Định hướng nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải đô thị khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên đến năm 2020

Xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo a/... Theo nguyên lý làm vi c có thể phân thành: công trình xử lý sinh học không hoàn toàn bể aeroten trộn...

M C L C

DANH M C HÌNH iii

DANH M C B NG vi

Kệ HI U VI T T T vii

M Đ U 1

CH NG 1 T NG QUAN TÀI LI U 3

1.1 Tổng quan về h th ng thoát n c và các vấn đề cơ b n trong thi t k h th ng thoát n c 3

1.1.1 Tổng quan về h th ng thoát n c 3

1.1.2 Các vấn đề cơ b n trong lựa chọn h th ng thoát n c đô thị 7

1.2 H th ng và tổ ch c thoát n c th i t i các đô thị Vi t Nam 8

1.2.1 Hi n tr ng h th ng thoát n c th i t i các đô thị Vi t Nam 8

1.2.2 Định h ng h th ng thoát n c đô thị Vi t Nam 8

1.2.3 Tổ ch c h th ng thoát n c đô thị Vi t Nam 9

1.3 Tổng quan về công ngh và công trình xử lý n c th i đô thị 11

1.3.1 Sơ l c về dây chuyền công ngh xử lý n c th i 11

1.3.2 Các công trình xử lý n c th i và chỉ tiêu kinh t kỹ thu t 12

1.4 Gi i thi u chung về thành ph Thái Nguyên 35

CH NG 2 Đ I T NG, N I DUNG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 42

2.1 Đ i t ng nghiên c u 42

2.2 Nội dung nghiên c u 42

2.3 Ph ơng pháp nghiên c u 42

2.3.1 Ph ơng pháp thu th p tài li u, s li u 42

2.3.2 Ph ơng pháp điều tra, kh o sát thực t 43

2.3.3 Ph ơng pháp mô hình toán 43

CH NG 3 K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 48

3.1 Hi n tr ng h th ng thoát n c và cơ s h tầng, dân c khu vực phía B c thành ph Thái Nguyên 48

3.1.1 Hi n tr ng cơ s h tầng 48

3.1.2 Hi n tr ng h th ng thoát n c chung khu vực nghiên c u 50

3.1.3 Hi n tr ng x n c th i sinh ho t từ các khu dân c 55

3.2 Nghiên c u về quy ho ch và sự phát triển c a thành ph Thái Nguyên đ n năm 2020 57

3.2.1 Quy ho ch thành ph Thái Nguyên đ n năm 2020 57

3.2.2 Sự phát triển c a thành ph Thái Nguyên đ n năm 2020 60

3.3 Đề xuất gi i pháp nâng cao hi u qu thu gom và xử lý n c th i đô thị cho khu vực phía B c thành ph Thái Nguyên 63

3.3.1 Những thu n l i và khó khăn trong vi c thu gom n c th i đô thị t i khu vực nghiên c u 63

3.3.2 M c tiêu cần đ t khi đề xuất gi i pháp nâng cao hi u qu thu gom và xử lý n c th i khu phía B c thành ph Thái Nguyên 64

3.3.3 Đề xuất các ph ơng án thu gom và xử lý n c th i cho khu vực nghiên c u 64

3.4 Thi t k m ng l i thu gom và xử lý n c th i khu vực phía B c thành ph Thái Nguyên theo ph ơng án lựa chọn 66

3.4.1 Gi i pháp ch ng ng p úng c c bộ 66

3.4.2 Gi i pháp thu gom n c th i theo từng tuy n đ ng c thể 68

3.4.3 Gi i pháp xử lý n c th i đô thị khu phía B c thành ph Thái Nguyên 73 3.4.4 Mô ph ng các quá trình th y lực trên m ng thoát n c khu phía B c thành ph Thái Nguyên 85

K T LU N VÀ KHUY N NGH 100

1 K t lu n 100

2 Khuy n nghị 101

TÀI LI U THAM KH O 102

PH L C 104

DANH M C HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ h th ng thoát n c chung 3

Hình 1.2 Sơ đồ h th ng thoát n c riêng 5

Hình 1.3 Sơ đồ h th ng thoát n c nửa riêng 6

Hình 1.4 Sơ đồ tổ ch c thoát n c và xử lý n c th i đô thị 11

Hình 1.5 Sơ đồ chung c a một tr m xử lý n c th i 12

Hình 1.6 Sơ đồ cấu t o bể tự ho i, quy mô 10 ng i sử d ng 13

Hình 1.7 Sơ đồ cấu t o gi ng thấm 13

Hình 1.8 Sơ đồ cấu t o bưi lọc ngầm 14

Hình 1.9 Sơ đồ quá trình xử lý n c th i trong đất 16

Hình 1.10 Cơ ch quá trình xử lý n c th i trong hồ sinh v t 18

Hình 1.11 Nguyên lý quá trình XLNT bằng ph ơng pháp bùn ho t tính 19

Hình 1.12 Các kiểu dòng ch y trong bể aeroten 19

Hình 1.13 Sơ đồ ho t động c a h th ng aeroten SBR 20

Hình 1.14 Sơ đồ h th ng aeroten Bardenpho 21

Hình 1.15 Sơ đồ XLNT theo nguyên t c thổi khí kéo dài 22

Hình 1.16 Sơ đồ nguyên t c ho t động c a kênh ôxy hoá tuần hoàn 23

Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý lọc dính bám 24

Hình 1.18 Sơ đồ h th ng đĩa lọc sinh học 25

Hình 1.19 Sơ đồ cấu t o bể l ng hai v 27

Hình 1.20 Sơ đồ cấu t o bể l ng trong k t h p ngăn lên men 28

Hình 1.21 Sơ đồ cấu t o bể lọc kỵ khí 28

Hình 1.22 Sơ đồ cấu t o và nguyên t c ho t động c a bể UASB 29

Hình 2.1 Các kh i xử lý chính c a mô hình SWMM 44

Hình 2.2 Sơ đồ mô ph ng m ng l i thoát n c trong SWMM 45

Hình 2.3 Giao di n làm vi c c a mô hình Steady 46

Hình 2.4 Giao di n tính toán cân bằng v t chất trên mô hình Steady 46

Hình 2.5 B n đồ vị trí khu vực nghiên c u trong b n đồ tổng thể thành ph Thái Nguyên 47

Hình 3.1 Sơ đồ thu gom n c tr c nhà ậ Kiểu K1 68

Hình 3.2 Sơ đồ thu gom n c sau nhà ậ Kiểu K2 69

Hình 3.3 Sơ đồ thu n c th i sau nhà có bơm ậ Kiểu K3 69

Hình 3.4 Sơ đồ thu n c th i v i ga tách - Kiểu K4 70

Hình 3.5 Sơ đồ công ngh xử lý n c th i theo ph ơng án 1 78

Hình 3.6 Sơ đồ công ngh xử lý n c th i theo ph ơng án 2 79

Hình 3.7 Sơ đồ công ngh theo ph ơng án chọn thi t l p trên Steady 81

Hình 3.8 Giao di n nh p các thông s cho nguồn đầu vào 81

Hình 3.9 Nh p các thông s cho công trình tiền xử lý 82

Hình 3.10 Nh p các thông s cho công trình xử lý sinh học 82

Hình 3.11 K t qu tính toán cân bằng chất h th ng xử lý n c th i bằng mô hình Steady 83

Hình 3.12 Sơ đồ mô ph ng m ng thoát n c khu vực nghiên c u 86

Hình 3.13 Giao di n nh p dữ li u cho tiểu l u vực 87

Hình 3.14 Giao di n khai báo thông s m a 87

Hình 3.15 Chuỗi th i gian m a 88

Hình 3.16 Đ ng đặc tính c a tr n m a 88

Hình 3.17 Sơ đồ chôn c ng 89

Hình 3.18 Giao di n nh p dữ li u cho nút 89

Hình 3.19 Giao di n nh p dữ li u cho c ng 90

Hình 3.20 Giao di n khai báo hồ điều hòa 90

Hình 3.21 K t qu mô ph ng di n bi n c a dòng ch y trên h th ng thoát n c t i th i điểm đầu tr n m a 92

Hình 3.22 K t qu mô ph ng di n bi n c a dòng ch y trên h th ng thoát n c t i th i điểm k t thúc tr n m a 92

Hình 3.23 K t qu mô ph ng di n bi n c a dòng ch y trên h th ng thoát n c t i th i điểm đầu tr n m a 93

Hình 3.24 K t qu mô ph ng di n bi n c a dòng ch y trên h th ng thoát n c t i th i điểm tr n m a k t thúc 93

