Xử lý nước thải làng nghề
Từ thực trạng và những tồn tại về việc vận hành các mô hình xử lý nước thải ở làng nghề hiện nay cho thấy, để duy trì và vận hành được hệ thống xử lý nước thải tập trung, thì phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung với chi phí đầu tư và chi phí vận hành thấp, biện pháp vận hành đơn giản.
Hiện tại toàn bộ nước thải của làng nghề thoát ra hệ thống tiêu thoát nước của thôn và chảy ra sông Như Qu nh. Thôn Bình Lương đã bố trí 01 ao có diện tích khoảng 3.000 m2 để xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung của làng nghề.
Xuất phát từ đặc điểm phát sinh nước thải và hiện trạng làng nghề Bình Lương, lựa chọn công nghệ sinh học để xử lý nước thải. Dựa trên đặc điểm về lưu lượng và đặc trưng ô nhiễm của nước thải làng nghề và các yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải làng nghề, đề xuất sơ đồ công nghệ áp dụng cho trạm xử lý nước thải làng nghề Bình Lương như sau:
Hình 3.12. Sơ đồ mô hình xử lý nƣớc thải cho làng nghề Bình Lƣơng
Thuyết minh quy trình:
Các hộ gia đình phải có các hố ga để tách bỏ các loại rác bẩn trước khi đi vào cống rãnh thoát chung của làng và dẫn vào bể điều hòa.
Bể điều hòa:
Nước thải theo hệ thống cống thoát nước chung chảy vào bể điều hòa nước
Cống rãnh chung Vải lọc dầu Bể BASTAF Bùn thải Các hộ gia đình trong làng nghề
Nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt
Hố ga gia đình tách chất thải thô
Mương tưới tiêu nội đồng Bãi lọc ngầm trồng cây
Song chắn rác
Bể điều hòa + thiết bị vớt mỡ
để tách các loại rác thô như: nilong, giẻ, đất đá… ra khỏi dòng thải) nhằm điều hòa nồng độ và lưu lượng các chất ô nhiễm trong nước thải. Tại bể điều hòa sẽ bố trí thiết bị vớt váng mỡ.
Loại thiết bị này hoạt động theo nguyên lý dùng đai chế tạo từ các loại vật liệu có khả năng dính dầu. Nhờ động cơ điện và hệ thống pulley, đai chuyển động theo chiều thẳng đứng đi qua lớp nước có váng dầu. Dầu sẽ dính vào đai. Sau khi đai chạy qua pulley trên và hướng xuống dưới, 2 lưỡi gạt đặt kế tiếp nhau tì sát vào đai giúp gạt sạch lớp dầu bám vào đai. Dầu vớt được sẽ chảy theo đường ống dẫn tới bồn chứa ngoài.
Thiết bị có khả năng vớt váng dầu, mỡ loại nhẹ/vừa/nặng từ mức nước có độ sâu tối thiểu 15cm, đưa lên cao tối đa 30m.
Tiếp đó nước thải được bơm qua vải lọc dầu để tiến hành các bước xử lý tiếp theo.
Vải lọc dầu:
Nước thải từ làng nghề chứa một lượng dầu mỡ tương đối lớn, để đảm bảo hiệu quả cho các bước xử lý tiếp theo, lượng mỡ thừa này cần được tách ra khỏi nước trước khi dẫn sang bể BASTAF.
Để đơn giản trong quá trình vận hành, sử dụng vải lọc dầu để tách mỡ ra khỏi nước thải. Do mỡ có tính chất nhẹ hơn nước gần giống váng dầu nên có thể sử dụng để xử lý tương đương.
Sử dụng vải lọc dầu được sản xuất từ 100% sợi tái chế của ngành công nghiệp dệt với đặc tính độc đáo: Sợi vải có khả năng lọc dầu, váng dầu, các chất thải nhiễm dầu trong nước (bất kể nước ngọt hay nước mặn). Vải chịu được dòng chảy với lưu tốc tối đa 250m3/giờ trên 1m2 tương đương 0,069 m3/s.
Đặc t nh nổi vật của vải lọc dầu:
- Khi tiếp xúc với vải lọc dầu, dầu không chỉ bị thấm tại vị trí tiếp xúc với sợi mà bị hút vào toàn bộ sợi vải bởi lực mao dẫn. Khả năng lọc dầu không hề bị ảnh hưởng ngay khi vải ngập trong nước, dầu bị hút vào sẽ đẩy nước ra khỏi sợi vải và chiếm chỗ.
