Nghiên cứu tính chất thành phần và lưu lượng nước thải nhằm tối ưu hóa trong việc thu gom và xử lý nước thải tại lưu vực quận hải châu và phía đông bắc quận sơn trà

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐỒNG THỊ NGỌC SINH “NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT, THÀNH PHẦN VÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI NHẰM TỐI ƯU HÓA TRONG VIỆC THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI LƯU VỰC QUẬN HẢI CHÂU VÀ PHÍA ĐƠNG BẮC QUẬN NGŨ HÀNH SƠN” Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60 52 03 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ NĂNG ĐỊNH Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các kết quả, số liệu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đồng Thị Ngọc Sinh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 5.1 Cách tiếp cận 5.2 Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Hệ thống nước thị 1.1.2 Công nghệ xử lý nước thải đô thị 1.2 Điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế xã hội lưu vực quận Hải Châu phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 17 1.2.1 Điều kiện tự nhiên lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 17 1.2.2 Đặc điểm kinh tế xã hội lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 19 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 28 2.1 Hiện trạng chung hệ thống thu gom lưu vực nghiên cứu 28 2.1.1 Đánh giá trạng hệ thống thu gom lưu vực quận Hải Châu 30 2.1.2 Đánh giá trạng hệ thống thu gom lưu vực phía Đơng Bắc quận Ngũ Hành Sơn 37 2.2 Đánh giá trạng hệ thống xử lý nước thải lưu vực nghiên cứu 39 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 45 3.1 Đánh giá đặc điểm tính chất, thành phần lưu lượng nước thải lưu vực quận Hải Châu phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 45 3.1.1 Khảo sát vị trí thời gian lấy mẫu nước thải lưu vực quận Hải Châu phía đông bắc quận Ngũ Hành Sơn 45 3.1.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản phân tích mẫu nước thải lưu vực nghiên cứu 46 3.1.3 Đánh giá thay đổi tính chất, thành phần nước thải theo thời gian lưu vực nghiên cứu 47 3.1.3.1 Đánh giá thay đổi tính chất, thành phần nước thải theo thời gian lưu vực quận Hải Châu 47 3.1.3.2 Đánh giá thay đổi tính chất, thành phần nước thải theo thời gian lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 51 3.1.4 Đánh giá khác tính chất, thành phần nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đông bắc quận Ngũ Hành Sơn 55 3.1.5 Đánh giá đặc điểm lưu lượng nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đông bắc quận Ngũ Hành Sơn 61 3.2 Đề xuất giải pháp thu gom công nghệ xử lý nước thải lưu vực nghiên cứu 64 3.2.1 Đề xuất giải pháp thu gom lưu vực nghiên cứu 64 3.2.2 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải lưu vực nghiên cứu 68 3.2.2.1 Cơ sở đề xuất công nghệ XLNT 68 3.2.2.2 Các hạng mục thiết kế 70 3.2.2.3 Đề xuất quy trình vận hành 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 Kiến nghị 82 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC i TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT, THÀNH PHẦN VÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI NHẰM TỐI ƯU HÓA TRONG VIỆC THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI LƯU VỰC QUẬN HẢI CHÂU VÀ PHÍA ĐƠNG BẮC QUẬN NGŨ HÀNH SƠN Học viên: Đồng Thị Ngọc Sinh Chuyên ngành: Kỹ thuật mơi trường Mã số: 60.85.06 Khóa: K31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Mục đích đề tài xác định tính chất, thành phần lưu lượng nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn nhằm đưa giải pháp thu gom, công nghệ xử lý quy trình vận hành phù hợp để xử lý nước thải đạt hiệu cao, tiết kiệm chi phí Qua phân tích mẫu nước thải hai lưu vực nghiên cứu, tác giả nhận thấy thành phần chất nhiễm có nước thải ln thay đổi theo ngày, theo ngày tuần theo lưu vực Giữa lưu vực có đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội tương đồng tính chất, thành phần nước thải tương đồng Do đó, với lưu vực có tương đồng đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội sử dụng cơng nghệ xử lý nước thải Với dao động liên tục thành phần chất nhiễm có nước thải, việc áp dụng công nghệ SBR theo mẻ gián đoạn thích hơp Kết đề tài sở thiết thực để đưa giải pháp thu gom, cơng nghệ xử lý quy trình vận hành áp dụng cho thu gom xử lý nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn, đồng thời sở để đưa giải pháp thu gom, cơng nghệ xử lý quy trình vận hành cho lưu vực có đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội tương đồng với hai lưu vực nghiên cứu nhằm tiết kiệm thời gian chi phí nghiên cứu Từ khóa – Giải pháp thu gom, cơng nghệ xử lý, quy trình vận hành, lưu vực quận Hải Châu, lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn RESEARCH IN WASTEWATER NATURAL, COMPONENT AND FLOW FOR THE OPTIMIZATION OF COLLECTION AND WASTEWATER TREATMENT IN HAI CHAU DISTRICT AND NGU HANH SON DISTRICT'S NORTH-EASTERN Student: Sinh Dong Thi Ngoc Specialized: Enviromental engineer Code: 60.85.06 Science: K31 Polytechnic University – DN University Abstract - The purpose of the project is to determine the nature, composition and flow of wastewater in Hai Chau district watershed and Ngu Hanh Son district's north-eastern basin to provide collection solutions and treatment technologies and proper operation procedures for efficient and cost effective wastewater treatment Through the analysis of wastewater samples in the two study basins, the authors found that the pollutants present in the waste water always change at an hourly rate, according to the days of the week and each catchment area Between the basins are natural, socio-economic characteristics are the same, the nature and composition of waste water are similar Therefore, with basins that are similar in nature to socio-economic ones, the same waste water treatment technology can be used With continuous fluctuations in the composition of pollutants present in wastewater, the application of SBR technology in batches is very appropriate The result of the research is the practical basis for the collection solution, treatment technology and operating procedures applied for wastewater collection and treatment in the catchment area of Hai Chau district and Ngu Hanh Son district's northeastern basin, at the same time, it is the basis for the collection, treatment and operation of the basins with natural and socio-economic characteristics similar to the two studied watersheds to saving time and research costs Keys - Collection solution, processing technology, operation process, Hai Chau District basin, Ngu Hanh Son district's north-eastern basin ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAO ATTP BOD5 BTNMT CO2 COD CH4 CSO CT/TU DN DO EC F/M HDPE ISO N - NH4+ NH4+ pH QCCP QCVN SBR SCADA SPS Anaerobic – Anoxic – Oxic Kỵ khí – Thiếu khí – Hiếu khí An tồn thực phẩm Biochemical (Biological) Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa sau ngày Bộ Tài nguyên Môi trường Cacbon điôxit Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học Methane Combined sewer overflows Giếng tách nước thải Chỉ thị /Trung ương Diameter Nominal Đường kính danh định Dissolved Oxygen Oxy hịa tan Electrical Conductivity Độ dẫn điện Tỷ lệ chất hữu nồng độ bùn hoạt tính Hight Density Poli Etilen International Organization for Standardization Tổ chức Quốc tế tiêu chuẩn hóa Nitơ Amoni Amoni Power of hydrogen Chỉ số đo độ hoạt động ion hiđrô Quy chuẩn cho phép Quy chuẩn Việt Nam Sequencing Batch Reactor Bể phản ứng hoạt động gián đoạn Supervisory Control And Data Acquisition Hệ thống giám sát điều khiển thu thập số liệu Sewage Pumping Station Trạm bơm nước thải iii SS TCVN TDS THCS T-N T–P TSS TXLNT VSATTP WSP XLNT Suspended Solid Hàm lượng chất rắn lơ lững Tiêu chuẩn Việt Nam Total Dissolved