Hình 3.25 Khai báo m c n c dâng trên sông Cầu và đ ng cong đ i di n 94

Hình 3.26 Mực n c th i trong c ng khi có n c dâng 95

Hình 3.27 Giao di n nh p thông s cửa van 95

Hình 3.28 Giao di n khai báo đ i t ng bơm 96

Hình 3.29 Di n bi n c a dòng ch y trong c ng khi có bơm 96

Hình 3.30 Kiểu A - Tr m bơm trong điều ki n bình th ng 98

Hình 3.31 Kiểu B - Tr m bơm trong điều ki n lũ và Tr m xử lý n c th i vẫn làm vi c 99

Hình 3.32 Kiểu C - Tr m bơm trong điều ki n lũ và Tr m xử lý n c th i không làm vi c 99

DANH M C B NG

B ng 1.1 B ng tổng h p các công trình xử lý n c th i 33

B ng 1.2 Mực n c sông Cầu (m) ng v i tần suất lũ 37

B ng 1.3 Tài li u quan sát m a lũ c a tr m khí t ng th y văn Thái Nguyên 37

B ng 1.4 Giá trị s n xuất công nghi p trên địa bàn thành ph Thái Nguyên 39

B ng 1.5 Ho t động phát thanh, truyền hình 40

B ng 1.6 S giáo viên và phổ thông trên địa bàn (năm 2010) 41

B ng 3.1 Hi n tr ng các tuy n đ ng (năm 2010) 48

B ng 3.2 Th ng kê dân s trong khu vực nghiên c u đ n năm 2011 49

B ng 3.3 Chất l ng môi tr ng n c mặt (trên các tuy n su i đổ ra sông Cầu) khu vực nghiên c u, năm 2010 56

B ng 3.4 Quy ho ch các khu dân c ph ng Đồng Quang 58

B ng 3.5 Quy ho ch khu dân c hồ điều hòa X ơng Rồng 58

B ng 3.6 Quy ho ch khu dân c s 2 ph ng Hoàng Văn Th 58

B ng 3.7 Quy ho ch khu dân c s 4 ph ng Túc Duyên 59

B ng 3.8 Quy ho ch khu dân c s 7 ph ng Túc Duyên 59

B ng 3.9 Quy ho ch khu dân c s 2 ph ng Quang Trung 60

B ng 3.10 Tính toán s l ng dân trong khu vực nghiên c u 60

B ng 3.11 Dân s khu vực nghiên c u theo quy ho ch phát triển 61

B ng 3.12 Th ng kê t i trọng thuỷ lực yêu cầu c a Tr m xử lý n c th i 73

B ng 3.13 T i trọng chất ô nhi m cần xử lý 74

B ng 3.14 Yêu cầu chất l ng n c th i sau xử lý t i tr m 74

B ng 3.15 Thông s kỹ thu t cơ b n các công trình trong tr m xử lý n c th i 84

B ng 3.16 Phân chia s l ng tiểu l u vực 85

B ng 3.17 B ng k t qu tính toán đ i v i hồ điều hòa 94

B ng 3.18 Thông s kỹ thu t cơ b n c a h th ng thoát n c đề xuất 97

Kệ HI U VI T T T

1 BOD (Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh học

2 COD (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học

4 EPA (The US Environment Protection

Agency)

Cơ quan b o v môi tr ng Hoa

Kỳ

5 MPN (Most Probable Number) S vi khuẩn có thể l n nhất

6 TSS (Total Suspended Solid) Tổng chất r n lơ lửng

9 UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Bể lọc ng c qua tầng bùn kị

khí

10 SBR (Sequencing Batch Reactor) Bể ph n ng theo mẻ

11 SWMM (Storm Water Management Model) Mô hình qu n lý n c m a

M Đ U

Cùng v i chất th i r n, n c th i là vấn đề gây b c xúc t i hầu h t các đô thị

Vi t Nam Thành ph Thái Nguyên là đô thị lo i I, v i hơn 250 ngàn dân cũng đang

đ ng tr c thách th c c a sự mâu thuẫn giữa phát triển kinh t xư hội và các vấn đề

ô nhi m môi tr ng Thành ph Thái Nguyên có s dân l n, mỗi ngày c tính có kho ng 20 ậ 30 ngàn mét kh i n c th i ch a đ c xử lý/hoặc xử lý ch a đ t tiêu chuẩn, ch a một l ng rất l n các chất ô nhi m trong đó có các chất hữu cơ, dinh

d ỡng và vi khuẩn đổ vào nguồn ti p nh n môi tr ng xung quanh Đây cũng chính

là một trong những nguyên nhân gây suy thoái chất l ng n c sông Cầu - một trong 3 con sông hi n đang đ c quan tâm do môi tr ng t i l u vực đư và đang chịu tác động xấu từ các quá trình ho t động phát triển kinh t xư hội gây nên

Thực t cho thấy, hi n nay, h th ng thoát n c c a hầu h t các khu vực thành

ph Thái Nguyên đư xu ng cấp, không còn kh năng đáp ng đ c v i nhu cầu tiêu thoát n c cho thành ph (đặc bi t là vào mùa m a lũ) [14], quan trọng hơn là hàng ngày vẫn có hàng nghìn mét kh i n c th i sinh ho t c a ng i dân sau khi xử lý sơ

bộ qua các bể tự ho i đổ trực ti p ra sông Cầu, gây nh h ng nghiêm trọng đ n chất n c n c sông Đây cũng chính là một trong thách th c đặt ra cần gi i quy t trong đó có lĩnh vực môi tr ng, khi thành ph Thái Nguyên đư là đô thị lo i I vào năm 2010

Xuất phát từ điều ki n thực ti n nêu trên, lu n văn lựa chọn đề tài: ắĐịnh

hướng nâng cao hiệu quả thu gom và xử ký nước thải đô thị khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên đến năm 2020”

M c tiêu nghiên c u:

M c tiêu nghiên c u c a lu n văn là đánh giá đ c hi n tr ng thu gom và xử

lý n c th i c a khu trung tâm phía B c thành ph Thái Nguyên; dự báo kh năng thu gom, từ đó đề xuất đ c gi i pháp nhằm c i thi n m ng l i thu gom, xử lý

n c th i cho khu vực, định h ng đ n năm 2020

Ph m vi nghiên c u:

Khu vực phía B c thành ph Thái Nguyên thuộc địa bàn c a 09 ph ng: Quang Trung, Quán Triều, Quang Vinh, Phan Đình Phùng, Hoàng Văn Th , Tr ng

V ơng, Gia Sàng, Đồng Quang, Túc Duyên

Tổng di n tích l u vực nghiên c u là kho ng 1200 ha

CH NG 1 T NG QUAN TÀI LI U 1.1 T ng quan về h th ng thoát n ớc vƠ các v n đề c b n trong thi t k

h th ng thoát n ớc

H th ng thoát n c là tổ h p các công trình, thi t bị và các gi i pháp kỹ thu t

đ c tổ ch c để thực hi n nhi m v thoát n c th i ra kh i khu vực

Phân lo i h th ng thoát n c th i: tùy thuộc vào ph ơng th c thu gom, v n chuyển, m c đích và yêu cầu cần xử lý mà phân chia thành:

1 M ng l i đ ng ph 6 M ơng rưnh thu n c m a

2 Gi ng thu n c m a 7 M ng l i thoát n c xí nghi p

5 C ng x n c m a

H th ng thoát n c chung là h th ng, trong đó mọi lo i n c th i (n c

m a, n c th i sinh ho t, n c th i s n xuất) đ c dẫn ậ v n chuyển trong cùng một m ng l i c ng t i tr m xử lý n c th i hoặc vào nguồn ti p nh n Nhiều

tr ng h p ng i ta xây dựng những gi ng tràn tách n c m a t i những điểm cu i

c a đo n c ng góp nhánh và đầu các c ng góp chính để x phần l n l ng n c

m a c a các tr n m a l n đổ ra nguồn n c gần đó để gi m b t kích th c c ng,

gi m l u l ng n c m a t i tr m bơm, lên công trình xử lý và thu hồi toàn bộ

n c th i khi tr i không m a và c n c m a đầu tr n để xử lý [15]

- u điểm của hệ thống:

+ T t nhất về mặt v sinh vì toàn bộ n c th i đều đ c xử lý (n u không tách

n c m a);

+ Kinh t đ i v i các khu nhà cao tầng vì tổng chiều dài c a m ng tiểu khu và

m ng đ ng ph gi m (30 ậ 40%) so v i h th ng thoát n c riêng hoàn toàn Chi phí qu n lý m ng gi m từ 15 đ n 20%

