BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2017 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO[.]
GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN TULIP TOWER
GIỚI THIỆU CHUNG
Tên dự án: TULIP TOWER
Chủ đầu tư: Công ty Cổ phần Xây dựng Thuận Hưng
Hợp tác và phân phối sản phẩm: Công ty Cổ phần Vạn Phát Hưng
TULIP TOWER nằm trên đường Hoàng Quốc Việt, phường Phú Thuận, quận 7, gần Khu phức hợp La Casa và Khu dân cư Phú Mỹ Dự án được hưởng lợi từ các tiện ích hiện hữu như hồ bơi, công viên rộng lớn, khu tiệc nướng ngoài trời, khu vui chơi trẻ em, siêu thị, nhà hàng và quán café.
Quy mô: Gồm 21 tầng (Không tín tầng hầm và kỹ thuật mái)
Tổng số căn hộ: 132 căn (44 căn officetel và 88 căn hộ ở)
Diện tích căn hộ: Có 3 loại căn hộ: Loại 74,48 m 2 , loại 78,94 m 2 và loại 153,8 m 2 Tulip Tower bao gồm:
- Tầng 1: Là Reception và Shophouse
- Tầng 2: Là nhà SHCĐ và Shophose
- Tầng 3: Là Office (Vạn Phát Hưng)
- Tầng 9-18: Là căn hộ (Có 8 căn/sàn)
- Tầng 19-20: Là căn hộ (Có 4 căn/sàn)
- Tầng 21: Phòng Gym, Yoga và Café
- Tầng 22: Là tầng kỹ thuật và cây xanh
Hình 1.1 Phối cảnh Tulip Tower.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC DỰ ÁN
Dự án Tulip Tower nằm ở khu dân cư cao cấp quận 7, sở hữu vị trí đắc địa gần khu đô thị Phú Mỹ Hưng, mặt tiền Hoàng Quốc Việt, và kết nối thuận lợi với Đại lộ Nguyễn Văn Linh, Đại lộ Đông Tây cùng các tỉnh miền Đông qua cầu Phú Mỹ.
Các mặt tiếp giáp của tòa nhà như sau:
- Phía Bắc: Giáp khu dân cư hiện hữ và đất trống
- Phía Nam: Giáp khu dân cư với ranh giới là đường Hoàng Quốc Việt
- Phía Đông: Giáp khu dân cư và đất trống
- Phía Tây: Giáp khu dân cư hiện hữu
Hình 1.2 Vị trí địa lý của tòa nhà Tulip
Về địa hình: Địa hình tương đối bằng phẳng, độ cao địa hình thay đổi không lớn, trung bình 0,6m đến 1,5m
Về khí hậu: Khu vực quy hoạch thuộc phân vùng khí hậu IVb của Việt Nam Nhiệt độ: bình quân 27 o C
- Tháng có nhiệt độ cao nhất: tháng 05 (40 o C)
- Tháng có nhiệt độ thấp nhất: tháng 12 (23 o C)
Khí hậu: Nhiệt đới, một năm chia 2 mùa rõ rệt – mưa và nắng :
- Mùa nắng từ tháng 12 - 04 Độ ẩm: trung bình 79,8%
- Tháng có độ ẩm cao nhất: tháng 9 (90%)
- Tháng có độ ẩm thấp nhất: tháng 3 (65%)
Lượng mưa: số ngày mưa trung bình trong năm là 159 ngày đạt 1949mm (trong khoảng từ 1392 – 2318 mm)
- Lượng mưa cao nhất: 2318 mm/năm
- Lượng mưa thấp nhất: 1392 mm/năm
Bức xạ: tổng lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt 11,7Kcal/tháng
- Lượng bức xạ cao nhất: 14,2 Kcal/tháng
- Lượng bức xạ thấp nhất: 10,2 Kcal/tháng
Lượng bốc hơi: khá lớn (trong năm 1.350mm), trung bình 37mm/ngày
Gió: Có hai hướng gió chính
- Thịnh hành trong mùa khô: gió Đông Nam chiếm 20%-40%; gió Đông chiếm 20%-30%
- Thịnh hành trong mùa mưa: gió Tây Nam chiếm 66%.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH
1.3.1 Các giai đoạn của dự án
Dựa trên nghiên cứu về điều kiện tự nhiên, hiện trạng dự án và mối liên hệ chức năng khu vực, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đã được xác định Nhu cầu đầu tư phát triển cũng đã được làm rõ, dẫn đến việc thiết kế dự án theo mô hình tổ chức nhóm đa năng Khu vực quy hoạch sẽ được triển khai theo 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1: Thi công Móng hầm, tầng 1 đến tầng 12: Công ty TNHH Posco E&C
Giai đoạn 2: Thi công phần thân từ tầng 13 đến mái: Công ty TNHH XD Nam Bờ Đông
Giai đoạn 3: Hoàn thiện công trình: Công ty TNHH TV TKKT XD Bức Tường và
Công ty Nam Bờ Đông thực hiện
1.3.2 Giao thông tiếp cận công trình Đường chính: Là đường Hoàng Quốc Việt lộ giới 16m, lòng đường 10m kết nối với hệ thống giao thông chung Đường nội bộ: Có lộ giới 12 – 14m, lòng đường 8m, lề mỗi bên 3+3m và 2+3m
Công trình thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) bao gồm các tiêu chuẩn sau: TCVN 5574 - 2012: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép
TCVN 2737 - 2006: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động
TCVN 9362 - 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
TCVN 195 - 1997: Nhà cao tầng – thiết kế cọc khoan nhồi
TCVN 10304 - 2014: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc
TCVN 198 - 1997: Nhà cao tầng – thiết kế cấu tạo BTCT toàn khối
TCVN 229 - 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần của tải trọng gió
Chỉ tiêu thiết kế cấp điện cho dự án là 0,6KW – 0,9KW/người/ngày/đêm, với nguồn điện được cung cấp từ trạm 110/22KV hiện có, nhận điện từ tuyến 15KV dọc đường Hoàng Quốc Việt Để đáp ứng nhu cầu điện cho khu nhà ở, cần xây dựng mạng phân phối điện trung hạ thế.