- Vải lọc dầu có khả năng hút lượng dầu gấp 20 lần trọng lượng bản thân. Dầu bị hút vào sợi có thể dễ dàng tách ra bằng biện pháp cơ học (vắt, ép, tách ly tâm…), sau đó có thể sử dụng lại với hiệu quả giảm dần. Vải hết thời gian sử dụng có thể hủy bằng phương pháp đốt cho nhiệt lượng cao với lượng tro dưới 1%.
- Sản phẩm có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau: túi/bao lọc đầu nước ra của bơm, túi lọc trước khi nước vào bơm hút, lưới bẫy dầu, gối/tấm hút dầu cho miệng cống thoát nước/rãnh thoát nước, bạt phủ bờ hút dầu đồng thời tránh xói lở đất, rèm thu gom váng dầu tại bờ cảng...
- Vải lọc dầu có khả năng lọc sạch dầu kể cả váng dầu rất mỏng trong nước thải mà những nhà máy, cơ sở sản xuất, tàu thuyền nhỏ… tại Việt Nam đang vướng phải nhưng hiện nay vẫn chưa tìm ra giải pháp khả thi và hiệu quả. - Với Vải lọc dầu, chỉ đơn giản cho nước nhiễm dầu chảy qua thay vì phải đầu
tư thiết bị tách dầu-nước đắt tiền kèm theo chi phí đáng kể cho vận hành, điện năng, sửa chữa, phụ tùng thay thế, khấu hao…
- Vải lọc dầu với cách sử dụng đơn giản thay thế cho hệ thống xử lý nước lẫn dầu bằng hóa chất keo tụ hay tuyển nổi tốn kém, phức tạp cả về công nghệ cũng như vận hành.
- Hiệu quả kinh tế rất cao do vải sử dụng được nhiều lần. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cách sử dụng rất đơn giản: Cho nước thải nhiễm mỡ chảy qua vải, thay vải khi ngấm no dầu, tách dầu ra, làm sạch (bằng cách giặt thông thường) và sử dụng lại. Dầu, cặn, rác hay nước giặt thu gom được từ vải lọc dầu sẽ xử lý theo qui định về môi trường tùy vào việc có chứa hoá chất độc hại hay không.
Bể BASTAF:
Công nghệ BASTAF thay thế cho bể tự hoại truyền thống, với giá thành thấp và hiệu quả xử lí cao, ổn định đã được nghiên cứu, phát triển trong khuôn khổ dự án hợp tác nghiên cứu ESTNV giữa Viện KH&KTMT (IESE), Trường ĐHXD và Viện KH&CNMT Liên bang Thụy Sĩ (EAWAG), Cơ quan Hợp tác Phát triển Thuỵ Sĩ
Hình 3.13. Hình Minh họa bể BASTAF cải tiến
Nguyên tắc làm việc của bể tự hoại cải tiến BASTAF: nước thải được đưa vào ngăn đầu của bể, 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. Nhờ có các vách ngăn hướng dòng ở những ngăn tiếp theo, nước thải được chuyển động theo hướng từ dưới lên trên, tiếp xúc với các vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn hình thành ở đáy bể trong điều kiện động. Các chất bẩn hữu cơ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa làm nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của chúng. Cũng nhờ các vách ngăn này, công trình trở thành một dãy bể phản ứng kỵ khí được bố trí nối tiếp. Cơ chế tạo dòng chảy hướng lên của bể tự hoại cải tiến bảo đảm hiệu suất sử dụng thể tích tối đa, và sự tiếp xúc trực tiếp của dòng nước thải hướng lên và lớp bùn đáy bể - nơi chứa quần thể các vi khuẩn kỵ khí, cho phép nâng cao hiệu suất xử lý rõ rệt. Các ngăn lọc kỵ khí phía sau, với vật liệu lọc do IESE chế tạo, cho phép nâng cao hiệu suất xử lý của bể và tránh rửa trôi bùn cặn theo nước.
Hiệu suất xử lý trung bình theo COD, BOD5 và TSS tương ứng là 75 - 90%, 70 – 85% và 75 - 95%. Amoni là 30%.
Ao sinh học:[10]
Ao sinh học ứng dụng các quy trình tự nhiên trong hồ để xử lý nước thải. Trong hồ, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kị khí, quá trình cộng sinh của vi khuẩn, thực vật nổi và tảo là các quá trình chủ đạo. Các quá trình lý học, hóa học bao gồm các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp phụ, kết tủa, các phản ứng hóa học …
cũng diễn ra tại đây. Việc sử dụng ao sinh học để xử lý có ưu điểm là tốn ít vốn đầu tư cho quá trình xây dựng, đơn giản trong vận hành và bảo trì. Do làng nghề có diện tích đất dành cho xử lý lớn nên hoàn toàn phù hợp với phương án này.
