Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Bình An, công suất 200m3 ngày.đêm

Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35% theoBOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học.Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử l

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhằm đáp ứng nhu cầu đất ở cho một vài bộ phận dân cư trong khu vực xã BìnhThắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương và các vùng lân cận, góp phần tích cực trongviệc giải quyết nhu cần về nhà ở, đáp ứng nhu cầu đất đai phù hợp cho các đối tượngnói trên Song song với đó là khai thác quỷ đất để sử dụng có hiệu quả hơn, phù hợpvới vị trí hiện có của khu đất thuộc công ty Vật liệu & Xây dựng Bình Dương Khuvực xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương tập trung một lượng lớn công nhântại các khu công nghiệp lân cận, việc có được một căn hộ trong một khu ở phù hợp vớimức thu nhập là nhu cầu có thực Do đó việc xây dựng khu dân cư Bình An đã đượcUBND tỉnh chấp thuận chủ trương nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở và đây cũng là một dự

án mang tính xã hội và khả thi cao

Để tạo một quy hoạch tổng thể hoàn chỉnh cho khu vực, tránh tình trạng xây dựng tựphát gây mất thẩm mỹ chung, việc đầu tư những khu ở để phục vụ tái định cư, ổn địnhchổ ở cho các hộ phải di dời, giải tỏa trong quá trình công nghiệp hóa và chỉnh trang

đô thị cũng như phục vụ cho nhu cầu về nhà ở của một vài bộ phận dân cư trong khuvực và các vùng lân cận, nhằm góp phần ổn định xã hội, tăng tính mỹ quan cho tổngthể đô thị, thực thi đúng các nguyên tắc trong quy hoạch đô thị, đồng thời góp phần tạomột nền tảng hạ tầng cơ sở vững chắc là động lực tốt thúc đẩy sự phát triển của đấtnước trên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa

Tuy Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mà khu dân cư Bình An đem lại, việc tập trungmột lượng lớn dân cư sẽ gây ra các tác động tiêu cực tới môi trường nếu không có biệnpháp quản lý và xử lý các chất thải phát sinh Trong đó, nước thải là một trong các vấn

đề đang được quan tâm nhất hiện nay Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư chứa các chấthữu cơ, vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng… Hàm lượng các chất này cao và với lưulượng lớn sẽ gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận (sông, hồ…) Đặc biệt là khi nguồn tiếp

nhận là nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho người dân thì nguồn này cần được bảo vệ

để không bị ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng thấp bởi các chất gây ô nhiễm này Vì vậy,việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An là một việclàm cần thiết và rất cấp bách Tuy nhiên khu dân cư Bình An nằm trong khu vực dân

cư nên việc tận dụng hiệu quả diện tích đất là việc cần phải quan tâm, hay nói cáchkhác xây dựng một công trình xử lý nước thải sao cho thật hiệu quả, kinh tế và ít tốndiện tích nhất là một vấn đề cần đầu tư nghiên cứu thêm

1.2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An tại xã Bình Thắng,huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương trong điều kiện thực tế

1.3 NỘI DUNG LUẬN VĂN

Công việc tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An

cần phải thực hiện các nhiệm vụ sau:

 Khảo sát, thu thập tài liệu, số liệu về vị trí địa lý, quy mô diện tích và hạ tầng

kỹ thuật của khu dân cư

 Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá khả năng gây ô nhiễm môi trường của nướcthải sinh hoạt và tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đangđược áp dụng

 Phân tích, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp với điều kiệncủa khu dân cư

 Tính toán và thiết kế kỹ thuật cho hệ thống xử lý nước thải

 Khái toán giá thành và quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải của khu dâncư

1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

 Khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu môi trường liên quan

 Phương pháp lựa chọn:

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 2

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

- Trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản.

- Tổng hợp số liệu

- Phân tích khả thi

- Tính toán kinh tế

1.5 GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN

 Phạm vi của luận văn chỉ giới hạn trong khuôn khổ xử lý nước thải mà chưa đềcập đến các khía cạnh ô nhiễm môi trường khác như: không khí, chất thải rắn,tiếng ồn… và công tác bảo vệ môi trường cho toàn bộ khu dân cư

 Các thông số ô nhiễm đầu vào hệ thống xử lý nước thải của khu dân cư Bình

An không được đo đạc cụ thể, mà chỉ tham khảo theo tính chất chung của nướcthải sinh hoạt và dựa theo số liệu khảo sát của các khu dân cư tương tự

CHƯƠNG 2 TỔNG QUÁT VỀ KHU DÂN CƯ BÌNH AN

2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ

Khu đất đầu tư xây dựng khu dân cư tọa lạc tại xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnhBình Dương, có tứ cận như sau:

 Bắc giáp: Hồ du lịch Bình An

 Nam giáp: Khu dân cư xã

 Đông giáp: Khu dân cư + đường ra Hương lộ 5 đi ngã ba Tân Vạn vàBiên Hòa

 Tây giáp: Mương rạch và đường ra cầu bà Khiêm

Tổng diện tích khu đất là: 98.170,43 m² (9.81 ha)

 Quỹ đất hiện trạng là đất trống, có một phần hạ tầng kỹ thuật đang thựchiện theo quy họach Địa hình khu đất tương đối bằng phẳng và trống trải,thuận tiện cho việc tiến hành đầu tư xây dựng hạ tầng khu dân cư

Bảng 2.1 : Bảng cân đối chỉ tiêu quy hoạch sử dụng đất.

