xử lý nước thải ô nhiễm quy mô nhỏ

z Giỏo trỡnh Cụng ngh v cụng trỡnh x lý nc thi quy mụ nh PGS.TS Trn c H Công nghệ v công trình Xử lý nớc thải quy mô nhỏ TS.Trần Đức Hạ .1. Đặc điểm hệ thống thoát nớc thải quy mô nhỏ. .1.1.Hệ thống thoát nớc thải phân tán . Đối với nớc thải đô thị , dạng thoát nớc tập trung phân tán. Khi thoát nớc tập trung , nớc thải từ tuyến cống cấp ( tuyến cống lu vực ) đa tuyến cống ( tuyến cống cấp ), sau bơm trạm xử lý nớc thải tập trung . Nh nớc thải đợc dẫn khỏi khu vực đô thị , xử lý đến mức độ yêu cầu , sau xả nguồn nớc mặt có khả tự làm lớn. Dạng thoát nớc tập trung đảm bảo cho môi trờng có độ an toàn cao , bị ô nhiễm. Xử lý nớc thải (XLNT) tập trung dễ kiểm soát quản lý. Tuy nhiên việc đầu t thoát nớc thải tập trung tốn việc xây dựng tuyến cống lớn, dài sâu, số lợng trạm bơm chuyển bậc nhiều . Mặt khác đô thị phát triển không đồng theo không gian thời gian ,việc xây dựng trạm XLNT tập trung tuyến cống không phù hợp. Đầu t kinh phí lớn từ ban đầu cho công trình khó khăn. Trong đô thị lớn khó khăn không kinh tế việc xây dựng tuyến cống thoát nớc dài địa hình phẳng mực nớc ngầm cao, ngời ta thờng quy hoạch thoát nớc thải thành hệ thống phân tán theo lu vực sông, hồ. Do đặc điểm địa hình hình thành kênh hồ đô thị nớc ta, hệ thống thoát nớc thờng phân lu vực nhỏ độc lập . Thoát nớc phân tán hình thức phù hợp đa số đô thị nớc ta. Các trạm XLNT phân tán thờng loại quy mô nhỏ , công suất từ vài trăm đến vài nghìn m3/ngày quy mô vừa công suất từ 2.000 đến 10.000 m3/ngày. Xây dựng trạm XLNT cho đô thị nhỏ cho lu vực độc lập đô thị lớn, trạm XLNT bệnh viện, công trình công cộng, dịch vụ . quy mô công suất từ 50 đến 500 m3/ngày tận dụng đợc điều kiện tự nhiên nh khả tự làm sông, kênh, hồ để chuyển hoá chất bẩn. Mặt khác việc xây dựng phù hợp với khả đầu t phát triển đô thị. Sơ đồ nguyên tắc thoát nớc XLNT phân tán đợc nêu hình .1. Nớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép đợc xả vào cống thoát nớc chung sông, mơng, hồ khu vực. Trong nhiều trờng hợp mức độ XLNT hệ thống thoát nớc phân tán yêu cầu không cao tận dụng đợc khả tự làm sông hồ . Tổng giá thành đầu t cho hệ thống thoát nớc thải phân tán giảm xuống xây dựng tuyến cống thoát nớc thải tập trung. Các công trình trạm XLNT phân tán thờng đợc bố trí hợp khối, dễ vận hành quản lý . Nhợc điểm hệ thống nớc thải phân tán dễ làm cảnh quan việc xây dựng trạm xử lý nớc thải bên đô thị. Nếu thiết kế thi công vận hành trạm xử lý không yêu cầu kỹ thuật, nớc thải gây mùi hôi thối , ảnh đến môi trờng khu dân c đô thị xung quanh. Mặt khác hàm lợng nguyên tố dinh dỡng nh N P nớc thải sau xử lý cao, điều kiện quang hợp tốt, sông hồ đô thị tiếp nhận nớc thải bị phú dỡng (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H (eutrophication) dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp. Một số kết nghiên cứu /8/ cho thấy, sông hồ tiếp nhận nớc thải đô thị hàm lợng chất hữu (tính theo BOD5) bổ sung nhiễm bẩn thứ cấp thờng dao động từ 1,4 