thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố vũng tàu, công suất giai đoạn 1 22 000 m3 ngày đêm

Tập trung nghiên cứu hiện trạng hệ thống thu gom và xử lý nước thải , các loại hình công nghệ xử lý nước thải đô thị có thể áp dụng cho việc xử lý nước thải sinh hoạt tập trung vào các c

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU KHU DÂN CƯ TP.VŨNG TÀU 1

1.1.Giới thiệu điều kiện tự nhiên 1

1.1.1 Vị trí địa lý: 1

1.1.2 Điều kiện địa hình 1

1.1.3 Đặc điểm khí hậu 2

1.1.4 Điều kiện kinh tế - xã hội 2

1.1.5 Giới thiệu quy mô thành phố 2

1.2 Cơ sở hạ tầng 3

1.2.1 Giao thông 3

1.2.2 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy 4

1.2.3 Hệ thống cấp nước 4

1.2.4 Hệ thống thoát nước 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 5

2.1 Các thông số cơ bản 5

2.1.1 Các thông số vật lý 5

2.1.2 Các thông số hóa học 5

2.1.2.Các thông số sinh học 7

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải Sinh hoạt 8

2.2.1 Phương pháp cơ học 8

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa lý 9

2.2.2.1 Keo tụ 9

2.2.2.2 Tuyển nổi 9

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 10

2.2.4 Xử lý bùn cặn 14

a.Bể tự hoại 15

b.Bể metan 15

2.2.5 Phương pháp khử trùng 16

2.3 Nguồn nước thải thành phố 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 20

3.1 Tính toán công suất trạm xử lý 20

3.2 Phương án thu gom nước thải và và vị trí của trạm xử lý 20

3.3 Đề xuất và lựa chọn công nghệ 21

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 21

3.3.2 Đề xuất và lựa chọn công nghệ 22

Phương án 1 23

Phương án 2 25

3.4 Thiết kế các công trình đơn vị 31

3.4.1 Tính toán lưu lượng nước thải 31

3.4.2 Hầm tiếp nhận và song chắn rác tinh 32

3.4.3 Bể lắng cát ngang 34

3.4.4 Mương oxy hóa 36

3.4.5 Bể lắng II 45

3.4.6 Bể khử trùng 49

3.4.7 Khử mùi 51

3.5.Tính toán cao trình công trình xử lý 52

CHƯƠNG 4:KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH55 4.1 Mô tả quy trình công nghệ 55

4.1.1 Sơ đồ khối 55

4.1.2 Mô tả quy trình 55

4.2 Các thông số vận hành 57

4.2.Giám sát và điều khiển các hệ thống của nhà máy 62

4.3 Kế hoạch dự phòng/giải quyết sự cố 64

CHƯƠNG 5: KHAI TOÁN SƠ BỘ CHI PHÍ ĐẦU TƯ VÀ QUẢN LÝ VẬN

HÀNH 69

5.1 Phần xây dựng 69

5.2 Phần thiết bị 70

5.3.Tổng dự toán đầu tư ban đầu 73

5.4 Suất đầu tư cho 1 m3 nước thải 73

5.5 Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải 74

5.5.1 Chi phí vận hành 74

5.5.2.Chi phí hóa chất 75

5.5.3 Chi phí công nhân 76

5.6 Tổng chi phí vân hành 76

CHƯƠNG 6: SƠ BỘ CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG TRÌNH VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 77

6.1 Hiện trạng môi trường 77

6.2 Những tác động của công trình trong giai đoạn chuẩn bị 77

6.2.2.Nguồn tác động 77

6.2.3.Đánh giá tác động 77

6.3.Những tác động của công trình trong giai đoạn thực hiện 78

6.3.1.Nguồn tác động 78

6.3.2 Đối tượng, quy mô bị tác động 79

6.3.3 Đánh giá tác động 81

6.4.Giai đoạn hoạt động 89

6.4.1.Nguồn tác động 89

6.4.2.Đối tượng, quy mô bị tác động 91

6.4.3 Đánh giá tác động 92

6.5 Quy trình quản lý và giám sát môi trường 98

6.5.1 Quy trình quản lý môi trường 98

6.5.2 Quy trình giám sát môi trường 99

Kết luận và kiến nghị Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 1

Hình 2.1 Các khu vực trong một ao xử lý nước thải 12

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1 24

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ phương án 2 26

Hình 3.3 Song chắn rác cơ tinh 33

Hình 4.1 Sơ đồ kế hoạch bảo dưỡng 69

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Thông số nước thải đầu vào và quy chuẩn nước sau xử lý 28

Bảng 3.2 Thông số nước thải đầu vào và đầu ra sau mỗi công trình 29

Bảng 3.3 Bảng hệ số không điều hòa chung 32

Bảng 3.4 Thông số Song chắn rác tinh 34

Bảng 3.5 Thông số thiết kế bể lắng cát 37

Bảng 3.6 Thông số thiết kế mương oxy hóa 46

Bảng 3.7 Thông số thiết kế bể lắng II 48

Bảng 3.8 Thông số thiết kế bể nén bùn 49

Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể tiếp xúc 51

Bảng 4.1 Các giải pháp và khắc phục 65

Bảng 5.1 : Khai toán phần xây dựng 70

Bảng 5.2 : Khai toán phần thiết bị 71

Bảng 5.3 : Bảng chi phí đầu tư 74

Bảng 5.4 : Bảng chi phí điện năng vận hành 75

Bảng 5.5: Bảng chi phí hóa chất 76

Bảng 5.6 :Bảng chi phí nhân công 77

Bảng 6.1 : nguồn tác động liên quan đến chất thải trong giai đoạn xây dựng 79

Bảng 6.2 : nguồn tác động liên quan đến chất thải trong giai đoạn xây dựng 80

Bảng 6.3 : Tóm tắt mức độ tác động đến môi trường của các hoạt động trong giai đoạn

xây dựng của dự án 81

Bảng 6.4 : Đối tượng, quy mô, thời gian bị tác động trong giai đoạn xây dựng dự án 82

Bảng 6.5 : thành phần các chất trong khói thải ô tô 83

Bảng 6.6: Hệ số ô nhiễm của công đoạn hàn, tiện sắt thép 84

Bảng 6.7: Hệ số ô nhiễm của công đoạn hàn hoặc cắt kim loại bằng hơi 84

Bảng 6.8: Mức độ ồn tối đa cho phép của phương tiện giao thông vận tải đường bộ 85

