đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải hiệu quả cho khu đô thị ecopark tỉnh hưng yên

hình Tên hình Trang Hình 1.5 Quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh học biofilter - xử lý

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

TRẦN MẠNH CƯỜNG KHÓA 2017 - 2019

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆU QUẢ CHO KHU ĐÔ THỊ ECOPARK - TỈNH HƯNG YÊN

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

Mã số: 60.58.02.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS ĐOÀN THU HÀ

XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

PGS.TS TRẦN THANH SƠN

Hà Nội - 2019

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa Sau Đại học - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, tôi đã hoàn thành luận văn thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, Khoa sau đại học, Khoa Đô thị và toàn thể các thầy giáo, cô giáo đã giúp

đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc tới PGS.TS Đoàn Thu Hà, người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã hết lòng giúp đỡ và tận tình giảng giải cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

và hoàn thành luận văn

Trong quá trình làm luận văn, tôi đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình Tuy nhiên, do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý

số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi Do đó, tôi rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy

cô giáo cũng như ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các bạn bè đồng nghiệp, bạn bè trong lớp CH17Đ đã động viên, đóng góp ý kiến và hỗ trợ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 4 năm 2019

Tác giả luận văn

Trần Mạnh Cường

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

Tác giả luận văn

Trần Mạnh Cường

BOD Biochemical Oxygen

Demand Nhu cầu ôxy sinh hóa

DO Dissolved Oxygen Ôxy hòa tan

bảng, biểu Tên bảng, biểu Trang

Bảng 2.1 Tải trọng hữu cơ tính toán cho bể lọc sinh học xử lý NH 4 + 44

Bảng 2.3 Một số giống vi khuẩn chính trong bùn hoạt tính và chức

Bảng 3.4 So sánh chỉ tiêu chi phí quản lý vận hành công nghệ xử lý

hình Tên hình Trang

Hình 1.5 Quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ

Hình 2.1

Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể

lọc sinh học (biofilter) - xử lý BOD, NH4và NO 3

44

Hình 2.2

Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể

lọc sinh học(biofilter)-xử lý BOD và NH4cùng trong một bể

Sơ đồ xử lý phosphrus (P) bằng phương pháp sinh học sử

dụng vật liệu bám dính cốt sắt (Fe) không có bùn hoạt tính

Hình 3.1 Hiện trạng phát triển giai đoạn 1 khu đô thị Ecopark, Văn

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

* Lý do chọn đề tài 1

* Mục đích nghiên cứu 2

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

* Phương pháp nghiên cứu 2

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

* Cấu trúc luận văn 3

NỘI DUNG 4

Chương 1 TỔNG QUAN XỬ LÝ NTSH CHO KHU ĐÔ THỊ ECOPARK 4

1.1 Đặc điểm hiện trạng Khu đô thị Ecopark 4

1.1.1 Vị trí và đặc điểm điều kiện tự nhiên Khu đô thị Ecopark [12] 4

1.1.2 Hiện trạng công trình hạ tầng kỹ thuật Khu đô thị Ecopark [12] 7

1.2 Tổng quan về NTSH 9

1.2.1 Đặc điểm, thành phần của NTSH 9

1.2.2 Tính chất vật lý của NTSH 12

1.2.3 Tính chất hóa học của NTSH 16

1.2.4 Tính chất sinh học của NTSH 20

1.2.5 Tình hình xử lý và ô nhiễm NTSH ở Việt Nam 21

1.2.6 Hệ thống thoát nước Khu đô thị Ecopark 22

1.3 Tổng quan các phương pháp, các công nghệ xử lý NTSH 24

1.3.1 Tổng quan các phương pháp xử lý NTSH 24

1.3.2 Tổng quan các công nghệ xử lý NTSH 28

Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC

TRONG XỬ LÝ NTSH 36

2.1 Cơ sở pháp lý xử lý nước thải sinh hoạt các khu đô thị 36

2.2 Lý thuyết xử lý sinh học 36

2.2.1 Động học quá trình xử lý sinh học và các yếu tố ảnh hưởng 37

2.2.2 Xử lý sinh học theo nguyên lý lọc bám dính 39

2.2.3 Xử lý sinh học theo nguyên lý sinh trưởng lơ lửng 48

2.2.4 So sánh phương pháp xử lý sinh học với các phương pháp xử lý khác 50 2.2.5 Phạm vi áp dụng của phương pháp xử lý sinh học 52

2.3 Một số công nghệ xử lý NTSH hiện đang sử dụng ở Việt Nam 53

2.4 Lý thuyết về giá thể di động và màng biofilm 59

2.5 Cơ chế xử lý các chất trong NTSH của công nghệ sử dụng giá thể di động 63

2.6 Kinh nghiệm thực tiễn về xử lý nước thải sinh hoạt các khu đô thị 64

Chương 3 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NTSH KHU ĐÔ THỊ ECOPARK 67

3.1 Lưu vực thoát nước, tính chất nước thải Khu đô thị Ecopark 67

3.1.1 Phân lưu vực thoát nước 68

3.1.2 Tính chất nước thải Khu đô thị Ecopark 71

3.1.3 Tiêu chuẩn thoát nước, công suất thoát nước Khu đô thị Ecopark 73

3.2 Đề xuất dây chuyền xử lý nước thải cho khu đô thị Ecopark 74

3.2.1 So sánh lựa chọn công nghệ xử lý sinh học 74

3.2.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ MBBR 81

3.3 Tính toán thiết kế dây chuyền xử lý NTSH ứng dụng công nghệ MBBR cho Khu đô thị Ecopark 87

3.3.1 Tính toán bể tiếp nhận và bể điều hòa 87

3.3.2 Tính toán bể giá thể di động MBBR 88

3.3.3 Tính toán bể lắng 95

3.3.4 Tính toán bể khử trùng 96

3.3.5 Tính toán bể nén bùn 97

3.4 Quy hoạch trạm XLNT cho khu đô thị Ecopark 99

3.4.1 Quy hoạch trạm XLNT 99

3.4.2 Các bộ phận chức năng trong trạm XLNT [16] 103

3.5 Đánh giá kinh tế - kỹ thuật của công nghệ MBBR 104

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108

KẾT LUẬN 108

KIẾN NGHỊ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO

ô nhiễm môi trường

Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, cùng với sự ra đời của nhiều cụm dân

