Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện việt nam

C què ít cèc trm x lý nợc thải vẾ nợc thải cha Ẽùc xữ lý củngvợi nợc thải cẬng nghiệp Ẽùc xả trỳc tiếp vẾo cÌc sẬng suội, mặt nợc vẾ cÌcvủng lẪn cận, gẪy rũi ro lợn Ẽội vợi hệ sinh thÌi

là có hệ thống thoát nớc nhng với năng lực thoát nớc rất kém, chỉ khoảng1000km đờng ống Phạm vi phục vụ của hệ thống thoát nớc đô thị còn rấthạn chế, tỷ lệ đờng cống phục vụ ở các thành phố lớn mới đạt 0,2 m/ngời,các đô thị nhỏ chỉ là 0,04 – 0,06 m/ngời (mức trung bình ở các nớc côngnghiệp là 2m/ngời) và mức độ bao phủ hệ thống chỉ đáp ứng đợc 40% dân

số với đô thị lớn, 30% hoặc thấp hơn ở các đô thị nhỏ [15]

Hiện nay hệ thống thoát nớc phổ biến nhất ở các đô thị của Việt nam

là hệ thống thoát nớc chung chảy tới các vùng có nớc mặt gần đó và thờngkhông qua xử lý Đó là một hệ thống cống thoát chung cho cả ba loại nớcthải sinh hoạt, nớc thải sản xuất và nớc ma Phần lớn các hệ thống này đã đ-

ợc xây dựng từ vài thập kỷ trớc đây, chủ yếu là để giải quyết vấn đề thoát

n-ớc ma và không đợc tu sửa, bảo dỡng thờng xuyên nên đã xuống cấp nhiều.Bên cạnh đó, việc xây dựng, bổ sung đợc thực hiện một cách chắp vá khôngtheo quy hoach lâu dài, không đáp ứng đợc nhu cầu phát triển của đô thị

Do vậy tình trạng ngập úng ở các trung tâm đô thị vẫn xảy ra thờng xuyênkhi có ma lớn do không đủ các cống thoát nớc ma hoặc các cống thoát nớc

ma bị tắc Có quá ít các trạm xử lý nớc thải và nớc thải cha đợc xử lý cùngvới nớc thải công nghiệp đợc xả trực tiếp vào các sông suối, mặt nớc và cácvùng lân cận, gây rủi ro lớn đối với hệ sinh thái nớc

Thông thờng có hai hoặc ba hệ thống thoát nớc riêng biệt đối với nớithải đô thị:

- Trờng hợp ba hệ thống cho ba loại nớc thải: nới ma, nớc thảI sảnxuất và nớc thải sinh hoạt

- Trờng hợp hai hệ thống: nớc ma thoát riêng, nớc thải sản xuất saukhi đã xử lý sơ bộ trong từng nhà máy cho thoát chung và xử lýkết hợp với nớc thải sinh hoạt.

1.1.1.1 Thành phố Hà nội:

Thành phố Hà nội với đặc điểm là vùng đồng bằng châu thổ, việcthoát nớc đợc thực hiện nhờ mạng lới đờng cống dẫn dòng chảy tới cácsông, mơng, hồ ao nội tại của thành phố và cuối cùng xả ra các sông lớn.Một đặc điểm nổi bật của Hà nội cũng nh các đô thị thuộc các lu vực sôngkhác là hầu hết các tuyến cống chính đều có chế độ thuỷ lực chảy ngậphoàn toàn hoặc nửa ngập

Hệ thống thoát nớc Hà nội bao gồm [16]

- Mạng lới cống ngầm:

Chủ yếu tập trung ở khu vực nội thành cũ đợc hình thành trớc năm

1939 Mạng lới cống đợc xây dựng theo kiểu cống chung với nhiều loại tiếtdiện và có tổng chiều dài khoảng 70km, diện tích lu vực thoát nớc xấp xỉ1008ha, đợc xây dựng phục vụ cho 380.000 – 400.000 ngời Hiện tại, hệthống này đã và đang xuống cấp một cách nghiêm trọng Đến năm 1989,tổng chiều dài đờng cống là 120km, đạt đợc 16m/ha với dân số nội thịkhoảng 900.000 ngời Cho đến năm 1995, theo báo cáo của công ty thoát n-

ớc Hà nội, chiều dài đờng cống là 180km trong tổng lu vực 77,5km2 trong

đó có khoảng 70km cống từ thời Pháp chủ yếu trong khu vực phố cổ Phầncòn lại ở các khu vực nội thành mở rộng, mật độ cống 18m/ha, tuy nhiênphân bố không đều, nhiều nơi thậm chí cha có cống Ngoài ra, trong số khốilợng đờng ống cống đờng kính 400 – 600 mm chiếm khoảng 65% đang bịxuống cấp nghiêm trọng nên khả năng tiêu thoát nớc càng kém

1.1.1.2 Thành phố Hồ Chí Minh:

Trên cơ sở các điều kiện địa hình, hiện trạng thoát nớc đô thị cũng

nh tỷ lệ đô thị hoá hiện tại và trong tơng lai, toàn bộ thành phố đợc chia làmsáu khu vực thoát nớc nh sau:

1 Khu vực thoát nớc trung tâm

2 Khu vực phía Bắc

3 Khu vực phía Tây

4 Khu vực phía Nam

Một số dự án về thoát nớc:

Hiện đã có hai dự án đợc phê duyệt cho hai lu vực lớn là lu vực kênh

Đôi Tẻ (giai đoạn thực hiện 2000 – 2005) và lu vực Nhiêu Lộc – Thị

Nghè (giai đoạn thực hiện 1997 – 2005) Đặc điểm chung của hai dự ánnày là:

+ Tiếp tục sử dụng cống chung nhng có chú ý đến điều kiện về lâudài sẽ cải tạo thành cống riêng hoàn toàn

+ Xây dựng cống bao thu nớc thải, cống bao có kích thớc lớn đặt sâu.+ ở những khu vực đất thấp bị ngập khi gặp chiều cao thì xây dựng

hệ thống cống riêng

1.1.1.3 Thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm phả

Hệ thống kênh thoát nớc ở thành phố Hạ long và thị xã Cẩm phả chủyếu là kênh thoát nớc ma, các kênh này ngắn và xả ra vịnh Hạ long tại phía

Đông và xả ra vinh Bái Tử Long tại phía Tây Các kênh thoát nớc này thờngxuyên bị tắc nghẽn do các chất thải từ các hộ gia đình thải thẳng xuống vì

đây là cách xả thải thuận tiện nhất Khi trời ma, chất thải thờng đợc đa rabiển mà nơi tập kết của chúng là các bãi tắm và tại các hòn đảo Hiện tạinhiều hộ dân trong khu vực gần các kênh thoát nớc thờng xả trực tiếp cácchất thải từ bề tự hoại vào kênh rồi chảy ra vịnh mà không qua bất kỳ khâu

xử lý nào Do đó các kênh hoạt động nh những cống kết hợp cống nớc thải

và nớc ma, đợc xem nh là các kênh thoát nớc chung Bên cạnh đó nớc thảicông nghiệp (gồm có cả nhà máy sàng tuyển than) cũng đợc xả trực tiếp rabiển thông qua các kênh thoát nớc riêng mà không qua xử lý Hiện trạngthoát nớc nh vậy ở thành phố Hạ long và thị xã Cẩm phả đã và đang gây ônhiễm nghiêm trọng tới nguồn nớc mặt tiếp nhận, đặc biệt thành phố Hạlong lại là khu vực nhạy cảm, di sản của thế giới.Tổng chiều dài kênh củacác đợc các công ty môi trờng bảo dỡng: Hòn gai 28,1km, Bãi cháy 6,7km,Cẩm phả 34,8km Các khu vực này thờng bị ngập lụt khi có ma do kích thớccác kênh thoát nớc nhỏ, không đủ khả năng tiêu thoát, và còn tắc nghẽncống do việc vứt rác đặc biệt là tại Cẩm phả chất thải khai thác từ các mỏthan xả xuống các kênh không thể kiểm soát đợc [15]

Dự án thoát nớc và vệ sinh môi trờng thành phố Hạ long và thị xãCẩm phả thuộc dự án Vệ sinh 3 thành phố Việt nam, giai đoạn thực hiện

1999 – 2003 Mục đích của dự án là cải thiện môi trờng ở các khu vực đôthị nhằm bảo tồn môi trờng quốc gia ở vịnh Hạ long và giảm lũ lụt Phạm vinghiên cứu của dự án bao gồm 3 khu vực: Bãi cháy (152ha), Hòn gai

(710ha), thuộc thành phố Hạ long và thị xã Cẩm phả (930ha) Nội dung đầu

t và các giải pháp công nghệ của dự án bao gồm:

+ Vẫn giữ nguyên hệ thống cống chung cho cả 3 khu vực

+ Tuyến cống bao cho khu vực Bãi cháy là tuyến cống áp lực

+ Trạm xử lý nớc thải đặt tại khe núi cạnh kênh Đồng, công suất3000m3/ngày áp dụng công nghệ xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học

Tóm lại, phần lớn hệ thống cống thoát nớc ở các đô thị trong cả nớc

đều đã cũ, h hỏng và xuống cấp theo thời gian nên không đáp ứng đợc yêucầu thực tế dẫn đến tình trạng thờng xuyên bị ngập úng trong mùa ma Các

đô thị vùng đồng bằng thờng bị ngập dài hơn còn các đô thị vùng núi thì bị

lũ quét làm h hỏng các công trình xây dựng, ách tắc giao thông, cản trở sảnxuất gây thiệt hại lớn về kinh tế

1.1.2 Nhận xét tình hình thoát nớc và thu gom nớc thải đô thị Việt nam

Trong những năm gần đây, sự phát triển đô thị hoá và công nghiệphoá đã kéo theo sự tăng khối lợng nớc thải sinh hoạt, sản xuất, thơng mại

đồng thời thành phần và tính chất của nớc thải cũng trở nên đa dạng Hơnnữa, sự phân bố các nhà máy công nghiệp trong những khu dân c là tìnhtrạng phổ biến ở hầu khắp các thành phố trong cả nớc do quá trình pháttriển đô thị cũng nh các công tác quy hoạch yếu kém đã góp phần gây tác

động xấu đến môi trờng

Bảng I.1 Thống kê số hộ gia đình đợc hởng dịch vụ vệ sinh thoát nớc [15]

Loại đô thị % hộ gia đình hởng dịch vụ thoát nớc

đó công tác quản lý vận hành mạng lới thêm khó khăn.