Trạm biến thế 15 – 22/0,4KV: 3 trạm dùng máy biến thế 3 pha đặt kín trong phòng có tổng công suất đạt 5950KVA
Mạng trung thế 22KV sẽ được xây dựng mới với nhánh rẽ kết nối từ tuyến trung thế hiện có dọc đường Hoàng Quốc Việt Dự án sử dụng cáp đồng 3 lõi bọc cách điện XLPE, với tổng chiều dài khoảng 900m, dẫn vào khu chung cư.
Mạng hạ thế và hệ thống chiếu sáng được xây dựng mới nhằm cung cấp điện cho các căn hộ và chiếu sáng lối đi sân bãi, sử dụng cáp đồng 4 lõi bọc cách điện chôn ngầm Điện sẽ được cung cấp đến từng tầng, và mỗi hộ gia đình cần lắp đặt đồng hồ điện riêng biệt.
Để chiếu sáng lối đi hiệu quả, sử dụng đèn cao áp sodium công suất từ 150 đến 250W – 220V với chóa và cần đèn lắp đặt trên trụ thép tráng kẽm cao từ 8 đến 9m Tại các công viên bãi cỏ, nên sử dụng đèn trang trí với 3 đến 4 bóng 70W – 220V, lắp trên trụ trang trí cao 4m để tạo không gian đẹp mắt và thu hút.
Nguồn điện cho công trình xây dựng và thiết kế mới được cung cấp từ trạm hạ áp khu vực và máy phát điện dự phòng, đảm bảo điện năng cho toàn bộ công trình.
1.3.5 Hệ thống cấp thoát nước
Dự án cung cấp nước chủ yếu nhằm phục vụ nhu cầu sinh hoạt của cư dân trong các căn hộ và các công trình dịch vụ công cộng tại trung tâm thương mại, đồng thời cấp nước cho việc tưới tiêu đường nội bộ, cây xanh và phục vụ công tác chữa cháy.
Chỉ tiêu thiết kế cấp nước sinh hoạt là 200lit/người/ngày đêm
Thực tế đối với khu chung cư thì lượng nước cấp khoảng 300-400lit/người/ngày Chỉ tiêu thiết kế cấp nước chữa cháy là 10lit/s/1 đám cháy (TCVN 3890 - 2009)
Xây dựng tuyến ống cấp nước chính D200 dài 344m trên đường Hoàng Quốc Việt và 580m trên đường nội bộ, kết nối trực tiếp với ống cấp nước D400 trên đường Huỳnh Tấn Phát, với khả năng cung cấp nước lên đến 3.900m³/ngày đêm.
Từ tuyến ống cấp nước chính D200 sẽ phát triển 3 tuyến nhánh cấp nước cụt D100 để cấp nước cho các khu thấp tầng
Từ tuyến ống cấp nước chính D200 sẽ tieepsp tục phát triển 2 tuyến nhánh D150 và
1 nhánh D100, 3 tuyến này được nối với nhau tạo thành 2 vòng cấp nước cho khu cao tầng nhằm bảo đảm sự an toàn liên tục cho mạng cấp nước
Hệ thống cấp nước được lắp đặt ngầm dưới vỉa hè với độ sâu từ 0,5m đến 0,7m so với mặt đất và cách móng công trình 1,5m, đồng thời đảm bảo khoảng cách an toàn 1m với các đường ống kỹ thuật khác.
Mỗi hộ gia đình có đồng hồ nước riêng
Hệ thống thoát nước bẩn xây dựng riêng biệt với hệ thống thoát nước mưa
Tiêu chuẩn thoát nước bẩn trong khu tái định cư 400lit/người/ngày đêm
Hệ thống cống thoát nước bẩn được thiết kế tự chảy và xây dựng ngầm dưới đất, chạy dọc theo các trục đường chính trong khu quy hoạch Cống thoát nước thải sinh hoạt sử dụng cống tròn bằng nhựa gân PE cho kích thước nhỏ hơn 300mm, đảm bảo khả năng chịu lực và độ ma sát thấp, trong khi cống bê tông chịu lực được sử dụng cho kích thước lớn hơn 400mm Độ sâu chôn cống tối thiểu là 0,7m từ đỉnh cống Trước khi thải ra sông rạch, nước thải phải được xử lý qua trạm đạt tiêu chuẩn môi trường theo quy định Việt Nam.
