Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc đề xuất xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung tại phường giếng đáy thành phố hạ long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VŨ THỊ TUYẾT NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT TẬP TRUNG TẠI PHƯỜNG GIẾNG ĐÁY, THÀNH PHỐ HẠ LONG Hà Nội – Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VŨ THỊ TUYẾT NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT TẬP TRUNG TẠI PHƯỜNG GIẾNG ĐÁY, THÀNH PHỐ HẠ LONG Chuyên ngành: Môi trường phát triển bền vững (Chương trình đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRỊNH THỊ THANH Hà Nội – Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết cho cho em được bày tỏ lòng biết ơn tới thầy, cô Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Môi trường – Đại học Quốc gia Hà Nội đã hướng dẫn, dạy dỡ, giúp đỡ chúng em q trình học tập suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp em xin gửi lời cám ơn trân thành sâu sắc nhất đến cô PGS.TS Trịnh Thị Thanh, người đã trực tiếp hướng dẫn em suốt trình thực hiện đề tài Xin trân trọng gửi lời cám ơn đến tập thể ban lãnh đạo cùng toàn thể cán Chi cục Bảo vệ môi trường – Sở Tài nguyên Môi trường Công ty cổ phần môi trường đô thị Hạ Long Quảng Ninh đã tạo điều kiện giúp đỡ em trình thực hiện đề tài Xin trân trọng gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè người ln giúp đỡ đóng góp ý kiến giúp em trình thực hiện luận văn Cuối cùng em xin chúc toàn thể thầy cơ, gia đình bạn bè sức khoẻ, thành công Hạnh phúc Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng i năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tác giả; số liệu trung thực, không sử dụng số liệu tác giả khác chưa được công bố; kết nghiên cứu tác giả chưa được công bố Hà Nội, ngày tháng Tác giả Vũ Thị Tuyết ii năm 2015 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT QCVN: Quy chuẩn Việt Nam BTNMT: Bộ Tài nguyên & Môi Trường TP: Thành phố QL: Quốc lộ TDTT: Thể dục thể thao KCN: Khu công nghiệp NXB: Nhà xuất NMXLNT: Nhà máy xử lý nước thải BTCT: Bê tông cốt thép TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCCP: Tiêu chuẩn cho phép XLNT: Xử lý nước thải NT: Nước thải NTSH: Nước thải sinh hoạt ATVSMT: An tồn vệ sinh mơi trường SCR: Song chắn rác BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học DO (Dissolved Oxygen): Oxy hòa tan SS (Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid): Cặn lơ lửng hỗn hợp bùn MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid): Cặn lơ lửng bay SBR (Sequencing Batch Reactor): Bể phản ứng làm việc theo mẻ iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Dự báo dân số số hộ phường Giếng Đáy đến năm 2020…………….15 Bảng 1.2: Tải trọng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt 31 Bảng 1.3: Hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải ChuBu, thành phố YoKohama, Nhật Bản…………………………………………………………… 35 Bảng 1.4: Hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải trạm Okutama, Nisitama, Tokyo, Nhật Bản .36 Bảng 1.5 Hiệu xử lý Jalan Canang, Johor, Malaysia………………………37 Bảng 1.6 Hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên……….39 Bảng 1.7 Hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Bãi Cháy……… 40 Bảng 3.1: Dự báo dân số số hộ phường Giếng Đáy đến năm 2020………….