thiết kế nhà máy xử lý nước thải đô thị cho khu vực thị xã dĩ an, tỉnh bình dương, công suất giai đoạn 1 20 000 m3 ngày đêm

Bên cạnh những mặt tích cực thì cũng tồn tại những mặt tiêu cực về môi trường đó là nước thải chứa nhiều chất rắn, chất độc gây ra nhiều nguy hại cho sức khỏe con người, việc nguồn nước

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

A2O Anaerobic - Anoxic - Oxic Công nghệ kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí

BTCT Reinforced Concrete Bê tông cốt thép

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hoá

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hoá học

DO Dissolved Oxygen Oxy hoà tan

F/M Food and Microorganism ratio Tỷ số thức ăn/vi sinh vật

MLSS Mixed Liquor Suspendid Chất rắn lơ lửng trong hỗn dịch

Soilds

MLVSS Mixed Liquor Volatile Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi

Suspended Solid

SBR Sequencing Batch Reactor Bể phản ứng sinh học từng mẻ

SRT Soilds Retention Time Thời gian lưu bùn

SS Suspendid Solid Chất rắn lơ lửng

SVI Sludge Volume Index Chỉ số thể tích bùn

TDS Total Dissolved Solid Tổng chất rắn hòa tan

TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng Nito Kjeldahl

TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 2.1 Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm 8

Bảng 3.1 Thông số nước thải đầu vào và sau khi đã được xử lý của Thị xã Dĩ An 27

Bảng 3.2 Hiệu xuất xử lý của phương án 1 31

Bảng 3.3 Tóm tắt hiệu suất xử lý của phương án 1 32

Bảng 3.4 Hiệu xuất xử lý của phương án 2 36

Bảng 3.5 Tóm tắt hiệu suất xử lý của phương án 2 37

Bảng 3.6 So sánh ưu, nhược điểm của 2 phương án 38

Bảng 3.7 Tiêu chí đánh giá công trình 39

Bảng 3.8 Hệ số điều hòa phụ thuộc vào lưu lượng 41

Bảng 3.9 Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải 42

Bảng 3.10 Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận 44

Bảng 3.11 Thông số thiết kế bể trung gian 45

Bảng 3.12 Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải 47

Bảng 3.13 Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn ở mỗi song chắn rác 47

Bảng 3.14 Mương thu nước thải sau bể lắng cát 54

Bảng 3.15 Thông số thiết kế bể lắng cát thổi khí 55

Bảng 3.16 Chọn thời gian phản ứng của bể SBR cải tiến 58

Bảng 3.17 Thông số động học của quá trình nitrat hóa bùn hoạt tính ở 200 C 62

Bảng 3.18 Thông số động học quá trình bùn hoạt tính vi khuẩn dị dưỡng ở 200C 63

Bảng 3.19 Thông số thiết bị Decanter thu nước 68

Bảng 3.20 Thông số thiết kế bể SBR cải tiến 71

Bảng 3.21 Catologue đèn UV khử trùng 72

Bảng 3.22 Thông số thiết kế mương UV 74

Bảng 3.23 Thông số thiết kế hồ hoàn thiện 74

Bảng 3.24 Thông số thiết kế bể nén bùn 80

Bảng 3.25 Thông số thiết kế của nhà vắt bùn 82

Bảng 3.26 Bảng tóm tắc kích thước các công trình của nhà máy 82

Bảng 4.1 Chi phí xây dựng cơ bản 85

Bảng 4.2 Chi phí máy móc - thiết bị 86

Bảng 4.3 Chi phí các phụ kiện 87

Bảng 4.4 Tổng chi phí đầu tư 88

Bảng 4.5 Chi phí hoá chất 88

Bảng 4.6 Chi phí điện năng 88

Bảng 4.7 Đơn giá mức lương công nhân trong 1 tháng tại nhà máy 89

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính Thị xã Dĩ An, Bình Dương 4

Hình 1.2 Hợp lưu sông Đồng Nai và sông Sài Gòn 6

Hình 2.1 Song chắn rác cơ giới 10

Hình 2.2 Bể lắng cát thổi khí 11

Hình 2.3 Mương khử trùng UV 14

Hình 2.4 Mương oxi hóa 16

Hình 2.5 Bể SBR 18

Hình 2.6 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại NMXLNT Juangrang 19

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình xử lý tại NMXLNT Dresden 20

Hình 2.8 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại Xí nghiệp quản lý Đà Lạt 21

Hình 2.9 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại NMXLNT Bình Hưng 22

Hình 2.10 Sơ đồ quy trình xử lý tại NMXLNT Thủ Dầu Một 23

Hình 3.1 Đề xuất sơ đồ công nghệ 28

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải theo phương án 1 29

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải theo phương án 2 33

Hình 3.4 Máy cào rác tự động lược cào 43

Hình 3.5 Máy bơm chìm đặt ngăn khô 46

Hình 3.6 Máy cào rác tự động thanh dọc 48

Hình 3.7 Máy thổi khí bể lắng cát 53

Hình 3.8 Máy cào cát 53

Hình 3.9 Máy bơm cát 54

Hình 3.10 Đĩa phân phối khí 65

Hình 3.11 Thiết bị Decanter 68

Hình 3.12 Máy khuấy trộn chìm thân ngang 69

Hình 3.13 Thiết bị đèn UV 73

Hình 3.14 Máy bơm bùn 79

Hình 3.15 Máy vắt bùn 81

Hình 6.1 Chống ồn cho máy phát điện dự phòng tại nhà máy xử lý nước thải 105

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

MỤC LỤC ix

MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết của thiết kế 1

2 Mục tiêu chung của thiết kế 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Phạm vi và giới hạn thực hiện thiết kế 2

5 Nội dung thực hiện 2

6 Phương pháp thực hiện 3

7 Ý nghĩa đề tài thiết kế 3

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ THỊ XÃ DĨ AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG 4

1.1 Điều kiện tự nhiên 4

1.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý 4

1.1.2 Đặc điểm địa hình 5

1.1.3 Đặc điểm địa chất công trình 5

1.1.4 Đặc điểm thủy văn 6

1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 7

1.2.1 Hiện trạng kinh tế - xã hội 7

1.2.2 Tình hình dân số 7

1.3 Hiện trạng mạng lưới thu gom nước thải 7

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 8

2.1 Tổng quan về nước thải đô thị 8

2.1.1 Nguồn gốc, đặc tính nước thải đô thị 8

2.1.2 Thành phần, tính chất nước thải 9

2.1.3 Tác hại đến môi trường 9

2.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 10

2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học 10

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học 12

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 14

2.3 Một số quy trình xử lý nước thải đô thị được áp dụng ngoài và trong nước 18

2.3.1 Ngoài nước 18

2.3.2 Trong nước 21

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO THỊ XÃ DĨ AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG 26

