Giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho thị xã tuyên quang tỉnh tuyên quang (tt)

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của tác giả với đề tài “Giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang” được hoàn thành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRẦN THANH SƠN

Hà Nội –2015

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của tác giả với đề tài

“Giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên

Quang” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS Trần Thanh Sơn – Chủ

nhiệm khoa Đô thị - trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội

Có được kết quả nghiên cứu nêu trên, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tác gia

đã nhận đưuọc được sự hướng dẫn tận tình và cụ thể của TS Trần Thanh Sơn

Bên cạnh đó, tác giả còn nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn cấp thoát nước của khoa Đô thị - Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, Khoa Đào tạo Sau đại học và các bạn bè đồng nghiệp Sự giúp đỡ và động viên này đã khích lệ tác giả rất lớn trong quá trình hoàn thành luận văn

Do kiến thức của tác giả còn nhiều hạn chế và trong điều kiện nghiên cứu còn nhiều thiếu thốn nên bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả kính mong được các Giáo sư, Tiến sỹ, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp đóng góp

ý kiến để bản luận vă có chất lượng cao nhất

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Thanh Sơn và các thầy cô

giáo đã tận tình giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này

Chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày tháng năm 2015

Tác giả

Phạm Ngọc Chính

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luân văn thạc sĩ này là công trình nghiên cưu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và

có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Ngọc Chính

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Cơ sở thực tiễn 1

Mục đích của đề tài 2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2

Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài 2

Các phương pháp nghiên cứu 3

NỘI DUNG 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KINH TẾ - TỰ NHIÊN – XÃ HỘI THỊ XÃ TUYÊN QUANG, TỈNH TUYÊN QUANG 4

1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội thị xã Tuyên Quang tỉnh Tuyên Quang [2] 4

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 4

1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 8

1.1.3 Chính sách và chiến lược kinh tế của địa phương 10

1.2 Hiện trạng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt và vệ sinh môi trường thị xã Tuyên Quang tỉnh Tuyên Quang 13

1.2.1 Tổ chức thoát nước 13

1.2.2 Hiện trạng hệ thống thoát nước mưa 14

1.2.3 Hiện trạng ngập lụt 14

1.2.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt 15

1.2.5 Hiện trạng lưu vực thoát nước và các sông thoát nước 15

1.2.6 Hiện trạng vệ sinh môi trường 17

1.3 Hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật khác có liên quan 18

1.3.1 Hiện trạng giao thông 18

1.3.2 Hiện trạng cấp điện 19

1.3.3 Hiện trạng thông tin liên lạc 20

1.3.4 Hiện trạng cấp nước 21

1.4 Quy hoạch định hướng phát triển thị xã Tuyên Quang đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 22

1.4.1 Giao thông 22

1.4.2 San nền xây dựng 24

1.4.3 Thoát nước mưa 26

1.4.4 Cấp nước 26

1.4.5 Cấp điện 28

1.4.6 Thoát nước thải và vệ sinh môi trường 30

1.4.7 Nghĩa trang 32

1.5 Phân tích đánh giá hiện trạng xử lý nước thải cho thị xã Tuyên Quang tỉnh Tuyên Quang 32

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO THỊ XÃ TUYÊN QUANG TỈNH TUYÊN QUANG 35

2.1 Cơ sở pháp lý về quản lý thoát nước và xử lý nước thải sinh hoạt 35

2.2 Cơ chế quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong công trình xử lý nước thải sinh hoạt hiếu khí 36

2.2.1 Cơ chế quá trình phân hủy các chất hữu cơ 36

2.2.2 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc – Dính bám 39

2.2.3 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính 41

2.3 Một số công trình xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học phổ biến hiện nay 43

2.3.1 XLNT bằng bể lọc sinh học có giá thể không ngập trong nước 43

2.3.2 XLNT bằng bể lọc sinh học có giá thể ngập trong nước (bể bioten) 44

2.3.3 XLNT bằng mương oxy hóa 47

2.3.4 XLNT bằng hồ sinh học 47

2.3.5 XLNT bằng bể Aerotank truyền thống 49

2.3.6 XLNT bằng bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR) 50

2.3.7 XLNT bằng công nghệ SBR cải tiến 51

2.3.8 XLNT bằng công nghệ A/O 52

2.3.9 XLNT bằng công nghệ AA/O 53

2.4 Phân tích một số công nghệ XLNT sinh hoạt đang được áp dụng hiện nay 53

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO THỊ XÃ TUYÊN QUANG TỈNH TUYÊN QUANG 56