cư, nhiều khu đô thị mới phát sinh lượng lớn nước thải xả ra môi trường Bên cạnh những lợi ích to lớn từ quá trình phát triển kinh tế, xã hội như đời sống người dân ngày một nâng cao thì vấn đề ô nhiễm môi trường cũng đã, đang nảy sinh và tác động tiêu cực đến đời sống xã hội và sức khỏe của người dân Theo các tài liệu điều tra, khảo sát, thống kê về thoát nước và xử lý nước thải đô thị,

tỷ lệ bao phủ mạng lưới thoát nước ở các đô thị nước ta hiện chỉ đạt khoảng 30 – 70%, tỷ lệ nước thải đô thị được thu gom và xử lý đạt từ 12 – 15% lượng nước thải phát sinh Đặc biệt, còn có sự chênh lệch lớn về mức độ bao phủ của

hệ thống thoát nước và xử lý nước giữa các đô thị do mức độ quan tâm và năng lực đầu tư khác nhau

Nhiều dự án thoát nước chưa phát huy được hiệu quả để bảo vệ môi trường do việc đầu tư chưa đồng bộ giữa công trình xử lý với mạng lưới thu gom cũng như trình độ quản lý, vận hành hệ thống chưa đáp ứng nhu cầu thực tế… Do vậy, ô nhiễm môi trường do nước thải đô thị đang là một vấn đề gây bức xúc cho toàn xã hội, ảnh hưởng đến môi trường sống và sự phát triển kinh

tế, xã hội của đất nước

Hiện nay, rất nhiều các khu đô thị ở các thành phố lớn vẫn chưa có hoặc chưa hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt của các khu đô thị này đa phần chỉ xử lý sơ sài bằng phương pháp vi sinh, sau đó chảy thẳng ra môi trường Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ, khi chưa xử

lý đạt chuẩn mà xả trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm, thậm chí gây suy thoái nguồn nước mặt, nước ngầm

Khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên được quy hoạch và xây dựng với mục tiêu trở thành đô thị xanh kiểu mẫu của nước ta Các cư dân ở đây được trải nghiệm một cuộc sống với những giá trị về cộng đồng, văn hoá và con người Trong đó vấn đề vệ sinh môi trường mà cụ thể là nước thải cần được quan tâm hàng đầu

Trước yêu cầu về xử lý nước thải phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế – xã hội, hiện nay các công nghệ xử lý nước thải đang được đầu tư nghiên cứu

và đổi mới Các dây chuyền, công nghệ được áp dụng cần phải phù hợp với từng đối tượng cụ thể và mang lại hiệu quả cao khi vận hành Luận văn trình bày về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt tiên tiến và tính toán công trình phù hợp với thực tế

* Mục đích nghiên cứu

Đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp, mang lại hiệu quả cao cho Khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên giai đoạn II

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

‑ Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ xử lý NTSH phù hợp cho khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên giai đoạn II

‑ Phạm vi nghiên cứu: NTSH khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên giai đoạn II

* Phương pháp nghiên cứu

‑ Phương pháp thu thập, kế thừa tài liệu, kết quả đã nghiên cứu

‑ Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa, xử lý thông tin

‑ Phương pháp phân tích tổng hợp, so sánh, tiếp cận hệ thống

‑ Phương pháp chuyên gia, đúc rút kinh nghiệm, đề xuất giải pháp

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

‑ Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu sự ứng dụng dây chuyền xử lý nước thải vào đối tượng cụ thể với hiệu quả cao

‑ Ý nghĩa thực tiễn: Xử lý NTSH cho Khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên giai đoạn II với hiệu quả cao

* Cấu trúc luận văn

Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:

Chương 1 Tổng quan xử lý NTSH cho Khu đô thị Ecopark

Chương 2 Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý sinh học trong xử lý NTSH Chương 3 Đề xuất công nghệ xử lý NTSH Khu đô thị Ecopark

NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN XỬ LÝ NTSH CHO KHU ĐÔ THỊ ECOPARK

1.1 Đặc điểm hiện trạng Khu đô thị Ecopark

1.1.1 Vị trí và đặc điểm điều kiện tự nhiên Khu đô thị Ecopark [12]

Hình 1.1 Khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên [12]

 Vị trí địa lý

Khu vực phát triển giai đoạn II của dự án có diện tích 177,84ha nằm ở phía Nam sông Bắc Hưng Hải Ranh giới phát triển giai đoạn II như sau:

‑ Phía Bắc giáp sông Bắc Hưng Hải và giai đoạn I của dự án;

‑ Phía Nam giáp đường quy hoạch và xã Phụng Công;

‑ Phía Đông giáp xã Cửu Cao;

‑ Phía Tây giáp xã Xuân Quan

 Địa hình

Địa hình khu vực dự án khá bằng phẳng và thấp hơn các khu vực dân cư xung quanh Cao độ địa hình hiện trạng khoảng 1,5m đến 3,5m, không có sự

thay đổi cao độ đặc biệt nào Nhìn chung, địa hình có hướng thấp dần từ phía Nam lên phía Bắc

Đây là khu đất nông nghiệp, trồng cây cảnh và hoa màu của địa phương

Hình 1.2 Vị trí Khu đô thị Ecopark – tỉnh Hưng Yên [12]