3.1 Cơ sở dữ liệu của đề tài 26

3.2 Phân tích lựa chọn công nghệ 26

3.3 Tính chất nước thải đầu vào 26

3.4 Đề xuất phương án và lựa chọn phương án xử lý 28

3.4.1 Đề xuất phương án 28

3.4.2 So sánh hai phương án 38

3.5 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị 40

3.5.1 Thông số tính toán 40

3.5.2 Ngăn tiếp nhận, song chắn rác thô, trạm bơm 42

3.5.3 Nhà đầu vào 46

3.5.4 Bể SBR cải tiến 55

3.5.5 Mương khử trùng UV 72

3.5.6 Hồ hoàn thiện 74

3.5.7 Bể nén bùn 75

3.5.8 Máy ép bùn 80

3.6 Tính toán cao trình 82

CHƯƠNG 4 KHÁI TOÁN SƠ BỘ KINH PHÍ XÂY DỰNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH 85

4.1 Chi phí đầu tư 85

4.1.1 Chi phí xây dựng cơ bản 85

4.1.2 Chi phí máy móc – thiết bị 86

4.1.3 Chi phí các phụ kiện và chi phí gián tiếp khác 87

4.1.4 Tổng khái toán vốn đầu tư ban đầu 88

4.2 Chi phí vận hành hệ thống 88

4.2.1 Chi phí hóa chất 88

4.2.2 Chi phí điện năng 88

4.2.3 Chi phí nhân công vận hành và nhân viên nhà điều hành 89

4.2.4 Chi phí bảo trì - bảo dưỡng 89

4.2.5 Suất đầu tư 90

4.2.6 Chi phí xử lý 1m3 nước thải 90

CHƯƠNG 5 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 91

5.1 Tổ chức và quản lý kỹ thuật an toàn 91

5.1.1 Tổ chức quản lý 91

5.1.2 Kỹ thuật an toàn 91

5.2 Quy trình vận hành 91

5.3 Phương pháp khắc phục sự cố công trình 96

CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CÔNG TÁC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 99

6.1 Các căn cứ pháp lý 99

6.2 Các tác động ảnh hưởng đến chất lượng môi trường và giải pháp khắc phục 100

6.3 Chương trình giám sát môi trường 105

6.3.1 Giám sát chất lượng không khí và tiếng ồn 105

6.3.2 Giám sát chất lượng nước 106

6.3.3 Giám sát chất lượng rác thải và bùn phát sinh 106

KẾT LUẬN 107

KIẾN NGHỊ 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 THÔNG TIN TÁC GIẢ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của thiết kế

Quá trình đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra rất nhanh cùng với việc gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với vấn đề an cư lạc nghiệp cho người dân cũng như vấn đề môi trường Nằm trong vùng tứ giác kinh tế trọng điểm phía nam (Bình Dương – Đồng Nai – Bà Rịa Vũng Tàu – Thành phố Hồ Chí Minh), đồng thời là cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh

tế cao, phát triển công nghiệp năng động của cả nước Sự phát triển không ngừng này

đã thu hút một lượng lớn nguồn nhân lực từ các tỉnh thành trong cả nước đổ về Nắm bắt được nhu cầu nhà ở nơi đây nhiều dự án xây dựng khu dân cư, khu công nghiệp, khu

đô thị… đã mọc lên để đáp ứng nhu cầu đó Sự phát triển nhanh chóng của các khu vực

đô thị gây nên áp lực gia tăng nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt cũng như thương mại Bên cạnh đó, lượng nước thải tính trên đầu người ngày càng tăng, dẫn đến nhu cầu dịch

vụ xử lý nước thải, thoát nước thải gia tăng nhanh chóng Bên cạnh những mặt tích cực thì cũng tồn tại những mặt tiêu cực về môi trường đó là nước thải chứa nhiều chất rắn, chất độc gây ra nhiều nguy hại cho sức khỏe con người, việc nguồn nước thải sinh hoạt chưa được xử lý mà chủ yếu xả vào hệ thống thoát nước và đổ ra sông gây ô nhiễm nghiêm trọng, huỷ hoại nguồn nước quý giá, đồng thời ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị…

Tuy nhiên, cùng với sự phát triển về kinh tế, tốc độ đô thị hóa và hiện đại hóa nhanh chóng cũng kéo theo các hệ lụy về môi trường Các khu dân cư, khu công nghiệp, trung tâm thương mại… khi đi vào hoạt động làm phát sinh các vấn đề về môi trường, đặc biệt là vấn đề về nước thải Lượng lớn nước thải chưa qua xử lý đang thải trực tiếp

ra môi trường hoặc qua xử lý nhưng không đạt yêu cầu, làm cho tình trạng ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng Bên cạnh đó, những hạn chế bất cập về nguồn lực trong đầu tư, việc lựa chọn các công nghệ phù hợp, nhận thức của cộng đồng cũng như khung chính sách đang là thách thức lớn Nước thải nếu không được xử lý trước khi xả vào môi trường có thể gây ra những tác hại nghiêm trọng đến môi trường nước, môi trường không khí… của toàn khu vực

Cùng với sự gia tăng về nhu cầu nhà ở và đô thị hóa là quá trình tất yếu của việc phát triển khu vực hiện nay thì ngoài việc xây dựng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cần phải được tổ chức và đầu tư xây dựng một cách đồng

bộ và hoàn chỉnh góp phần làm đô thị tồn tại và phát triển ngày càng văn minh hơn, hiện đại hơn nên việc xây dựng nhà máy xử lý nước thải là một trong những việc làm được coi là nổi bật phù hợp với xu thế phát triển hiện đại và thân thiện với môi trường

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương diễn ra nhanh chóng, rác thải sinh ra từ quá trình sản xuất, nước thải sinh hoạt của người

dân chưa được thu gom xử lý hoặc có những quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trường tại đây ngày càng ô nhiễm

Trước thực trạng trên, mong muốn cải thiện, giữ gìn, bảo vệ và làm cho môi trường tốt hơn, xanh sạch đẹp hơn, đồng thời góp phần giúp cho vấn đề quản lý, xử lý nước thải sinh hoạt ngày một dễ dàng và phù hợp hơn việc xây dựng nhà máy xử lý nước thải Dĩ An là hết sức cần thiết Trên cơ sở đó đề tài “Thiết kế nhà máy xử lý nước thải đô thị cho khu vực Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương, công suất giai đoạn 1:20.000

m3/ngày.đêm” được thực hiện

2 Mục tiêu chung của thiết kế

Thiết kế nhà máy xử lý nước thải đô thị cho khu vực Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương, công suất giai đoạn 1: 20.000m3/ngàyđêm, đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột A

3 Đối tượng nghiên cứu

Nguồn gốc phát sinh nước thải đô thị sinh tại Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

4 Phạm vi và giới hạn thực hiện thiết kế

• Phạm vi :

Thiết kế nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thị xã Dĩ An chỉ thu gom nước thải

tại 4 phường Dĩ An, Tân Đông Hiệp, Đông Hòa, Tân Bình

Không thiết kế mạng lưới thu gom nước thải và nước mưa cho Thị xã Dĩ An

Không tính toán đến hệ thống mạng lưới thu gom và trạm bơm trung chuyển

5 Nội dung thực hiện

Nội dung 1: Giới thiệu về Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

Nội dung 2: Tổng quan về nước thải đô thị, các công trình xử lý nước thải đô thị Nội dung 3: Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải cho Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