TIỆN ÍCH XUNG QUANH
Liên kề dự án Tulip Tower có các siêu trung tâm thương mại hàng đầu: Vivo City, Crescent Mall, Parkson Paragon …
Hình 1.3 Các tiện ích ngoại khu tại dự án Tulip Tower
Công viên trung tâm thể dục thể thao Quận 7, nằm tại phường Phú Mỹ, có diện tích 30 ha Dự án này đã được thu hồi và dự kiến sẽ được triển khai vào năm 2017.
Hình 1.4 Các tiện ích ngoại khu tại dự án Tulip Tower
Trong bán kính 500 m, cư dân có thể dễ dàng tiếp cận hồ bơi của dự án La Casa, sân bóng cỏ nhân tạo Đào Trí, khu đi bộ xung quanh công viên 24m, và sân tập golf tại khu dân cư Tấn Trường, thuộc dự án Phú Mỹ Hưng.
Trường Tiểu học Nguyễn Văn Hưởng
Trường Trung học Phổ thông Ngô Quyền
Trường Trung học Cơ sở Hoàng Quốc Việt
Trường Cấp 1-2-3 Nam Sài Gòn
Trường Mầm non Nam Sài Gòn
Trường Quốc Tế Canada (Mầm non – cấp 1, 2, 3)
Rạp chiếu phim: Hệ thống CGV – Vivocity, Parkson Paragon, Crescent Mall
Các trận đấu bóng rổ của đội Sai Gon Heat thuộc giải bóng chuyền chuyên nghiệp Đông Nam Á tại sân bóng chuyền trường Canada (sân nhà SGH)
Quán bar lộ thiên Vuvuzela tại tầng 5 – Vivocity
Khu vui chơi dành cho trẻ em tại Vietopia trên đường Nguyễn Thị Thập
Khu bảo tàng 3D trên đường Nguyễn Thị Thập.
LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI CỦA TÒA NHÀ
- Số lượng căn officetel là 44 căn, trung bình 11 người/ căn
- Số lượng căn hộ ở là 88 căn, trung bình 6 người/ căn
Tổng số người trong tòa nhà là: (44 × 11) + (88 × 6) = 1012 người
N: Số người trong tòa nhà, N = 1012 người
Q tc : Tiêu chuẩn nước thải trung bình (l/ng.ngđ) Chọn lưu lượng nước thải của tòa nhà tulip là 125 m 3 /ngày.đêm
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
2.1.1 Nguồn gốc nước thải và khả năng gây ô nhiễm của nước thải
Nước thải sinh ra trong toàn bộ khuôn viên của toà nhà gồm các loại khác nhau với nguồn nước thải tương ứng:
Nước sinh hoạt của từng căn hộ trong toà nhà
Nước thải từ khu vực công cộng
Chất thải nguy hại được xử lý qua các phương tiện khác nhau, trong khi rau và đầu động vật sẽ được giữ lại bởi các xi phông Điều này cho phép sử dụng các loại nước tẩy rửa phổ biến trong các hộ gia đình Việt Nam.
2.1.2 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt
Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt chịu ảnh hưởng lớn từ nguồn gốc nước thải, đồng thời lượng nước thải cũng biến đổi theo thói quen sinh hoạt của con người.
Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;
Nước thải sinh hoạt bị ô nhiễm chủ yếu do cặn bã, dầu mỡ từ bếp nhà hàng và khách sạn, cùng với các chất tẩy rửa và chất hoạt động bề mặt từ phòng tắm và vệ sinh Thành phần chính của nước thải này bao gồm các chất hữu cơ như carbonhydrate, protein và lipid, dễ dàng bị phân hủy bởi vi sinh vật Trong quá trình phân hủy, vi sinh vật cần oxy hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ thành CO2, N2 và H2O.
Chỉ số BOD5 là thước đo lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy hiếu khí trong nước thải, phản ánh lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật trong quá trình phân hủy Một chỉ số BOD5 cao cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải lớn, dẫn đến việc tiêu thụ oxy hòa tan nhiều hơn và mức độ ô nhiễm nước thải cao hơn.
Bảng 2.1 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt: (chưa qua xử lý)
Hệ số phát thải Các quốc gia gần gũi với Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam (TCXD-51-84)
1 Chất rắn lơ lửng (SS) 70 – 145 50 - 55
(Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, NXB khoa học kỹ thuật, 1999)
Bảng 2.2 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt: (đã qua xử lý ở bể tự hoại)
GÂY Ô NHIỄM ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH
(Nguồn: Thoát nước – Tập 2: Xử lý nước thải – Hoàng Huệ, NXB KHKT)
2.1.3 Ảnh hưởng của nước thải đối với môi trường và con người Ảnh hưởng của nước thải đối với nguồn nước
Nước thải có tính chất đặc trưng và chứa các thành phần quan trọng nếu được xả vào ao hồ, đầm phá, hoặc sông ngòi sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước.
Thay đổi tính chất hóa lý của nước có thể ảnh hưởng đến độ trong, màu sắc, mùi vị, pH, cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, vô cơ, kim loại độc hại, chất nổi và chất lắng cặn.