Bảng 6.9: Tải lượng chất ô nhiễm do mỗi người hàng ngày đưa vào môi trường 86

Bảng 6.10 Tải lượng các chất ô nhiễm thải vào môi trường 87

Bảng 6.11 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt 90

Bảng 6.12: Các nguồn gây tác động môi trường không liên quan tới chất thải trong thời gian hoạt động 91

Bảng 6.13: Tóm tắt mức độ tác động đến môi trường của các hoạt động khi dự án đi vào hoạt động 92

Bảng 6.14: Đối tượng, quy mô bị tác động trong giai đoạn hoạt động 93

Bảng 6.15: Tác động của các chất gây ô nhiễm trong nước thải 95

Bảng 6.16: Tác động của các chất ô nhiễm không khí 96

Để đáp ứng một trong những yêu cầu trên, trong quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và kế hoạch bảo vệ môi trường thành Phố việc nghiên cứu và đề xuất công nghệ thích hợp xử lý nước thải sinh hoạt cho TP là thực sự cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Thiết kế xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư lưu lượng 22000 m3/ngày đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt các chỉ tiêu loại A theo QCVN 14 : 2008/BTNMT trước khi xả ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Tập trung nghiên cứu hiện trạng hệ thống thu gom và xử lý nước thải , các loại hình công nghệ xử lý nước thải đô thị có thể áp dụng cho việc xử lý nước thải sinh hoạt (tập trung vào các công nghệ xử lý sinh học bể aeroten và hồ sinh học) & các tiêu chuẩn quy định hiện hành và tương lai đối với việc xả thải nước thải sinh hoạt

▪ Tổng quan về nước thải sinh hoạt

▪ Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

▪ Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt

▪ Lựa chọn phương án xử lý tối ưu

▪ Tính toán & thiết kế các công trình đơn vị

▪ Tính toán chi phí xây dựng, chi phí xử lý 1m³ nước thải

▪ Xây dựng kế hoạch quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải

▪ Nhận xét kết luận

▪ Thực hiện các bản vẽ thiết kế

4 Đối tượng khảo sát của đề tài

Đối tượng khảo sát của đề tài là hiện trạng các công trình xử lý nước thải hiện

có, hệ thống thu gom, điều kiện dân số, tài chính của thành phố cũng như một số các công trình xử lý nước thải đã có trong nước và trên thế giới…

4 Phương pháp nghiên cứu

Theo sát đề tài, tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn và nghiên cứu thực tiễn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là rất lớn Việc nghiên cứu, xem xét công Mương oxy hóa có thích hợp trong việc xử lý nước thải sinh hoạt ở các thành phố là hết sức cấp thiết, góp phần hỗ trợ chủ đầu tư đưa ra quyết định chính thức trong viêc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp

6 Cấu trúc của đề tài

Đề tài có cấu trúc như sau:

Chương 1: Giới thiệu khu dân cư Tp.Vũng Tàu

Chương 2: Tổng quan về nước thải và các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt Chương 3: Thiết kế trạm xử lý nước thải

Chương 4: Khởi động hệ thống và hướng dẫn vận hành

Chương 5: Khai toán sơ bộ chi phí đầu tư và quản lý vận hành

Chương 6: Sơ bộ các vấn đề môi trường của công trình và các biện pháp khắc phục

CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU KHU DÂN CƯ TP.VŨNG TÀU

1.1.Giới thiệu điều kiện tự nhiên

Thành phố Vũng Tàu nằm ở phía Nam tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu ; Có 4 mặt giáp biển

và sông rạch; Phía Đông và phía Nam giáp Biển Đông ; Phía Tây giáp Vịnh Gành Rái ; Phía Bắc giáp thành phố Bà Rịa, huyện Tân Thành và huyện Long Điền

Hình 1.1.Bản đồ hành chính tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

1.1.1 Vị trí địa lý:

Vũng Tàu tiền thân là Đặc khu Vũng Tàu - Côn Đảo là một bán đảo giáp Bà Rịa và huyện Long Điền qua sông Cỏ May, nằm trên bán đảo cùng tên và có cả đảo Long Sơn và đảo Gò Găng, cách Thành phố Hồ Chí Minh 125 km về phía Đông Nam theo đường bộ và 80 km theo đường chim bay, đây là cửa ngõ quan trọng của vùng Đông Nam Bộ ra biển Nếu nhìn theo chiều Bắc Nam, Vũng Tàu nằm ở khúc quanh đang đổi hướng từ Nam sang Tây của phần dưới chữ S (bản đồ Việt Nam) và nhô hẳn ra khỏi đất liền như một dải đất có chiều dài khoảng 14 km và chiều rộng khoảng 6 km

1.1.2 Điều kiện địa hình

Vũng Tàu là một thành phố biển có 42 km bờ biển bao quanh, có núi Lớn (núi Tương Kỳ) cao 245 m và núi Nhỏ (núi Tao Phùng) cao 170 m Trên núi Nhỏ có ngọn hải đăng cao 18 m, chiếu xa tới 30 hải lý và có tuổi đời trên 100 năm, được coi là ngọn hải đăng lâu đời nhất Việt Nam Trên núi lớn có Hồ Mây là một hồ nước ngọt lớn và rừng nguyên sinh Thành phố được bao bọc bởi biển, các cánh rừng nguyên sinh, các ngọn núi cao, ngoài ra còn có sông và nhiều hồ nước lớn giúp khí hậu nơi đây quanh năm mát

mẻ ôn hòa, trong thành phố có rất nhiều cây xanh và hoa được trồng ở mọi nơi

1.1.3 Đặc điểm khí hậu

Bà Rịa - Vũng Tàu thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa; một năm chia hai mùa rõ rệt Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, thời gian này có gió mùa TâyNam Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thời gian này có gió mùa Đông Bắc Nhiệt độ trung bình hàng năm là 27 °C, tháng thấp nhất khoảng 24,8 °C, tháng cao nhất khoảng 28,6 °C Số giờ nắng rất cao, trung bình hàng năm khoảng 2400 giờ Lượng mưa trung bình 1500mm

Bà Rịa - Vũng Tàu nằm trong vùng ít có bão

1.1.4 Điều kiện kinh tế - xã hội

Vũng Tàu có thế mạnh về phát triển dầu khí, cảng biển và du lịch

• Nằm trên thềm bờ biển của một khu vực giàu dầu khí và khí đốt, Vũng Tàu hay cả tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu là tỉnh xuất khẩu dầu khí lớn nhất Việt Nam