- Nh ợc điểm của hệ thống:

Đ i v i các khu nhà thấp tầng thì:

+ Ch độ th y lực trong ng dẫn và các công trình không điều hòa, nhất là trong điều ki n m a l n nh n c ta (Khi l u l ng nh bùn cát có thể l ng đọng, còn khi m a l n có thể gây ng p úng c c bộ) Qu n lý v n hành rất ph c t p

+ V n đầu t ban đầu cao do không có sự u tiên đ i v i từng lo i n c th i

- Điều kiện áp dụng:

+ Giai đo n đầu xây dựng h th ng thoát n c riêng;

+ Những đô thị hoặc khu đô thị nhà cao tầng, trong nhà có bể tự ho i;

+ Nguồn ti p nh n l n, cho phép x n c th i v i m c độ xử lý thấp;

+ Địa hình thu n l i cho thoát n c, h n ch đ c s l ng thi t bị và cột

n c bơm (h n ch v n đầu t ban đầu);

+ C ng độ m a khu vực nh

* Hệ thống thoát nước riêng

H th ng thoát n c riêng là h th ng có hai hay nhiều m ng l i: một m ng

l i dùng để thoát n c th i bẩn (nh n c th i sinh ho t), tr c khi x ra nguồn

ti p nh n b t buộc ph i xử lý; một m ng l i khác dùng để v n chuyển n c th i quy c là s ch (nh n c m a) có thể x thẳng vào nguồn ti p nh n Tùy vào m c

độ ô nhi m, n c th i s n xuất có thể đ c v n chuyển chung v i n c th i sinh

ho t (n u độ nhi m bẩn cao) hoặc chung v i n c m a (n u độ nhi m bẩn thấp)

N c th i s n xuất có ch a các chất bẩn t ơng tự nh n c th i sinh ho t thì đ c dẫn chung v i n c th i sinh ho t trong cùng một m ng l i N u n c th i s n xuất có ch a các chất khác v i n c th i sinh ho t và không thể xử lý chung hoặc

có ch a các chất độc (kiềm, axit, ) thì nhất thi t ph i v n chuyển trong một m ng

+ Điều ki n v sinh kém hơn vì chất bẩn trong n c m a không đ c xử lý

mà th i trực ti p ra ngoài môi tr ng (nhất là khi nguồn n c ít, kh năng pha loưng kém)

+ N c th i đòi h i ph i xử lý sinh hóa;

+ H th ng thoát n c riêng hoàn toàn không phù h p v i những vùng ngo i

ô, hoặc giai đo n đầu xây dựng h th ng thoát n c c a đô thị

* Hệ thống thoát nước nửa riêng

Hình 1.3 S đ h th ng thoát n ớc nửa riêng

H th ng thoát n c nửa riêng là h th ng trong đó những điểm giao nhau giữa hai m ng l i độc l p ng i ta xây dựng gi ng tràn (h ga tách) tách n c

m a T i những gi ng này, khi l u l ng n c m a ít (giai đo n đầu c a tr n m a) chất l ng n c m a bẩn, n c m a s ch y vào m ng l i thoát n c sinh ho t, theo c ng góp chung đ n dẫn đ n tr m xử lý; khi l u l ng n c m a l n (các tr n

m a kéo dài, ví d , sau 20 phút đầu c a tr n m a l n), chất l ng n c t ơng đ i

s ch, n c m a s tràn qua gi ng tách theo c ng x ra nguồn ti p nh n [17]

+ V n đầu t ban đầu khá cao vì ph i xây dựng đồng th i hai h th ng;

+ Những chỗ giao nhau c a hai m ng ph i xây gi ng (h ga tách) n c m a,

th ng không đ t hi u qu mong mu n về v sinh

- Điều kiện ứng dụng:

+ ng d ng t t t i các đô thị có dân s >50.000 ng i;

+ Yêu cầu m c độ xử lý cao khi:

+ Nguồn ti p nh n trong đô thị nh , không có dòng ch y;

+ Những nơi có nguồn n c sử d ng m c đích t m, thể thao;

+ Nguồn ti p nh n yêu cầu chất l ng n c th i t t khi x vào

Tùy theo điều ki n c thể mà có thể lựa chọn lo i sơ đồ h th ng thoát n c phù h p trên cơ s so sánh các y u t kinh t - kỹ thu t ậ môi tr ng

Không đ c x n c th i vào kênh h , n u trong kênh v<0,05m/s và Q<1m3/s Không đ c x n c th i vào bưi t m, hồ nuôi cá, n u không đ c sự đồng ý c a đơn vị ch qu n

Thoát n c th i cho các nhà máy xí nghi p, cơ s s n xuất kinh doanh th ng theo nguyên t c riêng hoàn toàn

Trong các đô thị l n (dân s > 50.000 ng i) v i m c độ ti n nghi khác nhau

có thể áp d ng h th ng thoát n c nửa riêng (trên th gi i có kho ng 33% áp d ng

- L u l ng và nồng độ các lo i n c th i các giai đo n khác nhau;

- Kh năng gi m l u l ng và nồng độ chất ô nhi m c a n c th i công nghi p bằng vi c áp d ng công ngh h p lý v i h th ng thoát n c tuần hoàn hay

n i ti p trong các khu công nghi p;

- Cần xem xét l i ích xử lý chung n c th i sinh ho t và n c th i s n xuất công nghi p;

- Khái quát về chất l ng n c th i t i điểm sử d ng và t i các điểm x vào nguồn ti p nh n

1.2 H th ng vƠ t ch c thoát n ớc th i t i các đô th Vi t Nam

1.2.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước thải tại các đô thị Việt Nam

Hi n nay h th ng thoát n c c a các đô thị Vi t Nam ch y u vẫn là h th ng

c ng chung giữa n c m a và n c th i Hầu h t n c th i sinh ho t ch a đ c xử

lý

Do đặc điểm hình thành và phát triển thoát n c đô thị Vi t Nam là trong điều

ki n tài chính h n ch do đó m ng l i thoát n c vừa thi u vừa ch p vá, m ng l i

c ng chung ch a đem l i hi u qu trong vi c thoát n c th i

C ng thoát n c th ng có độ d c nh , chất l ng thấp, n c ngầm thấm vào

c ng nhiều, về mùa khô n c ch y ch m gây hi n t ng l ng đọng cặn trong c ng

H th ng c ng thoát n c không kín nh h ng t i các yêu cầu về c nh quan môi tr ng [10]

1.2.2 Định hướng hệ thống thoát nước đô thị Việt Nam

Theo tài li u [3] vi c lựa chọn h th ng thoát n c ph i đ m b o các m c tiêu

nh : giá thành thấp, tôn trọng các điều ki n v sinh môi tr ng

Ngoài ra còn có các căn c khác nh :

Mục tiêu chủ yếu của việc thoát n ớc trong giai đoạn đầu:

N u lấy nhi m v ch ng ng p úng do m a làm trọng thì tất y u ph i lựa chọn kiểu h th ng mà trong đó ph i tho mưn yêu cầu tr c h t là để thoát n c m a, còn nhi m v thoát n c th i chỉ là k t h p Trong tr ng h p này n c ta

th ng áp d ng phổ bi n kiểu c ng chung trong đó n c th i ph i đ c xử lý c c

bộ bằng bể tự ho i Tuy nhiên cần ph i xem xét đ n điều ki n khi đầu t giai đo n

ti p theo thì có thể từng b c chuyển đổi dần thành h th ng c ng riêng Dự án thoát n c Nhiêu Lộc ậ Thị Nghè (NL-TN-1999) là ví d

Ng c l i n u dự án nhằm m c tiêu chính là thu gom và xử lí n c th i thì

vi c lựa chọn kiểu h th ng nào cần ph i đ c so sánh dựa trên những căn c khoa học và những điều ki n c thể c a từng đô thị nh ng nên thiên về vi c áp d ng h

th ng c ng riêng để đ m b o l i ích lâu dài Dự án thoát n c Thành ph Hu là một ví d

Khả năng của nguồn vốn đầu t :

C thể hơn là li u có bao nhiêu tiền để thực hi n dự án đó Đôi khi chính y u

t này quy t định vi c lựa chọn ph ơng án

Trình độ dân trí:

Vi c lựa chọn h th ng thoát n c ph i cân nh c sự phù h p v i t p quán xư hội c a đa s ng i dân trong đô thị đó