Làm giảm oxy hoà tan do tiêu hao trong quá trình oxy hoá các chất hữu cơ
Sự thay đổi trong hệ sinh vật nước dẫn đến sự xuất hiện của các vi khuẩn gây bệnh, gây thiệt hại cho các vi sinh vật nước, bao gồm cả tôm cá và các thủy sinh vật có lợi.
Kết quả nguồn nước không thể sử dụng cho cấp nước sinh hoạt, cho tưới tiêu thuỷ lợi và nuôi trồng thuỷ sản
Nước thải chảy vào các nguồn làm ô nhiễm và người ta thường chia các nguồn nước này thành ba loại:
Nước bẩn nhẹ hay hơi bẩn có hàm lượng chất hữu cơ thấp, amon và Clo, chủ yếu do ô nhiễm từ nước chảy tràn và nước thải sinh hoạt Loại nước này có thể sử dụng để nuôi thủy sản nhưng không thích hợp để cấp nước sinh hoạt mà cần phải xử lý đúng cách trước khi sử dụng.
Nước bẩn vừa là nước sông hồ có các tính chất tự nhiên bị biến đổi do ô nhiễm từ nước thải Loại nước này không phù hợp cho việc nuôi thủy sản, cung cấp nước sinh hoạt hay bơi lội, mà chỉ có thể sử dụng cho tưới tiêu hoặc giao thông đường thủy.
Nước bẩn và ô nhiễm nghiêm trọng là kết quả của việc xả thải quá mức vào các nguồn nước Khi nhiệt độ tăng cao, nước phát sinh mùi hôi khó chịu do sự hiện diện của hydrosunphat H2S và các sản phẩm phân hủy, cùng với hàm lượng CO2 cao và thiếu oxy hòa tan Việc sử dụng nước này trong tưới tiêu cần được hạn chế, vì nhiều loại cây trồng có thể bị chết khi tiếp xúc với nước ô nhiễm Sự ảnh hưởng của nước thải không chỉ tác động đến môi trường mà còn gây nguy hại cho sức khỏe con người.
Nước thải gây ô nhiễm nước có tác động nghiêm trọng đến sự sống của con người, với ô nhiễm nhẹ có thể dẫn đến các bệnh về đường ruột, thậm chí gây tử vong Trong khi đó, ô nhiễm nặng làm cho nguồn nước sạch ngày càng cạn kiệt, dẫn đến thiếu nước sinh hoạt, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và sự phát triển kinh tế - xã hội của quốc gia Do đó, nước thải có ảnh hưởng tiêu cực lớn đến cuộc sống con người.
Nước thải không được xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm môi trường nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sống của con người, động vật, thực vật và các sinh vật trong nước.
2.1.4 Các nguồn gây ô nhiễm trong quá trình xử lý nước thải
Trạm xử lý nước thải được đặt trong khu vực tiếp giáp với vách tường của tòa nhà, bao gồm thiết bị thổi khí phục vụ cho quá trình xử lý hiếu khí cùng với các thiết bị khác.
Tiếng ồn từ trạm xử lý nước thải có thể đạt mức 80 dBA trở lên, gây ra nhiều tác động tiêu cực cho sức khỏe con người Tiếng ồn này làm giảm sự chú ý, dẫn đến mệt mỏi, nhức đầu, chóng mặt và gia tăng sự ức chế thần kinh trung ương Nếu tiếp xúc lâu dài với tiếng ồn cường độ cao, người lao động có nguy cơ mắc bệnh điếc nghề nghiệp Ngoài ra, tiếng ồn còn gây tổn thương hệ tim mạch và làm tăng nguy cơ mắc các bệnh về đường tiêu hóa.
Tiếng ồn chủ yếu phát sinh từ các thiết bị thổi khí trong quá trình xử lý hiếu khí, tuy nhiên, do các thiết bị này được đặt chìm nên tiếng ồn tạo ra tương đối nhỏ Các thiết bị còn lại đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép về tiếng ồn Để khắc phục tình trạng ồn, khu vực xử lý được xây dựng tường cách âm nhằm hạn chế tiếng ồn lan truyền ra môi trường xung quanh Ngoài ra, công nhân cũng được trang bị nút tai chống ồn để bảo vệ sức khỏe.
CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI
2.2.1 Các chỉ tiêu lý hóa
Chất rắn tổng cộng trong nước thải bao gồm các chất rắn không tan hoặc lơ lửng và các hợp chất tan đã được hòa tan vào trong nước
Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S, mang mùi trứng thối Ngoài ra, các hợp chất khác như indol, skatol, cadaverin và cercaptan cũng được hình thành trong điều kiện yếm khí và có thể tạo ra những mùi khó chịu hơn cả H2S.
Màu sắc của nước thải xuất phát từ các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm, hoặc sản phẩm phân hủy hữu cơ Độ màu thường được đo bằng đơn vị mgPt/L (thang đo Pt - Co) và là một chỉ số cảm quan quan trọng, giúp đánh giá tình trạng chung của nước thải.