 Khí hậu

Dự án nằm trong vùng khí hậu đặc trưng của khu vực đồng bằng Bắc Bộ

là nhiệt đới gió mùa với 2 mùa khác biệt trong năm Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

Tổng lượng mưa trung bình năm theo số liệu của trạm khí tượng Hưng Yên là 1562mm và phân bố không đều

Nhiệt độ ban ngày trong khoảng 10-25ºC vào mùa đông và 25-35ºC vào mùa hè

 Thủy văn

Khu vực dự án thuộc lưu vực của hai con sông là sông Hồng và sông Bắc Hưng Hải Tuy nhiên ảnh hưởng của hai con sông này đến dự án là không lớn

do chúng đều có hệ thống đê bao quanh

Sông Hồng: Là sông lớn thứ hai ở Việt Nam, đoạn chảy qua Hà Nội như cánh cung ôm lấy phần phía Nam Hà Nội Theo tài liệu quan trắc từ năm 1990 đến nay thì lưu lượng trung bình tháng thấp nhất là 959 m3/s (tháng 2) và cao nhất là 7147 m3/s (tháng 7), bình quân cả năm là 2640 m3/s Mực nước sông Hồng cao nhất vào mùa lũ, thay đổi từ +10,15m đến +11,94m và thấp nhất vào mùa khô là +2,07m

 Địa chất công trình, địa chất thủy văn

a Địa chất công trình

Theo kết quả khảo sát địa chất, địa tầng khu vực dự án có thể phân chia thành các lớp đất từ trên xuống như sau:

- Lớp 1: Sét, lẫn cát pha, sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng

- Lớp 2a: Sét lẫn hữu cơ, đất than bùn hóa, màu xám xanh, xám nâu, trạng thái dẻo chảy

- Lớp 2b: Sét pha, màu xám xanh, xám nâu, xám đen trạng thái dẻo chảy

- Lớp 3: Sét pha, màu xám trắng, xám ghi, trạng thái dẻo mềm

- Lớp 4: Sét pha, màu xanh, xám vàng, trạng thái dẻo cứng

- Lớp 5: Sét pha, màu nâu vàng, nâu tím, xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo mềm

- Lớp 6: Cát bụi, màu xám nâu, xám vàng, kết cấu chặt vừa

- Lớp 7: Cát hạt vừa, màu xám nâu, xám vàng, xám ghi, kết cấu rời chặt vừa

Đặc điểm đất nền :

- Lớp 1 là lớp sét chiều dày từ 1,7 - 1,9m, trạng thái dẻo cứng Lớp này là lớp

có sức chịu tải trung bình

- Các lớp 2a, 2b, 3 là các lớp sét, đất than bùn trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy, chiều dày tổng cộng lớn khoảng 6,2m - 18m là lớp gây biến dạng chủ yếu khi đắp cát san nền

- Phía dưới là các lớp 4, 5, 6, 7 là các lớp sét pha, cát pha, cát trạng thái cứng

và nửa cứng là lớp có sức chịu tải tương đối tốt và gần như không chịu biến dạng khi đắp cát san nền

b Địa chất thủy văn

Theo số liệu địa chất thủy văn do Viện Địa chất và Môi trường (năm 2010), điều kiện địa chất thủy văn trong khu vực như sau:

‑ Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Holocen (qh): Chiều dày tầng trung bình khoảng 9,31m Tầng có độ giàu nước thuộc loại trung bình, lưu lượng trung bình 2 – 2,2l/s Chiều sâu mực nước của tầng vào mùa khô thường

<1m, trung bình 0,85 – 1,0m, còn mùa mưa mực nước dâng sát mặt đất

‑ Tầng chứa nước trong trầm tích Pleistocen trên (qp2): Chiều dày trung bình khoảng 14,25m Tầng có độ giàu nước thuộc loại trung bình Chiều sâu mực nước của tầng nằm nông, từ 0,8 – 2,0m

‑ Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen (qp1): Chiều dày trung bình 34,66m Độ giàu nước của tầng từ giàu đến rất giàu

‑ Các tầng chứa nước khe nứt, lỗ hổng Neogen (m): Chiều sâu tầng từ 5 – 13m và có loại giàu nước trung bình

1.1.2 Hiện trạng công trình hạ tầng kỹ thuật Khu đô thị Ecopark [12]

a Giao thông

Khu vực phía Nam sông Bắc Hưng Hải hiện trạng chủ yếu là đất canh tác nông nghiệp Hệ thống đường giao thông hiện trạng chủ yếu là đường đất phục vụ sản xuất nông nghiệp, chất lượng đường thấp

b Hiện trạng nền thoát nước

‑ Hiện trạng là đất nông nghiệp và các ao hồ

‑ Cao độ nền hiện trạng trong khu vực dự án thay đổi từ 1,5m (ao, hồ) đến 3,5m

‑ Các khu vực canh tác nông nghiệp hiện trạng có cao độ trung bình từ 2,5m đến 3,5m Một số khu vực thường bị ngập khi có mưa

Nước mặt phát sinh trong khu vực chủ yếu chảy tràn trên bề mặt, một phần tự thấm xuống nền đất, một phần được dẫn đến các hệ thống kênh mương nội đồng và kênh KT0 rồi được đưa về trạm bơm Văn Giang để bơm ra sông Hồng

Hiện trạng trong khu vực là đất canh tác nông nghiệp nên không có NTSH phát sinh

c Cấp điện

Khu vực dự án chủ yếu là các hoạt động canh tác nông nghiệp Mạng lưới cấp điện trong khu vực chủ yếu là lưới điện phục vụ các khu dân cư hiện trạng xung quanh dự án