36,84

Trung tâm quy hoạch phát triển đô thị-nông thôn tỉnh Bình Dương

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 4

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

2.2 QUY HOẠCH HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT

2.2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng

Căn cứ quy chuẩn xây dựng ban hành theo quyết định số 682/BXD-CSXD ngày14/12/1996 của Bộ Xây dựng, cĩ thể xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của khu dân cưBình An, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương

-Quy mơ dân số:

Tổng diện tích khu vực thiết kế là 98.170,43m²

Với tiêu chuẩn 60-70 m²/người, dự kiến cĩ thể bố trí được 1.600-1.900 người.Với tiêu chuẩn 4người/hộ, dự kiến cĩ thể bố trí được 400-475 hộ

Dự báo quy mơ dân số cho khu vực vào khoảng 1.752 người

Chỉ tiêu thốt nước thải: 60  80m³/ngày đêm

Chỉ tiêu xử lý chất thải rắn: 0,9 Kg/người/ngày

Chỉ tiêu thu dọn được: 90% đến 100%

2.2.2 Hệ thống cấp nước

BẢNG THỐNG KÊ NHU CẦU DÙNG NƯỚC

STT CÁC YẾU TỐ TÍNH TOÁN DÂN SỐ

(người) TIÊU CHUẨN

NHU CẦU

(m³/người)

Nguồn: trung tâm quy hoạch phát triển đơ thị - nơng thơn tỉnh Bình Dương.

Với Kngày max = 1,3: Hệ số dùng nước khơng điều hịa ngày

Lưu lượng cần thiết (làm trịn) Qct = 510m³/ngày

Lưu lượng cấp nước chữa cháy q = 10 l/s cho một đám cháy theo TCVN, số đám cháy xảy ra đồng thời một lúc là 1

 Nguồn nước cấp:

Khu đất quy hoạch nằm trong khu vực cĩ tuyến ống chuyển tải ᴓ200 hiện hữu trên đường DT743 để cấp cho các khu cơng nghiệp và dân cư lân cận thuộc nhà máy nước Dĩ An Do đĩ để cấp nước cho tồn khu thì lấy nguồn nước từ tuyến ống này là thuận lợi nhất

2.2.3 Hệ thống thoát nước thải

Nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, sau khi đã xử lý cục bộ bằng bể tự hoại,theo đường ống dẫn về trạm xử lý nước thải Tại đây, nước thải sẽ được xử lý đạt quychuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) trước khi thải ra cống thoát nước chung

Nguồn tiếp nhận: Rạch bà Khiêm

Giải pháp được chọn cho hệ thống thoát nước Khu dân cư Bình An là hệ thống thoát nước riêng

Do khu đất có độ dốc địa hình từ Đông Nam sang Tây Bắc, nên khi thiết kế thoát nước sẽ thu nước về hướng thấp nhất là góc phía Tây Bắc khu đất

Căn cứ theo chỉ tiêu dùng nước là 110  130 lít/người.ngày, với tổng số ngườisinh sống trong khu chung cư là 1600 người, ước tính tổng lưu lượng nước cấp chokhu dân cư khoảng 192 m3/ngày

 Nước thải sinh hoạt được tính toán như sau:

 Tổng lưu lượng nước cấp cho toàn khu: Q = 192 m3/ngày

 Hệ số dùng nước không điều hòa ngày Kngày.max = 1,3

 Tổng lưu lượng cấp nước lớn nhất cho toàn khu là:

Qngày.max = Qx Kngày.max = 192x1,3 = 250 m3/ngày

 Lưu lượng nước thải của khu dân cư được tính bằng 80% lượng nước cấp:Qthải = Qngày.max x80% = 250x80% = 200 m3/ngày

Như vậy, công suất cần thiết của trạm xử lý nước thải là 200 m3/ngày

2.3 TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ

B NG KHÁI TOÁN KINH PHÍ ẢNG KHÁI TOÁN KINH PHÍ ĐẦU TƯ ĐẦU TƯ U T Ư

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 6

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

05 Thoát nước mưa 1.551.000.000

Tổng vốn đầu tư: 22.897.600.000 đồng (Hai mươi hai tỷ tám trăm chín mươi bảy

triệu sáu trăm ngàn đồng)

Nguồn: trung tâm quy hoạch phát triển đô thị - nông thôn.

2.4 CÁC LỢI ÍCH KINH TẾ – XÃ HỘI

Việc đầu tư xây dựng khu dân cư Bình An, xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnhBình Dương đã đem lại những lợi ích sau:

 Thực hiện chiến lược phát triển đô thị chung của Ủy Ban Nhân Dân tỉnh BìnhDương và Ủy Ban Nhân Dân huyện Dĩ An

 Nhằm đáp ứng nhu cầu đất ở cho một vài bộ phận dân cư trong khu vực và cácvùng lân cận, góp phần tích cực trong việc giải quyết nhu cầu về nhà ở

 Việc đầu tư xây dựng khu dân cư đáp ứng đúng nhu cầu thị trường, lại phù hợpvới yêu cầu phát triển đô thị của khu vực, nên chắc chắn sẽ đem lại hiệu quảkinh doanh khai thác cao, góp phần bổ sung nguồn thu ngân sách cho tỉnh vàđịa phương, đồng thời tăng thu nhập chính đáng cho đơn vị đầu tư

 Khu dân cư Bình An khi khởi công xây dựng sẽ góp phần đô thi hóa khu vực.Trong quá trình xây dựng sẽ tạo được công ăn việc làm cho một số lao độngtrên địa bàn Sau khi hình thành sẽ góp phần nâng cao điều kiện sống và cải tạomôi trường khu vực

CHƯƠNG 3 TỔNG QUÁT VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ

CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ

3.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

3.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinhhoạt của cộng đồng như tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường đượcthải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình côngcộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vàotiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinhhoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máynước hay các trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấpnước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinhhoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nướcthải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra cácsông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nướcnên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp

tự thấm

3.1.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải đen: nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng

vệ sinh

 Nước thải xám: nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt như cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 8

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn

có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh Chất hữu cơ chứa trongnước thải bao gồm các hợp chất như protein (40-50%);hydrat cacbon(40-50%) Nồng

độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theotrọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ở nhữngkhu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử

lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

3.1.3 Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trongnước thải gây ra

 COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gâythiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môitrường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.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 trường

 SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí

 Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đờisống của thuỷ sinh vật nước

 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,ngộ độc thức ăn, vàng da…

 Ammonia, phospho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng

độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá (sự phát triển bùngphát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêmgây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxyrất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra)