1.2.3 Tổ chức hệ thống thoát nước đô thị Việt Nam

Đ i v i n c th i đô thị tổ ch c thoát n c có thể theo hình th c t p trung, phân tán và thoát n c c c bộ

Khi thoát n c t p trung, n c th i từ các tuy n c ng cấp II (tuy n c ng l u vực) đ a về tuy n c ng cấp I (tuy n c ng chính) sau đó đ c bơm về tr m xử lý

n c th i t p trung Nh v y n c th i s đ c dẫn ra kh i đô thị xử lý đ n m c độ yêu cầu và x ra nguồn n c mặt có kh năng tự làm s ch l n (đ i t ng sông hồ ngo i thành)

D ng thoát n c t p trung đ m b o cho môi tr ng có độ an toàn cao, ít bị ô nhi m Xử lý n c th i t p trung d kiểm soát và qu n lý Tuy nhiên vi c đầu t thoát n c th i t p trung rất t n kém do vi c xây dựng tuy n c ng chính dài và sâu,

s l ng tr m bơm chuyển ti p nhiều Mặt khác khi đô thị phát triển không đồng

bộ theo không gian và th i gian vi c xây dựng tr m xử lý t p trung và tuy n c ng chính là không phù h p Vi c đầu t kinh phí l n cho các công trình này ngay từ đầu rất khó khăn

Do khó khăn và không kinh t khi xây dựng các tuy n c ng thoát n c quá dài trên địa hình bằng phẳng và mực n c ngầm cao, ng i ta th ng dùng h th ng thoát n c phân tán theo các l u vực sông hồ Do đặc điểm địa hình và sự hình thành các đô thị n c ta, h th ng thoát n c th ng phân ra các l u vực nh và độc l p Tr m xử lý n c th i phân tán th ng là lo i quy mô nh và vừa Xây dựng các tr m xử lý nh và vừa s t n d ng đ c điều ki n tự nhiên cũng nh kh năng làm s ch c a các sông hồ đô thị để phân huỷ chất bẩn

Vi c xây dựng h th ng thoát n c d ng phân tán cũng phù h p v i điều ki n kinh t h n hẹp và sự phát triển đô thị Tổng giá thành xây dựng h th ng thoát

n c phân tán gi m đáng kể do không ph i xây dựng các tuy n thoát n c th i t p trung, các khu vực đô thị trong cùng một l u vực th ng đ c phát triển đồng th i,

do đó vi c xây dựng h th ng thoát n c phân tán s không bị lưng phí Các công trình xử lý phân tán th ng đ c b trí h p kh i, d v n hành và qu n lý

Nh c điểm chính c a h th ng thoát n c phân tán là d làm mất c nh quan

do vi c xây dựng tr m xử lý bên trong đô thị N u thi t k và v n hành không đúng

kỹ thu t có thể gây ra mùi hôi th i khó chịu nh h ng đ n môi tr ng khu đô thị xung quanh N u trong n c th i sau khi xử lý hàm l ng nitơ (N) và ph tpho (P) còn cao có thể gây nhi m bẩn th cấp cho sông hồ đô thị do hi n t ng phú d ỡng

Tr m xử lý n c th i phân tán có quy mô, công ngh và m c độ xử lý rất khác nhau, do đó vi c qu n lý và v n hành chúng rất ph c t p Vi c tìm vị trí đặt các

tr m xử lý phân tán trong đô thị cũng có thể gặp nhiều khó khăn

H th ng thoỏt n c phõn tỏn thớch h p cho cỏc đụ thị cú d ng h th ng thoỏt

n c riờng hoặc nửa riờng, nằm trong vựng địa hỡnh bằng phẳng nhiều sụng hồ Cỏc vớ d điển hỡnh cho h th ng thoỏt n c phõn tỏn là: h th ng thoỏt n c Hà Nội v i 7 vựng, h th ng thoỏt n c thành ph Đà L t v i 5 khu vực [7]

Trong tr ng h p cỏc đ i t ng thoỏt n c nằm vị trớ riờng r , độc l p hoặc cỏch xa h th ng thoỏt n c t p trung, ng i ta th ng sử d ng h th ng thoỏt n c

th i c c bộ k t h p v i xử lý t i chỗ N c th i sau khi xử lý đ t cỏc tiờu chuẩn v sinh đ c cho thấm vào đất hoặc th i trực ti p vào sụng hồ Vớ d điển hỡnh cho thoỏt n c c c bộ là khu vực Linh Đàm - Định Cụng - Phỏp Võn thuộc phớa Nam

Hà Nội M ng l i thoỏt n c c c bộ cú thể cú đ ng c ng hoặc khụng cú đ ng

c ng, tr m xử lý cú hi u qu xử lý khỏ cao, qu n lý và v n hành đơn gi n Tuy nhiờn do cỏc cụng trỡnh c a tr m xử lý b trớ gần nhà và khu dõn c nờn điều ki n

Ng u ồ n t iếp n h ận n - ớ c t h ả i

3

N- ớ c m- a đợ t đầu Cấp n - ớ c s in h h o ạ t

Cụng ngh xử lý n c th i đ c lựa chọn cho mỗi tr ng h p c thể ph thuộc vào hai y u t chớnh: thành phần, tớnh chất và cỏc điều ki n đầu vào khỏc c a

n c th i, tiêu chuẩn chất l ng n c th i đầu ra… Trong nội dung xử lý n c th i luôn bao gồm hai phần chính: xử lý n c th i và xử lý bùn cặn [5] [6]

Nội dung chính c a quá trình xử lý n c th i bao gồm:

- Xử lý các v t chất lơ lửng vào keo;

- Xử lý các v t chất tan (ch y u là các chất hữu cơ);

- Xử lý các chất dinh d ỡng (N,P );

- Xử lý các vi sinh v t gây b nh

Nội dung ch y u c a quá trình xử lý bùn bao gồm:

- Bằng các bi n pháp hoá học, sinh học, nhi t học để làm cho bùn không còn lên men, đ m b o v sinh môi tr ng (quá trình ổn định bùn);

- Làm khô bùn bằng ph ơng pháp tự nhiên hoặc nhân t o;

- V n chuyển bùn đ n nơi sử d ng hoặc nơi th i b

Sơ đồ chung c a một tr m xử lý n c th i có thể biểu di n thông qua Hình 1.5

d i đây:

Xö lý n- í c th¶i

Xö lý bï n cÆn

M«i tr- êngtiÕp nhËn

N¬i sö dônghoÆc th¶i bá

Cơ chế hoạt động: Bể tự ho i là công trình xử lý n c th i sơ bộ đồng th i

thực hi n hai ch c năng: l ng n c th i và lên men cặn l ng Do v n t c n c trong

bể nh phần l n cặn lơ lửng đ c l ng l i Sau đó cặn l ng lên men y m khí (lên men axit) t o ra các chất khí Một s tr ng h p bể đ c xây dựng thêm ngăn lọc kị khí theo nguyên lý lọc ng c từ d i lên [8]

Cơ chế hoạt động: Gi ng thấm là công trình xử lý n c th i bằng ph ơng

pháp lọc qua các l p cát, s i và ôxy hoá kỵ khí các chất hữu cơ đ c hấp ph trên

Phạm vi ứng dụng: Gi ng thấm th ng đ c sử d ng sau bể tự ho i hay bể

l ng hai v Gi ng thấm đ c sử d ng những nơi đất d thấm n c, mực n c ngầm thấp

c/ Bưi lọc ng m

Cơ chế hoạt động: Khi đi qua bưi lọc ngầm các chất bẩn s đ c hấp ph theo

con đ ng thấm lọc sau đó chúng bị ôxy hoá sinh hoá (hi u khí và kỵ khí) [9]

Phạm vi ứng dụng: Bưi lọc ngầm th ng đ c sử d ng sau bể tự ho i hay bể

l ng hai v Bưi lọc ngầm đ c sử d ng những nơi n c ngầm gần mặt đất và không thể xây dựng gi ng thấm