Nội dung 4: Khái toán sơ bộ kinh phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành

Nội dung 5: Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải

Nội dung 6: Đánh giá sơ bộ công tác bảo vệ môi trường

Nội dung 7: Hoàn thành các bản vẽ kĩ thuật Thực hiện các bản vẽ bao gồm:

 Bản vẽ quy trình công nghệ

 Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt nhà máy xử lý

 Bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị

6 Phương pháp thực hiện

Phương pháp thu thập số liệu: thu thập số liệu về dân số, điều kiện tự nhiên làm cơ

sở để đánh giá hiện trạng và tải lượng chất ô nhiễm do nước thải gây ra khi dự án đi vào hoạt động

Phương pháp so sánh: so sánh ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý để đưa ra giải pháp xử lý nước thải có hiệu quả hơn

Phương pháp trao đổi ý kiến: trong quá trình thực hiện đề tài có tham khảo ý kiến của cán bộ hướng dẫn về vấn đề có liên quan

Phương pháp toán học: sử dụng các công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị của nhà máy xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống

Phương pháp đồ họa: dùng phần mềm Autocad, Revit để mô tả kiến trúc công nghệ

xử lý nước thải

7 Ý nghĩa đề tài thiết kế

Kinh tế - xã hội: nâng cao đáng kể điều kiện sống cho người dân, tạo đà tiếp tục

đẩy mạnh sự tăng trưởng kinh tế.Nâng cao điều kiện sống về vật chất và tinh thần của con người qua việc sản xuất ra của cải vật chất, cải tiến quan hệ xã hội, nâng cao chất lượng văn hoá

Khoa học – kĩ thuật: Tiếp thu những khoa học kĩ thuật mới từ những nước phát

triển để từ đó học hỏi, áp dụng và nâng cao trình độ kỹ thuật Làm cơ sở cho các nghiên cứu về xử lý nước sau này

Môi trường: nước thải sau xử lý đạt chuẩn xả thải, đảm bảo vệ sinh môi trường

cho Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, xử lý triệt để ô nhiễm của đô thị để giữ gìn sự bền vững môi trường

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ THỊ XÃ DĨ AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG

1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý

Tỉnh Bình Dương thuộc vùng Đông Nam Bộ, tại tọa độ địa lý 10051'46" – 11030'

vĩ độ Bắc, 106020'- 106058' kinh độ Đông

Phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bình Phước

Phía Nam giáp thành phố Hồ Chí Minh

Phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai

Phía Tây giáp với tỉnh Tây Ninh và thành phố Hồ Chí Minh

Hình 1.1 Bản đồ hành chính Thị xã Dĩ An, Bình Dương

Bình Dương nằm giữa 2 con sông lớn của Đông Nam Bộ là sông Sài Gòn và sông Đồng Nai, là cửa ngõ giao thương với thành phố Hồ Chí Minh Tỉnh Bình Dương có 9 đơn vị hành chính gồm thành phố Thủ Dầu Một (là trung tâm kinh tế - chính trị - văn hóa của tỉnh), khu đô thị Nam Bình Dương (gồm 04 thị xã Thuận An, Dĩ An, Tân Uyên

và Bến Cát), và 04 huyện ở phía Bắc của tỉnh gồm Dầu Tiếng, Bàu Bàng, Phú Giáo và Bắc Tân Uyên Đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế, cơ cấu lao động theo hướng phát triển công nghiệp, dịch vụ Tiếp tục giữ vững tốc độ tăng trưởng kinh tế cao hơn tốc độ tăng trưởng kinh tế của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, chú trọng phát triển dịch vụ nhà ở, đào tạo phát triển nguồn nhân lực và chăm sóc sức khoẻ Hoàn thành sự nghiệp công nghiệp hoá và tạo ra sự phát triển cân đối, bền vững giai đoạn sau năm 2015 Xây dựng Bình Dương thành một tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, toàn diện đảm bảo mối quan hệ giữa tăng trưởng kinh tế với giải quyết tốt các vấn đề xã hội, xoá đói giảm nghèo, không ngừng nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình khu vực Dĩ An nói chung tương đối bằng phẳng Chiếm 15% diện tích còn lại thuộc khu vực phía Đông-Bắc và một phần phía Nam có địa hình phức tạp hơn Khu vực phía Đông giáp với thành phố Biên Hòa tại phường Tân Bình có địa hình dốc

về phía Đông từ cao độ 18m xuống khoảng 2-3m Khu vực ven thánh phố Biên Hòa là khu vực đất thấp hiện đang trồng lúa nước Khu vực phía Đông - Bắc của phường Tân Đông Hiệp có cao độ từ 5-6m hiện đang là công trường khai thác đá Khu vực phía Bắc thuộc phường Bình An và phường Bình Thắng giáp với thành phố Biên Hòa là khu vực đất thấp, cao độ khoảng 2-3m Núi Châu Thới là ngọn núi cao tại khu vực Nam Bình Dương, thành phố Hồ Chí Minh và Biên Hòa Núi có độ cao so với mặt nước biển khoảng 85m Tuy nhiên, diện tích của núi không đáng kể (khoảng 23ha)

1.1.3 Đặc điểm địa chất công trình

Địa chất chung của khu vực gần như được phủ bởi các bồi tích cổ với thành phần

là các hạt thô-mịn vừa (là các lớp á sét-sét chịu ảnh hưởng nhiều của quá trình felarit hóa nên nhiều chỗ lẫn sạn sỏi laterite), được tích tụ với thời gian dài, chiều dày tích tụ lớn, tuổi địa chất của các thành tạo này trong khoảng từ Pleitoxen-Mioxen Móng đá gốc không sâu

Khu vực đất cao thuộc phường Dĩ An và các phường có địa chất công trình tốt Cường độ chịu nén trên 2 kg/cm2 Tại nhiều khu vực bên dưới bề mặt có tầng đá dày Các mỏ đá đã và đang khai thác tại phường Đông Hòa, phường Bình An và phường Tân Đông Hiệp có chiều sâu trên 40m và hiện đang khai thác Khu vực đất thấp phía Đông

- Nam giáp sông Đồng Nai và phía Đông phường Tân Bình nền địa chất công trình yếu

