CÔNG NGHỆ VÀ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI QUY MÔ NHỎ

phải được khử trùng hoặc khử độc trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điều kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ thống thoát nước đô thị và sức khỏe của con người khi tiếp

Trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài khi địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân tán theo các lưu vực sông, hồ Do đặc điểm địa hình và sự hình thành các kênh hồ trong các đô thị nước

ta, hệ thống thoát nước thường phân ra các lưu vực nhỏ và độc lập Thoát nước phân tán sẽ là hình thức phù hợp đối với đa số đô thị nước ta Các trạm XLNT phân tán thường là loại quy mô nhỏ , công suất từ vài trăm đến vài nghìn m3/ngày hoặc quy mô vừa công suất từ 2.000 đến 10.000 m3/ngày Xây dựng các trạm XLNT cho các đô thị nhỏ và cho các lưu vực độc lập của các đô thị lớn, hoặc các trạm XLNT bệnh viện, các công trình công cộng, dịch vụ quy mô công suất từ 50 đến

500 m3/ngày sẽ tận dụng được các điều kiện tự nhiên cũng như khả năng tự làm sạch của sông, kênh, hồ để chuyển hoá chất bẩn Mặt khác việc xây dựng này cũng phù hợp với khả năng đầu tư và sự phát triển của đô thị Sơ đồ nguyên tắc thoát nước và XLNT phân tán được nêu trên hình 1 Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép được xả vào các cống thoát nước chung hoặc các sông, mương, hồ trong khu vực

Trong nhiều trường hợp mức độ XLNT của hệ thống thoát nước phân tán yêu cầu không cao do tận dụng được khả năng tự làm sạch của các sông hồ Tổng giá thành đầu tư cho hệ thống thoát nước thải phân tán giảm xuống do không phải xây dựng các tuyến cống thoát nước thải tập trung Các công trình của trạm XLNT phân tán thường được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý

Nhược điểm chính của hệ thống nước thải phân tán là dễ làm mất cảnh quan

do việc xây dựng trạm xử lý nước thải bên trong đô thị Nếu thiết kế thi công và vận hành trạm xử lý không đúng các yêu cầu kỹ thuật, nước thải có thể gây mùi hôi thối ,

ảnh đến môi trường khu dân cư và đô thị xung quanh Mặt khác nếu hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng như N và P trong nước thải sau xử lý còn cao, trong điều kiện quang hợp tốt, các sông hồ đô thị tiếp nhận nước thải có thể bị phú dưỡng

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

(eutrophication) và dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp Một số kết quả nghiên cứu /8/ cho

thấy, trong các sông hồ tiếp nhận nước thải đô thị hàm lượng chất hữu cơ (tính theo BOD5) bổ sung do nhiễm bẩn thứ cấp thường dao động từ 1,4 đến 4,5 mg/l Các trạm XLNT phân tán có quy mô , mức độ và công nghệ xử lý khác nhau Việc kiểm soát, quản lý vận hành chúng rất phức tạp Tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm XLNT trong nội thành thường rất khó khăn Tổ chức thoát nước phân tán thường thích hợp cho các đô thị có hệ thống thoát nước chung hoặc hệ thống thoát nước nửa riêng, nằm trong các vùng địa hình bằng phẳng nhiều kênh, hồ Ví dụ hệ thống thoát nước thải Hà nội được chia thành 7 vùng theo phương án quy hoạch của Tổ chức hợp tác Quốc tế Nhật bản (JICA) năm 1994 hoặc thành phố Đà lạt thành 4 khu vực theo

Trạm XLNT 1

Hồ 1

Lưu vực 2

Giếng tách nước Nước mưa Nước thải

Trạm XLNT 2

Hồ 2

Lưu vực i

Giếng tách nước Nước mưa Nước thải

Trạm XLNT i

Hồ i

Hồ đầu mối

Hình 1 Sơ đồ nguyên tắc tổ chức thoát nước và XLNT phân tán

.1.2 Hệ thống thoát nước thải cục bộ

cộng, dịch vụ, nhà ở ) nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc cách xa hệ thống thoát nước tập trung, người ta thường tổ chức hệ thống thoát nước thải cục bộ kết hợp xử

lý tại chỗ Hệ thống thoát nước thải cục bộ có thể có đường cống hoặc không có

đường cống Nước thải sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường, được cho thấm vào đất , thải trực tiếp vào sông hồ lân cận hoặc sử dụng để tưới cây, nuôi cá Trong một số trường hợp ,trước khi xả vào các đường cống thoát nước tập trung, các loại nước thải có chứa vi khuẩn gây bệnh dịch hoặc chất bẩn đặc biệt ( nước thải bệnh viện, nước thải công nghiệp ) phải được khử trùng hoặc khử độc trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điều kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của

hệ thống thoát nước đô thị và sức khỏe của con người khi tiếp xúc với nó

Như vậy, các trạm XLNT cục bộ thường được xây dựng đối với các trường hợp sau:

1.Các thị trấn, thị tứ có quy mô dân số dưới 50.000 người

2.Các cụm dân cư, khu nhà ở, ngôi nhà hoặc công trình công cộng, dịch vụ nằm riêng rẽ, cách xa hệ thống thoát nước tập trung