1.3 2.2 Xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp cơ học

Một s các công trình xử lý cơ học nh thi t bị ch n rác, bể l ng cát đ c coi là công trình xử lý sơ bộ n c th i tr c khi đ a vào dây chuyền công ngh xử

lý vì v y các công trình lo i này không đ c xét đ n trong nghiên c u này

Công trình xử lý bằng ph ơng pháp cơ học đ c dùng đ n nhiều nhất trong các quy trình xử lý n c th i chính là các bể l ng Các lo i bể l ng th ng đ c dùng tr c và sau công trình xử lý sinh học nhân t o Bể l ng dùng tr c công trình

xử lý sinh học còn gọi là bể l ng đ t một, bể l ng đ t một có nhi m v gi m b t

l ng cặn lơ lửng và một phần BOD để đ m b o cho ho t động ổn định c a công

trình xử lý sinh học phía sau Bể l ng dùng sau công trình xử lý sinh học gọi là bể

l ng đ t hai

Cơ chế hoạt động: Cơ ch ho t động c a các lo i bể l ng ch y u là dựa trên

nguyên lý các t p chất vô cơ và hữu cơ không tan trong n c th i s bị l ng xu ng

d i tác d ng c a trọng lực hay lực ly tâm

Phân lo i và ph m vi ng d ng: Bể l ng đ c phân ra thành các lo i khác nhau theo h ng dòng ch y c a n c th i nh : bể l ng đ ng, bể l ng ngang, bể

l ng ly tâm, xiclon thuỷ lực Ngoài ra còn có các lo i bể l ng khác nh : bể l ng hai

v , bể l ng trong có tầng cặn lơ lửng, bể l ng có l p m ng (bể l ng lamen) Bể

l ng đ ng th ng dùng cho các tr m công suất vừa và nh (th ng là d i 20.000

m3/ngày), bể l ng ngang dùng cho các tr m công suất vừa và l n (trên 15.000

m3/ngày), bể l ng ly tâm dùng cho các tr m công suất l n (trên 20.000 m3/ngày) Ngoài ra bể lẳng còn đ c k t h p vào các công trình khác nh trong bể l ng hai

v , bể l ng trong v i tầng cặn lơ lửng, các lo i công trình này th ng dùng cho

tr m có quy mô công suất nh (d i 10.000 m3/ngày đêm)

Hiệu quả xử lý: Bể l ng có kh năng làm gi m BOD c a n c th i 30 - 40%,

gi m SS từ 40 - 60%, hi u suất xử lý c a bể l ng tùy thuộc vào từng lo i bể l ng Ví

d nh bể l ng đ ng th ng có hi u suất kho ng 45 - 48% nh ng n u sử d ng bể

l ng đ ng v i l p m ng (bể l ng lamen) thì hi u suất có thể đ t t i 80% Tuy nhiên cần chú ý n u n c th i đư qua l ng sơ bộ 30 phút thì bể l ng đ t một s không có tác d ng xử lý nữa

1.3.2.3 Xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

a/ Xử lý n ớc th i trong đ t

Cơ chế hoạt động: Khi n c th i đ c lọc qua đất, các chất lơ lửng, chất keo

s đ c giữ l i những l p trên Những chất đó t o nên l p màng gồm vô s vi sinh v t có kh năng hấp ph và ôxy hoá các chất hữu cơ có trong n c th i

Các lo i công trình xử lý trong đất là: cánh đồng t i, cánh đồng lọc, cánh đồng ng p n c…

Hình 1.9 S đ quá trình xử lý n ớc th i trong đ t

Hiệu quả xử lý: Hi u suất xử lý n c th i trong cánh đồng ng p n c ph

thuộc nhiều y u t nh lo i đất, độ ẩm c a đất, t i trọng và ch độ cấp n c th i

C thể xử lý n c th i trong đất có thể gi m t i 85% - 95% SS, 90% - 95% BOD và phần l n các vi khuẩn gây b nh

Phạm vi ứng dụng: Do sử d ng tác nhân tự nhiên để xử lý n c th i do đó khó

điều khiển và kiểm soát Tuy nhiên giá thành xây dựng rẻ, qu n lý đơn gi n và có

hi u qu kinh t cao khi thu hồi sinh kh i cây trồng trên đó

b/ H sinh v t

Cơ chế hoạt động: Khi vào hồ do v n t c nh , các lo i cặn đ c l ng xu ng

đáy Các chất bẩn hữu cơ còn l i trong n c s đ c hấp ph và ôxy hoá b i các vi khuẩn Nguồn ôxy hoà tan đ c cung cấp cho quá trình ôxy hoá đ c lấy từ quá trình khu ch tán ôxy từ không khí vào n c và từ sự quang h p c a các loài t o, ngoài ra có thể tăng c ng l ng ôxy hoà tan bằng các bi n pháp nhân t o nh khuấy trộn bể mặt hay bơm s c không khí [18]

Phân loại: Theo b n chất quá trình xử lý n c th i và điều ki n cung cấp ôxy

cho nó ta chia thành hai nhóm chính là: hồ sinh v t ổn định n c th i và hồ làm thoáng nhân t o

Trong nhóm hồ sinh v t ổn định n c th i l i có thể chia làm ba lo i theo cơ

ch c a các ph n ng sinh học di n ra trong hồ là: hồ sinh v t hi u khí, hồ sinh v t

Hiệu quả xử lý: Hồ sinh học tự nhiên có thể đ t hi u qu xử lý là 80% - 90%

SS, 70% - 95% BOD và phần rất l n các vi khuẩn gây b nh C thể là hồ sinh v t

hi u khí cao t i dùng khi BOD l n có thể đ t hi u suất xử lý là 80 - 95% BOD, hồ sinh v t hi u khí xử lý tri t để có thể đ t hi u suất 20 - 60% theo BOD và 20 - 40% theo SS, hồ sinh v t tuỳ ti n có hi u qu khử BOD đ t kho ng 80 - 95%, hồ sinh v t

kỵ khí có hi u qu khử BOD đ t 50 - 85%, hồ làm thoáng nhân t o có thể đ t hi u

qu xử lý BOD lên trên 90% [19]

Phạm vi ứng dụng: Hồ sinh học đư đ c sử d ng từ rất lâu, chi phí đầu t xây

dựng và qu n lý rẻ hơn nhiều so v i các công trình nhân t o Tuy nhiên hồ sinh v t

có nh c điểm là yêu cầu di n tích đất l n và khó điều khiển đ c quá trình xử lý,

n c hồ gây mùi khó chịu v i các khu vực xung quanh do đó rất thích h p v i các vùng ch a có điều ki n kinh t cao, quỹ đất còn rộng Th ng thì hồ kỵ khí và hồ

hi u khí cao t i th ng đ c sử d ng khí nồng độ BOD l n, hồ hi u khí xử lý tri t

để th ng để xử lý b c ba, còn hồ tuỳ ti n là hồ th ng đ c sử d ng nhất để xử lý

n c th i sinh ho t, ngoài ra hồ làm thoáng nhân t o cũng đ c sử d ng cho n c

th i sinh ho t để tăng c ng cho hồ sinh v t tuỳ ti n

Hình 1.10 C ch quá trình xử lý n ớc th i trong h sinh v t

1.3 2.4 Xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo

a/ Các công trình xử lý n ớc th i bằng ph ng pháp bùn ho t tính [13]

Cơ chế hoạt động: Khi n c th i đi vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn

ho t tính đ c hình thành mà h t nhân c a nó là các phần tử cặn lơ lửng Các lo i vi khuẩn hi u khí đ n c trú và phát triển dần t o nên các bông bùn và ti p t c hấp th các chất hữu cơ hoà tan, keo… Trong bể aeroten l ng bùn ho t tính tăng dần lên

và đ c tách ra t i bể l ng đ t hai Một phần bùn ho t tính đ c đ a về bể aeroten

để tham gia một chu trình xử lý n c th i m i

Hình 1.11 Nguyên lý quá trình XLNT bằng ph ng pháp bùn ho t tính

Phân loại: Các công trình xử lý n c th i bằng ph ơng pháp bùn ho t tính

đ c phân lo i theo nhiều lo i dấu hi u khác nhau Theo nguyên lý làm vi c có thể phân thành: công trình xử lý sinh học không hoàn toàn (bể aeroten trộn ), công trình xử lý sinh học hoàn toàn (kênh ôxy hoá, bể aeroten ), công trình xử lý sinh học k t h p ổn định bùn cặn (aeroten thổi khí kéo dài ), công trình xử lý sinh học

k t h p khử các nguyên t dinh d ỡng (aeroten h Bardenpho, kênh ôxy hoá tuần hoàn ) Theo ch độ thuỷ động học trong công trình có thể chia ra: aeroten ho t động theo mẻ (SBR), aeroten đẩy, aeroten trộn

Hình 1.12 Các kiểu dòng ch y trong bể aeroten

Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn th ng

đ c áp d ng cho các tr m xử lý quy mô vừa và nh v i kh năng xử lý theo BOD

có thể đ t t i 95%, bể aeroten phân ph i t i trong theo b c cũng có kh năng xử lý theo BOD đ t t i 95%, còn bể aeroten kiểu ổn định - ti p xúc có kh năng xử lý theo BOD đ t kho ng 90%

