Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải khu đô thị mới quy mô 8 000 dân

Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam VACNE, nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhânchính gây nên tình trạng ô nhiễm nước

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 2

1.MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ NƯỚC THẢI, CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3

1.1.Khái niệm về nước thải 3

1.1.1 Nước thải sinh hoạt 3

1.1.2 Thành phần nước thải 4

1.2 Thế nào là một hệ thống xử lý nước thải đô thị (nước thải sinh hoạt) 5

2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ MỚI QUY MÔ 8.000 DÂN 5

2.1 Các thông số đầu vào trạm xử lý nước thải 5

2.2 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt sau xử lý nước thải ra môi trường 8

2.3 Lưu lượng tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải khu đô thị mới quy mô 8.000 dân 10

2.4 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 11

2.4.1 Phương án 1 12

2.4.2 Phương án 2 14

2.4.3 So sánh lựa chọn dây chuyền công nghệ 16

3 NHIỆM VỤ CỦA TỪNG CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 17

3.1 Song chắn rác 17

3.2 Bể lắng cát 18

3.3 Bể điều hòa 19

3.4 Bể làm thoáng sơ bộ 19

3.5 Bể lắng ly tâm đợt 1 19

3.6 Xử lý bậc 2 (xử lý sinh học) 20

3.7 Bể tiếp xúc/bể khử trùng 22

KẾT LUẬN 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

MỞ ĐẦU

Quá trình đô thị hoá tại Việt Nam diễn ra rất nhanh Những đô thị lớn tại Việt Namnhư Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng bị ô nhiễm nước rất nặng nề Đô thịngày càng phình ra tại Việt Nam nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặcbiệt là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại Việt Nam vô cùng thô sơ Có thể nói rằng,người Việt Nam đang làm ô nhiễm nguồn nước uống chính bằng nước sinh hoạt thải ra

hàng ngày” Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam (VACNE), nước thải

sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhânchính gây nên tình trạng ô nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng càng ngày càng xấu đi.Ước tính, hiện chỉ có khoảng 6% lượng nước thải đô thị được xử lý

Quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá khiến luồng di cư đổ về đô thị Songviệc thu gom, xử lý rác thải và nước thải sinh hoạt lại không được để ý Chuyên gia

Matsuzawa cho rằng,“Việt Nam trong vòng ít nhất là 10-15 năm tới sẽ còn phải hứng

chịu các tác động nặng nề do nước thải sinh hoạt không được xử lý Đây là lý do việc ônhiễm nước thải sinh hoạt đang là vấn đề nghiêm trọng nhất mà Việt Nam đang đối

mặt”

Trước tình hình ô nhiễm nước thải sinh hoạt ảnh hưởng đến môi trường nước, việc

“Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải khu đô thị mới quy mô 8.000 dân” là rất

cần thiết và cấp bách cho việc giảm thiểu ô nhiễm nước thải đô thị nhằm hướng đến mụctiêu phát triển bền vững

1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NƯỚC THẢI, CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.1 Khái niệm về nước thải

Nước thải được định nghĩa như là những chất thải dạng lỏng thải ra từ các côngtrình, nhà cửa, các khu dân cư, khu thương mại và dịch vụ, các cơ sở sản xuất kinhdoanh, khu công nghiệp, nước mưa chảy tràn trên bề mặt và đổ vào hệ thống cống thoátnước

Tùy theo các mục đích sử dụng nước khác nhau mà nước thải được chia ra thành 3loại cơ bản sau: (1) nước thải sinh hoạt, (2) nước thải công nghiệp và (3) nước thải lànước mưa

1.1.1 Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinhhoạt của công cộng: tắm, rửa, giặt giũ, vệ sinh cá nhân… và thường được thải ra từ cáccăn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác Lượngnước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước vàđặc điểm của hệ thống thoát nước Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thườngđược thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở các vùng ngoại thành vànông thôn, do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tựnhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

Nước thải đô thị, chủ yếu là nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phânhủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh.Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 –50%), hydratcarbon (40 – 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo, các chất béo (5 – 10%).Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt doa động trong khoảng 150 – 450 mg/Ltheo trọng lượng khô Có khoảng 20 – 40 % chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Ởnhững khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được

xử lý thích đáng là một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặcbiệt đối với môi trường nước (sông, hồ, kênh rạch…).