Nghề thủ công sản xuất hàng mỹ nghệ của Vũng Tàu cũng phát triển Những đồ trang sức được làm công phu từ các sản phẩm như vỏ ốc, đồi mồi

20 năm qua (1/11/1991 – 1/11/2011) với tốc độ tăng trưởng hàng năm bình quân là 18%/năm, TP Vũng Tàu đã không ngừng vươn lên về mọi mặt để xứng đáng với vai trò là một đô thị tỉnh lỵ, trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, khoa học kỹ thuật của tỉnh Phát triển kinh tế tại TP Vũng Tàu trong những năm qua không chỉ đạt được sự tăng trưởng cao mà còn bảo đảm những yêu cầu của sự phát triển bền vững, theo đúng định hướng, cơ cấu phát triển kinh tế của địa phương

Về mặt hành chính, Phòng Giáo dục và Đào tạo Thành phố chỉ quản lý các trường mầm non, tiểu học và trung học cơ sở Các trường đại học, cao đẳng và trung học phổ thông do Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu quản lý

Hệ thống giáo dục mầm non và phổ thông công bố đều trên các khu dân cư trong thành phố

Về giáo dục đại học, cao đẳng và trung cấp, trên toàn thành phố có 6 trường

TP.Vũng Tàu có 2 bệnh viện và nhiều trung tâm y tế phường, xã

1.1.5 Giới thiệu quy mô thành phố

Vũng Tàu gồm 16 phường: 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, Nguyễn An Ninh, Rạch Dừa, Thắng Nhất, Thắng Nhì, Thắng Tam và 1 xã đảo Long Sơn

Diện tích và dân số của các đơn vị hành chính (năm 2015)

• Phường 1: diện tích: 1,37 km², dân

• Phường Thắng Nhì: diện tích: 2,7 km², dân số: 27.148 người

• Phường Thắng Tam: diện tích: 2,5 km², dân số: 25.138 người

• Phường Nguyễn An Ninh: diện tích:

Theo trong quy hoạch tổng thể số dân phục vụ bời nhà máy là :

- Số dân năm 2015 : 107,300 người

- Số dân năm 2020 : 115,000 người

Với tỉ lệ gia tăng dân số 1,4 %/ Năm

1.2 Cơ sở hạ tầng

1.2.1 Giao thông

Đường bộ: Tỉnh có hệ thống giao thông khá hoàn chỉnh nối các huyện thị với nhau Quốc lộ 51A (8 làn xe) chạy qua tỉnh dài gần 50 km Trong những năm tới sẽ

có Đường cao tốc Biên Hòa - Vũng Tàu 6 làn xe song song với Quốc lộ 51A

Đường sông: Hệ thống các cảng biển như nêu trên Từ Vũng Tàu có thể đi Thành phố

Hồ Chí Minh bằng tàu cánh ngầm

Tỉnh cũng đang triển khai di dời sân bay Vũng Tàu sang đảo Gò Găng thuộc ngoại thành Vũng Tàu và xây dựng sân bay Gò Găng thành sân bay Quốc tế kết hợp với phục vụ hoạt động bay thăm dò và khai thác dầu khí

Đường sắt: hiện tại chưa có đường sắt đến tỉnh Theo quy hoạch đến năm 2015 của ngành đường sắt, một đường sắt đôi cao tốc khổ rộng 1.435 m sẽ được xây dựng nối Tp HCM và Vũng Tàu, tốc độ thiết kế: trên 300 km/g

1.2.2 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy

Theo quy định hiện hành về phòng cháy chữa cháy, ở mỗi khu vực bố trí các họng nước cứu hỏa theo khoảng cách phù hợp Hệ thống máy bơm gồm 01 máy dùng điện và 01 máy dùng xăng phòng khi có sự cố Mỗi tầng đều có hộp chữa cháy kèm theo các bình bọt

Bố trí mạng cấp nước chữa cháy: dạng mạng vòng kết hợp với mạng cụt Sử dụng chung với hệ thống cấp nước sinh hoạt

1.2.4 Hệ thống thoát nước

- Hệ thống thoát nước

Hệ thống ống thoát nước sinh hoạt sẽ được mạng lưới thu gom thông qua đường ống và các trạm bơm trước khi dẫn đến trạm xử lý Tổng lưu lượng nước thải cần xử lý bằng 80% lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt, thương mại Để đảm bảo trạm xử lý nước thải hoạt động hiệu quả và an toàn, trạm xử lý cần được xây dựng và xử lý đạt quy chuẩn môi trường QCVN 14:2008/BTNMT (cột B) trước khi được thải ra biển

❖ Hệ thống thu gom rác thải

Chất thải rắn ra từ khu dân cư bao gồm: thực phẩm, rau quả dư thừa, bọc nilon, giấy, lon, chai…

Rác thải trong khu nhà ở sẽ được thu gom hàng ngày, tập trung tại khu vực kế bên khu xử lý nước thải, và sẽ kết hợp với Công ty Dịch vụ công ích thu gom và vận chuyển về khu xử lý rác thải tập trung của tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét)

- Các chất hữu cơ không tan

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý

❖ Mùi

Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S – mùi trứng thối Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S

❖ Độ màu

Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc

do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt – Co)

Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng

để đánh giá trạng thái chung của nước thải

2.1.2 Các thông số hóa học

Độ pH của nước

pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng

để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trong nước

pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường

Nước thải sinh hoạt có pH = 7.2 – 7.6

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)

COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm

cả vô cơ và hữu cơ Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hóa toàn bộ các chất hóa học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần các hợp chất dễ phân hủy bởi vi sinh vật

COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ

đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD)

BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật

sử dụng oxy hòa tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật

Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO)

DO là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thủy sinh, côn trùng,) thường được tạo ra do sự hòa tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo

Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 – 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân hủy hóa chất, sự quang hợp của tảo và v.v… Khi nòng

độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết Do vậy, DO là một chỉ

số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thủy vực

Nitơ và các hợp chất chứa Nitơ

Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt Trái Đất Nitơ là thành phần cấu thành protein có trong tế bào chất cũng như các acid amin trong nhân tế bào Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trường với lượng rất lớn Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ

vô cơ như NH4+, NO2-, NO3- và có thể cuối cùng là trả lại N2 cho không khí

Như vậy, trong môi trường đất và nước luôn tồn tại các thành phần chứa Nitơ từ các protein có cấu trúc phức tạp đến acid amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên

Trong nước mặt cũng như nước ngầm, Nitơ tồn tại ở 3 dạng chính là: ion amoni (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-) Dưới tác động của nhiều yếu tố hóa lý và do hoạt động của một số sinh vật các dạng Nitơ này chuyển hóa lẫn nhau, tích tụ lại trong nước

ăn và có độc tính đối với con người Nếu sử dụng nước có NO2- với hàm lượng vượt mức cho phép kéo dài, trẻ em và phụ nữ có thai có thể mắc bệnh xanh da vì chất độc này cạnh tranh với hồng cầu để lấy oxy

Phospho và các hợp chất chứa phosphor

Nguồn gốc của các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước

Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate Các hợp chất chứa phosphate được chia thành phosphate vô cơ và phosphate hữu cơ

Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật Việc xác định Phospho tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá

trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học

Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam

Chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp

2.1.2.Các thông số sinh học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống ký sinh, phát

triển và sinh sản Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tang, bao gồm vi khuẩn, virus, giun sán

Vi khuẩn: các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa…

Virus: có trong nước thải có thể gây bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tùy xám, viêm gan… Thông thường khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được virus

Giun sán (helminths): giun sán là loại sinh vật ký sinh có dòng vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải Sinh hoạt

2.2.1 Phương pháp cơ học

2.2.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị cho các công việc xử lý tiếp theo đó Song chắn rác để chắn giữ rác bẩn thô có kích thước lớn (giấy, rau, cỏ, nhành cây…) Song chắn rác thường được đặt trước để bảo vệ các bơm không bị nghẹt hay ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sau

2.2.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát thường dùng để chắn giữ các hạt cặn lớn có trong nước thải mà chủ yếu là cát Loại cát khỏi nước thải để tránh gây cản trở cho các quá trình xử lý về sau (xử lý sinh học), tránh nghẹt ống dẫn, hư máy bơm, ở bể metan và bể lắng hai vỏ thì cát

là chất thừa

Các hạt cát và các hạt cặn không hoà tan trong nước thải khi đi qua bể lắng cát

sẽ rơi xuống đáy dưới tác dụng của lực hấp dẫn bằng tốc độ tương ứng với trọng lượng riêng của nó

Các loại bể lắng cát: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến,

bể lắng cát làm thoáng

Trong công trình này có một công trình phụ là sân phơi cát Do cát lấy ra khỏi nước thải có chứa nhiều nước nên cần sân phơi để tách nước giảm thể tích cho cát, nước thu được cho lại vào đầu bể lắng cát Cát thu được đem đổ bỏ

2.2.1.3 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm

lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

2.2.1.5 Bể lắng

Nước thải trước khi đi vào xử lý sinh học, cần loại bỏ các cặn bẩn không tan ra khỏi dòng bằng bể lắng (bể lắng đợt I), sau khi qua xử lý sinh học nước thải được lắng lại ở bể lắng II tại đây bùn sinh học được giữ lại và được tuần hoàn về bể xử lý sinh học

Bể lắng có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hay hình tròn, được thiết kế để loại

bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước thải theo dòng liên tục ra vào bể

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Cơ sở của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dưới dạng hòa tan không độc hại Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích lý, tuyển nổi…

2.2.2.1 Keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không hề tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thướt quá nhỏ

Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm (Al2SO4)3.18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O); phèn sắt (Fe2(SO4)3.2H2O;

Fe2(SO4)3.3H2O; FeSO4.7H2O và FeCl3) hoặc chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân

tử có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp Các chất keo tụ cao phân tử cho phép nâng cao đáng kể hiệu quả của quá trình keo tụ và lắng bông cặn sau đó

2.2.2.2 Tuyển nổi

Tuyển nổi được ứng dụng để xử lý các chất lơ lửng trong nước (bùn hoạt tính, màng vi sinh vật) Nước thải được nén đến áp suất 40 – 60 psi với khối lượng không khí bão hòa Khi áp suất của hỗn hợp khí-nước này được giảm đến áp suất khí quyển trong

bể tuyển nổi thì những bọt khí nhỏ bé được giải phóng Bọt khí có khả năng hấp phụ các bông bùn và các chất lơ lửng hoặc nhũ tương (dầu, sợi…) làm chúng kết dính lại với nhau và nổi lên trên bề mặt Hỗn hợp khí-chất rắn nổi lên tạo thành váng trên bề mặt Nước đã được loại bỏ các chất rắn lơ lửng được xả ra từ đáy của bể tuyển nổi

a Tuyển nổi với việc tách bọt khí ra khỏi dung dịch

Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa các chất bẩn nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch quá bão hòa không khí Sau đó không khí được tách ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt cực nhỏ và lôi kéo các chất bẩn nổi lên mặt nước Có 3 dạng tuyển nổi phổ biến:

+ Tuyển nổi chân không

+ Tuyển nổi áp lực

+ Tuyển nổi không áp lực

b Tuyển nổi với việc cung cấp không khí nén qua tấm xốp, ống châm

lỗ

Tuyển nổi với thổi không khí nén qua các vòi

Tuyển nổi với phân tán không khí qua các tấm xốp

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học

2.2.3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật

để phân huỷ các chất hữu cơ nhiễm bẩn Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô cùng quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Muốn đảm bảo điều kiện này nước thải phải:

• Không có chất độc làm chết hoặc ức chế toàn hệ vi sinh vật trong nước thải Cần chú ý đến hàm lượng các kim loại nặng (thứ tự độc hại giảm dần: Sb > Ag > Cu

> Hg > Co  Ni > Pb > Cr3+ > V  Cd > Zn > Fe ), muối của các kim loại này ảnh hưởng nhiều tới đời sống vi sinh vật, nếu vượt ngưỡng cho phép các vi sinh vật không thể sinh trưởng được và có thể bị chết

• Chất hữu cơ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng (hidratcacbon, protein, lipit hoà tan…) cho vi sinh vật

• Nước thải đưa vào xử lý sinh học có hai thông số đặc trưng là BOD và COD Tỷ

số của hai thông số này là COD/BOD  2 mới có thể đưa vào xử lý sinh học Nếu COD lớn hơn nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo, hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa hoà tan thì phải qua xử lý sinh học kỵ khí

Các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như ao hồ sinh học, cánh đồng lọc, cánh đồng tưới…