…45 Bảng 3.2 Tởng lượng nước thải phát sinh lít/người/ngày năm 2010, 2015, 2020 theo TCXDVN 33 : 2006………………………………………………………… 46 Bảng 3.3 Hệ số khơng điều hịa 48 Bảng 3.4 Công suất hệ thống xử lý nước thải 48 Bảng 3.5 Đặc tính nước thải sinh hoạt đầu vào số NMXLNT ở VN 50 Bảng 3.6 Đặc tính nước thải sinh hoạt 50 Bảng 3.7 Kết phân tích chất lượng nước thải .51 Bảng 3.8 Đặc tính nước thải đầu vào để thiết kế cho HT XLNT, thành phố Hạ Long 52 Bảng 3.9 Các thông số NTSH quy định QCVN 14:2008/BTNMT 53 Bảng 3.10 Khoảng cách an tồn vệ sinh mơi trường tối thiểu quy định QCXDVN 01 : 2008/BXD 54 Bảng 3.11 Hiệu xử lý qua cơng trình hệ thống XLNT 67 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình1.1: Bản đồ hành phường Giếng Đáy, thành phố Hạ Long 16 Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đô thị ChuBu, YoKohama, Nhật Bản 35 Hình 1.3 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải thị trạm Okutama, Nisitama 36 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đô thị trạm Sriracha, tỉnh Cholburi, Thái Lan 37 Hình 1.5 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải đô thị trạm Jalan Canang, Taman Desa Tebrau, Ulu Tiram, Johor, Malaysia 37 Hình 1.6 Sơ đồ cơng nghệ nhà máy xử lý nước thải Kim Liên, TP Hà Nội 39 Hình 1.7 Sơ đồ cơng nghệ nhà máy xử lý nước thải Bãi Cháy, Hạ Long 40 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên tắc dây chuyền cơng nghệ xử lý hồn chỉnh .56 Hình 3.2 Sơ đồ hoạt động bể Aeroten truyền thống 58 Hình 3.3 Sơ đồ hoạt động hệ thống aeroten hoạt động theo mẻ SBR 58 Hình 3.4 Sơ đồ xử lý sinh học AAO 61 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bể lọc sinh học 63 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động kênh oxy hóa t̀n hồn 65 Hình 3.7 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải phường Giếng Đáy 67 Hình 3.8: Sơ đồ hệ thống nước chung 69 Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng 70 Hình 3.10 Cấu tạo giếng tách nước mưa 71 Hình 3.11 Sơ đồ hệ thống nước riêng nửa 71 Hình 3.12Sơ đồ nước vng góc 74 Hình 3.13 Sơ đồ thoát nước giao 74 Hình 3.14 Sơ đồ nước phân vùng 75 Hình 3.15Sơ đồ nước khơng tập trung 76 Hình 3.16 Vị trí xây dựng trạm xử lý nước thải .80 Hình 3.17 Sơ đồ thu gom thoát nước thải phường Giếng Đáy 80 v MỤC LỤC Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt vi Banh mục bảng vii Danh mục hình vẽ, đồ thị viii MỞ ĐẦU 1.1 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài 1.2 Phạm vi đối tượng nghiên cứu đề tài 10 1.3 Kết ý nghĩa đề tài…………………………….