Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho khu đô thị Thành Hưng Huyện Nhơn Trạch Tỉnh Đồng Nai công suất 1000 m3 ngày.đêm

Nước thải sinh hoạt từ các trung tâmđô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn cácvùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆÏ SINH HỌC

HUYỆN NHƠN TRẠCH, TỈNH ĐỒNG NAI

Chuyên ngành : Môi Trường Mã số ngành : 108

GVHD: PGS.TS HOÀNG HƯNG SVTH : NGUYỄN HỮU TÂN MSSV : 103108166

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2007

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Hoàng Hưng đã tận tình hướng dẫn, cung cấp cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong quá trình làm Đồ án.

Em cũng xin gửi lời cám ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm khoa Môi trường và Công nghệ sinh học, cùng tất cả các thầy cô trong khoa, các cán bộ trong Viện Tài Nguyên Môi Trường Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện để em hoàn thành tốt Đồ án này.

Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, chia sẽ và động viên em trong suốt quá trình học tập và làm Đồ án vừa qua.

Xin chân thành cảm ơn!

Thành phố HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2007

Sinh viên Nguyễn Hữu Tân

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG 1 8

MỞ ĐẦU 8

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 8

1.2 MỤC ĐÍCH 9

1.3 NỘI DUNG 9

1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 9

1.5 GIỚI HẠN 9

CHƯƠNG 2 11

NƯỚC THẢI SINH HOẠT 11

2.1 NGUỒN GỐC NƯỚC THẢI SINH HOẠT 11

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT 12

2.3 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG 13

2.4 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 14

2.4.1 Phương pháp xử lý cơ học 16

2.4.2 Phương pháp xử lý hoá lý 23

2.4.3 Phương pháp xứ lý hoá học 27

2.4.4 Phương pháp xử lý sinh học 28

2.4.4.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 31

2.5 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT HIỆN NAY37 CHƯƠNG 3 39

TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ THÀNH HƯNG 39

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 39

3.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG 39

3.2.1 Điều kiện về địa lý 39

3.2.2 Điều kiện về khí tượng thuỷ văn 41

3.2.3 Hiện trạng các thành phần môi trường 43

3.3 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC THỰC HIỆN DỰ ÁN 46

3.3.1 Điều kiện kinh tế xã hội 46

3.3.2 Đánh giá chung về điều kiện thực hiện Dự án 47

3.4 NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM 48

3.4.1 Nguồn gây ô nhiễm nước 48

3.4.2 Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trưỡng 51

CHƯƠNG 4 54

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 54

4.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 54

4.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 58

4.2.1 Phương án 1 59

4.2.2 Phương án 2 61

4.3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 61

4.3.1 Phương án 1 61

4.3.1.1 Ngăn tiếp nhận 61

4.3.1.2 Song chắn rác 62

4.3.1.3 Hố thu 68

4.3.1.4 Bể điều hòa 68

4.3.1.5 Bể lắng hai vỏ 73

4.3.1.6 Bể lọc sinh học cao tải 77

4.3.1.7 Bể lắng đợt II (bể lắng đứng) 84

4.3.1.8 Bể khử trùng 90

4.3.1.9 Sân phơi bùn 92

4.3.2 Phương án 2 94

CHƯƠNG 5 97

DỰ TOÁN GIÁ THÀNH CHO CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 97

5.1 TÍNH TOÁN VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG 97

5.2 TÍNH TOÁN VỐN ĐẦU TƯ TRANG THIẾT BỊ 98

5.3 TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO HỆ THỐNG: 99

CHƯƠNG 6 102

PHÂN TÍCH TÍNH KINH TẾ-KỸ THUẬT- MÔI TRƯỜNG 102

6.1 KINH TẾ 102

6.1.1 Phương án 1: 102

6.1.2 Phương án 2: 102

6.1.3 Nhận xét: 102

6.2 KỸ THUẬT 103

6.2.1 Phương án 1: 103

6.2.2 Phương án 2: 103

6.2.3 Nhận xét: 103

6.3 MÔI TRƯỜNG 104

6.4 NHẬN XÉT CHUNG: 104

CHƯƠNG 7 105

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 105

7.1 KẾT LUẬN 105

7.2 KIẾN NGHỊ 106

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

  

- BOD : Biochemical Oxygen Demand _ Nhu cầu Oxy sinh hóa

- COD : Chemical Oxygen Demand _ Nhu cầu Oxy hóa học

- DO : Dissolved Oxygen _ Oxy hòa tan

- SS : Suspended solid _ Chất rắn lơ lửng

- UASB : Upflow _ Anaerobic Sludge Blanket

- SBR : Sequencing Batch Reactor - Bể phản ứng sinh học theo mẻ

- TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

- TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng

- CN- :Cyanua

- NXBXD: Nhà xuất bản xây dựng

- NXBKHKT: Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

DANH MỤC CÁC BẢNG

  

Bảng 1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư 12

Bảng 2 Ứùng dụng quá trình xử lý hoá học 27

Bảng 3 Chất lượng nước ngầm trong khu vực dự án 44

Bảng 4 Nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt tính cho một người/ngày.đêm 49

Bảng 5.Tính chất nước thải sinh hoạt và so sánh tiêu chuẩn 50

Bảng 6 Tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải 52

Bảng 7 Hệ số không điều hoà chung 55

Bảng 8 : Phân bố lưu lượng nước thải sinh hoạt theo từng giờ trong ngày đêm 55

Bảng 9 Kích thước ngăn tiếp nhận nước thải 61

Bảng 10 Các thông số tính toán của mương dẫn nước thải đến song chắn rác 63

Bảng 11 Hệ số để tính sức cản cục bộ của song chắn 65

Bảng 12 Thông số tính toán song chắn rác 67

Bảng 13 Tóm tắt kích thước bể thu gom 68

Bảng 14 Các thông số tính toán bể điều hoà 72

Bảng 15 Các thông số tính toán bể lắng hai vỏ 76

Bảng 16 Khoảng cách các lỗ đến tâm trục quay của hệ thống tưới phản lực 80

Bảng 17 Môđun lưu lượng Km(l/s) ứng với các loại đường kính khác nhau 84

Bảng 18 Các thông số tính toán bể lọc sinh học cao tải 84

Bảng 19 Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt sau bể lắng đợt II 88

Bảng 20 Thông số tính toán bể lắng II 89

Bảng 21 Các thông số thiết kế sân phơi bùn 94

Bảng 22 Tính toán giá thành xây dựng 97

Bảng 23 Vốn đầu tư trang thiết bị 98

DANH MỤC CÁC HÌNH

  

