thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư phía bắc tp nha trang với công suất 15000m3 ng đêm

Đặc điểm tính chất của nước thải đô thị: Con người trong hoạt động kinh tế xã hội sử dụng một lượng nước rất lớn, nước sau khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy tr

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG 3

CHƯƠNG 1: 4

GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHỐ NHA TRANG VÀ HIỆN TRẠNG NƯỚC THẢI CỦA THÀNH PHỐ NHA TRANG 4

1.1 XUẤT XỨ DỰ ÁN: 4

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI: 7

a Vị trí địa lý: 7

b Hiện trạng dân số và lao động: 7

c Tình hình phát triển kinh tế - xã hội: 7

d Văn hóa, lịch sử: 9

1.3 HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC THẢI: 10

1.3.1 Hiện trạng thu gom nước thải khu dân cư: 10

1.3.2 Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải các cơ sở y tế và công nghiệp: 11

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÍA BẮC 13

2.1 Công nghệ xử lí nước thải đô thị: 13

2.1.1.Đặc điểm tính chất của nước thải đô thị: 13

2.1.2 Lưu lượng nước thải đô thị: 14

2.1.3 Các phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt: 16

2.2 Công nghệ xử lý bùn: 37

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CÓ THỂ ÁP DỤNG CHO NHÀ MÁY XỬ LÍ NƯỚC THẢI 41

3.1 Quy trình xử lý nước thải: 41

3.2 Các công nghệ xử lý nước thải: 41

3.3 Ưu nhược điểm và so sánh lựa chọn phương án 43

3.4 Công nghệ xử lý nước thải bằng mương ôxy hóa 45

3.5 Công nghệ xử lí nước thải bằng “anoxic + aerotank” 45

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

PHÍA BẮC TP.NHA TRANG CÔNG SUẤT 15000M3/NGÀY ĐÊM 46

4.1.Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải: 46

4.2 Tính toán song chắn rác: 48

4.3 Tính toàn bể lắng cát ngang: 50

4.4 Tính toán bể lắng ly tâm 1: 53

4.5 Tính toán bể điều hòa: 55

4.5.1 Tính toán kích thước bể: 55

4.5.2 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: 56

4.5.3 Tính toán máy thổi khí: 56

4.6 Tính toán bể aerotank: 58

4.7 Tính toán bể anoxic: 61

4.8 Tính toán bể lắng đợt II 62

4.8.1 Chức năng: 62

4.8.2 Kích thước bể lắng ly tâm: 62

4.9 Tính toán bể khử trùng 64

4.9.1 Chức năng: 64

4.9.2 Thông số bể khử trùng: 65

4.10 Tính toán bể chứa bùn và bể nén bùn: 66

CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN KINH PHÍ 69

5.1 Dự toán chi phí xây dựng: 69

5.2 Chi phí thiết bị: 69

5.3 Chi phí khấu hao: 70

5.4 Chi phí vận hành: 70

CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 71

6.1 Khởi động hệ thống xử lí nước thải 71

6.2 Kiểm soát thông số vận hành: 72

6.3 Sự cố và biện pháp khắc phục: 72

6.4 Tổ chức quản lý và nguyên tắc an toàn lao động: 74

6.5 Kiểm tra bảo dưỡng thiết bị và hệ thống: 75

KÊT LUẬN – KIẾN NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng dân số phía Bắc thành phố Nha Trang Trang 7 Bảng 2.1 Tiêu chuẩn nước thải từ các khu dịch vụ thương mại Trang 14

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn nước thải từ các công sở Trang 15

Bảng 2.3 Bảng tổng hợp qui trình xử lí nước thải Trang 27 Bảng 2.4: So sánh các công nghệ cô đặc bùn Trang 37 Bảng 3.1 Bảng thống số đầu vào của nhà máy nước thải Trang 40 Bảng 3.2: So sánh phương án xử lý nước thải Trang 43 Bảng 3.3: So sánh các công nghệ cô đặc bùn Trang 56 Bảng 3.4: So sánh công nghệ tách nước bùn cặn Trang 48 Bảng 4.1- Bảng kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải Trang 46 Bảng 4.2 Bảng chọn vận tốc chuyển động nước thải trong bể Trang 51 Bảng 4.3 Các thông số tính toán bể lắng đợt I Trang 53 Bảng 4.4 Bảng hiệu suất của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt I Trang 58 Bảng 4.5 Bảng các hệ số động học của quá trình Nitrat hóa Trang 62 Bảng 4.6 Bảng các số liệu cơ bản để tính toán bể nén bùn Trang 66

