và tiêu chí lựa chọn trong điều kiện Việt Nam 24 1.2.8. Quy trình đánh giá, lựa chọn công nghệ 35 1.2.9. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp 36 CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 41 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 41 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 41 2.2. Nội dung nghiên cứu 41 2.3. Phương pháp nghiên cứu 41 2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu 41 2.3.2. Phương pháp khảo sát thực địa 42 2.3.3. Phương pháp phân tích đánh giá, lựa chọn công nghệ 42 2.3.4. Phương pháp xây dựng đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp 42 2.3.5. Phương pháp tính toán dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp 42 CHƯƠNG III. ĐÊ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHI PHÍ THẤP PHỤC VỤ CHO CỤM DÂN CƯ NHỎ 43 3.1. Đánh giá hiệu quả của một số công trình xử lý nước thải chi phí thấp. 43 3.1.1 Kênh oxy hoá tuần hoàn 43 3.1.2 Hồ sinh vật 43 3.1.3. Giếng thấm 45 3.1.4. Bãi thấm, bãi lọc 47 3.1.5. Bãi lọc ngập nước và bãi lọc ngầm trồng cây 47 3.1.6. Bể tự hoại và bể tự hoại cải tiến 50 3.1.7. Bể Biogas 59 3.1.8. Mô hình sinh thái VAC 60 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v 3.1.9. Các công trình vệ sinh "khô" - nhà vệ sinh sinh thái 60 3.1.10. Tổng hợp các giải pháp và đặc điểm của công nghệ XLNT phân tán 63 3.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ XLNT chi phí thấp 64 3.2.1 Tổ chức thoát nước và XLNT chi phí thấp 64 3.2.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp cho các khu dân cư quy mô nhỏ 74 3.3 Tính toán thiết kế dây chuyền công nghệ XLNT cho một khu dân cư cụ thể 82 3.3.1. Khái quát về khu biệt thự ĐặngXá – Gia Lâm – Hà Nội 82 3.3.2. Tính toán thiết kế phương án thoát nước và xử lý nước thải khu biệt thự Đặng Xá, Gia Lâm, Hà Nội. 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 1. Kết luận 90 2. Kiến nghị 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý 9 Bảng 1.2. Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong bùn cặn bể tự hoại . 10 Bảng 1.3. Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong nước thải công nghiệp 10 Bảng 1.4. Các mức độ xử lý nước thải và các công trình 14 Bảng 1.5. Chi phí hàng năm của hộ gia đình dành cho các kiểu NVS 22 Bảng 3.1. Các thông số thiết kế bể tự hoại cải tiến 53 Bảng 3.2. Bảng tính kích thước tối thiểu của bể tự hoại cải tiến xử lý nước đen và nước xám theo số người sử dụng bể 53 Bảng 3.3. Bảng tính kích thước tối thiểu của bể tự hoại cải tiến xử lý nước đen theo số người sử dụng bể 54 Bảng 3.4. Các loại bể tự hoại, cấu tạo và điều kiện áp dụng 57 Bảng 3.5. Thành phần dinh dưỡng của một số phân hữu cơ 60 Bảng 3.6. Một số loại nhà vệ sinh ở Việt Nam 61 Bảng 3.7. Các giải pháp và đặc điểm của công nghệ XLNT phân tán 63 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Nguồn gốc và hệ thống quản lý nước thải 4 Hình 1.2. Phương thức lấy hộ gia đình làm trung tâm 18 Hình 1.3. Biểu đồ quan hệ giữa chi phí và hiệu quả XLNT 21 Hình 1.4. Biểu đồ quan hệ chi phí HTTN và mật độ dân 22 Hình 1.5: Các bước xử lý nước thải của DEWATS 25 Hình 1.6. Các tiêu chí cơ bản để đảm bảo XLNT bền vững 33 Hình 1.7 Các bước tiến hành khi lập dự án khả thi XLNT & VSMT 34 Hình 3.1 Hồ sinh vật tự nhiên 45 Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo giếng thấm 45 Hình 3.3: Giếng thấm cạn khi lớp đất thấm nước sát mặt đất 46 Hình 3.4. Giếng thấm đặt sâu khi lớp không thấm nước dày 46 Hình 3.5. Sơ đồ cấu tạo cánh đồng tưới 48 Hình 3.6. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cánh đồng tưới 49 Hình 3.7. Cấu tạo bể tự hoại thông thường 50 Hình 3.8 Bể tự hoại cải tiến với vách ngăn mỏng dòng hướng lên (BAST) . 51 Hình 3.9 Bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí (BASTAF) 52 Hình 3.10. Sơ đồ tính toán kích thước của bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng dòng hướng lên BAST 55 Hình 3.11. Sơ đồ tính toán kích thước của bể tự hoại cải tiến có các 56 vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí BASTAF 56 Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý lọc nước thải từ bể tự hoại qua đất 58 Hình 3.13 Sơ đồ cấu tạo bể Biogas 60 Hình 3.14 Nhà vệ sinh 61 Hình 3.15. Sơ đồ nguyên tắc thoát và xử lý nước thải tập trung 65 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page viii Hình 3.16 Sơ đồ nguyên tắc thoát và xử lý nước thải phân tán, tại chỗ 68 Hình 3.17. Sơ đồ hệ thống thoát và xử lý nước thải cho chung cư 74 Hình 3.18. Bãi lọc ngầm kết hợp cây hoa cảnh khu đô thị Ecopark 75 Hình 3.19. Bãi lọc, bãi thấm kết hợp trồng hoa, cây cảnh khu đô thị Ecopark 76 Hình 3.20. Hồ sinh học kết hợp ao cá cảnh khu đô thị Ecopark Hình 3.21. Bãi lọc ngầm kết hợp tiểu cảnh 78 Hình 3.22. Khu biệt thự Lâm Viên – Đặng Xá 79 Hình 3.23. Khu biệt thự liền kề Đặng Xá 79 Hình 3.24. Khu dân cư siêu thị Hapro Mart 81 Hình 3.25. Khu dân cư siêu thị Hapro Mart 82 [...]... đích của đề tài là nghiên cứu thiết lập luận chứng, luận cứ, xác định phương pháp luận và xây dựng các tiêu chí làm cơ sở và đề xuất quy trình lựa chọn công nghệ xử lý NT sinh hoạt chi phí thấp cho các cụm dân cư nhỏ 1.3 Yêu cầu của đề tài Để đạt được mục đích của đề tài cần yêu cầu như sau: - Lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải đơn giản, chi phí thấp, so sánh các đặc điểm của các công nghệ để từ đó... sạch triệt để nước thải, ví dụ như hệ thống vi lọc, công nghệ màng; tuy nhiên mức độ thích hợp của các loại công nghệ này phụ thuộc vào mục đích của quá trình xử lý nước thải Ví dụ như: nước thải sau xử lý được tái sản xuất để khôi phục lại tầng chứa nước hay trong nông nghiệp, trong nuôi trồng thuỷ sản 1.1.6 Quy trình xác định phương pháp xử lý nước thải Việc thiết kế các quy trình xử lý nước thải có... pháp công nghệ được lựa chọn - Chi phí do sự chậm trễ giải quyết XLNT gây nên Tóm lại: Tất cả các chi phí trên có thể được gọi là Tổng hợp chi phí xử lý của giải pháp công nghệ được lựa chọn, bao gồm các chi phí liên quan đến công trình XLNT, trong đó các chi phí trọng tâm được đề cao hơn các chi phí còn lại.