1.1.4 Đặc điểm thủy văn

Sông Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi của cao nguyên Langbiang trên dãy Trường Sơn Nam thuộc địa phận tỉnh Lâm Đồng ở độ cao khoảng 2000m Tổng chiều dài sông Đồng Nai khoảng 610 km, có hai nhánh thượng nguồn là Đa Dung và Đa Nhim Sông có hướng chảy chính là Đông Bắc – Tây Nam đi qua các tỉnh Lâm Đồng, Đak Lak, Đak Nông, Bình Phước, Đồng Nai, thành phố Hồ Chí Minh, Long An Đoạn sông Đồng Nai chảy trong địa phận tỉnh Bình Dương từ ngã ba Hiếu Liêm tới cầu Hóa An với chiều dài khoảng 46,95 km Về hành chính, sông chảy qua các xã: Hiếu Liêm, Lạc An, Thường Tân, thị trấn Uyên Hưng, Bạch Đằng, Thạnh Phước huyện Tân Uyên, Bình Thắng thị

xã Dĩ An Đoạn chảy qua thị xã Dĩ An khu vực Đông - Nam của thị xã có cầu Đồng Nai, cảng Bình Dương Đoạn sông qua khu vực này có chiều rộng khoảng 200m và có độ sâu tại mép bờ thuộc địa phận Dĩ An khoảng 6-8m Khoảng cách từ điểm xả của nhà máy

xử lý nước thải đến sông Đồng Nai khoảng 8km

Chế độ dòng chảy trên sông Đồng Nai sau thủy điện Trị An được điều tiết bởi công trình thủy điện Trị An Mực nước thu thập tại trạm Biên Hòa và trạm Tân Uyên trên sông Đồng Nai năm 2001-2012 cho thấy sông Đồng Nai chịu ảnh hưởng rõ rệt của thủy triều biển đông Tuy nhiên, trong những tháng mùa lũ (tháng 6-11) sông ít chịu ảnh hưởng của thủy triều hơn trong những tháng mùa kiệt, đặc biệt là tháng 9 lượng nước từ thượng nguồn về lớn nên hầu như không bị ảnh hưởng của thủy triều

Hình 1.2 Hợp lưu sông Đồng Nai và sông Sài Gòn

Rạch Cái Cầu (tên gọi khác là Suối Siệp) bắt đầu từ ấp Đông An - phía Đông phường Tân Đông Hiệp chảy qua khu vực phía Bắc núi Châu Thới làm ranh giới của phường Bình An và phường Bình Thắng với thành phố Biên Hòa để đổ ra sông Đồng Nai Suối này đoạn qua phường Tân Đông Hiệp là suối cạn rộng từ 3-8m, khi tới phường Bình An có chiều rộng khoảng 20-30m Đoạn qua phường Bình An có chiều rộng

khoảng 50-60m và đổ ra sông Đồng Nai Đoạn qua phường Bình An và phường Bình Thắng nằm trên khu vực đất thấp nên chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều của sông Đồng Nai Khoảng cách từ điểm xả nước thải ra rạch Cái Cầu khoảng 500 mét

1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

1.2.1 Hiện trạng kinh tế - xã hội

Dĩ An là một trong những nơi tập trung nhiều khu chế xuất, với 7 khu công nghiệp

đã đi vào hoạt động là Sóng Thần 1, Sóng Thần 2, Bình Đường, Tân Đông Hiệp A, Tân Đông Hiệp B, Khu công nghiệp Tân Bình, Cụm công nghiệp may mặc Bình An

Ngành dịch vụ có tốc độ phát triển khá do vận tải, cảng, dịch vụ Thị xã có 1 cảng container trên sông Đồng Nai, một số bến gỗ, vật liệu xây dựng, có ga đường sắt Sóng Thần là ga tổng hợp của khu vực phía Nam

Dĩ An là 1 trong số ít địa phương có tốc độ phát triển kinh tế nhanh của tỉnh Bình Dương, khoảng 15-20%/năm Trong tốc độ tăng trưởng này, ngành công nghiệp tăng khoảng 26- 27%/năm, dịch vụ khoảng 14-15%/năm và nông nghiệp khoảng 3-5%/năm

Do tốc độ đô thị hóa nhanh nên diện tích đất sản xuất nông nghiệp ngày càng thu hẹp

1.2.2 Tình hình dân số

Dân số thị xã Dĩ An cho đến tháng 12 năm 2014 là 387.552 người (51.605 hộ gia đình) với 206.810 người là nữ và 100% là dân số thành thị Gần 90% dân số tập trung tại 5 phường là Dĩ An, Tân Đông Hiệp, Đông Hòa, An Bình và Tân Bình Hai phường Bình An và Bình Thắng chiếm 10% dân số

1.3 Hiện trạng mạng lưới thu gom nước thải

Đây là một hệ thống thoát nước riêng biệt (tách riêng nước mưa), thu gom trực tiếp (không cần qua hầm tự hoại), phía trước nhà mỗi hộ dân được lắp một hố ga để đấu nối nước thải sinh hoạt (nước tắm, nước rửa thực phẩm, nước và phân từ nhà cầu) của

hộ gia đình vào hố ga này và nước thải theo hệ thống thu gom chuyển về nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tập trung để xử lý Hệ thống thu gom này không lẫn nước mưa và

dễ dàng kiểm soát được mùi hôi, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho đơn vị quản lý theo dõi, kiểm tra và bảo trì Tại khu vực dự án hiện chưa có hệ thống thu gom nước thải nên hệ thống thu gom nước thải của dự án được xây dựng mới hoàn toàn Mạng lưới thu gom thoát nước thải dự án được chia thành 7 lưu vực

Mạng lưới thu gom nước thải có tất cả 7 trạm bơm nâng và trạm bơm chuyển tiếp

để phục vụ công tác vận chuyển nước thải sinh hoạt từ mạng lưới thu gom về nhà máy

xử lý nước thải Trạm bơm nâng và trạm bơm chuyển tiếp được xây dựng tại những vị trí tuyến cống thu gom đặt quá sâu, ở những khu vực thấp nước không thể tự chảy vào tuyến cống và về nhà máy xử lý nước được

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

2.1 Tổng quan về nước thải đô thị

2.1.1 Nguồn gốc, đặc tính nước thải đô thị

Nước thải đô thị được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt công

cộng như tắm rửa, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện và các công trình công cộng khác và chảy vào mạng lưới thoát nước của các hộ gia đình, khu phố, nước thải sinh hoạt ở các xí nghiệp, công trình …

Lượng nước thải đô thị của một khu vực thải ra mỗi ngày phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước vào từng mục đích và hệ thống thoát nước Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do

đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn

Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt là: Bị ô nhiễm bởi cặn bã hữu cơ (SS), chất hữu cơ hoà tan (BOD5/COD), các chất dinh dưỡng (Nitơ, Phospho), các vi trùng gây bệnh (E.coli, Colifom)

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào: lưu lượng nước thải, tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào: mức sống, điều kiện sống

và tập quán sống, điều kiện khí hậu

Bảng 2.1 Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm

2.1.2 Thành phần, tính chất nước thải

Thành phần của nước thải đô thị gồm 2 loại:

+ Nước thải nhiểm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh + Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp các chất rửa trôi kể cà làm vệ sinh sàn nhà

Các chất chứa trong nước thải bao gồm: các chất hữu cơ, vô cơ, các vi sinh vật

Chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt chiếm 50- 60% tổng các chất gồm các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy… và các chất hữu cơ động vật : chất bài tiết của con người và động vật, xác động vật… các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40- 60%) hydrat carbon (25 – 50%), các chất béo, dầu mỡ 10%, Ure cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nước thải sinh hoạt