- Vào những trận ma đầu mùa toàn bộ cặn lắng trong cống cuốn trôitheo dòng nớc, xả vào các ao hồ gây ô nhiễm đột xuất cho môi trờng tiếpnhận

- Mặc dù các giếng thu nớc ma đều có cấu tạo chắn mùi nhng về mùakhô không có hiệu quả Do vậy cặn lắng đọng trong cống bốc mùi lên gây ônhiễm môi trờng đô thị

- Do chất lợng mặt đờng đô thị cha hoàn thiện nên đất cát theo nớc

ma, nớc rửa đờng trôi vào cống nhiều Do vậy, thành phần các chất vô cơ vàhữu cơ trong nớc thảI và cặn lắng nớc thải rất lớn, gây khó khăn cho quátrình xử lý

- Trong những năm gần đây, ở một số khu vực đô thị xây dựng nhàcao tầng thì hệ thống áp dụng kiểu riêng hoàn toàn nhng vẫn cha đáp ứnghoàn toàn tiêu chí hiện đại

Hệ thống thoát nớc đô thị Việt nam có liên quan mật thiết đến việckhai thác và sử dụng các nguồn nớc mặt nh hồ, kênh mơng, sông chảy quathành phố, các vùng biển ven bờ Đây là nơi tiếp nhận, lu trữ, tiêu thoát nớcchung của thành phố bằng các quá trình làm sạch sinh học tự nhiên Hiệnnay, nớc ma từ hệ thống thoát nớc chung của thành phố xả vào hồ, sông,kênh, mơng mang theo hàm lợng lớn cặn và rác làm cho chúng bị bồi lấp,các loại nớc thải cha qua xử lý có tải lợng các chất bẩn cao, các chất hữu cơgây ô nhiễm nguồn tiếp nhận và gây rủi ro lớn đối với hệ sinh thái nớc Các

hồ, kênh mơng trong thành phố thực ra đã trở thành nơI tiếp nhận nớc thải

và là một bộ phận của hệ thống thoát nớc Vì vậy chất lợng nớc trong các

hồ, kênh mơng này chẳng khác bao nhiêu so với chất lợng nớc thải

Hiện tại hầu hết các đô thị trong cả nớc đều không có trạm xử lý nớcthải tập trung [15] Các bể tự hoại đóng vai trò nh một công trình xử lý nớcthải duy nhất trong các đô thị

Tóm lại, đối với các đô thị nói chung hệ thống xử lý nớc thải chủ yếuvẫn là các trạm xử lý cục bộ cho một số khu dân c nhỏ, các bệnh viện,…nhng hầu nh hiệu quả xử lý thấp Vì vậy việc lựa chọn giải pháp xử lý nớcthải thích hợp vẫn còn là mối bận tâm của các cơ quan quản lý về cấp thoátnớc và vệ sinh môi trờng

lu lợng nớc thải chảy về trạm xử lý bao gồm cả nớc ma

Nớc thải sinh hoạt

Nớc thải sinh hoạt là nớc thải từ các khu vực dân c, khu vực hoạt

động thơng mại, công sở, trờng học, bệnh viện, trại điều trị, điều dỡng, cáctrạm rửa xe ô tô, đài phun tạo cảnh, trạm lạnh, trạm điều hoà không khí vàcác cơ sở tơng tự khác Lợng nớc thải dao động trong phạm vi rất lớn, tuỳthuộc vào tập quán sinh hoạt của ngời dân, mức sống xã hội, điều kiện tựnhiên,… Khoảng 65 – 85% lợng nớc cấp cho một ngời trở thành nớc thảI[5]

Nớc thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó cókhoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số vi sinh vật

có thể gây bệnh Đồng thời trong nớc thải cũng chứa các vi khuẩn có hại cótác dụng phân huỷ các chất thải Bảng I.2 phân loại mức độ theo thành phầnhoá học điển hình của nớc thải sinh hoạt:

Bảng 1.2: Thành phần nớc thải sinh hoạt và phân loại mức độ ô nhiễm theo

Đối với những khu thơng mại, cơ quan, trờng học, bệnh viện khu giảItrí phải xây dựng trạm bơm và khu xử lý nớc thải riêng

Nớc thải công nghiệp

Nớc thải công nghiệp là nớc thải từ các nhà máy đang hoạt động, baogồm cả nớc thải sinh hoạt nhng trong đó nớc thải sản xuất là chủ yếu.Thành phần và tính chất của nớc thải sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệpkhác xa so với nớc thải sinh hoạt Thành phần nớc thải sản xuất rất đa dạng,thậm chí ngay trong một ngành công nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi

đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất hoặc điều kiện môi

trờng Trong từng trờng hợp cụ thể cần sử dụng các nguồn tài liệu thíchhợp Căn cứ vào thành phần và khối lợng nớc thải mà lựa chọn công nghệ

và kỹ thuật xử lý phù hợp Thành phần nớc thải của một số ngành côngnghiệp đợc thể hiện trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Tính chất đặc trng của nớc thải một số ngành công nghiệp [5].

Các chỉ tiêu Chế biến sữa Sản xuất thịt hộp tổng hợp Dệt sợi clophenol Sản xuất

Lu lợng và tính chất nớc thải đô thị còn thay đổi theo mùa, giữa ngàylàm việc và ngày nghỉ trong tuần cũng cần đợc tính đến khi đánh giá sựbiến động lu lợng và nồng độ chất gây ô nhiễm

Nớc thải đô thị là hỗn hợp phức tạp thành phần các chất, trong đóchất bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ thờng tồn tại dới dạng không hoà tan,dạng keo, và dạng hoà tan

Thành phần tính chất của nớc thải sinh hoạt đô thị là tơng đối ổn

định Thành phần tính chất đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố (lĩnh vực sản xuất

công nghiệp, nguyên liệu tiêu thụ, chế độ công nghệ, lu lợng đơn vị tínhtrên sản phẩm,…) và rất đa dạng.