Ao hồ sinh học

Ao hồ sinh học hay còn gọi là ao hồ ổn định nước thải, xử lý nước thải trong các ao

hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ thời xa xưa

Hình 2.1 Các khu vực trong một ao xử lý nước thải

Ao hồ hiếu khí

Là loại ao nông 0.3 –0.5 m có quá trình oxy hoá các chất hữu cơ chủ yếu nhờ các vi

sinh vật hiếu khí Loại ao này gồm có hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo

Ao hồ kỵ khí

Ao hồ kị khí là loại ao sâu ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí Các vi sinh vật kị khí hoạt động không cần oxy của không khí Chúng sử dụng oxy ở các hợp chất chứa nitrat, sulfat… để oxy hoá các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại rượu và khí CH4, H2S,

CO2 … và nước Ao hồ kị khí thường dùng để lắng và phân huỷ các cặn lắng ở vùng đáy Loại ao này có thể tiếp nhận nước thải (kể các nước thải công nghiệp) có độ nhiễm bẩn lớn, BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo Nước thải lưu ở hồ kị khí thường sinh ra mùi hôi khó chịu vì thế không nên bố trí các loại ao này gần các khu dân cư và xí

nghiệp

Ao hồ tùy nghi

Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế Đó là loại kết hợp có hai quá trình song song: Phân hủy hiếu khí và phân hủy kị khí Hồ tuỳ nghi xét theo chiều sâu có 3 vùng: Vùng trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khí tuỳ tiện, vùng phía đáy sâu là vùng

kị khí Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn nhờ khuếch tán qua mặt nước do gió và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời

2.2.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vi sinh vật hiếu khí Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi qua bể thấm vào lớp vật liệu lọc th́ các cặn bẩn sẽ bị giữ lại tạo thành màng gọi là màng vi sinh Vi sinh này hấp phụ các chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy được thực hiện Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt hai Một số bể Biophin thường gặp:

• Khả năng chịu tải: Bể Biophin nhỏ giọt, Biophin cao tải

• Khả năng làm thoáng: Biophin làm thoáng tự nhiên, làm thoáng nhân tạo

• Chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục, Biophin làm việc gián đoạn

• Theo mức độ xử lý: Biophin xử lý hoàn toàn và Biophin xử lý không hoàn toàn

• Theo công nghệ: Biophin một bậc hay hai bậc

Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí

Vi khuẩn trong màng vi sinh dính bám hoạt động có hiệu quả cao hơn vi khuẩn trong môi trường thể tích (hạt cặn lơ lửng) Tuy nhiên, cấu trúc của màng sinh học rất phức tạp, không đồng đều do đó không thể xác định chính xác những thông số lý học và những

hệ số của mô hình, mối quan hệ theo kinh nghiệm dựa trên thực nghiệm quan sát được

sử dụng cho thiết kế Kích thước công trình to lớn và đòi hỏi trình độ vận hành cao so với bể sinh học lơ lửng

Bể Aeroten

Bể Aeroten là công trình làm bằng bêtông, bê tông cốt thép… với mặt bằng thông dụng nhất là hình chữ nhật Hỗn hợp bùn và nước thải được cho chảy qua suốt chiều dài bể Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 1 có chứa 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 cặn có màu nâu sậm 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 thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới

Mương oxi hóa

Lần đầu tiên được ứng dụng xử lý nước thải tại Hà Lan ( 1950) do tiến sỹ Pasveer chủ trì Đây là một dạng Aerotank cải tiến khuấy trộn hoàn chỉnh trong điều kiện hiếu khí kéo dài chuyển động tuần hoàn trong mương

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 thành 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 hoc sử dung 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

Nước thải

Bể Aeroten

Không khí

Bể lắng Nước sau xử

lý Bùn dư

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng lơ lửng hiếu khí

• Ưu điểm của mương oxi hóa:

 Mực nước luôn ổn 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 của mương oxi hóa:

Bên cạnh những ưu điểm thì mương oxy hóa cũng có những nhược điểm như yêu cầu về diện tích xây dựng cao hơn các công trình xử lý sinh học hiếu khí khác

- Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác (gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: Cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau…) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác (nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý

Cát từ các bể lắng cát được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào các mục đích khác

Cặn tươi từ các bể lắng đợt I được dẫn đến bể mêtan để xử lý

Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt II được dẫn trở lại bể Aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý

Đối với các trạm xử lý nước thải sử dụng bể Biophin với sinh vật bám dính, thì bùn lắng được gọi là màng vi sinh vật và được dẫn đến bể mêtan

Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96 – 97% Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước

có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: Sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo như: Thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép,

Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: Thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén, băng tải…Sau khi sấy độ ẩm còn 25 – 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển

Đối với các trạm xử lý nước thải có công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: Nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi bùn

a.Bể tự hoại

Bể tự hoại là công trình đồng thời làm hai chức năng: Lắng và phân huỷ cặn lắng Cặn lắng giữ lại trong bể từ 3 – 6 tháng, dưới tác động của các vi sinh vật kỵ khí các chất hữu cơ được phân huỷ một phần tạo thành các chất khí phần khác tạo thành các hợp chất

vô cơ

Bể thường được xây thành hai ngăn: Ngăn chứa và ngăn lắng Ngăn lắng nhỏ chỉ bằng 1/3 ngăn chứa Hiện nay bể tự hoại ít được sử dụng do một số nhược điểm là gây ra mùi hôi thối, nước ra khỏi bể có nhiều khí H2S và có phản ứng axit, nên rất khó xử lý ở

những giai đọan tiếp theo

Trên các công trình xử lý hiện nay người ta thường cho lên men hỗn hợp cặn tươi và bùn hoạt tính dư Sự khoáng hoá trong quá trình lên men cặn có quan hệ mật thiết với quá trình tách các sản phẩm phân huỷ thành hơi khí và nước bùn Như vậy thành phần hoá học của cặn cũng được thay đổi

Hiệu suất công tác của bể mêtan được đánh giá theo giá trị phân huỷ các chất mà đặc trưng của nó hoặc là mức độ tách hơi khí Pr, %, hoặc là độ hao hụt các chất không tro

• Máy ép băng tải: Bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối đa lượng nước có trong bùn Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polyme để kết dính bùn