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHỐ NHA TRANG VÀ HIỆN TRẠNG

NƯỚC THẢI CỦA THÀNH PHỐ NHA TRANG

1.1 XUẤT XỨ DỰ ÁN:

Thành phố Nha Trang trung tâm hành chính, kinh tế, văn hóa của tỉnh Khánh Hòa vừa được nhà nước công nhận là đô thị loại I Nha Trang có rất nhiều yếu tố thuận lợi cho phát triển du lịch Trong tương lai, Nha Trang không những là trung tâm kinh tế văn hóa của tỉnh Khánh Hòa, mà còn trở thành trung tâm kinh tế, văn hóa và du lịch của Việt Nam

Tuy nhiên, do tốc độ mở rộng quy mô thành phố và sự gia tăng dân số diễn ra quá nhanh, sự đầu tư cơ sở hạ tầng đặc biệt là hạ tầng cấp thoát nước và vệ sinh môi trường không theo kịp đã ảnh hưởng rất nhiều tới điều kiện vệ sinh môi trường của thành phố, cản trở sự phát triển của thành phố đặc biệt là hoạt động du lịch trên địa bàn thành phố, một hoạt động vốn được coi là thế mạnh của tỉnh Khánh Hòa

Để nâng cao vị thế của của thành phố Nha Trang, xứng tầm là trung tâm kinh tế, văn hóa và du lịch của Việt Nam, tạo môi trường hấp dẫn với du khách, việc đầu tư cơ

sở hạ tầng cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường trên toàn thành phố Nha Trang là thực sự cần thiết

Trước tình hình đó, Dự án Vệ sinh môi trường các thành phố duyên hải (bao gồm

3 tiểu dự án thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định, tiểu dự án thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình và tiểu dự án thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa) - tiểu dự án vệ sinh môi trường thành phố Nha Trang được đề xuất để giải quyết những vấn đề vệ sinh môi trường nghiêm trọng đang hiện hữu, cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường thành phố, nâng cao điều kiện sống cho người dân, đảm bảo sự phát triển bền vững về kinh

tế, phát huy được tiềm năng và thế mạnh của vùng là ngành du lịch, một ngành có sự phụ thuộc rất lớn vào sự hấp dẫn của điều kiện vệ sinh môi trường

Dự án do Ngân hàng thế giới tài trợ và được xây dựng trên những kinh nghiệm từ những dự án khác cũng do Ngân hàng thế giới tài trợ như Dự án Vệ sinh môi trường thành phố Hồ Chí Minh Sẽ như các dự án vệ sinh môi trường khác, tiểu dự án thành phố Nha Trang sẽ mang lại những tác động tích cực đối với môi trường và xã hội, cũng như sự phát triển kinh tế bền vững tại địa phương

Dự án gồm 6 hợp phần: (i) Hợp phần 1: Thoát nước, kiểm soát ngập và thu gom nước thải; (ii) Hợp phần 2: Trạm xử lý nước thải; (iii) Hợp phần 3: Quản lý Chất thải rắn ; (iv) Hợp phần 4: Phát triển khu tái định cư; (v) Hợp Phần 5: Quỹ Vệ Sinh Quay Vòng Vốn; (vi) Hợp Phần 6: Xây Dựng Năng Lực và Hỗ Trợ Thực Hiện

Hiện nay, dự án đầu tư xây dựng công trình cho hạng mục 1, hạng mục 2, hạng mục 3, hạng mục 5, giai đoạn 2 - Dự án Vệ sinh môi trường thành phố Nha Trang đang trong qúa trình hoàn tất các thủ tục pháp lý Để đảm bảo tuân thủ đúng các quy định hiện hành của pháp luật Việt Nam về bảo vệ môi trường, và các chính sách an toàn môi trường của Ngân hàng thế giới, Ban Quản lý Dự án Cải thiện vệ sinh môi trường thành phố Nha Trang phối hợp với đơn vị tư vấn là Công ty Cổ phần Đầu tư Công nghệ môi trường và hạ tầng kỹ thuật Lạc Việt tiến hành lập báo cáo