2.2.1.4 Độ đục Độ đục của nước thải là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong nước thải tạo nên Đơn vị đo độ đục thông dụng là NTU
2.2.2 Các chỉ tiêu hóa học và sinh học
2.2.2.1 pH pH là chỉ tiêu ðặc trưng cho tính axit hay bazơ của nước và được tính bằng nồng độ của ion Hydro ( pH = -lg[H + ]) pH là chỉ tiêu quan trọng nhất trong quá trình sinh hóa bởi tốc độ của quá trình này phụ thuộc đáng kể vào sự thay đổi của pH
2.2.2.2 Nhu cầu oxy hóa học - COD
Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải, kể cả các chất hữu cơ không bị phân hủy sinh học
2.2.2.3 Nhu cầu oxy sinh hóa - BOD
Chỉ số ô nhiễm nước thải bởi các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa sinh hóa là một thông số cơ bản quan trọng, phản ánh mức độ nhiễm bẩn của nước thải Thông số này được sử dụng để tính toán và thiết kế các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, giúp đánh giá khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ có trong nước thải.
Nitơ có trong nước thải ở dạng liên kết hữu cơ và vô cơ
Nước thải sinh hoạt chứa hợp chất hữu cơ có nitơ, khi vào môi trường nước sẽ chuyển hóa thành các dạng NH3, NO2 - và NO3 - Những dạng này dễ dàng được thực vật bậc thấp như rong, rêu, tảo hấp thụ Nếu hàm lượng nitơ trong nước thải xả ra sông hồ vượt mức cho phép, sẽ gây phú dưỡng hóa, kích thích sự phát triển nhanh chóng của rong, rêu, tảo, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước.
2.2.2.5 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là các hợp chất hữu cơ bao gồm hai phần kị nước và ưa nước, giúp phân tán chúng trong dầu và nước Chúng thường được sản xuất từ việc sử dụng chất tẩy rửa trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp Trong nước thải bệnh viện, nhu cầu sử dụng chất tẩy rửa rất lớn, dẫn đến nồng độ chất hoạt động bề mặt trong nước thải này có thể đạt mức cao.
Là lượng oxy từ không khí có thể hoà tan vào nước trong điều kiện nhiệt độ, áp suất nhất định (mg/l)
Oxy là chất khí quan trọng nhất trong số các chất khí hoà tan trong môi trường nước
Oxy hòa tan trong nước đóng vai trò quan trọng đối với sự sống của các sinh vật, đặc biệt là thủy sinh vật Nghiên cứu cho thấy nồng độ oxy hòa tan lý tưởng cho các loài thủy sinh là trên 5 mg/l.
DO là một chỉ số quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, bao gồm hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí Nó cũng được sử dụng để giám sát và quản lý chất lượng nước nguồn hiệu quả.
2.2.2.7 Vi sinh vật gây bệnh
Nhiều vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải có khả năng lây nhiễm cho con người, chúng cần vật chủ để sinh sống và phát triển Một số vi sinh vật như vi khuẩn, virus và giun sán có thể tồn tại lâu dài trong nước, trở thành nguy cơ tiềm tàng cho sức khỏe cộng đồng.
Vi khuẩn có trong nước thường gây ra các bệnh về đường ruột, điển hình là dịch tả do vi khuẩn Vibrio comma và bệnh thương hàn do vi khuẩn Salmonella typhosa.
Vi rút trong nước thải có thể gây ra các bệnh liên quan đến rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám và viêm gan Việc khử trùng thông qua các quy trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý nước thải thường có thể tiêu diệt được vi rút này.
Giun sán (helminths) là sinh vật ký sinh có vòng đời phụ thuộc vào hai hoặc nhiều động vật chủ, trong đó con người có thể là một trong những vật chủ Chất thải từ người và động vật là nguồn lây nhiễm giun sán vào nguồn nước Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện đại hiện nay rất hiệu quả trong việc tiêu diệt giun sán.
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.3.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học nhằm mục đích:
Tách các chất không hòa tan và vật chất lơ lửng có kích thước lớn như rác, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng và các tạp chất nổi ra khỏi nước thải là một bước quan trọng trong quá trình xử lý nước.
- Loại bò cặn nặng như: sỏi, cát, kim loại nặng, thủy tinh,…
- Điều hòa lưu lượng và các chất ô nhiễm trong nước thải
Phương pháp cơ học có khả năng loại bỏ tới 60% tạp chất không mong muốn trong nước thải và giảm 30% BOD Đây là giai đoạn chuẩn bị quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học tiếp theo.
Song chắn rác là thiết bị quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, được lắp đặt tại hố thu gom nhằm loại bỏ các tạp chất lớn theo dòng nước Thường được làm bằng kim loại, song chắn rác được đặt ở cửa vào của kênh dẫn để đảm bảo hiệu quả trong việc bảo vệ các thiết bị phía sau khỏi sự tắc nghẽn.
Tùy vào kích thước khe hở, song chắn rác được chia thành ba loại: thô, trung bình và mịn Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm, trong khi đó, song chắn rác mịn có khoảng cách từ 10 – 25 mm Rác có thể được thu gom bằng phương pháp thủ công hoặc bằng thiết bị cào rác cơ khí.