……………………10 1.4 Cấu trúc luận văn………………………………………………………….10 CHƯƠNG I .11 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .11 1.1 Một số đặc điểm điều kiện tự nhiên thành phố Hạ Long 11 1.1.1 Vị trí địa lý: 11 1.1.2 Địa hình, địa mạo 11 1.1.3 Điều kiện khí tượng thủy văn 12 1.1 Khí hậu 12 1.1.5 Điều kiện địa chất 13 1.1.6 Một số đặc điểm điều kiện kinh tế xã hội thành phố Hạ Long 13 1.2 Đặc điểm tự nhiên – kinh tế - xã hội phường Giếng Đáy 14 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 14 1.2.2 Các nguồn tài nguyên 17 1.2.3 Thực trạng phát triển kinh tế, xã hội .20 1.2.4 Thực trạng phát triển ngành kinh tế 21 1.2.5 Dân số, lao động, việc làm thu nhập .23 1.2.6 Thực trạng phát triển đô thị 25 vi 1.2.7 Thực trạng phát triển cở sở hạ tầng 26 1.3 Tính chất, thành phần nước thải đô thị phường Giếng Đáy: 31 1.3.1 Nước thải sinh hoạt 31 1.3.3 Nước mưa chảy tràn 33 1.3.4 Tình trạng nhà vệ sinh 33 1.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước 33 1.5 Một số công nghệ XLNT đô thị thế giới Việt Nam 34 1.5.1 Công nghệ xử lý nước thải thế giới 34 1.5.2 Công nghệ xử lý nước thải Việt Nam 38 CHƯƠNG ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………41 2.1 Địa điểm nghiên cứu 41 2.2 Thời gian nghiên cứu 41 2.3 Nội dung nghiên cứu 41 2.4 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu……………………………….44 CHƯƠNG III 46 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .46 3.1 Lựa chọn công suất trạm xử lý nước thải phường Giếng Đáy…………………45 3.1.1 Dân số .46 3.1.2 Hệ thống thu gom nước thải .46 3.1.3 Lưu lượng nước ngấm vào hệ thống thu gom nước thải 46 3.1.4 Tiêu chuẩn thải nước 47 3.1.5 Hệ số khơng điều hịa .47 3.1.6 Tính tốn công suất 48 3.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 49 3.2.1 Đặc tính nước thải đầu vào 49 3.2.2 Yêu cầu nước thải sau xử lý .52 3.2.3 Khoảng cách ly, vị trí xây dựng .53 vii 3.2.4 Phân tích lựa chọn công nghệ để thiết kế hệ thống XLNT phường Giếng Đáy 55 3.2.5 Phân tích số công nghệ xử lý nước thải đã được áp dụng 55 3.3 Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải .65 3.4 Thút minh quy trình cơng nghệ áp dụng cho trạm XLNT phường Giếng Đáy…………………………………………………………………………………67 3.5 Lựa chọn hệ thống thoát nước 69 a) Định nghĩa hệ thống thoát nước…………………………………………………68 b) Phân loại hệ thống thoát nước……………………………………………… …68 c) Ưu, nhược điểm 71 e) Lựa chọn mạng lưới thu, thoát nước cho phường Giếng Đáy 76 3.7 Lựa chọn vị trí đặt trạm xử lý nước thải tập trung vị trí xả nước thải sau đã xử lý 79 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 viii nguồn, mạng lưới khác dùng để thu gom, vận chuyển nước qui ước sạch, nước mưa xả thẳng trực tiếp nguồn Hệ thống nước riêng hồn tồn: hệ thống nước riêng mà mạng lưới thoát nước tún cống ngầm Hệ thống nước riêng khơng hồn tồn: hệ thống nước riêng mà có hệ thống tuyến cống ngầm để vận chuyển nước bẩn sinh hoạt nước bẩn sản xuất, còn nước thải sản xuất quy ước nước mưa được vận chuyển theo mương, rãnh lộ thiên (tự nhiên sẵn có) để trực tiếp nguồn tiếp nhận Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng * Hệ thống thoát nước riêng nửa: Là hệ thống đó điểm giao hai mạng lưới độc lập, người ta xây dựng giếng tràn – tách nước mưa Tại giếng này, lưu lượng nước mưa cùng nước thải vận chuyển tới trạm xử lý trước xả nguồn Khi lưu lượng nước mưa lớn, chất lượng tương đối sạch, nước mưa tràn qua ngưỡng tràn theo cống xả nguồn tiếp nhận 70 Hình 3.10 Cấu tạo giếng tách nước mưa Hình 3.11 