Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa giáo trình dùng cho sinh viên đại học các ngành xây dựng cơ bản trần đức hạ

phải dược khử trùng hoặc khử độc trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điểu kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ thống thoát nước đô thị và sức khỏe của con người khi tiếp

Ts TRẲN ĐỨC HẠ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

QUY MÔ NHỎ VÀ VỪA

(Giáo trình dùng cho sinh viên đại học các ngành xây dựng cơ bản)

NHÀ XU ẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2002

1380-28 - 02KHKT - 02

LỜI NÓI ĐẦU

Ồ nhiễm nguồn nước do tác dộng của nước thải sính hoạt uà sán xuất dang là uốn dề bức xúc hiện nay ở nước ta Các yếu tố kinh tế xã hội và điều kiện tự nhiên là tiền dề cho việc tổ chức hợp lý hệ thống thoát nước và xử lý nước thải các đô thị và khu dân cư Đối với nước ta, thoát nước và xử lỷ nước thải phân tán hoặc xứ ìý nước thải tại chỗ, cũng như kết họp sử dụng nước thải vào các mục đích tưới tiêu, nuôi trồng íhúy sản là một trong những biện pháp hiệu quả đe giải quyết vấn dề môi trường và phát triển bền vững kính tế xã hội Các công trình xử lỷ nước thải quỵ mô nhỏ ưà vừa sẽ phù hợp với khả nâng dầu tư, trình dộ quản ỉỷ vận hành ở các đô thi và khu dân cư hiện nay Các công trình này có chi phí xây dựng và quản lý thấp khi biết

sử dụng khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận và các diều kiện tự nhiên thuận lợi khác vào quá trình xử lý nước thải.

Xuất phát từ quan điếm nêu trên, từ nhiều năm qua, Bộ môn cấp thoát nước Trường đại học xây dựng dã tập trung nghiên cứu các vấn đề về xủ lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, xử ìỷ nước thải quy mô nhỏ và vừa, thoát nước và xử lý nước thải phân tán, xử lý nước thải và chất thải rắn các làng nghề Cuốn sách "Xử lý nước thải

sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa" được viết trên cơ sở tổng hợp các giáo trinh, tài liệu và các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn dề này Với mục đích dùng làm giáo trình và tài liệu tham khảo cho sinh viên dại học khí học môn "Xử lý nước thái",

"Cốp nước và vệ sinh nông thôn" cũng như cho các cán bộ kỹ thuật công tác trong lĩnh vực cấp thoát nước và công nghệ môi trường, tác giả dã cố gắng cung cấp những thông tin cơ bản nhất và những bài tập nâng cao kỹ năng vế tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa.

Trong quá trình biên soạn, tác giá đã nhận dược sự dộng viên cũng như góp ý của các thấy, cô giáo Bộ môn cấp thoát nước Trường dại học xây dựng, các cán bộ kỹ thuật của Công ty tư vấn cấp thoát nước và môi trường Việt Xam (VỈWASE) và các cơ quan khác Sách xuất bản lần dầu với thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, mặt khác các nghiên cứu về xử lý nước thải ở nước ta còn ít nên cuốn sách không thể tránh khỏi các khiếm khuyết Vì thế chúng tôi mong muốn nhận dược các ý kiến đóng góp của bạn dọc Chúng tôi xin tiếp nhộn và chân thành cảm ơn.

TT* ' ■ V

l ả c giá

CÁC CHỮ VIẾT TẮ T TRONG C U ố N SÁCH

BOD (Biological Oxygen Demand)

COD (Chemical Oxygen Demand)

DO (Dissolved Oxygen)

ISO (International Standard Organization)

MPN (Most Probable Number)

SS (Suspended Solids )

TON

TCVN

TCXD

TDS (Total Dissolved Solids)

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Tiêu chuẩn ngành Tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn xây dựng Tổng chất rắn hòa tan

Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí

Xử lý nước thải

Chương I Cơ sỏ lựa chọn c ô n g nghệ và xây dựng trạm xử lý nước 1

1.1.1 Hệ thống thoát nước thải phân tán

Đối với nước thải đô thị, dạng thoát nước cổ thể là tạp trung hoặc phân tán Khi thoát nước tập trung, nước thải từ các tuyến cống cấp II (tuyên cống lun vực) đưa vồ tuyến cống chính (tuyến cống cấp I), sau đó bơm về trạm xử lý nước thải tập trung Như vậy nước thải sẽ được dần

ra khỏi khu vực đô thị, xử lý dên mức độ yêu cầu, sau dó xả ra nguồn nước mặt cỗ khả năng lự làm sạch lớn Dạng thoát nước tập trung đảm bảo cho môi trường có độ an toàn cao, ít bị ổ nhiễm Xử lý nước thải (XLNT) tập trung dỗ 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 lương trạm bơm chuyển tiếp nhiều Mặt khác khi dô thị phát triển không dồng bồ theo không gian và thời gian,việc xây dựng trạm XI ,NT tập trung và tuyến cống chính không phù hợp Đầu tư kinh phí lớn ngay từ ban đầu cho các công trình này rất khó khăn

Trong các đồ thị lớn, do khó khàn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài khi địa hình bằng phẳng và mực nước ngẩm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân tán theo các lưu vực sông, hổ Do dặc điểm địa hình và sự hình thành các kênh hồ trong các dô 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 dối với da

số đô thị nước ta Các trạm XLNT phân tán thường là loại quy mô nhỏ và vừa có công suất

từ 200 đến 10000 mVngày (tương đương với dàn số từ 1000 người đốn 100000 người) Xây dựng các trạm XLNT cho các dô thị nhỏ và cho các lưu vực dộc lập của các đố thị lớn, hoặc các trạm XLNT bệnh viện, các công trình công cộng, dịch vụ quy mô công suất lừ 50 đến

500 mVngày sẽ tận dụng được các điều kiện tự nhiên cũng như khả năng tự làm sạch của sông, kênh, hổ để phân hủy chất bẩn Mặt khác việc xây dựng này cũng phù hợp với khả năng đầu tư và sự phát triển của dô thị Sơ đồ nguyên tắc thoát nước và XLNT phân tán được nêu trên hình 1.1 Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép dược 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 ycu cầu không cao do tận dụng dược khả năng tự làm sạch của các sông hồ Tổng giá thành dầu tư

2 Xử lý nướ c thải sinh hoạ t q u y m ô nhổ v à vừa

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 X LN T phân tán thường được bố trí hợp khối, dỗ vận hành và quản lý

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên tắc tổ chức thoát nước và XLNT phân tán

Nhược điểm chính của hệ thống thoát 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 k ế 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 N và p trong nước thải sau xử lý cồn cao, trong điều kiện quang hợp tốt, các sông hồ đô thị tiếp nhận nước thải có thể bị phú dưỡng

0eutrophication) và dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp Kết quả nghiên cứu của bộ môn Cấp thoát nước trường Đại học Xây dựng từ năm 1980 dến 1991 [8] cho thấy, trong các sông hồ tiếp nhận nước thải đô thị hàm lượng chất hữu cơ (tính theo BO Do bổ sung do nhiễm bẩn thứ cấp thường dao động từ 1,4 đến 4,5 mg/1 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 khán

Chuơng I Cơ sỏ lựa chọn cô n g nghệ v à xây dựng trạm xử íý nưóc 3

Hình 1.2. Các lưu vực thoát nước và vị trí các tr#m XLNT phân tán

theo Quy hoạch thoát nước Hà Nội đến năm 2010

(Lưu vực 1 - lưu vực 6: thoát nước và XLNT phân tán; Lưu vực 7: XLNT tại chỗ)

4 Xử lý nưó c th ả i sinh h o ạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

1- trạm bơm thoát nước tập trung; 2 - trạm XLNT Q = 11000m3/ngàỵ.