 Màu: mất mỹ quan

 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

3.1.4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước mặt như sông hồ, kênh rạch, suối, biển… là nơi tiếp nhận nước thải

từ khu dân cư, đô thị , khu công nghiệp Một số nguồn nước trong số đó là nguồn nướcngọt quý giá, sống còn của đất nước, nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phảitrả giá rất đắt và hậu quả không lường hết Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi

sự ô nhiễm do nước thải

Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xảvào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồn nước Sự cómặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiêncủa nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồn nước Khả năng tự làmsạch của nguồn nước phụ thuộc vào các điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thảivới nguồn Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạtính an toàn vệ sinh nguồn nước

Các biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:

 Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước

 Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui định bằng cách áp dụngcông nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước Ngoài ra, việc nghiêncứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý nghĩa đặcbiệt quan trọng

3.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải

3.2.1.1 Song chắn rác, lưới lọc

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 10

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạngsợi như giấy, rau cỏ, rác… được gọi chung là rác Rác thường được chuyển tới máynghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyểntới bể phân hủy cặn Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loạisong chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử

lý vừa và nhỏ

3.2.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn(như xỉ than, cát…) Chúng không có lợi đối với các quá trình làm trong, xử lý sinhhoá nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với các công trình thiết bịcông nghệ trên trạm xử lý Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đóthường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng

3.2.1.3 Bể lắng

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêngcủa nước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổilên bề mặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lêncông trình xử lý cặn

3.2.1.4 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thảicông nghiệp) Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việcvớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi

3.2.1.5 Bể lọc

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cáchcho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho 1 số loạinước thải công nghiệp

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD

Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35% theoBOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học.

Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khửtrùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộtrước khi cho qua xử lý sinh học

3.2.2 Phương pháp xử lý hóa học

Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứngnào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạodạng chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường Theo giaiđoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý

cơ học hoặc sinh học Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, cácphản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại

Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải côngnghiệp Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phươngpháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộban đầu của việc xử lý nước thải

3.2.2.1 Phương pháp trung hòa

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạngthái trung tính pH=6.5 – 8.5 Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộnlẫn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tácnhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà, hấp phụ khí chứaaxit bằng nước thải chứa kiềm…

3.2.2.2 Phương pháp keo tụ

Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ(phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trongnước thải thành những bông cặn có kích thước lớn hơn

3.2.2.3 Phương pháp ozon hoá

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 12

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạngkeo bằng ozon Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ.

3.2.2.4 Phương pháp điện hóa học

Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hoáđiện hoá trên cực anôt hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì, sắt…) Thôngthường hai nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyếtđồng thời

3.2.3 Phương pháp xử lý hóa – lý

3.2.3.1 Hấp phụ

Dùng để tách các chất hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trungnhững chất đó trên bề mặt chất rắn ( chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa cácchất bẩn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học)

3.2.3.2 Trích ly

Dùng để tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung mộtchất dung môi không hoà tan vào nước, nhưng độ hoà tan của chất bẩn trong dung môicao hơn trong nước

3.2.3.3 Chưng cất

Là quá trình chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theohơi nước Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêngbiệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra

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 tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo Chúngkhông hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion.

3.2.3.6 Tách bằng màng

Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màngbán thấm Đó là màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

3.2.4 Phương pháp xử lý sinh học

Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các

vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan có trong nướcthải

Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:

 Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên:cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm

 Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo:

bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do cácđiều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độmạnh hơn

Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải:

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 14

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

 Quá trình kết hợp tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính: lọc nhỏgiọt kết hợp với bùn hoạt tính.

 Quá trình thiếu khí:

 Tăng trưởng lơ lửng: tăng trưởng lơ lửng khử nitrat

 Tăng trưởng bám dính: tăngtrưởng bám dính khử nitrat

 Quá trình kị khí:

 Tăng trưởng lơ lửng: quá trình kỵ khí tiếp xúc, phân hủy kỵ khí

 Tăng trưởng bám dính: kỵ khí tầng vật liệu cố định và lơ lửng

 Bể kỵ khí dòng chảy ngược: xử lý kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp bùn(UASB)

 Kết hợp: lớp bùn lơ lửng dòng hướng lên/ tăng trưởng bám dính dònghướng lên

 Quá trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí:

 Tăng trưởng lơ lửng: quá trình một hay nhiều bậc, mỗi quá trình có đặctrưng khác nhau

 Kết hợp: quá trình một hay nhiều bậc với tầng giá thể cố định cho tăngtrưởng bám dính

Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học Bểlắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I Bể lắng dùng để tách màng sinhhọc (đặt sau bể bophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể aerotank) gọi là bể lắng II.

Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa mộtphần bùn hoạt tính quay trở lại (bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá trình sinh họchiệu quả Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thểtích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bằng phương pháp sinh học

Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vikhuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinhhọc trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môitrường

Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên mộtlượng cặn bã đáng kể (=0.5 – 1% tổng lượng nước thải) Nói chung các loại cặn giữ lại

ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu (nhất là cặn tươi

từ bể lắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh

Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường

sử dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn ( đối với các trạm xử lýnhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân không, lọc ép…( đối vớitrạm xử lý công suất vừa và lớn) Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấynhiệt

3.3 CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.3.1 Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ

Gồm các công trình và thíêt bị làm nhiệm vụ bảo vệ máy bơm và loại bỏ phầnlớn cặn nặng (cát…), vật nổi (dầm mỡ, bọt,…) cản trở cho các công trình xử lý tiếptheo

Các thiết bị: song chắn rác, máy nghiền cắt vụn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ,

bể lám thoáng sơ bộ, bể điều hòa chất lượng và lưu lượng

Đôi khi còn dùng để khử mùi, khử trùng, tăng cường oxy hoá…

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 16

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

3.3.3 Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II

Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ

có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và chất hữu cơ ổn định kết thành bông cặn

để loại bỏ ra khỏi nước thải

Các công trình và thiết bị chia thành 2 nhóm:

 Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện tự nhiên

 Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện nhân tạo (thường có thêm bể lắngđợt II để chắn giữ các bông bùn và màng vi sinh)

3.3.4 Khử trùng

Mục đích nhằm bảo đảm nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận không còn

vi trùng, virus gây bệnh và truyền bệnh, khử màu, khử mùi và giảm BOD của nguồntiếp nhận Công đoạn khử trùng có thể thực hiện sau công đoạn xử lý sơ bộ (nếu yêucầu vệ sinh cho phép) nhưng thông thường là sau xử lý thứ cấp

Khử trùng: dùng clo, ozon, tiz cực tím

3.3.5 Xử lý cặn

Cặn lắng ở sau các công đoạn xử lý sơ bộ và xử lý thứ cấp còn chứa nhiều nước(thường có độ ẩm 99%) và chứa nhiều cặn hữu cơ còn khả năng thối rửa vì thế cần ápdụng 1 số biện pháp để xử lý tiếp cặn lắng, làm cho cặn ổn định và loại bớt nước đểgiảm thể tích, trọng lượng trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng

Các phương pháp: cô đặc cặn hay nén cặn, ổn định cặn, sân phơi bùn, làm khôbằng cơ học (thiết bị lọc chân không, máy nén ly tâm, máy lọc ép trên băng tải,…), đốtcặn trong lò thiêu

3.3.6 Xử lý bậc III

Thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chấtlượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệsinh cao

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 18

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

Các công trình, thiết bị: lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước, lọcqua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước, xử lý hoá chất để ổn định chất lượngnước, dùng hồ sinh học để xử lý thêm…

3.4 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC CÓ THỂ ÁP DỤNG CHO NƯỚC

THẢI SINH HOẠT

3.4.1 Công trình xử lý sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trìnhnhờ sự lên men kỵ khí Đối với các công trình qui mô nhỏ và vừa người ta thườngdùng công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng với sự phân huỷ kỵ khí các chất hữu

cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình thường được ứng dụng là: các loại bể tựhoại, giếng thấm

và vận hành bể Qua thời gian từ 3-6 tháng, cặn lắng lên men yếm khí Quá trình lênmen chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit Các chất khí tạo nên trongquá trình phân giải (CH4, CO2, H2S …) nổi lên kéo theo các hạt cặn khác có thể làmcho nước thải nhiễm bẩn trở lại và tạo nên một lớp váng nổi trên mặt nước

Hình 3.1: Sơ đồ bể tự hoại 2 ngăn và 3 ngăn.

Để dẫn nước thải vào và ra khỏi bể người ta phải nối ống bằng phụ kiện tê vớiđường kính tối thiểu là 100mm với một đầu ống đặt dưới lớp màng nổi, đầu kia đượcnhô lên phía trên để tiện việc kiểm tra, tẩy rửa và không cho lớp cặn nổi trong bể chảy

ra đường cống Cặn trong bể tự hoại được lấy theo định kỳ Mỗi lần lấy phải để lạikhoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươimới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân huỷ cặn

3.4.1.2 Giếng thấm

Giếng thấm là công trình trong đó nước thải được xử lý bằng phương pháp lọcqua lớp cát, sỏi và oxy hoá kỵ khí các chất hữu cơ được hấp phụ trên lớp cát sỏi đó.Nước thải sau khi xử lý được thấm vào đất Do thời gian nước lưu lại trong đất lâu nêncác loại vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt hầu hết

Để đảm bảo cho giếng hoạt động bình thường, nước thải phải được xử lý bằngphương pháp lắng trong bể tự hoại hoặc bể lắng hai vỏ

Giếng thấm cũng chỉ được sử dụng khi mực nước ngầm trong đất sâu hơn 1,5m

để đảm bảo được hiệu quả thấm lọc cũng như không gây ô nhiễm nước dưới đất Cácloại đất phải dễ thấm nước từ 208 lít/m2.ngày Do đó, khi sử dụng giếng thấm cần khảosát địa chất nơi muốn xây dựng giếng thấm

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 20

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

Hình 3.2: Sơ đồ giếng thấm.

3.4.2 Công trình xử lý sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nướcthải nhờ oxy tự do hoà tan Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tựnhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ hiếu khí, hồ kỵ khí) hoặc trong đất ngậpnước Tuy nhiên, các công trình này cần có diện tích mặt bằng lớn nên thường khôngđược áp dụng trong các trạm xử lý có mặt bằng giới hạn Để khắc phục tình trạng thiếumặt bằng thì có các công trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo được dựa trên nguyêntắc hoạt động của bùn hoạt tính hoặc quá trình màng sinh vật Các công trình thườngdùng: bể aerotank, bể SBR, bể Unitank, bể sinh học hiếu khí có giá thể vi sinh độnghoặc cố định, kênh oxy hoá, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học…

3.4.2.1 Bể aerotank

Bể aerotank là loại bể sử dụng phương pháp bùn hoạt tính

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hoàtan cùng các chất lơ lửng đi vào aerotank Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và

có thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải là dạng hoà tan Các chất lơ lửng làm nơi vikhuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bông Các hạtnày dần to và lơ lửng trong nước Chính vì vậy, xử lí nước thải ở aerotank được gọi làquá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn nàycũng chính là bông bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn màu nâu sẫm, chứacác hợp chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải và là nơi cư trú cho các vi khuẩn cùng các vi

sinh vật bậc thấp khác sống và phát triển Trong nước thải có các hợp chất hữu cơ hoàtan – loại chất dễ bị vi sinh vật phân huỷ nhất Ngoài ra, còn có loại hợp chất hữu cơkhó bị phân huỷ hoặc loại hợp chất chưa hoà tan hay khó hoà tan ở dạng keo – cácdạng hợp chất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào,phân huỷ thành những chất đơn giản hơn rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxyhoá tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2

và nước Các hợp chất hữu cơ ở dạng hoà keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hoàtan là các hợp chất bị oxy hoá bằng vi sinh vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn

Hiệu quả làm sạch của bể Aerotank phụ thuộc vào: đặc tính thuỷ lực của bể haycòn gọi là hệ số sử dụng thể tích của bể, phương pháp nạp chất nền vào bể và thu hỗnhợp bùn hoạt tính ra khỏi bể, kiểu dáng và đặc trưng của thiết bị làm thoáng nên khithiết kế phải kể đến ảnh hưởng trên để chọn kiểu dáng và kích thước bể cho phù hợp

Các loại bể Aerotank truyền thống thường có hiệu suất xử lý cao Tuy nhiêntrong quá trình hoạt động của bể cần có thêm các bể lắng I (loại bớt chất bẩn trước khivào bể) và lắng II( lắng cặn, bùn hoạt tính) Trong điều kiện hiện nay, diện tích đấtngày càng hạn hẹp Vì thế càng giảm được thiết bị hay công trình xử lý là càng tốt Đểkhắc phục tình trạng trên thì có các bể đáp ứng được nhu cầu trên: bể SBR, bểUnitank, bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc

3.4.2.2 Công nghệ Unitank

Unitank là công nghệ hiếu khí xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, quá trình xử

lý liên tục và hoạt động theo chu kỳ Nhờ quá trình điều khiển linh hoạt cho phép thiếtlập chế độ xử lý phù hợp với nước thải đầu vào cũng như mở rộng chức năng loại bỏPhospho và Nitơ khi cần thiết Việc thiết kế hệ thống Unitank dưa trên một loạt cácnguyên tắc và quy luật riêng, khác với các hệ thống xử lý nước thải bùn hoạt tínhtruyền thống

Về cấu trúc, Unitank là là một khối bể hình chữ nhật được chia làm 3 khoangthông nhau qua bức tường chung Hai khoang ngoài có thêm hệ thống máng răng cưanhằm thực hiện hai chức năng vừa là bể sục khí để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơgây bẩn vừa là bể lắng II tách bùn ra khỏi nước đã xử lý Hệ thống đường ống đưa

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 22

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

nước thải vào Unitank được thiết kế để đưa nước thải vào từng khoang tuỳ theo từngpha Nước thải sau xử lý theo máng răng cưa ra ngoài bể chứa nước sạch, bùn sinh học

dư cũng được đưa ra khỏi hệ thống Unitank từ hai khoang ngoài Cũng giống như các

hệ thống xử lý sinh học khác, Unitank xử lý nước thải với dòng vào và dòng ra liên tụctheo chu kỳ, mỗi chu kì gồm hai pha chính và hai pha phụ Thời gian của pha chính là

ba giờ và thời gian của pha phụ là một giờ (có thể điều chỉnh được) Thời gian của phachính và pha phụ được tính toán và chương trình hoá dựa vào lưu lượng, tính chấtnước thải đầu vào và tiêu chuẩn chất lượng nước thải xử lí đầu ra

Toàn bộ hệ thống Unitank được điều khiển tự động bởi bộ PLC đã được máytính lập trình sẵn theo tính chất đặc trưng của nước thải và theo số liệu thực nghiệm

3.4.2.3 Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR)

Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ là một dạng công trình xử lý sinhhọc nước thải bằng bùn hoạt tính Trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắngbùn và gạn nước thải Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu là hai để có thể xử

 Pha phản ứng (sục khí): Ngừng đưa nước thải vào Tiến hành sục khí Hoànthành các phản ứng sinh hoá có thể được bắt đầu từ pha làm đầy Thời gianphản ứng chiếm khoảng 30% chu kì hoạt động

 Pha lắng : Điều kiện tĩnh hoàn toàn được thực hiện (không cho nước thải vào,không rút nước ra, các thiết bị khác đều tắt) nhằm tạo điều kiện cho quá trìnhlắng Thời gian chiếm khoảng từ 5 – 30% chu kỳ hoạt động

 Pha tháo nước sạch

 Pha chờ : Áp dụng trong hệ thống có nhiều bể phản ứng, có thể bỏ qua trongmột số thiết kế.

Thời gian hoạt động có thể tính sao cho phù hợp với từng loại nước thải khácnhau và mục tiêu xử lý Nồng độ bùn trong bể thường khoảng từ 1500 – 2500 mg/l.Chu kỳ hoạt động của bể được điều khiển bằng rơle thời gian Trong ngăn bể có thể bốtrí hệ thống vớt váng, thiết bị đo mức bùn…

* Ưu điểm của bể Aerotank hoạt động gián đoạn:

 Bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành

 Hiệu quả xử lí cao do các quá trình hoà trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn

… diễn ra gần giống điều kiện lí tưởng BOD5 của nước thải sau xử lí thườngthấp hơn 20mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 3-25mg/l và N-NH3 khoảng từ0.3-12mg/l

 Sự dao động lưu lượng nứơc thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí

 Bể làm việc không cần lắng II Trong nhiều trường hợp, có thể bỏ qua bểđiều hoà và bể lắng I Đây là một ưu điểm lớn của bể aerotank hoạt động giánđoạn trong điều kiện đất đai bị giới hạn trong thành phố do tiết kiệm đượccông trình

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 24

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

* Nhược điểm chính của bể: là công suất xử lí nhỏ và để bể hoạt động có hiệu quả thì

người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể SBR

Trong bể lọc, chất các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trongmột đơn vị thể tích lớn nhất trong điều kiện có thể Nước thải được hệ thống phân phốiphun thành giọt đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu Nước sau khi chạm lớp vật liệuchia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống dưới.Trong thời gian chảy như vậy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin do vi sinh vậttiết ra bám quanh vật liệu lọc Sau một thời gian màng nhầy gelatin tăng lên ngăn cảnoxy của không khí không vào trong lớp màng nhầy được Do không có oxy, tại lớptrong của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triểntạo ra sản phẩm phân huỷ yếm khí cuối cùng là khí metan và CO2 làm tróc lớp màng rakhỏi vật cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới Trên mặt hạt vật liệu lọc lại hìnhthành lớp màng mới, hiện tượng này được lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải đượclàm sạch BOD và chất dinh dưỡng.

