thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đông anh

Trong nước thải sinh hoạt,hàm lượng N và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếpnhận nước thải bị phú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có hàm lượng N

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

- -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

huyện Đông Anh – Hà Nội.

Người thực hện : Lê Thị Thu Trinh

Lớp : CĐK4MTB

Khóa : 4

Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật môi trường

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Hoàng Thái Đại

Địa điểm thực tập : Nhà máy xử lý nước thải Hải Bối

Hà Nội - 2015

MỤC LỤC

Phần 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Đông Anh đang là một trong những huyện phát triển của thành phố HàNội Với số dân 350.000 người cùng với các công ty xí nghiệp, cơ sở sảnxuất, hàng ngày thải ra hàng triệu m3 nước thải vào môi trường Lượng nướcthải đó nếu không được xử lý sẽ gây hậu quả vô cùng to lớn đối với môitrường như: gia tăng mức độ phú dưỡng nguồn nước tiếp nhận do các chấthữu cơ và phosphat có trong nước thải Quá trình phú dưỡng xảy ra sẽ làmgiảm lượng oxi hòa tan trong nước gây hiện tượng phân hủy yếm khí các hợpchất hữu cơ và sinh ra khí độc hại như: H2S, CH4… Gây các mùi hôi và làmcho nước nguồn tiếp nhận có màu đen Bên cạnh đó các chất dầu mỡ gây ảnhhưởng đến quá trình tải nạp oxi từ không khí và một số chất đặc biệt như hóachất, chất tẩy rửa gây tác động tiêu cực đến hệ thủy sinh và qua dây chuyềnthực phẩm sẽ gây tác hại cho con người

Từ những tác động tiêu cực trên, việc đầu tư xây dựng một trạm xử lýnước thải cho huyện Đông Anh trước khi xả vào môi trường là một yêu cầucấp thiết, nhằm mục tiêu phát triển bền vững và bảo về sức khỏe cộng đồng

Là một sinh viên công nghệ kĩ thuật môi trường, với tinh thần học hỏi,nâng cao kinh nghiệm thực tế cũng như muốn tìm hiểu kĩ hơn về quy trình xử

lí nước thải tại huyện Đông Anh em xin chọn đề tài tìm hiểu quy trình xử línước thải tại nhà máy xử lí nước thải Bắc Thăng Long- Vân Trì

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu về chung về nước thải (nguồn phát sinh, tính chất, phân loại )

- Tìm hiều về quy trình xử lí nước thải tại nhà máy thực tập

- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của huyện Đông Anh – Hà Nội

(Nước thải sau xử lý đạt QCVN 5945-1995/BTNMT loại A)

Phần 2

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Khái quát về nước thải sinh hoạt

2.1.1 Giới thiệu và 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 như tắm giặt, vệ sinh cá nhân…được thải ra từ các trường học,bệnh viện, cơ quan,… chứa các chất bị phân rã dở dang từ nguồn thực phẩmphế liệu, ngoài ra còn một lượng nhỏ hóa chất đã được sử dụng trong đời sốnghàng ngày như chất tẩy rửa, mỹ phẩm, thuốc sát trùng… Nước thải loại nàybốc mùi, có màu sẫm đen, có nhiều váng và cặn lơ lửng Một yếu tố gây ônhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lâytruyền bởi các vi sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người baogồm các nhóm chính là: virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán

2.1.2 Phân loại nước thải sinh hoạt

2.1.2.1 Nước thải từ khu vệ sinh

Nước thải từ các khu vệ sinh còn gọi là nước đen Nước đen chứa phầnlớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là: các chất hữu cơ như phân, nước tiểu, các visinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưngthường thấy là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho Trong nước thải sinh hoạt,hàm lượng N và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếpnhận nước thải bị phú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước

có hàm lượng N và P cao

Nước thải khu vệ sinh thường được thu gom và phân hủy một phầntrong bể tự hoại làm giảm nồng độ chất hữu cơ đến ngưỡng phù hợp với cácquá trình sinh học phía sau Tuy nhiên, chính loại chất thải này cũng gây khá

nhiều phiền toái cho người dân…Vì thế bạn cần sử dụng các loại men visinh môi trường như: EcoCleanTM Septic thường xuyên định kỳcho vào bể tự hoại thông qua bồn cầu vừa giúp khử mùi hôi

và phân hủy các chất hữu cơ có trong phân, giúp nước thảitrong hơn, ít vi khuẩn hơn, tránh tình trạng tắc nghẽn toilet,hầm cầu

2.1.2.2 Nước thải từ khu nhà bếp

Nước thải khu nhà bếp có đặc trưng là nước chứa thànhphần hàm lượng dầu mỡ rất cao, lượng cặn, rác lớn Lượngdầu mỡ này có thể ảnh hưởng đến các quá trình xử lý đằngsau nên nước thải khu nhà bếp cần phải được xử lý sơ bộ táchdầu mỡ trước khi đưa vào hệ thống xử lý Để xử lý hiệuquả nước thải từ nhà bếp, việc đầu tiên là bạn cần phải thựchiện các biện pháp hút dầu mỡ trong nước thải, hay sử dụngcác biện pháp xử lý bẫy mỡ để loại bỏ dầu mỡ trong nướcthải, tránh tình trạng dầu mỡ bám dày vào thành cống gây tắtnghẽn, không thoát nước và bốc mùi hôi thối