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 V í dụ hệ thống thoát nước thải Hà Nội đến năm 2010 được chia thành 7 vùng

Chuông 1 Cờ sỏ lựa chọn cô n g nghệ và xây dựng trạm xử lý nưóc 5

theo phương án quy hoạch của Tổ chức họp tác Quốc tế Nhật Bản (.TICA) (hình 1.2) hoặc thành phố Đà Lạt đến năm 2010 thành 5 khu vực theo Dự án thoát nước và vệ sinh do Tổ chức hỗ trợ phát triển quốc tế Đan Mạch(DANIDA)lập (hình 1.3)

1.1.2 Hệ thống thoát nưóc thải cục bộ

Trong trường hcp 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 hộ 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 dường 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 dể 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 dược khử trùng hoặc khử độc trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điểu 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 trưởng 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 trăm nghìn m 3 trongmột ngày Trường hợp thứ nhất thường là các trạm xử lý nước thải quy mô vừa (công suất từ

1000 đến 10000 m 3/ngày); các trường hợp thứ hai và thứ ba là các trạm quy mô nhỏ (công suất dưới 1000 m 3/ngày) Tổ chức thoát nước khu vực Linh Đàm - Định Công - Pháp Vân phía Nam Hà Nội (lưu vực 7 hình 1.2) là một ví dụ về các hệ thổng thoát nước thải cục bộ cho trường hợp thứ hai Một số đồ 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 thủy 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 họp với 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

12 SỐ LƯỢNG, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

1.2.1 Các loại nưốc thải

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 bộnh viện, trường học, nhà ãn cũng tạo

ra các loại nước thải có thành phẩn và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt Để tiện

6 X ử lý nưòc th ả i sinh h o ạ t q u y m ô nhò và vừa

cho việc lựa chọn phương pháp, dây chuyền công 'nghệ và tính toán thiết k ế các công trình

xử lý nước thải, 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 1 4 ):

N g u ồ n n ư ớ c th ả i t ừ c á c ngôi nhà

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

Hình 1.4 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 1.4 có số lượng, 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 hủy 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, photpho cao Các loại nước thải này thường gây nguy hại đến sức khỏe và dỗ 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 mỡ và p h ế 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 (nitơ

và photpho) Các chất bẩn trong nước thải này dễ tạo khí sinh học và dễ sử dụng làm phân bón

Một sô' nơi người ta nhóm hai loại nước thải thứ hai và thứ ba, gọi tôn chung là "nướcđen"

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

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

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

Mỗi nhóm, mỗi loại nước thải cỗ 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 nêh 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 lỷ 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 Trong m ột 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

Chương ?■ Co sỏ lựa chọn công nghệ và xây dựng trạm xở lý n ư ò c 7

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 thành phố và các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác của đô thị

1.2.2 Số lượng nưóc 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 Nước sử dụng cho sinh hoạt, sau

đổ trở thành nước thải xả vào hệ thống thoát nước được xác dịnh theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam năm 1996 [1] như sau (bảng 1.1)

Bảng 1.1. Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt của đô thị

Tiêu chuẩn cấp nước

đô thị Tỷ lê cấp nước,

%

Tiêu chuẩn, ưng ngày

Tỷ lê cấp nước

%

Tiêu chuẩn, l/ng.ngày

Các nước phát triển có tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt đô thị rất cao, thường dao động

từ 200 đến 500 1/ng.ngày, phụ thuộc vào trang thiết bị vệ sinh và điểu kiện khí hậu khu vực Đối với nông thôn, tiêu chuẩn nước sạch cho sinh hoạt được chọn từ 50 đến 100 1/ng.ngày.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 1/ng.ngày Tuy nhiên theo kết quả nghiên cứu của đề tài B96-34-06 Xử lý nước thải và phế thải rắn bệnh viện" [10], do số lượng cán bộ công nhân viên và người nhà đến chăm nom bệnh nhân 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 (bảng 1.2)

Bảng 1.2. Lưu lượng nước thải các bệnh viện

7T Quy mô bệnh viện, giường bệnh Tiêu chuẩn dùng

6 Bênh viên kết hơp với nghiên cứu và đào tao 1000

-Các bệnh viộn nước ngoài cũng có tiêu chuẩn dùng nước tương tự, dao động từ 500 đến 1000 1/giường.ngày [10]

Để dễ xác định lưu lượng và nồng dộ 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 dương Đó là số dơn vị phục vụ của công trình công cộng,

8 Xử lý nưô c thải sinh h o ạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

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 m ột số công trình công cộng và dịch vụ có thể xác định theo bảng 1.3

Bảng 1.3 Chỉ sô' dân tương đương và tiếu chuẩn nước thải cho m ột dơn vị tín h của công

trình công cộng, dịch vụ trong một ngày

Công trình Đơn vị tính Chỉ sổ dân tương

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 m ô nhỏ và vừa không đều trong m ột ngày đêm (hình 1.5) cũng như trong từng mùa Ban dêm 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 C hế độ thải nước dặc trưng bằng hệ số thải nước không điều hòa chung K ch. Đó

là tỷ số giữa lưu lượng nước thải trong giờ dùng nước lớn nhất của ngày dùng nước lớn nhất

(qh ) với lưu lượng nước thải trong giờ dùng nước trung bình của ngày dùng nước trung binh (qhtb). Như vậy:

% Q ng

giờ trong ngày

Hình 1.5 Biểu đố thải nước khu dân cư

A - thị tứ; B - khu nhà ở 200 người; c - khu đô thị 50000 người.

Giá trị Ả ^p h ụ thuộc vào số người sứ dụng hệ thống thoát nước, tiêu chuẩn dùng nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh và điểu kiện khí hậu Lưu lượng nước thải càng lớn hệ số Krh

càng nhỏ Dựa vào hệ số Kch có thể xác định được lưu lượng nước thải tính toán của hộ thống thoát nước và các công trình xử lý nước thải Đối với hệ thống nước thải quy mồ vừa

và lớn, hộ số K, h cổ thể xác định theo các công thức sau

Chuông ỉ Cơ sỏ lựg chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nưóc 9

- Đối với hệ thống thoát nước thải quy mô vừa [28j :

0,81

títb

trong đó: QIb - lưu lượng trung bình, mVh

- Đối với hệ thống nước thải quy mô nhỏ: [28]

trong đó: Q,h - lưu lượng trung bình, 1/s

Thông thường các công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ, lưu lượng nước tính toán

Qhmax hằng khoảng 1/10 lưu lượng ngày đêm Qng.

Chế độ thải nước của bệnh viện khổng ổn định theo thời gian trong ngày, trong tuần

mà 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 dầu quá trinh khám bệnh I lệ Kch của bệnh viện thường lớn hơn của khu dân cư với tiêu chuẩn cấp nước tương đương từ 2 dến 3 lần.Theo các tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nước hiện hành, hệ số Kch của bệnh viện là 2,5 Các số liệu diều tra khảo sát của dề tài B96-16-6D-37 cho thấy hộ số không diều hòa K,h

phụ thuộc vào quy mô bệnh viện dao động từ 1,8 đến 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

1.2.3 Thành phần và tính chất nưốc thải

Nước thải là hệ đa phân tán thô bao gồm nước và các chất bẩn Các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ các hoạt động của con người Các chất bẩn này với thành phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được và các các chất hòa tan Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt dược biểu diễn theo sơ

đồ hình 1.6

Nước thải 99.9% 0 1 %

Protein Cacbonhydrat Các chất béo Cát Muối Kim loại

Hình 1.6. Thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt

Theo Stroganov X.N [21], các nguyên tố chủ yếu tham gia trong thành phần nước thải

là cacbon, hydro, oxy và nitơ với tỷ lệ C 12II260 6N Theo ImhotT [35 Ị khối lượng chất bẩn do

10 x ử lý nưỏ c th ả i sinh h o ạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

một người thải vào nước thải sinh hoạt trong một ngày được xác định theo bảng 1.4

Bảng 1.4. Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt, g/ngưdi.ngày

Thành phần Căn lắnq Chất rắn khônq lắnq Chất hòa tan Tổnq cônq

- Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất có thể bị phân hủy sinh học)

- Các chất dinh dưỡng (các hợp chất nitơ và photpho)

- Các vi sinh vật gây bệnh

Tổng các chất rắn trong nước thải (Total Solids-TS) được chia ra hai loại là tổng các chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids -TDS) và tổng các chất lơ lửng (Total Dissolved Solids -SS) Các chất lơ lửng được giữ lại trên giấy lọc độ rỗng 1,2(im Các chất lọt qua giấy lọc là phần tử hòa tan hoặc keo

Trong nước thải sinh hoạt, các chất hữu cơ chủ yếu là cacbonhydrat (CHO) như là đường, xenlulozơ; các chất và dầu m ỡ (CHNO) như là axit béo dễ bay hơi; các chất đạm (CHOSP) như là axit amin, amoni và ure (C IION )m Do khó khăn trong việc xác định các thành phần hữu cơ riêng biệt, người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ thông qua lượng oxy tiêu thụ