Khi tính toán công trình xử lý chung cho nớc thải sinh hoạt và nớcthải công nghiệp đô thị ngời ta thờng căn cứ vào chất nhiễm bẩn sinh hoạthoặc căn cứ theo tiêu chuẩn cho phép xả nớc thải sản xuất vào hệ thốngthoát nớc chung của đô thị, xả ra môi trờng xung quanh Nh vậy, phần chấtbẩn công nghiệp, chất bẩn bệnh viện coi nh đợc giữ lại ở các công trình xử

lý cục bộ với mục đích đảm bảo tính an toàn của hệ thống mạng lới và xử lýnớc thải đô thị

Chơng 2Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nớc thải đô

thị phù hợp với điều kiện Việt nam

2.1 Số liệu đầu vào

Nớc thải đô thị với đặc tính là có hàm lợng Nitơ, Photpho, Cacbonhữu cơ (BOD) và các cặn lơ lửng (SS) cao đợc thể hiện trong bảng dới -Bảng thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép

Bảng 2.1 Thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép [2].

tự từ xử lý thô đến xử lý tinh, từ xử lý những chất không hoà tan đến xử lýnhững chất keo và hoà tan; khử trùng là khâu cuối cùng

Dây chuyền công nghệ xử lý nớc thải sinh hoạt phổ biến có thể chialàm 4 khối:

1/ Khối xử lý cơ học (xử lý sơ cấp)

Nớc thải tuần tự qua song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hoà và bểlắng đợt I Chức năng của khối xử lý cơ học là tách rác và các hạt rắn cókích thớc lớn khỏi dòng nớc thải đảm bảo chế độ làm việc ổn định cho cáccông trình phía sau

2/ Khối xử lý sinh học (xử lý thứ cấp)

Nớc thải tuần tự qua các khối xử lý cơ học, công trình xử lý sinh học,

bể lắng đợt II Tại đây các chất hoà tan và các chất rắn không tan mà không

bị loại bỏ đợc ở các công trình phía trớc sẽ đợc xử lý tơng đối triệt để vàtách ra khỏi nớc Một số vi sinh vật gây bệnh trong nớc thải cũng bị loại bỏkhi qua công trình xử lý sinh học

3/ Khối khử trùng

Nớc thải sau khi qua khối xử lý cơ học (nếu điều kiện vệ sinh chophép) hoặc khối xử lý sinh học sẽ đợc hoà trộn cùng với chất khử trùng, tớimáng trộn, bể tiếp xúc và phản ứng khử trùng xảy ra ở bể tiếp xúc Nớc thảisau khi qua khối khử trùng sẽ đợc thải ra nguồn tiếp nhận

4/ Khối xử lý cặn

Bùn cặn lấy ra từ các bể lắng đợc đa tới các công trình xử lý cặn đểtiếp tục xử lý Qua các công đoạn tách nớc, ổn định, làm khô, bùn cặn sẽ đ-

ợc đa đi chôn lấp hay sử dụng vào mục đích khác

Dới đây là sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nớc đô thị thờng ápdụng cho những trờng hợp trạm xử lý có quy mô lớn và yêu cầu vệ sinh cao

Đối với những trờng hợp cho phép giảm mức độ xử lý hoặc đối với nhữngtrạm có công suất nhỏ sơ đồ có thể đơn giản hơn:

Sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nớc đô thị

N ớc sau xử lý

67III

1 – Song chắn rác 7 – Bể tiếp xúc khử trùng 1a – máy nghiền rác

2 – Bể lắng cát 8 – Xử lý cặn 2a – Sân phơi cát

3 – Bể lắng đợt I 9 – Công trình làm khô cặn I – Khối xử lý cơ học

4 – Xử lý sinh học Đờng nớc II – Khối xử lý sinh học

5 – Bể lắng đợt II đờng cặn III – Khối khử trùng

6 – Máng trộn đờng phân chia khối IV – Khối xử lý trùng

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nớc thải đô thị thờng áp dụng [1].

2.2.2 Khối xử lý sinh học:

Là công đoạn phân huỷ sinh học các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ

có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và chất hữu cơ ổn định kếtthành bông cặn để loại bỏ ra khỏi nớc thải

1/ Công trình xử lý sinh học:

Quá trình xử lý sinh học thờng theo quá trình xử lý cơ học để lọai bỏcác chất hữu cơ trong nớc thải nhờ hoạt động của các vi sinh vật Tuỳ theonhóm vi sinh vật sử dụng là hiếu khí hay yếm khí mà ngời ta thiết kế cáccông trình khác nhau Cũng nh tuỳ theo khả năng về tài chính, diện tích đất

mà ngời ta có thể dùng ao hồ có sẵn hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xửlý

Cơ sở của phơng pháp sử dụng các vi sinh vật để oxy hóa chất bẩnhữu cơ ở dạng keo và dạng hoà tan có trong nớc thải Các vi sinh vật sửdụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dỡng đểxây dựng tế bào, sinh trởng và tạo sinh khối Quá trình phân huỷ các hợpchất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hóa

VSV

Nh vậy nớc thải đợc xử lý bằng phơng pháp sinh học sẽ đợc đặc trngbởi chỉ tiêu BOD hoặc COD Để có thể xử lý bằng phơng pháp này, nớc thảiphải không chứa các chất độc hại và các tạp chất, các muối kim loại nặnghoặc nồng độ của chúng không đợc vợt quá nồng độ cực đại cho phép và có

ợc từ quá trình sinh học xảy ra trong điều kiện môi trờng có đủ oxy

Phơng pháp yếm khí là phơng pháp xử lý sử dụng các vi sinh vật yếmkhí để phân huỷ các chất hữu cơ trong nớc thải trong điều kiện không cóoxy

a/ Phơng pháp xử lý hiếu khí:

Các quá trình của phơng pháp xử lý hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện

tự nhiên hoặc trong các điều kiện nhân tạo Trong các công trình xử lý nhântạo ngời ta tạo ra các điều kiện tối u cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên quátrình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều lần

Ưu điểm: - Thời gian lu nớc thải ngắn

- Khả năng thích nghi của sinh vật cao

- Vận hành khá đơn giản

Nhợc điểm: - Lợng bùn và sinh khối tạo ra nhiều nên cần phải có

hệ thống xử lý bùn do đó chi phí xây dựng tăng

- Cần cấp oxy cho quá trình nên tốn năng lợng

Cơ chế của quá trình hiếu khí: Các hợp chất hoá học trải qua nhiềuphản ứng chuyển hoá khác nhau trong nguyên sinh chất của tế bào Các ph-

ơng trình phản ứng của quá trình oxy hoá sinh hoá ở điều kiện hiếu khí:

Oxy hoá các chất hữu cơ:

CxHyOzN + (x+y/4 -z/2) O2 xCO + (y-3)/2H2O + NH3 + ΔHTổng hợp để xây dựng tế bào:

C x H y O z N+NH 3 +(x+y/4 -z/2-5) O 2 C 5 H 7 NO 2 +(x-5)CO 2 +(y-4)/2H 2 O+ΔH

Quá trình phân huỷ nội bào:

Nếu quá trình oxy hoá diễn ra đủ dài, sau khi sử dụng hết các chấthữu cơ có sẵn trong nớc thải thì bắt đầu diễn ra quá trình chuyển hoá cácchất của tế bào bằng việc oxy hoá các chất liệu của tế bào (phân huỷ nộibào):

ΔH -năng lợng

Các công trình xử lý nhân tạo xử lý hiếu khí thờng gặp nh: bểAeroten, bể lọc sinh học, đĩa sinh học, Ngoài ra các công trình xử lý hiếukhí xảy ra trong điều kiện nhân tạo nh xử lý trong hồ sinh học, cánh đồng t-ới,

b/ Phơng pháp xử lý yếm khí:

Phơng pháp xử lý yếm khí thờng đợc sử dụng cho xử lý nớc thải cóhàm lợng BOD và SS lớn

Ưu điểm: - Lợng bùn và sinh khối tạo ra ít, do đó không cần

chi phí cho thiết bị xử lý bùn

- Có khả năng phân huỷ chất hữu cơ cao

- Thu đợc khí Biogas trong đó có CH4 khoảng 50 –70%

- Không cần cấp oxy nên giảm đợc chi phí năng ợng

l-Nhợc điểm: - Thời gian lu nớc dài do đó đầu t xây dựng cơ bản và

Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men và các axit hữu cơ

Các sản phẩm thuỷ phân sẽ đợc phân giải yếm khí tạo thành các axithữu cơ có phân tử lợng nhỏ hơn nh: axit butyric, axit ptopionic, axit axetic,axit foocmic, Trong quá trình lên men axit hữu cơ, một số axit béo phân

tử lợng lớn đợc chuyển hoá tạo axit axetic dới tác dụng của vi khuẩnaxetogen

Ngoài ra sự lên men cũng tạo thành các chất trung tính nh: rợu,aldehit, axeton, các chất khí CO2, H2, NH3, H2S và một lợng nhỏ khí indol,scatol,

Trong giai đoạn này BOC và COD giảm không đáng kể, đặc biệt độ

pH của môi trờng có thể giảm mạnh

Giai đoạn 3: giai đoạn tạo khí Metan

Metan hoá là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình

Dới tác dụng của các vi sinh vật lên men hoá, các axit hữu cơ, cácchất trung tính, bị phân giải tạo thành khí metan

Sự hình thành khí metan có thể theo hai cơ chế sau:

- Do Decacboxyl hoá các axit hữu cơ (khoảng 70% CH4 đợc hìnhthành theo cơ chế này)

CH3COOH CH4 + CO2

- Do khử CO2 trong đó chất nhờng điện tử là H2 hoặc các chất mang

H+ trung gian (khoảng 30% CH4 đợc hình thành theo cơ chế này)

Hiếu khí Thiếu

khí

Hiếu

Thiếu khí

Tuần hoàn bùn

Tuần hoàn hỗn hợp lỏng

Bùn thừa

Hình 2.2 Sơ đồ xử lý sinh học A/O

Thuyết minh quá trình:

Quá trình gồm một vùng yếm khí và một vùng hiếu khí Bùn tuầnhoàn từ bể lắng II đợc đa vào bể yếm khí Tại đây các vi sinh vật tích luỹphotpho thuỷ phân chuỗi Poly-P có trong tế bào tạo năng lợng tích luỹcacbon và thải photpho vào môi trờng Các vi sinh vật hiếu khí sử dụngBOD và photpho để tổng hợp sinh khối, từ đó theo nớc thải sang bể lắng IIthực hiện quá trình lắng loại bỏ sinh khối (bùn hoạt tính) Quá trình trên đãloại bỏ BOD và photpho với hàm lợng cao

Ưu nhợc điểm của quá trình:

Kết hợp xử lý yếm khí và xử lý hiếu khí áp dụng khử photpho nồng

độ cao, còn xử lý hiếu khí áp dụng khử cácbon hữu cơ nồng độ cao

Tuy nhiên đối với nớc thải chứa hàm lợng nitơ lớn thì quá trình AOcha đạt hiệu quả

2.3.2 Quá trình Bardenpho

Sơ đồ quá trình:

Hình 2.3 Sơ đồ xử lý sinh học Bardenpho

Thuyết minh quá trình:

Hệ thống Bardenpho gồm bốn bậc: hai bậc thiếu khí và hai bậc hiếukhí đợc xếp xen kẽ nhau Nớc thải cần xử lý và bùn hoạt tính tuần hoàn trở

lại đợc đa vào bậc thiếu khí thứ nhất; đồng thời nớc thải từ bậc hiếu khí thứnhất đợc tuần hoàn vào bậc thiếu khí thứ nhất

Trong điều kiện hiếu khí, chất hữu cơ đợc sử dụng để tổng hợp sinhkhối Đây chính là quá trình khử cacbon hữu cơ

CxHyOzN + NH3 + (x + y/4 + z/2 – 5) O2 → C5H7NO2 + (x-5) CO2 + (y-4)/2 H2O + ∆H

Ngoài ra trong hệ thống hiếu khí còn xảy ra quá trình nitrat hoá:

NH3+ 2O2 → H2O + H+ + NO3

-Thành phần nitrat (NO3-) đợc tuần hoàn trở lại bể thiếu khí Tại đây visinh vật sẽ sử dụng nguồn cacbon hữu cơ cho quá trình khử nitrat Nh vậyviệc kết hợp xử lý hiếu khí và xử lý thiếu khí rất hữu hiệu cho quá trình khửnitơ

Ưu nhợc điểm của quá trình:

Kết hợp xử lý hiếu khí và xử lý thiếu khí áp dụng khử nitơ nồng độcao, còn xử lý hiếu khí áp dụng khử cácbon hữu cơ nồng độ cao

Tuy nhiên quá trình này cha thích hợp đối với nớc thải có hàm lợngphotpho cao

2.3.3 Hệ thống Phoredox

Sơ đồ quá trình:

Hình 2.4 Sơ đồ xử lý sinh học Pharedox

Thuyết minh quá trình:

Quá trình Phoredox đợc cải tiến từ hệ thống Bardenpho, hệ thống nàygồm năm bậc trong đó bậc yếm khí bổ xung vào trớc bậc thiếu khí thứ nhấttrong hệ thống Bardenpho Bùn từ bể lắng đợc kết hợp với dòng tuần hoàntrở lại

Thiếu khí Hiếu khí

N ớc ra

Tuần hoàn hỗn hợp lỏng hỗn hợp lỏngTuần hoàn

Bùn thải Bùn tuần hoàn

Bể lắng

N ớc vào

Yếm khí

Bậc yếm khí bổ xung kết hợp bậc thiếu khí có tác dụng khử photpho,

bổ xung cho quá trình Bardenpho chỉ khử đợc cacbon hữu cơ và nitơ

Quá trình Phoredox năm bậc khi loại bỏ hai vùng thiếu khí và hiếukhí thứ hai sẽ đợc quá trình Phoredox cải tiến áp dụng trên quy mô côngnghiệp Tổn thất dung lợng khử nitrat sinh ra do sự thay đổi này sẽ đợc bù

đắp bằng cách tăng thể tích bể thiếu khí thứ nhất

Ưu nhợc điểm quá trình

Quá trình Phoredox về cơ bản đã khử đợc nớc thải có hàm lợng BOD,tổng Nitơ và tổng Photpho cao vì đã kết hợp đợc quá trình yếm khí và hiếukhí (khử Photpho), quá trình hiếu khí- thiếu khí (khử Nitơ) và quá trình hiếukhí khử cacbon Tuy nhiên các thông số thiết kế cho các quá trình lớn: thờigian lu trong các bể, nồng độ bùn hoạt tính (MLSS), dòng tuần hoàn,… dẫn

đến khó vận hành hệ thống, chi phí xử lý cao Từ các phân tích trên thì quátrình Phoredox cần phải cải tiến cho các thông số hợp lý hơn

2.3.4 Quá trình UCT

Sơ đồ quá trình:

Hình 2.5 Sơ đồ xử lý sinh học UCT

Thuyết minh quá trình:

Tất cả các quá trình ở trên đều có một điểm chung là đa hồi lu trở lạimột lợng nitrat nào đó có thể hoà tan, điều đó sẽ ức chế hoạt động của visinh vật sinh axit, do đó tạo một cơ chất không cần thiết cho sự phát triểncủa hệ thống vi sinh vật phân huỷ Poly-P Quá trình UCT sẽ loại bỏ đợc nh-

ợc điểm trên bằng cách tuần hoàn bùn trở lại bể thiếu khí thứ nhất và tuầnhoàn hỗn hợp lỏng từ bể thiếu khí sang bể yếm khí, từ bể hiếu khí sang bểthiếu khí

Bùn d

N ớc vào

Yếm khí

Thiếu khí Hiếu khí

Hiếu kí

Bể lắng

N ớc ra

Thiếu khí Hiếu khí

Ưu nhợc điểm của quá trình

2.3.5 Quá trình Biodenipho

Sơ đồ quá trình

Hình 2.6 Sơ đồ xử lý sinh học Biodeniphor

Thuyết minh quá trình

Quá trình này sử dụng vùng yếm khí khi bắt đầu

2.3.6 Hệ thống SBR – Hồ sinh học

Sơ đồ quá trình:

Hình 2.7 Sơ đồ quá trình SBR – Hồ sinh học

Thuyết minh quá trình:

Quá trình đợc thực hiện theo từng mẻ, nớc thải đợc tích đầy bể Saukhi đợc làm thoáng, ngời ta thực hiện quá trình lắng Lúc này xuất hiện hai