Solids Tổng chất rắn hòa tan Trung học sở Total Nitrogen Nitơ tổng số Total Phosphorus Photpho tổng số Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng Trạm xử lý nước thải Vệ sinh an toàn thực phẩm Waste Stabilization Ponds Hồ ổn định nước thải Xử lý nước thải iv DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Các số đánh giá hiệu xử lý 15 nhà máy xử lý nước thải đô thị Việt Nam 1.2 Cơ cấu lao động lưu vực quận Hải Châu năm 2016 19 1.3 Cơ cấu kinh tế lưu vực quận Hải Châu năm 2016 19 2.1 Vị trí nguyên nhân gây ngập úng 35 2.2 Cơng suất trạm bơm lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 38 2.3 2.4 2.5 Kết phân tích trung bình tiêu nước thải sinh hoạt trạm XLNT Hòa Cường năm 2016 Kết phân tích trung bình tiêu nước thải sinh hoạt trạm XLNT Ngũ Hành Sơn năm 2016 Giá trị đặc trưng nước thải sinh hoạt nồng độ ô nhiễm đầu vào nước thải trạm XLNT Hòa Cường Ngũ Hành Sơn 42 43 43 3.1 Thống kê tiêu chuẩn phân tích 47 3.2 Giá trị tiêu biểu tiêu pH, nhiệt độ, DO, TDS, EC 48 3.3 Giá trị tiêu biểu tiêu pH, nhiệt độ, DO, TDS, EC 52 3.4 Đặc tính nước thải đầu vào lưu vực quận Hải Châu 68 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Đặc tính nước thải đầu vào lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn Đặc điểm lưu lượng nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn Chất lượng nước thải sau xử lý Hiệu xử lý cần đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) lưu vực quận Hải Châu vào ngày nghỉ Hiệu xử lý cần đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) lưu vực quận Hải Châu vào ngày làm việc Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực quận Hải Châu 69 69 73 73 74 75 v 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 vào ngày làm việc từ 23h đến 3h Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực quận Hải Châu vào ngày làm việc từ 3h đến 15h Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực quận Hải Châu vào ngày làm việc từ 15h đến 23h Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực quận Hải Châu vào ngày nghỉ từ 23h đến 7h từ 13h đến 17h Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực quận Hải Châu vào ngày nghỉ từ 7h đến 13h từ 17h đến 23h Hiệu xử lý cần đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn vào ngày nghỉ Hiệu xử lý cần đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn vào ngày làm việc Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực phía đông bắc quận Ngũ Hành Sơn vào ngày làm việc Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn vào ngày nghỉ từ 23h đến 11h Giờ vận hành bể SBR cho trạm XLNT lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn vào ngày nghỉ từ 11h đến 23h 75 76 76 77 77 78 79 79 80 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ 1.1 Công suất hoạt động thực tế công suất thiết kế 15 nhà máy xử lý nước thải đô thị Việt Nam Trang 11 1.2 Qui trình bùn hoạt tính 13 1.3 Các bể quy trình bùn hoạt tính 14 1.4 Nhà máy xử lý Mương Oxy hóa 15 1.5 Các giai đoạn bể aeroten hoạt động gián đoạn 16 1.6 Tỷ lệ phần trăm theo loại đất lưu vực quận Hải Châu 20 1.7 1.8 1.9 Tỷ lệ phần trăm theo loại đất lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn Tỷ lệ phần trăm theo đối tượng sử dụng đất lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn Tỷ lệ tăng dân số học năm 2016 lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 20 21 21 1.10 Tỷ lệ dùng nước máy lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 22 2.1 Sơ đồ thu gom nước thải lưu vực nghiên cứu 28 2.2 Hố ga trạng lưu vực quận Hải Châu 29 2.3 Cơ cấu tách dòng loại 29 2.4 Giếng thăm lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 30 2.5 Bản đồ hệ thống thu gom nước thải lưu vực quận Hải Châu 31 2.6 Nước tràn cửa xả 12/7 thuộc lưu vực quận Hải Châu 32 2.7 Khớp nối ống GID thuộc lưu vực quận Hải Châu bị hở 33 2.8 Bản đồ hệ thống thoát nước thải lưu vực Ngũ Hành Sơn 37 2.9 