Nồng độ chất hữu cơ được xác định thông qua các chỉ tiêu BOD và COD Bên cạnh các chất trên nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp: Các chất hoạt động

bề mặt và điển hình là chất tẩy tổng hợp ( Ankyl Benzen sunfonat - ABS) rất khó xử lý bằng phương pháp sinh học và gây nên các hiện tượng sủi bọt trong trạm xử lý cũng như trên bề mặt nguồn tiếp nhận nước thải

Chất vô cơ trong nước thải chiếm 40 – 42% gồm chủ yếu cát, đất sét, cát acid,

bazo vô cơ, dầu khoáng …

Có mặt trong nước thải nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, virus, nấm, rong tảo…

2.1.3 Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường nước thải đô thị gây ra do các thành phần ô nhiễm trong nước thải:

+ COD, BOD: Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng 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 ôxy trên bề mặt.lớn và gây thiếu hụt ôxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng 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

2.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

❖ Song chắn rác

Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác) Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nước thải

Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia làm 2 loại:

+ Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100mm

+ Song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25mm

❖ Lưới lọc hay lưới chắn rác tinh

Lưới lọc dùng để khử tạp chất có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ Kích thước mắt lưới từ 0,5 – 1mm

Lưới lọc thường được bao quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) được đặt trên các khung hình đĩa

Hình 2.1 Song chắn rác cơ giới

❖ Bể lắng cát

Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có trong nước thải Ngoài ra bể còn cho phép giữ lại các vật liệu hữu cơ có kích thước lớn như vỏ trứng, dăm bào, vỏ hạt và rác thực phẩm nghiền Việc tách loại khỏi nước thải các tạp chất rất cần thiết để tránh những ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của các công trình có liên quan Sau đó, cần súc rửa các bể phân hủy cặn do tích tụ quá nhiều cát

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp)

Đối với nước thải sinh hoạt, khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu

mỡ được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi

❖ Bể điều hòa

Sự dao động lớn về lưu lượng và nồng độ dẫn đến những hiệu quả xấu về chế độ công tác của mạng lưới và các công trình xử lý Do đó, bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục những sự cố vận hành

do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học Bể điều hòa có thể được phân loại như sau:

+ Bể điều hòa lưu lượng

+ Loại bỏ cặn hữu cơ trong bể lắng đợt 1

+ Loại bỏ cặn sinh học (bùn hoạt tính, màng vi sinh vật) ở bể lắng 2

+ Loại bỏ các bông cặn hóa học trong quá trình keo tụ - tạo bông

+ Nén bùn trọng lực nhằm giảm độ ẩm bùn trong công đoạn xử lý bùn

❖ Bể lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại

Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí

cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương

Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuôi

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp hóa học thực chất ra là quá trình cho chất phản ứng nào đó vào để gây tác động đến chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng hoặc tạo chất hòa tan nhưng không độc hại và không gây ô nhiễm cho nhiễm môi trường

Những phản ứng trong quá trình như là: Phản ứng oxi hóa khử, phản ứng tạo kết tủa, phản ứng trung hòa, phản ứng phân hủy chất độc hại

❖ Trung hòa

Phương pháp này chủ yếu dùng cho nước thải công nghiệp có chứa kiềm hoặc axit Để tránh hiện tượng nước thải gây ô nhiễm môi trường xung quanh thì người ta trung hòa, với mục đích là làm lắng các muối kim loại nặng xuống dưới và tách ra khỏi nước thải

Quá trình trung hòa trước hết là phải tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại nước thải chứa axit hoặc kiềm hay khả năng dự trữ kiềm của nước thải sinh hoạt hoặc nước sông Trên thực tế hỗn hợp nước thải có pH = 6,5 - 8,5 được xem là trung hòa

❖ Oxy hóa - khử

Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học Do đó, quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác

❖ Khử trùng

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi xử

lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1 - 2% Nhưng để tiêu

diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng

đến các sinh vật có ích khác Do vậy, gần đây việc khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo dần được thay thế bằng ozon và tia cực tím

Hình 2.3 Mương khử trùng UV

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để oxy hóa các liên kết hữu cơ phân tán dạng keo và dạng hòa tan có trong nước thải Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ có sẵn trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như: Cacbon, nito, photpho, kali Vi sinh vật sử dụng chất này để kiến tạo tế bào cũng như tích lũy năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển vì thế mà sinh khối không ngừng tăng lên

Trên cơ sở đó có thể phân loại như sau:

- Quá trình sinh học hiếu khí (aerobic)

- Quá trình sinh học kỵ khí (anaerobic)

- Quá trình thiếu khí (annoxic)

- Quá trình tùy nghi (facultative)

Các công trình xử lý chia làm 2 nhóm:

+ Nhóm các công trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: Hồ sinh học, hệ thống xử lý bằng thực vật nước (lục bình, lau, sậy, tảo, ), cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, đất ngập nước,

+ Nhóm các biện pháp xử lý trong điều kiện nhân tạo: Quá trình bùn hoạt tính, quá trình dính bám, hồ sinh học kết hợp thổi khí, mương oxy hóa, đĩa quay sinh học, màng lọc sinh học, bể UASB, biogas Do điều kiện nhân tạo có thể khiến quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn và

có thể kiểm soát được

a Các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên

❖ Hồ sinh học

Là hồ xử lý sinh học, có nhiều tên gọi khác như: hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải Các quá trình diễn ra trong hồ sinh vật cũng tương tự như quá trình tự làm sạch diễn ra ở các sông hồ chứa nước tự nhiên: đầu tiên các chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi sinh vật, các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy lại được rong, tảo sử dụng Do kết quả hoạt động sống của vi sinh vật oxy tự do lại được tạo thành và hòa tan trong nước rồi lại được vi sinh vật sử dụng để trao đổi chất Sự hoạt động của rong tảo không phải

là quá trình chính mà chỉ tạo điều kiện thuận lợi cung cấp cho quá trình mà thôi Vai trò

xử lý chủ yếu ở đây vẫn là vi sinh vật

Hồ sinh vật có thể chia ra làm hai loại chính như sau:

✓ Loại 1: Nước thải sau khi lắng sơ bộ qua các bể lắng được pha loãng với nước sông theo tỉ lệ 1:3 đến 1:5 và cho chảy vào hồ Ôxy hoà tan được cung cấp qua mặt thoáng Trong hồ cũng diễn ra quá trình đông tụ sinh học, ôxy hóa các chất hữu cơ và

do đó BOD của nước thải giảm xuống

✓ Loại 2: Hồ không pha loãng, với thời gian nước lưu lại trong hồ từ 1÷6 tuần Theo cơ chế của quá trình xử lý nước thải người ta phân biệt ba loại hồ sinh vật:

- Hồ yếm khí

- Hồ tùy tiện

- Hồ hiếu khí có hai loại:

+ Hồ làm thoáng tự nhiên

+ Hồ làm thoáng nhân tạo

b Các công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo

Nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (Aerotank) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông căn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan thành các tế bào mới

Tỷ lệ các chất dinh dưỡng: BOD5:N:P = 100:5:1 Nước thải có pH từ 6,5 – 8,5 trong bể là thích hợp Thời gian lưu nước trong bể không quá 12h

Quá trình diễn ra như sau:

+ Khuấy trộn đều nước thải với bùn hoạt tính trong thể tích của bể + Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn họat tính có trong bể trong một thời gian đủ dài để lấy oxy cấp cho quá trình sinh hóa xảy ra trong bể

+ Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng đợt + Tuần hoàn lại một lượng bùn cần thiết từ đáy bể lắng đợt 2 vào bể Aerotank

để hòa trộn với nước thải đi vào Xả bùn dư và xử lý bùn

❖ Mương oxi hóa

Mương oxy hóa đơn giản, không tốn nhiều công sức, với chi phí đầu tư nhỏ hơn

2 lần so với lọc sinh học Nếu áp dụng đúng mương oxy hóa có thể xử lý nước thải đảm bảo đạt yêu cầu Đối với vùng đất sét chặt có thể phủ bằng tấm lót, còn đối với vùng cát phải bêtông hóa hoàn toàn Đồng thời, mương phải có cấu trúc đơn giản nhất ( hình chữ O) để tăng hiệu quả xử lý

Mương oxy hóa là dạng cải tiến của mạng lưới xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính Đặc điểm nổi bật của mương oxy hóa là thời gian lưu bùn (SRT) dài nên xử lý chất hữu cơ triệt để Trong mương oxy hóa sự khuấy tán của oxy đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải Mương oxi hóa có thể gồm một hay nhiều mương dẫn hình tròn, oval, dạng đường đua (racetrack) Lượng bùn sinh ra và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so với phương án cổ điển

Hình 2.4 Mương oxi hóa

Ưu điểm:

+ Mực nước luôn ổn định khi công trình gặp sự cố như lưu lượng nước thải tăng hay giảm đột ngột nhờ điều chỉnh máng tràn ở cuối mương

+ Thời gian lưu nước lớn nên có khả năng chịu sốc tải

+ Lượng bùn sinh ra ít hơn so với công trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính

+ Năng lượng cung cấp ít hơn so với các công trình xử lý hiếu khí

Nhược điểm:

+ Diện tích xây dựng cao hơn các công trình xử lý sinh học hiếu khí khác

❖ Bể SBR (Sequencing batch reactor)

Bể phản ứng sinh học theo mẻ (SBR) là bể xử lý nước thải với bùn hoạt tính Trong đó, tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu là hai để có thể xử lý liên tục

Trong bể quá trình thổi khí và quá trình lắng được thực hiện trong cùng một bể phản ứng do đó có thể bỏ qua bể lắng II Quá trình hoạt động diễn ra trong một ngăn và gồm 5 giai đoạn:

+ Pha làm đầy: Có thể vận hành với 3 chế độ làm đầy tĩnh, làm đầy hoà trộn

và làm đầy sục khí nhằm tạo môi trường khác nhau cho các mục đích khác nhau Thời gian pha làm đầy có thể chiếm từ 25 – 30%

+ Pha phản ứng (sục khí): Ngừng đưa nước thải vào Tiến hành sục khí Hoàn thành các phản ứng sinh hoá có thể được bắt đầu từ pha làm đầy Thời gian phản ứng chiếm khoảng 30% chu kì hoạt động

+ Pha lắng: Điều kiện tĩnh hoàn toàn được thực hiện (không cho nước thải vào, không rút nước ra, các thiết bị khác đều tắt) nhằm tạo điều kiện cho quá trình lắng Thời gian chiếm khoảng từ 5 – 30% chu kỳ hoạt động + Pha tháo nước sạch

+ Pha chờ: Áp dụng trong hệ thống có nhiều bể phản ứng, có thể bỏ qua trong một số thiết kế

Thời gian hoạt động có thể tính sao cho phù hợp với từng loại nước thải khác nhau và mục tiêu xử lý Nồng độ bùn trong bể thường khoảng từ 1500 – 2500 mg/l Chu

kỳ hoạt động của bể được điều khiển bằng rơle thời gian Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt váng, thiết bị đo mức bùn…

Hình 2.5 Bể SBR

Ưu điểm:

+ Bể SBR là công trình xử lý linh hoạt, có thể xử lý các loại nước thải sinh hoạt công nghiệp Có khả năng khử Nito, photpho cao, TSS đầu ra thấp + Không có bể lắng 2 cũng như tuần hoàn bùn hoạt, ít tốn diện tích xây dựng + Chi phí đầu tư, vận hành thấp Có khả năng điều khiển tự động hoàn toàn

Nhược điểm:

+ SBR thích hợp với công suất xử lý nước thải < 5000m3/ngđ

+ Cần có trình độ kỹ thuật cao cho công tác quản lý vận hành bể

2.3 Một số quy trình xử lý nước thải đô thị được áp dụng ngoài và trong nước 2.3.1 Ngoài nước

a Nhà máy xử lý nước thải Jungrang (Nguồn:[2])

Nhà máy sử dụng công nghệ A20 (Anaerobic – Anoxic - Oxic) có khả năng xử lý đồng thời chất hữu cơ và chất dinh dưỡng (Nito và Photpho) Bùn hoạt tính sau bể lắng thứ cấp được tuần hoàn về bể Anaerobic Hỗn hợp lỏng được tuần hoàn từ bể Oxic về

bể Anoxic để thực hiện quá trình khử nitrat

Hình 2.6 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại NMXLNT Juangrang

Ưu điểm:

+ Chi phí vận hành thấp

+ Có thể di dời hệ thống xử lý khi Nhà máy chuyển địa điểm

+ Khi mở rộng quy mô, công suất có thể lắp thêm các module hợp khối mà không thể dỡ bỏ để thay thế

+ Chịu được tải trọng chất hữu cơ cao do kết hợp ba quá trình kỵ khí – thiếu khí – hiếu khí

+ Công nghệ kỵ khí giúp phân hủy tối đa lượng bùn dư

Nhược điểm:

+ Yêu cầu diện tích xây dựng

+ Sử dụng kết hợp nhiều vi sinh nhạy cảm, dễ ảnh hưởng lẫn nhau nên đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn, nắm rõ cơ chế vận hành

b Nhà máy xử lý nước thải Dresen (Nguồn:[2])

Quy trình xử lý nước thải tại NMXLNT Dresden – Đức, công suất 300.000m3/ngày như sau:

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình xử lý tại NMXLNT Dresden

Nhà máy sử dụng bể Anoxic kết hợp mương oxy hóa trong quá trình xử lý sinh học Bùn hoạt tính sau bể lắng thứ cấp được tuần hoàn về bể Anoxic Hỗn hợp lỏng được tuần hoàn từ mương oxy hóa về bể Anoxic để thực hiện quá trình khử nitrat