đến 4,5 mg/l. Các trạm XLNT phân tán có quy mô , mức độ công nghệ xử lý khác . Việc kiểm soát, quản lý vận hành chúng phức tạp. Tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm XLNT nội thành thờng khó khăn . Tổ chức thoát nớc phân tán thờng thích hợp cho đô thị có hệ thống thoát nớc chung hệ thống thoát nớc nửa riêng, nằm vùng địa hình phẳng nhiều kênh, hồ. Ví dụ hệ thống thoát nớc thải Hà nội đợc chia thành vùng theo phơng án quy hoạch Tổ chức hợp tác Quốc tế Nhật (JICA) năm 1994 thành phố Đà lạt thành khu vực theo Dự án thoát nớc vệ sinh năm 1999 (hình 2) . Nguồn nớc bổ cập để pha loãng nớc thải hệ thống kênh hồ Giếng tách nớc Lu vực Nớc ma Nớc thải Hồ Trạm XLNT Giếng tách nớc Hồ Lu vực Nớc ma Nớc thải Trạm XLNT Giếng tách nớc Lu vực i Nớc ma Nớc thải Hồ i Trạm XLNT i Hồ đầu mối Hình .1 Sơ đồ nguyên tắc tổ chức thoát nớc XLNT phân tán . (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H .1.2. Hệ thống thoát nớc thải cục bộ. Trong trờng hợp đối tợng thoát nớc ( cụm dân c, công trình công cộng, dịch vụ, nhà .) nằm vị trí riêng rẽ, độc lập cách xa hệ thống thoát nớc tập trung, ngời ta thờng tổ chức hệ thống thoát nớc thải cục kết hợp xử lý chỗ. Hệ thống thoát nớc thải cục có đờng cống đờng cống. Nớc thải sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trờng, đợc cho thấm vào đất , thải trực tiếp vào sông hồ lân cận sử dụng để tới cây, nuôi cá . Trong số trờng hợp ,trớc xả vào đờng cống thoát nớc tập trung, loại nớc thải có chứa vi khuẩn gây bệnh dịch chất bẩn đặc biệt ( nớc thải bệnh viện, nớc thải công nghiệp .) phải đợc khử trùng khử độc công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điều kiện không ảnh hởng xấu đến hoạt động hệ thống thoát nớc đô thị sức khỏe ngời tiếp xúc với nó. Nh vậy, trạm XLNT cục thờng đợc xây dựng trờng hợp sau: 1.Các thị trấn, thị tứ có quy mô dân số dới 50.000 ngời . 2.Các cụm dân c, khu nhà ở, nhà công trình công cộng, dịch vụ nằm riêng rẽ, cách xa hệ thống thoát nớc tập trung . 3.Các công trình công cộng, dịch vụ có yêu cầu xử lý đặc biệt nh bệnh viện, bể bơi . Các trạm XLNT cục thờng có công suất từ vài chục đến vài dăm nghìn m3 ngày. Trờng hợp thứ thờng trạm xử lý nớc thải quy mô vừa ( công suất từ 1000 đến 10.000 m3/ngày ); trờng hợp thứ hai thứ ba trạm quy mô nhỏ (công suất dới 1.000 m3/ngày). Tổ chức thoát nớc khu vực Linh đàm - Định công- Pháp vân phía Nam Hà Nội ví dụ hệ thống thoát nớc thải cục cho trờng thứ hai. Một số đô thị ( ví dụ thành phố Đà lạt, Hải dơng, Vĩnh yên . ) tổ chức thoát nớc theo hệ thống hỗn hợp phụ thuộc vào địa hình, chế độ thuỷ văn sông hồ, đặc điểm sử dụng nớc . Xử lý nớc thải chỗ với công trình chủ yếu bể tự hoại bể lắng hai vỏ thích hợp vơí nhà, cụm dân c công trình công cộng riêng rẽ, cách xa mạng lới thoát nớc tập trung. Các công trình vừa lắng nớc thải kết hợp lên men cặn lắng nên hiệu xử lý cao, quản lý vận hành đơn giản. Nớc thải bùn cặn sau trình tiếp tục xử lý đất, ao hồ tái sử dụng để tới ruộng làm phân bón. Tuy nhiên công trình bố trí gần nhà khu dân c nên điều kiện vệ sinh hạn chế. (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H Khu vực Thái phiên Nớc thải Bể tự hoại Bãi lọc ngầm tới hoa suối Khu vực ấp Chi lăng Nớc thải Bể tự hoại Bãi lọc ngầm hồ Than thở Khu vực hồ Xuân hơng Hồ Xuân hơng Khu vực suối Cam ly Khu vực trung tâm suối Phan Đình Phùng Thác Cam ly Hình 2. Sơ đồ tổ chức thoát nớc thành phố Đà lạt đến năm 2010. 