4.2.1. Số liệu tính toán
Lựa chọn địa điểm: Khu vực xây dựng hệ thống XLNT tại tuyến cụm dân cư thuộc thôn Cổ Tích với tổng diện tích 300 m2.
Tổng số hộ: 200 hộ dân.
Tiêu chuẩn sử dụng nước: 80 (l/người/ng.đ) (Căn cứ theo QCVN 01:2008/BXD về tiêu chuẩn cấp nước, tuyến cụm dân cư thôn Cổ Tích thuộc vùng IV).
Dân số của khu vực xử lý: 1.000 (người). Tổng lượng nước sử dụng: 80 m3/ng.đ.
Tổng lượng nước thải trung bình: 80 x 80% = 64 m3/ng.đ (lượng nước thải chiếm khoảng 80% lượng nước cấp). Lấy tròn 60m3/ng.đ
Tuy nhiên, tại các vùng nông thôn nhiều hộ gia đình có diện tích đất ở rộng, NTSH thường được chảy tràn tự do ra xung quanh nhà sau đó tự thẩm thấu xuống đất mà không có hệ thống cống thu gom. Nước từ quá trình rửa rau, chân tay, giặt giũ cũng được người dân sử dụng để tưới vườn. Vì vậy, lượng nước thải thực tế thu gom được để đưa về bể Bastaf chiếm khoảng 60% lượng thải thực tế.
Điểm tiếp nhận nước thải cuối cùng của tuyến cụm dân cư là sông Phan. Theo Quyết định số 01/2012/QĐ-UBND ngày 10/01/2012 của UBND tỉnh Vĩnh Phúc ban hành quy định phân vùng môi trường tiếp nhận nước thải và khí thải trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc, phân vùng môi trường tiếp nhận nước thải vào sông Phan đến năm 2015 đạt loại A.
Số liệu đầu vào hệ thống: - Lưu lượng: 60 m3/ng.đ.
- Qua quá trình nghiên cứu tại chương 3 cho thấy hiệu suất xử lý của bể Bastaf tại thôn Cổ Tích đạt khoảng 70%. Hiệu suất xử lý của bãi lọc ngầm trồng cây đạt khoảng 75%. Vậy nồng độ chất ô nhiễm đầu vào và yêu cầu chất lượng đầu ra của hệ thống được thể hiện trên bảng 4.1.
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 63
Bảng 4.1. Tính chất nƣớc thải đầu vào và đầu ra của hệ thống
T T Thông số (mg/l) Nƣớc đầu vào Sau xử lý Bastaf* Sau bãi lọc ngầm** QCVN14:2008/BTNMT cột A*** 1 BOD5 160 65 20 30 2 COD 280 120 50 - 3 Tổng N 19,3 10,9 3,9 5 4 Tổng P 3,8 2,3 1,08 6
Ghi chú: KH (-) Quy chuẩn không quy định.
-70%
70%
***: D mục
đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủ
4.2.2. Tính toán các thông số bể Bastaf
* Các cơ sở tính toán:
Các tiêu chuẩn áp dụng cho quá trình tính toán bể Bastaf như sau: - Quy chuẩn xây dựng Việt Nam: Bộ xây dựng - 1997;
- Thoát nước: Mạng lưới bên ngoài và công trình: Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN: 51 – 2008;
- Cấp nước: Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 33:2006 - Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình.
* Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể Bastaf:
- Cấu tạo bể: Bể Bastaf hay còn gọi là Bể phản ứng kỵ khí với các vách ngăn mỏng và ngăn lọc kỵ khí, bể có cấu tạo (hình 4.2).
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 64
Hình 4.2. Cấu tạo bể Bastaf [2]
* Nguyên lý hoạt động:
Nước thải chung của tuyến cụm dân cư được thu gom từ các cống, rãnh thoát nước thải đưa về bể Bastaf (hình 4.2). Nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất của bể với thời gian lưu 1 ngày, có vai trò làm ngăn lắng, lên men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải.