Ưu điểm:

 Có công trình loại bỏ cát, giảm ăn mòn thiết bị

 Có khả năng xử lý đồng thời chất hữu cơ và chất dinh dưỡng

2.3.2 Trong nước

a Xí nghiệp quản lý nước thải Đà Lạt, công suất 7.400 m 3 /ngày.đêm

(Nguồn:[3])

Hình 2.8 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại Xí nghiệp quản lý Đà Lạt

Nước thải được thu từ hệ thống thoát nước khi dân cư đổ về xí nghiệp xử lý

Từ cống nước thải chảy qua song chắn rác thô để loại bỏ rác có kích thước lớn Nước thải tiếp tục qua song chắn rác tinh để giữ lại những chất rắn có kích thước nhỏ hơn trước khi chảy qua bể lắng cát Tại đây, các hạt cát được lắng, còn nước được chảy qua bể lắng hai vỏ dể loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước và ổn định bùn Nước sau khi lắng được cho tự chảy qua bể lọc sinh học nhằm loại bỏ hết các chất hữu cơ ra khỏi nước thải, sau đó nước và vi sinh vật được đưa ra lắng ở bể lắng thứ cấp Nước sau lắng được đưa qua hố bơm tuần hoàn và được khử trùng ở hồ sinh học

Bùn lắng từ bể lắng 2 vỏ được làm khô ở sân phơi bùn Nước rút từ sân phơi bùn, cùng với bùn từ bể lắng thứ cấp và bùn ở bể lắng cát được đưa về hố thu bùn, sau đó bơm lên bể lắng 2 vỏ để xử lý

Nhược điểm: đây là hệ thống sinh học hở nên phát sinh ra nhiều mùi hôi

b Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng, công suất 141.000 m 3 /ngày.đêm

(Nguồn:[4])

NMXLNT Bình Hưng là NMXLNT đầu tiên và lớn nhất ở Thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng giai đoạn 1 năm 2008, giai đoạn 2 hoàn thành vào 7/2/2015

Hình 2.9 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại NMXLNT Bình Hưng

Quy trình xử lý của NMXLNT Bình Hưng bao gồm các công đoạn xử lý sau:

Xử lý bậc 1: xử lý sơ bộ bằng phương pháp cơ học Bao gồm song chắn rác và

bể lắng sơ cấp Tại đây, nước thải được tách rác, cát và cặn vô cơ

Xử lý bậc 2: xử lý bằng phương pháp sinh học (bể Aerotank) Tại đây, các chất

ô nhiễm sẽ được loại bỏ bởi bùn hoạt tính trong điều kiện hiếu khí

Xử lý bậc 3: nước thải đầu ra được khử trùng bằng NaClO trước khi thải ra Kênh Tắc Bến Rô để giảm lượng Coliform có trong nước thải

Ưu điểm:

+ Hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao

+ Tự động hóa cao

Nhược điểm:

+ Chi phí xây dựng, đầu tư lớn Chi phí vận hành cao

+ Không chịu được những tải trọng đột ngột về tải trọng hữu cơ

+ Không có công trình xử lý Nito

c Nhà máy xử lý nước thải Thủ Dầu Một, công suất 17.650 m 3 /ngày.đêm

(Nguồn: [5])

Hình 2.10 Sơ đồ quy trình xử lý tại NMXLNT Thủ Dầu Một

Quy trình xử lý của NMXLNT Thủ Dầu Một gồm các công đoạn xử lý sau:

Xử lý bậc 1: Xử lý sơ bộ bằng phương pháp cơ học Bao gồm ngăn tiếp nhận có kết hợp hố lắng đá và song chắn rác thô với kích thước 20mm, song chắn rác tính với kích thước 6mm, bể lắng cát kết hợp với thổi khí Nước thải thu gom được tách rác, hạt cát, cặn vô cơ, các váng dầu và dầu mỡ trong nước thải

Xử lý bậc 2: Xử lý bằng phương pháp sinh học bùn hoạt tính theo công nghệ SBR dòng vào liên tục Tại đây, hầu hết các thành phần ô nhiễm trong nước thải được loại bỏ nhờ quá trình xử lý sinh học diễn ra trong bể SBR dòng vào liên tục Hoạt động của bể này cho phép dòng nước thải vào liên tục trong các giai đoạn riêng rẻ xảy ra trong cùng một bể

Xử lý bậc 3: Khử trùng bằng tia cực tím (UV) với bước sóng 𝜆 = 254 nm để giảm lượng Coliform có trong nước thải đầu ra

Xả thải: Nước sau khi khử trùng chảy vào hồ sinh học và chảy ra sông Sài Gòn

Nước tạo hồ này còn được bơm lên để sử dụng cho một số hoạt động khác của Nhà máy

Xử lý bùn: Bùn dư từ các công đoạn xử lý nước thải được bơm về bể cô đặc bùn,

đến bể giữ bùn, nhà vắt bùn và được xe thu gom, vận chuyển đến Khu Liên Hợp Xử Lý Chất Thải Rắn Nam Bình Dương

Xử lý mùi: Khử mùi bằng phương pháp hóa học, sử dụng chất hấp thụ các khí

độc hại kết hợp vật liệu đệm trong 2 tháp Tháp hấp thụ được sử dụng trên nguyên tắc: tạo ra sự tiếp xúc giữa chất khí ô nhiễm với các dung dịch xử lý ( bao gồm 3 loại: H2SO4, NaOH và NaOCl)

Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, không đòi hỏi nhiều diện tích so với bể khác

+ Hiệu quả xử lý cơ chất và Nito cao, đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột A + Công suất xử lý tăng 30% so với bể SBR truyền thống cùng thể tích + Sử dụng công nghệ, máy móc thiết bị hiện đại Kiểm soát linh hoạt + Tự động hóa cao (toàn bộ các hệ thống từ mạng lưới thu gom đến Nhà máy được đầu tư các máy móc, thiết bị hiện đại tự động hóa cao và được điều khiển bằng hệ thống PLC, các tín hiệu từ hệ thống được cập nhật liên tục và truyền về phòng điều khiển SCADA)

Nhược điểm:

+ Phải thường xuyên theo dõi bể

+ Người vận hành có trình độ chuyên môn cao

+ Chi phí vận hành bể SBR cao (tốn nhiều điện năng)

NHẬN XÉT CHUNG:

Từ thực trạng một số quy trình xử lý được đề cập bên trên ta thấy xử lý nước thải

đô thị đều qua ba công đoạn chủ yếu sau:

Xử lý bậc 1: Nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan trong nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý nước thải như: song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa,

bể trung hòa, bể tuyển nổi và bể lắng I

Xử lý bậc 2: Chủ yếu là ứng dụng các quá trình sinh học Các NMXLNT bằng công nghệ bùn hoạt tính (bùn hoạt tính truyền thống, bể phản ứng theo mẻ, mương oxy hóa, bùn hoạt tính theo nguyên tắc kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí) là chủ yếu Một số đô thị dành được quỹ đất cho xử lý nước thải, cho phép áp dụng những công nghệ có chi phí đầu tư và vận hành thấp như hồ sinh học, hồ sinh học có sục khí, bể lọc sinh học nhỏ giọt