Để tránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp vậtliệu, trước bể nhỏ giọt phải thiết kế song chắn rác, lưới chắn, lắng đợt I Nước sau bểlọc có nhiều bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra nên phải xử lý tiếp bằng lắng II.Yêu cầu chất lượng nước thải trước khi vào biophin là hàm lượng BOD5 không quá220mg/l (theo điều 6.14.12 TCXD-51-84) và hàm lượng chất lơ lửng cũng không quá150mg/l Vì cần có các công trình trước đó nhằm làm giảm lượng chất bẩn để biophinlàm việc có hiệu quả

Vật kiệu lọc tốt nhất là vật liệu có diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thểtích thể tích lớn, độ bền cao theo thời gian, giá rẻ và không bị tắc nghẽn Có thể chọnvật liệu lọc là than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong có kích thước trung bình 60-100mm Nếu kích thước vật liệu nhỏ sẽ giảm độ rỗng gây tắc nghẽn cục bộ Nếu kíchthước vật liệu lớn thì diện tích mặt tiếp xúc bị giảm nhiều, làm giảm hiệu suất xử lý.Chiều cao lớp vật liệu khoảng 1,5-2,5m Ngày nay, vật liệu lọc thông thường đượcthay bằng những tấm nhựa đúc lượn sóng, gấp nếp và các dạng khác nhau của quả cầunhựa Các loại này có đặc điểm là nhẹ, dễ lắp đặt và tháo dỡ

Bể thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn, từ

20 -1000m3/ngày

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 26

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

b Bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập nước:

Phạm vi áp dụng của bể là BOD5 vào không quá 500mg/l và tốc độ lọc khôngquá 3m/h

Trong bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước, nước thải vào bể lọc

sẽ được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào qua dàn ống phân phối Hỗn hợp nước thải đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc Trong lớp vật liệu lọc xảy raquá trình khử BOD5, và chuyển hoá NH4 thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữlại cặn lơ lửng Khi tổn thất trong lớp vật liệu lọc đến 0,5m thì xả bể lọc Nước xả rửalọc được dẫn về bể lắng kết hợp đông tụ sinh học để tạo điều kiện thuận lợi cho lọcsinh học này

khí-Bể lọc sinh học dùng vật liệu nổi có khả năng giữ được trong khe rỗng các vẫytróc của màng vi sinh vật bám quanh hạt, nên mặc dù cường độ thổi gió lớn nhưnghàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ở đầu ra không vượt quá 20mg/l Do đó có thểkhông cần bể lắng đợt II, chỉ cần đưa đến bể khử trùng

Hình 3.4: Bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập nước.

3.4.2.5 Bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc cố định

Bể Aerotank thông thường chỉ xử lý được các hợp chất hữu cơ mà không cókhả năng xử lý triệt để N có trong nước thải Để cải thiện hiệu quả xử lý của bể

Hình 3.5: Giá thể vi sinh dạng sợi

Hình 3.6: Sự kết hợp giữa vùng hiếu khí và thiếu khí trong bùn hoạt tính

Aerotank, bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định là sự kết hợp giữa côngnghệ xử lý bằng bùn hoạt tính và lọc bám dính, có khả năng xử lý hiệu quả các hợpchất hữu cơ và N, P có trong nước thải Bên cạnh đó, bể này có hiệu quả xử lý cao hơn

bể Aerotank là do ngoài quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính (activated sludge) còn đồngthời xảy ra quá trình sinh trưởng bám dính của các vi sinh vật trên lớp vật liệu giá thể(biofilm) Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại giá thể như giá thể dạng sợi, dạngtấm, giá thể hình cầu…

Việc bố trí các giá thể vào bể sinh học

hiếu khí nhằm mục đích tăng nồng độ sinh

khối bùn trong một đơn vị thể tích, nâng cao

hiệu quả xử lý BOD, N, P, đồng thời tiết

kiệm được mặt bằng cũng như chi phí đầu tư,

xây dựng hệ thống xử lý nước thải

Hiệu quả xử lý Nitơ của bể sinh học

hiếu khí có giá thể tiếp xúc cao hơn so với bể

Aerotank được giải thích là do trong bể có sự

kết hợp của cả hai quá trình: nitrat hóa và

khử nitrat hóa Các vi sinh vật sinh sống trên bề mặt của vật liệu tiếp xúc có khả năngtạo ra các bông bùn sinh học chứa đồng thời cả vùng hiếu khí và vùng thiếu khí TheoVan Huyssteen và cộng sự (1990), sự tồn tại của vùng hiếu khí và vùng thiếu khí làđiều kiện thích hợp cho các quá trình xử lý Nitơ trong nước thải Vì lý do đó, bể hiếukhí có giá thể tiếp xúc cố định được cho là nguyên nhân chính giúp tăng hiệu quả xử lýNitơ

Cũng theo Van Huyssteen và cộng sự

(1990), sự kết hợp của hai quá trình nitrat

hóa và khử nitrat hóa trong việc xử lý Nitơ

trong nước thải có thể được giải thích theo

hai cơ chế sau Đầu tiên, hỗn hợp bùn sinh

học và nước thải di chuyển ra xa khỏi hệ

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 28

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

thống sục khí trong bể sinh học theo dòng vận chuyển của chất lỏng kéo theo hàm

lượng oxy hòa tan trong nước (DO-Dissolved Oxygen) thấp dần, tạo điều kiện thích

hợp cho các phản ứng xảy ra trong môi trường thiếu khí Tiếp đó, các bông bùn hoạttính có thể chứa đồng thời hai vùng hiếu khí và thiếu khí do hàm lượng DO trong nướcthải không thể khuếch tán vào toàn bộ bông bùn Nitrat sinh ra từ quá trình nitrat hóatrong điều kiện hiếu khí có thể khuếch tán vào vùng thiếu khí bên trong cùng với cơchất, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình khử nitrat hóa xảy ra trong cùng một bôngbùn Với sự kết hợp của quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa, nồng độ Nitơ trongnước thải đầu vào được xử lý hiệu quả

Hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể tiếp xúc dạng sợi cord) có thể tham khảo trên thực tế tại trạm xử lý nước thải với công suất thiết kế35.000 m3/ngày tại Geiselbullach (Germany) Sự khác nhau về hiệu quả xử lý khi sửdụng bể aerotank (trước khi cải tiến) và bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạngsợi (sau khi cải tiến) thể hiện ở bảng sau:

(Bio-Bảng 3.1: So sánh hiệu quả xử lý giữa bể aerotank và bể sinh học hiếu khí

sử dụng giá thể tiếp xúc dạng sợi.