3.1 Nguyên tắc lựa chọn mô hình xử lý nước thải áp dụng tại thị xã Tuyên Quang tỉnh Tuyên Quang 56

3.2 Xác định vị trí đặt trạm và mức độ xử lý nước thải sinh hoạt cho thị xã 58

3.2.1 Xác định vị trí đặt trạm 58

Hình 3.2 Vị trí đặt trạm xử lý nước thải công suất 12000 m3/ngđ 58

3.2.2 Xác định mức độ xử lý 58

3.3 Lựa chọn giải pháp công nghệ XLNT sinh hoạt cho thị xã 60

3.3.1 Các thông số chính về nước thải đầu vào[2] 60

3.3.2 Các phương án về dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 60

3.4 Tính toán các công trình trong trạm xử lý nước thải 64

3.4.1 Tính toán mương dẫn và song chắn rác 64

3.4.2 Tính toán bể lắng cát ngang 67

3.4.3 Tính toán bể lắng đợt I (Bể Lắng Ngang) 70

3.4.4 Tính toán bể Aerotank 74

3.4.5.Tính toán bể lắng đợt II(Bể Lắng Ngang) 80

3.4.6 Tính toán bể Nén bùn 83

3.4.7 Tính toán bể mêtan 85

3.4.8 Tính toán bể khử trùng nước thải 88

3.5 Tính toán các hạng mục của phương án 2 93

3.5.1 Bể lắng cát ngang – Tương tự phương án 1 93

3.5.2 Bể lắng đợt 1 – Tương tự phương án 1 93

3.5.3 Bể lọc sinh học với VLL là tấm nhựa gấp nếp 93

3.5.4 Bể lắng đợt 2 94

3.5.5 Bể nén bùn – tương tự phương án 1 95

3.5.6 Bể tiếp xúc – tương tự phương án 1 95

3.5.7 Kết quả tính toán 95

3.6 So sánh hai phương án 96

3.6.1 Về kinh tế 96

3.6.2 Về yêu cầu vận hành 100

3.6.3 Ưu nhược điểm của từng công nghệ 100

3.6.4 Đề xuất lựa chọn 100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102

1 Kết luận 102

2 Kiến nghị 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu ôxy sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu ôxy hoá học

F/M Food / Microorganism ration

Tỉ lệ giữa khối lượng vi sinh và tải lượng bùn trong bể aerotank, kg BOD5/kg MLSS/ngày đêm

TSS Total Suspended Solids Tổng số chất rắn lơ lửng

SBR Sequencing Batch Reactor Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp diện tích sử dụng đất toàn Thị xã [1] 5

Bảng 1.2 Định hướng quy hoạch các khu đô thị của thị xã đến năm 2020 12

Bảng 1.3 Bảng thống kê số hộ gia đình và số người sử dụng nước máy 21

Bảng 1.4 Bảng thống kê lượng điện dân tiêu thụ trong năm 28

Bảng 1.5 Bảng tổng hợp phụ tải điện sinh hoạt dân dụng 29

Bảng 1.6 Bảng tổng hợp phụ tải điện cho công nghiệp 30

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp các công trình XLNT sinh hoạt phân tán chi phí thấp 53

Bảng 3.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý 59

Bảng 3.2 Hệ số  để tính sức cản cục bộ của song chắn 66

Bảng 3.3 Quan hệ giữa kích thước thủy lực Uo và đường kính của hạt cát 68

Bảng 3.4 Kích thước thiết kế mẫu của bể Mêtan 88

Bảng 3.5 Kết quả tính toán phương án 1 93

Bảng 3.6 Kết quả tính toán phương án 2 95

Bảng 3.7 Khái toán chi phí đầu tư phương án 1 96

Bảng 3.8 Chi phí tiêu thụ điện trên 1m3 nước thải 97

Bảng 3.9 Khái toán chi phí dầu tư phương án 2 98

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát quá trình chuyển hóa chất bẩn trong các công trình XLNT

bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí 36

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của bể lọc sinh học 40

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của bể lọc sinh học nhỏ giọt 44