Ao sinh học là hồ ao nghi, nghĩa là trong ao tồn tại các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, vi sinh vật thiếu khí và vi sinh vật yếm khí. Từ trên xuống đáy ao chia thành 03 khu vực chính
- Khu vực thứ nhất: khu vực hiếu khí, đặc trưng bởi hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và tảo. Nguồn ô xi được cung cấp bởi oxy khí trời thông qua quá trình trao đổi tự nhiên qua bề mặt ao, và ô xy được tạo ra từ quá trình quang hợp của tảo và thực vật nổi. Oxy được sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ tạo nên các dưỡng chất và CO2, tảo sử dụng các sản phẩm này để quang hợp. - Khu vực trung gian (hay là khu vực khí không bắt buộc) đặc trưng bởi các
hoạt động của vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc.
- Khu vực thứ ba (hay là khu vực kị khí) đặc trưng bởi các hoạt động của các của các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ lắng đọng dưới đáy ao. Trong ao sinh học cũng được trồng bèo tây, bởi vì nước thải chứa rất nhiều nitrogen, phosphorus, và những hợp chất vô cơ có thể hòa tan được. Rất khó tách những chất này khỏi nước bằng cách lọc thông thường, tuy nhiên thực vật nước là bèo lục bình có thể xử lý nước thải, vừa ít tốn kinh phí lại thân thiện với môi trường.
Quá trình quang hợp của thực vật nổi hoàn toàn giống các thực vật trên cạn. Chất ô nhiễm có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật nước và đi lên lá. Lá nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ. Các chất hữu cơ cùng với chất khác xây dựng nên tế bào và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất hữu cơ hòa tan, vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hòa tan để thực vật có thể sử dụng chúng cho quá trình trao đổi chất. Quá trình vô cơ hóa bởi vi sinh vật và quá trình hấp thụ các chất vô cơ
hòa tan bởi thực vật tạo ra hiện tượng giảm vật chất trong nước. Đây chính là cơ chế xử lý chất ô nhiễm.
Bãi lọc ngầm trồng cây:
Một trong những chức năng quan trọng nhất của bãi lọc ngầm trồng cây là chức năng lọc nước thải. Khi nước thải chảy qua bãi lọc trồng cây, nước sẽ bị giảm tốc độ dòng chảy và các chất rắn lơ lửng (TSS) sẽ bị giữ lại bởi rễ thực vật và tách khỏi dòng nước. Những chất ô nhiễm hữu cơ khác bị chuyển hóa thành các dạng vật chất ít hòa tan hơn và được hấp thụ bởi thực vật trồng trong bãi lọc.
Bãi lọc ngầm trồng cây cũng tạo môi trường cần thiết có các vi sinh vật phát triển, thông qua rất nhiều các quá trình phức tạp, những vi sinh vật ngày cũng chuyển hóa và loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước như Nitơ, photpho.
Đối với các kim loại nặng dưới dạng hòa tan, ở một nồng độ hợp lý cũng sẽ bị loại bỏ bởi bãi lọc trồng cây bởi các cơ chế sau:
- Kết tủa và lắng dưới dạng hydroxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng sunfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu.
- Hấp phụ lên các kết tủa oxyhydroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí. - Kết hợp lẫn với thực vật chết và đất.
- Hấp thụ vào rễ thân lá của thực vật trong bãi lọc trồng cây.
Các nghiên cứu chưa chỉ ra được cơ chế nào trong các cơ chế trên có vai trò lớn nhất, nhưng nhìn chung có thể nói rằng lượng kim loại được thực vật hấp thụ chỉ chiếm một phần nhất định (Gersberg et al., 1984; Reed et al., 1988; Wildemann &Laudon, 1989; Dunbabin &Bownmer, 1992). Các loại thực vật khác nhau có khả năng hấp thụ kim loại rất khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh hưởng tới chế độ thủy lực, cơ chế hóa học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh vật. Vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng. Khi khả năng chứa các kim loại nặng chúng đạt tới giới hạn thì cần nạo vét xả bỏ để kim loại nặng ra khỏi bãi lọc.