điều kiện thiếu khí và hiếu khí để khử nitơ và photpho Khi đạt thời gian

v v v v v v v v

v v v v v v v v

Không khí Vật liệu lọc

N ớc thải ra

N ớc thải vào

nhất định, nớc thải và bùn thải đợc rút ra khỏi bể đa tới hồ sinh học (độ sâu0,5m) nhờ ánh sáng mặt trời làm sạch triệt để

Ưu nhợc điểm của quá trình:

Quá trình này đã đợc áp dụng tại Hòn gai, Cẩm phả; u điểm của quátrình là hệ thống dễ xây dựng, làm sạch triệt để do có bố trí hồ sinh học

Nhợc điểm là tất cả các quá trình xử lý xảy ra trong một bể sẽ khótheo dõi và kiểm soát, quá trình này đòi hỏi phải có quỹ đất lớn cho hồ sinhhọc

2.3.7 Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nớc:

Sơ đồ quá trình:

Hình 2.8 Sơ đồ bể lọc sinh học

Thuyết minh quá trình:

Nớc thải đã qua bể lắng đợt một đợc bơm lên máng phân phối, theodàn ống phân phối đều trên diện tích đáy bể, nớc đợc trộn đều với khôngkhí cấp từ ngoài vào qua dàn ống phân phối Hỗn hợp khí nớc đi cùng chiều

từ dới lên qua lớp vật liệu lọc Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khửBOD và chuyển hoá NH4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lạicặn lơ lửng, nớc trong đợc thu vào máng thu đi ra ngoài Nếu muốn khửBOD, NO3-, và P, nên lọc từ hai bậc trở lên, ở bể lọc cuối, dàn phân phối khí

đặt vào giữa lớp vật liệu lọc ở cao độ sao cho lớp vật liệu lọc nằm dới dànphân phối khí có đủ thể tích là vùng thiếu khí (Anoxic) để khử NO3- và P

Ưu nhợc điểm của quá trình: (Quá trình này đợc áp dụng tại Bắc ninh).

2.3.8 Quá trình AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic)

Yếm

Tuần hoàn bùn

Tuần hoàn hỗn hợp lỏng

Quá trình này gồm ba bậc yếm khí – thiếu khí – hiếu khí Trong

điều kiện yếm khí, vi khuẩn sử dụng BOD để tổng hợp Poly-P, giải phóngphotpho trớc khi đợc chuyển đến bể hiếu khí để thực hiện quá trình khửphotpho Photpho đợc lu lại trong vi sinh vật dới dạng sinh khối và đợc tách

ra khỏi nớc thải dới dạng bùn d Một phần bùn hoạt tính đợc hồi lu lại bểyếm khí bổ xung bùn hoạt tính

Trong bể hiếu khí còn diễn ra quá trình nitrat hoá tạo nitrat đóng gópcho bể thiếu khí để thực hiện quá trình khử nitrat Vì sự thiếu vắng của oxytrong bể thiếu khí giúp vi khuẩn nitrat sử dụng nitrat là thành phần nhận

điện tử biến chúng thành khí nitơ

Nh vậy hệ thống AAO có thể xử lý đợc dòng thải chứa BOD, nitơ, photpho hàm lợng cao, đặc trng của dòng thải đô thị.

Sơ đồ hệ thống

Hình 2.9 Sơ đồ xử lý sinh học AAO

Nhận xét: Phân tích u nhợc điểm của các quá trình xử lý sinh học trên đểthấy đợc u nhợc điểm của từng quá trình, áp dụng cho từng loại nớc thải.Bên cạnh đó, khi lựa chọn phơng pháp xử lý cần tính đến các yếu tố nh lu l-ợng, điều kiện tự nhiên khu vực, điều kiện xây dựng trạm xử lý (quỹ đất, vậtliệu, thiết bị, ) nhằm đảm bảo nhu cầu vệ sinh đồng thời phù hợp với điềukiện kinh tế xã hội nớc ta

Đặc thù dòng thải đô thị là có tổng nitơ, tổng photpho cao (BOD5 =225mg/l, COD = 270mg.l, tổng nitơ = 40mg/l, tổng photpho = 12,5mg/l).Trong quá trình xử lý nớc thải phát sinh một lợng lớn khí thải H2S, methyl

Ngăn tiếp nhận

Bể lắng cát

Song chắn rác tinh

Bể lắng đợt I

Hệ thống AAO

Mecaptan (CH3SH), Metyl sunphide (CH3)2S, Dimetyl Sulphide (CH3)2S2, với nồng độ cao đã gây ra những mùi khó chịu; mặt khác các trạm xử lý th-ờng đặt gần khu dân c làm ảnh hởng tới môi trờng xung quanh Vì vậy hệthống xử lý mùi là rất cần thiết Mùi đợc thu gom qua hệ thống lắp đậy, ốngdẫn và quạt hút từ đó đa tới hệ thống khử mùi

Với những đặc tính trên, dây chuyền xử lý phù hợp là dây chuyền xử

lý với khối trung tâm là hệ thống AAO, kết hợp hệ thống xử lý mùi Côngnghệ đề xuất xử lý nớc thải phù hợp cho các đô thị Việt nam gồm các côngtrình thiết bị: ngăn tiếp nhận - song chắn rác thô - bể lắng cát - song chắnrác tinh - bể điều hoà - bể lắng đợt I - hệ thống sinh học AAO - bể lắng đợt

II - bể tiếp xúc khử trùng

Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Hình 2.10 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nớc thảI đô thị thông dụng.