Bể lắng cát đặt sau song chắn rác và đặt trước bể điều hòa lưu lượng và chất lượng, đặt trước bể lắng đợt một
Bể lắng cát có vai trò quan trọng trong việc loại bỏ cát, cuội, xỉ lò và các tạp chất vô cơ khác có kích thước từ 0,2 – 2 mm khỏi nước thải, giúp bảo vệ bơm khỏi sự bào mòn do cát và sỏi, đồng thời ngăn ngừa tắc nghẽn trong ống dẫn và bảo vệ các công trình sinh học phía sau Dựa trên đặc tính dòng chảy, bể lắng cát có thể được phân loại thành bể lắng cát có dòng chảy ngang.
Bài viết này đề cập đến 19 mương có tiết diện hình chữ nhật và các loại bể lắng cát khác nhau, bao gồm bể lắng cát với dòng chảy dọc theo máng hình chữ nhật được đặt theo chu vi của bể tròn, bể lắng cát sục khí, bể lắng cát có dòng chảy xoáy và bể lắng cát ly tâm.
Bể có nhiệm vụ cân bằng lưu lượng và nồng độ nước thải nhằm đảm bảo hiệu suất cho các công đoạn xử lý tiếp theo
Nước thải bệnh viện thường có hàm lượng BOD cao, gây ra mùi khó chịu do khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ Để xử lý, bể điều hòa được trang bị hệ thống sục khí, không chỉ giúp khuấy trộn và đồng đều nồng độ ô nhiễm mà còn có tác dụng khử mùi hiệu quả.
Có hai loại bể điều hòa:
- Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển động của dòng chảy
Bể điều hòa lưu lượng có thể được lắp đặt trực tiếp trên đường vận chuyển dòng chảy hoặc bên ngoài đường đi của dòng chảy Để đảm bảo chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, cần trang bị hệ thống khuấy trộn trong bể nhằm đồng nhất nồng độ các chất bẩn trong toàn bộ thể tích nước thải, ngăn ngừa cặn lắng và pha loãng nồng độ các chất độc hại, từ đó loại trừ hiện tượng sốc chất lượng khi đưa nước vào xử lý sinh học.
Phương pháp hoá lý dựa trên các phản ứng hóa học giữa chất ô nhiễm và chất thêm vào, với các kỹ thuật phổ biến như oxy hoá và trung hòa Các phản ứng này thường đi kèm với quá trình kết tủa và nhiều hiện tượng khác, góp phần vào việc xử lý ô nhiễm hiệu quả.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý chủ yếu sử dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bỏ các chất ô nhiễm mà không cần lắng Một số công trình tiêu biểu áp dụng phương pháp này bao gồm
2.3.2.1 Bể keo tụ, tạo bông
Quá trình keo tụ tạo bông là phương pháp hiệu quả để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hạt keo kích thước nhỏ (10^-7 - 10^-8 cm) trong nước Những chất này thường tồn tại ở dạng khuếch tán và không thể loại bỏ chỉ bằng lắng do tốn nhiều thời gian Việc áp dụng keo tụ giúp tăng cường hiệu quả lắng và giảm thiểu thời gian xử lý.
Để tăng cường hiệu quả lắng của nước thải, chúng ta thường bổ sung một số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt và polymer Những chất này giúp kết dính các hạt khếch tán trong dung dịch, tạo thành các hạt lớn hơn với tỷ trọng cao hơn, từ đó làm tăng tốc độ lắng.
Các chất keo tụ thường được sử dụng bao gồm phèn nhôm như Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, và NH4Al(SO4)2.12H2O Ngoài ra, phèn sắt như Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, và FeCl3 cũng là những lựa chọn phổ biến Bên cạnh đó, có thể sử dụng các chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp để cải thiện hiệu quả xử lý nước.
Trong khi tiến hnh quá trình keo tụ, tạo bông cần chú ý:
- Bản chất của hệ keo
- Sự có mặt của các ion trong nước
- Thành phần của các chất hữu cơ trong nước
Các phương pháp keo tụ bao gồm keo tụ bằng chất điện ly và keo tụ bằng hệ keo ngược dấu Trong quá trình xử lý nước thải, sau giai đoạn thủy phân các chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt và phèn kép, giai đoạn tiếp theo là hình thành bông cặn Để tối ưu hóa quá trình này, các bể phản ứng được thiết kế với chế độ khuấy trộn, chia thành hai loại: thủy lực và cơ khí Sau khi keo tụ tạo bông, nước thải được chuyển đến bể lắng để loại bỏ các bông cặn lớn Phương pháp keo tụ không chỉ giúp làm sạch nước mà còn khử màu nước thải, vì các bông cặn lớn lắng xuống có khả năng kéo theo các chất phân tán gây ra màu.