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của bể lọc sinh học ngập nước ( Bể Bioten) 45 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của mương ôxy hoá tuần hoàn 47

Hình 2.6 Cơ chế quá trình XLNT trong hồ sinh học 48

Hình 2.7 Sơ đồ hoạt động của hệ thống Aerotank truyền thống 49

Hình 2.8 Sơ đồ hoạt động của hệ thống Aerotank hoạt động theo mẻ (SBR) 51

Hình 2.9 Sơ đồ hoạt động của hệ thống SBR cải tiến 51

Hình 2.10 Quá trình xử lý photpho A/O 52

Hình 2.11 Quá trình xử lý photpho AA/O 53

Hình 3.1 Mặt bằng mạng lưới thoát nước thị xã Tuyên Quang, Tỉnh Tuyên Quang [2] 57

Hình 3.2 Vị trí đặt trạm xử lý nước thải công suất 12000 m3/ngđ 58

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát 68

Hình 3.4 Sơ đồ bể aerotank 74

DANH MỤC CÁC BẢN VẼ

Bản vẽ 01: Mặt bằng quy hoạch tổng thể thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang

đến năm 2020 định hướng năm 2030

Bản vẽ 02 : Mặt bằng tổng thể hệ thống cống thoát nước thị xã Tuyên Quang, tỉnh

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay ở Việt Nam, việc xử lý nước thải còn gặp nhiều khó khăn do việc xây mới và cải tạo các công trình trong hệ thống thoát nước chưa đồng bộ, hoàn thiện Đặc biệt, tại một số thành phố, khu dân cư, cụm công nghiệp, các nhà máy khu vực vùng cao miền núi phía Bắc chưa có nhà máy xử lý nước thải hoặc đã có nhưng công nghệ chưa đáp ứng yêu cầu Một số nhà máy xử lý do chi phí vận hành quá cao nên khả năng hoạt động còn nhiều hạn chế Vì thế, đã gây ra tình trạng ô nhiễm trầm trọng cho môi trường sống và nguồn nước, làm hạn chế việc sử dụng tài nguyên nước trong khu vực

Trước thực trạng đó, để bảo vệ nguồn nước, việc nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp và có chi phí vận hành thấp, thân thiện với môi trường và xả vào nguồn sử dụng cho mục đích tưới tiêu, cấp nước sinh hoạt là rất cần thiết, phù hợp với quy hoạch và chiến lược bảo vệ môi trường trong giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước

Cơ sở thực tiễn

Nước ta đang trong quá trình phát triển, tốc độ đô thị hóa ngày càng gia tăng Một số tỉnh, thành phố đã được quan tâm đầu tư hệ thống thoát nước và trạm xử lý nước thải, như : Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Quảng Ninh…

Trong những năm gần đây, có rất nhiều nhà khoa học và các công ty tư vấn

đã đưa ra rất nhiều dây chuyền công nghệ để XLNT sinh hoạt nhằm áp dụng cho các cụm dân cư, các đô thị, trong đó cũng đã có nhiều nhà máy xử lý công suất nhỏ hoạt động thành công Tuy nhiên, mức độ thành công vẫn đang ở mức đạt chuẩn khi mới vận hành, còn về sau thường hoạt động không hiệu quả bởi rất nhiều vấn đề (Công nghệ lạc hậu, quản lý vận hành chưa đúng ), nhưng vấn đề nổi cộm nhất ở đây là chi phí vận hành

Do việc lựa chọn công nghệ chưa phù hợp thực tế, cùng với chi phí đầu tư, quản lý, vận hành cao nên sau khi hoàn thành đưa vào sử dụng một số nhà máy xử

2

lý nước thải đã không hoạt động thường xuyên, gây ra tình trạng lãng phí trong đầu

tư cũng như chưa giải quyết được chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn vệ sinh môi trường Vì vậy, việc lựa chọn được công nghệ xử lý nước thải phù hợp sẽ góp phần nâng cao hiệu quả xử lý cũng như giảm được chi phí trong quản lý, chi phí vận hành nhà máy Đây là việc làm rất cần thiết và phù hợp với điều kiện kinh tế, xã hội của Việt Nam trong giai đoạn hiện nay