3.Các công trình công cộng, dịch vụ có yêu cầu xử lý đặc biệt như bệnh viện,

bể bơi

Các trạm XLNT cục bộ thường có công suất từ vài chục đến vài dăm nghìn

m3 trong một ngày Trường hợp thứ nhất thường là các trạm xử lý nước thải quy mô vừa ( công suất từ 1000 đến 10.000 m3/ngày ); các trường hợp thứ hai và thứ ba là các trạm quy mô nhỏ (công suất dưới 1.000 m3/ngày) Tổ chức thoát nước khu vực Linh đàm - Định công- Pháp vân phía Nam Hà Nội là một ví dụ về các hệ thống thoát nước thải cục bộ cho các trường thứ hai Một số đô thị ( ví dụ thành phố Đà lạt, Hải dương, Vĩnh yên ) có thể tổ chức thoát nước theo hệ thống hỗn hợp phụ thuộc vào địa hình, chế độ thuỷ văn sông hồ, đặc điểm sử dụng nước

Xử lý nước thải tại chỗ với công trình chủ yếu là bể tự hoại hoặc bể lắng hai

vỏ rất thích hợp vơí các ngôi nhà, cụm dân cư hoặc công trình công cộng ở riêng rẽ, cách xa mạng lưới thoát nước tập trung Các công trình này vừa lắng nước thải kết hợp lên men cặn lắng nên hiệu quả xử lý cao, quản lý vận hành đơn giản Nước thải

và bùn cặn sau quá trình này có thể tiếp tục xử lý trong đất, ao hồ hoặc tái sử dụng

để tưới ruộng và làm phân bón Tuy nhiên do công trình bố trí gần nhà ở và khu dân cư nên điều kiện vệ sinh của nó còn hạn chế

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

Khu vùc Th¸i phiªn

N−íc th¶i

BÓ tù ho¹i B·i läc ngÇm

t−íi hoa

ra suèi

Khu vùc Êp Chi l¨ng

N−íc th¶i BÓ tù ho¹i B·i läc ngÇm

hå Than thë

.2 Số lượng, thμnh phần vμ tính chất nước thải của các đối tượng

thoát nước quy mô nhỏ

.2.1 Các loại nước thải của các đối tượng thoát nước quy mô nhỏ

Các loại nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà

ăn…cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt Để tiện cho việc lựa chọn phương pháp dây truyền công nghệ và tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ, nước thải sinh hoạt được phân loại theo các dấu hiệu sau đây:

a.Theo nguồn gốc hình thành, trong các hộ gia đình có thể có các loại nước

thải sau đây (hình .3) :

Nguồn nước thải từ các ngôi nhà

Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm, giặt, rửa Nước thải nhμ bếp Các loại nước

-Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị

vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt.Loại nước thải này chủ yếu chứa chất lơ lửng, các chất tẩy giặt và thường gọi là ‘’nước xám’’ Nồng độ các chất hữu cơ trong loại nước thải này thấp và thường khó phân huỷ sinh học Trong nước thải nhiều tạp chất vô cơ

-Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn được gọi là

‘’nước đen’’ Trong nước thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dể gây mùi hôi thối Hàm lượng các chất hữu cơ (BOD) và các chất dinh dưỡng như nitơ, phốt pho cao Các loại nước thải này thường gây nguy hại đến sức khoẻ và dễ làm nhiễm bẩn nguồn nước mặt Tuy nhiên chúng thích hợp với việc sử dụng làm phân bón hoặc tạo khí sinh học

- Nước thải nhà bếp chứa dầu mở và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát Các loại có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD,COD) và các nguyên tố dinh dưỡng khác (ni tơ và phốt phát) Các chất bẩn trong nước thải này dễ tạo khí sinh học

b.Theo đối tượng thoát nước, người ta phân ra 2 nhóm nước thải:

-Nhóm nước thải các hộ gia đình, khu dân cư

-Nhóm nước thải các công trình công cộng, dịch vụ như nước thải bệnh viện, nước thải khách sạn, nước thải trường học, nước thải nhà ăn

Mỗi nhóm, mỗi loại nước thải có lưu lượng, chế độ xả nước và thành phần tính chất đặc trưng riêng

c Theo đặc điểm hệ thống thoát nước sẽ hình thành nên hai loại nước thải:

-Nước thải hệ thống thoát nước riêng Nước thải từ các thiết bị vệ sinh được thu gom và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến cống riêng

-Nước thải hệ thống thoát nước chung Các loại nước thải sinh hoạt (nước xám và nước đen) cùng với nước mưa đợt đầu trong khu vực thoát nước được thu gom và vận chuyển theo đường cống chung về trạm xử lý Số lượng thành phần và tính chất nước mưa đợt đầu trong các khu dân cư đô thị được nêu trong phụ lục Trong một số trường hợp nước đen được xử lý sơ bộ tại chỗ qua các công trình như

bể tách dầu mỡ, bể tự hoại , sau đó cùng nước xám xả vào tuyến cống thoát nước chung của thành phố

Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ thuộc vào đối tượng thoát nước, đặc điểm hệ thống thoát nước của đô thị hoặc khu dân cư và các điều

kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác của đô thị

.2.2 Lưu lượng nước thải và chế độ thải nước

Lưu lượng nước thải trong một khu vực đô thị, cụm dân cư, ngôi nhà hoặc công trình công cộng được xác định trên cơ sở tiêu chuẩn dùng nước Đối với khu vực dân cư, tiêu chuẩn thải nước từ 120 đến 180 l/người.ngày, xác định theo Quy chuẩn xây dựng Việt nam năm 1996/1/ Tiêu chuẩn thải nước bệnh viện thông thường được xác định theo ''Tiêu chuẩn thiết kế bệnh viện đa khoa'' (TCVN 4470-87 )

là 300 đến 400 l/ng.ngày Tuy nhiên theo kết quả nhiều nghiên cứu / 7,8 / cho thấy ,

do số lượng cán bộ công nhân viên và người nhà đến chăm nom bệnh lớn, tiêu chuẩn dùng nước thực tế tăng lên rất nhiều và nó cũng phụ thuộc vào quy mô cũng như chức năng của bệnh viện , dao động từ 500 đến 1000 l/giường.ngày Để dễ xác định lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt của các công trình công cộng hoặc dịch vụ người ta thường tính toán, chuyển đổi công suất (quy mô) công trình sang chỉ số dân tương đương Đó là số đơn vị phục vụ của công trình công cộng, dịch vụ có lượng chất bẩn hoặc nước thải xả vào hệ thống thoát nước tương

đương với của một người dân đô thị Các đại lượng tương đương này của một số công trình công cộng và dịch vụ có thể xác định theo bảng 1 sau đây

Bảng 1 Chỉ số dân tương đương và tiêu chuẩn nước thải của các công trình

1

3

15 5ữ10

10 2ữ3 0,4ữ0,5

200-300 50-80 10-15 8-25 15-25 50-100 300-600

Một yếu tố cơ bản khác liên quan đến việc tính toán thiết bị mạng lưới thoát nước và các công trình xử lý nước thải là chế độ thải nước Lưu lượng nước thải chảy

đến các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ không ổn định trong một ngày đêm (hình 4) cũng như trong từng mùa Ban đêm do ít thiết bị vệ sinh hoạt động, lượng nước thải rất nhỏ Trong thời gian cao điểm, lưu lượng nước thải có thể lớn gấp 6-8 lần thời điểm trung bình Trường hợp nhiều thiết bị vệ sinh cùng hoạt động đồng thời thì nước thải chảy liên tục tới trạm xử lý Chế độ thải nước đặc trưng bằng hệ số thải nước không điều hoà chung Kch Đó là tỷ số giữa lưu lượng nước thải trong giờ dùng nước lớn nhất của ngày dùng nước lớn nhất (qh,max) với lưu lượng nước thải trong giờ dùng nước trung bình của ngày dùng nước trung bình (qh,tb) Như vậy:

tb h

h ch

q

q K

,

max ,

Giá trị Kch phụ thuộc vào

số người sử dụng hệ thống thoát nước, tiêu chuẩn dùng nước,

điều kiện trang thiết bị vệ sinh

và điều kiện khí hậu Lưu lượng nước thải càng lớn hệ số Kchcàng nhỏ Dựa vào hệ số Kch có thể xác định được lưu lượng nước thải tính toán của hệ thống thoát nước và các công trình xử

lý nước thải Đối với hệ thống nước thải quy mô vừa và lớn, hệ

số Kch có thể xác định theo các công thức sau

tb

K =1,5+2,5 ( 2)

Trong đó: Qtb -Lưu lượng trung bình, l/s

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

Thông thường các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ, lưu lượng nước tính toán Qh,max bằng khoảng 1/10 lưu lượng ngày đêm Qng

Chế độ thải nước của bệnh viện không ổn định theo thời gian trong ngày, trong tuần và phụ thuộc vào cấp và quy mô bệnh viện Thông thường, lượng nước sử dụng lớn nhất vào đầu giờ buổi sáng khi bệnh nhân dậy và bắt đầu quá trình khám bệnh Hệ Kch của bệnh viện thường lớn hơn của khu dân cư với tiêu chuẩn cấp nước tương đương từ 2 đến 3 lần.Theo các tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nước hiện hành, hệ

số Kch của bệnh viện là 2,5 Các yếu tố kể trên ảnh hưởng rõ rệt đến việc tính toán, xác định công suất các công trình thoát nước và xử lý nước thải cũng như thiết lập quy trình quản lý, vận hành chúng

.2.3 Thành phần và tính chất nước thải

Các chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt là hàm lượng cặn lơ lửng (SS) , nhu cầu ô xy hoá sinh học (BOD ), nồng độ nitơ amôn, số coliform Lượng chất bẩn tính theo chỉ tiêu chất lơ lửng, BOD5 do một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt của một số nước

được nêu trong tiêu chuẩn xây dựng ( 20TCN 51-84 ) Đối với các ngôi nhà hoặc cụm đân cư độc lập, hàm lượng các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt có thể xác