Tuyển nổi là một phương pháp phổ biến được sử dụng để loại bỏ các tạp chất không tan và khó lắng, đồng thời còn có khả năng tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NƯỚC THẢI VÀ YÊU CẦU XỬ LÝ
Lưu lượng đầu vào dùng cho thiết kế:
Lưu lượng trung bình ngày: Qtb = 125 m 3 /ngày.đêm
Hệ thống được thiết kế vận hành 24/24 h.ngày
Theo thống kê của nhiều kết quả nghiên cứu và thực tiễn, thành phần và tính chất nước thải của tòa nhà:
Bảng 3.1 Đặc tính nước thải đầu vào của tòa nhà
STT Thành phần Đơn vị Giá trị
Bảng 3.2 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt QCVN 14-2008
STT Thành phần Đơn vị Giá trị giới hạn
4 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100
Nước thải sau khi xử lý phải đạt QCVN 14-2008 cột B trước khi thải ra môi trường
Từ bảng kết quả phân tích mẫu nước thải của tòa nhà cho thấy: Các chỉ tiêu BOD5,
N, SS đều vượt quá quy chuẩn cho phép Cụ thể: BOD5 = 300 mg/l vượt gấp 6 lần, Amoni
Trong xử lý nước thải sinh hoạt, ngoài việc chú trọng đến các chất ô nhiễm hữu cơ, cần đặc biệt quan tâm đến hàm lượng amonia, tổng photphos và sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh.
ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.2.1 Các tiêu chí lựa chọn quy trình công nghệ
Lựa chọn sơ đồ công nghệ là bước quan trọng trong xây dựng hệ thống xử lý nước thải, ảnh hưởng lớn đến thành công của quá trình xử lý, cũng như tính kinh tế và khả thi của dự án.
Việc lựa chọn quy trình công nghệ tuân theo những nguyên tắc sau:
- Phù hợp với lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải
- Mức độ cần thiết xử lý
- Công nghệ phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định
- Hiệu quả xử lý cao, dễ vận hành, có tính ổn định cao, chi phí đầu tư tối ưu
- Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại, thời gian xử dụng lâu dài
- Sau khi xử lý đạt QCVN 14 – 2008/BTNMT, cột B
- Công nghệ phải đảm bảo được mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm
- Đáp ứng được với điều kiện mặt bằng và địa hình khu vực
3.2.2 Đề xuất quy trình công nghệ
Nước thải chủ yếu ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, nitơ (N), photpho (P) và chất rắn lơ lửng (SS), với tỷ lệ BOD5/COD đạt 0,6, cho thấy phương pháp sinh học là lựa chọn phù hợp để xử lý Đồng thời, công nghệ xử lý cần tập trung vào việc loại bỏ hiệu quả chất rắn lơ lửng và dầu mỡ từ nhà bếp.
Quy trình xử lý nước thải được đề xuất:
Giai đoạn 1: Thu gom nước thải sinh hoạt từ các nguồn khác nhau
Hệ thống thoát nước thải của các căn hộ được thiết kế để xử lý nước thải từ nhà bếp, trong đó nước thải sẽ được dẫn vào bể tách dầu trước khi kết nối với hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung.
Hệ thống thoát nước nhà vệ sinh đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải từ các căn hộ, bao gồm nước thải từ nhà vệ sinh và quá trình tắm giặt Nước thải này được xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt chung sau khi được xử lý sơ bộ tại bể tự hoại Bể xử lý tự hoại 3 ngăn hoạt động dựa trên nguyên tắc lắng cặn và phân hủy kỵ khí, giúp loại bỏ cặn lắng hiệu quả.
Hình 3.1 Cấu tạo bể tự hoại 3 ngăn
Giai đoạn 2: Xử lý nước thải sinh hoạt tại hệ thống xử lý nước thải tập trung
Dựa vào tính chất và thành phần nước thải, cùng với yêu cầu xử lý, bài viết đề xuất hai phương án xử lý nước thải Cả hai phương án đều giống nhau ở các công trình xử lý sơ bộ, nhưng khác nhau ở công trình xử lý sinh học Phương án một áp dụng bể sinh học thiếu khí kết hợp với bể sinh học hiếu khí tiếp xúc, trong khi phương án hai sử dụng bể sinh học dạng mẻ SBR làm công trình xử lý sinh học chính.
Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc
Nước thải phát sinh từ nhà bếp
Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, cột B
Bể sinh học dạng mẻ
Nước thải phát sinh từ nhà bếp
Bể tự hoại 3 ngăn Bể tách mỡ
Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, cột B
3.2.3 Phân tích lựa chọn công nghệ phù hợp:
Bảng 3.3 Đánh giá so sánh để lựa chọn công nghệ xử lý Đánh giá Phương án 1: AO Phương án 2: SBR
Xử lý đạt hiệu suất cao
Cần nhiều thiết bị hoạt động đồng thời với nhau
Xử lý nới hiệu suất cao Ổn định, linh hoạt khi tải trọng thay đổi
Tự động hóa cao thuận lợi cho việc vận hành
Chi phí vận hành cao, đặc biệt là chi phí về năng lượng
Lưu lượng xả lớn làm giảm hiệu quả xử lý ở bể khử trùng
Chi phí đẩu tư thấp
Chi phí bảo trì bảo dưỡng thiết bị thấp Ít tốn diện tích do không có bể lắng 2 và quá trình tuần hoàn bùn
Lượng bùn sinh ra nhiều Nước đầu ra ở giai đoạn xả có thể cuốn theo các bùn khó lắng, ván nổi
Dựa trên đánh giá sơ bộ, việc lựa chọn công nghệ xử lý theo phương án 1 là sự lựa chọn tối ưu nhất, phù hợp với các tiêu chí đã đề ra.