Tiếp theo nước thải được đưa qua các ngăn kỵ khí, ở đây nước thải được lưu với thời gian là 3 ngày, các vi sinh vật hô hấp yếm khí, hoặc hô hấp tùy tiện sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn để tổng hợp thành sinh khối.
Quá trình phân hủy này sẽ làm cho lượng sinh khối của vi sinh vật tăng lên, bám dính lại với nhau làm tăng khối lượng của chúng và kéo nhau cùng lắng xuống. Tiếp sau đó nước thải được đưa qua các ngăn lọc kỵ khí có tác dụng lọc các cặn lơ lửng có kích thước lớn. Bể lọc kỵ khí có nguyên tắc hoạt động là lắng kết hợp với tiêu hoá bùn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nước thải từ bể Bastaf sẽ được dẫn qua hệ wetland (chọn bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm theo phương ngang).
Hình 4.3. Nguyên tắc hoạt động của bãi lọc dòng chảy ngang
Nước ra Nước vào Nước vào Nước ra
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 65 Tại đây diễn ra quá trình phân hủy gần như toàn bộ phần chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình hấp thụ của rễ cây, và quá trình xử lý sinh học của lớp màng vi sinh vật bám quanh các giá thể. Đồng thời các chất dinh dưỡng N, P cũng được xử lý nhờ rễ cây hấp thụ để phục vụ quá trình phát triển của cây. Nước thải trước khi đưa vào bãi lọc dòng chảy ngang phải được qua xử lý, đặc biệt là với các chất rắn lơ lửng vì nguy cơ bị tắc nghẽn khá cao. Hiện tượng tắc nghẽn bãi lọc dòng chảy ngang là do chất rắn lơ lửng và bùn khoáng sinh học vừa được hình thành từ sự phân huỷ các CHC. Do đó khi thiết kế bãi lọc dòng chảy ngang, phần phía trước của bãi lọc cần phải có khoảng trống có dung lượng nhỏ đủ để giữ lại chất rắn lơ lửng và đủ lớn để phân phối các chất rắn lơ lửng được lọc qua.
Sau khi được xử lý tại bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang nước thải được thoát ra ngoài kênh, mương thủy lợi dùng để tưới tiêu cho các cánh đồng lân cận.
* Tính toán [2, 10]:
- Dung tích bể tự hoại cải tiến được tính theo công thức sau: V = Vư + Vk
Trong đó:
+ Vư: Dung tích ướt của bể Bastaf (m3)
+ Vk: Dung tích phần lưu không, tính từ mặt nước lên tấm đan nắp bể (m3)
- Dung tích ướt của bể Bastaf được xác định như sau: Vư = Vn + Vc
Trong đó:
+ Vn: Dung tích vùng lắng của bể (m3)
+ Vc: Dung tích vùng chứa bùn cặn và vùng váng nổi trong bể (m3)
- Dung tích vùng nắng cặn của bể được tính như sau: Vn = Q x tn
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 66 + Q: Lưu lượng nước trung bình của nước thải chảy vào bể (m3/ngày), chiếm khoảng 60% lượng thải tính theo lượng nước cấp = 60m3/ng.đ x 60% = 36 m3
/ngày. - Với công thức :
Q= N x q0/1000 Trong đó:
+ N: Dân số tính toán (người): N = 1.000 người
+ q0: Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt vào bể (l/người/ngày): 80 x 80% = 64 m3/ng.đ (lượng nước thải chiếm khoảng 80% lượng nước cấp). Lấy tròn 60m3/ng.đ (tương đương q0= 60 (l/người/ngày))
tn: Thời gian lưu nước tối thiểu trong bể (ngày), được xác định theo bảng 4.2.