- Đảm bảo tốc độ dòng chảy ngang trong bãi thấp hơn 0,05 m/s được duy trì trong suốt quá trình hoạt động;
- Thời gian lưu nước thải trong bãi được khuyến cáo đạt 72 h tương đương 3 ngày. Nếu điều kiện diện tích không cho phép thì thời gian lưu có thể ngắn hơn, nhưng không được thấp hơn 48 h;
- Đảm bảo tối thiểu 150 mm lớp đất bề mặt có chứa 5% hữu cơ để hỗ trợ sự phát triển của thảm thực vật thủy sinh.
- Cần lựa chọn thực vật ít chịu ảnh hưởng của thời tiết và sự thay đổi mùa, Thực vật lựa chọn là cây sậy.
Hình 3.14. Sơ đồ đất ngập nuớc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang (vẽ lại theo Vymazal, 1997)
Do đây là hệ thống gần như không sử dụng năng lượng, vì vậy, thiết kế hệ thống xử lý nước thải với công suất lớn nhất trường hợp cao điểm của làng nghề là hoàn toàn phù hợp.
Chi ph xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung của làng nghề bóng bì Bình Lương: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc tính toán chi phí xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung căn cứ vào việc xác định lưu lượng nước thải phát sinh từ làng nghề để tính toán thời gian lưu nước thải, từ đó có thể tính toán được kích thước hệ thống xử lý
Bảng 3.11. Các hạng mục xây dựng của hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung TT Hạng mục Số lƣợng Thời gian lƣu (h) Diện tích m2 Dài (m) Rộng (m) Cao (m) V XD (m3) Chi phí (VNĐ) 1 Bể điều hòa 01 3 84 10 8,4 3.0 250 351.200.000 2 Bể BASTAF 05 12 251,25 10,05 5 4 1005 1.229.000.000 3 Ao sinh học 01 12 339 30 11,3 3 1005 683.400.000 4 Bãi lọc ngầm trồng cây 01 48 2040 60 34 2 4020 2.140.000.000 5 Bể nén bùn 01 - 10.5 6 5 2.5 75 50.000.000 6 Nhà điều hành 01 - 15 5.0 3.0 - - 50.000.000 7 Tổng 2.739,75 4.503.600.000
Bảng 3.12. Danh mục máy móc thiết bị sử dụng trong hệ thống xử lý nƣớc thải
TT Loại hàng hóa Đặc tính kỹ thuật Xuất xứ Đơn vị lƣợng Số Đơn giá Thành tiền (VNĐ)
1. Song chắn rác Vật liệu : Inox Việt Nam Hệ thống 01 3.750.000 3.750.000
2.
Bơm nước thải bể điều hòa, bãi lọc trồng cây
Loại bơm chìm ứng dựng bơm hố móng, nước thải. Lưu lượng: 40m3/hr; cột áp: 10 m nước. Shinmaywa - Nhật Bản Cái 04 16,500,000 66,000,000 3. Hệ thống đường ống công nghệ dẫn nước, bùn nội bộ khu xử lý
Lắp đặt theo thiết kế. Vật liệu đường ống: Inox SUS
304/HDPE /uPVC. Vật liệu Inox: Đức / Đài Loan; Việt Nam chế tạo. HDPE: Việt Nam HT 01 10,000,000 10,000,000 4. Thiết bị vớt mỡ
Công suất vớt mỡ 606 lít/giờ. 220/380/440V, 50Hz, 1 pha / 3 pha, 1/2HP
Abanaki
(USA) Chiếc 01 24.900.000 24.900.000
5. Vải lọc dầu Việt Nam m2 10 420.000 4.200.000
Bảng 3.13. Tổng hợp khái toán kinh phí xây lắp hệ thống xử lý nƣớc thải
TT NỘI DUNG CÁC CHI PHÍ CÁCH TÍNH GIÁ TRỊ TRƢỚC
THUẾ (Đ) GIÁ TRỊ SAU THUẾ (Đ) KÝ HIỆU-GHI CHÚ
I CHI PHÍ THIẾT BỊ 108.850.000 119.735.000 Gtb
II CHI PHÍ XÂY DỰNG 4.503.600.000 4.953.960.000 Gxd
III Giai đoạn thực hiện 1+2+3 210.866.216 227909573,1
1 Chi phí lập TKKT-BVTC 2.7034%
*Gxl*1,25 155.866.216 171.452.838,2 1751/BXD-VP
2 Chi phí nghiệm thu thiết bị Tạm tính 20,000,000 22.000.000
3 Chi phí chạy thử Tạm tính 35,000,000 38.500.000
IV Giai đoạn kết thúc XD đƣa CT vào sử