xử lý nước thải ô nhiễm quy mô nhỏ

Trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài khi địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước

Trang 1

z



Giáo trình

Công nghệ và công trình xử lý nước thải

quy mô nhỏ

Trang 3

PGS.TS Trần Đức Hạ

1

Công nghệ vμ công trình Xử lý nước thải quy mô nhỏ

TS.Trần Đức Hạ

.1 Đặc điểm hệ thống thoát nước thải quy mô nhỏ

.1.1.Hệ thống thoát nước thải phân tán

Đối với nước thải đô thị , dạng thoát nước có thể là tập trung hoặc phân tán Khi thoát nước tập trung , nước thải từ các tuyến cống cấp 2 ( tuyến cống lưu vực )

đưa về tuyến cống chính ( tuyến cống cấp 1 ), sau đó bơm về trạm xử lý nước thải tập trung Như vậy nước thải sẽ được dẫn ra khỏi khu vực đô thị , xử lý đến mức độ yêu cầu , sau đó xả ra nguồn nước mặt có khả năng tự làm sạch lớn Dạng thoát nước tập trung đảm bảo cho môi trường có độ an toàn cao , ít bị ô nhiễm Xử lý nước thải (XLNT) tập trung dễ kiểm soát và quản lý Tuy nhiên việc đầu tư thoát nước thải tập trung rất tốn kém do việc xây dựng tuyến cống chính lớn, dài và sâu, số lượng trạm bơm chuyển bậc nhiều Mặt khác khi đô thị phát triển không đồng bộ theo không gian và thời gian ,việc xây dựng trạm XLNT tập trung và tuyến cống chính sẽ không phù hợp Đầu tư kinh phí lớn ngay từ ban đầu cho các công trình này rất khó khăn

Trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài khi địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân tán theo các lưu vực sông, hồ Do đặc điểm địa hình và sự hình thành các kênh hồ trong các đô thị nước

ta, hệ thống thoát nước thường phân ra các lưu vực nhỏ và độc lập Thoát nước phân tán sẽ là hình thức phù hợp đối với đa số đô thị nước ta Các trạm XLNT phân tán thường là loại quy mô nhỏ , công suất từ vài trăm đến vài nghìn m3/ngày hoặc quy mô vừa công suất từ 2.000 đến 10.000 m3/ngày Xây dựng các trạm XLNT cho các đô thị nhỏ và cho các lưu vực độc lập của các đô thị lớn, hoặc các trạm XLNT bệnh viện, các công trình công cộng, dịch vụ quy mô công suất từ 50 đến

500 m3/ngày sẽ tận dụng được các điều kiện tự nhiên cũng như khả năng tự làm sạch của sông, kênh, hồ để chuyển hoá chất bẩn Mặt khác việc xây dựng này cũng phù hợp với khả năng đầu tư và sự phát triển của đô thị Sơ đồ nguyên tắc thoát nước và XLNT phân tán được nêu trên hình 1 Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép được xả vào các cống thoát nước chung hoặc các sông, mương, hồ trong khu vực

Trong nhiều trường hợp mức độ XLNT của hệ thống thoát nước phân tán yêu cầu không cao do tận dụng được khả năng tự làm sạch của các sông hồ Tổng giá thành đầu tư cho hệ thống thoát nước thải phân tán giảm xuống do không phải xây dựng các tuyến cống thoát nước thải tập trung Các công trình của trạm XLNT phân tán thường được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý

Nhược điểm chính của hệ thống nước thải phân tán là dễ làm mất cảnh quan

do việc xây dựng trạm xử lý nước thải bên trong đô thị Nếu thiết kế thi công và vận hành trạm xử lý không đúng các yêu cầu kỹ thuật, nước thải có thể gây mùi hôi thối ,

ảnh đến môi trường khu dân cư và đô thị xung quanh Mặt khác nếu hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng như N và P trong nước thải sau xử lý còn cao, trong điều kiện quang hợp tốt, các sông hồ đô thị tiếp nhận nước thải có thể bị phú dưỡng

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

Trang 4

(eutrophication) và dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp Một số kết quả nghiên cứu /8/ cho

thấy, trong các sông hồ tiếp nhận nước thải đô thị hàm lượng chất hữu cơ (tính theo BOD5) bổ sung do nhiễm bẩn thứ cấp thường dao động từ 1,4 đến 4,5 mg/l Các trạm XLNT phân tán có quy mô , mức độ và công nghệ xử lý khác nhau Việc kiểm soát, quản lý vận hành chúng rất phức tạp Tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm XLNT trong nội thành thường rất khó khăn Tổ chức thoát nước phân tán thường thích hợp cho các đô thị có hệ thống thoát nước chung hoặc hệ thống thoát nước nửa riêng, nằm trong các vùng địa hình bằng phẳng nhiều kênh, hồ Ví dụ hệ thống thoát nước thải Hà nội được chia thành 7 vùng theo phương án quy hoạch của Tổ chức hợp tác Quốc tế Nhật bản (JICA) năm 1994 hoặc thành phố Đà lạt thành 4 khu vực theo

Dự án thoát nước và vệ sinh năm 1999 (hình 2)

Nguồn nước sạch bổ cập để pha loãng nước thải trong hệ thống kênh hồ

Lưu vực 1

Giếng tách nước Nước mưa Nước thải

Trạm XLNT 1

Hồ 1

Lưu vực 2

Trạm XLNT 2

Hồ 2

Lưu vực i

Trạm XLNT i

Hồ i

Hồ đầu mối

Hình 1 Sơ đồ nguyên tắc tổ chức thoát nước và XLNT phân tán

Trang 5

3

.1.2 Hệ thống thoát nước thải cục bộ

Trong trường hợp các đối tượng thoát nước ( cụm dân cư, công trình công cộng, dịch vụ, nhà ở ) nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc cách xa hệ thống thoát nước tập trung, người ta thường tổ chức hệ thống thoát nước thải cục bộ kết hợp xử

lý tại chỗ Hệ thống thoát nước thải cục bộ có thể có đường cống hoặc không có

đường cống Nước thải sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường, được cho thấm vào đất , thải trực tiếp vào sông hồ lân cận hoặc sử dụng để tưới cây, nuôi cá Trong một số trường hợp ,trước khi xả vào các đường cống thoát nước tập trung, các loại nước thải có chứa vi khuẩn gây bệnh dịch hoặc chất bẩn đặc biệt ( nước thải bệnh viện, nước thải công nghiệp ) phải được khử trùng hoặc khử độc trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điều kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của

hệ thống thoát nước đô thị và sức khỏe của con người khi tiếp xúc với nó

Như vậy, các trạm XLNT cục bộ thường được xây dựng đối với các trường hợp sau:

1.Các thị trấn, thị tứ có quy mô dân số dưới 50.000 người

2.Các cụm dân cư, khu nhà ở, ngôi nhà hoặc công trình công cộng, dịch vụ nằm riêng rẽ, cách xa hệ thống thoát nước tập trung

3.Các công trình công cộng, dịch vụ có yêu cầu xử lý đặc biệt như bệnh viện,

bể bơi

Các trạm XLNT cục bộ thường có công suất từ vài chục đến vài dăm nghìn

m3 trong một ngày Trường hợp thứ nhất thường là các trạm xử lý nước thải quy mô vừa ( công suất từ 1000 đến 10.000 m3/ngày ); các trường hợp thứ hai và thứ ba là các trạm quy mô nhỏ (công suất dưới 1.000 m3/ngày) Tổ chức thoát nước khu vực Linh đàm - Định công- Pháp vân phía Nam Hà Nội là một ví dụ về các hệ thống thoát nước thải cục bộ cho các trường thứ hai Một số đô thị ( ví dụ thành phố Đà lạt, Hải dương, Vĩnh yên ) có thể tổ chức thoát nước theo hệ thống hỗn hợp phụ thuộc vào địa hình, chế độ thuỷ văn sông hồ, đặc điểm sử dụng nước

Xử lý nước thải tại chỗ với công trình chủ yếu là bể tự hoại hoặc bể lắng hai

vỏ rất thích hợp vơí các ngôi nhà, cụm dân cư hoặc công trình công cộng ở riêng rẽ, cách xa mạng lưới thoát nước tập trung Các công trình này vừa lắng nước thải kết hợp lên men cặn lắng nên hiệu quả xử lý cao, quản lý vận hành đơn giản Nước thải

và bùn cặn sau quá trình này có thể tiếp tục xử lý trong đất, ao hồ hoặc tái sử dụng

để tưới ruộng và làm phân bón Tuy nhiên do công trình bố trí gần nhà ở và khu dân cư nên điều kiện vệ sinh của nó còn hạn chế

Trang 6

Khu vực Thái phiên

Nước thải

Bể tự hoại Bãi lọc ngầm

tưới hoa

ra suối

Khu vực ấp Chi lăng

Nước thải Bể tự hoại Bãi lọc ngầm

hồ Than thở

Khu vực trung tâm

suối Phan Đình Phùng

Thác Cam ly

Hình 2 Sơ đồ tổ chức thoát nước thành phố Đà lạt đến năm 2010

Trang 7

5

.2 Số lượng, thμnh phần vμ tính chất nước thải của các đối tượng

thoát nước quy mô nhỏ

.2.1 Các loại nước thải của các đối tượng thoát nước quy mô nhỏ

Các loại nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà

ăn…cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt Để tiện cho việc lựa chọn phương pháp dây truyền công nghệ và tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ, nước thải sinh hoạt được phân loại theo các dấu hiệu sau đây:

a.Theo nguồn gốc hình thành, trong các hộ gia đình có thể có các loại nước

thải sau đây (hình .3) :

Nguồn nước thải từ các ngôi nhà

Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm, giặt, rửa Nước thải nhμ bếp Các loại nước

thải khác

Hình 3 Sự hình thành các loại nước thải trong các ngôi nhà hoặc công trình công

cộng

Các loại nước thải được hình thành theo sơ đồ hình .3 có số lượng và thành phần và tính chất khác nhau.Tuy nhiên để thuận tiện cho xử lý và tái sử dụng, người

ta chia chúng thành ba loại:

-Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị

vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt.Loại nước thải này chủ yếu chứa chất lơ lửng, các chất tẩy giặt và thường gọi là ‘’nước xám’’ Nồng độ các chất hữu cơ trong loại nước thải này thấp và thường khó phân huỷ sinh học Trong nước thải nhiều tạp chất vô cơ

-Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn được gọi là

‘’nước đen’’ Trong nước thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dể gây mùi hôi thối Hàm lượng các chất hữu cơ (BOD) và các chất dinh dưỡng như nitơ, phốt pho cao Các loại nước thải này thường gây nguy hại đến sức khoẻ và dễ làm nhiễm bẩn nguồn nước mặt Tuy nhiên chúng thích hợp với việc sử dụng làm phân bón hoặc tạo khí sinh học

- Nước thải nhà bếp chứa dầu mở và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát Các loại có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD,COD) và các nguyên tố dinh dưỡng khác (ni tơ và phốt phát) Các chất bẩn trong nước thải này dễ tạo khí sinh học

và dễ sử dụng làm phân bón

Một số nơi người ta nhóm hai loại nước thải thứ hai và thứ ba , gọi tên chung

là "nước đen"

Trang 8

b.Theo đối tượng thoát nước, người ta phân ra 2 nhóm nước thải:

-Nhóm nước thải các hộ gia đình, khu dân cư

-Nhóm nước thải các công trình công cộng, dịch vụ như nước thải bệnh viện, nước thải khách sạn, nước thải trường học, nước thải nhà ăn

Mỗi nhóm, mỗi loại nước thải có lưu lượng, chế độ xả nước và thành phần tính chất đặc trưng riêng

c Theo đặc điểm hệ thống thoát nước sẽ hình thành nên hai loại nước thải:

-Nước thải hệ thống thoát nước riêng Nước thải từ các thiết bị vệ sinh được thu gom và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến cống riêng

-Nước thải hệ thống thoát nước chung Các loại nước thải sinh hoạt (nước xám và nước đen) cùng với nước mưa đợt đầu trong khu vực thoát nước được thu gom và vận chuyển theo đường cống chung về trạm xử lý Số lượng thành phần và tính chất nước mưa đợt đầu trong các khu dân cư đô thị được nêu trong phụ lục Trong một số trường hợp nước đen được xử lý sơ bộ tại chỗ qua các công trình như

bể tách dầu mỡ, bể tự hoại , sau đó cùng nước xám xả vào tuyến cống thoát nước chung của thành phố

Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ thuộc vào đối tượng thoát nước, đặc điểm hệ thống thoát nước của đô thị hoặc khu dân cư và các điều

kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác của đô thị

.2.2 Lưu lượng nước thải và chế độ thải nước

Lưu lượng nước thải trong một khu vực đô thị, cụm dân cư, ngôi nhà hoặc công trình công cộng được xác định trên cơ sở tiêu chuẩn dùng nước Đối với khu vực dân cư, tiêu chuẩn thải nước từ 120 đến 180 l/người.ngày, xác định theo Quy chuẩn xây dựng Việt nam năm 1996/1/ Tiêu chuẩn thải nước bệnh viện thông thường được xác định theo ''Tiêu chuẩn thiết kế bệnh viện đa khoa'' (TCVN 4470-87 )

là 300 đến 400 l/ng.ngày Tuy nhiên theo kết quả nhiều nghiên cứu / 7,8 / cho thấy ,

do số lượng cán bộ công nhân viên và người nhà đến chăm nom bệnh lớn, tiêu chuẩn dùng nước thực tế tăng lên rất nhiều và nó cũng phụ thuộc vào quy mô cũng như chức năng của bệnh viện , dao động từ 500 đến 1000 l/giường.ngày Để dễ xác định lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt của các công trình công cộng hoặc dịch vụ người ta thường tính toán, chuyển đổi công suất (quy mô) công trình sang chỉ số dân tương đương Đó là số đơn vị phục vụ của công trình công cộng, dịch vụ có lượng chất bẩn hoặc nước thải xả vào hệ thống thoát nước tương

đương với của một người dân đô thị Các đại lượng tương đương này của một số công trình công cộng và dịch vụ có thể xác định theo bảng 1 sau đây

Trang 9

7

Bảng 1 Chỉ số dân tương đương và tiêu chuẩn nước thải của các công trình

công cộng, dịch vụ

tương đương

Tiêu chuẩn thải nước, l/đơn vị tính.ngày

-Khách sạn, nhà nghỉ

-Nhà ăn

-Quán cà phê, giải khát

-Câu lạc bộ; nhà văn hoá

-Trường học

-Nhà trẻ

-Bệnh viện

Giường Chỗ ngồi Chỗ Chỗ Học sinh Trẻ em Giường bệnh

1

3

15 5ữ10

10 2ữ3 0,4ữ0,5

200-300 50-80 10-15 8-25 15-25 50-100 300-600

Một yếu tố cơ bản khác liên quan đến việc tính toán thiết bị mạng lưới thoát nước và các công trình xử lý nước thải là chế độ thải nước Lưu lượng nước thải chảy

đến các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ không ổn định trong một ngày đêm (hình 4) cũng như trong từng mùa Ban đêm do ít thiết bị vệ sinh hoạt động, lượng nước thải rất nhỏ Trong thời gian cao điểm, lưu lượng nước thải có thể lớn gấp 6-8 lần thời điểm trung bình Trường hợp nhiều thiết bị vệ sinh cùng hoạt động đồng thời thì nước thải chảy liên tục tới trạm xử lý Chế độ thải nước đặc trưng bằng hệ số thải nước không điều hoà chung Kch Đó là tỷ số giữa lưu lượng nước thải trong giờ dùng nước lớn nhất của ngày dùng nước lớn nhất (qh,max) với lưu lượng nước thải trong giờ dùng nước trung bình của ngày dùng nước trung bình (qh,tb) Như vậy:

tb h

h ch

q

q K

,

max ,

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 4 8 12 16 20 24

Hình 4 Biểu đồ thải nước khu dân cư

A- Thị tứ; B- Khu nhà ở 200 người;

C- Khu đô thị 50.000 người

Giá trị Kch phụ thuộc vào

số người sử dụng hệ thống thoát nước, tiêu chuẩn dùng nước,

điều kiện trang thiết bị vệ sinh

và điều kiện khí hậu Lưu lượng nước thải càng lớn hệ số Kch càng nhỏ Dựa vào hệ số Kch có thể xác định được lưu lượng nước thải tính toán của hệ thống thoát nước và các công trình xử

lý nước thải Đối với hệ thống nước thải quy mô vừa và lớn, hệ

số Kch có thể xác định theo các công thức sau

tb

K =1,5+2,5 ( 2)

Trong đó: Qtb -Lưu lượng trung bình, l/s

Trang 10

Thông thường các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ, lưu lượng nước tính toán Qh,max bằng khoảng 1/10 lưu lượng ngày đêm Qng

Chế độ thải nước của bệnh viện không ổn định theo thời gian trong ngày, trong tuần và phụ thuộc vào cấp và quy mô bệnh viện Thông thường, lượng nước sử dụng lớn nhất vào đầu giờ buổi sáng khi bệnh nhân dậy và bắt đầu quá trình khám bệnh Hệ Kch của bệnh viện thường lớn hơn của khu dân cư với tiêu chuẩn cấp nước tương đương từ 2 đến 3 lần.Theo các tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nước hiện hành, hệ

số Kch của bệnh viện là 2,5 Các yếu tố kể trên ảnh hưởng rõ rệt đến việc tính toán, xác định công suất các công trình thoát nước và xử lý nước thải cũng như thiết lập quy trình quản lý, vận hành chúng

.2.3 Thành phần và tính chất nước thải

Các chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt là hàm lượng cặn lơ lửng (SS) , nhu cầu ô xy hoá sinh học (BOD ), nồng độ nitơ amôn, số coliform Lượng chất bẩn tính theo chỉ tiêu chất lơ lửng, BOD5 do một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt của một số nước

được nêu trong tiêu chuẩn xây dựng ( 20TCN 51-84 ) Đối với các ngôi nhà hoặc cụm đân cư độc lập, hàm lượng các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt có thể xác

định theo bảng 2

Bảng 2 Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi nhà

hoặc cụm dân cư độc lập / 25,28 /

g/người.ngày

Nồng độ* , mg/l

Ghi chú:* Nồng độ tính khi tiêu chuẩn thải nước là 170 l/người.ngày

** Số coli *** Số coliform/100 ml

Nước thải bệnh viện có thành phần và tính chất gần giống nước thải sinh hoạt

đô thị, tuy nhiên nồng độ chất bẩn có thấp hơn do tiêu chuẩn sử dụng nước lớn Lượng chất bẩn tính theo đơn vị 1 giường bệnh thải vào hệ thống thoát nước trong một ngày là:

-Chất bẩn lơ lửng : 130g

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	331,27 KB