Thông số Loại bể

Nguồn: T.H Lessel on Upgrading and Nitrification By Submerged Bio-Film Reactors.

Từ bảng số liệu trên, ta nhận thấy bể aerotank sau khi cải tiến thành bể sinh họchiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi, hiệu quả xử lý đã tăng lên rõ rệt Cụ thể: hiệuquả xử lý BOD từ 93,5% tăng lên 97,3%; N-NH4 từ 11,1% tăng lên 97,4% Bêncạnh đó, nồng độ MLSS trong bể xử lý cũng tăng từ 1,6 đến 6,0 g/l

Hình 3.7: Lắp đặt khung giá thể vi sinh dạng sợi.

3.4.3 Một số công trình xử lý nước thải sinh hoạt trong thực tế

Theo báo cáo của TS Trần Ứng Long với chủ đề: “Công nghệ xử lý nước thải ởcác đô thị tại Việt Nam” tại hội thảo “Công nghệ xử lý nước thải sử dụng hồ sực khí ởViệt Nam” vào ngày 07/04/2006 thì xử lý nước thải đô thị quy mô vừa và nhỏ chủ yếu

sử dụng công nghệ: FBR (bể phản ứng sinh học giá thể cố định), MBBR (bể phản ứngsinh học giá thể động), CAS (bể bùn hoạt tính truyền thống) Đối với những nơi đấtrộng, rẻ thì xử lý nước thải độ thị bằng công nghệ hồ sinh học là lựa chọn khả thi Sauđây là một số công nghệ của các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trên thực tế:

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 30

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

* Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Thủ Dầu Một – Bình Dương (công suất 78.000m 3 /ngày) :

NƯỚC THẢI NƯỚC THẢI

CHLORINE

BỂ NÉN BÙN

KHỬ NƯỚC BÙN SONG CHẮN RÁC

Bùn dư

* Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Bình An – Bình Dương (công suất 160m 3 /ngày) :

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 32

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

Bùn tuần hoàn

Bùn dư

BỂ PHÂN HỦY BÙN

BỂ KHỬ TRÙNG

NGUỒN TIẾP NHẬN

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CHO KHU DÂN CƯ BÌNH AN

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

4.1.1 Địa điểm thiết kế

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với công suất thiết kế 200 m3/ngày.đêm củakhu dân cư Bình An được xây dựng ngay trong khuôn viên của khu dân cư Mặt bằngkhu vực dành để bố trí hệ thống xử lý nước thải có diện tích 100m2

4.1.2 Đặc tính nước thải đầu vào hệ thống xử lý

Nước thải sinh hoạt từ các căn hộ sau khi đã được xử lý sơ bộ sẽ theo đườngống thoát nước dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu dân cư Các thông số

ô nhiễm đầu vào của nước thải sinh hoạt như sau:

Bảng 4.1: Tính chất nước thải đầu vào hệ thống xử lý.

STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Giá trị chọn thiết kế

Nước thải sinh hoạt của khu dân cư sau khi qua hệ thống xử lý nước thải phảiđạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) trước khi thải ra hệ thống kênh rạchphía tây củakhu dân cư Các thông số trong nước thải đầu ra như sau:

Bảng 4.2: Tính chất nước thải đầu ra hệ thống xử lý.

4.1.4 Mức độ cần thiết xử lý nước thải

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng SS :

150 20

150

C m D

C

C - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải đầu vào, C = 150 mg/l

m - Hàm lượng cho phép của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra, m = 30 mg/l

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5:

L

L - Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, L = 250 mg/l

Lt - Hàm lượng BOD5 cho phép trong nước thải đầu ra, Lt = 30 mg/l

Từ kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải cho chung cư, ta nhậnthấy là cần xử lý sinh học hoàn toàn

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 34

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

4.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

4.2.1 Các công nghệ xử lý được đề xuất

Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Dựa vào tính chất nước thải đầu vào (theo bảng 4.1)

 Yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý (theo QCVN 14:2008/BTNMT –cột A)

 Quy mô công suất (200m3/ngày)

 Chi phí đầu tư ban đầu (trong khoảng 5 → 6,5 triệu đồng/m3 nước thải) và chiphí quản lý vận hành (trong khoảng 1500 →2000 đồng/m3 nước thải)

 Điều kiện giới hạn về diện tích mặt bằng (diện tích mặt bằng xây dựng khu xử

lý nước thải không vượt quá 100m2)

Dựa vào những nguyên tắc và bảng tính chất nước thải trên chúng ta có thểchọn 1 trong 2 phương án sau đây:

4.2.1.1 Phương án 1 (dùng bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định dạng sợi)

 Sơ đồ công nghệ:

 Thuyết minh công nghệ:

Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ như

bể tự hoại để tách cặn lớn ra khỏi nước thải và bể tách dầu để loại bỏ váng dầu mỡ nổitrên bề mặt, sẽ theo hệ thống cống riêng chảy trọng lực về bể bơm của hệ thống xử lýnước thải sinh hoạt tập trung Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 36