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản: tải trọngchất bẩn và định mức sử dụng nước (hay lưu lượng nước thải) tính trên mỗi đầu người

1.1.2 Thành phần nước thải

Để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải và tính toán thiết kế các công trình đơn vị

xử lý nước thải, trước tiên cần phải biết thành phần và tính chất của nước thải

Các thành phần của nước thải thường được chia thành ba nhóm chính:

− Thành phần vật lý;

− Thành phần hóa học;

− Thành phần sinh học

 Thành phần vật lý: biểu thị dạng các chất bẩn có trong nước thải ở các kích thước

khác nhau, được chia làm ba nhóm:

 Nhóm 1: gồm các chất không tan chứa trong nước thải ở dạng thô (vải, giấy,

cành lá cây, sỏi…) ở dụng lư lửng (>10-1mm) và ở dụng huyền phù, nhũ tương,bọt (10-1 – 10-4 mm);

 Nhóm 2: gồm các chất bẩn dạng keo (10-4 – 10-6 mm);

 Nhóm 3: gồm các chất bẩn ở dụng hòa tan (<10-6 mm), chúng có thể ở dạng ionhoặc phân tử

 Thành phần hóa học: biểu thị dạng ác chất bẩn trong nước thải có các tính chất

hóa học khác nhau, được chia thành hai nhóm:

 Thành phần vô cơ: gồm cát, sét, xỉ, acid vô cơ, kiềm vô cơ, các ion của các

muối phân ly…

 Thành phần hữu cơ: gồm các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, cặn bã

bài tiết: các hợp chất chứa nitơ: urê, protein, amin, acid amin… Các hợp chất

nhóm hydratcarbon: mỡ, xà phòng, cellulose… Các hợp chất có chứa photpho,lưu huỳnh.

 Thành phần sinh học: bao gồm các dạng nấm men, nấm móc, tảo, vi khuẩn…

1.2 Thế nào là một hệ thống xử lý nước thải đô thị (nước thải sinh hoạt)?

Một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt là sự kết hợp một cách hợp lý các côngtrình đơn vị xử lý nước thải và các thiết bị, công trình phụ trợ để nhằm mục đích:

− Loại bỏ các thành phần ô nhiễm có trong nước thải;

− Đảm bảo các tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận;

− Đảm bảo không phát sinh các vấn đề ô nhiễm thứ cấp;

− Cho phép tái sử dụng nước thải sau xử lý cho các mục đích khác nhau khi có yêucầu

Một hệ thống xử lý nước thải bao gồm các công trình như sau:

− Phương tiện đưa nước thải vào hệ thống xử lý;

− Phương tiện dẫn nước thải sau xử lý vào nguồn tiếp nhận;

− Các công trình xử lý đơn vị;

− Các thiết bị và công trình phụ trợ: hệ thống chuyển tải nước/bùn cặn giữa các côngtrình đơn vị (đường ống, mương rãnh, các loại van khóa, máy bơm…), hệ thốngcung cấp khí nén, hệ thống cung cấp hóa chất, hệ thống cấp điện, nhà điều hành…

 Công nghệ xử lý nước thải là gì?

Công nghệ xử lý nước thải là thành phần chính của một hệ thống xử lý nước thải

Đó là sự kết hợp một số quá trình và phương pháp thích hợp nhất nhằm loại bỏ các thànhphần gây bẩn trong nước thải đến một mức độ yêu cầu nào đó

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải là sự thể hiện một cách minh bạch mối liên hệgiữa các công trình xử lý đơn vị xuyên suốt từ đầu vào đến đầu ra, đặc biệt lưu ý đến:

− Các tuyến chuyển tải cặn/bùn với mũi tên chỉ đường vận chuyển;

− Các tuyến cung cấp khí nén (nếu có);

− Các tuyến cung cấp hóa chất (nếu có)

 Cơ sở lựa chọn công nghệ

Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào:

− Thành phần và tính chất nước thải;

− Mức độ cần thiết xử lý nước thải;

− Lưu lượng và chế độ xả thải;

− Đặc điểm nguồn tiếp nhận;

− Điều kiện mặt bằng và địa hình khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý nước thải;

− Điều kiện địa chất thủy văn, khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý;

− Điều kiện cơ sở hạ tầng (cấp điện, cấp nước, giao thông…);

− Điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải;

− Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt nói chung thường phụ thuộc vào quy mô dân

số (phụ thuộc vào lưu lượng nước thải)

