ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MỚI TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải đô thị tại thành phố Đà Nẵng: Nước thải đô thị tại Đà Nẵng chủ yếu là nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, các ngànhdịch vụ, chợ, trung tâm thươn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Hiện trạng nước thải đô thị tại thành phố Đà Nẵng……….….… 3

1.1.1 Hệ thống thu gom và xử lý nước thải đô thị TP Đà Nẵng……… 3

1.1.2.Ảnh hưởng của nước thải đối với môi trường Thành phố Đà Nẵng………….… …4

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐANG ÁP DỤNG TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯỢC, SỰ CẦN THIẾT PHẢI LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MỚI. 2.1 Trạm xử lý nước thái đô thị thành phố Đà Nẵng…….……… 6

2.1.1 Tổng quan các trạm xử lý nước thải ở Đà Nẵng……… 6

2.1.2 Sơ đồ công nghệ của các trạm xử lý nước thải đô thị thành phố Đà Nẵng… 7

2.1.3 Các hạng mục công trình của trạm xử ký nước thải thành phố Đà Nẵng……… ….7

2.2 Kết quả của quá trình xử lý, đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải yếm khí……… 8

2.3 Sự cần thiết phải cải tạo, nâng cấp hoặc xây dựng mới các trạm xử lý lử nước thải… 10

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI. 3.1 Công nghệ xử lý nước thải MBR (Membrane Bio Reactor ………11

3.2 Công nghệ AAO (Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí) )…… 12

3.3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt (TF)……… 12

3.4 Công nghệ MBBR……….……… 13

3.5 Hệ thống Bùn Hoạt tính (AS)…….……… 15

CHƯƠNG 4: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MBBR TRONG VIỆC

XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 4.1 Khái niệm……….17

4.1.1 Giá thể động……… 17

4.1.2 Lớp màng biofilm………… ……… …….18

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận……… ………245.2 Kiến nghị……… ………… 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……… 25

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước tạo nên một sức ép lớn đối với môi trường.Trong sự phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hóa ngày càng gia tăng Mức độ ô nhiễm nguồnnước mặt và nước ngầm đang ngày càng trầm trọng Do đó việc xây dựng, vận hành các hệthống xử lý nước thải cho các đô thị hiện nay là hết sức cần thiết

1.1 Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải đô thị tại thành phố Đà Nẵng:

Nước thải đô thị tại Đà Nẵng chủ yếu là nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, các ngànhdịch vụ, chợ, trung tâm thương mại,hành chính… Hầu hết chúng đều được thải vào các bể tựhoại hoặc nhà vệ sinh dội nước có hai ngăn sau đó thải trực tiếp ra đất hoặc vào các cống thoátnước của thành phố gần đó Thông thường, các bể phốt cứ 5 năm phải hút phân bùn một lần.Thực tế cho thấy các chủ hộ gia đình chỉ hút khi bể bị nghẹt hoặc sửa chữa nhà Vì vậy, dòngthoát từ bể tự hoại có thể mang theo cả phân cặn vào hệ thống cống thành phố làm tăng nguy

cơ lắng cặn, gây nên tình trạng yếm khí và tạo mùi trong cống

Toàn bộ nước thải sau khi được đưa vào cống chung sẽ được thu gom và đưa về 4 trạmXLNT tập trung là: Hoà Cường, Phú Lộc, Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn để xử lý trước khi thải ramôi trường bên ngoài Tuy nhiên, công nghệ xử lý tại các trạm trên còn lạc hậu, chất lượngnước xả thải ra nguồn tiếp nhận còn chưa đảm bảo, công suất xử lý còn chưa đáp ứng được nhucầu chung của thành phố

Bảng 1.1 Công suất xử lý nước thải đô thị tại các trạm XLNT

Thông số Đơn

vị

Trạm xử lý nước thảiHoà

Cường

Phú Lộc Sơn Trà Ngũ H

SơnCông suất xử lý m3/

ngày

30.000 30.000 9.000 5.000

(Nguồn : Dự án Thoát nước và vệ sinh TP Đà Nẵng)

Theo báo cáo của Sở Xây dựng Đà Nẵng thì hệ thống nước thải hiện nay của Đà Nẵng chủyếu là hệ thống thoát nước chung Nước thải của thành phố được thu gom bằng tuyến cống venbiển, ven sông, ven hồ qua các giếng chuyển dòng tại các cửa xả Đối với hệ thống nước thảithu gom riêng về trạm xử lý chỉ có một ít tại các khu quy hoạch mới