Mạng lưới cấp điện hiện trạng bao gồm các tuyến điện 35KV phục vụ cho các khu dân cư hiện trạng xung quanh là các tuyến điện đi nổi trên các cột điện bê tông

Tại phía Nam khu vực dự án, trạm biến áp 110KV Văn Giang công suất 2×63MVA đã được đầu tư xây dựng Đây sẽ là trạm cấp điện chính cho khu vực huyện Văn Giang và khu vực dự án sau này

d Cấp nước

Hiện khu vực chưa có hệ thống cấp nước sạch, nguồn nước sinh hoạt cho dân cư xung quanh dự án do các hộ dân tự khai thác bằng các giếng đào và giếng khoan

1.2 Tổng quan về NTSH

1.2.1 Đặc điểm, thành phần của NTSH

Theo QCVN 14-2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt, “NTSH là nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân” [3]

NTSH là nước đã qua sử dụng bởi một cộng đồng và có chứa tất cả những vật chất được thêm vào trong suốt quá trình sử dụng [25]

NTSH là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa… của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ… [6]

NTSH xuất phát từ nhiều nguồn, NTSH thường được thải ra từ các căn

hộ, cơ quan, xí nghiệp, trường học, bệnh viện, chợ, các công trình công cộng khác và trong các cơ sở sản xuất Đặc tính của NTSH là thường bị ô nhiễm bởi các cặn hữu cơ, các chất hữu cơ hòa tan (thông qua chỉ tiêu BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho), các vi trùng gây bệnh (e.coli, coliform,…) Dựa vào nguồn xuất phát, tính chất, NTSH được chia thành nước đen và nước xám Nước đen bao gồm phân và nước tiểu, nước tiểu được gọi là nước vàng

và phân với nước được gọi là nước nâu Nước đen có hàm lượng chất rắn cao

và đóng góp một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng (nitơ và photpho) Nước xám bao gồm nước từ phòng tắm, chậu rửa và từ bếp, chiếm đến 50 - 75% lượng nước thải trong hộ gia đình So với nước thải đen, nước thải xám có nồng

độ ô nhiễm thấp hơn về chất hữu cơ (BOD5, COD), chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) và mầm bệnh [14]

NTSH bao gồm nhiều thành phần khác nhau, trong đó thành phần chủ yếu của NTSH có chứa 52% là các chất hữu cơ hòa tan (BOD5, COD) và 48%

là các chất vô cơ (nitơ, photpho) NTSH chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như các chất protein (65%), hydrat cacbon (25%) và các chất béo

(10%) Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ trên thành CO2, N2, H2O, CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5 Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải Thành phần đặc trưng của NTSH thể hiện trong bảng 1.1 [6,25]

Tiêu chuẩn NTSH của các khu dân cư đô thị thường từ 100 – 250 l/người.ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 – 500 l/người.ngày (đối với các nước phát triển) Ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nước dao động

từ 100 – 300 l/người.ngày Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt từ 80 – 120 l/người.ngày Thông thường tiêu chuẩn NTSH lấy bằng

80 – 100% tiêu chuẩn cấp nước Ngoài ra, lượng NTSH của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết

và tập quán sinh hoạt của người dân

Lượng nước thải tập trung của đô thị rất lớn Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một lượng chất bẩn nhất định, phần lớn

là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng Ở nước ta, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7957:2008 có những quy định về lượng chất bẩn tính cho một người dân đô thị xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày như bảng 1.2

Lưu lượng và tải trọng NTSH thay đổi trong ngày cũng như trong tuần

và trong năm Lưu lượng thấp vào ban đêm và tăng nhanh chóng vào thời gian xung quanh bữa ăn Các hoạt động của một hộ gia đình diễn ra phổ biến hơn trong những ngày cuối tuần Trong mùa nóng, con người sử dụng nhiều nước hơn mùa lạnh nên lưu lượng NTSH cũng có sự thay đổi theo mùa trong năm

Bảng 1.2 Lượng chất bẩn xả vào hệ thống thoát nước [2]

Các đại lượng Khối lượng (g/người.ngày)

Chất rắn lơ lửng 60 – 65

BOD5 của nước thải đã lắng 30 – 35

BOD5 của nước thải chưa lắng 65

Nitơ của muối amoni (N-NH4) 8

Photphat (P2O5) 3,3

Chất hoạt động bề mặt 2 – 2,5

NTSH có chứa nhiều loại vi khuẩn, vi rút, nguyên sinh bào và giun sán

là mầm gây ra các bệnh như tả, lỵ, thương hàn, bại liệt, giun, sán… Mức độ ô nhiễm về mặt vi sinh của nước thải thường được đánh giá thông qua các chỉ tiêu vi khuẩn đại diện: Escherichia coli và Enterococci, Coliform chịu nhiệt và Coliform tổng số, tính bằng cách đếm trực tiếp số lượng vi khuẩn hoặc xác định theo phương pháp MPN [25]

Con người có thể tiếp xúc với các nguồn bệnh này thông qua việc sử dụng các nguồn nước bị ô nhiễm, ăn các thực phẩm bị ô nhiễm do sống trong nguồn nước bị ô nhiễm Các dòng chảy tràn từ hệ thống bể tự hoại, cống rãnh… gây mất vệ sinh, trở thành nơi sinh sản của muỗi, sinh vật hại và tăng khả năng lan truyền bệnh tật cho con người