N hu cầu oxy tiêu thụ theo lý thuyết ('Theoretical Oxygen Demand-ThOD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước cho đến C 0 2 và H 20 Phương trình tổng quát về quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thải như sau:

CaH,,Oc + Cr20 72- + H + - - )u n n ổ n g C rH + C 0 2 + H 20 (1-4)

x ú ctácA g S 0 4Khoảng 95% chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt bị oxy hóa bởi dicromat Nhu cầu

Chuông 1 Cơ sỏ lựa chọn c ô n g nghệ và xây dựng trạm xử lý nưò c— 11

oxy hóa sinh hóa (Biochemicaỉ Oxygen Demand-BOD) là lượng oxy yêu cầu để vi khuẩn oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Trong thời gian đầu (khoảng 5 ngày trong điều kiện 20°C) các vi khuẩn hiếu khí sử dụng oxy để oxy hóa các chất hữu cơ (CBOD) Sau đó, trong điều kiện dư oxy các loại vi khuẩn nitrit và nitrat hổa bắt đầu hoạt động để oxy hóa các hợp phần nitơ thành nitrit và nitrat (NBOD) Quá trình tiêu thụ oxy hóa sinh hóa trong nước thải được biểu diễn theo biểu đồ trên hình 1.7

Thông thường trong nước thải sinh hoạt ở diều kiện 20°c sau 5 ngày lượng oxy tiêu thụ chủ yếu cho oxy hóa sinh hóa cho các chất hữu cơ cacbon (BODs) và sau 20 ngày lượng oxy tiêu thụ cho quá trình sinh hóa là ổn dịnh (BOD20) Mối quan hệ giữa các nhu cầu oxy trong nước thải sinh hoạt có thể xác dịnh gần dúng theo tỷ lệ sau:

Hình 1.7. Quá trình tiêu thụ oxy sinh hóa trong nước thải

Tuy nhiên, một số dạng nitơ hữu cơ như ure và protein sẽ bị thủy phân trong nước tạo thành nitơ amoni Sau đó chúng bị các loại vi khuẩn Nitrosomonas oxy hóa thành nitrit:

12 Xử lý nưỏc th ả i sinh hoạ t q u y m ô nhò v à vừa

tăng sinh khối của thực vật, đặc biệt là các loại tảo và có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước tiếp nhận nước thải

Các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sán có nguồn gốc từ chất thải trực tiếp của con người và tồn tại lâu dài trong nước thải Các dạng vi khuẩn coli thường tồn tại song song cùng với vi khuẩn gây bệnh nên người ta thường dùng chỉ tiêu tổng số vi khuẩn dạng coli (total coliform ) dể dánh giá tình trạng vệ sinh của nước Trong nước thải sinh hoạt,vi khuẩn coli có nguồn gốc từ các hoạt dộng và chất thải của con người là Fecal Coliform (FC) Số FC trong nước thải sinh hoạt có thể từ 105 đến lOVlOOml Ngoài coliform , người

ta còn dùng một số loại vi rút, thực thể khuẩn, dộng vật nguyôn sinh dế’ đánh giá chất lượng vệ sinh của nguồn nước và nước thải

Fiai chỉ tiêu cơ bản dặc trưng cho thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt là hàm lượng cặn lơ lửng s s và nhu cầu oxy hóa sinh học BOD Lượng chất bẩn tính theo chỉ tiêu chất lơ lửng và BODs do một người trong m ột ngày xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt của một số nước được nêu trong bảng 1.5.Ở nước ta Tiêu chuẩn xây dựng (20TCN 51- 84) quy định về lượng chất bẩn tính cho một người dân xả vào hệ thống thoát nước trong

m ột ngày theo bảng 1 ổ.Tuy nhiên cũng thấy rằng các lượng chất bẩn xác định theo bảng 1.5 thấp hơn so với bảng 1.4 Tiêu chuẩn thiết k ế 20TCN 51-84 có thể soát xét lại cho phù hợp và chính xác hơn Đậc điểm về tải lượng và nồng dộ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt các ngôi nhà độc lập theo các nghiên cứu của Cục bảo vệ môi trường Mỹ [28,31 ] dược nôu trong bảng 1.7

Bảng 1.5. Tiêu chuẩn nước thải và lượng chất bẩn trong đó tín h cho một người ở một số nước

Tên nước Tiêu chuẩn thải nước

Bảng 1.6. Lượng chất bẩn của một người tron g m ột ngày xả vào hệ thống

thoát nưóc theo quy định của 20 TCN 51-84

- BODj của nưốc thải chưa lắng 30-35

- BOD5 của nước thải đã lắng 2 5-30

Chương I Co sò lựa chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nưòc— 13

Bảng 1.7 Tải lượng và nồng độ chẵt bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi nhà hoặc

Bảng 1.8 Nồng độ chất bẩn trong nước thải <Jò thị một số nước khí hậu nhiệt đới

Ân Độ (1)

Lima Pêru (2)

Herzliga Israel (3)

Khu Kim Liên

Nguồn: (1) A.Raman and others - Lowcost Waste Treatment, CPHERI, Nagpur, 1972.

(2) F.Valdez-Zamudio, Science o f the total Environment 2,406 (1974)

(3) A.Meron and others- Journal o f the Water Pollution Control Federation 37,1657 (1965).

(4) Báo cáo đề tài NCKFl B94-34-06 'Mô hình các trạm XLNT công suất nhỏ trong điều kiện Việt Nam , Hà Nội tháng 12,1995 ¡91.

14 Xử lý nưóc thải sinh hoạ t q u y m ô nhổ v à vừa

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

- BOD5 : 7()g

- Nitơ amoni : 16g

- Clorua : 18g

Nồng dộ các chất bẩn trong nước thải các bệnh viện có thể xác dịnh theo hảng 1.9

Bảng 1.9 Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải các bệnh viện nưóc ta

Trong nước thải bệnh viện còn chứa các chất thải tẩy rửa, dư lượng dược phẩm và một

số chất độc hại đặc trưng từ quá trình chẩn đoán, xốt nghiệm bệnh nhân Đặc trưng của nước thải bệnh viện là sự xuất hiện của các loại vi khuẩn gây bệnh như Somonella,

Ix p to sp ira y ibrio Choỉeral, Mycobacterium 'Tuberculosis

1? Ô NHIỄM VÀ T ự LÀM SẠCH NGUỒN NƯỚC

1.3.1 ô nhiễm nguồn nưốc

Khi xả nước thải sinh hoạt xử lý chưa dạt yêu cầu vào sông hổ, nguồn nước có thể hị ô nhiễm và chất lượng nước giảm sút do các quá trình saư dây

a L ắng cặn kh u vực m iệng xả. Cặn lắng chứa phần lớn là chất hữu cơ nên dể bị oxy hóa sinh hóa, làm oxy trong nguồn nước bị giảm Trong lớp cặn lắng phía dưới diễn ra quá trình lên men, các chất khí như lí,s , CH,, tạo thành, thoát ra xâm nhập vào trong nước, gây mùi và làm nổi váng bọt tròn bề mặt Cặn lắng còn làm giảm tiết diộn miệng xả, thay đổi đáy sồng hổ, cản trở dòng chảy

b Chê dô oxy trong sông hồ phía hạ lưu m iệng xả thay dổi do quá trình tiêu thụ oxy dế oxy hóa sinh hỏa các chất hữu cư có trong nước thải. Nồng độ oxy hòa tan là yếu

tố giới hạn nên độ giảm của nó sẽ ảnh hưởng xấu dến sự ổn định của hệ sinh thái sồng hổ.Theo quy dịnh của tiêu chuẩn môi trường TCVN 5942-1995, nồng dô oxy hòa tan thấp nhất trong sông hổ là 4 mg/1 Thời gian lính theo chiều dòng chảy khi nồng dộ oxy trong nước sông hổ thâp nhâ't gọi là thời gian tới hạn.Tại thời điểm tới hạn, nguồn nước ổ nhiẽm nặng nhât Thông thường trong tính toán xử lý nước thải, bảo vệ nguổn nước, thời gian này