Bảng 4.2. Thời gian lƣu nƣớc thải tối thiểu trong vùng lắng bể tự hoại [2, 10]
Lƣu lƣợng nƣớc thải Q (m3/ngày)
Thời gian lƣu nƣớc tối thiểu t*n(ngày) Bể tự hoại xử lý nƣớc đen và nƣớc xám Bể tự hoại xử lý nƣớc đen từ khu vệ sinh < 6 1 2 7 0,9 1,8 8 0,9 1,8 9 0,8 1,6 10 0,7 1,4 11 0,7 1,4 12 0,6 1,2 13 0,6 1,2 >14 0,5 1
* Thời gian lưu nước tối thiểu để đảm bảo hiệu suất của quá trình tách cặn, đó tính đến hệ số không điều hoà của lưu lượng nước thải chảy vào bể
Ta chọn: tn= 1 ngày
Vậy dung tích vùng lắng là: Vn = (1000 x 36 x 1)/1000 = 36 m3 + Dung tích vùng chứa bùn cặn và váng nổi được tính như sau:
Vc = Vb + Vt + Vv Trong đó:
Vb: Dung tích phần cặn tươi (đang phân huỷ) (m3) Vt: Dung tích phần cặn tích luỹ (đã phân huỷ) (m3) Vv: Dung tích phần lắng vùng nổi trong bể tự hoại (m3)
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 67 + Dung tích phần cặn tươi được xác định như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vb = 0,5 x N x tb/1000 Trong đó:
0,5: Lượng cặn tươi trung bình trong vùng phân huỷ (l/người/ngày) tb: Thời gian cần thiết để phân huỷ cặn (ngày), xác định theo (bảng 4.3).
Bảng 4.3. Thời gian cần thiết để phân huỷ cặn theo nhiệt độ [2]
Nhiệt độ nước thải 10 15 20 25 30 35
Thời gian cần thiết để phân
huỷ cặn (ngày) 104 63 47 40 33 28
Chọn nhiệt độ nước thải đầu vào = 200C ta có: tb = 47 ngày Vb = 0,5 x N x tb/1000 = 0,5 x 1000 x 47/1000 = 23,5 m3 - Dung tích phần cặn tích luỹ:
Vt = r x N x T/1000 Trong đó:
r: Lượng cặn tích luỹ trong bể của 1 người trong 1 năm (l/người/năm) Đối với bể Bastaf xử lý nước đen và nước xám: r = 40 l/người/năm T: khoảng thời gian giữa hai lần hút cặn, thường lấy T = 3 năm Vậy dung tích phần cặn tích luỹ:
Vt = r x N x T/1000 = 40 x 1000 x 3/1000 = 120 m3
- Dung tích phần vùng nổi trong bể Vv: được lấy bằng 0,4xVt đến 0,5xVt. Có thể tính sơ bộ Vv, lấy chiều dày lớp váng bằng 0,2m đến 0,3m. Chọn Vv bằng 0,5xVt.
Vv = 0,5 x Vt = 0,5 x 120 = 60 m3 Như vậy, ta có dung tích phần cặn lắng là:
Vc = Vb + Vt + Vv = 23,5+ 120 + 60 = 203,5 m3 - Dung tích ướt của bể là:
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 68 - Dung tích của phần lưu thông trên mặt nước của bể tự hoại Vk được lấy bằng 20% dung tích ướt, hoặc theo cấu tạo của bể; cụ thể:
Vk = 239,5× 20/100 = 47,9 (m3) Vậy tổng dung tích của bể tự hoại là:
V = Vư + Vk = 239,5+47,9= 287,4 (m3) lấy làm tròn V = 288 m3
Ta chọn bể hình chữ nhật bể được chia làm 6 ngăn, các thông số trong bể sẽ là: Hư =4,0m; B = 4,4m; L = 20m
Chọn chiều cao bảo vệ tính từ mặt nước đến nắp đan bể: Hbv = 0,44m Chọn ngăn lắng có B = 2,2 m, L = 20m
Chọn 3 ngăn có vách ngăn mỏng có B = 2,2m, L1= L2= L3= 4,4m Chọn 2 ngăn lọc kỵ khí có B = 2,2m, L4=L5= 4,4 m.