Một số công trình xử lý bằng ph ơng pháp bùn hoạt tính, hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng:

a.1 Bể aeroten hoạt động gián đoạn (SBR)

Cơ chế hoạt động: Quá trình di n ra trong bể ho t động gián đo n t ơng tự

nh quá trình di n ra trong bể aeroten thông th ng nh ng có một điểm khác nhau

cơ b n là trong bể aeroten h SBR các quá trình đ c thực hi n ngay trong một bể theo các giai đo n khác nhau: làm đầy n c th i, thổi khí, để l ng tĩnh, x n c th i

và x bùn d

Hình 1.13 S đ ho t đ ng c a h th ng aeroten SBR

Hiệu quả xử lý: Các quá trình trộn n c th i v i bùn, l ng bùn cặn di n ra

gần gi ng v i điều ki n lý t ng nên hi u qu xử lý n c th i cao BOD5 c a n c

th i sau xử lý n c thấp hơn 20 mg/l, hàm l ng cặn lơ lửng từ 3 đ n 25 mg/l và hàm l ng nitơ kho ng 0,3 đ n 12 mg/l

Phạm vi ứng dụng: Bể aeroten ho t động gián đo n có u điểm cấu t o đơn

gi n, hi u qu xử lý cao, khử đ c các nguyên t dinh d ỡng, d v n hành, không chịu nh h ng c a sự dao động l u l ng n c th i, không cần bể l ng đ t hai cũng nh bể điều hoà và l ng đ t một Nh c điểm chính c a bể là công suất xử lý

n c th i nh , ph i có ng i theo dõi th ng xuyên Chính vì v y bể aeroten ho t động gián đo n th ng thích h p cho các tr m công xuất vừa và nh

a.2 Bể aeroten hệ Bardenpho

Cơ chế hoạt động: H aeroten Bardenpho ho t động trên nguyên t c cho n c

th i ch y luân chuyển qua các điều ki n hi u khí và kỵ khí Theo sơ đồ này phần

l n ph tpho đ c tách ra kh i n c th i theo bùn d Nitơ cũng đ c khử trong các bể anoxic nh quá trình khử nitrat

Hình 1.14 S đ h th ng aeroten Bardenpho

Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: H th ng aeroten Bardenpho có kh

năng xử lý các nguyên t dinh d ỡng nh nitơ, ph tpho do đó th ng đ c dùng

để xử lý tri t để n c th i Sau quá trình xử lý BOD c a n c th i có thể gi m đ n 90%, nitơ tổng s gi m đ n 80% và ph tpho tổng s gi m đ n 70% [11]

a.3 Bể aeroten thổi khí kéo dài

Cơ chế hoạt động: Công trình thổi khí kéo dài đ c đặc tr ng b i th i gian

l u n c và l u bùn dài T i trọng hữu cơ thấp do đó giai đo n sau c a quá trình

l u n c và l u bùn các vi khuẩn s thực hi n quá trình ôxy hoá nội bào

Hiệu quả xử lý: Xử lý n c th i theo ph ơng pháp thổi khí kéo dài có thể

gi m đ c 85 ậ 95% BOD và cặn lơ lửng trong n c th i Một phần chất hữu cơ d

th i rữa trong bùn cũng đ c khử nh quá trình hô hấp nội bào Để khử nitơ trong

n c th i công trình thổi khí kéo dài th ng chia làm hai giai đo n: giai đo n nitrat hoá và giai đo n khử nitrat

Phạm vi ứng dụng: Xử lý n c th i bằng ph ơng pháp thổi khí kéo dài có

hi u qu làm s ch cao, l ng bùn d ít nh ng di n tích chi m đất l n Vì v y

ph ơng pháp này th ng đ c ng d ng để xử lý n c th i quy mô vừa và nh (th ng là v i quy mô d i 5.000 m3/ngày)

Hình 1.15 S đ XLNT theo nguyên t c th i khí kéo dƠi

a.4 Kênh ôxy hoá tuần hoàn

Cơ chế hoạt động: Kênh ôxy hoá ho t động theo nguyên lý thổi khí kéo dài và

theo nguyên t c c a aeroten đẩy Các guồng quay đ c b trí để t o thành các vùng

hi u khí (aerobic) và thi u khí (anoxic) luân phiên thay đổi Trong vùng hi u khí

di n ra quá trình ôxy hoá chất hữu cơ và nitrat hoá, trong vùng thi u khí di n ra quá trình hô hấp kỵ khí và khử nitrat

Hiệu quả xử lý: Hi u qu khử BOD c a kênh ôxy hoá tuần hoàn đ t đ n 85 ậ

95%, kh năng khử nitơ đ t m c 40 ậ 80% Bùn d ít do đư đ c ổn định trong quá trình thổi khí kéo dài

Phạm vi ứng dụng: Kênh ôxy hoá tuần hoàn có l ng bùn d ít đư đ c ổn

định t ơng đ i, hi u qu xử lý BOD cao, các chất dinh d ỡng đ c khử đáng kể,

qu n lý v n hành không ph c t p Tuy nhiên do th i gian l u n c l n do đó đòi

h i di n tích chi m đất l n, công trình l i xây h do đó h n ch khi sử d ng cho quy

mô l n Kênh ôxy hoá tuần hoàn th ng đ c sử d ng công xuất đ n 5.000

m3/ngày

Hình 1.16 S đ nguyên t c ho t đ ng c a kênh ôxy hoá tu n hoƠn

b Các quá trình xử lý hi u khí bằng ph ng pháp lọc dính bám

Cơ chế hoạt động: Khi n c th i đi qua l p v t li u lọc bằng các phân tử r n

x p, các vi khuẩn s đ c hấp ph , sinh tr ng và phát triển trên bề mặt l p v t li u lọc t o thành l p màng vi sinh v t Các chất dinh d ỡng trong n c th i khu ch tán qua l p màng vi sinh v t và đ c các vi sinh v t hấp ph và chuyển hoá Sau th i gian ho t động l p màng dày lên và tách ra kh i l p v t li u lọc, đồng th i một l p màng vi sinh v t m i l i hình thành L p màng vi sinh v t bong ra đ c thu gom l i thông qua bể l ng đ t hai

Phân loại: Có nhiều cách phân lo i các công trình xử lý n c th i bằng

ph ơng pháp lọc dính bám, tuy nhiên có thể phân thành các lo i công trình cơ b n theo nguyên t c ho t động c a l p v t li u lọc nh sau: lo i có v t li u lọc ti p xúc không ng p trong n c v i ch độ t i theo chu kỳ (đây là các lo i bể lọc sinh học),

lo i có v t li u lọc ti p xúc ng p trong n c (còn đ c gọi là bể bioten)

Hình 1.17 S đ nguyên lý lọc dính bám

Một số công trình xử lý bằng ph ơng pháp lọc dính bám, hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng:

b.1 Bể lọc sinh học nhỏ giọt và bể lọc sinh học cao tải

Cơ chế hoạt động: Bể lọc sinh học bao gồm một l p các h t v t li u d thấm

n c v i những vi sinh v t sinh tr ng g n k t vào các h t v t li u và n c th i s

đ c ch y qua l p v t li u lọc đó Bể lọc sinh học thuộc lo i có v t li u lọc ti p xúc không ng p trong n c v i ch độ t i theo chu kỳ

Phạm vi ứng dụng và hiệu quả xử lý: Bể lọc sinh học nh giọt th ng đ c sử

d ng trong tr ng h p l u l ng nh từ 50 đ n 1.500 m3/ngày Hi u suất xử lý cao

có thể đ t trên 90% theo BOD Bể lọc sinh học cao t i th ng đ c sử d ng trong

tr ng h p l u l ng từ 500 đ n 20.000 m3/ngày Hi u suất xử lý cao có thể đ t từ 60% đ n 85% theo BOD

b.2 Đĩa lọc sinh học

Cơ chế hoạt động: Đĩa lọc sinh học là ph ơng pháp xử lý sinh học trên

nguyên lý lọc dính bám Đĩa lọc là các tấm v t li u hình tròn đặt ng p một phần và quay ch m trong bể ch a n c th i Sự sinh tr ng sinh học đ c g n k t vào bề mặt các đĩa và hình thành l p màng m ng trên các bề mặt xấp n c c a đĩa Khi đĩa quay, lần l t s làm cho l p màng sinh học ti p xúc v i chất hữu cơ trong n c

th i và v i khí quyển để hấp th ôxi, đ m b o cho sinh kh i tồn t i trong điều ki n

hi u khí Do sinh kh i tăng l p màng trên đĩa dày lên và tự động tách ra kh i đĩa và