Trong NTSH có chứa rất nhiều hóa chất độc hại, từ các vật dụng chúng

ta sử dụng hằng ngày như xà bông, nước rửa chén, thuốc tẩy đồ, hay các rác thải rắn khó phân hủy như túi nilon, lọ chai thủy tinh, chai nhựa Những chất thải này khi vào nguồn nước mà không thông qua xử lý thì sẽ gây ô nhiễm nguồn nước, còn kèm theo đó là những mầm bệnh mà vô tình chúng ta mắc phải như tiêu chảy, đau bụng, uốn ván, hay thậm chí nguy hiểm hơn là các bệnh

về đường ruột, hay ung thư… Không những gây ảnh hưởng đến sức khỏe mà việc ô nhiễm NTSH còn đang hủy hoại dần môi trường, làm ảnh hưởng tới các mạch nước ngầm, ảnh hưởng tới đất làm cho đất không thể trồng trọt, không khí cũng bị đe dọa khi bốc những mùi rất khó chịu, phá hủy hệ sinh thái NTSH ảnh hưởng đến đời sống của các loài động vật, thực vật thủy sinh và vi sinh vật

có lợi sống trong các thủy vực Vì vậy, cần phải thu gom, xử lý NTSH đạt tiêu chuẩn trước khi thải vào nguồn tiếp nhận ngoài môi trường [14]

1.2.2 Tính chất vật lý của NTSH

Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu: Các chất rắn, độ đục, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, lưu lượng

a Các chất rắn trong nước thải

Nước thải là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn Theo Stroganov X.N., các nguyên tố chủ yếu tham gia trong thành phần nước thải là cacbon, hydro, oxy và nitơ ứng với công thức trung bình C12H26O6N Các chất bẩn trong nước thải có các thành phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các chất hoà tan và dạng keo Thành phần chất bẩn trong NTSH được biểu thị theo sơ đồ hình 1.3

10% là các chất béo

Các chất khác

Cát Kim loại Muối

Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng của nước thải Các chất rắn không hoà tan có hai dạng: chất rắn keo và chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng (SS) được giữ lại trên giấy lọc kích thước lỗ 1,2 m, bao gồm chất rắn lơ lửng lắng được và chất rắn lơ lửng không lắng được Các chất rắn lơ lửng trong nước

có bản chất là: 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…)

Phân loại chất rắn trong nước thải nêu trên hình 1.4

Hình 1.4 Các loại chất rắn trong nước thải [6]

Khi xả nước thải vào nguồn nước mặt, các chất rắn không hoà tan có thể lắng đọng vào đầu cống xả Cặn lắng có thể cản trở dòng chảy, thay đổi kích thước và chế độ thuỷ lực sông, hồ Thành phần hữu cơ trong bùn cặn nước thải

đô thị rất lớn (từ 55 - 70%) Hiện tượng lắng cặn hữu cơ kèm theo quá trình hô hấp vi sinh trong lớp bùn gây thiếu oxy và tạo nên các khí độc hại như H2S, CH4… vùng cống xả, nước vùng này có màu đen và mùi hôi của hyđrô sunfua

Chất rắn hoà tan Chất rắn keo Chất rắn lơ lửng

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

c Mùi

Mùi của nước thải là do khí sinh ra từ quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ hay do một số chất được đưa thêm vào trong nước thải 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

d Độ đục

Một trong những đặc điểm dễ nhận biết về sự ô nhiễm của nước, đó chính

là độ trong của nước, được xác định thông qua độ đục Độ đục của nước có được là do sự tồn tại các chất lơ lửng trong nước như tảo, vi sinh vật, đất sét, bọt xà phòng, các chất tẩy rửa… Phương pháp thường sử dụng để đo độ đục trong nước thải là phương pháp UV-Vis

e Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nhiệt độ của nguồn nước sạch ban đầu, bởi vì có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc thiết bị công nghiệp Tuy nhiên, chính những dòng nước thấm qua đất và lượng nước mưa đổ xuống mới là nhân tố làm thay đổi đáng kể nhiệt

độ của nước Khi nhiệt độ của nước tăng lên sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoà tan oxy trong nước, tốc độ hoạt động của các vi khuẩn trong nước thải

f Lưu lượng

Lưu lượng nước thải cũng được xem là một trong những đặc tính vật lý của nước thải, có đơn vị là m3/ngày Khi thiết kế hệ thống xử lý NTSH, lưu lượng được tính theo lượng nước thải bình quân đầu người Lưu lượng nước thải luôn thay đổi trong ngày

1.2.3 Tính chất hóa học của NTSH

Tính chất hoá học của nước thải thường bao gồm tính chất của các hợp chất hữu cơ và hợp chất vô cơ

a Các hợp chất hữu cơ trong nước thải

Trong nước thải tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: polysacarit, protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, axit humic, lipit (dầu, mỡ), phụ gia thực phẩm, chất hoạt động bề mặt, phenol và các chất thuộc họ của chúng (chất thải của người, động vật, thực vật, chất bảo vệ thực vật, dược phẩm, thuốc màu, nhiên liệu…), chất hữu cơ tạo phức, hydro cacbon và dẫn xuất của chúng [6]

Người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ Các thông số thường được chọn là tổng hàm lượng cacbon hữu cơ (TOC), một phần hoà tan của nó

là lượng cacbon hữu cơ hoà tan (DOC), lượng chất hữu cơ có thể oxy hoá hoá học ứng với thông số nhu cầu oxy hoá học (COD), lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hoá sinh hoá ứng với sự tiêu thụ oxy của vi khuẩn (BOD)

‑ Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD): là lượng oxy

cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh), về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc

sinh vật và phi sinh vật

Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến

20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều Đây là ưu điểm nổi bật của thông

số này nhằm có được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn

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): là lượng

oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°C, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrat, protein,

lipid )

BOD là một thông số quan trọng:

+ Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải

+ Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên

+ Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục

vụ công tác quản lý môi trường

‑ Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO): tất cả các sinh vật sống đều phụ

thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình

Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác

Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh học trong nước:

+ Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3

+ Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch

của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước

Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan Khả năng hòa tan của Oxy vào nước tương đôi thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt

Thông thường trong NTSH ở điều kiện 200C sau 5 ngày lượng oxy tiêu thụ chủ yếu cho oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ cacbon (BOD5) và sau 20 ngày lượng oxy tiêu thụ cho quá trình sinh hoá là ổn định (BOD20) Mối quan

hệ giữa các nhu cầu oxy trong NTSH có thể xác định gần đúng theo tỷ lệ: [13] ThOD : COD(K2Cr2O7) : BOD20 : COD(KMnO4) : BOD5 = 1 : 0,95 : 0,71 : 0,65 : 0,48

Hình 1.5 Quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ trong nước [13]

‑ 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

b Các hợp chất vô cơ trong nước thải [6,13]

‑ Độ pH: 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 hoà 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 Tính axit của nước là một trong những nguyên nhân gây nhiễm bẩn môi trường nước, do các trầm tích thường giải phóng độc chất trong môi trường axit

‑ Độ kiềm: đặc trưng cho khả năng trung hoà axit, thường là độ kiềm

bicacbonat, cacbonat và hydroxit Độ kiềm thực chất là môi trường đệm (để giữ

pH trung tính) của nước thải trong suốt quá trình xử lý sinh hoá

‑ Clo: Clo tồn tại trong nước thải chủ yếu ở dạng Cl- Nồng độ clo trong nước thải thường cao hơn trong nước nguyên chất

‑ Nitơ và các hợp chất chứa nitơ: trong nước thải đô thị, các hợp chất chứa

nitơ là sản phẩm của quá trình phân huỷ sinh học của protein Nitơ hữu cơ thường gồm các thành phần tự nhiên như: peptit, protein, urê, axit nucleic và một lượng lớn các hợp chất hữu cơ tổng hợp Nitơ là thành phần cấu thành nên 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 N-NH3, N-NO2, N-NO3 và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí

‑ Photpho: là chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các tế bào sống và là

thành phần tự nhiên của nước thải Dạng tồn tại chính của nó là photphat - muối của axit photphoric Nguồn gốc các hợp chất chứa photpho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật Nước thải đô thị thường chứa

P với nồng độ dao động từ 10-20 mg/l, phần lớn có nguồn gốc từ các chất tẩy rửa Trong các loại nước thải, photpho hiện diện chủ yếu dưới các dạng

photphate Các hợp chất photphat được chia thành photphat vô cơ và photphat hữu cơ

Photpho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật Việc xác định P 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 (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1) Photpho

và các hợp chất chứa photpho 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

‑ Lưu huỳnh: là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp các protein

Các ion SO42- thường hiện diện trong nước cấp và cả nước thải

‑ Các kim loại nặng: chủ yếu được tìm thấy trong nước thải công nghiệp

và chúng có ảnh hưởng không tốt cho quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

1.2.4 Tính chất sinh học của NTSH

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 tàng, bao gồm

vi khuẩn, vi rút, giun sán [6,13]

‑ Vi khuẩn: các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh

về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương

hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa…

‑ Vi rút: có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rốì

loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan… Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được

vi rút

‑ Giun sán (helminths): là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với

hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên,

các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật Trong người và động vật thường có vi khuẩn E coli sinh sống và phát triển Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân

ra môi trường Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng Do

đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước

1.2.5 Tình hình xử lý và ô nhiễm NTSH ở Việt Nam

Hiện nay, NTSH có thể được thu gom và xử lý bằng hai hình thức chính

là XLNT tập trung và XLNT phi tập trung

XLNT tập trung là hình thức tổ chức thu gom nước thải từ các nguồn phát sinh và đưa về hệ thống XLNT tập trung để xử lý trước khi thải vào các nguồn tiếp nhận Hình thức XLNT tập trung thường được xây dựng cho các đô thị có mật độ dân số cao, có điều kiện xây dựng đồng bộ Hình thức XLNT tập trung có nhiều ưu điểm như: đảm bảo vấn đề vệ sinh môi trường nước thải khu vực đô thị, các công nghệ xử lý có hiệu suất xử lý cao, tốn ít không gian, diện tích xây dựng Tuy nhiên, nó có nhược điểm là chi phí đầu tư xây dựng, vận hành, bảo dưỡng lớn do lượng nước thải cần thu gom và xử lý lớn Ngoài ra,

hệ thống xử lý yêu cầu phải được vận hành và duy trì bởi những kỹ sư có trình

độ chuyên môn cao Thu gom và XLNT cho các đô thị có hệ thống cấp nước tốt và mức tiêu thụ nước tối thiểu là 100l/người.ngày

XLNT phi tập trung là hình thức thu gom và XLNT tại nơi tạo ra hay gần nơi tạo ra nước thải do đó còn được gọi là xử lý tại chỗ Hình thức này có thể được áp dụng với nhiều quy mô khác nhau như quy mô hộ gia đình, cụm dân

cư, khu đô thị mới, vùng nông thôn, làng nghề, các cơ sở công cộng, các khu thương mại, khu công nghiệp Hình thức XLNT phi tập trung có các ưu điểm như: chi phí đầu tư và vận hành thấp; thiệt hại về môi trường nhỏ hơn trong trường hợp xảy ra sự cố; tăng cơ hội tái sử dụng nước thải; áp dụng được ở nhiều quy mô khác nhau Tuy nhiên hình thức này cũng có một số nhược điểm như: áp dụng những công nghệ có hiệu suất thấp; có nguy cơ gây ô nhiễm nước ngầm mạch nông; người vận hành thường ít chuyên môn để vận hành; cần có biện pháp thu gom thích hợp với điều kiện địa phương [22]