2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU ĐÔ THỊ MỚI QUY MÔ 8.000 DÂN

2.1 Các thông số đầu vào trạm xử lý nước thải

Thành phần và nồng độ một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được thểhiện trong bảng sau:

Bảng 1 Thành phần, nồng độ một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

Stt Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ trung bình

(Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân &

Ngô Thị Nga, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1999)

Tác động:

Đặc trưng của loại nước thải này là có nhiều chất lơ lửng và nồng độ chất hữu cơcao (từ nhà vệ sinh) Các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt chủ yếu là các loạiCarbonhydrate, Protein, Lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy Khi phân hủy thì visinh vật cần lấy oxy hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ nói trên thành

CO2, N2, H2O, CH4…

Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khíbởi vi sinh vật chính là BOD5 Chỉ số BOD5 biểu diễn lượng oxy cần thiết mà vi sinh vậttiêu thụ để phân hủy lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học có trong nướcthải Như vậy, chỉ số BOD5 càng cao cho thấy lượng chất hữu cơ có trong nước thải cànglớn, oxy hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nướcthải cao hơn Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn có một lượng chất rắn lơ lửng cókhả năng gây hiện tượng bồi lắng cho các nguồn tiếp nhận nó, khiến chất lượng nước tạinhững nguồn này xấu đi

2.2 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt sau xử lý thải ra môi trường

Nước thải sinh hoạt sau xử lý phải đạt chuẩn cho phép theo quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT

2.2.1 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi thải

ra nguồn tiếp nhận nước thải không vượt quá giá trị Cmax được tính toán như sau:

Cmax = C x K

Trong đó:

− Cmax là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khithải ra nguồn tiếp nhận (mg/l);

− C là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại bảng 2;

− K là hệ số tính tới quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở cộng đồng và chung cưquy định tại bảng 3

− Không áp dụng công thức tính nồng độ tối đa cho phép trong nước thải cho thông

số pH và tổng coliforms

Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trongnước thải sinh hoạt

Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép Cmax

trong nước thải sinh hoạt khi thải ra các nguồn tiếp nhận nước thải được quy định tạibảng sau:

Bảng 2 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong

nước thải sinh hoạt

− Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối

đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước được dùng

cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột A1 và A2của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt)

− Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối

đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng

cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 và B2của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt hoặc vùng nước biển venbờ)

Giá trị hệ số K

Tuỳ theo loại hình, quy mô và diện tích sử dụng của cơ sở dịch vụ, cơ sở côngcộng, khu chung cư và khu dân cư, doanh nghiệp, giá trị hệ số K được áp dụng theoBảng 3

Bảng 3 Giá trị hệ số K ứng với loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư

Loại hình cơ sở Quy mô, diện tích sử dụng của cơ sở Giá trị

hệ số K

1 Khách sạn, nhà nghỉ

Từ 50 phòng hoặc khách sạn được xếp

2 Trụ sở cơ quan, văn phòng,

trường học, cơ sở nghiên cứu

− Dân số khu đô thị mới: 8.000 dân

− Tiêu chuẩn thoát nước sinh hoạt điểm dân cư, lít/người.đêm Theo Giáo trình thoátnước – Tác giả PGS TS Hoàng Văn Huệ là: 250 lít/người.ngày đêm

− Lưu lượng nước thải khu đô thị là:

Q = 250 (lít/người.ngày đêm) x 8.000 người/1.000 (lít/m3) = 2.000 m3/ngày đêm

2.4 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt từ các khu đô thị hay khu dân cư tập trung thường được xử lýqua hai giai đoạn cơ bản: Xử lý bậc 1 (xử lý cơ học hoặc lý học) và xử lý bậc 2 (xử lýsinh học) Sau đó nước thải được khử trùng trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Trongnhiều trường hợp, khi yêu cầu xử lý ở mức độ cao hơn như cần loại bỏ các hợp chất của

nitơ, photpho… ra khỏi nước thải để tránh xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước,hay khi có yêu cầu về tái sử dụng nước thải cho mục đích khác nhau… thì có thể bổ sungthêm giai đoạn xử lý bậc cao (xử lý triệt để).