2.1.2.3 Nước thải từ khu tắm giặt

Loại nước thải này hoàn toàn khác biệt với những loạinước thải trên, hàm lượng chất hữu cơ có trong chất thải nàykhông đáng kể, nhưng chủ yếu là hóa chất dùng tẩy rửa Cáchóa chất này cần phải được xử lý theo phương pháp khác sovới các loại nước thải trên, tránh gây ảnh hưởng đến quá trình

xử lý chung

Nước thải sinh hoạt nếu không được xử lý sẽ gây ra tình

trạng ô nhiễm môi trường, mầm móng cho các bệnh truyềnnhiễm, sức khỏe con người bị đe dọa Vì thế bên cạnh việcquản lý của nhà nước, mỗi công ty, doanh nghiệp, hộ gia đìnhcần biết các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và qua đó

ý thức cùng nhau góp phần bảo vệ môi trường

2.1.3 Số lượng

Lượng nước thải của 350000 dân

2.2.4 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt

2.2.4.1 Thành phần

Nước thải sinh hoạt được phân thành 2 thành phần:

- Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết của con người từ các nhà vệ sinh

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt

Nguồn nước của chúng ta đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng, vì thếviệc xử lý nước thải hiệu quả là một trong những việc làm cấpbách nhất hiện nay để bảo vệ nguồn nước

2.2.4.2 Tính chất

- Nước thải sinh hoạt thông thường chiếm khoảng 80% lượng nướcđược cấp cho sinh hoạt Các thành phần này bao gồm 52% chất hư cơ, 48%các chất vô cơ Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loài vi sinhvật gây bệnh và các độc tố của chúng Phần lớn là các virut, vi khuẩn gâybệnh tả, vi khuẩn gây bệnh kiết lị, vi khuẩn gây bệnh thương hàn

- Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa các thành phần dinh dưỡng cáo.Nhiều trường hợp lượng chất dinh dưỡng này vượt quá nhu cầu phát triển của visinh vật dùng trong xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học Trong các côngtrình xử li sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết bình tính theo tỉ lệ BOD5: N:P= 100: 5:1 Các chất hữu cơ trong nước thải không phải đươc chuyển hóa hếtbởi các loái vi sinh vật mà có khoảng 20-40%BOD không vượt qua quá trình

chuyển hóa bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra chung với bùn lắng.

- Loại nước thải này có chứa các chất cặn bã, chất rắn lơ lửng (SS), các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, các hợp chất hữu cơ (N,P), vi

khuẩn

2.1.5 Tác hại đến môi trường

Tác hại của nước thải đến môi trường do các thành phần ô nhiễm trongnước thải gây ra:

- COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hứu cơ tiêu thụ 1 lượng lớn và làmthiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thải môitrường nước Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hìnhthành.Trong quá trình phân huỷ yếm khí, các khí NH3, CH4, H2S có thể hìnhthành làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

- SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận gây điều kiện yếm khí

- Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đờisống của thủy sinh vật dưới nước

- Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêuchảy, da vàng

- Amoni, P: Là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trọng nướcquá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng

- Màu: Gây mất mỹ quan

- Dầu mỡ: Gây mùi, ảnh hưởng đến khả năng khuếch tán của oxy rreen bề mặt

2.2 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt ở Việt Nam

2.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt chính

2.2.1.1 Phương pháp hóa học

Hình 2.1: Công nghệ xử lý nước thải bằng hóa học

(Nguồn: vanghe.blogspot.com )

- Phương pháp xử lý hóa học thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải sinhhoạt gồm có: trung hòa, oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy cáchợp chất độc hại

- Cơ sở của phương pháp xử lý này là các phản ứng hóa học diễn ra giữa chất

ô nhiễm và hóa chất thêm vào

- Ưu điểm của phương pháp là có hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụngtrong các hệ thống xử lý nước khép kín

- Nhược điểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lýnước thải sinh hoạt với quy mô lớn

- Bản chất của phương pháp hoá lý trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là

áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứngnào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành cácchất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ônhiễm môi trường

- Một số phương pháp hóa học được áp dụng:

 Khử trùng

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uốngsinh hoạt Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng Saucác quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vitrùng đã bị giữ lại Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phảitiến hành khử trùng nước

Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùngbằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ionkim loại nặng,…

Phương pháp sử dụng phổ biến nhất ở Việt Nam là khử trùng bằng cácchất oxi hóa mạnh

 Làm mềm nước

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụnglàm lãng phí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đườngống, thiết bị công nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng

Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi vàmagie nhằm hạ độ cứng của nước xuống đến mức cho phép

2.2.1.2.Phương pháp hóa lý

- Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ,tuyển nổi, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc… Giai đoạn

xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phươngpháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

- Một số phương pháp hóa lí được áp dung:

 Keo tụ

Trong nước sông suối, hồ ao, thường chứa các hạt cặn có nguồn gốcthành phần và kích thước rất khác nhau Đối với các loại cặn này dùng cácbiện pháp xử lý cơ học trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại

bỏ được cặn có kích thước lớn hơn 10-4mm Cũn cỏc hạt cú kớch thước nhỏhơn 10-4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng.Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp lí cơ học kết hợp vớibiện pháp hoá học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất phản ứng để tạo racác hạt keo có khả năng kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng cótrong nước, taọ thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể

Để thực hiện quá trình keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứngthích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các loạiphèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan

Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion

H+ thỡ cần phải kiềm hoỏ nước Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất làvôi CaO Một số trường hợp khỏc cú thể dựng là Na2CO3 hoặc xút NaOH.Thông thường phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH

= 5.5÷7.5

Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: các thànhphần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiệnkhuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ…

 Hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi là

hấp phụ bề mặt Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấpphụ, người ta gọi quá trình này là sự hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấpphụ Bề mặt càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụtỏa ra cang lớn

Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của

sự chuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dướitác dụng của trường bề mặt Trường lực bề mặt gồm có:

+ Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tác dụng tương hỗ giữa cácphân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước

+ Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp phụ thì đầu tiên

sẽ loại được các phân tử trên bề mặt chất rắn

Các phương pháp hấp phụ: hấp phụ vật lý, hấp phụ hóa học

2.2.1.3 Phương pháp sinh học

- Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thảisinh hoạt là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích đểphân huỷ các chất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải

- Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm chính: quá trìnhhiếu khí, quá trình trung gian anoxic, quá trình kị khí, quá trình kết hợp hiếukhí – trung gian anoxic – kị khí các quá trình hồ Đối với việc xử lý nước thảisinh hoạt có yêu cầu đầu ra không quá khắt khe đối với chỉ tiêu N và P, quátrình xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học thườngđược ứng dụng nhiều nhất

2.2.1.4 Phương pháp cơ học

- Phương pháp cơ học là phương pháp dùng để tách các chất không hòatan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải

- Một số phương pháp cơ học được áp dụng:

 Lắng nước: Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào

bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước

hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước

Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuốicùng để làm trong nước triệt để Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khiqua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép

Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ lọcgiảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của lọc, phải thổi rửa bể lọcbằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc

Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặctrưng ởi hai thông số cơ bản là: tốc độ lọc và chu kì lọc

2.2.2 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt ở Việt Nam

2.2.2.1 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt ở một số tỉnh thành

Các đô thị, tỉnh thành của Việt Nam hiện nay, hệ thống thoát nước, xử

lý nước thải là hệ thống chung chủ yếu được xây dựng từ thời Pháp thuộc.Ðường ống nước thải và đường ống nước mưa còn chung nhau, dẫn đến việckhó khăn trong quá trình xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thànhphố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước và vấn đề

này có xu hướng càng ngày càng xấu đi (vacne.org.vn)

Theo luật của nhà nước, nguồn nước thải khi thải ra các hệ thống sôngphải được xử lý sạch trước đó Tuy nhiên, do vấn đề kinh phí còn gặp nhiềukhó khăn nên đành phải chấp nhận việc nước thải chưa xử lý triệt để Hiệnnay, việc thu phí thoát nước chưa đủ để đáp ứng cho chi phí vận hành và quản

lý, chưa kể đến nguồn máy móc, thiết bị cần nhập về

Hình 2.2: Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt ECO-AEROBIC

(Nguồn : ELCOM)

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt ECO-AEROBIC là dòng sản phẩmtrọn gói do Công ty ELCOM nghiên cứu chế tạo để phục riêng cho xử lý nướcthải sinh hoạt Thiết bị ứng dụng quá trình bùn hoạt tính thông khí kéo dài vàquá trình cấp khí cưỡng bức để oxy hóa chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng ECO-AEROBIC được sử dụng trong: - Khu dân cư, các tổ hợp mua sắm, trung tâmthương mại - Khách sạn, Resort, khu giải trí - Bệnh viện, doanh trại quân đội,kho cảng, bến xe - Trường học, viện nghiên cứu - Các trạm xăng dầu,

Các đô thị ở Việt Nam hiện nay gần như chưa có nơi nào làm được triệt

để vấn đề xử lý nước thải mà lác đác mới chỉ điểm tên được vài nơi

Thế giới hiện nay hiện có hai xu hướng xử lý nước thải, đó là xử lý tậptrung và xử lý phân tán Mỗi xu hướng đều có những ưu điểm riêng tùy thuộctừng khu vực Trong nghị định của Chính phủ Việt Nam không yêu cầu bắtbuộc phải xử lý nước thải tập trung hay phân tán, tùy đặc điểm từng địaphương mà có thể linh hoạt trong hình thức xử lý Khi chúng ta chưa thể có

được một hệ thống thu gom nước thải hoàn chỉnh và đồng bộ thì tốt nhất lànên sử dụng hình thức xử lý phân tán Nước thải trong nội đô của chúng tathường vẫn đổ ra các con sông trong khu vực nên nếu được xử lý từ gốc là tốtnhất, tránh gây ô nhiễm trên các con sông

Tại Nhật Bản, việc xử lý nước hải sinh hoạt được làm rất triệt để vớiứng dụng hệ thống xử lý nước thải tại chỗ Ở nước ta, nếu áp dựng được thìđây là một hình thức rất tốt Tuy nhiên, điều chủ yếu vẫn là vấn đề nguồn vốn.Chính phủ Việt Nam cũng sẽ có những chính sách hợp lý để hỗ trợ cho cácdoanh nghiệp Nhưng chúng ta cũng cần phải thấy rõ rằng trong hoàn cảnhđất nước còn nghèo thì việc xử lý nước thải là vấn đề lâu dài, không thể mộtsớm một chiều

Nếu các doanh nghiệp Việt Nam và Nhật Bản có thể hợp tác, chuyểngiao công nghệ để ứng dụng Jokasou cho đô thị Việt thì đây là điều rất đánghoan nghênh Các doanh nghiệp hai bên có thể cùng đầu tư để có hướng pháttriển lâu dài tại Việt Nam vì đây vẫn còn là một thị trường khá tiềm năng

2.2.2.2 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt ở thành phố Hà Nội

Cũng như nhiều vấn đề khác về môi trường, thực trạng nước thải tạiViệt Nam, nhất là các khu đô thị lớn như Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đangtrong tình trạng báo động Hầu hết nước thải được xả thẳng ra cống, ra sông

hồ Sự ô nhiễm ở hệ thống sông ngòi của Hà Nội hiện nay là minh chứng chođiều này Không cần phải lấy mẫu xét nghiệm, chỉ cần nhìn bằng mắt thườngcũng thấy được sự ô nhiễm đang ở mức trầm trọng

Vấn đề nước thải của Hà Nội trước đây chưa giải quyết được thì giờđây thành phố lại đối mặt với thách thức lớn hơn khi Hà Nội chính thức mởrộng về phía Tây Từ thành phố 3 triệu dân trở thành thành phố 6 triệu dân,vấn đề nước thải càng trở nên cấp thiết hơn

Phần 3

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thảisinh hoạt cho 1 trạm xử lý nước thải tại địa bàn huyện Đông Anh bao gồm:

Nước thải sinh hoạt từ các hộ dântrên địa bàn huyện Đông Anh

Nước thải từ khu công nghiệp Bắc Thăng Long ( chủ yếu là nước thảisinh hoạt của công nhân viên)

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1.Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

- Điều kiện tự nhiên

- Điều kiện kinh tế - xã hội

- Các yếu tố tự nhiên, kinh tế xã hội ảnh hưởng đến số lượng và thànhphần nước thải sinh hoạt

3.3.2.Tình hình nước thải và cơ sở hạ tầng cấp thoát nước tại huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

- Tình hình nước thải

- Hiện trạng cơ sở hạ tầng cấp thoát nước

- Yêu cầu xử lý nước thải sinh hoạt

3.3.3.Đánh giá và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho huyện Đông Anh 3.3.4 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho huyện Đông Anh

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu

- Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

- Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp

3.4.2 Phương pháp chọn điểm nghiên cứu

3.4.3 Phương pháp phân tích chất lượng nước

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội huyện Đông Anh

4.1.1 Điều kiện tự nhiên

• Vị trí địa lý

Huyện Đông Anh gồm 23 xã và một thị trấn nằm tại phía Bắc Hà nội,

có tổng diện tích là 18.230ha và được giới hạn như sau:

 Phía Đông, Đông Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh;

 Phía nam giáp sông Hồng;

 Phía Đông nam giáp huyện Gia Lâm;

 Phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Phúc;

 Phía Bắc giáp huyện Sóc Sơn, Hà nội

Ngoài sông Hồng và sông Đuống ở phía Nam của huyện, phía Bắc còn

có sông Cà Lồ Trên địa bàn huyện có hai tuyến đường sắt chạy qua: tuyến HàNội - Thái Nguyên và tuyến Hà Nội - Yên Bái Cảng hàng không quốc tế NộiBài được nối với nội thành Hà Nội bằng đường quốc lộ 3 và đường cao tốcThăng Long - Nội Bài, đoạn chạy qua huyện Đông Anh dài 7,5 km Có thểthấy, Đông Anh là huyện có lợi thế lớn về giao thông

• Thời tiết, khí hậu

Đông Anh có cùng chung chế độ khí hậu của thành phố Hà Nội, đó làkhí hậu nhiệt đới, ẩm, gió mùa Từ tháng 5 đến tháng 10 là mùa hạ, khí hậu

ẩm ướt, mưa nhiều Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau là mùa đông, thời kỳđầu khô - lạnh, nhưng cuối mùa lại mưa phùn, ẩm ướt Giữa hai mùa là thời

kỳ chuyển tiếp tạo cho Đông Anh cũng như Hà Nội có bốn mùa phong phú:xuân, hạ, thu, đông

• Địa hình

Nhìn chung, địa hình của Đông Anh tương đối bằng phẳng, cóhướng thoải dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam Các xã phía Tây Bắc của

huyện như Bắc Hồng, Nam Hồng, Nguyên Khê có địa hình tương đối cao,phần lớn diện tích là đất vàn và vàn cao Còn các xã Đông Nam như Vân Hà,Liên Hà, Dục Tú, Cổ Loa, Mai Lâm có địa hình tương đối thấp, hầu hết đấtcanh tác là diện tích có địa hình thấp và trũng nên thường bị ngập úng Tỷ lệđất cao chiếm 13,4% diện tích toàn huyện, đất vàn chiếm 56,2% còn đất trũngchiếm 30,4% Địa hình chỗ cao nhất là 14 m, chỗ thấp nhất là 3,5 m, trungbình là cao 8 m so với mực nước biển

Đặc điểm địa hình của huyện là một yếu tố cần được chú ý khixác định cơ cấu cây trồng, vật nuôi và quy hoạch vùng chuyên canh sản xuất:Vùng đất cao nên tập trung trồng cây ăn quả, vùng đất vàn trồng rau, hoa, câycông nghiệp, vùng đất trũng cải tạo để nuôi trồng thủy sản Nhìn chung địahình của Đông Anh là tương đối ổn định, có khả năng xây dựng các côngtrình lớn

• Đặc điểm đất đai

(Nguồn: Số liệu thống kê, Phòng Thống kê huyện).

Tổng diện tích đất tự nhiên của Đông Anh là 18.230 ha, baogồm cả một phần diện tích sông Hồng, sông Đuống và vùng đất bãi ven sông.Đất vùng ven sông nhiều phù sa, được bồi đắp màu mỡ, đất nội đồng độ phìnhiêu kém, 70% là đất bạc màu

Đất bình quân ở đô thị tại thị trấn Đông Anh là 212 m2/hộ Bìnhquân đất nông nghiệp cho một lao động là 0,051 ha/lao động nông nghiệp.Đây là mức rất thấp so với bình quân chung của vùng đồng bằng sông Hồng.Đất làng xóm, bao gồm đất ở, đất vườn và các công trình dịch vụ trong cácthôn xóm có diện tích 1940 ha, bình quân đất sinh hoạt tại khu vực nông thôn

là 364 m2/hộ Trong huyện còn có khá lớn diện tích được sử dụng cho mụcđích quân sự, bao gồm các cơ sở quốc phòng, các cơ sở đào tạo của quân đội

Đặc điểm đất nông - lâm nghiệp có thể chia ra các loại chính như sau:

- Đất phù sa được bồi hàng năm có diện tích 790,8 ha ở ven đê sông Hồng,

sông Đuống và 272,2 ha ở ven sông Cà Lồ Đặc điểm chung của loại đất này

là có tầng đất dày, thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng mùn và chất dinhdưỡng tương đối cao, kết cấu tơi, xốp, giữ nước, giữ phân tốt

- Đất phù sa không được bồi hàng năm có diện tích 5117,5 ha tập trung ở khuvực trong đê, đất này được phát triển trên đất phù sa cổ Đặc điểm nhóm đấtnày là tầng canh tác trung bình, có thành phần cơ giới nhẹ và trung bình, hàmlượng dinh dưỡng khá đến trung bình

- Đất phù sa úng nước, có 355 ha phân bổ ở địa hình trung thuộc các xã ViệtHùng, Liên Hà, Vân Hà, Dục Tú, Thụy Lâm, loại đất này bị biến đổi do thờigian bị ngập lâu, đất chua đến rất chua

- Đất xám bạc màu, có diện tích 3154,9 ha phân bố ở các xã Nam Hồng, BắcHồng, Vân Nội, Uy Nỗ, Tiên Dương, Xuân Nộn, loại đất này có tầng canhtác nông, thành phần cơ giới nhẹ, kết cấu rời rạc, giữ phân, giữ nước kém, đấtchua và nghèo dinh dưỡng

- Đất nâu vàng, diện tích 298,6 ha, phân bố trên địa hình cao, vàn cao, đấtnghèo dinh dưỡng, thành phần cơ giới trung bình

• Thủy văn, nguồn nước

Mưa là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho hoạt động sản xuất và đời

sống trên địa bàn Đông Anh Lượng mưa trung bình hàng năm là 1.600 1.800 mm Lượng mưa phân bố không đều trong năm Mùa mưa kéo dài từtháng 5 đến tháng 10, tập trung tới 85% tổng lượng mưa trong năm Vào mùanày thường gây hiện tượng ngập úng cho các xã vùng trũng

-Mưa phùn cũng là nét đặc trưng ở vùng này Mặc dù không có ý nghĩa về mặtcung cấp nước nhưng lại làm tăng độ ẩm của đất và không khí Mưa phùnthường xuất hiện vào mùa xuân, nhất là tháng 2 và 3 Đối với nông nghiệp,mưa phùn thích hợp cho sự phát triển của cây nhưng cũng là điều kiện chosâu bọ, nấm mốc phát triển

Mạng lưới sông, hồ, đầm trong nội huyện: không có sông lớn chảy

qua, các sông nằm ở ranh giới phía Nam và phía Bắc huyện

Sông Hồng chạy theo ranh giới huyện từ xã Đại Mạch đến xã XuânCanh, có chiều dài 16 km là ranh giới giữa Đông Anh với quận Tây Hồ vàhuyện Từ Liêm Đây là con sông có ý nghĩa quan trọng với vùng đồng bằngsông Hồng nói chung và với Đông Anh nói riêng

Sông Đuống bắt nhánh với sông Hồng, chảy qua phía Nam của huyện,giáp ranh giữa Đông Anh và Gia Lâm, đoạn chảy qua huyện có chiều dài 5

km từ xã Xuân Canh đến Mai Lâm Cả hai con sông này là nguồn cung cấpnước cho sản xuất nông nghiệp và tạo thành dải đất phù sa được bồi đắp hàngnăm khá lớn phục vụ cho sản xuất nông nghiệp ngắn ngày Nhưng vào mùamưa, mực nước của hai con sông rất thất thường, dễ gây lụt lội làm ảnhhưởng đến sản xuất và đời sống Vì vậy, cần chú ý đến tình trạng đê điều Sông Cà Lồ chảy dọc theo ranh giới phía Bắc của huyện, đoạn chạyqua huyện dài khoảng 9 km, có lưu lượng nước không lớn và ổn định hơn,cung cấp lượng phù sa không đáng kể, nhưng là nguồn cung cấp nước tướicho các xã phía Bắc và phía Đông của huyện

Sông Thiếp là sông nội huyện, bắt nguồn từ xã Tiền Phong (Mê Linh,Vĩnh Phú) chảy về địa phận Đông Anh qua 10 xã và đổ ra sông Ngũ HuyệnKhê

Ngoài hệ thống sông, Đông Anh còn có đầm Vân Trì là một đầm lớn,

có diện tích 130 ha, mực nước trung bình là 6 m, cao nhất là 8,5 m, thấp nhất

là 5 m, đầm này được nối thông với sông Thiếp, có vai trò quan trọng trongviệc điều hoà nước

Nước ngầm: Ngoài những nguồn nước trên mặt đất, Đông Anh còn cónhững tầng chứa nước với hàm lượng cao Nước ngầm có ý nghĩa quan trọngtrong việc cung cấp nước cho sản xuất và đời sống nhân dân trong huyện.Nước ngầm ở Đông Anh lại luôn được bổ sung, cung cấp từ nguồn nước giàu

có của sông Hồng

4.1.2 Điều kiện kinh tế – xã hội

Đông Anh là huyện ngoại thành của Thủ đô Hà Nội, có diện tích trên180km2, dân số hiện tại khoảng 350.000 người Đây là vùng đất có bề dàytruyền thống lịch sử, văn hóa của Thủ đô và của cả dân tộc Những năm gầnđây, hòa nhập cùng xu thế phát triển chung của Thành phố, quá trình côngnghiệp hóa và đô thị hóa trên địa bàn Đông Anh cũng diễn ra mạnh mẽ Trongbối cảnh đó, công tác quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội đóng vaitrò rất quan trọng trong định hướng phát triển của Huyện Quy hoạch tổng thểphát triển kinh tế - xã hội thể hiện ý đồ nhất quán về phát triển kinh tế - xã hộiHuyện trong dài hạn, đồng thời là một trong những căn cứ để xây dựng kếhoạch phát triển kinh tế - xã hội hàng năm

Hiện nay, Đông Anh là một trong những huyện của Hà Nội có nhiềubước phát triển vượt bậc Kinh tế của huyện nhiều năm liền đạt mức độ tăngtrưởng đạt 17,4% hoạt động thương mại dịch vụ ngày càng mở rộng phát triểntheo hướng văn minh hiện đại; nhiều khu công nghiệp mới được hình thànhnhư khu công nghiệp Thăng Long, Nguyên Khê đã góp phần giải quyết việc

làm cho gần 50.000 lao động địa phương Công tác thu thuế và thu ngân sáchtrên địa bàn luôn đạt và vượt chỉ tiêu kế hoạch Lĩnh vực nông nghiệp tiếp tụcđược huyện quan tâm đầu tư mạnh, có trọng tâm, trọng điểm với tổng đầu tưcao; tập trung chuyển đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi có giá trị kinh tế cao vớimũi nhọn là: phát triển các mô hình trang trại tập trung, đưa chăn nuôi táchkhỏi khu dân cư, phù hợp với quy hoạch, hình thành các vùng rau an toàn tạiVân Nội, Tiên Dương, Nam Hồng… Nhờ có những định hướng phát triểnkinh tế đúng đắn, tính đến nay, tỉ lệ hộ nghèo trên địa bàn huyện giảm còndưới 2% và đến năm 2010, huyện phấn đấu giảm xuống còn 0,5%

Huyện Đông Anh rất chú trọng vào việc phát triển văn hoá, xã hội, đặcbiệt là các mục tiêu về giáo dục Trong thời gian qua, quy mô giáo dục, chấtlượng giáo dục mũi nhọn và giáo dục toàn diện được giữ vững Huyện đãphấn đấu duy trì phổ cập tiểu học, THCS, THPT đạt 45% (phấn đấu đến năm

2010 đạt 100%), 100% giáo viên các cấp học đạt chuẩn…

4.2 Tình hình nước thải và cơ sở hạ tầng cấp thoát nước tại huyện Đông anh

4.2.1 Tình hình nước thải

- Một phần nước thải sinh hoạt từ các hộ dân đã được thu gom tập trung

và xử lí Bên cạnh đó phần lớn nước thải thải trực tiếp ra các cống rãnh hoặcsông hồ Đây là nguồn phát sinh nước thải nhiều nhất

- Khu công nghiệp Bắc Thăng Long và cụm công nghiệp Nguyên Khêcũng là nguồn thải ra nước thải lớn nhưng chủ yếu là nước thải sinh hoạt củacông nhân viên

4.2.2 Hiện trạng cơ sở hạ tầng cấp thoát nước

- Đông anh có mạng lưới sông, hồ, đầm dày đặc Hệ thống các sôngHồng, sông Đuống, sông Cà Lồ, sông Thiếc có ý nghĩa quan trọng trong việccấp nước cho sản xuất cũng như thoát nước trong mùa mưa lũ

- Ngoài các hệ thống sông, Đông Anh còn có đầm Vân Trì với diện tích

130ha có vai trò quan trọng trong điều hòa lưu lượng nước.

- Huyện Đông Anh đã xây dựng hệ thống thoát nước ở nhiều nơi nhưngchưa đạt hiệu quả cao Vào mùa mưa lũ nước mưa cùng với nước thải sinhhoạt của người dân tràn lên gây ngập úng do thoát nước không kịp

- Nhưng bên cạnh đó trên địa bàn huyện đã được xây dựng Nhà máy xử

lý nước thải Bắc Thăng Long - Vân Trì là gói thầu số 3 (CP3) nằm trong quyhoạch tổng thể dự án phát triển cơ sở hạ tầng đô thị Bắc Thăng Long - VânTrì đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 159 ngày20/2/2002 và thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật là UBND TP Hà Nội tại Quyếtđịnh số 54 ngày 3/11/2002 và Quyết định số 5133 ngày 28/8/2003

Các thành phần ô nhiễm chính là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho

Vi sinh vật gây bệnh từ nước thải có khả năng lây lan qua nhiều nguồnkhác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, câytrồng, vật nuôi, côn trùng…), thâm nhập vào cơ thể người qua đường thức ăn,nước uống, hô hấp,…,và sau đó có thể gây bệnh

Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau,

từ các loại chất không tan đến các chất ít tan và cả những hợp chất tan trongnước, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước

và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng

Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặcđiểm của các loại tạp chất có trong nước thải

Bảng 4.1: Bảng chỉ tiêu 4.3 Đánh giá và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho huyện Đông Anh

5945-TCVN 5945- 2005 (Cột A)

TRƯỚC XỬ LY

SAU XỬ LY

• Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải sinh hoạt theo đường ống thoát nuocs cà chaỷ vào hố thu cóđặt lưới chắn rác Tại đây nước được bơm vào bể lắng cát, những hạt cặn lơlửng có kính thước lớn sẽ lắng xuống dưới và được tháo ra ngoài theo chu kỳ.Nước thải tiếp tục đi tới bể điều hòa lưu lượng có sục khí, nước thải lưu lại 4-6h rồi được bơm đến bể lắng 2 vỏ Tại đây nước thải tiếp tục được tách cáccặn lơ lửng trước khi đưa tới bể phản ứng sinh học nhỏ giọt Đây là công đoạn

xử lí chính của dây chuyền nhằm giảm lượng BOD xuống Sau đó nước thải

đi qua bể lắng sinh học rồi được khử trùng tại bể tiếp xúc Tới đây nước thảiđây nước thải đã được xử lí đạt chất lượng đầu ra theo QCVN 5945-1995/BTNMT loại A Bùn từ bể lắng 2 vỉ và bể lắng sinh học được bơm lên

bể metan để phân hủy.

 Ưu nhược điểm của phương án 1

 Ưu điểm:

- Nước ra từ bể lọc sinh học ít bunf cặn hơn bể aerotank

- Lượng khí đốt sinh ra từ bể metan có thể sử dụng phục vụ cho một

số nhu cầu

 Nhược điểm

- Công nghệ ít sử dụng và phổ biến

- Khó quản lí và vận hành

- Tốn nhiều tiền đầu tư

- Tốn tiền thay đổi vật liệu lọc

- Phải chọn được loại vật liệu lọc thích hợp, đáp ứng các yêu cầu sau:

Diện tích lớn, thay đổi từ 80- 220m2/m3

Nhẹ có thể sử dụng ở độ cao lớn( 4- 10m)

Có độ bền cơ học đủ lớn

Ổn định về mặt hoa học

4.3.2 Phương án 2

 Sơ đồ công nghệ

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải sinh hoạt qua lưới chắn rác tới bể điều hòa lưu lượng đượcsục khí tại đây lưu lượng và nồng độ ô nhiễm được ổn định và hạn chế môitrường kị khí saỷ ra Sau đó nước thải được bơm tới bể lắng 1 để tách các hạtcặn lơ lửng trong nước, hàm lượng SS giảm 10-15% Sau đó nước thải đi quamương oxy hóa, tại đây quá trình khử BOD xảy ra Nước thải tiếp tục đi tới

bể lắng để loại bỏ cặn lơ lửng sau đó được dẫn đến hồ sinh học và được lưulại 1 thời gian dài Tại đây xảy ra quá trình tùy nghi vừa hiếu khí vừa kị khínước thải được khử BOD lần nữa để đạt tiêu chuẩn đầu ra

 Ưu nhược điểm của phương án 2

 Ưu điểm

- Vận hành đơn giản

- Ít tốn tiền đầu tư

 Nhược điểm

- Thời gian xử lí lâu

- Tốn nhiều diện tích do phải xây dựng mương oxy hóa

4.3.3 Phương án 3

 Sơ đồ công nghệ

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

- Nước thải từ khu công nghiệp và khu dân cư được thu gom và dẫn về bể thugom của nhà máy tại đây có đặt song chắn rác Nước thải được dẫn qua songchắn rác để loại bỏ cặn rắn có kích thước lớn ra khỏi dòng thải, bảo vệ cáccông trình sau Rác bị giữ lại ở song chắn rác sẽ được đưa đi chôn lấp

- Sau khi qua bể thu gom nước thải được đưa đến bể điều hòa lưu lượng, tạiđây nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ không khí sẽ được

cung cấp vào nhằm hạn chế môi trường kị khí.sau đó nước đực bơm đến

bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng cósẵn trong nước thải Bùn dư từ bể lắng sơ cấp được đưa tới bể chứa và nénbùn để xử lí

- Nước thải tiếp tục chảy qua bể phản ứng sinh học( bể aerotank) Bể arotank

có chế độ làm việc liên tục xử lí nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí lơ lửngtrong bể Dưỡng khí oxi được cung cấp từ máy thổi khí để duy trì hoạt độngcủa vi sinh vật, tiến hành quá trính trao đổi chất Các vi sinh vật hiếu khí sẽtiêu thụ chất hữu cơ trong nước và biến chúng thành CO2, H2O và tạo thành

tế bào mới Sau 1 thời gian hoạt động, bùn dư sẽ được thải bỏ định kì sangngăn chứa và phân hủy bùn dư

- Nước thải tiếp tục đưa sang bể lắng thứ cấp để lắng bùn, 1 phần bùn trong bểlắng được tuần hoàn lại bể aerotank, 1 phần chuyển sang bể nén bùn

- Sau khi lắng cặn, nước thải tiếp tục được đưa đến bể khử trùng để tiêu diệtcác vi khuẩn có hại trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

 Ưu nhược điểm của phương án 3

 Ưu điểm

- Xử lí nước thải đạt tiêu chuẩn

- Các công trình phụ trợ ít, ít tốn diện tích xây dựng

- Dây chuyền vận hành đơn giản

- Các thiết bị đơn giản, dễ vận hành quản lí

4.4 Tính toán các công trình đơn vị

Bảng 4.2: các thông số nguồn nước thải

5945- 1995 (Cột A)

TCVN 5945- 2005 (Cột A) Trước xử lí Sau xử lí

4.4.1. Tính toán lưu lượng

Thiết kế hệ thống xử lí nước thải cho huyện Đông Anh với số dân là

350000 người

Lượng nước phát sinh cho mỗi người là 250l/ngày/người

Ước tính tổng lượng nước thải phát sinh trong 1 ngày là 350000.250 =87500m3

Chọn hệ số an toàn bằng 1,1 thì lưu lượng thiết kế là 87500.1,1

=96255m3/ngày đêm = 4010m3/h =1,1m3/s

Lưu lượng thải lớn nhất = Q.k = 4010.1,2 = 4812 m3/h

Trong đó k là hệ số không điều hòa chung

=> lưu lượng thiết kế là 4850 m3/h = 1,35m3/s