• Lọc chân không: Thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính Khi trụ quay nhờ máy bơm chân không cặn bị ép vào vải bọc Khi mặt tiếp xúc cặn không còn nằm trong phần ngập nữa, thì dưới tác động chân không nước được rút khỏi cặn Nhờ bản dao đặc biệt sẽ cạo sạch cặn khỏi vải lọc

• Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột Rôtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau Dưới tác động của lực li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường của rôtơ và được dồn lăn đến khe hở, đổ

ra thùng chứa bên ngoài Nước bùn chảy ra qua khe hở của phía đối diện Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm Phần dưới gồm ngăn chứa cặn Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước

2.2.5 Phương pháp khử trùng

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

xử lý sinh học trong công trình nhân tạo (Aeropin hay Aeroten) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn khoảng 5%, trong hồ sinh học hoặc cánh đồng lọc còn lại khoảng 1 ÷ 2%, nhưng để tiệt tiêu hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh thì nước thải cần phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Dùng các hóa chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán,…để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn tiếp nhận hoặc tái

sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc các tác nhân vật lý, như ozon, tia tử ngoại,…

Hóa chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc được bay hơi, không còn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc các mục đích sử dụng khác

Tốc độ khử trùng càng nhanh khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng Tốc độ khử trùng chậm

đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác Trong quá trình xử lý nước thải công đoạn khử khuẩn thường được sử dụng ở cuối quá trình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn

Các chất sử dụng để khử khuẩn thường là: Khí hoặc nước clo, nước javel, vôi clorua, các hipoclorit

2.2.5.1 Phương pháp Chlor hóa

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụng với nước đều tạo thành phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn:

- Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh

- Sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào

Clo cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3đối với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn Clo phải được trộn đều với nước để đảm bảo hiệu quả khử trùng Thời gian tiếp xúc giữa hóa chất và nước thải tối thiểu là 30 phút trước khi nước thải thải ra nguồn tiếp nhận

Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit hyđrocloric:

Cl2 + H2O  HOCl + HCl Hoặc ở dạng phương trình phân ly:

Cl2 + H2O  2H+ + OCl- + Cl

-2.2.5.2 Phương pháp Chlor hóa nước thải bằng clorua vôi

Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohyđric

Ca(OCl)2 + H2O  CaO + 2HOCl 2HOCl  2H+ + 2OCl- Khả năng khử trùng của clo phụ thuộc vào sự tồn tại của HOCl Khi pH tăng thì nồng

độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm đi tương ứng Với clorua vôi được hòa trộn sơ bộ tại thùng hòa trộn cho đến dung dịch có nồng độ khoảng 10 ÷ 15% sau

đó chuyển qua thùng dung dịch, tại đây được bơm định lượng bơm dung dịch clorua vôi với liều lượng nhất định tới hòa trộn với nước thải

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các bể bơi Là chất khó hòa tan nên iod được dùng ở dạng dung dịch bảo hòa Độ hòa tan của iod phụ thuộc vào nhiệt độ của nước Ở 0oC độ hòa tan là 100 mg/l Ở 20oC là 300 mg/l khi độ

pH của nước nhỏ hơn 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0,3 ÷ 1 mg/l nếu sử dụng liều lượng cao hơn 1,2 mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị iod

Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật và rêu

tảo sống trong nước

Khử trùng bằng ion kim loại nặng đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ ion kim loại nặng để giảm thời gian diệt trùng vì ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người

2.2.5.3 Khử trùng nước thải bằng iod

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các bể bơi Là chất khó hòa tan nên iod được dùng ở dạng dung dịch bảo hòa Độ hòa tan của iod phụ thuộc vào nhiệt độ của nước Ở 0oC độ hòa tan là 100 mg/l Ở 20oC là 300 mg/l khi độ

pH của nước nhỏ hơn 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0,3 ÷ 1 mg/l nếu sử dụng liều lượng cao hơn 1,2 mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị iod

2.2.5.4 Khử trùng nước bằng ion của các kim loại nặng

Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật và rêu

tảo sống trong nước

Khử trùng bằng ion kim loại nặng đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ ion kim loại nặng để giảm thời gian diệt trùng vì ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người

2.2.5.5 Khử trùng nước bằng ozon

Độ hòa tan của ozon vào nước gấp 13 lần độ hòa tan của oxy Khi mới cho ozon vào nước, tác dụng diệt trùng xảy ra rất ít, khi ozon đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vi khuẩn có trong nước, lúc đó tác dụng khử trùng của ozon mạnh và nhanh gấp 3100 lần so với clo, thời gian khử trùng xảy ra trong khoảng từ (3 ÷ 8) giây

Liều lượng ozon cần để khử trùng nước từ (0,2 ÷ 0,5) mg/lýt, tùy thuộc vào chất lượng nước đã xử lý Ozon có tác dụng diệt vi rút rất mạnh khi thời gian tiếp xúc đủ dài, khoảng

5 phút

Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn năng lượng điện lớn và chi phí đầu tư ban đầu cao Ưu điểm không có mùi, giảm nhu cầu oxy của nước, giảm nồng độ chất hữu cơ, giảm nồng độ các chất hoạt tính bề mặt, khử màu, phênol, xianua, tăng nồng độ oxy hòa tan, không có sản phẩm phụ gây độc hại và tăng vận tốc lắng của các hạt cặn lơ lửng

2.2.5.6 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tác dụng diệt

Nguyên lý khử trùng nước diễn ra như sau: Dùng các đèn bức xạ tử ngọai, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phần tử protit của tế bào

vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và làm mất khả năng trao đổi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng càng cao khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng

2.3 Nguồn nước thải thành phố

Nước thải sinh hoạt của thành phố Vũng Tàu là loại nước được thải ra từ quá trình sử dụng nước hàng ngày như tắm giặt , rửa , vệ sinh , của các hộ gia đình , văn phòng , trường học , các khu du lịch ,

Nước thải này thường có nồng độ ô nhiễm cao do chứa các chất độc hại như chất tẩy rửa , thuốc trừ sâu , hóa chất , vi khuẩn , vi sinh vật , Nitơ , photpho , BOD5, COD , được thải ra trong quá trình sử dụng sinh hoạt Các chất này rất độc hại, ảnh hượng trực tiếp đến sức khỏe của con người đặc biệt là virus, vi khuẩn , giun sán Nếu thải ra môi trường có thể ảnh hưởng đến môi trường của địa phương đặc biện là thành phố du lịch

và nuôi trồng thủy hải sản như Vũng Tàu

Với thực trạng nguồn nước sinh hoạt đang bị ô nhiễm nặng một phần lớn là do cách

xử lý thải nước thải trong quá trình sinh hoạt không được đáp ứng một các đúng cách