Hệ thống nước thải thành phố được thu gop bằng tuyến công bao ven biển, ven sông qua cácgiếng chuyển dòng tại các cửa xả thường xuyên bị ảnh hưởng của thuỷ triều, cát lấp

Trong khi đó là hệ thống thoát nước đô thị của Đà Nẵng hiện đã xuống cấp, nước ngầm thấmvào cống, chảy đến mạng lưới công bao, trạm xử lý nước thải gây quá tải cho các trạm bơm sovới thiết kế gây lãng phí cho công tác vận hành Toàn bộ hệ thống nước thoát nước gần nhưchưa có hố ga ngăn mùi nên mùa hè phát sinh mùi hôi về mùa hè

Tỷ lệ đấu nối nước thải xảm và nước thải đen từ hộ dân ra hệ thống thoát nước thành phốthấp Đa số người dân xây dựng hầm tự thấm, hố thấm gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm.Công nghệ xử lý nước thải hiện trạng lạc hậu không đảm bảo theo yêu cầu quy định

Một thực trạng báo động hiện nay đó là nước thải sau xử lý tại 4 trạm so với Quy chuẩnquốc gia về nước thải công nghiệp cho thấy thông số ô nhiễm Amoni vượt quy chuẩn cho phép.Điển hình đó là trạm xử lý nước thải Hoà Cường vượt tiêu chuẩn 2,33 lần, trạm Ngũ Hành Sơn

hưởng của nước thải đến môi trường và con người tại thành phố Đà Nẵng

Nước thải đổ ra biển, hồ, sông gây ô nhiễm, tình trạng mùi hôi thường xuyên phát sinh từcác của xả ảnh hưởng đến môi trường sống của người dân nhất là đoạn từ khách sạn Furamađến giáp tỉnh Quảng Nam và đoạn đầu tuyến đường Nguyễn Tất Thành

Tại khu vực nội thị: Do việc đấu nối nước thải sinh hoạt vào hệ thống thu gom và xử lý nướcthải chưa hoàn chỉnh nên hình thành một số khu vực ô nhiễm nghiêm trọng như khu vực bãibiển Mỹ Khê từ Phạm Văn Đồng đến Nguyễn Văn Thoại, hồ Thạc Gián, hồ Đầm Rong 2, sôngPhú Lộc

Các vùng giáp ranh với khu vực nội thị đã hình thành các khu công nghiệp Hoà Khánh, AnĐồn, thuỷ sản Sơn Trà mà hầu hết các khu công nghiệp này chưa có hệ thống xử lý nước thảiriêng mà xả thẳng vào hệ thống thoát nước chung hoặc có nhưng chưa hoàn chỉnh, xử lý khôngtriệt để Tình trạng môi trường tại khu vực này ô nhiễm nghiêm trọng, nhất là khu dịch vụ thuỷsản Thọ Quang.

Do đặc điểm trên nên vấn đề ô nhiễm môi trường chủ yếu xảy ra tại khu vực nội thành vàvùng tiếp giáp giữa nội thành và ngoại thành

Các số liệu điều tra về chất lượng nước, không khí đã cho thấy đang có sự gia tăng ô nhiễmmôi trường về nguồn nước, không khí tại một số khu vực khu dân cư sinh sống, khu côngnghiệp, cơ sở sản xuất công nghiệp gây ảnh hưởng lớn đến cảnh quan đô thị và sức khỏe củangười dân

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐANG ÁP DỤNG

2.1 Trạm xử lý nước thái đô thị thành phố Đà Nẵng:

2.1.1 Tổng quan các trạm xử lý nước thải ở Đà Nẵng:

Đà Nẵng xây dựng 04 trạm xử lý nước thải tập trung là Phú Lộc, Hoà Cường, Sơn Trà vàNgũ Hành Sơn với công nghệ xử lý đều là công nghệ hồ sinh học một bậc: hồ kị khí Đây làcông nghệ xử lý nước thải ít tốn kém nhất, không cần sử dụng năng lượng điện và hiệu quả táchchất ô nhiễm cao, tuy nhiên có nhược điểm là tạo ra mùi hôi Cách khắc phục sơ bộ là lắp đặttấm đậy trên mặt hồ bằng vải nhựa và thu hồi khí sinh học đem đốt