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng nửa c) Ưu, nhược điểm * Hệ thống thoát nước chung: - Ưu điểm: + Đảm bảo tốt nhất mặt vệ sinh (nếu không xây dựng giếng tràn tác nước) tồn nước bẩn được xử lý trước xả nguồn + Đối với khu nhà cao tầng: mạng lưới đạt gía trị tởng chiều dài mạng lưới hệ thống nước riêng hồn tồn + Trong thị có mạng lưới - Nhược điểm: 71 + Đối với khu vực xây dựng nhà máy thấp tầng: chế độ thủy lực làm việc hệ thống không ổn định Mùa mưa nước chảy đầy cống mủa khô có nước thải sinh hoạt sản xuất (lưu lượng nhỏ nhiều lần so với nước mưa độ đáy tốc độ dòng chảy nhỏ không đảm bảo điều kiện kỹ thuật, gây nên lắng đọng cặn, làm giảm khả chuyển tải phải tăng số lần nạo vét, rửa cống Mặt khác, nước thải chảy đến trạm bơm trạm xử lý không điều hòa lưu lượng chất lượng nên công tác vận hành, quản lý trạm bơm trạm xử lý phức tạp, khó đạt hiệu mong muốn + Vốn đầu tư xây dựng ban đầu cao (khơng thể phân kỳ đầu tư) có hệ thống thoát nước nhất * Hệ thống thoát nước riêng: - Ưu điểm: + Chế độ thủy lực làm việc hệ thống không ổn định + Giảm được vốn đầu tư xây dựng đợt đầu + Cơng tác quản lý, vận hành, trì hiệu - Nhược điểm: + Về mặt vệ sinh: so với hệ thống khác Vì chất bẩn nước mưa không được xử lý mà xả trực tiếp nguồn + Trong đô thị tồn nhiều hệ thống nước song song + Tởng giá thành xây dựng quản lý cao * Hệ thống thoát nước riêng nửa: - Ưu điểm: + Về mặt vệ sinh: tốt hệ thống nước riêng thời gian mưa chất bẩn không xả trực tiếp vào nguồn - Nhược điểm: + Vốn đầu tư xây dựng ban đầu cao phải xây dựng song song hai hệ thống mạng lưới thoát nước đồng thời + Tại vị trí giao hai mạng lưới đặt giếng tách nước mưa, thường không đạt hiệu mong muốn vệ sinh 72 d) Phạm vi áp dụng: * Hệ thống thoát nước chung: + Phù hợp với giai đoạn đầu tư xây dựng hệ thống riêng, nhà có xây dựng bể tự hoại + Phù hợp với nơi xây dựng nhà cao tầng + Bên cạnh có nguồn tiếp nhận lớn cho phép xả thải vào nguồn với mức độ yêu cầu xử lý thấp + Điều kiện địa hình thuận lợi cho thoát nước, hạn chế được số lượng trạm bơm áp lực bơm + Cường độ mưa nhỏ * Hệ thống nước riêng: + Phù hợp với thị lớn, xây dựng tiện nghi cho xí nghiệp cơng nghiệp + Có khả xả tồn nước mưa vào nguồn tiếp nhận + Điều kiện địa hình khơng tḥn lợi, đòi hỏi phải xây dựng nhiều trạm bơm nước thải khu vực + Cường độ mưa lớn + Hệ thống nước riêng khơng hồn tồn phù hợp với vùng ngoại giai đoạn đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước thị * Hệ thống nước riêng nửa: + Phù hợp đô thị có dân số >5000 người + Nguồn tiếp nhận công suất nhỏ, không có dòng chảy + Những nơi có nguồn nước dùng vào mục đích thể thao Khi yêu cầu tăng cường bảo vệ nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn thoát nước mang vào 3.6 Lựa chọn mạng lưới thu, thoát nước cho phường Giếng Đáy a Sơ đồ hệ thống vng góc 73 Hình 3.12Sơ đồ nước vng góc + Các cống góp lưu vực được vạch tuyến vuôn góc với hướng dòng chảy nguồn + Phạm vi áp dụng: Địa hình có độ dốc đở nguồn (sơng, hồ), chủ ́u để nước thải sản xuất quy ước nước mưa, được phép xả vào nguồn tiếp nhận không cần qua xử lý b Sơ đồ giao nhau: Hình 3.13 