Thuyết minh

Nớc thải từ hệ thống cống thu gom đợc đa về hố thu của trạm bơm

đặt trong khu xử lý Từ đây nớc thải đợc bơm lên ngăn tiếp nhận đặt trêncao để nớc thải từ đó có thể chảy qua các công trình trong dây chuyền Nớcthải từ ngăn tiếp nhận chảy qua song chắn rác thô, các rác thải lẫn trong nớc

có kích thớc lớn sẽ bị giữ lại tại song chắn rác Trong bể lắng cát, các hạtcặn có kích thớc ≥ 0,2mm (chủ yếu là cặn vô cơ) sẽ lắng lại Trớc khi nớcthải đợc dẫn sang bể điều hoà để điều hoà lu lợng và nồng độ chất ô nhiễmcũng nh đảm bảo chế độ hoạt động ổn định của toàn trạm xử lý, nớc thảichảy qua song chắn rác tinh để tách các tạp vật có kích thớc nhỏ Tại bể

điều hoà nớc thải sẽ đợc làm thoáng sơ bộ nhờ nén khí đợc cấp từ máy thổikhí Hệ sục khí có tác dụng khuấy trộn, chống lắng cặn trong bể và làmthoáng sơ bộ nớc thải Nớc thải sau khi qua bể điều hoà đợc bơm lên bểlắng đợt I Tại bể lắng sơ cấp, phần lớn các cặn trong nớc thải sẽ bị tách rakhỏi dòng nớc để không làm ảnh hởng tới quá trình xử lý sinh học AAO

Quá trình này sử dụng để khử Nitơ và Photpho, Cacbon hữu cơ(BOD) và các cặn lơ lửng (SS) trong nớc thảI bằng phơng pháp xử lý sinhhọc Trong trờng hợp này phơng pháp sinh học khử chất dinh dỡng đợc ápdụng trong đó có sự kết hợp của bể kị khí, bể hiếm khí và bể hiếu khí

Bể kị khí thì hầu nh không có thành phần oxy và nitrat và hầu nhkhông có sự cấp vào của các thành phần này Bể này chủ yếu để khử sinhhọc thành phần Photpho Bể hiếm khí thì hầu nh không có thành phần oxynhng chứa nhiều nitrite và nitrat hoặc có sự cấp vào đáng kể của nitrat Bểnày chủ yếu dùng sinh học khử nitơ vì sự thiếu vắng của oxy sẽ cho phéploại vi khuẩn non-poly-P sử dụng nitrat là thành phần nhận đIện tử, biếnchúng thành khí nitơ, vì vậy thực hiện việc khử nitrat với bùn lỏng hỗn hợp

và cho phép những thành phần kiểu nitrogen đợc giảI phóng ra ngoàI môItrờng dới dạng khí nitơ Bể hiếu khí đợc sục khí bởi máy sục khí để cấpkhông khí vào trong nớc thải Trong bể này, sự sử dụng các chất có thể oxyhoá sinh hoá chủ yếu hoàn thành trong khi các nitơ-amonia sẽ chuyển thànhnitrat bởi sự nitrat hoá

KháI niệm cơ bản cho sự khử nitơ là dựa trên những lý thuyết và

ph-ơng trình hoá học sau:

- Quá trình nitrat hoá: khử cacbon và oxy hoá amoni thành nitrattrong bể hiếu khí

động của vi khuẩn Trong đIều kiện kị khí, vi khuẩn giải phóng photpho vàotrong nớc Khi vào trong môi trờng hiếm khí hoặc hiếu khí chúng táchphotphat từ nớc thải tạo thành một sự hấp thụ quá mức Photpho lu lại trong

vi khuẩn và đợc tách ra khỏi nớc thải cùng với bùn d của hệ thống

Cácbon hữu cơ và hydrogen đợc oxy hoá thành nớc và cacbondioxide trong bể hiếu khí và từng phần đợc sử dụng trong bể hiếm khí choviệc oxy hoá nitrat

CxHyOz + (x+y/4+z/2) O2 xCO2  + y/2H2O

Nớc thải ra khỏi bể hiếu khí có hàm lợng bông bùn lơ lửng lớn đợcdẫn sang bể lắng đợt II để tách bùn Các bông bùn hầu nh đợc lắng triệt đểcòn nớc trong sẽ qua máng trộn để xáo trộn với clo Nớc thải và clo tiếp xúctrong bể tiếp xúc khử trùng với thời gian vừa đủ rồi xả ra mơng thoát nớc

Để đảm bảo hệ thống xử lý sinh học làm việc hiệu quả, một phần bùn hoạttính từ bể lắng đợt II đợc bơm tuần hoàn lại bể yếm khí để làm tăng hiệuquả quá trình khử photpho Việc tuần hoàn hỗn hợp lỏng để tuần hoàn nitrattrở lại bể thiếu khí để khử nitrat Phần bùn d ở bể lắng đợt II sẽ cùng vớibùn từ bể lắng đợt I đợc đa vào bể nén bùn

Ch¬ng 3 TÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh vµ thiÕt bÞ

trong hÖ thèng xö lý 3.1 Th«ng sè thiÕt kÕ

3.1.1 Lu lîng

Lu lîng ngµy trung b×nh Qd : 3.700m3/ngµy

Lu lîng ngµy tèi ®a Qmax : 4.800m3/ngµy

Lu lîng giê tèi ®a Qhmax : 300m3/h

Kích thớc ngăn tiếp nhận đợc lựa chọn theo lu lợng giờ tối đa

Chiều rộng của mơng theo tính toán của ngăn tiếp nhận B=350mmsuy ra độ dốc tối thiểu của mơng [9] – trang 6:

imin= 1

d

Trong đó: d: đờng kính ống, hay chiều rộng của mơng (mm)

ChiÒu cao líp níc ë song ch¾n r¸c lÊy b»ng chiÒu cao líp níc cña

m-¬ng dÉn níc th¶i h = 0,27m