Chương 1 Cơ sò lựa chọn cô n g nghệ và xâ y dựng trạm xử lý nước 15

không được lớn hơn hai ngày

c Hiện tưrmg phú dưdmg. Các nguyên tố dinh đường có trong nước thải như nitư (N), photpho (P), kali (K) và các chất khoáng khác khi vào nguồn nước sẽ được phù du thực vật, nhất là các loại tảo lam, hấp thụ tạo nên sinh khối trong quá trình quang họp Sự phát triển đột ngột của tảo lam trong nguồn nước giàu chất dinh dưỡng làm cho nước có mùi và

độ màu tăng lên, chế độ oxy trong nguồn nước không ổn dinh Hiện tượng này thường dược gọi là hiện tượng nước nở hoa do phú dưỡng (eutrophication) Sau quá trình phát triển, phù

du thực vật bị chết Xác phù du thực vật sẽ làm tăng thêm một lượng chất hữu co, tạo nên sự nhiễm bẩn lẩn hai trong nguồn nước Nguy co phú dưỡng hồ đô thị do chỉ tiêu photpho được xác dịnh theo công thức của Vollen Weider,1976 [8,17J :

trong dó: Lc- tải lương photpho chuẩn hóa tới hạn, m gP/nr.năm ;

q - tốc độ nước thải chảy qua hổ, m/năm ;

II - độ sâu trung bình của hồ, m

Tải lượng photphat cực dại cho phép xả vào hổ B là:

trong đó: F - diện tích hồ, m 2

Khi lượng photpho xả hằng năm lớn hơn giá trị B, diều kiện phú dưỡng của hồ bắt dầu xuất hiện Các nghiên cứu về quá trình phú dưỡng trong sông hồ dô thị nước ta [7,8,17 j cho thấy lượng chất bẩn bổ sung do nhiễm bẩn lần hai, tính theo BOD5, rất cao nằm ở mức 2,0 đến 5,0 mg/1

d Vi khuẩn gây bệnh. Một số loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại trong nước thải khi ra sồng hồ sẽ thích nghi dần và phát triển mạnh Theo con đường nước nổ sẽ gây bệnh dịch cho người và các động vật khác

Theo Colvis và Marson [ 19Ị, khi xả vào nguồn, nước thải sinh hoạt có thổ gây nhiễm bẩn sông hổ theo 4 mức dộ như sau:

- Độ nhiễm bẩn polixaprobe (P). Trong vùng này nước có hàm lương chất hữu cơ lớn (BODị thường trên 15 mg/1), tích tụ nhiều các khí độc hại, sản phẩm của quá trình phân hủy yếm khí chất hữu CO (IPS, CII,, ) Oxy xâm nhập vào nguồn nước chủ yếu qua khuếch tán

bề mặt Nito chủ yếu là nitơ amoni và nito protein.Trong vùng này không có quang họp Số lượng vi khuẩn từ hàng tràm nghìn đến hàng triệu dơn vị trong một ml Cặn dáy có màu den của FeS Vi khuẩn dị dưỡng phân hủy chất hữu co như Sphaerotilus, vi khuẩn lưu huỳnh

Beggiatoa, Thiothris, các loại thảo trùng là những vi sinh vật dặc trưng cho vùng nước này

- Độ nhiễm bẩn a-mezoxaprobe (a-m). Trong vùng này bắt dầu quá trình phân hủy các chất hữu cơ và amoni hóa diển ra mạnh mẽ BOD, dao dộng từ 6 đến 15 mg/l Trong nước chứa nhiều c o , tự do Số lượng vi khuẩn phân húy chất hữu co khoảng vài trãm nghìn đon vị/1 ml Một số loại vị khuẩn và thảo trùng phát triển mạnh Điển hình là các loại nấm

Leptomitus, ấu trùng Brachionus

ị 11

0 , 5

•7- 1 +

Vcl' ,

16 X ử lý nưóc thải sinh hoạt q u y m ô nhò v à vừa

- Độ nhiễm bẩn Ị3-mezoxaprobe (73-rn). Trong vùng này hầu hết các chất hữu cơ kém bền sinh học đã được khoáng hóa hoàn toàn và BOD5 của nước nằm từ 3 đến 6 mg/1 Trong nước hàm lượng nitơrat và nitơrit tăng lên Số lượng vi khuẩn phân hủy chất hũu cơ khoảng dăm nghìn đến chục nghìn đơn vị/lm l, và có thể tăng lên vào m ùa thủy sinh vật chết Hàm lượng oxy hòa tan và c o 2 thay đổi theo thời gian trong ngày: ban ngày oxy ở mức bão hòa còn ban đêm thường xảy ra thiếu hụt oxy Trong nước có nhiều loại thủy sinh vật khác nhau Trong m ùa ấm, phù du thực vật phát triển mạnh gây nên phú dưỡng Trong bùn xuất hiện ấu trùng muỗi Tuy nhiên thủy sinh vật đặc trưng cho vùng này là các loài tảo

Osillatoria Rubescens, Scenedesmus Quadricauda, trùng bánh xe Vorticella, xạ khuẩn

Actinosphaerium

- Độ nhiễm bẩn Oligoxaprobe (O). Trong vùng này nước bắt đầu phục hồi về trạng thái chất lượng ban dầu Trong nước chỉ còn lại chủ yếu là chất hữu cơ bền vững BOD5 của nước nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/1 Hàm lượng oxy hòa tan trong nước tương dối ổn dịnh Trong bùn đáy ít gặp vi sinh vật tự dưỡng hoặc động vật đáy Nguồn nước sạch thường dược đặc trưng bởi m ột số loại hồng tảo như: Thorea, Batrachospermum, trùng bánh xe

Vorticella Nebuliýera, trùng Mallomonas Caudata

trong đó: Qng -lưu lượng tính toán của nguồn nước ;

Qmh - lưu lượng nước thải xả ra nguồn ;

Y - hộ số xáo trộn, đặc trưng cho phần nước nguồn tham gia xáo trộn với nước thải và phụ thuộc vào chế độ thủy động học của dòng chảy và của cống xả nước thải;

Cmh' c„*và c , - các giá trị nồng độ chất bẩn trong nước thải, nước nguồn tại diểm ban đầu và tại thời diểm t.

Tại tiết diện ban đầu (tại miệng xả) số lần pha loãng bằng 1 (C,= Cníh). Sau đó nồng dộ chất bẩn sẽ giảm dần theo ba vùng sau đây:

- Vùng 1: Pha loãng ban đầu do dòng chảy rối từ cống xả nước thải tạo nên và được dặc trưng bằng số lần pha loãng ban đầu nd (nd> 1);

Chương 1 Co sỏ lựa chọn c ô n g nghệ và xây dựng trạm xử lý nước 17

- Vùng 2: Pha loãng cơ bản do chế độ thủy động học dòng chảy sông hồ tạo nên và đặc trưng bằng số lần pha loãng cơ bản nc.

Số lần pha loãng n tại thời diểm t sẽ là:

- Vùng 3: Pha loãng hoàn toàn nước thải với nguồn nước Hệ số Y tại vùng này sẽ bằng 1 Đối với các chất bẩn bền vững (không bị phân hủy theo thời gian) thì nồng độ chất bẩn c , tại vùng 3 sẽ là:

c , = Cns xQ + C n!h xQ'nth

Qng Qtĩih

(1.12)

Đối với chất bẩn không bền vững (bị phân hủy theo thời gian) thì nồng độ của chúng

bị giảm chủ yếu do sự chuyển hóa và phân hủy

Các đại lượng n hoặc Y dược xác dịnh trên cơ sở giải bài toán khuếch tán rối (1.9) với các nguồn nước có điều kiện biên khác nhau khi xả nước thải vào hồ và hồ chứa với dòng chảy bề mặt tạo nên do gió, số lần pha loãng ban đầu nd sẽ được xác định theo công thức M.A.RuíTel [22] sau dây:

- Khi xả nước thải ở tầng mặt:

đ Qnth+ 0 ,0 0 U U Ỉ2 '

- Khi xả nước thải ở tầng dáy:

Q,h + 0 ,0 0 8 7 //2

n‘1 QIh + 0,000435//2 ’ trong đó: Qnlh - lưu lượng nước thải, m 3/s;

H - chiều sâu đặt cống xả nước thải vào hồ

Trong trường hợp này, số lần cơ bản pha loãng /ỉt xác định như sau:

- Khi xả nước thải ven bờ:

trong đó: X - khoảng cách từ cống xả nước thải đến điểm tính toán;

Ax - khoảng cách giữa các tiết diện tính toán, xác định như sau:

- Cho trường hợp xả ven bờ:

18 X ử lý nưóc th ả i sinh h o ạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

Trong quá trình phân hủy chất bẩn nhờ vi sinh vật sự tiêu thụ và hòa tan oxy trong nguồn nước có quan hệ m ật thiết với nhau Trong sông hồ oxy tiêu thụ chủ yếu cho quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ và được hòa tan vào nước qua sự khuếch tán bề mặt Các quá trình này được đặc trưng bằng các phương trình của Phelp-Streeter :

- Đối với quá trình tiêu thụ oxy:

trong đó: L - BOD của nước;

D - đô thiếu hụt oxy mg/1;

Kị - hằng số tốc độ tiêu thụ oxy, ngày1;

K2 - hằng số tốc độ hòa tan oxy, ngày'1;

t - thời gian thực hiện quá trình, ngày

Hằng số tốc độ tiêu thụ oxy Kị phụ thuộc vào các điều kiện diễn ra trong quá trình tự làm sạch như nhiệt độ nước, vận tốc dòng chảy và được biểu diễn theo biểu thức sau đây:

trong đó: K 1(T) - hằng số tốc độ tiêu thụ oxy trong nguồn nước với vận tốc dòng chảy V,

m/s, trong điều kiện nhiệt độ T,°C;

Ki(20°C) - hằng số tốc độ tiêu thụ oxy của nước nguồn trong điều kiện tĩnh

(v = 0) ở điều kiện 20°C; A:j(20°C) thường được chọn bằng 0,1 n g 1 (nếu là biểu thức có cơ số logarit tự nhiên);

0 - hệ số bù nhiệt độ Arhenius thường chọn từ 1,01 - 1,08;

Kd - hệ số kể đến sự tăng tốc độ tiêu thụ oxy trong nguồn nước động (v > 0);

Kd thường được xác định theo biểu thức P.B Plats [23],

- Với biểu thức cơ số logarit tự nhiên:

Hoặc với biểu thức cơ số logarit thập phân:

Trong điều kiện V = 0, giá trị Kd= 1 và V > 0,2 m/s, Kd(v)= KẬV = 0,2 m/s)

Trong điều kiện các sông hổ đô thị nước ta, các nghiên cứu của Bộ m ôn cấp thoát nước (ĐHXD) [8] cho thấy:

- Đối với sông mương thoát nước khi vận tốc dòng chảy nhỏ hơn 0,02 m /s giá trị K ị

(cơ số logarit tự nhiên) có thể chọn trung bình là:

^ = 0 , 0 1 4 2 + 0,141gL0 ,n g à y '1 , trong đó: L0 - BOD5 của nước sông mương điểm đầu, mg/1

- Đối với hổ đô thị tiếp nhận nước thải sinh hoạt Kị chọn là:

(1.18a)

Chuông 1 Cơ sỏ lựa chọn cô n g nghệ và xâ y dựng trqm xử lý nưóc 19

trong đó: t - thời gian lưu thủy lực trung bình trong hồ về mùa khô, ngày

Đại lượng K2, hằng số tốc độ hòa tan oxy, cũng phụ thuộc các yếu tố nhiệt độ, vận tốc dòng chảy, độ sâu sông hồ K2 có thể xác định theo biểu thức:

Bảng 1.10 Giá trị hằng số tốc độ hòa tan oxy (cơ số logarit thập phân)

đối vơi các loại nguồn nưóc

Đặc tính nguồn nước K, ứng với nhíêt độ, ngày1

-Sông với vận tốc dòng chảy V< 0,5 m/s 0,20 0,215

Biểu đồ hòa tan và tiêu thụ oxy theo mô hình Phelp-Streeter được nêu trên hình 1.8

Hình 1.8 Biểu đổ tích lũy oxy tiêu thụ và oxy hòa tan trong nguồn nước

theo thời gian dòng chảy

tch- thời gian tới hạn; tại thời điểm này nồng độ oxy hòa tan

trong nước thấp nhất, độ thiếu hụt oxy lốn nhất.

Ngoài hai quá trình chủ yếu là tiêu thụ oxy do oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ trong nước và khuếch tán oxy từ khí quyển vào nước còn có các quá trình liên quan đến chế độ oxy của sông hồ như quang hợp, hô hấp của tảo và thực vật, hô hấp cặn lắng Tuy nhiên để đơn giản trong tính toán, xác định mức độ xử lý nước thải cần thiết m à không ảnh hưởng đến hiệu quả bảo vệ nguồn nước người ta chỉ cần sử dụng mô hình Phelp-Streeter trong việc xác định chế độ oxy

20 x ử lý nưóc thải sinh h o ạ t q u y m ô nhò v à vừa

Phương trình tổng quát xác định nồng độ chất hữu cơ theo BOD trong sông hồ đô thị trong điều kiện nước ta theo nghiên cứu [8] như sau:

L,Jm = Lm - H Ơ 1' + i {l,m - L„s )\ữ ~ K'-' +Lbl, (1.20)trong đó: Ltmar- nồng độ chất bẩn lứn nhất theo BOD trong sông hồ tại thời điểm t sau

khi xả nước thải;

n - số lần pha loãng;

lMh, L nị, - BOD của nước nguồn trước khi xả nước thải;

Lhs - BOD bổ sung do các quá trinh tái nhiễm bẩn hoặc cuốn trôi chất bẩn từ

bề mặt, xác định theo bảng 1.11

Bảng 1.11 Hàm lượng BOD5 bổ sung Lbs trong nước kênh, hồ đô th ị khu vực phía Bắc

Kênh, hồ đô thi Hàm lươnq BODfí bổ sunq Lhr, mg/l

Kênh thoát nước đô thị với vận tốc dòng chảy 1 ,4 -2 ,0

V= 0,01 - 0,02 m/s

Hồ đô thị:

- Thời gian lưu nước từ 10 đến 20 ngày 2 ,5 -3 ,5

- Thời gian lưu nước từ 20 đến 40 ngày 3 ,0 -4 ,0

- Thời qian lưu nước trên 40 ngày 3 ,5 -4 ,5

Khi xả nước thải vào sông hồ các loại vi khuẩn gây bệnh cũng có xu th ế bị giảm Theo Chick [34], số lượng vi khuẩn gây bệnh trong sông hồ giảm theo quy luật phản ứng bậc 1 như sau:

trong đó :

— = 10- ^

N a

N a> N - số vi khuẩn gây bệnh ban đầu trong nước thải và sau thời gian lưu

lại trong sông hồ;

K - hằng số tốc độ diệt khuẩn, bằng 2 đối với coỉiỊorm và bằng 0,8 đối với

và nguồn nước mặt loại B với việc sử dụng nước cho các mục đích khác Nồng độ giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm trong các loại nguồn nước này được quy định theo tiêu chuẩn môi trường TCVN 5942-1995 (phụ lục 3) Điều kiện cần khi xác định mức độ XT.NT cẩn thiết là để nước thải khi xả có tính đến khả năng tự làm sạch của nguồn (tính theo 1.3.2) không được làm cho nồng độ chất bấn tại điểm kiểm tra sử dựng nước vượt nồng độ giới hạn cho phép Điều kiện

đủ, khống chế đối với nước thải khi xả vào nguồn nước mặt được quy định theo tiêu chuẩn thiết

k ế nước đổ thị 20TCN 51-84 hoạc tiêu chuẩn môi trường TCVN 5945-1995,

Chuông 1 Cơ sỏ lựa chọn cô n g nghệ và xâ y dựng trạm xử lý nưóc 21

TCVN 6772:2000 (phụ lục 3).Theo quy định này, nước thải một số chí tiêu trong sinh hoạt khi

xả vào nguồn nước phải đáp ứng yêu cầu nêu trong bảng 1 12

Bảng 1.12 Nống độ giói hạn cho phép của một sô' chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

khi xả vào nguổn nước (Theo TCVN 6772:2000)

Ghi chú: KQĐ- Không quy dinh giá trị:

Các mức ỉ,11,111,IV và V: theo loại hình và quy mô công trình dịch vụ.