Nước thải bệnh viện có thành phần và tính chất gần giống nước thải sinh hoạt

đô thị, tuy nhiên nồng độ chất bẩn có thấp hơn do tiêu chuẩn sử dụng nước lớn Lượng chất bẩn tính theo đơn vị 1 giường bệnh thải vào hệ thống thoát nước trong một ngày là:

-Chất bẩn lơ lửng : 130g

bệnh như Somonella, Leptospira,Vibrio Choleral, Mycobacterium Tuberculosis

.3 Các phương pháp xử lý nước thải

.3.1 Mức độ xử lý nước thải

Mức độ xử lý nước thải được xác định dựa trên quy mô đối tượng thoát nước

và các yêu cầu vệ sinh của nguồn tiếp nhận Nước mặt có thể tiếp nhận nước thải

được chia thành hai loại: nguồn nước mặt loại A với mục đích sử dụng cho cấp nước sinh hoạt và công nghiệp thực phẩm và nguồn nước mặt loại B với việc sử dụng nước cho các mục đích khác Nồng độ giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm trong các loại nguồn nước này được quy định theo tiêu chuẩn môi trường TCVN 5942-1995

Điều kiện cần khi xác định mức độ XLNT cần thiết là để nước thải khi xả có tính

đến khả năng tự làm sạch của nguồn không được làm cho nồng độ chất bẩn tại điểm kiểm tra sử dụng nước vượt nồng độ giới hạn cho phép Điều kiện đủ, khống chế đối với nước thải khi xả vào nguồn nước mặt được quy định theo tiêu chuẩn thiết kế nước đô thị 20TCN 51-84 hoặc tiêu chuẩn môi trường TCVN 5945-1995, TCVN 6772:2000 (phụ lục 1).Theo các quy định này, nước thải một số chỉ tiêu trong sinh hoạt khi xả vào nguồn nước phải đáp ứng yêu cầu nêu trong bảng 4

Bảng 4 Nồng độ giới hạn cho phép của một số chất ô nhiểm trong nước thải sinh

hoạtkhi xả vào nguồn nước (Theo TCVN6772:2000)

Ghi chú:KQĐ- Không quy định giá trị;

Các mức I,II,III,IV và V: theo loại hình và quy mô công trình dịch vụ

Như vậy việc xác định mức độ xử lý nước thải cấn thiết của đối tượng thải nước sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa cũng phải dựa trên hai điều kiện cần và đủ nêu trên Việc kiểm soát ô nhiễm để xác định mức độ XLNT cần thiết cho khu dân cư hoặc đô thị được thực hiện theo sơ đồ nêu trên hình 5

Điểm kiểm tra

Kiểm soát theo

TCVN 5942-1995

Hình 5 Sơ kiểm soát ô nhiễm nước ( cơ sở để xác định mức độ XLNT cần thiết)

Nước thải sinh hoạt thường được sử lý theo 3 bước ( mức độ ) nêu trên hình 6 sau đây:

-Bước thứ nhất ( xử lý bậc một hay xử lý sơ bộ ): Làm trong nước thải bằng phương pháp cơ học để loại cặn và các chất rắn lớn Đây là mức độ bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền công nghệ XLNT Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này phải bé hơn 150 mg/l nếu nước

thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn các quy định nêu trong bảng 6 nếu xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt.

Nước thải sinh hoạt Nước thải bệnh viện Nước thải sản

xuất

Hình 6 Các bước xử lý nước thải đô thị

Khử trùng diện vi khuẩn gây bệnh dịch (các biện pháp hoá học hoặc vật lý)

Tách rác, cát vμ cặn lắng trong nước thải (các biện pháp cơ học)

Khử các chất độc hại vμ đảm bảo điều kiện lμm việc bình thường của các công trình xử lý sinh học nước thải (Các biện pháp cơ học, hoá học hoặc hoá lý)

Tách các chất hữu cơ trong nước thải (biện pháp sinh

học)

Khử các chất dinh dưỡng (N-P) vμ khử trùng nước thải (Các biện pháp sinh học, hoá học

hoặc hoặc hoá lý)

Xả nước thải ra nguồn vμ tăng cường quá trình tự lμm sạch củanguồn nước

-Bước thứ hai ( xử lý bậc hai hay xử lý sinh học): XLNT bằng phương pháp sinh học Giai đoạn xử lý này được xác định trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn nước

-Bước thứ ba (xử lý bậc ba hay xử lý triệt để): loại bỏ các hợp chất nitơ và phốt pho khỏi nước thải Giai đoạn này rất có ý nghĩa đối với các nước khía hậu nhiệt

đới, nơi mà quá trình phì dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng nước mặt

Giai đoạn khử trùng sau quá trình làm sạch nước thải là yêu cầu bắt buộc đối với một số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý

Mức độ xử lý nước thải của các đối tượng thoát nước công suất nhỏ có thể xác định theo các nghiên cứu /7,31/, nêu trong bảng 5

Bảng 5 Mức độ XLNT của các đối tượng thoát nước công suất nhỏ

nước thải

Mức độ XLNT Chất lơ lửng,

<60

Q=50ữ500 m3/ng

Cống, mương thoát nước chung

4

‘’

Hồ hoặc sông mương ngoại thành

-Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó

-Mức độ và các giai đoạn XLNT cần thiết

-Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thuỷ văn

-Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương

-Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương ( nuôi cá, tưới ruộng giữ mực nước tạo cảnh quan đô thị….)

-Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm XLNT

-Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác

Các trạm xử lý nước thaỉ công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo một loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản, dễ hợp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý và vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất nhỏ và vừa ở điều kiện nước ta Các công trình xử lý nước thải được hợp khối sẽ hạn chế

được việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan đô thị …Nước thải sinh hoạt có thể xử lý tại chỗ trong các công trình làm sạch sơ bộ ( tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong ‘’nước đen’’…), trong công trình xử lý cục bộ đối với hệ thống thoát nước độc lập hoặc trong công trình xử lý tập trung tại trạm xử lý khu vực XLNT tại chỗ sẽ làm giảm chi phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước

Theo cơ chế quá trình làm sạch, các phương pháp XLNT sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa được phân ra như sau:

1.XLNT bằng phương pháp cơ học trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ… 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 nước thải phía sau hoạt động ổn định

2.XLNT bằng 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 nhỏ và vừa người ta thường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng (làm trong nước ) với phân huỷ hiếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình được ứng dụng rộng rãi là các loại bể tự hoại, giếng thấm, bể lắng hai võ (bể lắng Imhoff), bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng cặn kỵ khí ( UASB)

3.Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí Quá trình xử lý nước thải được dựa trên sự ôxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ ôxy tự do hoà tan Nếu ôxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó là quá trình

xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu ôxy được vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đố là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên 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 acroten trộn, kênh ôxy hoá tuần hoàn.) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh vật, đĩa sinh vật ) Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong

hồ ( hồ sinh vật ôxy hoá, hồ sinh vật ổn định) hoặc trong đất ngập nước ( các loại bãi lọc, đầm lầy nhân tạo)

4.XLNT bằng phương pháp hoá học Đó là các quá trình khử trùng nước thải bằng hoá chất (các chất clo, ôzôn), khử nitơ phốt pho bằng các hợp chất hoá chất hoá học hoặc keo tụ tiếp tục nước thải trước khi sử dụng lại XLNT bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ xử lý trước khi xả

ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải

5.Xử lý bùn cặn nước thải Trong nước thải có các chất không hoà tan như rác, cát, cặn lắng Các loại cát ( chủ yếu là thành phần vô cơ và tỷ trọng lớn) được phơi khô và đổ san nền, rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp rác Cặn lắng được giữ lại trong các bể lắng đợt một ( thường được gọi là cặn sơ cấp ) có hàm lượng hữu cơ lớn được kết hợp với bùn thứ cấp ( chủ yếu là sinh khối vi sinh vật dư ), hình thành trong quá trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theo các bước tách

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

nước sơ bộ, ổn định sinh học trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí và làm khô Bùn cặn sau xử lý có thể sử dụng được để làm phân bón

Để chọn được phương pháp xử lý sinh học hợp lý cần phải biết hàm lượng chất hữu cơ ( BOD,COD) trong nước thải Các phương pháp lên men kỵ khí thường phù hợp khi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao Đối với nước thải hàm lượng chất hữu cơ thấp và tồn tại chủ yếu dưới dạng chất keo và hoà tan, thì xử lý cơ chế cho chúng tiếp xúc với màng sinh vật là hợp lý Sơ đồ chọn lựa các phương pháp xử

lý sinh học nước thải được nêu trong bảng 6

Bảng 6 Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải

Hàm lượng BOD của

nước thải

Chất hữu cơ không hoà tan

có thể thiết lập sơ đồ tổ chức XLNT cho các khu dân cư, thị trấn thị xã, các công trình công cộng và dịch vụ ( hình 7 )

Theo sơ đồ hình 7, nước thải các đối tượng thoát nước đều phải xử lý qua giai đoạn tách các chất rắn lớn như rác, cát, cặn lắng Các loại cặn lắng được xử lý chủ yếu bằng cách lên men kỵ khí Các giai đoạn xử lý tiếp theo không bắt buộc,

được thiết lập trên cơ sở công suất, thành phần tính chất nước thải, yêu cầu mức độ

xử lý và nguồn tiếp nhận

Nước thải ngôi nhà hoặc khu

dân cư độc lập Q<50 m /ngày 3 Bể tự hoại Xử lý nước thải trong đất(Xử lý tại chỗ)

thị trấn Q=500-10000 m /ngày

Nước thải sinh hoạt thị xã,

3 Xlý sinh học

kỵ khí Xlý cơ học

Xử lý sinh học hiếu khí

Tưới ruộng nuôi cá

Sông hồ hiếu khí

Xử lý sinh học Khử trùng

Nước thải bệnh viện

Q=50-500 m /ngày 3

kỵ khí Xlý sinh học Xlý cơ học

kỵ khí Xlý sinh học Xlý cơ học

Khử trùng HTTN thành phố

Xử lý bước 1 Xử lý bước 2 Xử lý bước 3

Nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng nước thải

Xử lý sinh học

kỵ khí

Xlý cơ học

kỵ khí Xlý sinh học

Xlý cơ học Xlý sinh học

Khử trùng

có mức độ

mức độ Khử trùng C

X.lý triệt để khử N,P

0

Hình 7 Sơ đồ tổ chức xử lý nước thải các đối tượng thoát nước quy mô nhỏ

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

.4.Một số công trình đặc trưng xử lý nước thải quy mô nhỏ

.4.1.Bể tự hoại

Bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bậc một ( xử lý sơ bộ ) đồng thời thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại nêu trên hình 8 Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng, xây dựng bằng gạch, bê tông cốt thép, hoặc chế tạo bằng vật liệu Composite Bể được chia thành 2 hoặc 3 ngăn Do phần lớn cặn lắng tập trung trong ngăn thứ nhất nên dung tích ngăn này chiếm 50 đến 75% dung tích toàn bể Các ngăn thứ hai hoặc thứ

ba của bể có dung tích bằng 25% đến 35% dung tích toàn bể Bể thường sâu 1,5 đến 3,0m, chiều sâu lớp nước trong bể tự hoại không bé hơn 0,75m và không lớn hơn 1,8m, chiều rộng của bể tối thiểu là 0,9m và chiều dài tối thiểu là 1,5m Thể tích bể

tự hoại không nhỏ hơn 2,8m3 trong đó thể tích phần lắng không nhỏ hơn 2,0m3 Cấu tạo một số loại bể tự hoại hai ngăn hoặc ba ngăn được nêu trên các hình 8

Hình 8.Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại

a.Bể tự hoại hai ngăn; b.Bể tự hoại ba ngăn

Các ngăn bể tự hoại được chia làm hai phần : phần lắng nước thải (phía trên )

và phần lên men cặn lắng ( phía dưới ) Nước thải vào với thời gian lưu lại trong bể từ

1 đến 3 ngày Do vận tốc trong bể bé nên phần lớn cặn lơ lửng được lắng lại Hiệu quả lắng cặn trong bể tự hoại từ 40 đến 60% phụ thuộc vào nhiệt độ và chế độ quản

lý, vạn hành bể Qua thời gian 3 đến 6 tháng, cặn lắng len men yếm khí Quá trình lên men chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit Các chất khí tạo nên trong quá trình phân giải (CH4,CO2,H2S ) nổi lên kéo theo các hạt cặn khác có thể làm cho nước thải nhiểm bẩn lại và tạo nên một lớp váng nổi trên mặt nước Chiều dày lớp váng này có thể từ 0,3 đến 0,5m

Để dẫn nước thải vào và ra khỏi bể người ta thường dùng các phụ kiện tê (T) với đường kính tối thiểu là 100 mm với một đầu ống đặt dưới lớp màng nổi, đầu khác

được nhô lên phía trên để tiện kiểm tra và tẩy rửa Cặn trong bể tự hoại được lấy ra theo định kỳ Mỗi lần lấy phải để lại khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể

để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy cặn

Do bể tự hoại có hai phần: phần lắng và phần chứa cặn nên kích thước bể được tính như sau

a Thể tích phần lắng của bể tự hoại ( W1, m3)

1000

. 1

1

T N a

2

T N b

Thể tích của bể tự hoại cũng có thể được chọn theo quy định của Quy chuẩn cấp thoát nước cho nhà và công trình / 4 / như sau ( Bảng 7)

Kích thước của một số loại bể tự hoại BTCT thường được ứng dụng ở Việt nam được nêu trong bảng 8

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

Chiều dài ngăn thứ hai

- 1,0 1,1 1,2 1,5

0,9 1,0 1,1 1,2 1,5

1,0 1,0 1,1 1,2 1,5

Bể tự hoại có thể đưa vào sử dụng ngay sau khi xây dựng Nó không cần một yêu cầu đặc biệt nào trước khi đưa vào vận hành Tuy nhiên sự lên men bùn cặn phải bắt đầu sau vài ngày Bùn cặn lên men phải được hút sau 1 đến 3 năm bể hoạt động Tại thời điểm hút, phần bùn cặn chưa lên men nằm phía trên vì thế ống hút của máy bơm phải đặt sâu xuống đáy bể Thông thường người ta giữ lại khoãng 20% lượng bùn cặn để '' gây men '' cho bùn cặn tươi đợt sau Khi hút bùn cặn ra khỏi bể, hỗn hợp bùn cặn nước thường có BOD5 khoảng 6.000mg/l, tổng các chất rắn (TSS) khoảng 15.000 mg/l, tổng nitơ khoảng 700 mg/l ( trong đó N-NH3 là 400 mg/l), tổng phốt pho khoảng 250 mg/l và tổng dầu mỡ khoảng 8.000 mg/l Bùn cặn đã lên men được làm khô trên sân phơi bùn, trong hầm ủ làm phân compot hoặc xử lý tiếp tục trong các bãi lọc ngập nước trồng cây phía trên

Khi ra khỏi bể COD của nước thải giảm từ 25% đến 50% Nồng độ các chất bẩn trong dòng nước thải ra khỏi bể tự hoại nằm ở trong giới hạn sau đây :

-BOD5 : 120-140 mg/l -Tổng các chất rắn: 50-100 mg/l -Nitơ amôn (N-NH3 ):20-50 mg/l -Nitơ nitơrat ( N-NO3) : <1 mg/l -Tổng nitơ : 25-80 mg/l

-Tổng phốt pho : 10-20 mg/l -Tổng coliform : 103-106 MPN/100ml -Virut : 105-107 PFU/ml

Đối với các ngăn lọc kị khí của bể tự hoại có ngăn lọc kị khí, để chống tắc nước sau thời gian từ 18 đến 24 tháng cần phải dỡ lớp vật liệu ra rửa sạch và sau đó nạp lại Sau thời gian lên men các chất không hoà tan nổi lên từ lớp bùn cặn vào nước Trong nhiều trường hợp, hiệu quả xử lý hỗn hợp nước thải và cặn lắng trong bể tự hoại có ngăn lọc kị khí không ổn định Lớp màng nổi trên bề mặt bể tự hoại thường làm giảm dung tích công tác và nhiểm bẩn nước trở lại Vì vậy cần phải định kỳ phá màng nổi và hút bùn cặn từ bể tự hoại

Bể tự hoại có cấu tạo đơn giản dễ vận hành quản lý và thường dùng để XLNT tại chỗ cho các ngôi nhà khu tập thể, cụm dân cư dưới 500 người hoặc lưu lượng nước thải dưới 30 m3/ngày Bể tự hoại thường được xây dựng độc lập hoặc kết hợp với các công trình XLNT khác như ngăn lọc sinh học kỵ khí, giếng thấm, hào lọc, bãi lọc ngập nước , phụ thuộc vào đặc điểm, công suất hệ thống thoát nước, điều kiện đất đai, khí hậu thời tiết khu vực Điều kiện hoạt động kết hợp giữa bể tự hoại với các công trình XLNT khác được nêu trên hình 9

Công trình XLNT Hệ thống thoát nước XLNT tiếp tục hoặc

Giếng, hào, bể hoặc bãi thấm hoạt

động gián đoạn theo chu kỳ

xử lý sinh học hiếu khí hoặc bể lọc cát hoạt động gián

đoạn

Nước thải được bơm và phân phối,

định lượng theo chu kỳ

Hào hấp phụ, hào hoặc bãi bay hơi nước, bãi lọc ngập nước, khử trùng và xả nước thải ra nguồn nước mặt

Hình 9 Sơ đồ ứng dụng bể tự hoại để XLNT tại chỗ

Thành phần đất, hệ số thấm và vận tốc thấm các loại đất, mực nước ngầm, độ dốc địa hình, diện tích đất sử dụng để XLNT là những yếu tố cần phải tính đến khi lựa chọn các công trình XLNT tiếp sau bể tự hoại Sơ đồ hoạt động của bể tự hoại kết hợp với một số công trình XLNT khác trong điều kiện đất đai thuận lợi và đất đai khó khăn được nêu trên các hình 10a và 10b

a

b

Hình 10 Sơ đồ kết hợp hoạt động giữa bể tự hoại với các công trình XLNT khác

a.Trong điều kiện đất đai thuận lợi; b.Trong điều kiện đất đai khó khăn

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

Hiện nay người ta thường xây dựng bể tự hoại kết hợp với các ngăn lọc kỵ khí.Ngăn lọc kỵ khí của bể tự hoại hoạt động theo nguyên lý lọc ngược từ dưới lên với chiều dày lớp vật liệu 0,5m đến 0,6m phân bố từ trên xuống dưới như sau:

-Lớp sỏi hoặc đá dăm đường kính 3ữ6mm dày 0,1ữ0,2m

-Lớp cuội , sỏi hoặc đá đường kính trung bình 12ữ18mm dày 0,4m

Số ngăn lọc kị khí có thể một hoặc nhiều ngăn Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại có các ngăn lọc kị khí được nêu trên hình 11

Hình 11 Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại với các ngăn lọc kị khí

.4 2 Giếng thấm và bãi lọc ngầm

a.Giếng thấm Giếng thấm là công trình trong đó nước thải được xử lý bằng

phương pháp lọc qua lớp cát , sỏi và ô xy hoá kị khí các chất hữu cơ được hấp phụ trên lớp cát sỏi đó Nước thải sau khi xử lý được thấm vào đất Do thời gian nước lưu lại trong đất lâu , các loại vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt hầu hết

Để đảm bảo cho giếng hoạt động bình thường , nước thải phải được xử lý bằng phương pháp lắng trong bể tự hoại hoặc bể lắng hai vỏ Giếng thấm cũng chỉ

được sử dụng khi mực nước ngầm trong đất sâu hơn 1,5 m để đảm bảo được hiệu quả thấm lọc cũng như không gây ô nhiễm nước dưới đất Các loại đất phải dễ thấm nước , từ 34 l/m2.ngày đến 208 l/m2.ngày

Giếng thấm, sơ đồ cấu tạo nêu trên hình 11 có hình tròn trên mặt bằng ,

đường kính tối thiểu 1,2 m , được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép Giếng thấm cũng có thể được lắp đặt bằng các ống giếng Thành giếng bê tông bề dày tối thiểu 100 mm, có đổ bê tông móng vững chắc

lớp nước

>=300

200 sỏi xỉ dăm

A-A

0 = 150

Hình 11 Sơ đồ cấu tạo giếng thấm

Diện tích giếng thấm được xác định giữa vào loại đất và loại đối tượng thoát nước Diện tích thấm cần thiết tính cho một người được nêu trong bảng 9

Bảng 9 Diện tích thấm lọc cần thiết tính cho một người mà hệ thống thoát nước

phục vụ, m2/người

Loại đất

Lượng nước hấp thụ lớn nhất trong 24h, l/m2

Nhà ở,q=200 l/ng.ngày

Hộ gia đình q=100 l/ng.ngày

Trường học q=65 l/ng.ngày

qua ống thoát nước hoặc dùng ống thông hơi riêng

b.Bãi lọc ngầm Nếu nước ngầm ở gần mặt đất và không thể xây dựng giếng

thấm thì có thể xây dựng hệ thống bãi lọc ngầm Nước thải trước khi qua bãi lọc ngầm phải được lắng sơ bộ trong các công trình xử lý cơ học Khi đi qua lớp đất bãi lọc ngầm , các chất bẩn trong nước thải sẽ được hấp phụ theo con đường thấm lọc ,

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

sau đó được ô xy hoá sinh hoá Thông thường trong lớp đất phía trên diễn ra quá trình ô xy hoá hiếu khí và trong lớp đất phía dưới diễn ra quá trình hô hấp kị khí các chất hữu cơ Do lớp đất không lớn ( từ 0,6 đến 0,9 m ) nên vào thời kỳ phát triển của cây trồng , một khối lượng lớn nước thải được rễ cây hấp thụ và chỉ một phần nước chảy vào nguồn Sự hoạt động của cây trồng cũng góp phần cung cấp ô xy cho

đất

Cấu tạo bãi lọc ngầm bao gồm phần : ngăn phân phối nước thải , hệ thống phân phối bãi lọc và hệ thống thu nước Trên bãi lọc ngầm có bố trí ống thông hơi Sơ đồ cấu tạo của bãi lọc ngầm được nêu trên hình 12 Trong bãi lọc ngầm, hệ thống phân phối đặt cách mực nước ngầm không nhỏ hơn 1 m và thường bố trí trong hào Các thông số cấu tạo của bãi lọc ngầm được nêu trong bảng .10

Hình 12 Sơ đồ cấu tạo bãi lọc ngầm

Bảng .10 Các thông số cấu tạo của bãi lọc ngầm

Tối thiểu Tối đa

Độ dày lớp vật liệu lọc dưới ống phân phối nước,

chiều dày lớp đất phủ, độ ẩm của đất Theo các nghiên cứu của Viện nghiên cứu

địa chất thuỷ văn và cấp thoát nước Liên xô / 16 /, hiệu quả xử lý nước thải có thể xác định theo biểu thức thực nghiệm sau đây :

( 6) Trong đó: La và Lt là BOD của nước thải trước và sau khi xử lý trong bãi lọc ngầm, mg/l; T-nhiệt độ của nước thải,0C; q-tải trọng thuỷ lực của hệ thống phân phối (tưới) nước thải, l/m.ngày; H- chiều dày lớp vật liệu lọc ngầm tính từ mép máng tưới đến mép máng thu nước hoặc đến mực nước ngầm, m; h-chiều dày lớp đất phủ phía trên vật liệu lọc, m; a-khoảng cách giữa các ống tưới,m; a-đường kính trung bình của hạt vật liệu lọc,mm; W-độ ẩm của vật liệu lọc,%

Diện tích hữu ích của bãi lọc ngầm phụ thuộc vào loại đất và được xác định theo công thức ( 6) hoặc theo bảng 9 giống như đối với giếng thấm

.4.3 Đĩa lọc sinh học

Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ hình tròn đường kính 2- 4 m, dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30-40mm Đĩa lọc được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải Sơ đồ bố trí hệ thống đĩa lọc

được nêu trên hình 13

đợt một

Bể lắng Nước thải vào

Hệ thống đĩa lọc sinh học

đợt hai

Bể lắng

Nước thải sau khi xử lý

Hình 5.11 Sơ đồ hệ thống đĩa lọc sinh học

Hình 13 Sơ đồ hoạt động của hệ thống đĩa lọc sinh học

Tốc độ quay của đĩa từ 1 đến 2 vòng/phút và đảm bảo dòng chảy rối, không cho bùn cặn lắng lại trong bể nước thải Trong quá trình quay, phần dưới của đĩa ngập trong

2 , 0 5 , 0 825

, 0

62 , 0 7 , 0 t

1 , 1

hW

ad ( q

H T 450 L

L

=

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)