đ c l ng l i trong bể l ng đ t hai

Hình 1.18 S đ h th ng đĩa lọc sinh học

Phạm vi ứng dụng và hiệu quả xử lý: Đĩa sinh học có thể dùng để xử lý b c

hai đồng th i cũng có thể ho t động nh nh kiểu quá trình theo mùa, nitrat hoá và khử nitrat Đĩa lọc sinh học có thể sử d ng cho mọi công suất tuy nhiên v i các công suất d i 5.000 m3/ngày là h p lý nhất

b.3 Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập n ớc

Cơ chế hoạt động: Bể lọc sinh học có v t li u lọc ng p n c (bioten) ho t

động theo nguyên lý lọc dính bám V t li u lọc th ng đ c đóng thành kh i và để

ng p trong n c Khí đ c cấp v i áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều hoặc

ng c chiều v i n c th i Khi n c th i đi qua kh i v t li u lọc, BOD c a n c

th i đ c khử nh các quá trình sinh hoá do các vi sinh v t bám trên bề mặt l p v t

li u lọc gây ra

Ngoài ra gần đây còn xuất hi n công ngh sử d ng các h t v t li u lọc polystyren có tỷ trọng nh và cấp khí từ d i lên, các h t polystyren s nằm lơ lửng trong bể t o thành một l p v t li u lọc

Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: Bể lọc sinh học v i v t li u lọc ng p

n c m i đ c áp d ng phổ bi n trong giai đo n gần đây Bể lọc lo i này th ng

đ c áp d ng cho các tr m xử lý quy mô vừa và nh Bể lọc sinh học v i v t li u

lọc ng p n c có thể dùng để xử lý sinh học không hoàn toàn cũng nh xử lý sinh học hoàn toàn Hi u suất xử lý n c th i theo BOD có thể đ t t i 95%

1.3 2.5 Xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp sinh học kỵ khí trong điều kiện nhân tạo

Phân huỷ kỵ khí là một trong những quá trình lâu đ i nhất đ i v i vi c xử lý bùn cặn Nó bao gồm vi c phân huỷ các chất hữu cơ và vô cơ trong điều ki n không

có oxy phân tử Tr c đây ph ơng pháp sinh học kỵ khí th ng đ c áp d ng để

xử lý bùn cặn hoặc n c th i có nồng độ chất hữu cơ cao Gần đây hơn, ng i ta đư

áp d ng bi n pháp kỵ khí để xử lý n c th i có nồng độ chất hữu cơ thấp hơn

Cơ chế hoạt động: Trong điều ki n không có ôxy, chất hữu cơ có thể phân huỷ

nh các vi sinh v t và s n phẩn cu i cùng c a quá trình này là các chất khí nh mêtan (CH4), cácbonnic (CO2) Quá trình chuyển hoá th ng di n ra theo ba b c lần l t là: thuỷ phân, lên men axít, lên men kiềm

Phân loại: Theo nguyên t c ho t động và cơ ch quá trình xử lý n c th i, lên

men bùn cặn ta có thể chia thành các lo i nh sau:

- Bể l ng n c th i k t h p lên men bùn cặn (bể tự ho i, bể l ng hai v , bể

l ng trong k t h p lên men ), các lo i bể này đư và đang đ c sử d ng rộng rưi để

a/ Bể lắng hai vỏ (Bể lắng Imhoff)

Cơ chế hoạt động: Bể l ng hai v gồm hai phần, phần trên c a bể là máng

l ng, phần d i là ngăn lên men bùn cặn N c chuyển động qua máng l ng gi ng

nguyên t c c a bể l ng ngang Do v n t c nh các h t cặn l ng xu ng và rơi vào ngăn lên men Quá trình lên men th ng chỉ dừng l i m c độ lên men axit

Hình 1.19 S đ c u t o bể l ng hai v

Hiệu quả xử lý: Hi u qu l ng th ng là 55% - 60% Các chất hữu cơ đ c

phân huỷ trong ngăn lên men đ t kho ng 40% Độ ẩm c a bùn cặn thay đồi từ 85%

l p trên đ n 95% l p d i (trung bình kho ng 90%)

Phạm vi ứng dụng: Bể l ng hai v đ c áp d ng rộng rưi nhiều nơi trên th

gi i v i công xuất từ hàng ch c đ n hàng ngàn mét kh i n c th i trong ngày

b/ Bể lắng trong kết hợp ngăn lên men

Cơ chế hoạt động: Bể l ng trong k t h p ngăn lên men là sự phát triển c a bể

l ng hai v Tuy nhiên bể l ng trong có ngăn l ng và ngăn lên men độc l p do đó quá trình lên men không làm nh h ng đ n n c th i đư l ng Trong ngăn tự ho i cặn đ c xáo trộn đều hơn do đó quá trình lên men t t hơn Hi u suất c a ngăn l ng cũng cao hơn do có quá trình đông t sinh học di n ra trong ngăn đông t và sự hình thành l p cặn lơ lửng trong ngăn đông t góp phần tăng hi u suất l ng c a bể

Hình 1.20 S đ c u t o bể l ng trong k t h p ngăn lên men

Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: Hi u qu l ng có thể đ t m c 65 đ n

70% Bể l ng trong k t h p ngăn lên men cặn th ng đ c sử d ng cho các tr m xử

lý công suất 500 đ n 5.000 m3/ngày

c/ Bể lọc kỵ khí

Cơ chế hoạt động: Các lo i bể lọc kỵ khí là các bể kín, bên trong có ch a các

v t li u lọc v i vai trò giá thể để các vi sinh v t kỵ khí dính bám, n c th i đ c

đ a vào bể từ trên xu ng hoặc từ d i lên, khí t o thành đ c thu phía trên bể Các v t li u lọc ph i đ m b o độ rỗng l n và ph i đ c thay rửa định kỳ Gần đây

đư xuất hi n xu h ng sử d ng v t li u lọc có trọng l ng riêng nh , khi sử d ng dòng n c th i từ d i lên v t li u lọc s t o thành một tầng lọc lơ lửng

Hình 1.21 S đ c u t o bể lọc kỵ khí

Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: N u đ c qu n lý t t hi u qu lxử lý c a

bể lọc kỵ khí có thể đ t t i 70 - 90% N c th i tr c khi vào bể lọc kỵ khí cần

đ c l ng sơ bộ Bể lọc kỵ khí có các u điểm nh : khă năng khử BOD cao, th i gian l u n c ng n, qu n lý v n hành đơn gi n, t n ít năng l ng, d h p kh i Tuy nhiên bể hay bị t c ngh n, quá trình kh i động kéo dài Vì v y bể th ng đ c sử

d ng cho các tr m xử lý quy mô nh

d/ Bể lọc ng ợc qua tầng bùn lơ lửng kỵ khí (bể UASB)

Cơ chế hoạt động: Trong bể lọc ng c qua tầng bùn lơ lửng kỵ khí (Upflow

Anaerobic Sludge Blanket - bể UASB), dòng n c th i h ng lên đi qua l p bùn lơ lửng Vi c xử lý di n ra khi n c th i ch y t i và ti p xúc ngay v i các h t bùn lơ lửng Các lo i khí t o ra trong điều ki n kỵ khí s t o ra vòng toàn hoàn c c bộ, giúp cho vi c hình thành các h t sinh học trong l p bùn lơ lửng và giữ cho chúng ổn định Khí t o thành trong quá trình xử lý s đ c thu hồi vào mái vòm phía trên bể Dịch l ng - n c th i còn ch a một ít chất lơ lửng và h t sinh học s đi qua ngăn

l ng để tách các h t này kh i n c Bùn cặn đư tách ra s rơi xu ng đáy ngăn l ng

và quay tr l i qua h màng ngăn, rơi xu ng l p bùn

Hình 1.22 S đ c u t o vƠ nguyên t c ho t đ ng c a bể UASB

Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: Bể UASB có hi u qu khử chất hữu cơ

cao, th i gian l u n c ng n, không tiêu t n nhiều năng l ng, cấu t o bể không

ph c t p tuy nhiên vi c kiểm soát các ho t động c a bể khó khăn, yêu cầu có sự ổn định về l u l ng và chất l ng n c th i khá cao, th i gian kh i động kéo dài do

đó ch a đ c ng d ng nhiều trong xử lý n c th i sinh ho t N u đ c qu n lý t t

hi u qu xử lý c a bể lọc ng c qua tầng bùn lơ lửng kỵ khí có thể đ t t i 70 - 75%