Hiệu suất xử lý của bể Bastaf: TSS (70%); BOD, COD (65-70%).
4.2.3. Tính toán các thông số bãi lọc ngầm * Tính toán thiết kế: * Tính toán thiết kế:
- Chọn đất ngập nước dòng chảy ngang SFS (subsurface flow system), với cấu trúc bãi lọc và các vật liệu lọc cụ thể:
Hình 4.4. Cấu trúc bãi lọc dòng chảy ngang điển hình
N
thô
tâm
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 69 - Diện tích bề mặt của bãi lọc được tính theo công thức [22]:
As = + C0: nồng độ BOD5 của nước thải đầu vào + Ce: nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra
+ Kt: hằng số tốc độ phản ứng sinh học, dao động từ 0,05÷1. Ở điều kiện 200C, Kt thường được chọn là 0,3.
+ d: chiều cao tầng đất là 0,6m + α: độ xốp của vật liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Diện tích mặt cắt ngang vuông góc với hướng của dòng chảy: AC =
+ Ks: độ dẫn thủy lực (m3/m2/ng.đ) + S: độ dốc thủy lực (%)
- Chiều rộng của hệ thống được tính theo công thức: W =
- Chiều dài của hệ thống: L =
- Theo bảng tính toán cho hệ thống lớp dưới bề mặt:
Bảng 4. 4. Đặc điểm các thông số cho lớp dƣới bề mặt [22]
Loại vật liệu Kích thƣớc hạt (mm) Độ xốp Độ dẫn thủy lực (KS) (m3/m2/ng.đ ) K20 Cát trung bình 1 0,42 420 1,84 Cát thô 2 0,39 480 1,35 Cát sỏi 8 0,35 500 0,86
- Ta chọn loại cát sỏi nên: + Đường kính: d10 = 8mm
+ Độ dẫn thủy lực: ks = 500m3/m2/ng.đ + Độ xốp: α = 0,35
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 70 + Thực vật trồng trên bãi lọc: Thủy Trúc/Phát Lộc
+ Độ dốc lưu vực: s = 1% = 0,01
- Chiều cao tầng đất là 0,6m; chiều cao lớp bảo vệ 0,3m.
- Hằng số tốc độ phản ứng ở điều kiện 200C, Kt được chọn là 0,3. - Xác định diện tích mặt cắt ngang của bãi lọc:
AC = = = 7,2 m2 - Chiều rộng của hệ thống:
W = = = 12 m - Diện tích bề mặt của bãi lọc ngầm:
As = = = 673 m2
- Chiều dài của hệ thống:
L = = = 56 m - Thời gian lưu nước:
t = = = 3,92 (~ 4 ng.đ)
- Ống phân phối nước làm bằng ống nhựa có khoan các lỗ nhỏ. Đường kính ống phân phối nước: d = 110mm.
Hiệu suất xử lý của toàn bộ hệ thống sau : khoảng 71-88%.
4.2.4. Tính toán chi phí hệ thống XLNT
Chi phí cho việc đầu tư hệ thống bao gồm chi phí nạo vét rãnh thu gom, thoát nước thải trước khi xây dựng bể; chi phí xây dựng bể Bastaf và chi phí xây dựng bãi lọc ngầm và chi phí vận hành.
* Chi phí xây dựng bể Bastaf:
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 71
Bảng 4.5. Tổng hợp công việc và chi phí xây dựng bể Bastaf
TT Công việc Đơn vị lƣợng Khối Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng)
1
Tập huấn nâng cao ý thức người dân trong việc thu gom xử lý nước thải sơ bộ tại hộ gia đình (100người/lớpx2 lớp)
Lớp 02 20.000.000 40.000.000 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 Chi phí nạo vét cống rãnh trước khi xây dựng m3 225 50.000 11.250.000
3 Chi phí xây dựng bể - - 500.000.000 500.000.000
Tổng cộng chi phí đầu tƣ xây dựng bể 551.250.000
Khi đi vào hoạt động không tốn chi phí vận hành bể, định kỳ từ 3-5 năm tiến hành thông hút, nạo vét bùn cặn và vệ sinh bể.