Như vậy Việc xác định mức độ xử lý nước thải cấn thiết của đối tương thải nước sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa cũng phải dựa trên hai điều kiện cần và đủ nôu trôn Việc kiểm soát

ô nhiễm để xác định mức độ XLNT cần thiết cho khu dân cư hoặc đô thị được thực hiện theo sơ đồ nêu trên hình 1.9

Nước thải các xí

nghiệp công nghiệp

Hình 1.9. Sơ đổ kiểm soát ô nhiễm nước (cơ sở cho việc xác định mức độ XLNT cần thiẽt)

22 Xử lý nưó c thải sinh h o ạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

Nước thải sinh hoạt thường được sử lý theo 3 bước (mức độ) nêu trên hình 1.10 sauđây:

Chương 1 Cd sỏ lựg chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nước 23

- Bước thứ nhất (xử lý bậc một hay xử lý sơ bộ): Làm trong nước thải bằng phương pháp cơ học để loại cặn và các chất rắn lớn Đây là mức độ bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền cổng nghệ XLNT Hàm lượng cặn lư lửng trong nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này phải bé hơn 150 mg/1 nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn các quy định nêu trong bảng 1.12 nếu xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt

- Bước thứ hai (xử lý bậc hai hay xử lý sinh học); XLNT bằng phương pháp sinh học Giai đoạn xử lý này được xác định dựa vào mục dích sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn nước

- Bước thứ ha (xử lý bậc ba hay xử lý triệt dể): Loại bỏ các hợp chất nitơ và photpho khỏi nước thải Giai doạn này rất có ý nghĩa dối với các nước khí hậu nhiệt đới, nơi mà quá trình phú dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đốn chất lượng nước mặt

Giai doạn khứ trùng sau quá trình làm sạch nước thải là yêu cầu bắt buộc dối với một

số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý

Mức độ xử lý nước thải của các dối tượng thoát nước công suất nhỏ và vừa có thể xác dịnh theo các nghiên cứu [9,10,31], nêu trong bảng 1.13

Bảng 1.13 Mức độ XLNT của các đối tượng thoát nuớc cõng suất nhỏ và vừa

nước thải Chất lơ lửng, BODs, Conform

24 X ử lý nưóc th ả i sinh hoạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

1.4.2 Lựa chọn phương pháp và công trình XLNT

Các phương pháp, dây chuyền công nghệ và các công trình X LNT trong đó phải được lựa chọn trên các cơ sở sau:

- Q uy mô (công suất) và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của đô thị, khu dân cư, bệnh viện .)

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó

- Mức độ và các giai đoạn X LNT cần thiết

- Đ iều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thủy văn

- Đ iều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương

- K hả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương (nuôi cá, tưới ruộng, giữ mực nước tạo cảnh quan đô thị )

- D iện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm XLNT

- N guồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác

Các trạm xử lý nước thải công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo m ột loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản, dễ họp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn Yếu tố hợp khối công trình là m ột trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất nhỏ và vừa ở điều kiện nước ta Các công trình xử lý nước thải được hợp khối sẽ hạn chế được việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan đô t h ị Nước thải sinh hoạt có thể xử

lý tại chỗ trong các công trình làm sạch sơ bộ (tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong ‘ nước đen” .), trong công trình xử lý cục bộ đối với hệ thống thoát nước độc lập hoặc trong công trình xử lý tập trung tại trạm xử lý khu vực XLNT tại chỗ sẽ làm giảm chi phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước

Theo cơ chế quá trình làm sạch, các phương pháp X LN T sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa được phân ra như sau:

1 ) XLNT bằng phương pháp cơ học trong các công trình và thiết bị như song chắn rác,

bể lắng cát, bể tách dầu mỡ Đây là các thiết bị, công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt dộng ổn định

2) XLNT bằng phương pháp sinh học kị khí. Quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lôn m en kị khí Đối với các hệ thống thoát nước quy mô nhỏ và vừa người ta thường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng (làm trong nước) với phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình được ứng dụng rộng rãi là các loại bể tự hoại, giếng thấm , bể lắng hai vỏ (bể lắng Imhoff), bể lắng trong kết hợp với ngăn lcn m en, bể lọc ngược qua tầng cặn kị khí (ƯASB)

3) XLNT bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Quá trình xử lý nước thải được dựa trên

sự oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hòa tan N ếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì íỉó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu oxy được vận chuyển và hòa tan trong nước nhờ các yếu

tố tự nhiên thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên Các công

Chương ?■ Cd sỏ lựa chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nưóc 25

trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thuờng được dựa trên nguyôn tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể aeroten trộn, kênh oxy hóa tuần hoàn.) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học), x ử lý sinh học hiếu khí trong diều kiện tự nhiên thường dược tiến hành trong hồ (hổ sinh vật oxy hóa, hồ sinh vật ổn dịnh) hoặc trong dất ngập nước (các loại bãi lọc, đầm lầy nhân tạo)

4) X IM i bằng phương pháp hóa học. Đó là các quá trình khử trùng nước thải bằng hóa chất (các chất clo, ozon), khử nitơ, photpho bằng các hơp chất hóa học nước thải trước khi

sử dụng lại XLNT bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ xử lý trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải

5) X ì lý bùn cặn nước thải. Trong nước thải có các chất không hòa tan như rác, cát, cặn lắng Các loại cát (chủ yếu là thành phần vô cơ và có tỷ trọng lớn) dược phơi khô và đổ san nền, rác dược nghiền nhỏ hoặc vận chuyển vồ bãi chôn lấp rác Cặn lắng dược giữ lại trong các bể lắng đựt một (thường dứợc gọi là cặn sơ cấp) có hàm lượng hữu cơ lớn dược kết hợp với bùn thứ cấp (chủ yếu là sinh khối vi sinh vật dư), hình thành trong quá trình xử

lý sinh học nước thải, xử lý theo các bước tách nước SƯ bộ, ổn dịnh sinh học trong diều kiện yếm khí hoặc hiếu khí và làm khô Bùn cặn sau xử lý có thể sử dụng làm phân bón

Để chọn được phương pháp xử lý sinh' học hợp lý cẩn phải biết hàm lượng chất hữu cơ (BOD,COD) trong nước thải Các phương pháp lên men kị khí thường phù hợp khi nước thải có hàm lượng chất hữu Cữ cao Đối với nước thải hàm lượng chất hữu cơ thấp và tồn tại chủ yếu dưới dạng chất keo và hòa tan, thì cho chúng tiếp xúc với màng sinh vật là hợp lý

Sơ đổ chọn lựa các phương pháp xử lý sinh học nước thải được nêu trong bảng 1.14

Bảng 1.14. Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải

Các nguyên tố dinh dưỡng như N, p có trong nước thải cũng có thể xử lý bằng phương pháp sinh học Các muối nitrat, nitrit tạo thành trong quá trình phân hủy hiếu khí sẽ được khử trong điều kiện thiếu khí (anoxic) trên cơ sở các phản ứng phản nitrat Các công trình kết hợp xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu khí (aerobic) sẽ được giới thiệu trong các chương tiếp theo

Trên cơ sở nghiên cứu sự hình thành hệ thống thoát nước quy mổ nhỏ và vừa, dặc điểm các nguồn nước thải đô thị và điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội nước ta, đề tài NCKH

2 f X if ly nüdc thai sinh hoat q u y m ư nho v ä vCra

B94-16-6D-37 [10] da thiưt läp scf dư tư chiic X LNT cho cäc khu dän cur, thi trän thi xä, cäc cưng trinh cưng cưng vä dich vu neu trän hinh 1 11

Nguưn ticp nhän Doi tuong thột nuưc Xu ly bäc 1 Xä Iv bäc 2 Xä ly bäc 3 hộc sä dung nuưc thäi

N uưc thai ngưi nha hoac khu ,

- jt -t —t lV ‘i/— — Be tir hoai

dän cu doc läp Q<50 m/ngayl -: — Xä ly nuưc thäi trong dät (Xä ly tai chư)

Nuưc thäi sinh hoat thi xä, Xu ly ca hoc X ä ly sinh hoc

nuưc thäi trong d.kien tu nhien thi trän Q=500r10000 ni/ngäy Xu ly sinh

hoc ki klii

Tuưiruưng nuưi cä -Sưng hư

X ä ly sinh hoc

Nguưn tiep nhänDƯi tucmg thột nuưc Xä ly bäc 1 Xä lf bäc 2 Xä ljf bäc 3 hộc sä dung nuưc tl

Hinh 1.11 Sư dư tư chürc xur ly nuưc thäi cäc doi tu d n g th o ä t nird c quy mư nho vä v£ra