Hình 1 Các bước xử lý nước thải đô thị 16

Hình 2 Sơ đồ các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 17

Hình 3 Sơ đồ bố trí mặt bằng song chắn rác trong trạm xử lý nước thải 19

Hình 4 Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng 23

Hình 5 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí 28

Hình 6 Các phương pháp xử lý sinh học kỵ khí nước thải 29

Hình 7 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của bể lọc sinh học 31

Hình 8 Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt 32

Hình 9 Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học cao tải 34

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý quá trình XLNT bằng phương pháp bùn hoạt tính 35

Hình 11 Sơ đồ công nghệ phương án 59

Hình 12 Tiết diện ngang các loại thanh chắn rác 65

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Khu dân cư Thành Hưng, đô thị mới Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai được xâydựng nhằm phát triển Nhơn Trạch thành một trung tâm công nghiệp, thương mạidịch vụ, du lịch, giáo dục đào tạo và khoa học công nghệ nằm trong định hướngphát triển của Đồng Nai trong tương lai Đây là một dự án mới, góp phần xâydựng cơ sở hạ tầng, đáp ứng nhu cầu nhà ở, văn phòng, cũng như phát triển mụctiêu giãn dân ở các khu vực nội thành của thành phố

Trong giai đoạn dự án khu đô thị đi vào hoạt động các tác động tiêu cực đốivới môi trường nảy sinh là tất yếu Môi trường không khí, nước mặt, nước ngầm…đều bị tác động ở nhiều mức độ khác nhau do các loại chất thải phát sinh và nguy

cơ xảy ra rủi ro, sự cố vế môi trường, trong đó chủ yếu là khí thải, nước thải vàchất thải rắn Đặc biệt là vấn đề nước thải, hiện nay theo thiết kế thi công tại khudân cư Thành Hưng chưa có hễ thống xử lý nước thải tập trung Với quy mô khudân cư đô thị mới trên 6000 dân công với các công trình công cộng như bệnhviện, trường học, khách sạn… thì hàng ngày lượng nước thải sinh hoạt thải rangoài là tương đối lớn Về lâu về dài nếu không có biện pháp xử lý khắc phục thìsẽ gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ con người

Trước tình hình đó việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung tại khudân cư Thành Hưng, đô thị mới Nhơn Trạch là cần thiết nhằm đạt tới sự hài hoàlâu dài, bền vững giữa cầu phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường mộcách thiết thực nhất

1.2 MỤC ĐÍCH

Với định hướng xây dựng mộ khu dân cư xanh và sạch thì việc xây dựng hệ

thống xử lý nước thải là cẫn thiết Vì vậy mục tiêu chính của đề tài là “tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho khu dân cư Thành Hưng, huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai, công suất 1000m 3 /ngày.đêm” để nước thải đầu ra

đạt tiêu chuẩn loại A theo TCVN 5945 – 2005

1.3 NỘI DUNG

Có thể tóm tắt các nội dung chủ yếu của đề tài như sau:

 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

 Thu thập các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

 Tổng hợp số liệu, phân tích kết quả và đề xuất phương án xử lý phù hợp

 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý

 Dự toán giá thành

1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Đề tài nghiên cứu thực hiện theo các phương pháp sau:

 Phương pháp đánh giá tác động môi trường nước thải khi dự án khu dân cưThành Hưng đi vào hoạt động

 Phương pháp điều tra khảo sát

 Phương pháp phân tích các thông số của nước thải

 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu

 Phương pháp so sánh các quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đểđề ra phương án xử lý phù hợp

1.5 GIỚI HẠN

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp có một số giới hạn như sau:

 Thời gian thực hiện làm luận văn tốt nghiệp ngắn ( từ ngày 1-10-2007 đến22-12-2007).

 Khu dân cư Thành Hưng đang trong quá trình xây dựng nên các thông sốđánh giá về nước thải chỉ dựa vào đánh giá tác động môi trường của nướcthải trong tương lai, khi dự án di vào hoạt động

 Khả năng đầu tư hệ thống xử lý nước thải tại khu dân cư

 Diện tích bố trí công nghệ xử lý thích hợp

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1 NGUỒN GỐC NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Nước thải sinh hoạt là nước thải ra sau khi đã được sử dụng cho các mục đíchăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa,…của các khu dân cư, công trình côngcộng, cơ sở dịch vụ,… Lượng nước thải của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số,vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấpnước sinh hoạt cho mộ khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của cácnhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt củacác khu dân cư đô thị thường là 100 đến 250 l/người.ngày đêm (đối với các nướcdang phát triển) và từ 150 đến 500 l/người.ngày đêm (đối với các nước pháttriển)

Ơû nước ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nước dao động từ 120 đến180l/người.ngày đêm Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạttừ 50 đến 100 l/người.ngày đêm Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạtlấy bằng 90 đến 100% tiêu chuẩn nước cấp Nước thải sinh hoạt từ các trung tâmđô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn cácvùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thảithường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào diều kiệntrang thiết bị vệ sinh nhả ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt củangưòi dân

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vàonguồn nước thải Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tậpquán sinh hoạt

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :

 Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt : cặn bã từ nhà bếp, cácchất rửa trôi kể cà làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học chiếm từ 55đến 65% tổng lượng chất bẩn, chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có các vi sinh vậtgây bệnh Đồng thời trong nước thải còn có nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cơcần thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nước Chất hữu cơ trongnước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như : protein (40 – 50%); hydratcarbon(40 – 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 – 10%) Nồng độchất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450 mg/l theotrọng lượng khô Có khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học.Thành phần nước thải sinh hoạt tương đối ổn định và phụ thuộc vào tiêu chuẩncấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh,… Nồngcác chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được nêu trong bảng sau

Bảng 1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư.

Tổng chất rắn (TS), mg/l

- Chất rắn hoà tan (TDS), mg/l

- Chất rắn lơ lững (SS), mg/l

350 – 1200

250 – 850

100 - 350

720500220

Nguồn : Metcaf&Eddy Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse Fouth Edition,2004.

2.3 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG

Nước thải sinh hoạt gây ra sự ô mhiễm môi trường do các thành phần ô nhiễm:

 COD, BOD : Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn vàgây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng của hệ sinh tháimôi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hìnhthành Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S,

NH3, CH4,… làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trườngnước nơi tiếp nhận

 SS : Lắng động ở nguồn tiếp nhận gây điều kiện yếm khí

 Nhiệt độ : Nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không gây ảnh hưởng đếnđời sống của thuỷ sinh vật

 Vi khuẩn gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêuchảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…

 N, P : Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trongnước quá cao dẫn tới hiện tượng phú dưỡng hoá, đó là sự phát triển bùngphát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào banđêm gây ngạt thở và gây chết các thuỷ sinh vật, trong khi đó ban ngàynồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra

 Màu : Màu đục hoặc đen, gây mất mỹ quan.

 Dầu mỡ : Gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

2.4 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Nước thải sinh hoạt hay đô thị thường được xử lý qua ba bước

 Bước thứ nhất (xử lý bậc một)

Xử lý bậc một bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớnnhư rác, lá cây, xỉ, cát,…có thể ảnh hưởng đến các công trình xử lý tiếp theo vàlàm trong nước thải đến mức độ yêu cầu bằng phương pháp cơ học như chắn rác,lắng trong lực, loc… Đây là bước bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền xử lýnước thải Hàm lượng cặn lơ lững trong nước thải sau khi sử lý ở giai đoạn nàyphải bé hơn 150 mg/l, nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn cácqui định nêu trong các tiêu chuẩn môi trường liên quan nếu nước xã thải trực tiếpvào nguồn nước mặt

 Bước thứ hai (xử lý bậc hai hay xử lý sinh học)

Bước thứ hai thường là xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Giaiđoạn xử lý này được xác định trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làmsạch của nguồn nước tiếp nhận nước thải Trong bước này chủ yếu là xử lý cácchất hữu cơ dễ oxy hoá sinh hoá (BOD) để khi xã ra nguồn nước thải không gâythiếu hụt oxy và mùi hôi thối

 Bước thứ ba (xử lý bậc ba hay xử lý triệt để)

Bước thứ ba là bước loại bỏ các hợp chất Nitơ và phốt pho khỏi nước thải.Giai đoạn này rất có ý nghĩa đối với các nước khí hậu nhiệt đới, nơi mà quá trìnhphú dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng nước mặt

Ngoài ra còn có các bước :

 Xử lý cặn trong nước thải

Trong nước thải có các chất không hòa tan như rác, cát, cặn lắng, dầu mỡ…Các loại cát (chủ yếu là thành phần vô cơ và tỷ trong lớn) được phơi khô và đổsan nền, rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp rác Cẵn lắngđược giữ lại trong các bể lắng đợt một (thường gọi là cặn sơ cấp) có hàm lượnghữu cơ lớn kết hợp với bùn thứ cấp (chủ yếu là khối vi sinh vật dư) hình thànhtrong quá trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theo các bước tách nước sơ bộ, ổnđịnh sinh học trong điều hiện yếm khí và hiếu khí và làm khô Bùn cặn sau xử lýcó thể sử dụng làm phân bón

 Giai đoạn khử trùng

Giai đoạn khử trùng là quá trình làm sạch nước thải là yêu cầu bắt buột vớimột số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý trong điều kiệnnhân tạo

Ngoài ra, khi trạm xử lý nước thải bố trí gần khu dân cư và các công trình côngcộng, ở một khoản cách ly không đảm bảo quy định, ngoài các khâu xử lý nướcvà bùn cặn đã nêu, cần phải tính đến các biện pháp và công trình khử mùi hôinước thải

Nước thải sinh hoạt Nước thải bệnh viện Nước thải sản xuất

Khử trùng diệt vi khuẩn gây bệnh dịch (các biện pháp hoá học hoặc

vật lý)

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

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

hoặc hóa lý)

Tách các chất hữu cơ trong nước thải

(biện pháp sinh học)

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

hoặc hóa lý)

Xã nước thải ra nguồn và tăng cường quá trình tụ làm sạch của

nguồn nước

Xử lý sơ

bộ và xử

lý bậc một

Xử lý bậc hai

Xử lý bậc ba

Tự làm sạch của

nguồn nước

Hình 1 Các bước xử lý nước thải đô thị

2.4.1 Phương pháp xử lý cơ học

Nguyên tắc chung của phương pháp cơ học để xử lý nước thải là tách pharắn (tạp chất phân tán thô) khỏi nước thải bằng phương pháp lắng và lọc

Tùy theo kích thước và đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta đưa ra nhữngphương pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trường nước

Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trongnước thải được gọi chung là phương pháp cơ học.

Để giữ các tạp chất không hoà tan lớn hoặc một phần chất bẩn lơ lững: dùng songchắn rác hoặc lưới lọc

Để tách các chất lơ lững có tỷ trọng lớn hơn hoặc bé hơn nước dùng bể lắng:

- Các chất lơ lững nguồn gốc khoáng (chủ yếu lá cát) được lắng ở bể lắng cát

- Các hạt cặn đặc tính hữu cơ được tách ra ở bể lắng

- Các chất cặn nhẹ hơn nước: dầu, mỡ, nhựa,… được tách ở bể thu dầu, mỡ, nhựa(dùng cho nước thải công nghiệp)

- Để giải phóng chất thải khỏi các chất huyễn phù, phân tán nhỏ…dùng lưới lọc,vải lọc, hoặc lọc qua lớp vật liệu lọc

Tách pha rắn-lỏng

Chắn rác Lắng trọng lực Lọc Tách ly

Lắng cát Lắng trọng lực Lọc màng Lọc cơ học Lọc tách

nước

Lọc chậm Lọc nhanh Lọc áo

Lọc trọng lực

Lọc áp lực

Lọc chân không

Lọc băng chuyen

Eùp lọc

Lắng qua tầng

cặn lơ lững

Lắng trọng lực truyền thống kết hợp tách dầu,mỡ

Hình 2 Sơ đồ các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo Song nhiềutrường hợp đối với nước thải công nghiệp nó cũng là một khâu độc lập trong vòngcấp nước tuần hoàn hoặc có thể xã thẳng vào nguồn Xử lý nước thải bằngphương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bị như songchắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ,…Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ bộtại chỗ tách các chất hân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc cáccông trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định.

Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chấtkhông tan, tuy nhiên BOD trong nước thải giảm không đáng kể Để tăng cườngquá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi lắng nênhiệu suất xử lý của các công trình cơ học có thể tăng đến 75% và BOD giảm đi

10 – 15%

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

 Song chắn rác

Song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏcây và các tạp chất có trong nước thài nhằm đảm bảo cho máy bơm, các côngtrình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định

2

Hình 3 Sơ đồ bố trí mặt bằng song chắn rác trong trạm xử lý nước thải

1 song chắn 2 sàn công tác

Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với ke khe hở từ 16 đến50mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhực hoặc gỗ Tiết diện của các thanhnày là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Số lượng song chắn rác tối thiểu là hai.Bố trí song chắn rác trên máng dẫn nước thải Các song chắn rác đặt song songvới nhau, nghiêng về phía dòng nước chảy để giữ rác lại Song chắn rác thườngđặt nghiêng theo chiều dòng chảy một góc 50 đến 900 Song chắn rác phải dễtháo dễ, dễ lấy rác và tổn thất áp lực qua đó phải nhỏ

Người ta phân loại song chắn rác theo cách vớt rác như sau:

Song chắn rác vớt rác thủ công , dùng cho trạm xử lý nước thải công suấtnhỏ lượng rác hàng ngày dưới 0,1 m3/ngày

Song chắn rác vớt rác cơ giơi bằng các băng cào dùng cho các trạm xử lýnước thải có lượng rác lớn hơn 0,1 m3/ngày

Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thảivà trước các công trình xử lý nước thải Song chắn rác trước trạm bơm có khe hở

lớn hơn 24mm Trường trạm bơm trong khu vực trạm xử lý thì người ta chỉ cần bốtrí một thiết bị chắn rác ngay tại trạm bơm nhưng chiều rộng khe hở bằng 16mm.Và vì song chắn rác đặt trong máng dẫn nước nên dễ xảy ra hiện tượng nén dòngvà tạo ra các dòng xoáy nên tại ngăn để song chắn rác, thành máng được mởrộng một góc 200.

 Bể thu và tách dầu mỡ

 Bể thu dầu

Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi chứa dầu vànhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công trình côngcộng khác, nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trong khu vựcbãi đỗ xe…

 Bể tách mỡ

Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu… có trong nướcthải Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách san, trườnghọc, bệnh viện… xây bằng gạch, BTCT, thép, nhựa composite… và bố trí bêntrong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp ăn đểtách dầu mỡ trước khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các loạinước thải khác

 Bể điều hoà

Có 2 loại bể điều hòa:

 Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển độngcủa dòng chảy

 Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp trên đường vậnchuyển của dòng chảy hoặc nằm ngoài đường đi của dòng chảy

Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư,công trình công cộng như các nhà máy xí nghiệp luôn thay đổi theo thời gian phụthuộc vào các điều kiện hoạt động của các đối tượng thoát nước này Sự giao

động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnhhưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải Trong quá trình lọc cần phảiđiều hoà lưu lượng dòng chảy, một trong những phương án tối ưu nhất là thiết kếbể điều hoà lưu lượng

Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chếhiện tượng quá tải của hệ thống hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượngchất hữu cơ giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học Hơn nữa các chất ứcchế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích hợpcho các hoạt động của vi sinh vật

Thể tích bể điều hoà được xác định thao biểu đồ lưu lượng và biểu đồ nồngđộ chất bẩn trong nước thải Theo nguyên tắc chuyển động của nước trong bểđiều hoà hoạt động liên tục, người ta chia ra các loại bể điều hoà hoạt động theonguyên tăc đẩy (chế độ chảy tầng) và bể điều hoà theo nguyên tắc khuấy trộn(chế độ chảy rối) Các thành phần nước thải được xáo trộn bằng các thiết bị nhưmáy bơm nước tuần hoàn, máy khuấy, máy nén khí,…hoặc bằng các phương pháptự nhiên do chênh lệch nhiệt độ, tỷ trọng nước,…

Để chống hiện tượng lắng cặn trong bể điều hoà, người ta phải bố trí cácthiết bị khuấy trộn bằng khí nén, máy khuấy trục ngang hoặc trục đứng, hoặctuần hoàn nước bằng ống đẩy máy bơm

 Bể lắng

 Bể lắng cát

Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực µ ≥

18 mm/s Đây các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn Mặc dù không độchại nhưng chúng cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải như tích tụtrong bễ lắng, bể mêtan,… làm giảm dung tích công tác công trình, gây khó khăncho việc xã bùn cặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm xử lý nước thải, Để

đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải sinh học nước thải hoạt độngổn định cần phải có các công trình và thiết bị phía trước.

Theo nguyên tắc chuyển động của nước, bể lắng cát được chia ra các loại: bểlắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng cát tiếp tuyến, bể lắng cát thổi khí, thiết bịxiclon

Cát lưu giữ trong bể từ 2 đến 5 ngày Các loại bể lắng cát thường dùng chocác trạm xử lý nước thải công xuất trên 100m3/ngày Các loại bể lắng cát chuyểnđộng quay có hiệu quả lắng cát cao và hàm lượng chất hữu cơ trong cát thấp Docấu tạo đơn giản bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả Tuy nhiên trongđiều kiện cần thiết phải kết hợp các công trình xử lý nước thải , người ta có thểdùng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon hở một tầnghoặc xiclon thuỷ lực

Từ bể lắng cát, cát được chuyển ra sân phơi cát để làm khô bằng biện pháptrọng lực trong điều kiện tự nhiên Đây là các ô có bờ cao 1 – 2m và tải trọngthuỷ lực là 3m3/m2.năm Nước được thu từ sân phơi cát trên bề mặt hoặc dưới sânphơi

 Bể lắng nước thải

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theonguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải.Các bể lắng có thải Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải,thường bố trí xử lý ban đầu thể bố trí nối tiếp nhau, quá trình lắng tốt có thể loạibỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước hay sau khi xử lý sinh học Để có thểtăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học Sự lắng củacác hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực

Thông thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng

Vùng chứa và cô đặc cặn

Vùng lắng các hạt cặn

Hình 4 Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng

Phân loại bể lắng

 Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt II sau công trình xử lý sinh học

 Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như :bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

 Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bểlắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác

 Để xác định kích thước bể lắng dựa vào ba thông số sau: tải trọng bề mặt(m3/m2h), thời gian lưu nước, tải trọng máng tràn (m3/mh)

2.4.2 Phương pháp xử lý hoá lý

Đó là cho các hoá chất (keo tụ hoặc trợ keo tụ) để tăng cường khả năng táchtạp chất không tan, keo và mất một phần chất hoà tan ra khỏi nước thải, chuyểnhoá các chất tan thành không tan và lắng cặn hoặc thành các chất không độc,thay đổi phản ứng (pH) của nước thải, phương pháp trung hoà, khử mùi nước thải,

…

Nói chung bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý làáp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà khôngthể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải Các công trình tiêu biểu của việc ápdụng phương pháp hóa học bao gồm:

 Bể keo tụ, tạo bông.

Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lững vàcác hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7-10-8 cm) Các chất này tồn tại ở dạngkhuếch tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian Đểtăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì ta thêm vào nước thảimột số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer,… Các chất này có tác dụngkết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọnglớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl,KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O,FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiênhay tổng hợp

Trong khi tiến hành quá trình keo tụ, tạo bông cần chú ý:

pH của nước thải

Bản chất của hệ keo

Sự có mặt của các ion trong nước

Thành phần của các chất hữu cơ trong nước

Nhiệt độ

Các phương pháp keo tụ có thể là kẹo tụ bằng chất diện ly, keo tụ bằng hệkeo ngược dấu Trong quá trình xử lý nước thải bằng chất keo tụ, sau khi kết thúcgiai đoạn thủy phân các chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, phèn kép), giai đoạntiếp theo là giai đoạn hình thành bông cặn Để cho quá trình tạo bông cặn diển rathuận lợi người ta xây dựng các bể phản ứng đáp ứng các chế độ khuấy trộn Bểphản ứng theo chế độ khuấy trộn được chia làm 2 loại: thủy lực và cơ khí Thôngthường, sau khi diễn ra quá trình keo tụ tạo bông, nước thải sẽ được đưa qua bểlắng để tiến hành loại bỏ các bông cặn có kích thước lớn mới đước hình thành

Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khitạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéotheo các chất phân tán không tan gây ra màu.

 Bể tuyển nổi.

Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ cáctạp chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sửdụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng đượcáp dụng trong trường quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Cácchất lơ lững như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng củacác bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu.Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóngkhí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3mm Các phương pháp tạobọt khí:

Tuyển nổi với việc tách các bọt khí ra khỏi dung dịch:

Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước chứa các chất bẩn nhỏ vì nócho phép tạo bọt khí rất nhỏ Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dungdịch quá bảo hòa không khí Sau đó không khí được tách ra khỏi dung dịch ở dạngcác bọt cực nhỏ và lôi kéo các chất bẩn nổi lên trên mặt nước:

Tuyển nổi chân không

Tuyển nổi không áp lực

Tuyển nổi áp lực

Tuyển nổi với việc cung cấp khí nén qua tấm xốp, ống châm lỗ:

Tuyển nổi với thổi khí nén qua các vòi

Tuyển nổi với phân tán không khí qua tấm xốp

Nhược điểm của phương pháp này là dễ tắc nghẽn và cần có bình nén khí

Tuyển nổi với việc dùng các chất tạo bọt (tuyển nổi hoá học):

Mục đích để có kích thước bọt ổn định trong quá trình tuyển nổi.

Chất tạo bọt có thể là dầu thông, phenol, ankyl, sunfat natri, cresol

CH3C6H4OH

Điều cần lưu ý là trọng lượng hạt không được lớn hơn lực kết dính với bọt khívà lực nâng của bọt khí

Phương pháp hấp phụ.

Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nướcthải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặcbằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chầt rắn (hấp phụ hóahọc)

Trích ly.

Trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hòa tan ra khỏi nước thải bằngdung môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độhòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước

Ngoài ra còn có các phương pháp khác như:

Chưng bay hơi là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay lên

theo hơi nước

Trao đổi ion là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao

đổi ion(ionit) các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vậtliệu nhựa nhân tạo Chúng không hòa tan trong nước và trong dung môi hữu

cơ, có khả năng trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion cho phép thu đượcnhững chất quí trong nước thải và cho hiệu suất xử lý khá cao

Tinh thể hóa là phương pháp loại bỏ các chất bẩn khỏi nước ở trạng thái tinh

thể

Ngoài các phương pháp hóa lý kể trên, để xử lý – khử các chất bẩn trongnước thải người ta còn dùng các phương pháp như: khử phóng xạ, khử khí, khửmùi, khử muối trong nước thải

2.4.3 Phương pháp xứ lý hoá học

Đó là quá trình khử trùng nước thải bằng hoá chất (clo, ozon), khử N, P bằngcác hợp chất hoá học hoặc keo tụ tiếp tục nước thải trước khi xử dụng lại Xử lýnước thải bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyềncông nghệ trước khi xã ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sửdụng lại nước thải

Bảng 2 Ứùng dụng quá trình xử lý hoá học

Trung hoà Để trung hoà các nước thải có độâ kiềm hoặc axit cao

Keo tụ Loại bỏ photpho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng

trong các công trình lắng sơ cấp

Hấp phụ Loại bỏ các chất hữu cơ không thể xử lý được bằng các phương

pháp hoá học hay sinh học thông dụng Cũng được dùng đểkhử Chlor của nước thải sau xử lý, trước khi thải vào môitrường

Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh Các phương pháp thường

sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine,ozone…

Khử Chlor Loại bỏ các hợp chất của chlorine còn sót lại sau quá trình khử

trùng bằng chlor Các quá trình

khác

Nhiều loại hoá chất được sử dụng để đạt được những mục tiêunhất định nào đó Ví dụ như dùng hoá chất để kết tủa các kimloại nặng trong nước thải

(Nguồn: Wasteeater Engineering Treatment, Disposal, Reuse third Edition Metcalf và Eddy - 1991)

2.4.4 Phương pháp xử lý sinh học

Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của visinh vật Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các hợpchất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải được dựa trên oxy hoá các chất hữu cơ có trongnước thải nhờ oxy tự do hoà tan Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạocông trình, thì đó là quá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngượclại, nếu oxy được vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thìđó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên Các công trình xửlý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắchoạt động của bùn hoạt tính (bể Aeroten trộn, kênh oxy hoá tuần hoàn) hoặcmàng vi sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa sinh học) Xử lý sinh học hiếu khí trongđiều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ sinh học oxy hoá, hồ sinhhọc ổn định) hoặc trong đất ngập nước (các loại bãi lọc, đầm lầy nhân tạo)

Hình 5 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trongcông trình nhờ sự lên men kỵ khí Đối với các hệ thông thoát nước qui mô vừa vànhỏ người ta thường dùng các công trình kết hợp với việc tách cặn lắng với phânhuỷ yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình được xửdụng rộng rãi là các bể tự hoại, giếng thăm, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong kết hợpvới ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng kỵ khí (UASB)

SVTH :Nguyễn Hữu Tân

Công nghệ hiếu khí

Hồ sinh học hiếu khí

Lọc hiếu khí

Lọc SH nhỏ giọt

Sinh trưởng dính bámSinh trưởng lơ lửng

Hiếu khí tiếp xúc

Xử lý sinh học theo mẻ

Aerotan

k

Đĩa quay sinh học

28

Hình 6 Các phương pháp xử lý sinh học kỵ khí nước thải Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.

 Các công trình xử lý nước thải trong đất

Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tướinước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc).Cánh đồng ngập nước được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyểnhoá chất bẩn trong đất Khi lọc qua đất, các chất lơ lững và keo sẽ được giữ lại ởlớp trên cùng Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khảnăng hấp phụ và oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Hiệu suất xử lýnước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, độẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độvà thành phần tính chất nước thải Đồng thời nó còn phụ thuộc vào các loại câytrồng ở trên bề mặt Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồng nhiều loại cây,song chủ yếu là loại cây không thân gỗ

Dựa vào mức độ xử lý và tải trọng tưới nước thải , các phương pháp xử lýnước thải được phân thành ba loại sau:

 Quá trình loc (tưới) chậm

 Quá trình lọc nhanh

 Quá trình lọc ngập nước trên mặt

 Hồ sinh học

SVTH :Nguyễn Hữu Tân

Xáo trộn

hoàn toàn

Vách ngăn

29

Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đấydiễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn Quá trình này diễn ra tương tự như quátrình tự làm sạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩnvà tảo Khi vào hồ, do vận tốc chảy nhỏ, các laọi cặn lắng được lắng xuống đáy.Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽđược vi khuẩn hấp phụ và oxy hoá màsản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit,… Khí CO2 và cáchợp chất nitơ, phốt pho được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp Tronggiai đoạn này sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơvà vi khuẩn Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình traođổi chất của vi khuẩn Tuy nhiên trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ,tảo có thể chuyển tự hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trìnhoxy hoá các chất hữu cơ Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiệnvai trò tương tự.

Theo bản chất quá trình xử ký nước thải và điều kiện cung cấp oxy người tachia hồ sinh học ra hai nhóm chính: hồ sinh học ổn định nước thải và hồ làmthoáng nhân tạo

 Hồ sinh học ổn định nước thải có thời gian nước lưu lại lớn (từ 2 – 3 ngàyđến hàng tháng) nên điều hoà được lưu lượng và chất lượng nước thải đầu

ra Oxy cung cấp cho hồ chủ yếu là khuếch tán quua bề mặt hoặc do quanghợp của tảo Quá trình phân huỷ chất bẩn diệt khuẩn mang bản chất tựnhiên

 Theo điều kiện khuấy trộn hồ sinh học làm thoáng nhân tạo có thể chiathành hai loại là hồ sinh học làm thoáng hiếu khí và hồ sinh học làmthoáng tuỳ tiện Trong hồ sinh học làm thoáng hiếu khí nước thải trong hồđược xáo trộn gần như hoàn toàn Trong hồ không có hiện tượng lắng cặn.Hoạt động hồ gần giống như bể Aeroten Còn trong hồ sinh học làm

thoáng tuỳ tiện còn có những vùng lắng cặn và phân huỷ chất bẩn trongđiều kiện yếm khí Mức độ xáo trộn nước thải trong hồ được hạn chế.

2.4.4.1.Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

 Xử lý sinh học bằng phương pháp lọc – bám dính

Các màng sinh vật bao gồm các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện,động vật nguyên sinh, giun, bọ,… hình thành xung quanh hạt vật liệu lọc hoặc trênbề mặt giá thể (sinh trưởng bám dính) sẽ hấp thụ chất hữu cơ Các công trình chủyếu là bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học có vật liệu lọc nước,…Các công trình xử lý nước thải theo nguyên lý lọc bám – bám dính chia làm hailoại: Loại có vật liệu lọc tiếp xúc không ngập trong nước với chế độ tưới nướctheo chu kỳ và loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước ngập oxy Điều kiệnlàm việc bình thường của các loại công trình xử lý nước thải laọi này là nước thảicó pH từ 6,5 – 8,5; đủ oxy, hàm lượng cặn lơ lững không vượt quá 150mg/l Trongtrường hợp hàm lượng chất hữu cơ lớn (BOD5 trên 200mg/l), nước thải cần phảiđược pha loãng

Bể lắng đợt 1 Bể lọc sinh học Bể lắng đợt 2

Lhh RQ(phương án tuần hoàn 2

RQ(phương án tuần hoàn 2

Hình 7 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của bể lọc sinh học

Q – lưu lượng nước thải; R – tỷ lệ tuần hoàn (pha loãng) nước thải

Phương án 1: Tuần hoàn nước sau bể lắng đợt hai về đầu bể lọc lhi hàm lượng cặn

lơ lững trong nước thải cao Phương án 2: Tuần hoàn nước sau bể lọc về đầu bể

lắng đợt một cho trường hợp cặn lơ lững trong nước thải thấp

 Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, đảmbảo BOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt hai dưới 15mg/l

7

5

6 4 1

Hình 8 Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt

1.ống dẫn nước; 2 hệ thống vòi phun nước thải; 3 lớp vật liệu lọc; 4.tấm đỡ lớp vật liệu lọc và thu nước thải; 5 khoang thu nước thải; 6 máng dẫn nước thải;

7 thành bể có các cửa lấy không khí

Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng Do tải trọng thủy lựcvà tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn hơn 30mmthường là các loại đá cục, cuội, than cục Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ1,5 đến 2m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thànhvới diện tích bằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảngcách giữa đáy bể và sàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 đến 0,6m Để lưu thông hỗn hợpnước thải và bùn cũng như không khí vào trong lớp vật liệu lọc, sàn thu nước cócác khe hở Nước thải được tưới từ trên bờ mặt nhờ hệ thống phân phối vòi phun,khoan lỗ hoặc máng răng cưa Thiết bị định lượng nước thải có thể là dạng thùng

xi phôn (trường hợp tưới bằng vòi phun) hoặc các laọi máng tự lật Thời gian tưới

gián đoạn dưới 5 phút , cưởng độ tưới nhỏ (1 – 3m nước thải /m vật liệulọc.ngày) nên người ta thường không tuần hoàn nước thải sau khi xử lý về bể.Tuy nhiên bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải vào bể dưới 220 mg/l.Bể thường dùng cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 1500m3/ngày.

 Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh học hiếu khí nước thải với tải trọngthuỷ lực tữ 10 – 30m3/m2 bề mặt bể.ngày Hiệu quả khử BOD của bể từ 60 đến85% Bể thường dùng để xử lý nước thải sinh hoạt hoặc các loại nước thải khác

co thành phần tính chất tương tự, công suất từ 500 đến hàng chục nghìn m3 trongngày Để đảm bảo tải trọng thuỷ lực vật liệu lọc của bể sinh học cao tải thườnglàm bằng than đá, đá cục, cuội sỏi, đá ong lớn… kích thước trung bình từ 40 đến80mm, chiều cao lớp vật liệu lọc từ 2 – 4m có thể tăng lên đến 6 – 9m

CẦU THANG DÀN PHÂN PHỐI NƯỚC

VẬT LIỆU LỌC

CỘT 300 x 300 mm GIÁ ĐỠ VẬT LIỆU LỌC

Hình 9 Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học cao tải.