Đặc điểm công nghệ hồ kỵ khí là hàm lượng BOD trong nước thải càng cao thì hiệu quả táchBOD tốt.Với hệ thống thoát nước Đà Nẵng hiện tại,hầu hết nước thải đều thoát ra từ vể tự hoại

có nghĩa làm hàm lượng BOD trong nước thải giảm đáng kể trước khi nó thu gom về trạm sử

lý Vì vậy, hiệu suất xử lý nước thải của các trạm xử lý nước thải thành phố Đà Nẵng là tướngđối thấp,khoảng 45-50%

Vị trí xây dựng của 4 trạm xử nước thải lý trên đều nằm trong khu vực dân cư và thương mạimới phát triển, có diện tích tương đối hạn chế, nguồn đất dự phòng không có, khó nâng cấp mởrộng trong tương lai

2.1.2 Sơ đồ công nghệ của các trạm xử lý nước thải đô thị thành phố Đà Nẵng:

Hệ thống xử lý nước thải chia làm hai khối: khối xử lý cơ học xảy ra tại kênh dẫn dòng vàkhối xử lý sinh học xảy ra tại hồ kị khí

Khối xử lý cơ học: nước thải được đưa vào kênh dẫn dòng thông qua trạm bơm cuối cùngcủa hệ thống thu gom nước thải.Tại kênh lắng, các vật liệu thô như cát, sạn sẽ lắng xuống vàsong chắn rác sẽ ngăn không cho các vật liệu có kích thước lớn xuống hồ kỵ khí Việc vớtbùn,cát… tại kênh dẫn bằng thủ công và được chuyển đến nơi quy định.

Khối xử lý sinh học:gồm 2 hồ kỵ khí song song được xây dựng bằng bê tông cốt thép và cómàng nổi bên trên để giảm mùi hôi và tăng hiệu suất xử lý.Nước thải chuyển vào hồ kỵ khíthông qua hệ thống ống bố trí dọc theo kênh.Nước thải được xử lý theo phương pháp sinh họcvới công nghệ hồ kỵ khí.Với hệ sinh vật có sẵn ở trong hồ, các quá trình sinh học kỵ khí đượcdiễn ra và kết quả là lượng chất hữu cơ trong nước thải giảm.Với công nghệ xử lý nước thải kỵkhí,hàm lượng BOD5 giảm 50% so với ban đầu.Thời gian lưu nước trong hồ kỵ khí là 3-7 ngàytrước khi xả thải ra môi trường bên ngoài

Các sản phẩm phụ của quá trình xử lý là khí CO2, CH4 và thu lại bởi hệ thống ống sát thành

hồ và màng nổi.Khí CH4 được đốt nhờ thiết bị đốt khị tự động

2.1.3 Các hạng mục công trình của trạm xử ký nước thải thành phố Đà Nẵng

a Cấu trúc dẫn vào:

Chuyển tiếp giữa hệ thống thu gom nước thải và hệ thống xử lý nước thải.Tại đây nước thảiđược phân phối đều cho 4 kênh dẫn dài

Một kênh dẫn dài cho phép đá sạn lắng xuống để không vào các hồ

Một song chắn rác bằng gang giúp loại bỏ các vật thể thô, lớn ra khỏi nước thải

b Đoạn dẫn vào các kênh dẫn và các ống dẫn:

Đoạn này dùng để phân chia nước thải kết hợp với các tấm tràn bằng kim loại có thể điềuchỉnh được nhằm đảm bảo lưu lượng đưa vào các ống xuống hồ bằng nhau

c Hồ kỵ khí:

Là trung tâm của mỗi trạm XLNT, gồm có 2 hồ song song với nhau Cấu tạo hồ gồm một hốsâu 2m để chứa bùn và hệ thống ống phân chia nước thải đặt sát đáy hồ.Điều này giúp cải thiệnviệc trộn lẫn nước thải vừa chảy đến với các khối sinh học vốn đã hình thành trong hồ theo thờigian

Hoạt động sinh học của vi sinh vật kỵ khí sẽ làm giảm khoảng 50-70% mức BOD của dòngchảy vào, tùy thuộc lượng BOD ở đầu vào.Do hàm lượng nước thải sinh hoạt ở đầu vào thấpnên hiệu quả xử lý khoảng 50%

Các tấm màng nổi được làm từ vật liệu HDPE, được đặt trên mặt nước hồ để ngăn mùi hôi

và thúc đẩy quá trình xử lý kỵ khí Quá trình xử ký nước thài sinh ra khí CH4 và CO2 dưới tấmmàng nổi.Hỗn hợp khí sẽ được di chuyển ra bên ngoài hồ nhờ hệ thống ống được đặt dưới lớpmàng nổi và được đốt bởi thiết bị đốt khí tự động

2.2 Kết quả của quá trình xử lý, đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải yếm khí:

2.2.1 Kết quả của quá trình xử lý:

Sau quá trình theo dõi, lấy mẫu đầu vào và đầu ra của các trạm xử lý nước thải để phân tíchcác chỉ tiêu: độ pH, các thông số SS, BOD, COD nhằm đánh giá chất lượng nước của Trungtâm bảo vệ và nghiên cứu môi trường Trường ĐHBK-ĐHĐN (EPRC) đã đánh giá chất lượngnước thải đầu vào:

 Nước thải đầu vào được thu gom từ các bể tự hoại của các nhà vệ sinh,nước sinh hoạtcủa hộ gia đình,nhà hàng khách sạn….Nồng độ của các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thểhiện qua các giá trị BOD, COD cho thấy có mức độ ô nhiễm cao so với tiêu chuẩn nước thải xảvào nguồn nước tự nhiên.

 Tỉ lệ tối thiểu BOD: N:P=(100:5:3) cho ta thấy được nước thải đủ chất dinh dưỡng đểduy trì sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn

 Tỉ lệ COD/BOD= 1,5 là phù hợp với nước thải đô thị Không có thành phần hợp chấtđộc hại trong nước thải

 Độ PH: 6,0 - 7,5: nước thải ở dạng trung tính, không cần thiết phải trung hoà

 Với các tính chất nước thải đầu vào như trên có thể thấy phương pháp xử lý phù hợpnhất là phương pháp sinh học Tuy nhiên, để chất lượng nước thải đầu ra tốt, phù hợp với tiêuchuẩn TCVN 7222:2002 thì phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ xử lý

2.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải yếm khí:

 Ưu điểm:

- Thiết kế đơn giản,thể tích công trình nhỏ, chiếm ít diện tích mặt bằng,công trình có tạođơn giản

- Chi phí vận hành và đầu tư

- Lượng bùn sinh ra ít do đó ít tốn chi phí xử lý bùn

- Hồ có tính ổn định,tải trọng phân hủy các chất hữu cơ cao, chịu sư thay đổi đột ngột vềlưu lượng

 Nhược điểm:

- Kết quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học với công nghê hồ kỵ khí còn có những

hạn chế nhất định Hàm lượng nhiễm bẩn của nước sau khi xử lý

- Kết quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học với công nghệ hồ kỵ khi còn có những

hạn chết nhất định Hàm lượng nhiễm bẩn của nước sau khi xử lý BOD=50-75mg/l, 100mg/l vẫn còn ở mức cao,chưa đáp ưng được TCVN 7222-2002 thải ra môi trường bênngoài.Hiệu suất giảm chỉ tiêu BOD,COD là thấp, khoảng 50%.Quá trình xử lú đã sinh raNH3,H2S có mùi hôi,gây ô nhiễm môi trường không khí xung quanh

COD=75 Với chất lượng nước thải say xử lý còn hạn chế thì điểm tiếp nhận nguồn nước thải có thể

bị ô nhiễm,làm cạn kiệt nguồn O2 có trong nước.hủy hoại các vi sinh vật sống trong nước.Đặcbiệt, không tận dụng được nguồn nước sau xử lý để nuôi trồng thủy sản và cung cấp nước tướicho nông nghiệp

2.3 Sự cần thiết phải cải tạo, nâng cấp hoặc xây dựng mới các trạm xử lý lử nước thải:

Kết quả xử lý nước thải bằng công nghệ hồ kỵ khí của các trạm xử lý đã có hiện nay khôngđáp ứng được nước thải loại 2 của TCVN 7222:2002 hiện hành thải ra môi trường bên ngoài.Tốc độ đô thị hóa nhanh,yêu câu bảo vệ môi trường ngày càng nghiêm trọng ngặt hơn Dựkiến 2020, các tiêu chuẩn mới về xử lý nước thải sẽ được ban hành và các tiêu chuẩn về hàmlượng chất hữu cơ có trong nước thải sau khi đã xử lý phải thấp hơn tiêu chuẩn hiện nay

Do đó, việc cải tạo,nâng cấp hoặc xây dựng mới các trạm xử lý nước thải là cần thiết và cấpbách.Việc nghiên cứu các loại hình công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho nhu cầu hoặc xâydựng mới các trạm xử lý nước thải là hết sức quan trọng

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

- Công nghệ MBR ( Membrane Bio Reactor)

- Công nghệ AAO (Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí)

- Công nghệ bể lọc sinh học nhỏ giọt (TF)

- Công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

3.1.2 Cơ chế:

Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ MBR cũng tương tự như bể bùn hoạt tínhhiếu khí nhưng thay vì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công nghệ MBR lại táchbằng màng Vì kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữlại trong bể, mật độ vi sinh cao và hiệu suất xử lý tăng Nước sạch sẽ bơm hút sang bể chứa vàthoát ra ngoài mà không cần qua bể lắng, lọc và khử trùng Máy thổi khí ngoài cung cấp khícho vi sinh hoạt động còn làm nhiệm vụ thổi bung các màng này để hạn chế bị nghẹt màng

3.1.3 Ưu điểm :

- Điều chỉnh hoạt động sinh học tốt trong quy trình xử lý nước thải

- Có thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để

- Chất lượng đầu ra không còn vi khuẩn và mầm bệnh loại bỏ tất cả vi sinh vật có kíchthước cực nhỏ như: Coliform, E-Coli

- Kích thước của hệ thống xử lý nước thải bằng màng lọc sinh học MBR nhỏ hơn côngnghệ truyền thống

- Hệ thống xử lý nước thải tăng hiệu quả sinh học 10 – 30%

- Thời gian lưu nước của hệ thống xử lý nước thải ngắn

- Thời gian lưu bùn trong hệ thống xử lý nước thải dài

- Bùn hoạt tính tăng 2 đến 3 lần trong hệ thống xử lý nước bằng màng MBR

- Không cần bể lắng thứ cấp và bể khử trùng, tiết kiệm được diện tích hệ thống xử lýnước thải

- Dễ dàng kiểm soát quy trình điều khiển tự động của hệ thống

 Tiệt trùng: bằng lọc vi lọc hoặc bằng hóa chất – chủ yếu dung hypocloride canxi(Ca(OCl)2) để khử các vi trùng gây bệnh…

3.2.3 Ưu điểm:

 Chi phí vận hành thấp

 Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm

 Khi mở rộng quy mô, tăng công suất, có thể nối lắp thêm các module hợp khối màkhông phải dỡ bỏ để thay thế

3.2.4 Nhược điểm:

 Yêu cầu diện tích xây dựng

 Sử dụng kết hợp nhiều hệ vi sinh, hệ thống vi sinh nhạy cảm, dễ ảnh hưởng lẫn nhau đòihỏi khả năng vận hành của công nhân vận hành

3.3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt (TF):

3.3.1 Giới thiệu:

Lọc nhỏ giọt là những qui trình xử lý sinh học qua các màn phim cố định mà tại đó nước thảiđầu vào đã qua xử lý bậc một sẽ tự chảy xuống đáy của một khối lọc xốp theo dòng chảy chậmxuyên qua bề mặt và thấm vào khối lọc trước khi xuống đáy khối lọc Khi nước thải chảy qua

bề mặt khối lọc sẽ hình thành một lớp “nhầy” vi khuẩn hiếu khí dày 1 – 2mm, lớp nhầy này sẽtiêu hủy hàm lượng BOD hữu cơ có trong nước thải đầu vào khi nước thải “nhỏ giọt” qua khắpcác bề mặt của khối lọc Đến một lúc nào đó lớp “nhầy” vi khuẩn bám vào khối lọc này đã trởnên quá nặng, tạo thành các khối có sự phát triển của tế bào Theo định kỳ các khối có chứa vikhuẩn sinh trưởng này sẽ bị nước thải đầu vào cuốn chảy đến bể lắng bậc hai, tại đây các khốinày kết lại thành bùn ở đáy bể Lớp “nhầy” vi khuẩn mới lại tiếp tục mọc lại tại vị trí của “lớpnhầy” cũ và qui trình cứ thế lặp lại Nước thải đầu vào được phân tán qua bề mặt bể lọc nhỏgiọt nhờ thiết bị phân tán có trục xoay tròn chạy bằng phản lực thủy lực, thiết bị này xoay trònquanh một tiếp điểm trung tâm, phân tán đều nước thải đầu vào qua các khe tròn rỗng dẫn rađến bề mặt khối lọc

Để đạt hiệu quả hơn, quy trình lọc nhỏ giọt chủ yếu bao gồm bước tuần hoàn nước thải vàthông gió cưỡng bức Nước thải tuần hoàn hoặc đi vào bể lắng hoặc là nước đầu ra của bể lắng.Ngoài ra, quy trình lọc nhỏ giọt thường bao gồm bể lắng bậc 1 và các công trình ổn định bùn(hiếu khí hoặc kỵ khí)