* Chi phí đầu tƣ xây dựng và vận hành bãi lọc ngầm:
Công việc thực hiện và chi phí xây dựng bãi lọc ngầm được liệt kê (bảng 4.6).
Bảng 4.6. Tổng hợp công việc và chi phí xây dựng bãi lọc ngầm
TT Công việc Đơn vị Khối lƣợng Đơn giá Thành tiền
1 Đào móng bằng máy đào
<0,8m3, đất C3 100m3 4,0380 1.345.795 5.434.320
2 Vận chuyển tiếp bằng ô tô 5T
cự ly dưới 2km, đất C3 100m
3
4,0380 1.082.658 4.371.773
3 Vải địa kỹ thuật m2 673,0000 9.000 6.057.000
4 Sỏi lọc 2x4 m 3 80,1700 263.311 21.109.643 Sỏi lọc 1x2 m3 51,1200 288.533 14.749.807 5 Đắp cát công trình bằng máy đầm cóc 100m3 0,5418 19.354.434 10.486.232 6 Bê tông móng, rộng>250cm, đổ bằng thủ công, M150, PC30, đá 2x4 m3 0,8264 967.173 799.272 7 Xây tường thẳng gạch chỉ 6, 5x10, 5x22, dày ≤33cm, cao ≤4m, VXM M75 m3 2,0143 1.352.426 2.724.191 8
Bê tông lanh tô, mái hắt, máng nước, tấm đan, ô văng, đổ bằng thủ công, M200, PC30, đá 1x2
m3 0,6890 1.345.404 926.984
9 Ván gỗ sàn, lanh tô, máng nước, tấm đan 100m2 0,168 7.995.148 1.343.185
10 Lắp dựng cốt thép lanh tô liền
Học viên: Đỗ Thị Lương – Lớp 13AQLTNMT-VY 72
TT Công việc Đơn vị Khối lƣợng Đơn giá Thành tiền
≤10mm, cao ≤4m
11 Trát tường trong, dày 2cm,
VXMCV M100 m
2
15,1650 39.727 602.460
12 Trát tường ngoài, dày 1,5cm,
VXM M75 m 2 26,3120 37.144 1.348.773 13 Ống thoát nước PVC D110 m 80,0000 162.426 12.994.080 14 Cút nối Cái 15,0000 99.372 1.490.580 15 Ống lọc ngầm m 15,0000 225.478 3.382.170 16 Cây trồng (Thủy Trúc/Phát Lộc): 13 khóm/1m2x673=8.749 Cây 8.749 1.500 13.123.500
Tổng cộng chi phí đầu tƣ xây dựng 101.418.111 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chi phí vận hành: Chủ yếu chi phí cho 02 nhân công với nhiệm vụ trông coi, cắt tỉa cây, vệ sinh vật liệu lọc, thu hút bùn Bastaf... khoảng 25 triệu đồng/năm.
Với diện tích xây dựng và chi phí đầu tư cho bãi lọc ngầm như tính toán trên, hoàn toàn phù hợp với quỹ đất và điều kiện kinh tế của địa phương.
4.3. PHƢƠNG ÁN VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG XLNTSH
Việc triển khai dự án áp dụng phương pháp tiếp cận có sự tham gia của cộng đồng. Thông qua các chiến dịch Thông tin, Giáo dục và Truyền thông, dự án sẽ huy động sự tham gia và đóng góp nhân lực, vật lực trong cộng đồng dân cư để quản lý tốt hơn chất thải sinh hoạt của thôn. Dự án gồm 3 hoạt động chính là Tập huấn, Tuyên truyền và Xây dựng. Trong hoạt động tập huấn, dự án trang bị cho đội ngũ cán bộ nòng cốt của địa phương kỹ năng tập huấn, kỹ năng truyền thông và kiến