[7] 1.2.6.2 Định nghĩa XLNT chi phí thấp Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm các công trình... (như nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất) xả vào hệ thống xử lý + Vận chuyển nước ít bẩn hơn (như nước mưa, nước thải sản xuất ít nhiễm bẩn) xả vào hệ thống xử lý 1.1.4 Vai trò của xử lý nước thải 1.1.4.1 Đối với môi trường Một trong những mục đích chính của việc xử lý nước thải (XLNT) là hạn chế việc xả thải các hợp chất hữu cơ "có tiêu thụ oxy" đến mức có thể vào nguồn tiếp nhận Mặt khác, khi nước. .. từng đối tượng thải nước (nhà dân, công sở) hoặc tiến hành xử lý chung cho một số hộ dân được kết nối bằng hệ thống thoát nước Trong một số trường hợp, xử lý cục bộ cũng có thể ứng dụng hoặc kết hợp trong hệ thống xử lý nước thải chung Ở châu Âu, xử lý đơn lẻ bằng bể tự hoại thường được tiến hành sơ bộ trước khi xả nước thải vào hệ thống cống thoát nước chung.[1] Một số hệ thống xử lý nước thải hiện đại... nhận, là sông hoặc nguồn nước ngầm Đối với các hộ gia đình, biện pháp xử lý nước thải phổ biến nhất là bể tự hoại Trong các thành phố, một trong những phương pháp xử lý hiếu khí hiệu quả nhất là quá trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí cũng được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải công nghiệp và bùn cặn Tuỳ theo phạm vi phục vụ, xử lý nước thải có thể tiến hành đơn... mô hình xử lý đơn giản, có hiệu quả và bền vững sẽ được lựa chọn sử dụng Do vậy đề tài Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ là cần thiết và sẽ đem lại nhiều lợi ích, góp phần cải thiện môi trường sống, bảo vệ môi trường và đem lại hiệu quả kinh tế - xã hội Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1 1.2 Mục đích của đề tài Mục... Hình 1.3 Biểu đồ quan hệ giữa chi phí và hiệu quả XLNT Các chi phí để XLNT có liên quan mật thiết đến công nghệ xử lý chủ yếu gồm: Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21 - Chi phí đầu tư xây dựng công trình - Chi phí QLVHBD công trình trong quá trình khai thác sử dụng Giá thành XLNT bao gồm chi phí khấu hao và chi phí quản lý Chi phí khấu hao là cố định, người... nguồn nước đang ngày càng khan hiếm Một ưu điểm của việc sử dụng nước thải đã qua xử lý để tưới tiêu trong nông nghiệp là giảm mức độ xử lý nước thải, đồng nghĩa với việc làm giảm đáng kể chi phí cho quá trình xử lý nước thải, nhờ vào vai trò của đất và cây trồng như một dạng bể lọc sinh học tự nhiên Ngoài ra, việc tận dụng các chất dinh dưỡng có sẵn trong nước thải còn giúp cắt giảm chi phí phân bón cho. .. chuyển giao công nghệ biogas từ Ấn Độ sang Ethiopia, Indonesia, Trung Quốc Năm 1993 chuyển trọng tâm sang xử lý nước thải phân tán thông qua sự tiếp cận công nghệ được gọi là Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS (Decentralized Wasterwater Treament System) Công nghệ DEWATS đã và đang được BORDA phổ biến rộng rãi như là một giải pháp hữu hiệu cho xử lý nước thải phân tán từ các cụm dân cư, bệnh viện, . 42 CHƯƠNG III. ĐÊ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHI PHÍ THẤP PHỤC VỤ CHO CỤM DÂN CƯ NHỎ 43 3.1. Đánh giá hiệu quả của một số công trình xử lý nước thải chi phí thấp. 43 3.1.1 Kênh. nước và XLNT chi phí thấp 64 3.2.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp cho các khu dân cư quy mô nhỏ 74 3.3 Tính toán thiết kế dây chuyền công nghệ XLNT cho một khu dân. lựa chọn công nghệ 42 2.3.4. Phương pháp xây dựng đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp 42 2.3.5. Phương pháp tính toán dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp 42