Xử lý bậc 3: Thông thường công đoạn này chỉ cần khử khuẩn để đảm bảo nước trước khi được đổ vào các thủy vực không còn vi sinh vật gây bệnh: khử màu, khử mùi

và giảm lượng nhu cầu oxy sinh học cho nguồn tiếp nhận

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CHO THỊ XÃ DĨ AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG

3.1 Cơ sở dữ liệu của đề tài

Công nghệ xử lý phải thỏa mãn các yếu tố sau:

- Công suất nhà máy xử lý

- Yêu cầu năng lượng, hóa chất, thiết bị lựa chọn phải có sẵn trên thị trường

- Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra

- Tận dụng được công trình có sẵn

- Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý và bảo trì

3.2 Phân tích lựa chọn công nghệ

Chất lượng nước đầu vào: cho ta biết được lưu lượng và ô nhiễm đặc trưng của

dòng thải từ đó quyết định các phương pháp xử lý có thể áp dụng, nhằm đảm bảo xử lý được nước thải theo mức độ xử lý yêu cầu

Đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 40: 2011/BTNMT, cột A: đây là

tiêu chuẩn thải ra các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước Quyết định mức độ xử lý của

hệ thống để đưa ra các phương pháp xử lý phù hợp và hiệu quả

Xử lý triệt để: ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp, lựa chọn thiết bị và

lựa chọn hóa chất sử dụng để nhằm đảm bảo yêu cầu đặt ra

Giá thành: đầu tư và chi phí vận hành thấp

Khả năng xử lý dự phòng: có khả năng xử lý khi nhà máy có sự mở rộng về quy

mô xử lý

3.3 Tính chất nước thải đầu vào

Các phương pháp chính thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải đô thị là: phương pháp cơ học, phương pháp sinh học và khử trùng

Nước thải đô thị tại Thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương có tính chất tương đương với nước thải tại Nhà Máy Xử Lý Nước Thải Thủ Dầu Một nên các giá trị thông số nước thải đầu vào được lấy như bảng sau:

Bảng 3.1 Thông số nước thải đầu vào và sau khi đã được xử lý của Thị xã Dĩ An

ĐẦU VÀO

GIÁ TRỊ ĐẦU

RA (cột A, QCVN 40:2011/

✓ BOD5 vượt tiêu chuẩn 5,0 - 6,7 lần

✓ COD vượt tiêu chuẩn 3,3 – 4,7 lần

✓ Chất lơ lửng TSS vượt tiêu chuẩn 3,6 - 4,5 lần

✓ Nito vượt tiêu chuẩn 1,25 - 2,0 lần

✓ Amoni vượt tiêu chuẩn 3,0 - 4,0 lần

✓ Coliform vượt tiêu chuẩn 4000 - 6333 lần

 Từ kết quả trên cho thấy nước thải cần phải được xử lý 1 cách triệt để trước khi

xả ra nguốn tiếp nhận

Bể SBR cải tiến

Mương khử trùng

Hồ hoàn thiện

Nhà đầu vào (Song chắn rác tinh +

bể lắng cát thổi khí)

Nguồn tiếp nhậnQCVN 40:2011/BTMT, cột A

Chôn lấp

Bùn hoàn lưu

ép bùn

Chôn lấp

Nước tách bùn

❖ Thuyết minh quy trình công nghệ phương án 1

Xử lý bậc 1: Xử lý sơ bộ

Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt của người dân trên địa bàn Thị xã Dĩ An theo hệ thống cống dẫn qua ngăn tiếp nhận có đặt song chắn rác thô kết hợp với máy cào rác, tại đây rác được loại bỏ nhằm tránh gây hư hại tắc nghẽn bơm và các công trình tiếp theo Rác được thu hồi và đem đi xử lý Nước thải được dẫn bằng mương đến bể chứa trung gian, tại đây nước thải được bơm từ trạm bơm năng đến mương của nhà đầu vào đủ cao để nước thải có thể tự chảy xuyên suốt công trình Nước thải đi qua song chắn rác được đặt trước bể lắng cát ngang kết hợp với thanh gạt vớt dầu mỡ Một lượng cát sẽ được lắng lại tại bể, nhằm bảo vệ các công trình phía sau tránh làm tắc nghẽn hệ thống Cát được thu gom từ dưới đáy bể thông qua ống tháo cặn và chuyển đến công trình tách cát Rác, cát sau khi được tách ra được chuyển đến xí nghiệp xử lý chất thải rắn để xử lý Nước phát sinh từ quá trình rửa và nén rác, tách nước – rửa cặn, tháo nước trong lớp ván dầu sẽ chảy về ngăn tiếp nhận

Xử lý bậc 2: Xử lý sinh học

Nước thải qua máy khuấy trộn vào vùng hiếu khí của mương oxy hóa và tại đây xảy ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Nước thải được chuyển đến vùng thiếu khí Tại vùng này nito có thể bị loại bỏ bởi quá trình khử nitrat

và nước thải được dẫn đến bể lắng II Nước thải sau khi xử lý sẽ tràn qua máng tràn và dẫn vào bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải trước khi thải

ra hồ hoàn thiện rồi xả môi trường

Xử lý bậc 3: Quy trính khử trùng bằng NaClo

Nước thải được khử trùng bằng NaClO nhằm tăng cường sự tiếp xúc giữa nước thải và chất khử trùng bằng cách tạo sự xáo trộn và tạo thời gian lưu trong bể Sau khi qua bể khử trùng, hầu hết các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải được tiêu diệt và đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2010/BTNMT, cột A

Xử lý bùn

Bùn hoạt tính từ bể lắng II được tuần hoàn lại mương oxy hóa còn phần dư tại bể lắng II được đưa vào bể chứa và nén bùn Bùn dư từ bể chứa và nén bùn được đưa về máy ép bùn dây đai Máy ép bùn dây đai dùng để khử nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị Sau khi ra khỏi máy ép bùn lượng bùn khô được đem đi chôn lấp Nước tách bùn được đưa trở lại ngăn tiếp nhận

❖ Hiệu xuất xử lý của phương án 1:

Bảng 3.2 Hiệu xuất xử lý của phương án 1 Chỉ tiêu Đầu vào Công trình Đầu ra Hiệu suất (%)

Ngăn tiếp nhận (Song chắn rác thô)

Bảng 3.3 Tóm tắt hiệu suất xử lý của phương án 1

Chỉ tiêu Đầu vào

Cột A, QCVN 40:2011/BTNMT,

Bể nén bùn

Máy ép bùn

Nước tách bùn

Ủ làm phân compost

Chôn lấp

Ghi chú:

Đường nước Đường bùn, rác cát Đường khí

Cát

Nhà đầu vào (Song chắn rác tinh +

Bể lắng cát thổi khí)

Chôn lấp

BùnMáy thổi khí

Khí