1.Trạm bơm thoát nớc tập trung; 2.Trạm XLNT Q=11.000m3/ngày (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H .2 Số lợng, thnh phần v tính chất nớc thải đối tợng thoát nớc quy mô nhỏ. .2.1. Các loại nớc thải đối tợng thoát nớc quy mô nhỏ. Các loại nớc thải sinh hoạt đợc hình thành trình sinh hoạt ngời. Một số hoạt động dịch vụ công cộng nh bệnh viện, trờng học, nhà ăncũng tạo loại nớc thải có thành phần tính chất tơng tự nh nớc thải sinh hoạt. Để tiện cho việc lựa chọn phơng pháp dây truyền công nghệ tính toán thiết kế công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ, nớc thải sinh hoạt đợc phân loại theo dấu hiệu sau đây: a.Theo nguồn gốc hình thành, hộ gia đình có loại nớc thải sau (hình .3) : Nguồn nớc thải từ nhà Nớc thải phân Nớc tiểu Nớc tắm, giặt, rửa Nớc thải nh bếp Các loại nớc thải khác Hình .3. Sự hình thành loại nớc thải nhà công trình công cộng. Các loại nớc thải đợc hình thành theo sơ đồ hình .3 có số lợng thành phần tính chất khác nhau.Tuy nhiên để thuận tiện cho xử lý tái sử dụng, ngời ta chia chúng thành ba loại: -Nớc thải không chứa phân, nớc tiểu loại thực phẩm từ thiết bị vệ sinh nh bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt.Loại nớc thải chủ yếu chứa chất lơ lửng, chất tẩy giặt thờng gọi nớc xám . Nồng độ chất hữu loại nớc thải thấp thờng khó phân huỷ sinh học. Trong nớc thải nhiều tạp chất vô cơ. -Nớc thải chứa phân, nớc tiểu từ khu vệ sinh (toilet) đợc gọi nớc đen. Trong nớc thải tồn loại vi khuẩn gây bệnh dể gây mùi hôi thối. Hàm lợng chất hữu (BOD) chất dinh dỡng nh nitơ, phốt cao. Các loại nớc thải thờng gây nguy hại đến sức khoẻ dễ làm nhiễm bẩn nguồn nớc mặt. Tuy nhiên chúng thích hợp với việc sử dụng làm phân bón tạo khí sinh học. - Nớc thải nhà bếp chứa dầu mở phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát. Các loại có hàm lợng lớn chất hữu (BOD,COD) nguyên tố dinh dỡng khác (ni tơ phốt phát). Các chất bẩn nớc thải dễ tạo khí sinh học dễ sử dụng làm phân bón. Một số nơi ngời ta nhóm hai loại nớc thải thứ hai thứ ba , gọi tên chung "nớc đen". (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H b.Theo đối tợng thoát nớc, ngời ta phân nhóm nớc thải: -Nhóm nớc thải hộ gia đình, khu dân c. -Nhóm nớc thải công trình công cộng, dịch vụ nh nớc thải bệnh viện, nớc thải khách sạn, nớc thải trờng học, nớc thải nhà ăn. Mỗi nhóm, loại nớc thải có lu lợng, chế độ xả nớc thành phần tính chất đặc trng riêng. c. Theo đặc điểm hệ thống thoát nớc hình thành nên hai loại nớc thải: -Nớc thải hệ thống thoát nớc riêng. Nớc thải từ thiết bị vệ sinh đợc thu gom vận chuyển trạm xử lý theo tuyến cống riêng. -Nớc thải hệ thống thoát nớc chung. Các loại nớc thải sinh hoạt (nớc xám nớc đen) với nớc ma đợt đầu khu vực thoát nớc đợc thu gom vận chuyển theo đờng cống chung trạm xử lý. Số lợng thành phần tính chất nớc ma đợt đầu khu dân c đô thị đợc nêu phụ lục. Trong số trờng hợp nớc đen đợc xử lý sơ chỗ qua công trình nh bể tách dầu mỡ, bể tự hoại , sau nớc xám xả vào tuyến cống thoát nớc chung thành phố. Việc phân loại nớc thải theo hệ thống thoát nớc phụ thuộc vào đối tợng thoát nớc, đặc điểm hệ thống thoát nớc đô thị khu dân c điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác đô thị. .2.2. Lu lợng nớc thải chế độ thải nớc . Lu lợng nớc thải khu vực đô thị, cụm dân c, nhà công trình công cộng đợc xác định sở tiêu chuẩn dùng nớc. Đối với khu vực dân c, tiêu chuẩn thải nớc từ 120 đến 180 l/ngời.ngày, xác định theo Quy chuẩn xây dựng Việt nam năm 1996/1/. Tiêu chuẩn thải nớc bệnh viện thông thờng đợc xác định theo ''Tiêu chuẩn thiết kế bệnh viện đa khoa'' (TCVN 4470-87 ) 300 đến 400 l/ng.ngày. Tuy nhiên theo kết nhiều nghiên cứu / 7,8 / cho thấy , số lợng cán công nhân viên ngời nhà đến chăm nom bệnh lớn, tiêu chuẩn dùng nớc thực tế tăng lên nhiều phụ thuộc vào quy mô nh chức bệnh viện , dao động từ 500 đến 1000 l/giờng.ngày. Để dễ xác định lu lợng nồng độ chất bẩn nớc thải sinh hoạt công trình công cộng dịch vụ ngời ta thờng tính toán, chuyển đổi công suất (quy mô) công trình sang số dân tơng đơng. Đó số đơn vị phục vụ công trình công cộng, dịch vụ có lợng chất bẩn nớc thải xả vào hệ thống thoát nớc tơng đơng với ngời dân đô thị. Các đại lợng tơng đơng số công trình công cộng dịch vụ xác định theo bảng .1 sau đây. (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H Bảng .1. Chỉ số dân tơng đơng tiêu chuẩn nớc thải công trình công cộng, dịch vụ. Công trình -Khách sạn, nhà nghỉ -Nhà ăn -Quán cà phê, giải khát -Câu lạc bộ; nhà văn hoá -Trờng học -Nhà trẻ -Bệnh viện Đơn vị tính Chỉ số dân tơng đơng Tiêu chuẩn thải nớc, l/đơn vị tính.ngày Giờng Chỗ ngồi Chỗ Chỗ Học sinh Trẻ em Giờng bệnh 15 5ữ10 10 2ữ3 0,4ữ0,5 200-300 50-80 10-15 8-25 15-25 50-100 300-600 Một yếu tố khác liên quan đến việc tính toán thiết bị mạng lới thoát nớc công trình xử lý nớc thải chế độ thải nớc. Lu lợng nớc thải chảy đến công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ không ổn định ngày đêm (hình .4) nh mùa. Ban đêm thiết bị vệ sinh hoạt động, lợng nớc thải nhỏ. Trong thời gian cao điểm, lu lợng nớc thải lớn gấp 6-8 lần thời điểm trung bình. Trờng hợp nhiều thiết bị vệ sinh hoạt động đồng thời nớc thải chảy liên tục tới trạm xử lý. Chế độ thải nớc đặc trng hệ số thải nớc không điều hoà chung Kch. Đó tỷ số lu lợng nớc thải dùng nớc lớn ngày dùng nớc lớn (qh,max) với lu lợng nớc thải dùng nớc trung bình ngày dùng nớc trung bình (qh,tb). Nh vậy: K ch = 16 14 12 10 q h ,max A 12 (.1). q h ,tb B 16 C 20 Hình . 4. Biểu đồ thải nớc khu dân c A- Thị tứ; B- Khu nhà 200 ngời; C- Khu đô thị 50.000 ngời K ch = 1,5 + 2,5 Qtb 24 Giá trị Kch phụ thuộc vào số ngời sử dụng hệ thống thoát nớc, tiêu chuẩn dùng nớc, điều kiện trang thiết bị vệ sinh điều kiện khí hậu. Lu lợng nớc thải lớn hệ số Kch nhỏ. Dựa vào hệ số Kch xác định đợc lu lợng nớc thải tính toán hệ thống thoát nớc công trình xử lý nớc thải. Đối với hệ thống nớc thải quy mô vừa lớn, hệ số Kch xác định theo công thức sau. ( 2). Trong đó: Qtb -Lu lợng trung bình, l/s (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) PGS.TS Trn c H Thông thờng công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ, lu lợng nớc tính toán Qh,max khoảng 1/10 lu lợng ngày đêm Qng. Chế độ thải nớc bệnh viện không ổn định theo thời gian ngày, tuần phụ thuộc vào cấp quy mô bệnh viện. Thông thờng, lợng nớc sử dụng lớn vào đầu buổi sáng bệnh nhân dậy bắt đầu trình khám bệnh. Hệ Kch bệnh viện thờng lớn khu dân c với tiêu chuẩn cấp nớc tơng đơng từ đến lần.Theo tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nớc hành, hệ số Kch bệnh viện 2,5. Các yếu tố kể ảnh hởng rõ rệt đến việc tính toán, xác định công suất công trình thoát nớc xử lý nớc thải nh thiết lập quy trình quản lý, vận hành chúng. .2.3. Thành phần tính chất nớc thải. Các tiêu đặc trng cho thành phần chất bẩn nớc thải sinh hoạt hàm lợng cặn lơ lửng (SS) , nhu cầu ô xy hoá sinh học (BOD ), nồng độ nitơ amôn, số coliform Lợng chất bẩn tính theo tiêu chất lơ lửng, BOD5 . ngời ngày xả vào hệ thống thoát nớc sinh hoạt số nớc đợc nêu tiêu chuẩn xây dựng ( 20TCN 51-84 ) . Đối với nhà cụm đân c độc lập, hàm lợng chất bẩn nớc thải sinh hoạt xác định theo bảng .2. Bảng 2. Tải lợng nồng độ chất bẩn nớc thải sinh hoạt từ nhà cụm dân c độc lập / 25,28 /. Thông số Tải lợng , g/ngời.ngày 115-117 65-85 35-50 25-40 35-50 115-125 6-17 1-3 3-5 1-4 11 10 -4x1012** Nồng độ* , mg/l Tổng chất rắn 680-1.000 Các chất rắn dễ bay 380-500 Cặn lơ lửng 200-290 Cặn lơ lửng dễ bay 150-240 BOD5 200-290 COD 680-730 Tổng nitơ 35-100 Nitơ amôn 6-18 Tổng phốt 18-29 Phốt phát (tính theo phốt ) 6-24 Tổng coliform 10 -1010*** Fecal coliform 107-109*** Ghi chú:* Nồng độ tính tiêu chuẩn thải nớc 170 l/ngời.ngày ** Số coli *** Số coliform/100 ml Nớc thải bệnh viện có thành phần tính chất gần giống nớc thải sinh hoạt đô thị, nhiên nồng độ chất bẩn có thấp tiêu chuẩn sử dụng nớc lớn. Lợng chất bẩn tính theo đơn vị giờng bệnh thải vào hệ thống thoát nớc ngày là: -Chất bẩn lơ lửng : 130g (Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org) . Công nghệ và công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ PGS.TS Trn c H 1 Công nghệ v công trình Xử lý nớc thải quy. toán thiết bị mạng lới thoát nớc và các công trình xử lý nớc thải là chế độ thải nớc. Lu lợng nớc thải chảy đến các công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ không ổn định trong một ngày đêm (hình. xử lý nớc thải bên trong ô thị. Nếu thiết kế thi công và vận hành trạm xử lý không đúng các yêu cầu kỹ thuật, nớc thải có thể gây mùi hôi thối , ảnh đến môi trờng khu dân c và ô thị xung