Vì vật cần giải quyết vấn đề này đề đảm bảo môi trường , cũng như đảm bảo sức khỏe con người Để nắm được phương phát xử lý nước thải sinh hoạt tốt nhất cần đi phân tích để có được thông tin để từ đó chọn ra phương pháp sử lý tốt hơn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 Tính toán công suất trạm xử lý

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt

-𝑞𝑡𝑐 : Tiêu chuẩn thoát nước nước 𝑞𝑡𝑐 =160 l/người ngày đêm

( Lấy 80% tiêu chuẩn cấp nước theo TCVN 7957-2008: 𝑞𝑡𝑐𝑐ấ𝑝 =200 ; l/người )

-N : Số dân cư thoát nước , N = 115000 người

Lưu lượng nước thải của dịch vụ

𝑄𝑛𝑔𝑑𝑣 = 𝑄𝑛𝑔𝑠ℎ 𝑥 20% = 18400 𝑥 20 = 3680(𝑚3/𝑛𝑔đ) Công suất trung bình của hệ thống xử lý nước thải là:

Việc thu gom nước thải dự kiến phải thực hiện các công tác sau :

Các tuyến cống bao quanh khu dân cư dẫn về trạm bơm gần đó

Các trạm bơm nước thải trên các tuyến cống bao để chuyển nước thải về nhà máy

xử lý

3.3 Đề xuất và lựa chọn công nghệ

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý phải thỏa mãn các yếu tố sau

• Công suất trạm xử lý

• Chất lượng nước sau xử lý

• Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt khu dân cư

• Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước

• Hiệu quả quá trình xử lý cần thiết và hiệu quả xử lý của công trình đơn vị Nồng độ ô nhiễm hữu cơ không quá cái , tỷ lệ BOD5/COD =0,66 , thích hợp để

xử lý bằng phương pháp vi sinh hiếu khí Tuy nghiên , do không có giới hạn về mặt bằng, nhóm sẽ có thể sử dụng công nghệ xử lý trong điều kiện tự nhiên Để vi sinh vật hiếu khí phát triên tốt nhất thì cần phải duy trì một lượng dinh dưỡng đầy đủ , thông thường tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1 nhưng hiện tại không phù hợp Như vậy thì lượng nito cung cấp cho vi sinh vật là không đủ Nhưng giá tri dinh dưỡng chỉ xét để xử lý đến đối với các công trình sinh học Trong hệ thóng xử lý nước thài còn các công trình xử lý sơ

bộ nên có thể lượng BOD sẽ giảm hơn Vì vậy sau khi đề xuất xử lý của các công trình

cơ học thì mới có thể xác định được tỉ lệ chất dinh dưỡng đưa vào các công trình sinh học hiếu khí , khi đó mới quyêt dịnh có bổ sung chất dinh dướng hay không

Cần phải xử lý Nitơ nên công trình sinh học phải khử được Nitơ Ta sẽ đựa vào hiệu suất xử lý Nitơ của các công trinh xử lý ính học để xem xét có cần thiết phải xây dựng thêm công trình xử lý Nitơ hay không , cũng như loại công trính sinh học cần sử dụng và cách thiết kệ chúng

Nồng độ chất lơ lủng SS= 120mg/l<150mg/l , nên không cần phải cân nhắc có nên xây dựng bể làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học ( theo 7957:2008)

Theo yêu câu đồ án không đề cập đến lượng kim loại năng nên nhóm sẽ không thiết

kế công trình xử lý các chất này Các công trình sinh học phía sau được xem như không

bị ảnh hưởng bởi các kim lại nặng gây hại cho vi sinh vât

3.3.2 Đề xuất và lựa chọn công nghệ

Bảng 3.1.Thông số nước thải đầu vào và quy chuẩn nước sau xử lý

Cột B QCVN 14:2008/BTNMT

Nước thải đã qua xử lý đạt tiêu chuẩn sẽ được xả ra biển

3.3.2.2.Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải

Phương án 1

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1

Bùn

Thuyết minh công nghệ lựa chọn

Nước thải sinh hoạt của khu dân cư sẽ được thu gom về hệ thống xử lý nước thải

Song chắn rác

Bể lắng cát Bãi chôn lấp

Mương oxy hóa SCR Tinh

Biển ( Chuẩn loại B ) Lắng II

Đầu tiên nước th̉i đực đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lơn tạp chất thô , trong nước thải , nhờ đó tránh được tình trạng tắc nghẽn bơm , van , đường ống Lượng rác thu được từ song chắn rác sẽ được thu gom và đưa đi xử lý như chất thải

Bể lắng cát kết hợp tách dầu

Sau đó , nước thải sẽ được dẫn vô bể lắng cát Những hạt cát có kich thước lớn

sẽ được lắng xuống đáy khi cát tích tụ nhiền sẽ được hút đi và mang ra sân phơi cát Sau khi rút nước cát sẽ được mạng đi và lượng nước từ phơi sẽ được chuyển sang bể điều hòa

Tại bể , nước sẽ tiếp tục đi xuống ngăn lắng , các hạt căn sẽ lắng xuống một phần , nước

sau khi nổi sẽ đi qua vách ngăn và dẫn vào bể điều hòa

Váng nổi sau khi được thanh gạt váng nổi gạt vào bể chứa và được thu gom định kì Cặn lắng từ bể sẽ được thu gom và được đưa vào bể chứa cặn

Mương oxy hóa

Nước sau khi xử lý bằng các quá trình cơ học vẫn còn một lượng lớn các chất hưu cơ chưa đạt tiêu chuẩn để ra môi trường , do đó cần phải xử lý bằng công trình sinh học Mương oxy hóa là công trình quyết định hiệu quả xử lý Tại đây các máy thôi khí liên tục thổi khí thông qua các đĩa phân phối khí Các vi sinh hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy , sẽ

sử dụng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hòa thành chất trơ không hòa than và tạo tế bào mới

Trong Mương oxy hóa lượng bùn hoạt tính tăng dần lên , sau đó được tách ra tại bể lắng

2 đợt Một phần được quay lại Mương oxy hóa được tham gia xử lý theo chu trình mới