Tại Việt Nam, Trong tổng số 815 đô thị trên cả nước chỉ có 42 đô thị có

hệ thống XLNT đạt tiêu chuẩn quy định Số đô thị có công trình XLNT đạt tiêu chuẩn tỷ lệ thuận với cấp đô thị, với đô thị loại đặc biệt, loại I là 100%, với đô thị loại II là 50 – 60%, với đô thị loại III là 30 – 40%, với đô thị loại IV là 10 – 20%, với đô thị loại V là <10% [4]

Có tới 90% nước thải sinh hoạt đô thị xả ra môi trường không qua xử lý Phần lớn tại các đô thị, nước thải sinh hoạt chỉ được xử lý sơ bộ qua các bể tự hoại, sau đó theo các tuyến cống xả trực tiếp ra môi trường Đây là nguyên nhân

cơ bản của tình trạng ô nhiễm sông, kênh, hồ trong khu vực đô thị ở Việt Nam, ảnh hưởng đến cảnh quan và chất lượng sống của người dân, gây bức xúc nhưng chưa được giải quyết triệt để [18]

1.2.6 Hệ thống thoát nước Khu đô thị Ecopark

+ Chỉ tiêu thoát NTSH: ≥ 200l/ng.ngđ;

+ Chỉ tiêu thoát nước thải công trình thương mại, công cộng: ≥ 3 l/m2 sàn; + Tỷ lệ thu gom nước thải: 100%

Bảng 1.4 Lưu lượng nước thải khu đô thị Ecopark [12]

STT Khu vực chức năng Lưu lượng

(m 3 /ngđ) Tên trạm xử lý

1 Khu vực cộng đồng phía Bắc 950 TXLNT số 1: 950m3/ngđ

2 Khu nhà cao tầng phía Tây 2611 TXLNT số 2: 2700 m3/ngđ

3 Khu nhà cao tầng phía Tây

Nam

2153 TXLNT số 3: 2200m3/ngđ

4 Khu nhà biệt thự trên hồ 548 TXLNT số 4: 550m3/ngđ

5 Khu nhà có sân trong và phố

c Đặc điểm, thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Khu đô thị Ecopark giai đoạn II đang được xây dựng, vì vậy chưa có nước thải sinh hoạt ở khu vực này Cơ cấu quy hoạch chức năng các khu đất chủ yếu là nhà cao tầng, thấp tầng, trung tâm thương mại, khu vui chơi, giải trí

Vì vậy, đặc điểm, thành phần, tính chất nước thải ở khu vực này sẽ tương tự như ở các khu đô thị khác của nước ta Các số liệu về thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt của các đô thị được đề cập ở mục 3.1 của luận văn

Hệ thống thoát nước thải của khu vực dự án tuân thủ theo điều chỉnh quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/500 được duyệt

Hệ thống thoát nước thải được thiết kế riêng với hệ thống thoát nước mưa Nước thải từ công trình sẽ thoát vào hệ thống cống thoát nước thải riêng

dự kiến xây dựng dọc các tuyến đường tự chảy về các trạm bơm chuyển để về trạm xử lý hoặc tự chảy về các trạm xử lý phân tán đặt trong từng khu vực

Đối với các khu đất nhà thấp tầng thiết kế các cống thu gom nước thải có đường kính D200 – 300mm được bố trí trong phạm vi hè đường, đảm bảo khoảng cách đối với các công trình kỹ thuật hạ tầng khác Trên mạng lưới thu gom bố trí các ga thăm chờ để đấu nối hệ thống thoát nước từ bên trong ô đất Khoảng cách các ga thăm được đặt theo TCVN 7957:2008, trung bình từ 20 – 30m đặt 1 ga Hệ thống thoát nước thải bên trong từng ô đất xây dựng công trình sẽ được thiết kế trong giai đoạn sau tuỳ thuộc vào quy mô, tính chất và mặt bằng bố trí công trình của từng ô đất đó

Đối với khu nhà cao tầng bố trí các ga thăm chờ, là các điểm sẽ đấu nối cống thoát nước thải từ bên trong ô đất xây dựng công trình ra hệ thống cống chính có đường kímh D250 – 400mm Khoảng cách các ga thăm được đặt theo TCVN 7957:2008, trung bình từ 20 – 30m đặt 1 ga

Hệ thống thoát nước thải được thiết kế đến từng ô đất xây dựng công trình Đối với các đoạn cống đầu tuyến, do lưu lượng nước thải nhỏ nên đường kính các đoạn cống ban đầu lấy theo cấu tạo có kích thước D200mm, độ dốc được tính toán trên cơ sở đảm bảo vận tốc tối thiểu theo TCVN 7957:2008, độ sâu chôn cống ở các đoạn cống đầu  0,7m tính đến đáy cống

Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nước thải được gọi chung là phương pháp cơ học Mục đích của phương pháp

cơ học để XLNT là tách pha rắn (tạp chất phân tán thô) ra khỏi nước thải bằng phương pháp lắng và lọc

- Để giữ các tạp chất không hoà tan lớn và một phần chất bẩn lơ lửng dùng song chắn rác hoặc lưới lọc

- Để tách các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn hoặc bé hơn nước dùng bể lắng:

+ Các chất lơ lửng nguồn gốc khoáng (chủ yếu lá cát) được lắng ở bể lắng cát + Các hạt cặn đặc tính hữu cơ được tách ra ở bể lắng

+ Các chất cặn nhẹ hơn nước: dầu, mỡ, nhựa được tách ở bể thu dầu, mỡ, nhựa (dùng cho nước thải công nghiệp)

+ Để giải phóng chất thải khỏi các chất huyền phù, phân tán nhỏ… dùng lưới lọc, vải lọc, hoặc lọc qua lớp vật liệu lọc

- Xử lý cơ học là khâu xử lý chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo Song trong nhiều trường hợp đối với nước thải công nghiệp nó cũng là một khâu độc lập trong vòng cấp nước tuần hoàn hoặc có thể xả thẳng ra nguồn XLNT bằng phương pháp cơ học thường được thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ, bể lắng trọng lực Đây là các thiết

bị, công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho

hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử lý tiếp sau hoạt động ổn định [13]

- Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải khoảng 60% tạp chất không tan, tuy nhiên BOD của phần nước thải không giảm

- Để tăng cường quá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ

bộ trước khi lắng nên hiệu suất xử lý của công trình cơ học có thể tăng lên đến 75% và BOD giảm đi 10 - 15%

b Phương pháp xử lý hóa lý

Là các quá trình xử lý nước thải có sử dụng hóa chất Phương pháp hóa

lý giúp thu hồi các chất bẩn hoặc khử các chất độc có ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hóa sau này XLNT bằng phương pháp hoá lý cũng có thể là khâu cuối cùng của dây chuyền trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải [7,13]

‑ Phương pháp keo tụ: cho vào nước thải các chất có khả năng dính kết, kéo các hạt lơ lửng trong nước lắng xuống Để thực hiện quá trình này, cho vào nước các chất phản ứng thích hợp: Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3

‑ Phương pháp trung hòa: để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải Để nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6,6 – 7,6 Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dung dịch nước thải Một số hóa chất để trung hòa: CaCO3, CaO, Mg(OH)2, H2SO4, HCl

‑ Phương pháp tuyển nổi: để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên Tuyển nổi thường được dùng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn

‑ Phương pháp hấp thụ: dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nước

mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Các chất hấp thụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp

‑ Phương pháp hấp phụ: để xử lý nước thải chứa kim loại chất bẩn khác nhau Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượng chất nhiễm bẩn

nhỏ và có thể xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc qua các biện pháp xử lý hóa học

‑ Phương pháp trích ly: đưa vào nước thải dung môi, nồng độ chất bẩn trong nước được giảm đi do chất bẩn hòa tan vào dung môi Sau đó dung môi được tách ra và nước được làm sạch

‑ Phương pháp trao đổi: cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý cao Phương pháp trao đổi được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb

‑ Phương pháp xử lý bằng màng: ứng dụng để tách các chất bẩn Màng là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Các kỹ thuật ứng dụng màng như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc [6,13]

c Phương pháp xử lý sinh học

Các hợp chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức

ăn của vi sinh vật Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các hợp chất hữu cơ này, kết quả làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu

cơ [6,13]

‑ Phương pháp sinh học hiếu khí: quá trình xử lý được dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy hoà tan Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể Aeroten trộn, kênh oxy hoá tuần hoàn) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học) Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong các hồ (hồ sinh vật cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, bãi lọc ngập nước )

‑ Phương pháp sinh học kỵ khí: quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kỵ khí Đối với các

hệ thống thoát nước quy mô vừa và nhỏ người ta thường dùng các công trình

kết hợp với việc tách cặn lắng với phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng

 Các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

 Tách các nguyên tố dinh dưỡng ra khỏi nước thải

‑ Chủ yếu đây là quá trình tách Nitơ và Photpho ra khỏi nước thải Với nồng độ rất lớn, các nguyên tố này tạo điều kiện cho các thuỷ vực phát triển, gây phú dưỡng và làm tái nhiễm bẩn sông, hồ

‑ Các nguyên tố dinh dưỡng như N, P có trong nước thải cũng có thể xử

lý bằng phương pháp sinh học Các muối nitrat, nitrit tạo thành trong quá tình phân huỷ hiếu khí sẽ được khử trong điều kiện thiếu khí (anoxic) trên cơ sở các phản ứng khử nitrat N, P còn được khử bởi các công trình kết hợp xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu khí (aerobic)

‑ N, P còn có thể được tách bằng các phương pháp hoá học và hoá lý

 Khử trùng nước thải

Thông thường dùng clo hơi, đối với công trình công suất nhỏ hơn 1.000

m3/ngđ dùng clorua vôi Đôi khi người ta còn dùng phương pháp điện phân muối ăn tạo nước javen để khử trùng nước thải

 Xử lý bùn cặn nước thải

Quá trình XLNT sinh hoạt sẽ tạo nên lượng bùn cặn khá lớn Lượng bùn cặn này bao gồm bùn cặn vô cơ, bùn cặn hữu cơ, rác Các loại cát thường được phơi khô trong sân phơi cát và dùng để san nền, rác thu gom được qua song chắn rác được nghiền nhỏ và đưa về bãi chôn lấp rác Bùn cặn hữu cơ được xử

lý tách nước sơ bộ, ổn định hiếu khí hoặc kỵ khí và làm khô Các công trình xử

lý bùn cặn có thể là: sân phơi bùn, bể mêtan, bể nén bùn [13]

1.3.2 Tổng quan các công nghệ xử lý NTSH

a XLNT trong đất

‑ Nguyên lý: Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới nước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới

và cánh đồng lọc) Khi nước thải được lọc qua đất, các chất lơ lửng, chất keo sẽ được giữ lại ở những lớp trên Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phụ và oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải [5]

Hình 1.6 XLNT trong đất [5]

‑ Hiệu quả xử lý: Hiệu suất XLNT trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải Đồng thời

nó còn phụ thuộc vào các loại cây trồng ở trên bề mặt Cụ thể XLNT trong đất

có thể giảm tới 85-95% SS, 90-95% BOD, 90-95% N, P và phần lớn các vi khuẩn gây bệnh

‑ Phạm vi ứng dụng: Do sử dụng tác nhân tự nhiên để XLNT do đó khó điều khiển và kiểm soát Tuy nhiên, giá thành xây dựng rẻ, quản lý đơn giản và

có hiệu quả kinh tế cao khi thu hồi sinh khối cây trồng trên đó

b XLNT bằng hồ sinh học

‑ Nguyên lý: Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đấy diễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làm sạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