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trạm xử lý nước thải 40 2.10 (a) Ngăn tiếp nhận trạm XLNT Ngũ Hành Sơn; (b) Kênh dẫn dòng trạm XLNT Ngũ Hành Sơn; (c) Kênh dẫn dòng song chắn rác trạm XLNT Hòa Cường; (d) Kênh phân phối trạm XLNT Hòa Cường 41 2.11 (a) Hồ kỵ khí; (b) Hiện trạng hố ga đầu trạm XLNT Hòa Cường 42 3.1 Vị trí lấy mẫu lưu vực nghiên cứu 45 13h 29 6,95 0,38 - 106 71 4,7 10,6 741 1,18 834 14h 29 6,95 0,45 - 109 56 5,3 9,1 697 1,13 692 15h 28 6,94 0,49 89 111 44 5,8 8,9 688 1,07 792 16h 28 6,95 0,46 - 115 32 5,4 8,1 647 1,02 396 17h 28 6,94 0,43 - 121 15 9,8 615 0,99 496 18h 27 6,93 0,47 - 119 24 4,9 10,2 653 1,07 1267 19h 27 6,93 0,5 92 116 17 4,9 10,8 705 1,12 1467 20h 27 6,91 0,44 - 127 29 8,4 671 1,08 1130 21h 27 6,87 0,42 - 136 33 7,4 642 1,06 1030 22h 27 6,86 0,53 - 143 18 5,1 7,1 685 1,09 1267 23h 27 6,83 0,64 114 151 15 5,2 708 1,13 1167 24h 27 6,85 0,67 - 153 12 5,1 8,9 671 1,08 634 Phụ lục 3.7: Kết phân tích mẫu nước thải trạm bơm SPS35 thuộc lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn ngày 30/3/2017 (Thứ năm) STT t (oC) pH DO (ppm) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) TSS (mg/l) TP (mg/l) NH4+ (mg/l) TDS (mg/l) EC (mS) Q (m /2h) 1h 24 7,05 0,72 - 132 24 4,6 13,1 631 0,89 792 3h 24 7,02 0,73 69 118 31 4,1 12,6 638 0,93 792 5h 24 7,04 0,68 - 102 45 3,8 12,9 649 0,96 1584 7h 24 7,12 0,65 62 113 68 4,2 13,3 653 1,01 1784 9h 24 7,08 0,61 - 98 51 5,2 12,2 651 0,99 792 11h 25 7,1 0,55 54 89 78 5,9 14,5 672 1,09 1584 13h 25 7,15 0,58 - 102 97 5,7 16,3 683 1,13 1784 15h 25 7,13 0,52 59 109 82 4,8 15,4 675 1,11 1584 17h 24 7,17 0,57 - 121 91 5,4 16,4 679 1,12 1784 19h 24 7,14 0,63 78 116 112 6,1 17,2 691 1,18 1784 21h 24 7,11 0,65 - 128 86 5,5 15,8 677 1,11 1584 23h 24 7,09 0,69 75 136 49 4,9 14,6 658 1,02 1584 Phụ lục 3.8: Kết phân tích mẫu nước thải trạm bơm SPS3 thuộc lưu vực phía đông bắc quận Ngũ Hành Sơn ngày 13/4/2017 (Thứ năm) STT t (oC) pH DO (ppm) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) TSS (mg/l) TP (mg/l) NH4+ (mg/l) TDS (mg/l) EC (mS) Q (m3/h) 1h 27 7,12 0,48 - 152 38 6,9 18,8 785 1,38 614 2h 27 7,08 0,46 - 143 21 6,2 16,7 832 1,23 376 3h 27 7,09 0,5 99 128 32 6,5 15,1 746 1,06 654 4h 27 6,99 0,43 - 139 59 6,8 14,3 698 0,99 674 5h 27 6,96 0,39 - 148 71 6,6 14,8 759 1,01 496 6h 27 6,91 0,35 - 153 75 7,4 15,7 838 1,11 396 7h 28 6,93 0,31 121 156 70 8,1 16,0 892 1,29 1067 8h 28 7,02 0,38 - 151 68 7,8 16,8 904 1,18 867 9h 29 7,06 0,52 - 143 72 7,4 17,4 936 0,99 596 10h 30 7,14 0,47 - 145 57 8,6 20,5 958 1,27 734 11h 31 7,23 0,51 114 147 44 9,7 23,2 970 1,53 1067 12h 31 7,21 0,45 - 162 29 9,2 23,9 967 1,49 892 13h 31 7,18 0,39 - 175 15 8,8 24,5 964 1,56 792 14h 30 7,05 0,36 - 178 32 9,1 25,3 846 1,38 692 15h 29 6,99 0,32 125 179 41 9,0 25,9 784 1,26 674 16h 29 6,95 0,33 - 163 74 8,9 23,6 985 1,44 694 17h 28 6,91 0,35 - 138 97 9,2 21,1 1020 1,65 396 18h 28 7,16 0,46 - 146 106 9,5 18,4 948 1,42 1167 19h 28 7,32 0,52 117 152 112 9,7 15,5 742 1,23 1267 20h 28 7,24 0,47 - 155 93 9,3 17,9 827 1,49 592 21h 28 7,19 0,38 - 156 75 8,8 21,3 835 1,68 930 22h 28 7,31 0,41 - 148 71 8,5 22,5 997 1,71 1030 23h 27 7,39 0,4 102 133 65 8,6 23,6 1150 1,76 812 24h 27 7,27 0,53 - 141 49 7,9 19,8 981 1,52 664 ... TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT, THÀNH PHẦN VÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI NHẰM TỐI ƯU HÓA TRONG VIỆC THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI LƯU VỰC QUẬN HẢI CHÂU VÀ PHÍA ĐƠNG BẮC QUẬN NGŨ HÀNH SƠN Học viên:... khác tính chất, thành phần nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn 55 3.1.5 Đánh giá đặc điểm lưu lượng nước thải lưu vực quận Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận. .. THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Hiện trạng chung hệ thống thu gom lưu vực nghiên cứu Lưu vực Hải Châu lưu vực phía đơng bắc quận Ngũ Hành Sơn có hệ thống thu gom nước thải