1.3.2.6 Xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp hóa học và hóa lý

Các công trình xử lý n c th i bằng ph ơng pháp hoá học đ c sử d ng trong quá trình xử lý n c th i sinh ho t ch y u là các công trình để khử trùng n c th i (khử trùng bằng clo n c, khử trùng bằng clorua vôi ) vào một s công trình xử lý tri t để nh lọc qua v t li u lọc, lọc qua màng lọc

Các công trình xử lý tri t để bằng ph ơng pháp lọc qua v t li u lọc nh than

ho t tính hay qua màng lọc ít đ c áp d ng cho xử lý n c th i sinh ho t trừ khi

có ý định sử d ng ti p cho m c đích cấp n c Vì v y các quá trình này không đ c xét đ n trong ph m vi đề tài

Không có công trình xử lý n c th i bằng ph ơng pháp sinh học nào có kh năng khử trùng đ t tiêu chuẩn, các công trình xử lý sinh học tự nhiên có thể đ t t i

m c 99,9%, các công trình xử lý sinh học nhân t o chỉ đ t m c 91 - 98%, do đó trong các dây chuyền xử lý n c th i th ng ph i có các công trình khử trùng n c

th i tr c khi x ra nguồn ti p nh n Các công trình để khử trùng n c th i bao gồm: h th ng thi t bị cung cấp clorua vôi, cloratơ là các thi t bị để cấp clorua vôi hay clo n c, thi t bị t o ôzôn , máng xáo trộn để xáo trộn hoá chất khử trùng v i

n c th i, bể ti p xúc để cho hoá chất và n c th i có th i gian ti p xúc v i nhau đồng th i giữ l i cặn l ng

1.3 2.7 Công trình xử lý bùn cặn

Trong dây chuyền công ngh xử lý n c th i đôi khi công trình xử lý bùn cặn

đ c k t h p vào các công trình xử lý n c th i Trong m c này ta chỉ nghiên c u các công trình xử lý bùn cặn độc l p

Xử lý bùn cặn bao gồm hai công đo n chính là ổn định bùn cặn và làm khô cặn Quá trình ổn định bùn cặn đ c ti n hành trong bể tự ho i, ngăn bùn c a bể

l ng hai v , ngăn lên men trong bể l ng trong, bể bùn, bể mêtan Quá trình làm khô cặn đ c thực hi n trong sân phơi bùn hay trong các thi t bị làm khô bùn bằng nhi t, thi t bị tách n c ly tâm

Quá trình ổn định bùn cặn ch y u sử d ng các ph ơng pháp vi sinh để phân huỷ các chất hữu cơ d th i rữa thành các h p chất hữu cơ ổn định hoặc các h p chất vô cơ Bùn cặn có thể đ c phân huỷ trong điều ki n hi u khí (ổn định hi u khí) hay trong điều ki n kỵ khí (lên men bùn cặn)

Quá trình làm khô cặn là quá trình tách một phần n c ra kh i bùn cặn từ đó làm gi m thể tích bùn cặn và giúp cho bùn có kh năng v n chuyển d dàng hơn

a/ Công trình phân huỷ bùn trong điều kiện kỵ khí

Các lo i công trình xử lý cặn trong điều ki n kỵ khí ch y u là bể tự ho i, bể

l ng hai v , ngăn lên men c a bể l ng trong, bể mêtan Ngoài các công trình nh

bể tự ho i, bể l ng hai v , bể l ng trong k t h p ngăn lên men đư đ c xét đ n, bể mêtan là một công trình xử lý bùn cặn trong điều ki n kỵ khí đ c áp d ng phổ

bi n

Bể mêtan th ng đ c áp d ng cho các tr m xử lý quy mô vừa và l n, đôi khi cũng đ c áp d ng cho các tr m xử lý quy mô nh vì các quá trình lên men bùn cặn

tự nhiên th ng ch m ch p và khó kiểm soát

Bùn cặn trong bể mêtan đ c khuấy trộn đều và đ c sấy nóng nh các thi t

bị đặc bi t Khi đ c sấy nóng quá trình lên men di n ra thu n l i hơn đồng th i các

lo i tr ng giun sán trong bùn cặn cũng bị tiêu di t do đó đ m b o đ c yêu cầu khử trùng bùn cặn Sau khi qua bể mêtan l ng chất hữu cơ gi m đi có thể đ t m c 45

đ n 50%

Quá trình phân huỷ bùn cặn trong điều ki n kỵ khí th ng đòi h i chi phí đầu

t cao và th ng nh y c m v i các thay đổi về t i trọng, độ pH, nhi t độ Tuy nhiên kh năng xử lý cao hơn ph ơng pháp ổn định hi u khí

b/ Công trình ổn định hiếu khí bùn cặn

Quá trình ổn định hi u khí cặn l ng đ c thực hi n v i bi n pháp cấp khi kéo dài cho bùn cặn để phát triển các vi sinh v t hi u khi d n khi chúng thực hi n quá trình tự ôxy hoá Vi c cấp khí kéo dài có thể thực hi n trong các bể aeroten thông

th ng hay k t h p bể l ng đ t hai hoặc đ c thực hi n trong một bể riêng bi t có cấu t o gi ng nh một bể aeroten

Quá trình ổn định hi u khí th ng đ c áp d ng rộng rưi cho các tr m xử lý công suất nh vì quá trình hi u khí có kh năng thích nghi v i các bi n động về t i trọng, nhi t độ d dàng hơn quá trình kỵ khí

Quá trình ổn định hi u khí yêu cần năng l ng l n hơn nh ng bù l i có chi phí xây l p rẻ hơn quá trình phân huỷ kỵ khí Quá trình ổn định hi u khí không gây mùi hôi th i, tránh kh năng gây nổ, cháy

Hi u qu gi m l ng chất hữu cơ trong bùn cặn có thể đ t m c 30 - 35% Quá trình ổn định hi u khí đ m b o vô trùng tuy nhiên vẫn ch a di t đ c tr ng giun sán do đó vẫn cần ph i khử trùng

c/ Các công trình làm khô bùn cặn

Một bi n pháp khử n c trong bùn cặn hay đ c áp d ng là làm khô trên sân phơi tự nhiên v i công trình xử lý là sân phơi bùn Độ ẩm c a cặn đ c gi m xu ng

là do một phần n c trong bùn cặn bị bay hơi hoặc thấm xu ng đất Sân phơi bùn

th ng thích h p v i các tr m xử lý công suất vừa từ 5.000 đ n 20.000 m3/ngày , ngoài ra sân phơi cũng không thích h p v i những khu vực có độ ẩm l n và có m a nhiều, t i các vùng có m a nhiều sân phơi bùn ph i xây dựng thêm các mái che bằng kính Sau khi làm khô sân phơi bùn độ ẩm c a bùn cặn có thể gi m xu ng

m c d i 75%

V i các tr m xử lý công suất l n n u sử d ng sân phơi bùn s đòi h i di n tích

l n do đó th ng sử d ng các bi n pháp cơ học để làm khô bùn Bi n pháp cơ học còn có thể áp d ng v i các tr m xử lý quy mô vừa và nh khi điều ki n tự nhiên, yêu cầu v sinh môi tr ng hay quỹ đất xây dựng không cho phép xây dựng sân phơi bùn Các ph ơng pháp làm khô bùn cặn bằng cơ học có thể kể đ n là: lọc chân

không, quay ly tâm, lọc ép Các ph ơng pháp lầm khô căn bằng cơ học có kh năng gi m độ ẩm c a bùn cặn xu ng còn 65 đ n 80%

Ngoài ra n u có yêu cầu về độ ẩm c a bùn cặn cao hơn, ng i ta th ng dùng

ph ơng pháp sấy nhi t để xử lý bùn cặn Bi n pháp sấy nhi t có thể sử d ng độc l p hoặc k t h p v i các ph ơng pháp cơ học Bi n pháp xử lý bùn cặn bằng nhi t có thể gi m độ ẩm c a bùn cặn xu ng m c 30 đ n 35% Vi c xử lý bùn cặn bằng

ph ơng pháp nhi t đ c thực hi n trong các công trình nh : lò sấy, lò đ t

V i các tr m xử lý quy mô nh vi c làm khô bùn cặn th ng đ c k t h p trong các công trình xử lý n c th i hoặc không có các yêu cầu cao về vi c làm khô bùn cặn hoặc đ c t p trung về một khu vực xử lý bùn cặn chung cho các tr m xử

95% 95% 90 - - Áp d ng khi

mực n c ngầm thấp

95% 95% 90 - - Áp d ng khi

mực n c ngầm cao