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

BỂ PHÂN HỦY BÙN

Khí

Bùn dư

Nướcdư

Tại bể điều hòa, nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ các thành phầntrong nước thải Sau đó, nước thải sẽ được bơm với lưu lượng cố định vào bể sinh họchiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi, tại đây sẽ xảy ra quá trình xử lý các chất bẩnhữu cơ, N, P trong nước thải nhờ các vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể Nhờ oxycung cấp từ máy thổi khí, các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể tạo thành màng

vi sinh Màng vi sinh với mật độ vi sinh cao sẽ sử dụng chất hữu cơ hòa tan trong nướcnhư nguồn năng lượng để sống và phát triển Nước thải sau xử lý sinh học được dẫnqua bể lắng II để loại bỏ các vi sinh vật già bị bong tróc khỏi giá thể trôi theo dòngnước Tại đây, cặn bùn sẽ được tách ra khỏi nước và lắng xuống đáy bể Nước sau lắng

sẽ chảy qua bể khử trùng Tại đây, nước thải được khử trùng bằng chlorine để loại bỏcác vi trùng gây bệnh Nước thải sau khi qua khử trùng đạt QCVN 14:2008/BTNMT(cột A), và được dẫn ra hệ thống cống chung của khu vực

Bùn tách ra trong bể lắng một phần sẽ được bơm hoàn lưu về bể sinh học hiếukhí trong khoảng thời gian đầu chạy khởi động hệ thống để giữ nồng độ bùn trong bểtại mức cố định (khi hệ thống hoạt động ổn định không cần hoàn lưu bùn), lượng bùn

dư còn lại sẽ được bơm sang bể phân hủy bùn, bùn sẽ bị phân hủy thành CO2, H2O vàcác chất khoáng, kết quả là thể tích bùn giảm đi đáng kể Nước dư từ bể phân hủy bùn

sẽ được đưa về bể bơm Bùn dư trong bể phân hủy bùn theo định kỳ sẽ được xe hút đi

và đổ đúng nơi quy định

4.2.1.2 Phương án 2 (dùng bể SBR)

 Sơ đồ công nghệ:

 Thuyết minh công nghệ:

Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ như bể tựhoại để tách cặn lớn ra khỏi nước thải và bể tách dầu để loại bỏ váng dầu mỡ nổi trên

bề mặt, sẽ theo hệ thống cống riêng chảy trọng lực về bể bơm của hệ thống xử lý nướcthải sinh hoạt tập trung Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa Tại bể điềuhòa, nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ các thành phần trong nước thải.Tại đây cũng đặt 2 bơm để bơm luân phiên vào bể Aerotank hoạt động gián đoạn(SBR)

Nước thải vào bể SBR dược thực hiện theo 5 giai đoạn kế tiếp nhau: làm đầy nướcthải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư Trong xử lý nước thải, cần cóhai bể SBR để việc xử lý được liên tục

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 38

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh

BỂ SBR

BỂ BƠM

BỂ ĐIỀU HÒA

BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG

BỂ PHÂN HỦY BÙN Khí

Bùn dư

Nướcdư

CỐNG THẢI

Khí

Chlorine

NƯỚC THẢI

Tiếp tục, nước thải chảy sang bể khử trùng Mục đích của khử trùng là tiêu diệt cácloại vi trùng gây bệnh bằng chất oxy hoá trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận Chấtkhử trùng được dùng là chlorine Nước thải sau khi qua khử trùng đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), tiếp tục chảy ra hệ thống cống công cộng.

Bùn dư từ bể SBR và cặn lắng từ bể lắng đứng được đưa vào bể phân hủy bùnnhằm phân huỷ chất hữu cơ còn lại trong bùn và cặn lắng để tránh gây mùi hôi đảmbảo vệ sinh và giảm thể tích của bùn Nước dư từ bể phân hủy bùn sẽ được đưa về bểđiều hòa Bùn dư trong bể phân hủy bùn theo định kỳ sẽ được xe hút đi và đổ đúng nơiquy định

4.2.2 Lựa chọn công nghệ tối ưu

Với những ưu thế vượt trội của công nghệ xử lý sinh học hiếu khí có sử dụng giáthể tiếp xúc cố định dạng sợi như : Hiệu quả xử lý cao các chất ô nhiễm hữu cơ, N, P;Tải lượng xử lý các chất hữu cơ cao hơn, do đó khối tích công trình nhỏ, thích hợp vớinhững nơi không có nhiều diện tích đất xây dựng; Chịu được sốc tải trọng do có nhiềuchủng vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi cùng tồn tại trong một công trình; chiphí và quy trình vận hành đơn giản, không cần nhân công trình độ cao Ngoài ra, côngnghệ xử lý sinh học hiếu khí với hệ vi sinh vật bám dính cố định còn có một số ưuđiểm về mặt kỹ thuật như:

- Diễn ra cả hai quá trình nitrification và denitrification

- Có khả năng đệm trong trường hợp nồng độ ô nhiễm của nước thải vào ở mức caohoặc trong nước thải có chứa chất độc (nồng độ thấp)

- Tiêu thụ sinh khối của các vi sinh vật khác nhau trong cùng quần thể vi sinh vật

- Giá thể vi sinh dạng sợi có cấu hình tối ưu làm tăng hiệu quả xử lý, giúp quá trìnhtách vi sinh vật già thuận lợi, tránh tình trạng vi sinh vật già bám quá lâu trên bề mặtgiá thể

- Một ưu điểm nổi bật của công nghệ này là lượng bùn sinh ra chỉ bằng một phần

ba lượng bùn khi áp dụng công nghệ xử lý với vi sinh vật lơ lửng Do đó hệ thốnggiảm được khối lượng công trình cũng như chi phí xây dựng và xử lý bùn, đồng thờigiảm thiểu được mùi hôi, tình trạng rơi vãi bùn trong quá trình thu gom, vận chuyểnthường xuyên

Chính vì những ưu điểm trên, ta sẽ lựa chọn phương án 1 làm công nghệ xử lýnước thải sinh hoạt cho khu dân cư Bình An, xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh BìnhDương.

GVHD: TS Nguyễn Xuân Trường Trang 40

SVTH : Nguyễn Xuân Sinh