Sơ đồ nước giao + Các cống góp lưu vực được vạch tuyến vuông góc với hướng dòng chảy 74 nguồn tập trung cống góp thường đặt song song với nguồn để dẫn nước thải lên cơng trình xử lý c Sơ đồ phân vùng: Hình 3.14 Sơ đồ thoát nước phân vùng - Phạm vi thoát nước được chia thành nhiều khu vực hay đô thị có địa hình dốc lớn Nước thải từ vùng cao được dẫn tự chảy, nước thải từ vùng thấp nhờ chuyển bơm lên trạm xử lý - Phạm vi áp dụng: + Địa hình dốc lớn + Dốc khơng đơng phía nguồn + Khơng thể nước cho tồn thị bằn tự chảy được d Sơ đồ không tập trung: - Sơ đồ không tập trung sơ đồ mà nước thải tập trung nhiều trạm xử lý độc lập - Phạm vi áp dụng: + Đơ thị lớn + Đơ thị có địa hình phức tạp + Đơ thị phát triển theo kiểu hình tròn Chi phí xây dựng rất lớn nên người ta thưỡng chia thành đợt xây dựng 75 Hình 3.15Sơ đồ nước khơng tập trung e) Lựa chọn mạng lưới thu, nước cho phường Giếng Đáy Mỡi loại sơ đồ hệ thống thoát nước có ưu, khuyết điểm phạm vi áp dụng hiệu Tùy điều kiện cụ thể, tính chất phục vụ lâu dài, ổn định công trình, thiết bị hệ thống sở so sánh kinh tế - kỹ thuật vệ sinh mà lựa chọn hệ thống hay hệ thống cho thích hợp Vạch tuyến mạng lưới thoát nước chọn sơ đồ mạng lưới thoát nước giai đoạn rất quan trọng việc thiết kế nước bởi nó qút định tồn giá thành thoát nước Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới nước: + Phải hết sức lợi dụng địa hình đặt ống theo chiều từ khu vực cao đến khu vực thấp đmả bảo mạng lưới thoát nước tự chảy chủ yếu, tránh đào đắp nhiều, tránh đặt nhiều trạm bơm Các ống nằm theo đường phố Trường hợp biệt có thể xuyên qua tiểu khu nhà ở Khi đó, cần thỏa thuận với kiến trúc quy hoạch thành phố + Tổng chiều dài đường ống mạng lưới nhỏ nhất, không để trường hợp nước chảy vòng quanh co, tránh đặt cống sâu Trong đô thị lớn (dân số 100000 người) có nhiều vùng với mức độ tiện nghi địa hình khác có thể sử dụng hợp lý hệ thống nước hỡn hợp 76 Theo số liệu nước ngồi, hệ thống chiếm khoảng 33-34% tởng số hệ thống đã xây dựng cho đô thị Phần lớn đô thị lớn thế giới được trang bị hệ thống chung hỗn hợp Khả tiếp nhận loại nước thải vào mạng lưới hệ thống thoát nước riêng chung được xác định bởi thành phần nhiễm bẩn lợi ích việc xử lý chung có tính đến tiêu kinh tế kỹ thuật vệ sinh Bảng 3.12: Điều kiện tiếp nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước Các loại nước thải Hệ thống thoát nước Hệ thống riêng Hệ thống chung Nước Nước Nước mưa sinh sản xuất Ngầm Hở + + - - + - Bệnh viện, trại điều dưỡng, điều trị + + - - + + - - + + - - + - + + + hoạt Nước thải sinh hoạt từ: - Nhà ở, nhà công cộng, nhà sản xuất cách ly sau clo hóa - Các trạm điểm có trang bị song + chắn rác, bể lắng cát, sau đã pha loãng nước - Các trạm nghiền chất thải rắn ( phân + loại rác) - Các trạm rửa xe ô tô (sau qua bể vớt dầu mỡ) - Tưới rửa đường - - + + + - Nước thấm lọc - - + + + - Đài phun nước, trạm lạnh, điều hòa - - + + + khơng khí 77 Nước mưa từ - Vùng công nghiệp nhiễm bẩn sau xử + + - - + - - + + + - Trạm lạnh công nghiệp, làm lạnh thiết - - + + + lý cục - Nước mưa - Nước thải sản xuất từ bị máy móc sản xuất với nhiệt độ