Bùn hoạt tính dư

Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ được dẫn qua bể lắng cát Tại đây, một sốtạp chất, cát và chất lơ lửng có kích thước lớn sẽ được giữ lại nhằm đảm bảo sự hoạt động

ổn định của các công trình xử lý tiếp theo

Tiếp theo, nước thải được bơm qua bể điều hòa nhằm mục đích điều hòa lưulượng, nồng độ và nhiệt độ của nước thải để đảm bảo cho các công trình xử lý tiếp theo

Nước thải sau khi ổn định về lưu lượng và nồng độ sẽ được bơm vào bể lắng Tại

Bể lắng, các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn nước thải sẽ từ từ lắng xuống đáy

và tạo thành cặn bùn Cặn bùn sẽ được bơm, hút ra khỏi bể lắng và đưa đến sân phơi bùn.Nước thải tiếp tục được dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

Sau khi qua bể lắng nhằm loại bỏ các chất lơ lửng có trong nước thải, nước thảitiếp tục được loại bỏ các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với nước thải thêm mộtlần nữa tại bể lọc Bùn cặn tại bể sẽ được bơm, hút ra khỏi bể lọc và được đưa đến sânphơi bùn

Nước thải sau khi qua công trình xử lý lọc tại bể, sẽ được dẫn toàn bộ nước thảivào hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước (tảo) Tại đây, quá trình quang hợp sẽdiễn ra với sự tham gia của các vi sinh vật Nước thải từ hồ sinh học sẽ được thoát vàonguồn tiếp nhận (sông, suối khu vực)

2.4.2 Phương án 2 (phương án chọn)

Hình 2 Sơ đồ Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt khu đô thị 8.000 dân – Phương án 2

Nước thải sinh hoạt

tuần hoàn

Cặn tươi

Clo

Tái sử dụng cho mục đích tưới

Thiết bị ép cặnCát

Cặn khôbón ruộng

Tuần hoàn nước

Khí nén

Tách nước

Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải – Phương án 2

Nước thải khu đô thị được dẫn theo đường thoát nước riêng về ngăn thu gom, tiếpnhận nước thải của trạm xử lý Sau đó, nước thải đi qua song chắn rác (SCR) để loại rácrưởi và các tạp chất không tan có kích thước lớn ra khỏi nước thải

Nước thải sau khi qua song chắn rác, phần nước sẽ được dẫn qua bể lắng cát đểtiếp tục xử lý; phần rác, cặn giữ lại tại song chắn rác sẽ được thu gom đưa qua máynghiền rác và xử lý rác theo chất thải rắn

Tại bể lắng cát, một số tạp chất, cát và chất lơ lửng có kích thước lớn có trongnước thải sẽ được giữ lại nhằm đảm bảo sự hoạt động ổn định của các công trình xử lýtiếp theo Phần chất lơ lửng, cát được giữ lại sẽ được đưa qua sân phơi cát, nước tách từcông đoạn này sẽ được dẫn về trạm xử lý nước thải tiếp tục xử lý

Sau khi qua bể lắng cát, nước thải được bơm qua bể điều hòa Bể điều hòa với mụcđích điều hòa lưu lượng, nồng độ và nhiệt độ của nước thải để đảm bảo cho các côngtrình xử lý phía sau

Để đảm bảo hiệu quả lắng tại bể lắng ở công trình xử lý phía sau, nước thải sau khiqua bể điều hòa sẽ được đưa qua bể làm thoáng sơ bộ Bể làm thoáng sơ bộ không chỉtăng cường hiệu quả lắng của bể lắng mà còn giúp loại bỏ kim loại nặng và một số chất ônhiễm khác có trong nước thải, có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình xử lý ở giai đoạn sau

Nước thải sau khi qua bể làm thoáng sơ bộ sẽ được dân về bể lắng ly tâm đợt 1.Đây là công trình được thiết kế nhằm mục đích loại bỏ các chất rắn lắng được (mà cácchất này có thể gây nên hiện tượng bồi lắng trong nguồn tiếp nhận); tách dầu mỡ hoặc cácchất nổi khác, giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau

Nước thải sau khi được lưu giữ tại bể lắng một thời gian nhất định, nước thải sẽđược dẫn qua bể bùn hoạt tính (Aeroten) Tại đây, nước thải chảy liên tục vào bể đồngthời không khí nén cũng được thổi vào bể để khuấy trộn bùn với nước thải và cung cấpoxy cần thiết cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ Hỗn hợp bùn hoạt tính và nướcthải trong bể hiếu khí được gọi là hỗn hợp chất lỏng Hỗn hợp này sau khi ra khỏi bể