Bảng 1.15. Phạm vi sử dụng một số cõng trìn h XLNT quy mô nhỏ và vừa

7 Bể aeroten trôn kết hơp lắng L=25mg/I

8 Kênh oxy hoá tuần hoàn L= 15 mq/l

9 Bể loc sinh hoc nhỏ giot L=15mg/I

10 Bể loc sinh hoc cao tải L=25 mg/l

11 Đĩa loc sinh hoc L=15mg/I

8.105 - 9.105

8.105 - 11.1056.105- 8.105

8.105 - 14.105 9.105 - 16.105 9.105 - 17.105 9.105 -16.105 7.105 - 11 10s 9.105 - 16.105

trùnq khi cần )

Sông , hổ ngoại thành

Bãi loc ngâp nước Không khử trùng sông hồ nội thành

tự nhiên hoặc bể lắng hai vỏ

Bê’ lọc kị khí, bể lọc sinh học nhỏ giọt, aeroten trộn hoặc kênh ô xy hoá tuần hoàn

aeroten trộn, lọc sinh học cao tải hoặc

thành

Chương 1 Cơ sở íựg chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nưòc— 29

Theo sơ đổ hình 1.11, nước thải các đối tượng thoát nước đều phải xử lý qua giai đoạn tách các chất rắn lốn như rác, cát, cặn lắng Các loại cặn lắng được xử lý chủ yếu bằng cách lên men kị khí Các giai đoạn xử lý tiếp theo không bắt buộc, được thiết lập trên cơ sở công suất, thành phần tính chất nước thải, yêu cầu mức độ xử lý và nguồn tiếp nhận

Phạm vi ứng dụng của các loại công trình và thiết bị xử lý nước thải phụ thuộc vào mức độ, giai đoạn xử lý công suất hệ thống thoát nước được nêu trong bảng 1.15 và bảng 1.16

l.ỹ SỬ DỤNG NƯỚC THẢI VÀ BÙN CẶN TRONG NƯỚC THẢI

1.5.1 Các hệ thống thoát nưốc kết hợp tái sử dụng nưốc thải và bùn cặn

trong nưóc thài

Nước thải sinh hoạt chứa lượng lớn các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, vật nuôi Theo 0tterpohl,2000 [29], thành phần chính của nước thải sinh hoạt dược nêu trong bảng 1.17 sau đây

Bảng 1.17 Các hợp phần chính của nước thải sinh hoạt và nguyên tắc xử lý, sử dụng lại

Xử lý và làm phân bón trực tiếp cho cây

Xử lý, sản xuất khí sinh học và cung cấp chất dinh dưỡng bổ sung cho đất

Tỷ lộ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt được nều trong bảng 1.18 Trong nước thải tỷ lệ N:P:K là 5:1:2, trong lúc đó trong phân chuồng là 2:1:2,4

Bảng 1.18 Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt và trong phân bón

30 Xử lý nước th ả i sinh hoạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

các dạng nitơ này quyết định thứ tự ưu tiên xử lý nước thải trong đất

Iiàm lượng photpho tổng số trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị cũng dao dộng lớn, từ 5 dến 50 mg/1 Trong quá trình xử lý sơ bộ nước thải và vận chuyển nước thải vào đất, photpho hữu cơ sỗ bị chuyển hóa sinh học thành photphat Trong môi trường đất kiềm tính, photphat sẽ kết hợp với iôn canxi tạo thành canxi photphat Và ngược lại, trong môi trường axit, photphat sẽ tác dụng với oxit sắt hoặc ôxit nhôm để tạo thành các hợp phần không hòa tan

Phần lán nitơ và hầu hết kali tồn tại ở trạng thái hòa tan và cây trồng dễ hấp thụ photpho thường bị lắng đọng trong bùn cặn

Như vậy, nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn nitơ, photpho, kali là những chất cần thiết cho cây trồng Vì vậy xu th ế sử dụng nước thải dể tưới cây và bùn cặn của nó làm phân bón ngày càng tăng Iliộn nay, người ta thường có các quan điểm phân chia hệ thống thoát nước phân tán quy mô nhỏ và vừa ra các loại : hệ thống thoát nước không tái sử dụng nước thải, tái sử dụng một phần nước thải và tái sử dụng hoàn toàn nước thải. Hệ thống thoát nước phân tán có tái sử dụng nước thải (Decentralised Sanitation and Reuse - DESAR) dược nêu trên hình 1 12

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thông thoát nước phân tán có tái s ử dụng nước thải

Nước thải sau khi lắng sơ bộ có thể sử dụng tưới cho cây trồng Cường độ tưới phụ thuộc vào dặc điểm dất, cây trổng và nồng dộ các chất trong nước thải và dao động từ 0,1 dến 0,2 m/năm (lOOOmVha dến 20000m Vnãm) Phương pháp tưới là tưới ngập hoặc tưới phun Khi dùng nước thải đổ tưới, sản lượng cáy trồng sẽ tăng thêm 20 - 30%

Quá trình xử lý nước thải sinh hoạt sẽ tạo nên lượng lớn bùn cặn (bằng khoảng 1 % thể tích nước thải xử lý) Giá trị phân bón của tầng loại bùn cặn nước thải được nêu trong bảng 1.19 và hàm lượng các nguyên tố vi lượng được nêu trong bảng 1.2 0

Chương 1 Cơ sò lựg chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nưóc— 31

Bảng 1.19. Thành phần các chất dinh dưỡng trong các loại bùn cặn nứdc thải,

Nước thải và bùn cặn của nổ có chứa các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sán Nước thải sinh hoạt là môi trường tồn tại của các loại vi sinh vật trong đó có vi khuẩn gây bệnh Ước tính có khoảng 7000 vi khuẩn Salmonella, 6000-7000 vi khuẩn Shỉgella và 1000 vi khuẩn Vibrio choỉera trong 1 lít nước thải Các loại vi khuẩn Shigella và Vibrio cholera

nhanh chóng bị tiêu diệt trong môi trường nước thải nhưng vi khuẩn Salmonella có khả năng tồn tại lâu dài trong dất Các loại virut cũng xuất hiện nhiều trong nước thải Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn có nhiều các loại trứng giun sán như Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Tơenia và thường gây ra các hậu quả nghiêm trọng khi sử dụng trực tiếp nước thải dể tưới rau, nuôi cá Trong 1 gam bùn cặn chứa từ 5 đến 67 trứng giun sán Trứng giun sán có thể tồn tại trong dất đến 1,5 năm Vì vậy nên hạn chế tưới nước thải trong mùa thu hoạch Đối với các loại rau ăn sống thì không dược tưới nước thải

Với một mức độ nào dó, nước thải dô thị có thể làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong dất khi dùng nó để tưới cây.Theo Fuư, 1976 [30], hàm lượng kim loại nặng trong nước thải các thị trấn và dô thị có sản xuất công nghiệp lớn hơn trong phân bò từ 5 đến 15 lần Hàm lượng Cd, Zn, Cu, Pb trong đất tưới nước thải dô thỊ thường cao hơn trong các mẫu đối chứng tưới nước sông hồ từ 3 dến 20 lần

Bảng 1.20. Hàm lượng kim loại nặng trong các loại phân bón

32 Xử lỷ nưòc thải sinh hoạ t q u y m ô nhò v à vừa

Ca + Mg

V 2trong đó nồng độ các iôn kim loại biểu diễn bằng mg-đg]g/l

Việc tưới các loại nước thải có tỷ lệ RAS xấp xỉ bằng 10 rất dễ gây nguy hiểm cho đất trồng trọt Vì vậy cần thiết phải có sự lựa chọn nước thải phù họp, đã có tách kim loại nặng

và khử độc khi sử dụng để tưới cho cây trồng

M ột trong những hướng xử lý kết hợp với sử dụng bùn cặn nước thải sinh hoạt là lên

m en chúng để tạo khí biogas (chủ yếu là khí metan CH4 chiếm 50-70% ) Bùn cặn và sinh khối thực vật thu hồi từ quá trinh XLNT trên cánh đồng ngập nước, trong hồ sinh vật có khả năng phân hủy để tạo thành biogas Vật liệu để tạo thành khí biogas thường yêu cầu tỷ

lê C ‘N =10:30 cho đến 20:25 Trong khi đó bùn cặn nước thải sinh hoạt hoặc phân tiêu có C:N = 6:10 vì vậy việc bổ sung các loại cỏ, bèo trong thành phần nguyên liệu các hầm biogas là cần thiết N ồng độ chất rắn trong nguyên liệu chiếm 10% Các hầm biogas thường được thiết k ế với tải trọng thể tích là 0,5 đến 3 kg nguyên liệu khô không tro /m 3 thể tích công tác ngày K hí sinh học thu hồi sau khi khử C 0 2 bằng nước vôi có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu

1.5.2 Sử dụng nưốc thải để nuôi trồng thủy sản và nuôi cá

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ và nguyên tố dinh dưỡng, là môi trường cho tảo và các loại sinh vật khác phát triển Theo chu trình dinh dưỡng trong vực nước, nó

là nguồn thức ăn cho cá và các loại thủy sản khác

Tảo và các thực vật nước phát triển trong các hồ sinh vật ổn định hoặc các ao hồ tiếp nhân nước thải không những cung cấp oxy cho các loại vi khuẩn để oxy hóa tiếp tục các chất hữu cơ m à còn tổng hợp nên prôtêin trong sinh khối Trong hồ, tảo và vi khuẩn quan hệ với nhau qua chu trình 0 2 và C 0 2 Theo O N R ix u n a [17], trong hồ sinh vật khi oxy hóa khoảng 180 đến 280 m g/1 chất hữu cơ hòa Han, vi khuẩn tiêu thụ 289+347 mg/1 oxy hòa tan và giải phóng 313+473 mg/1 C 0 2 Trong lúc đó tảo sẽ tiôu thụ 360 -5 5 8 mg/1 C 0 2, giải phóng 3 2 2 -4 9 6 mg/1 0 2 và tạo nên sinh khối là 200+310 mg/1 sinh khối giàu protein K hoảng 50% tổng protein sinh khối của các ao hồ có nguồn gốc từ tảo Tảo sử dụng năng lượng từ ánh sáng m ặt trời, CC)2 và các nguyên tố khoáng khác như N ,P,K dể tổng hợp sinh khối Sản lượng nuôi cấy tảo cao hơn sản lượng trổng hoa m àu khác rất nhiều (bảng 1.21) C ác loài tảo lục đơn bào như

Cholorella, Scenedesmus hoặc tảo lam đa bào như Spirulina giàu protein,m ỡ, cacbon hydrat và vitam in cùng các chất hoạt tính sinh học khác đang được nuôi trồng rộng rãi trong nước thải sinh hoạt ở N hật Bản, các nước Trung Á SNG, Á o [25]

Chương l Cd sỏ lựa chọn cô n g nghệ và xây dựng trạm xử lý nước 33

Bảng 1.21. sản lượng protein của các loại hoa màu khác nhau

Loại hoa màu Sản lươnq proteín, kq/ha.năm

Tảo (trong hổ sinh vât) 82.000

Tảo được nuôi trong các bể ngoài trời đường kính đến 20m, sâu từ 1,0 m - 5,0 m Bể nuôi tảo được khuấy trộn thường xuyên và cung cấp thêm C 0 2 Vi trùng gây bệnh trong nước thải có nuôi trồng tảo có thể bị diệt đến 99,9% Dịch tảo được thu hồi bằng các phương pháp cơ học để làm dược phẩm, làm thức ăn cho gia súc hoặc bơm vào các ao hồ nuôi cá

Sơ đồ làm sạch nước thải kết hợp với nuôi cấy, thu hồi tảo của trạm xử lý nước thải quy mô vừa và làm sạch nước thải kết hợp với nuôi tảo, nuôi cá, tưới vườn (Hệ sinh thái VAC) được nêu trong các hình 1.13 và 1.14

Nước thải

Sinh hoạt

Hình 1.13. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải kết hợp với nuôi tảo

Đối với trạm xử lỷ nước thải quy mô vừa, bể nuôi tảo phải được cấp thêm C 0 2 lấy từ nguồn đốt nhiên liệu và khí sinh học của hệ thống nồi hơi cấp nhiệt (hình 1.13) Việc nuôi trồng tảo ở đây mang tính chất công nghiệp vì sinh khối của nó mang tính sản phẩm cao

34 Xử lý nưóc th ả i sinh h o ạ t q u y m ô nhỏ v à vừa

Đối với từng ngôi nhà hoặc cụm ngôi nhà, ao nuôi tảo là m ột trong các nút của hệ sinh thái vườn-ao-chuồng (VAC) Tảo không cần thu hồi mà được sử dụng trực tiếp để làm thức

ăn cho các động vật nguyên sinh, cá, vịt Phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh, các chất hữu

cơ có trong nước thải sinh hoạt đã được làm sạch nên nước thải có thể sử dụng để tưới rau hoặc rửa chuồng trại

Sử dụng nước thải nuôi cá mang lại hiệu quả kinh tế cao, tuy nhiên lượng oxy đủ, nguồn thức ăn dễ thu nhận và hấp thụ là các yếu tố cần thiết để cá phát triển Vì vậy, cá thường được nuôi ở giai đoạn cuối của hệ thống hồ sinh vật Các loại cá có sản lượng cao thường được nuôi trong môi trường nước thải là cá trắm, mè, rô phi Sản lượng cá nuôi ở các vùng nước thải ở nước ta cũng như m ột số nước khác như Ân Độ, Thái Lan, Philipin [17] dao động từ 1,0 đến 3 tấn/ha.năm Sơ đồ hệ thống hồ sinh vật xử lý nước thải kết hợp nuôi cá nêu trong hình 1.15

Hình 1.14. Sơ đổ hệ thống x ử lý kết hợp sử dụng nước thải quy mô nhỏ (hệ sinh thái VAC)

Hình 1.15 Sơ đổ hệ thống x ử lý nước thải bằng hồ sinh vật kết hợp nuôi cá

Yêu cầu cơ bản đối với việc nuôi cá bằng nước thải là đảm bảo c h ế độ oxy Cá chép phát triển trong nguồn nước có hàm lượng oxy hòa tan lớn hơn 4 mg/l; còn cá hồi đồi hỏi lượng oxy trên 6 mg/1 Tuy nhiên hàm lượng oxy hòa tan phụ thuộc vào tải lượng BOD trong hổ Trong điểu kiện nhiệt đới tải lượng này không lốn hơn 1 gBOD/m 2.ngày Giá trị

pH của nước thải nuôi cá nằm trong khoảng từ 7 đến 8 Thông thường ao hồ nuôi cá có thời gian lưu nước thủy lực từ 3 đến 10 ngày và độ sâu từ 0,5 - 0,8m Với việc nuôi cá trong bậc

Chuông 7 Co sỏ lựa chọn công nghệ và xây dựng trạm xử lý nưòc 35

cuối cùng của hệ thống hồ sinh vật ba bậc nguy cơ ô nhiễm vi khuẩn gây bệnh trong cá giảm hẳn Theo Marais, 1974 [27,33], số lượng íecal coliíbrm có thổ giảm xuống dưới

1000 coli/lOOml trong hồ sinh vật bậc ba, đáp ứng yêu cầu cho phép đối với nguồn nước nuôi cá theo quy định của tổ chức y tế thế giới Khi sử dụng hồ tự nhiên hoặc hồ đô thị để nuôi cá cần phải biết được nó hoạt động như một công trình xử lý hay nguồn tiếp nhận nưởc thải Vấn đề tính toán thiết k ế hệ thống hồ sinh vật kết hợp với nuôi cá sẽ được trình bày trong chương 4 của cuốn sách

Hệ số thải nước không điều hòa Kch xác định theo công thức (1.2a):

0 81

^ = 1,35+ v - ^ ị nV = 1,63

(l87,5)0'2Nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt được xác định theo bảng 1.5 như sau:

- Hàm lượng chất lơ lửng: 55.103/150 = 366 mg/1

- Hàm lượng BODj của nước thải đã lắng: 30.103/l 50 = 200 mg/1

- Hàm lượng nitơ amoni của nước thải: 7.103/l 50 = 466 mg/1

2 Xác định lưu lượng nước thải của một trường học 1200 học sinh trong 2 ca từ 7h00 đến 17h00 hàng ngày.

Giải:

Theo bảng 1.3 chỉ số chất bẩn tương đương của 1 học sinh so với 1 người dân đô thị

là 10 Như vậy lượng nước thải hàng ngày của trường học tương đương với 1200/10 =120 người dân

Lưu lượng nước thải trung bình ngày của trường học là: