Đánh giá chất lượng và hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của thành phố bắc giang, tỉnh bắc giang

Cùng với sự phân công của ban chủ nhiệm Khoa Môi trường dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Lương Văn Hinh nên đề tài: “Đánh giá chất lượng và hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của T

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Liên thông chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường

Khóa học : 2013 - 2015 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Lương Văn Hinh

THÁI NGUYÊN - 2014

hành, lý thuyết gắn liền với thực tiễn” của các trường chuyên nghiệp nước ta nói chung và trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên nói riêng Đây là giai đoạn quan trọng nhằm giúp cho sinh viên củng cố lại kiến thức đã học trên ghế nhà trường, đồng thời nâng cao kỹ năng thực hành, vận dụng vào thực tế

để giải quyết vấn đề cụ thể

Để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô giáo khoa Môi trường, Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cũng như tạo môi trường thuận lợi nhất trong suốt thời gian

em theo học ở Trường

Em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS

Lương Văn Hinh người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, dìu dắt và luôn động

viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Các bác, anh chị tại đơn vị thực tập đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập và viết báo cáo Cuối cùng, em chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và những người thân, những người đã luôn động viên, tạo điều kiện, góp ý và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận

Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, do kinh nghiệm và kiến thức thực tế còn hạn chế nên chắc chắn em không tránh khỏi những sai sót

Em rất mong được sự tham gia đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô giáo và các bạn sinh viên để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn nữa

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 05 tháng 08 năm 2014

Sinh viên

Trần Thị Khánh

Bảng 2.2: Thành phần tương đối của nước thải sinh hoạt bình thường 9

Bảng 4.1: Thời tiết khí hậu thành phố Bắc Giang 21

Bảng 4.2: Hiện trạng sử dụng đất phân theo loại đất và phân theo phường xã 22

Bảng 4.3: Cơ cấu kinh tế Tp Bắc Giang giai đoạn 2010 - 2013 24

Bảng 4.4: Dân số trung bình phân theo giới tính 25

Bảng 4.5: Kết quả thành phần nước thải sinh hoạt đầu vào trạm xử lý 38

Bảng 4.6: Kết quả thành phần nước thải sinh hoạt đầu ra trạm xử lý 39

Hình 2.2: Sơ đồ và nguyên lý bể BASTAF 14

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ cụm thiết bị hợp khối V69 16

Hình 4.1: Bản đồ hành chính thành phố Bắc Giang 20

Hình 4.2: Quang cảnh khu vực thành phố Bắc Giang 26

Hình 4.3: Ecoli- vi khuẩn đường ruột gây bệnh dạ dày, viêm nhiễm đường tiết liệu , ỉa chảy cấp… 31

Hình 4.4: Bệnh sốt do leptospira 32

Hình 4.5: Bệnh sốt rét 32

Hình 4.6: Sơ đồ tóm tắt công nghệ xử lý tại trạm xử lý Tp Bắc Giang 34

Hình 4.7: Thùng xử lý sinh học OCO 36

Hình 4.8: Đồ thị thể hiện giá trị pH 40

Hình 4.9: Đồ thị thể hiện giá trị COD và BOD5 40

Hình 4.10: Đồ thị thể hiện giá trị NO3- và PO43- 41

Hình 4.11: Đồ thị thể hiện giá trị TDS 42

Hình 4.12: Đồ thị thể hiện giá trị TSS 42

BVTV: Bảo vệ thực vật

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Yêu cầu của đề tài 2

1.5 Ý nghĩa của đề tài 2

1.5.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 2

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Cơ sở pháp lý 4

2.2 Cơ sở khoa học 4

2.2.1 Nước và vai trò của nước 4

2.2.2 Nước thải và phân loại nước thải 6

2.2.3 Nước thải sinh hoạt 7

2.3 Tình hình nghiên cứu xử lý NTSH trên Thế giới và ở Việt Nam 10

2.3.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải trên Thế Giới 10

2.3.2 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải tại Việt Nam 13

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 18

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 18

3.3 Nội dung nghiên cứu 18

3.3.1 Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang 18

3.3.2 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến hoạt động của khu vực Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang 18

3.4 Phương pháp nghiên cứu 18

3.4.1 Phương pháp luận 18

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu 19

3.4.3 Phương pháp phân tích 19

3.4.4 Phương pháp phân tích tổng hợp, xử lý số liệu 19

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20

4.1 Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 20

4.1.1 Đánh giá điều kiện tự nhiên 20

4.1.2 Đánh giá điều kiện kinh tế - xã hội 24

4.1.3 Những thuận lợi và thách thức cho sự phát triển của Tp Bắc Giang 27

4.1.4 Ảnh hưởng của NTSH đến hoạt động của khu vực Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang 28

4.2 Đánh giá chất lượng NTSH khu vưc Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang 33

4.2.1 Công nghệ xử lý NTSH tại trạm xử lý nước thải Tp Bắc Giang 34

4.2.2 Chất lượng nước thải đầu vào của trạm xử lý 37

4.2.3 Chất lượng nước thải đầu ra của trạm xử lý 38

4.2.4 Đánh giá biện pháp xử lý tại trạm xử lý nước thải 39

4.3 Đề xuất giải pháp 43

PHẦN 5 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ 44

5.1 Kết luận 44

5.2 Tồn tại Error! Bookmark not defined 5.3 Kiến nghị 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam đang chuyển mình hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, do đó quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa không ngừng phát triển và kết quả là kéo theo đô thị hóa Dân số tăng nhanh nên các khu dân cư tập trung dần được quy hoạch và hình thành Nước thải sinh hoạt là sản phẩm trong quá trình sinh hoạt của con người Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải

ở các thành phố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước

và vấn đề này có xu hướng càng ngày càng xấu đi.[15]

Ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt đang là vấn đề bức xúc hiện nay Bên cạnh đó vấn đề xử lý nước thải trước khi thải ra sông rạch chưa được áp dụng rộng rãi và hiệu quả Hậu quả là nguồn nước mặt bị ô nhiễm và nguồn nước ngầm cũng dần ô nhiễm theo, tình trạng ngập nước trên các tuyến đường, nước thải chảy tràn lan qua hệ thống sông ngòi, kênh rạch…ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và cuộc sống của chúng ta Hiện nay, việc quản lý nước thải trong đó có nước thải sinh hoạt là một vấn đề cấp thiết của các nhà quản lý môi trường trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Vì vậy, cần có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải

thiện môi trường và phát triển theo hướng bền vững

Thành phố Bắc Giang là một trong những thành phố đang phát triển trong cả nước, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, xã hội của cả tỉnh, với tốc độ tăng trưởng tương đối cao về nhiều mặt như: công nghiệp, nông nghiệp

và dịch vụ cùng với tốc độ tăng dân số nhanh ngày càng làm cho môi trường

ô nhiễm càng trầm trọng hơn Thành phố Bắc Giang có hệ thống thoát nước tương đối hoàn chỉnh cho cả nước mưa và nước sinh hoạt, chiếm 35,2% so với chiều dài đường phố Một số xã có đường ống thoát nước mưa chung với nước thải, còn lại chủ yếu là thoát nước tự nhiên Nước thải sinh hoạt của Thành phố được thu gom và đưa về nhà máy xử lý 1 thuộc địa bàn xã Tân Tiến, thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

Với mong muốn môi trường sống ngày càng được nâng cao, vấn đề quản

lý nước thải sinh hoạt ngày càng chặt chẽ hơn phù hợp với sự phát triển tất yếu của xã hội và cải thiện được nguồn nước đang bị suy thoái trên địa bàn Thành phố Bắc Giang Cùng với sự phân công của ban chủ nhiệm Khoa Môi trường dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Lương Văn Hinh nên đề tài:

“Đánh giá chất lượng và hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của Thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang” được hình thành

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đánh giá ô nhiễm nước thải sinh hoạt tại Thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế -xã hội Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

- Tìm hiểu chung về nước thải sinh hoạt, công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

- Đề tài được thực hiện nhằm tìm hiểu mức độ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sinh hoạt của Tp.Bắc Giang tại trạm xử lý nước thải mà cụ thể

là khảo sát một số chỉ tiêu pH, SS, COD, BOD5, PO43-, NO3- làm cơ sở để điều chỉnh và vận hành hệ thống xử lý theo cách tốt nhất

- Đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

1.4 Yêu cầu của đề tài

- Thông tin và số liệu thu được phải chính xác, trung thực, khách quan

- Đánh giá đầy đủ chính xác về chất lượng nước thải sinh hoạt tại Thành

phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

- Các kết quả cần phải tổng hợp và phân tích

- Giải pháp kiến nghị đưa ra phải thực tế, có tính khả thi và phù hợp với

điều kiện khu vực

1.5 Ý nghĩa của đề tài

1.5.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

- Giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học vào rèn luyện kỹ năng điều tra tổng hợp và phân tích số liệu, tiếp thu và học hỏi những kinh nghiệm từ

thực tế

- Củng cố kiến thức cơ sở cũng như kiến thức chuyên ngành, tạo điều

kiện tốt hơn để phục vụ công tác bảo vệ môi trường

- Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu quy trình xử lý nước thải sinh hoạt

Từ đó góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng trong sạch hơn

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đề tài sẽ được nghiên cứu và bổ sung để phát triển cho vấn đề thu gom

và xử lý nước để chất lượng nước thải xả ra môi trường đạt hiệu quả cao nhất

- Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở pháp lý

- Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam ban hành ngày 29/12/2005 của Bộ

Tài nguyên và Môi trường

- Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 đã được Quốc hội nước CHXHCNVN khóa XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21/06/2012, có hiệu lực từ ngày 01/01/2013

- Nghị định 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải

- Thông tư liên tịch 125/2003/TTLT-BTC-BTNMT ngày 18/12/2003 về việc hướng dẫn thực hiện Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13 tháng 6 năm

2003 của chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải

- Quyết định số 34/2005/QĐ- TTg ngày 22/02/2005 của Thủ tướng Chính phủ ban hành Chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 41/NQ- TW ngày 15/11/2004 của Bộ Chính trị về bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

- Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/08/2006 của chính phủ về việc bắt buộc áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam về Môi trường

- Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam QCVN 14:2008/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt

2.2 Cơ sở khoa học

2.2.1 Nước và vai trò của nước

Nhờ có nước, sự sống trên trái đất được hình thành, tồn tại và phát triển

từ xa xưa cho đến ngày nay Nước chính là nguồn gốc của sự sống Các quá trình sống được thực hiện rất phức tạp, và chúng chỉ có thể diễn ra trong điều kiện có sự tham gia của nước

Nước là chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, không vị, nước có tính chất vật lý và hóa học khác hẳn so với các chất lỏng khác Nước là loại chất duy nhất nở ra khi đóng băng, băng lại nổi trên mặt nước, điều này dẫn đến hiện tượng phân tầng nhiệt trong các hồ và biển

Về mặt hóa học, nước là hợp chất có khả năng tham gia vào nhiều loại phản ứng hòa tan các chất nhiều hơn bất kỳ một dung môi nào khác Nước cũng là tác nhân tham gia vào nhiều laoij phản ứng hóa học Nước hòa tan khí oxy nhiều hơn bất kỳ chất lỏng nào ( 1 lít nước ở 200C tan được 31 ml khí oxy ) Vì thế, sự sống xuất hiện trong ao hồ, sông, ngòi, biển cả và đáy đại dương [1]

Nước có mặt trong các cơ thể sống và mang dinh dưỡng đến tất cả các tế bào sống Có thể nói, nước tham gia vào việc vẩn chuyển tất cả các chất hòa tan đi khắp sinh quyển

Chu trình vận động của nước trong tự nhiên diễn ra theo một vòng tuần hoàn Hơi nước bốc lên từ đại dương được không khí mang vào đất liền, hòa cùng với hơi nước bốc lên từ ao hồ, sông suối, và sự thoát hơi nước từ thực vật, động vật đã ngưng tụ tạo thành mưa hoặc tuyết dơi xuống mặt đất, lượng nước còn lại chủ yếu theo các nguồn nước mặt hoặc nước ngầm chảy ra biển

và đại dương

Nước là nguồn nguyên liệu đặc biệt, không chất nào có thể thay thế được Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của mỗi quốc gia Tổng trữ lượng nước trên trái đất là rất lớn ( 1.386 triệu km3 ), nhưng nước ngọt và nước sạch dùng cho con người thì có hạn vì sự tái tạo lại dường như phân bố không đều và không kịp cho nhu cầu sử dụng Nước ngọt chiểm khoảng 2,7

% tổng trữ nước trên trái đất, trong đó nước ở dạng băng là 77,22 %, nước ngầm 22,42 %, hồ đầm 0,35 %, sông suối 0,01 % lượng nước ngọt Nguồn nước ngầm thường có xu hướng giảm do khai thác nhiều mà không được bổ sung kịp thời [18]

Con người phải dùng nước cho sinh hoạt và sản xuất Trong đời sống động vật có thể chết nếu bị mất 10 đến 20 % lượng nước trong cơ thể Trung bình mỗi ngày, một người cần đưa vào cơ thể ( qua ăn, uống nước ) từ 2,5 – 4 lít nước, còn nước dùng cho sinh hoạt của con người thì lớn hơn nhiều Xã hội càng phát triển thì nhu cầu xử dụng nước cho sinh hoạt ngày càng tăng lên Nhu cầu nước dùng để sản xuất một tấn bún hay bánh phở trung bình cần 10

m3 nước, sản xuất một tấn thép cẩn khoảng 25 m3, còn sản xuất một tấn giấy cần tới 100 m3 nước [18]

Người ta coi rằng 80 % nước sạch tiêu thụ sẽ biến thành nước thải, vì thế

có thể lượng nước thải mà con người xả ra môi trường là rất lớn, và nó đòi hỏi phải có biện pháp thiết thực để giải quyết

2.2.2 Nước thải và phân loại nước thải

Theo TCVN 1980 – 1995 và ISO 6107/1 – 1980: Nước thải là nước đã được thải ra sau khi đã được sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp với quá trình đó

Người ta còn định nghĩa nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình

sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng, đó là cơ

sở trong việc lựa chọn các biện pháp giải quyết hoặc công nghệ xử lý

- Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác

- Nước thải công nghiệp (hay còn gọi nước thải sản xuất): là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động hoặc trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu

- Nước thải thấm qua: là lượng nước thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố ga hay hố xí

- Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo hệ thống

- Nước thải đô thị: nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, thị xã, đó là hỗn hợp của các loại nước thải đã kể ra

Theo nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải, người ta còn phân ra các loại nước thải: loại mạnh, loại yếu, loại trung bình

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiễm nước thải

Chất ô nhiễm trong nước thải

Nồng độ ( mg/l)

Loại mạnh Loại yếu Loại trung

bình

Tổng chất rắn ( TS ) ≥ 1200 ≤ 350 700 Chất rắn lơ lửng ( SS ) ≥ 350 ≤ 100 250

(Nguồn: Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989)

2.2.3 Nước thải sinh hoạt

a Nguồn gốc

Nước thải sinh hoạt (NTSH) phát sinh từ các hoạt động sống hàng ngày của con người như tắm rửa, bài tiết, chế biến thức ăn… Ở Việt Nam lượng nước thải này trung bình khoảng 120 - 260 lít/người/ngày NTSH được thu gom từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu dân cư, cơ sở kinh doanh, chợ, các công trình công cộng khác và ngay chính trong các cơ sở sản xuất Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

Khối lượng nước thải của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:

- Quy mô dân số

- Tiêu chuẩn cấp nước

- Khả năng và đặc điểm của hệ thống thoát nước

- Loại hình sinh hoạt

Đặc tính chung của NTSH thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu

cơ, các chất hữu cơ hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (nitơ phospho), các vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform…)

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào:

- Lưu lượng nước thải

- Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Mà tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:

- Mức sống, điều kiện sống và tập quán sống

- Điều kiện khí hậu

b Thành phần tính chất nước thải

Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc:

- Nồng độ bẩn của nước thải

- Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận

- Yêu cầu về mặt vệ sinh môi trường

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

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

Thành phần tính chất của nước thải chia làm hai nhóm chính:

- Thành phần vật lý

- Thành phần hoá học

Thành phần vật lý: Biểu thị dạng các chất bẩn có trong nước thải ở các

kích thước khác nhau được chia thành ba nhóm:

- Nhóm 1: Gồm các chất không tan chứa trong nước thải dạng thô (vải, giấy, lá cây, cát, da, lông…) ở dạng lơ lửng (δ> 10-1mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương (δ = 10-1 – 10-4mm)

- Nhóm 2: Gồm các chất bẩn dạng keo (δ= 10-4 – 10-6mm)

- Nhóm 3: Gồm các chất bẩn ở dạng hoà tan có δ< 10-6mm, chúng có thể ở dạng ion hay phân tử

Thành phần hoá học: Biểu thị dạng các chất bẩn trong nước thải có các

tính chất hoá học khác nhau, được chia làm ba nhóm:

- Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, axít vô cơ, các ion muối phân ly… (chiếm khoảng 42% đối với NTSH)

- Thành phần hữu cơ: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật cặn bã bài tiết… (chiếm khoảng 58%)

+Các chất chứa nitơ

+Các hợp chất nhóm hyđrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulese…

+Các hợp chất có chứa phospho, lưu huỳnh

- Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…

BOD và chất rắn lơ lửng là hai thông số quan trọng nhất được sử dụng

để xác định đặc tính của NTSH Quá trình xử lý lắng đọng ban đầu có thể giảm được khoảng 50% chất rắn lơ lửng và 35% BOD

Bảng 2.2: Thành phần tương đối của nước thải sinh hoạt bình thường

Thành phần chất thải Trước khi

lắng đọng

Sau khi lắng đọng

Sau khi xử lý sinh học

(Nguồn: wastewater engineering treatment, disposal.Metcalf và Eddy, 1991)

Chất hữu cơ trong NTSH đặc trưng có thể phân huỷ sinh học có thành phần 50% hydrocacbon, 40% protein và 10% chất béo Độ pH dao động trong khoảng 6,5 – 8,0 trong nước thải có khoảng 20% - 40% vật chất hữu cơ không

phân huỷ sinh học.[17]

c Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra

- COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn

và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,… 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 đời sống của thuỷ sinh vật nước

- Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…

- Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng

độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra )

- Màu: mất mỹ quan

- Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

2.3 Tình hình nghiên cứu xử lý NTSH trên Thế giới và ở Việt Nam

2.3.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải trên Thế Giới

Trên thế giới, có nhiều giải pháp xử lý chất hữu cơ cho nguồn nước như : Keo tụ tăng cường, tuyển nổi, lọc tăng cường, lọc màng, ozon hóa, brom hóa… phổ biến nhất vẫn là công nghệ hấp thụ bằng than hoạt tính, hay gần đây là hấp thụ tăng cường bằng than hoạt tính kết hợp với ozon hóa trước đó ( quá trình hấp thụ cộng lọc sinh học BAC )

Than hoạt tính là chất hấp thụ phổ biến, đã được áp dụng lâu đời trong xử lý nước để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ tự nhiên ( NOMs ), các chất ô nhiễm vô cơ, các chất hữu tổng hợp khó phân hủy như phenols, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa… than hoạt tính được chế tạo từ nhiều nguồn

vật liệu như gỗ, gáo dừa, nhựa than đá… Những nguyên liệu này được hóa than từ từ ở nhiệt độ cao trong chân không, được hoạt hóa ở nhiệt độ

700 – 12000C ( tùy thuộc vào vật liệu ) trong điều kiện không có oxy Qúa trình này tạo nên loại vật liệu hấp thụ xốp, có rất nhiều lỗ, hang nhỏ li ti,

bề mặt gồ ghề, với diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, có tác dụng hấp phụ lớn

và giữ các tạp chất trong nước Than hoạt tính lọc nước nhờ hai cơ chế chính :

+ Lọc cơ học, giữ lại các hạt cặn trong các lỗ rỗng nhỏ

+ Hấp phụ các tạp chất hòa tan trong nước bằng cơ chế hấp phụ bề mặt hoặc trao đổi ion

Sau một thời gian sử dụng ( thời gian này tùy thuộc vào loại và lượng chất ô nhiễm ), than hoạt tính được hoàn nguyên bằng nhiệt hay hóa chất ( quá trình oxy hóa hay điện hóa )

Hấp thụ bằng than hoạt tính là công nghệ được sử dụng phổ biến, tuy nhiên kinh nghiệm của Nhật Bản về phương pháp xử lý nước thải tại nguồn (tiếng nhật là Johkasou) cũng cho hiệu quả đáng kể

Trước những năm 50 của thế kỷ XX người dân Nhật Bản đã phải chịu nhiều tác hại của ô nhiễm môi trường gây ra như khói bụi và nước thải không qua xử lý… Do quá trình CNH – HĐH gây ra Tuy nhiên, mấy chục năm trở lại đây các nguồn gây ô nhiễm này gần như được kiểm soát hoàn toàn, có được điều này phải nhờ đến “ Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn “, theo tiếng Nhật gọi là Johkasou Hai phương pháp xử lý nước thải tại nguồn và xử lý nước thải tập trung đang được xử lý song hành tại Nhật

Theo tài liệu thống kê của Bộ môi trường Nhật Bản năm 2003 hiện nay 70 % người dân Nhật có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tập trung, 23 % (tức 28 triệu người ) sử dụng hệ thống Johkasou còn lại 7 % sử dụng bể phốt.[21]

Hình 2.1: Sơ đồ cụm thiết bị hợp khối JOHKASOU (Nhật Bản)

Johkasou có cấu tạo đơn giản và chủ yếu xử lý nước thải đen ( Phân

và nước thải từ nhà vệ sinh ), theo đó chỉ khoảng 60 % BOD được xử lý Cấu tạo và chức năng hoạt động : Johkasou gồm phần vỏ được chế tạo bằng vật liệu Dicyclopentadiene – polymer hoặc nhưa Composite kết hợp sợi hóa học đi kèm là máy bơm khí Johkasou cải tiến gồm năm ngăn ( bể ) chính

Không chỉ có Nhật Bản, mà Hàn Quốc cũng cho ra đời công nghệ xử

lý nước thải tiên tiến Công nghệ này sử dụng quy trình EF – BNR để loại

bỏ các chất hữu cơ, khử Nito, photpho và sau đó là tách bùn Ngoài ra sử dụng Chitosan TiO2 trong khâu tiền lọc giúp triệt tiêu 90 % các vi khuẩn độc hại từ nước thải bệnh viện, quy trình công nghệ này đặc biệt để xử lý nước thải từ bệnh viện

Điểm nổi bật của công nghệ này là sử dụng bộ lọc Nano CMD để cung cấp khí cho quy trình tuyển tách bùn bằng sục khí qua bộ lọc Việc nén khí áp suất cao qua các bộ lọc Nano CMD làm tăng tốc độ di chuyển bọt khí, tăng số lượng hạt khí, mang theo bùn rắn cần tách lên bề bể xử lý, nhờ đó làm rút ngắn thời gian tách bùn so với công nghệ bể hút chất kết tủa sử dụng hóa chất Với lưu lượng nước thải lớn, việc rút ngắn thời gian

xử lý sẽ làm giảm thể tích bồn chứ nước thải chờ xử lý, nhờ đó giảm không gian xử lý và giảm chi phí các thiết bị bể chứa.[22]

Ở Singgapore, hàng chục năm nay phải nhập khẩu nước từ bang Johor – Malaysia Nhưng hiệp ước mua bán nước cấp quốc gia sẽ hết hạn lần lượt vào các năm 2011 và 2061, quan hệ song phương thường bị ảnh hưởng bởi những bất đồng về giá nước thô Cho nên Singapore đã tái chế nước thải thành nước uống với tên gọi là (NEWater) Mặc dù chi phí không nhỏ nhưng họ đã quyết định dùng cả ba cấp xử lý: lọc Ultra (UF), lọc thẩm thấu ngược (RO) và thanh trùng bằng tia cực tím (UV)

Đảm bảo độ thanh thiết tối đa của thành phẩm NEWater Chất lượng nước đầu ra hoàn toàn an toàn cho ăn uống, sinh hoạt và sử dụng vào các mục đích khác

Ở Israel, nước thải sinh hoạt và công nghiệp đều được thu gom vào các hệ thống xử lý tập trung Ở các hệ thống này, sử dụng các giải pháp

xử lý dựa vào từ tính sử dụng thanh nam châm để tách các chất hữu cơ độc hại như dầu, chất tẩy rửa, hóa chất nhuộm và kim loại nặng trong nước thải Xử lý bằng phương pháp kết đông điện từ (xử lý loại bỏ kim loại nặng trong nước bằng việc đưa hydroxyt kim loại trùng hợp, là phương pháp dùng để xử lý nước thải công nghiệp và đô thị) Xử lý bằng cách làm lắng đọng (nước được làm sạch bằng việc lắng chất bẩn có thể được sử dụng trong nông nghiệp)

2.3.2 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải tại Việt Nam

Nước thải sinh hoạt là một vấn đề quan trọng cho những thành phố lớn

và đông dân cư, nhất là đối với các quốc gia đã phát triển Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước

là vấn đề rất đáng lo ngại , vì hệ thống cống rãnh thoát nước còn trong tình trạng thô sơ, không hợp lý cũng như không theo kịp đà phát triển dân số nhanh như trường hợp ở các thành phố ở Việt Nam như Hà Nội, Sài Gòn, Hải Phòng, Nha Trang, Đà Nẵng, v.v…, việc giải quyết và xử lý nước thải này hầu như không thể thực hiện được Nước thải sau khi qua mạng lưới cống rãnh được chảy thẳng vào sông rạch và sau cùng đổ ra biển cả mà không qua

giai đoạn xử lý, độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiểu chuẩn cho phép, các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; COD; Ôxy hoà tan (DO) đều vượt từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần TCCP [1]

Mặc dù vậy nhưng việc xử lý nước thải sinh hoạt ở Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế, phần lớn vẫn chỉ xử lý đơn giản bằng bể tự hoại Một số ít thành phố lớn cũng đã có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tập trung áp dụng những công nghệ của nước ngoài

a Bể tự hoại BASTAF:

Bể tự hoại cải tiến với các vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc

kỵ khí (bể BASTAF), được phát triển tại Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp (CEETIA), Trường Đại học xây dựng từ năm 1998 đến 2007, thay thế cho bể tự hoại truyền thống hoặc xử lý bổ sung sau bể tự hoại Mô hình này đang được triển khai áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và từ các hộ hay nhóm hộ gia đình, khu chung cư cao tầng, trường học, văn phòng làm việc Bể BASTAF cũng được áp dụng để xử lý một số loại nước thải có thành phần tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt như nước thải của các bệnh viện, xí nghiệp công nghiệp thực phẩm, các làng nghề chế biến nông sản, thực phẩm

- BASTAF là bể phản ứng kỵ khí với các vách ngăn mỏng và ngăn lọc

kỵ khí dòng hướng lên, có chức năng xử lý nước thải sinh hoạt và các loại nước thải khác có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt

Hình 2.2: Sơ đồ và nguyên lý bể BASTAF

Nguyên tắc, nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất của bể, có vai trò làm ngăn lắng - lên men kỵ khí, đồng thời điều hoà lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải Nhờ các vách ngăn hướng dòng, ở những ngăn tiếp theo, nước thải chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, tiếp xúc với các vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn hình thành ở đáy bể trong điều kiện động, các chất bẩn hữu cơ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hoá, đồng thời cho phép tách riêng 2 pha (lên men axit và lên men kiềm) BASTAF cho phép tăng thời gian lưu bùn, nhờ vậy hiệu suất xử lý tăng trong khi lượng bùn cần

xử lý lại giảm Các ngăn cuối cùng là ngăn lọc kỵ khí, có tác dụng làm sạch

bổ sung nước thải, nhờ các vi sinh vật kỵ khí gắn bám trên bề mặt các hạt của vật liệu lọc, và ngăn cặn lơ lửng trôi ra theo nước

Các lĩnh vực có thể áp dụng:

- Sử dụng thay thế cho các bể tự hoại thông thường

- Xử lý nước thải từ các hộ hay các nhóm hộ gia đình, khu chung cư, nhà cao tầng, biệt thự khách sạn, nhà công cộng như trường học, văn phòng làm việc

- Xử lý nước thải có tỷ lệ chất hữu cơ cao như nước thải công nghiệp thực phẩm, nước thải từ các làng nghề chế biến nông sản, thực phẩm

*Ưu điểm công nghệ thiết bị:

- Bể BASTAF có thể vận hành đơn giản

- Không tốn chi phí vận hành, do không sử dụng điện năng, hoá chất,

- Yêu cầu kỹ thuật trong lắp đặt vận hành đơn giản

- Để đạt TCVN 5945: 2005 mức B, đầu ra Bastaf tiếp tục qua bãi lọc chồng cây, mô hình Bastaf + bãi lọc chồng cây 2 bậc cho phép đạt mức B,

TCVN 5945 - 1995, hay TCVN 6772 - 2000 mức II Để áp dụng mô hình này cho các Khu đô thị cần phải có quỹ đất lớn

- Trong quá trình hoạt động Bastaf sinh ra mùi hôi, khó chịu

b Cụm thiết bị hợp khối V69:

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải:

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ cụm thiết bị hợp khối V69

Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý :

Nước thải từ được chảy theo hệ thống ống thu gom chảy vào các hố thu gom nước thải Trước khi chảy vào hố thu thải chảy qua lưới chắn rác 1 để tách các căn rác có kích thước lớn (nylon, giấy…) có lẫn trong dòng nước thải

Tiếp đó nước thải được đưa tới bể điều hoà lưu lượng kết hợp làm thoáng sơ bộ (bể cân bằng) Tại bể cân bằng có lắp đặt hệ thống làm thoáng

sơ bộ để khuấy trộn nước thải (tránh tạo điều kiện kị khí gây mùi thối) đồng thời bể ôxy hoá một phần các chất hữu cơ trong nước thải Do tính chất của nước thải sinh hoạt có đủ các chất dinh dưỡng (tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1) cần

Không khí

Song chắn rác

Bể điều hoà và lắng sơ bộ

thiết cho quá trình xử lý sinh học nên ở đây ta không cần phải bổ sung chất

dinh dưỡng

Từ bể cân bằng nước thải được bơm lên dàn ống phân phối đều trên diện tích đáy bể của các bể sinh học, nước thải được trộn đều với không khí được cấp từ mạng ngoài và qua dàn ống phân phối khí Hỗn hợp khí nước đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật liệu sinh học - màng vi sinh bám trên giá thể Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khử BOD chuyển hoá các chất hữu cơ

ô nhiễm thành những đơn chất vô hại là nước và khí Cabonic, đồng thời chuyển hoá NH4+ thành NO3- và sau đó là lớp Nitơ tự do

Lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng Ở đây để xử lý triệt để nước thải các thông số ô nhiễm như BOD , NH4+

Ở bể điều hoà, nhờ được cấp khí nhẹ một phần COD và BOD5 được oxy hoá Quá trình cấp khí nhẹ cung cấp O2 cho quá trình nitrit hoá

Ngăn 2 và 3 của thiết bị là ngăn yếm khí Tại 2 ngăn này xảy ra các quá trình chuyển hoá yếm khí các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là quá trình phản Nitrat hoá gián tiếp

Ngăn 4 của thiết bị được cấp khí cho quá trình oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ, nhờ vậy các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải được loại bỏ Nước thải sau khi đã loại bỏ các chất hữu cơ tại các bồn học vi sinh được

đi vào bể trộn hoá chất khử trùng nước để tiệt trùng trước khi thải vào môi trường Lượng Clo dư có thể còn trong nước đã khử trùng sẽ được bay hơi hết sau thời gian đối lưu trong kênh 20 - 30 phút

Nước đã qua xử lý đạt tiêu chuẩn mức I - TCVN 5945: 2005 đi vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

* Ưu điểm công nghệ thiết bị:

- Không tạo ra nhiều bùn, chí phí vận hành hệ thống thấp

- Dễ vận hành và tự động hóa

- Tiết kiệm diện tích xây dựng

- Dễ dàng mở rộng quy mô khi cần

* Nhược điểm công nghệ thiết bị:

- Chi phí đầu tư lớn

- Đòi hỏi năng lực của người vận hành cao

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu : Nước thải sinh hoạt Tp Bắc Giang tỉnh Bắc Giang

- Phạm vi nghiên cứu: Địa bàn Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu: Trạm xử lý nước thải Tp Bắc Giang tỉnh Bắc Giang

- Thời gian tiến hành: Từ 05/2014 – 08/2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

a Điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên

b Điều kiện kinh tế - xã hội

3.3.2 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến hoạt động của khu vực Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

3.3.3 Phân tích, đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt khu vực Tp Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang

là rất lớn, do vậy đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt là một vấn đề hết sức cần thiết hiện nay

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu

Đề tài đã sử dụng các tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội, tài nguyên môi trường bằng cách điều tra, thu thập các số liệu từ các cơ quan, ban ngành thuộc UBND Thành phố, phòng tài nguyên và môi trường tỉnh Bắc Giang

+ TCVN 4560-88 Nước thải Phương pháp xác định hàm lượng cặn; + TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989): Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD);

+ TCVN 6001-1995 (ISO 5815-1989) - Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD5) Phương pháp cấy và pha loãng;

+ TCVN 6180-1996 (ISO 7890-3-1988) - Chất lượng nước - Xác định nitrat - Phương pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic

+ TCVN 4567-1988 - Chất lượng nước - Xác định hàm lượng gốc sunphua và sunphát

+ TDS: Đo bằng máy Hanna - Italia HI 9828/4

3.4.4 Phương pháp phân tích tổng hợp, xử lý số liệu

Các kết quả thu thập được thống kê thành các bảng, sơ đồ, hiệu chỉnh hợp lý và đưa vào báo cáo chủ yếu sử dụng 2 phần mềm Microsoft Word để soạn thảo báo cáo và Microsoft Excel để xử lý số liệu và vẽ biểu đồ