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LỰA CHỌN
Nguồn tiếp nhận QCVN14-2008, Cột B
Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc
Bể sinh học thiếu khí
Nước thải đen (WC) Nước thải phát sinh từ nhà bếp
Bể tự hoại 3 ngăn Bể tách mỡ
Vi sinh vật thiếu khí
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Nước thải từ nhà bếp cần được dẫn vào bể tách mỡ để xử lý Nếu không thực hiện việc tách mỡ cho loại nước thải này và xả trực tiếp vào hệ thống xử lý, sẽ dẫn đến tắc nghẽn đường ống và giảm hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống.
Mỡ đước được tách ra bằng phương pháp trọng lực, nhờ vào tính chất nhẹ hơn nước và khả năng đóng rắn, mỡ nổi lên trên bề mặt bể Sau đó, mỡ được thu gom qua phễu dẫn vào bồn chứa, trong khi nước sau khi tách mỡ sẽ tự động chảy vào bể tự hoại.
Nước thải sinh hoạt từ các căn hộ sẽ được dẫn đến bể tự hoại ba ngăn, sau đó tự chảy vào giỏ chắn rác được lắp đặt ở ngăn thứ ba của bể.
Sau khi qua đi qua bể tự hoại nước tự chảy qua bể điểu hòa
Bể điều hòa nước thải có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nồng độ và lưu lượng nước thải, ngăn ngừa tình trạng quá tải vào giờ cao điểm Điều này giúp các công trình xử lý phía sau hoạt động hiệu quả hơn Trong bể điều hòa, hệ thống bơm nhúng chìm được lắp đặt để bơm nước thải qua bể sinh học thiếu khí.
Bể sinh học thiếu khí đóng vai trò quan trọng trong việc khử nitơ nitrate trong nước thải Quá trình này diễn ra trong điều kiện thiếu oxy, nơi hệ vi sinh vật hấp thụ dinh dưỡng và chuyển hóa nitrate thành nitơ tự do Sự kết hợp giữa dòng nước thải và dòng tuần hoàn tạo ra hiệu quả khử nitơ tối ưu, trong khi bơm trộn giúp tăng cường tiếp xúc giữa nước thải và vi sinh vật.
Quá trình khử NO3- thành N2 xảy ra trong môi trường thiếu khí (anoxic) nhờ vào sự hoạt động của vi sinh vật thiếu khí Các phản ứng sinh học này đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi nitrat thành khí nitơ.
Sau khi hoàn thành quá trình khử nitơ tại bể sinh học thiếu khí, nước thải sẽ được chuyển sang bể sinh học hiếu khí Tại đây, vi sinh vật hiếu khí sẽ tiếp tục xử lý hàm lượng BOD còn lại trong nước thải, đạt hiệu quả khử BOD từ 85-90% Hai máy sục khí hoạt động luân phiên cung cấp không khí cho bể sinh học, giúp vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn.
Vi sinh vật thiếu khí
Vi sinh vật thiếu khí
35 tồn tại và phát triển Từ đó nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải được giảm thiểu và ít ô nhiễm hơn
Trong bể sinh học hiếu khí xảy ra quá trình khử BOD và chuyển hóa nitơ amonia thành nitrate trong điều kiện có oxi hòa tan
Cơ chế khử nitơ trong nước thải trong bể sinh học hiếu khí diễn ra như sau:
Bước 1: NH4 + bị oxi hóa thành NO2 - do các vi khuẩn Nitrit hóa theo phản ứng:
Bước 2: Oxy hóa NO2 - thành NO3 - do các vi khuẩn nitrat hóa theo phản ứng:
Tổng hợp quá trình chuyển hóa NH4 + thành NO3 - như sau:
Khoảng 20-40% NH4 + bị đồng hóa thành vỏ tế bào Phản ứng tổng hợp thành sinh khối được viết như sau:
C5H7O2N: Là công thức biễu diễn tế bào vi sinh vật được hình thành
Cuối bể sinh học, có hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm hỗn hợp bùn và nước về bể sinh học thiếu khí, nhằm mục đích khử nitơ trong nước thải.
Nước thải sau khi qua bể lắng sẽ loại bỏ các chất lơ lửng và vi sinh vật già cỗi, giúp giảm hàm lượng chất rắn Tiếp theo, nước sẽ được xử lý bằng chất khử trùng chlorine để đảm bảo an toàn trước khi thải ra môi trường.
Dung dịch chlorine được bơm định lượng vào bể khử trùng, giúp chlorine phân tán đều nhờ thời gian lưu nước, từ đó đảm bảo quá trình tiệt trùng hiệu quả Là một chất oxy hóa mạnh, chlorine có khả năng oxy hóa màng tế bào của vi sinh vật gây bệnh, dẫn đến việc tiêu diệt chúng.
Bùn từ bể lắng được tuần hoàn về bể sinh học thiếu khí để duy trì sinh khối, hỗ trợ quá trình khử nitơ và nâng cao hiệu quả xử lý sinh học.
Nước thải sau khi qua bể tiếp xúc chlorine đạt tiêu chuẩn xả ra nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008 cột B