Qua Mương oxy hóa , lượng chất hưu cơ có trong nước thi được giảm đáng kể

B̉ể lắng đợt 2

Bể lắng đợt 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ Mương oxy hóa dẫn đến Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn về Mương oxy hóa, lượng bùn còn lại ( gọi là lượng bùn hoạt tính dư ) sẽ được chứa tại bể chứa cặn

Nước sau khi lắng tại bể lắng đợt 2 sẽ được dẫn qua bể khử trùng

Bể khử trùng

Từ đây nước thải sẽ được dẫn qua bể tiếp xúc và khử trùng

Bề có vai trò xử lý cuối cùng để thải ra nguồn tiếp nhận , để xử lý các mần bệnh trong nước Sau đó từ đây nước thải được chuyển ra nguồn tiếp nhận ở đây là biển

Biển (Chuẩn loại B ) Lắng II

Thuyết minh công nghệ lựa chọn

Nước thải sinh hoạt của khu dân cư sẽ được thu gom về hệ thống xử lý nước thải

Song chắn rác

Đầu tiên nước th̉i đực đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lơn tạp chất thô , trong nước thải , nhờ đó tránh được tình trạng tắc nghẽn bơm , van , đường ống LƯợng rác thu được từ song chắn rác sẽ được thu gom và đưa đi xử lý như chất thải

Bể lắng cát kết hợp tách dầu

Sau đó , nước thải sẽ được dẫn vô bể lắng cát Những hạt cát có kich thước lớn

sẽ được lắng xuống đáy khi cát tích tụ nhiền sẽ được hút đi và mang ra sân phơi cát Sau khi rút nước cát sẽ được mạng đi và lượng nước từ phơi sẽ được chuyển sang bể điều hòa

Tại bể , nước sẽ tiếp tục đi xuống ngăn lắng , các hạt căn sẽ lắng xuống một phần , nước

sau khi nổi sẽ đi qua vách ngăn và dẫn vào bể điều hòa

Váng nổi sau khi được thanh gạt váng nổi gạt vào bể chứa và được thu gom định kì Cặn lắng từ bể sẽ được thu gom và được đưa vào bể chứa cặn

B̉ể lắng đợt 2

Bể lắng đợt 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ Mương oxy hóa dẫn đến MỘt phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn về bể aeroten , lượng bùn còn lại ( gọi là lượng bùn hoạt tính dư ) sẽ được chứa tại bể chứa cặn

NƯớc sau khi lắng tại bể lắng đợt 2 sẽ được dẫn qua công trình hồ sinh học

Hồ sinh học

Từ đây nước thải sẽ được dẫn qua hồ sinh học

Hồ có vai trò xử lý cuối cùng để thải ra nguồn tiếp nhận , để xử lý các mần bệnh trong nước Hồ có quy trình xử lý tự nhiên Sau đó từ đây nước thải được chuyển ra nguồn tiếp nhận ở đây là biển

3.3.2.3.Phân tích ưu, nhược điểm của mỗi phương án

Bảng 3.1: So sánh phương án xử lý – MƯƠNG OXI HÓA và Bể AEROTEN

hành thấp

hơn hẳn aerotank do tích hợp cả 3

quá trình kị hiếu khí và thiếu khí

- Sử dụng bùn hoạt tính Thích hợp

để xử lý nước thải sinh hoạt

- Quá trình sinh học xảy ra ở Aeroten là quá trình vi sinh vật

lơ lửng

- Có sự tuần hoàn bùn hoạt tính

- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật

- Hiệu quả xử lý NOSht, COD, SS,

…không cao

- Giám sát được quy trình và thay đổi

- Hiệu quả xử lý cao

- Có hai quá trình song song: hiếu khí

3.3.2.4.Lựa chọn công nghệ phù hợp và thuyết minh sơ đồ công nghệ

Kết luận:

Qua sự phân tích và so sánh các ưu, nhược điểm của 1 phương án về mặt kinh tế và kỹ thuật cho thấy cả 1 phương án đều đảm bảo về mặt kĩ thuật, hiệu quả xử lý và mức độ cần thiết xử lý xử lý nước thải Nhưng phương án 1 đơn giản, dễ quản lý hơn và hiệu

quả xử lý cao hơn phương án 2 và do vậy chọn phương án 1 để đầu tư xây dựng

Dự kiến hiếu xuất xử lý cảu các công trình theo :

Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - TS.Trịnh Xuân Lai

Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - GS TS Lâm Minh Triết

Bảng 3.2 Thông số nước thải đầu vào và đầu ra sau mỗi công trình

Thông số Trước xử lý Công trình Hiệu xuất Sau xử lý

thiết kế bể lắng I

Mương Oxy hóa

BOD(mg/l) 37

Bể lắng 2 (Ly tâm )

3.4 Thiết kế các cơng trình đơn vị

3.4.1 Tính tốn lưu lượng nước thải

❖ Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của dân là Qtbdanngđ

Lưu lượng trung bình giây Qtbs =255.1 l/s

Hệ số khơng điều hịa ngày 𝐾0 đđược lấy theo bảng ( Bảng 2 ,TCVN 7957:2008/BXD)

3.4.2 Hầm tiếp nhận và song chắn rác tinh

3.4.2.1.Ngăn tiếp nhận nước thải

Chọn thời gian lưu nước là t = 2 phút

(Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết)

Thể tích Mương dẫn

60= 53,5 𝑚

3

Chiều rộng công tác của bể :6 m

Chọn chiều cao công tác của bể là : ℎ1 = 1,6 m

Chọn chiều cao an toàn ℎ =0,2 m

Chiều cao toàn phần của mương là 𝐻 = 1,8 m

Tiết diện bể là 𝐹 =𝑉

1.6 = 33,4 𝑚2 Chọn Mương có tiết diện hình chữ nhật :

 Chiều dài bể là L= 5,6 m

3.4.2.2.Song chắn rác tinh

Song chắn rác tinh có nhiệm vụ tách các loại rác, các tạp chất thô có kích thước nhỏ trong nước thải trước khi đưa nước thải vào công trình xử lý phía sau Việc sử dụng song chắn rác trong công trình xử lý nước thải tránh được hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm

Đây ta chọn song chắn rác tinh

Hình 3.3 Song chắn rác tinh

Bảng 3.4 Thông số Song chắn rác tinh

Gap Water consumption

Ta chọn Song Chắn Rác Cơ Giới mã số BS-11x5

Với Góc nghiêng là 𝜑 = 60𝑜 và khe hở song chắn rác là 5mm