Mục đích của đề tài

Với mong muốn nghiên cứu để đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

áp dụng cho các khu dân cư, các đô thị vùng cao miền núi phía Bắc sao cho chi phí vận hành của hệ thống xử lý là nhỏ nhất (Tận dụng năng lượng có sẵn từ địa hình tự nhiên) để giảm tối đa chi phí vận hành và xây dựng hệ thống xử lý, thân thiện môi trường và quản lý đơn giản là mục đích xuyên suốt của đề tài

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lựa chọn công nghệ XLNT sinh hoạt phù hợp cho thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang đến năm 2020 định hướng đến năm

2030

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu đề xuất công nghệ XLNT sinh hoạt cho thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang, sau đó phát triển tại các tỉnh trong khu vực vùng cao miền núi phía Bắc Việt Nam

Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài

Đề xuất được các phương pháp tiếp cận hợp lý

Xây dựng được hệ thống cơ sở lý luận, đề xuất được các tiêu chí, quy trình

và phương pháp để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho Thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang nói riêng, các đô thị và khu dân cư miền núi phía Bắc chung

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể áp dụng trong thực tế quy hoạch, thiết

kế, nâng cấp cải tạo… nhờ đó lựa chọn được các công nghệ xử lý nước thải phù hợp

Các phương pháp nghiên cứu

Trong qua trình thực hiện luận văn học viên đã tổng hợp của nhiều phương pháp nghiên cứu khoa học như:

 Phương pháp tổng hợp lý thuyết: Tổng hợp các lý thuyết trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực tế làm việc của học viên

 Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả đã được khẳng định ở Việt Nam và trên thế giới

 Phương pháp chuyên gia: Trong quá trình học tập, làm việc và nghiên cứu có được sự góp ý của các chuyên gia, các thầy cô và đồng nghiệp

 Phương pháp phân tích thống kê: Dựa vào các số liệu thống kê về tình hình xử

lý nước thải hiện nay ở Việt Nam nói chung và các tỉnh miến núi phía Bắc nói riêng

 Phương pháp so sánh: Các công nghệ xử lý nước thải được so sách ưu nhược điểm của từng công nghệ với các điều kiện khác nhau của từng địa phương áp dụng công nghệ xử lý nước thải

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

ra một số kết luận như sau:

Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí nhân tạo thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí hợp lý và ổn định Công nghệ này rất phù hợp với điều kiện của Việt Nam

Việc sử dụng bể lọc sinh học với vật liệu lọc là các tấm nhựa gấp nếp nhăn sóng, xếp thành khối không những loại bỏ được các chất hữu cơ có trong nước thải

mà còn tránh được nguy cơ bị tắc so với khi sử dụng bể lọc sinh học dùng các loại vật liệu lọc truyền thống như sỏi, đá dăm, Mặt khác, bể lọc sinh học còn khắc phục được nhược điểm của các công trình xử lý tự nhiên và có thể áp dụng được trong các trạm xử lý nước thải công suất lớn Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt rất phù hợp cho việc nuôi cấy các vi sinh vật trong màng sinh vật Do đó

xử lý nước thải bằng công nghệ bể lọc sinh học cần được áp dụng rộng rãi hơn Với điều kiện thời gian và kiến thức hạn chế, ý thức được khó khăn của chuyên đề, tuy nhiên với mong muốn tìm tòi, học hỏi em vẫn mạnh dạn thực hiện chuyên đề nghiên cứu Rất mong nhận được các hướng dẫn, chỉ bảo quý báu của các thầy, cô giáo và ý kiến đóng góp của các bạn

2 Kiến nghị

Đề tài cần được nghiên cứu nhiều hơn về các công nghệ xử lý nước thải bằng

bể Aerotank để tăng khả năng xử lý nước thải và mang lại hiệu quả cao hơn, đơn giản hơn trong quản lý, vận hành, tiết kiệm chi phí đầu tư và chi phí năng lượng, nhằm áp dụng rộng rãi cho nhiều địa phương trong cả nước