Bể lọc sinh học cao tải hoạt động có hiệu quả khi BOD của nước thải dưới

300 mg/l Để tăng hiệu quả xử lý nước thải người ta thường tuần hoàn nước saubể lọc để xử lý lại

 Đĩa lọc sinh học

Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họctheo nguyên lý bám dính Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính 2 –4m dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30 – 40mm và các khốinày được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể nước thải Đĩa lọc sinh họcđược xử dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt với công suất không hạn chế.Tuy nhiên người ta thường sử dụng hệ thống đĩa để cho các trạm xử lý nước thảicông suất dưới 5000 m3/ngày

 Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước.

Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọcdính bám Công trình này thưởng được gọi là bioten có cấu tạo gần giống với bểlọc sinh học và aeroten Vật liệu lọc thường được đóng thành khối và ngập trongnước Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều hoặc ngược chiềuvới nước thải Khi nước thải qua lớp vật liệu lọc, BOD bị khử và NH4+ bị chuyểnhoá thành NO3- trong lớp màng sinh vật Nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thuvà được dẫn ra ngoài

 Xử lý sinh học bằng phương pháp bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là tập hợp vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,…thành các bông bùn xốp, dễ hấp thụ chất hữu cơ và dễ lắng (vi sinh vật sinhtrưởng lơ lững) Các công trình chủ yếu là các loại bể aeroten, kênh oxy hoá hoàntoàn,…Các công trình này được cấp khí cưỡng bức đủ oxy cho vi khuẩn oxy hoáchất hữu cơ và khuấy trộn đều bùn hoạt tính với nước thải

Khi nước thải vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn hoạt tính được hìnhthành mà các hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lững Các laọi vi khuẩn hiếukhí đến cư trú, phát triển dần, cùng vơi các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,

… tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hoà tan,keo và không hoà tan phân tán nhỏ Vi khuẩn và sinh vật sống dùng chất nền

(BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chấttrơ không hoà tan và thành tế bào mới Trong aeroten lượng bùn hoạt tính tăngdần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt hai Một phần bùn được quay lại vềđầu bể aeroten để tham gia quá trình xử lý nước thải theo chu trình mới.

Nước thải

Cấp khí

Nước thải sau xử lý

Bùn tuần hoàn

Bùn hoạt tính dư

3

4

2 1

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý quá trình XLNT bằng phương pháp bùn hoạt tính

1.bể lắng đợt một; 2 bể aeroten; 3 bể lắng đợt hai; 4 ngăn tái sinh bùn hoạt tính

Quá trình chuyển hoá chất bẩn trong bể xử lý nước thải được thực hiện theotừng bước xen kẽ nối tiếp Sinh khối bùn thay đổi Một vài loài vi khuẩn có khảnăng phân huỷ chất hữu cơ cấu trúc phức tạp để chuyển thành các chất hữu cơđơn giản, là nguồn chất nền cho vi khuẩn tiếp theo Quá trình này tiếp diễn chođến khi chất thải cuối cùng không thể là thức ăn của sinh vật được nữa

Theo nguyên lý làm việc ta có các công trình xử lý bằng bùn hoạt tính:

 Các công trình xử lý sinh học không hoàn toàn

Thông thường đây là các loại bể aeroten trộn hoặc không có ngăn khôi phục bùnhoạt tính, thời gian nước lưu lại tronh bể từ 2 đến 4 giờ Nồng độ chất bẩn tínhtheo BOD5 của nước thải sau xử lý lớn hơn hoặc bằng 20mg/l Trong nước thảisau xử lý chưa xuất hiện Nitơrat

 Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn

Các loại bể aeroten, kênh oxy hoá, trong các công trình này thời gian lưunước lại từ 4 đến 8h và không quá 12 giờ Trong thời gian này các chất hữu cơkhó bị oxy hoá sẽ được oxy hoá và bùn hoạt tính được phục hồi Giá trị BOD5 củanước thải sau xử lý thường từ 10 đến 20mg/l Trong nước thải đã xuất hiện Nitơrathàm lượng từ 0,1 đến 1,0 mg/l.

 Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn

Đây là các bể aeroten, hồ sinh học thổi khí hoặc kênh oxy hoá tuần hoàn vớithời gian làm thoáng (cấp khí) kéo dài Trong thời gian này , chất hữu cơ trongnước sẽ bị oxy hoá hầu hết Nước thải sau xử lý có BOD5 dưới 1mg/l Một phầnbùn hoạt tính được phục hồi, một phần khác được ổn định (oxy hoá nội bào) Bùnhoạt tính dư được đưa đi khử nước và vận chuyển đến nơi sử dụng

 Các công trình xử lý sinh học nước thải có tách các nguyên tố dinh dưỡng

N và P

Trong các công trình này ngoài việc oxy hoá các chất hữu cơ cacbon, còndiễn ra quá trình nitơrat hoá (trong điều kiện hiếu khí), khử nitơrat (trong điềukiện thiếu khí – anoxic) và hấp thụ phốt pho trong bùn Các công trình điển hìnhlà các aeroten hệ Bardenpho, kênh oxy hoá tuần hoàn, aeroten hoạt động theomẻ SBR,… Thời gian nước thải lưu lại trong các công trình này thường 15 đến 20giờ Sau quá trình xử lý, BOD trong nước thải thường giảm trên 90%, nitơ tổng sốgiảm 80%, phốt pho tổng có thể giảm đến 70%

Ngoài ra, trong các biện pháp xữ lý sinh học nước thải sinh hoạt còn có các côngtrình khử các chất dinh dưỡng (muối nitơ và phốt pho) và ổn định bùn bằngphương pháp hiếu khí kết hợp

2.5 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT HIỆN NAY

Hiện nay, trong việc chọn lựa các công nghệ xử lý nước thải đô thị thích hợptrước hết nhằm đảm bảo yêu cầu vệ sinh, đảm bảo việc phát triển bền vững,

đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế – xã hội nước ta hiện nay Để lựa chọncác giải pháp công nghệ thích hợp xử lý nước thải ở nước ta hiện nay cần phảiphù hợp với điều kiện tự nhiên của từng khu vực, phù hợp với thành phần và tínhchất nước thải, phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội và từng đô thị, đồng thời kếthợp trước mắt và lâu dài Thành phần và tính chất nước thải đô thị ở nước ta khác

xa so với nước thải ở các thành phố hiện đại của các nước công nghiệp Lượngchất thải hữu co theo đầu người không cao hầu hết các nhà đều có bể tự hoại (chodù hoàn thiện hay chưa hoản thiện, do đó trước khi xã vào cống, nước thải cũngđã được xử lý một phần bằng sinh học kỵ khí Mạng lưới tháot nước ở đô thị chưahoàn thiện, về mùa khô nước thải động lại trong các cống rất lâu, do vậy nêntrong thực tế dù không mong muốn cũng xảy ra một quá trình xử lý kỵ khí tươngtự trong bể tự hoại Nồng độ các chất nhiễm bẩn thấp hơn nhiều so với nước thải

ở các nước công nghiệp phát triển Ở những thành phố lớn như Hà Nội, ThànhPhố Hồ Chí Minh, BOD5 thường là 150 – 200mg/l trong khi các đô thị khác là 100– 150mg/l, nồng độ các chất lơ lững (SS) thường dao động rất lớn : về mùa khôrất thấp nhưng vào mùa mưa lại tăng đột ngột, thậm chí cao hơn hàng chục lần,nồng độ NH3 và H2S cao Cho nên, trong việc lựa chọn các giải pháp xử lý sinhhọc tự nhiên xem ra sẽ thuận lợi hơn so với sinh học nhân tạo

Trong quá trình chọn lựa các qui trình công nghệ thích hợp, thật khó mà đưa

ra các ây chuyền công nghệ được xem như là những thiết kế mẫu Hiện nay trongcác công trinh xử lý nước thải đô thị chủ yếu là sinh học hoặc hoá học kết hợp vớisinh học Các công trình thường áp dụng là hồ sinh học, bãi thấm,… Khi không cóđiều kiện để áp dụng các loại xử lý sinh học tự nhiên, thì người ta dùng đến cáccông trình sinh học nhân tạo như hồ sinh học tiếp khí nhân tạo, mương oxy hoá.Trong thực tế ta thấy các công trình xử lý nước thải với qui mô lớn người tathường sử dụng phương pháp xử lý sinh học bùn hoạt tính , tiêu biểu là các bể

aeroten, còn đối với nước thải đô thị qui mô vừa và nhỏ thi thường hay dùng cácbể lọc sinh học.

CHƯƠNG 3

TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ THÀNH HƯNG

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Dự án khu dân cư Thành Hưng, đô thị mới Nhơn Trạch với chủ đầu tư làCông ty TNHH Xây dựng và Kinh doanh nhà Thành Hưng Công ty chuyên kinhdoanh ngành nghề: xây dựng và kinh doanh nhà, kinh doanh vật liệu xây dựng,kinh doanh du kịch sinh thái Căn cứ vào các hồ sơ pháp lý, các quyết định củaUBND tỉnh Đồng Nai đã phê duyệt quy hoạch, giao quyền sử dụng đất, và cácquyền hạn khác cho Công ty TNHH Xây dựng và Kinh doanh nhà Thành Hưng đểxây dựng khu dân cư tại xã Long Thọ và xã Phước An, huyện Nhơn Trạch, tỉnhĐồng Nai Tổng vốn dự kiến : 1.106.493,9 triệu đồng Trong đó bao gồm vốn đầu

tư tự có của Công ty TNHH Xây dựng và Kinh doanh nhà Thành Hưng; vốn vayngân hàng Thương Mại, vốn huy động khách hành ứng trước từ nguồn tiền muacác lô đất trả trước của người dân và vốn xây lắp của các nhà thầu xây lắp

3.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

3.2.1 Điều kiện về địa lý

Huyện Nhơn Trạch là huyện được tách ra từ huyện Long Thành theo Nghịđịnh số 51/CP ngày 23/06/1994 của Chính phủ Huyện Nhơn Trạch nằm về phíaTây Nam của tỉnh Đồng Nai, có tọa độ địa lý từ 1060045’16” – 1070001’55” kinhđộ Đông và 100031’33’’ – 100046’59” vĩ độ Bắc, có vị trí địa lý như sau:

 Phía Bắc giáp : Tp Hồ Chí Minh và huyện Long Thành

 Phía Nam giáp : Tp Hồ Chí Minh

 Phía Đông giáp : huyện Long Thành và tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

 Phía Tây giáp : Tp Hồ Chí minh

Tổng diện tích tự nhiên toàn huyện là 41.083,68 ha Huyện có 1 đơn vị hànhchính gồm các xã: Đại Phước, Hiệp Phước, Long Tân, Long Thọ, Phú Đông, PhúHội, Phú Hữu, Phú Thạnh, Phước An, Phước Khánh, Phước Thiền, Vĩnh Thanh.Dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng khu nhà ở Thãnh Hưng – đô thi5 mới NhơnTrạch bao gồm diện tích thuộc xã Phước An 364.214 m2 và một phần của xãLomng Thọ 1.084 m2, huyện Nhơn Trạch, tĩnh Đồng Nai với tổng diện tích 47.3ha.

Theo định hướng qui hoạch chung của toàn huyện thì khu vực dự án thuộckhu dân cư đô thị phía Đông Nam của huyện Nhơn Trạch và có vị trí địa lý nhưsau:

 Phía Bắc giáp : khu dân cư Long Thọ – Phước An đang đầu tư xây dựng

 Phía Nam giáp : khu nhà ở dự kiến qui hoạch

 Phía Đông giáp : khu nhà ở dự án khu dân cư

 Phía Tây giáp : công viên cây xanh

Khu đất qui hoạch dự án hiện đang là khu dất nông nghiệp, đất trồng khoai

mì và đất trống, hầu như không có dân cư, không có công trình xây dựng Giaothông đối ngoại hiện là tuyến đường 319 hướng Bắc – Nam, đi từ HL 19 tớiđường 25A, đoạn chạy ngang qua khu đất hiện là đường đất

Vị trí khu đất dự án cách các điểm giao thông quan trong như: các tuyến giaothông thuỷ cảng Thị Vải khoảng 2km, cách Trung tâm huyện Nhơn Trạch

Khoảng 5km rất thuận lợi cho giao thông đi lại

Điều kiện địa hình:

Địa hình khu vực dự án có dịa hình tự nhiên thuộc dang đồi thoải Cao độ từ 10,45– 27,17m, có hướng dốc dần từ Tây sang Đông và từ Nam xuồng Bắc cới độ dốctừ 1% - 2% Nhìn chung địa hình khu vực rất thuận lợi cho việc xây dựng côngtrình nhà ở, khu dân cư, trường học