Đánh giá tác động môi trường chi tiết cho hạng 1, hạng mục 2, hạng mục 3, hạng mục 5, giai đoạn 2 dự án trình Sở Tài Nguyên và Môi trường tỉnh Khánh Hòa thẩm định và UBND tỉnh phê duyệt dự án

Báo cáo Đánh giá tác động môi trường chi tiết được lập sẽ đánh giá toàn bộ các tác động tiềm tàng, tích cực và tiêu cực, trực tiếp và gián tiếp, những tác động ngắn hạn và dài hạn từ các hoạt động của dự án gây ra cho môi trường Trên cơ sở những dự báo và đánh giá này, sẽ đề xuất những biện pháp giảm thiểu (bao gồm cả biện pháp quản lý và kỹ thuật) nhằm phát huy những tác động tích cực và giảm nhẹ tới mức có thể những tác động tiêu cực tới môi trường

Vị trí trạm xử lý:

a) Thông tin liên quan đến vị trí đặt trạm xử lý

- Vị trí: D2 của Khu vực Tây Nam Hòn Nghê, xã Vĩnh Ngọc, Tp Nha Trang theo văn bản số 426/UBND-XDNĐ ngày 15/7/2013 của UBND tỉnh Khánh Hòa)

- Công suất: 15.000 m3/ngày, sẽ được xây dựng theo yêu cầu xử lý nước thải của khu vực này tính đến năm 2025

- Diện tích chiếm đất: 3,03ha

- Đây là khu vực có vị trí thuận lợi, nằm xa khu dân cư hiện trạng, bên cạnh là nguồn tiếp nhận nước sau xử lý

b) Hiện trạng khu vực đặt trạm xử lý

Khu vực đặt trạm xử lý nước thải có phía Bắc giáp với 1 phần núi Hòn Nghê và khu vực đất trống (phía Đông Bắc giáp núi Hòn Nghế); phía Bắc giáp với 1 phần núi Hòn Nghê và khu vực đất trống & dân cư thưa thớt; phía Tây giáp với khu dân cư hiện trạng; phía Nam giáp với mương thoát nước hiện trạng Khu vực này có địa hình thấp

ở giữa là khu vực sử dụng đất vào mục đích phi nông nghiệp và cao độ hiện trạng dao động từ 0,0÷0,5m; khu vực giáp chân núi cao độ dao động từ 2÷3m; khu dân cư hiện trạng cao độ dao động từ 1÷2m

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI:

1.2.1 Điều kiện tự nhiên:

a Vị trí địa lý:

Thành phố Nha Trang nằm bên bờ biển Đông ở 12o15 độ vĩ bắc và 109o12 kinh đông Cách thành phố Đà Lạt 220 km về phía Tây, cách thành phố Hồ Chí Minh 450km về phía Nam Thành phố Nha Trang nằm ở điểm cực đông của đất nước gần hải phận quốc tế, có mối liên hệ giao thông thuận lợi đối với cả nước và quốc tế

b Hiện trạng dân số và lao động:

Thành phố Nha Trang là đô thị loại I, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa của tỉnh Khánh Hòa, bao gồm 19 phường nội thành và 8 xã ngoại thành

Dân số thường trú của thành phố Nha Trang, theo niên giám thống kê năm 2014

do Phòng Thống kê cấp là 412.112 người, bao gồm dân số nội thành 303.144 người và dân số ngoại thành 108.968 người

Căn cứ vào dân số hiện trạng năm 2014 (nguồn: Niên giám thống kê thành phố Nha Trang năm 2014)

Bảng 1.1: Bảng dân số phía Bắc thành phố Nha Trang

TT Phường/xã Năm 2014 Năm 2015 Năm 2016 Năm 2020 Năm 2025

c Tình hình phát triển kinh tế - xã hội:

(1) Tăng trưởng kinh tế

Tổng sản phẩm trong nước ước năm 2015 (giá so sánh 2010) được 43.847 tỷ đồng, giảm 0,86% so năm 2014, giảm chủ yếu là do giá xăng dầu giảm mạnh Khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản giảm 2,43%; công nghiệp-xây dựng tăng 8,45%; thương mại tăng 8,35%; dịch vụ lưu trú và ăn uống tăng 11,42%; thông tin truyền thông tăng 7.92%

(2) Đầu tư, xây dựng

Tổng vốn đầu tư phát triển toàn xã hội ước thực hiện năm 2015 được 28.100 tỷ đồng, tăng 21,7% so năm 2014: vốn nhà nước 9.905 tỷ đồng và vốn ngoài nhà nước 17.571

tỷ đồng; vốn nước ngoài 623,37 tỷ đồng Đầu tư bằng nguồn vốn ngân sách nhà nước

do địa phương quản lý năm 2015 được 3.063 tỷ đồng, tăng 7,07% so năm 2014

(3) Thương mại, dịch vụ

Thương mại: Tổng mức bán hàng hóa và dịch vụ tiêu dùng trên địa bàn tỉnh năm 2015 được 111.781 tỷ đồng, tăng 15,06% so năm 2014 Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ tiêu dùng năm 2015 được 62.590 tỷ đồng, tăng 15% so năm 2014

Du lịch: Các hoạt động du lịch, dịch vụ trên địa bàn tỉnh tiếp tục được duy trì và phát triển, nhiều hoạt động văn hóa, nghệ thuật, thể thao dịch vụ giải trí được diễn ra mạng nhiều nội dung phong phú, hấp dẫn đã góp phần nâng doanh thu du lịch vui chơi giải trí toàn tỉnh lên 6.913 tỷ đồng, tăng 15,25%

(4) Văn hóa-xã hội

Giáo dục: Kết thúc năm học 2014-2015, tỷ lệ học sinh hoàn thành chương trình tiểu học đạt 98,96%; tốt nghiệp trung học cơ sở đạt 99,4%; tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia đạt 86,31%

Văn hóa: Tổ chức nhiều hoạt động văn hóa, văn nghệ, giải thể thao

Y tế: tình hình dịch bệnh ở người giảm mạnh so cùng kỳ, không có vụ ngộ độc thực phẩm lớn xảy ra Thực hiện chương trình tiêm chủng mở rộng quốc gia đến nay đã tiêm chủng cho 19.419 trẻ em dưới 1 tuổi, và cho 19.640 phụ nữ có thai

(5) Giáo dục Đại học chuyên nghiệp và đào tạo nghề:

Thành phố Nha Trang có các trường sau:

- Trường Đại học Nha Trang

- Trường Đại học Thái Bình Dương

- Trường Đại học Tôn Đức Thắng (cơ sở Nha Trang)

- Trường Sĩ quan Thông tin

- Học viện Hải quân

- Trường Sĩ quan không quân

- Đại học Khánh Hòa

- Trường Cao đẳng Y tế Khánh Hòa

- Trường Cao đẳng Sư phạm trung ương Nha Trang

- Trường Cao đẳng nghề Nha Trang

- Trường Cao đẳng nghề Du Lịch Nha Trang

- Trường Cao đẳng Nghề Quốc tế Nam Việt

d Văn hóa, lịch sử:

Theo thống kê, thành phố Nha Trang hiện có 131 di tích, trong đó có 9 di tích danh lam thắng cảnh 01 di tích khảo cổ học, 03 di tích lưu niệm danh nhân, 13 di tích lưu niệm sự kiện còn lại là di tích kiến trúc nghệ thuật

Trong đó, Nha Trang có một số di sản văn hóa vật thể quan trọng như: Chợ Đầm, Tháp Bà, Nhà thờ Núi, Chùa Long Sơn, Hòn Chồng, Suối Khoáng, Dinh Bảo Đại, Viện Pasteur, Viện Hải dương học, hồ cá Trí Nguyên…

Hình 1.1 Bản đồ hành chính của thành phố Nha Trang

1.3 HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC THẢI:

1.3.1 Hiện trạng thu gom nước thải khu dân cư:

Theo báo cáo thành phố chia khu vực thành 3 lưu vực thoát nước:

Lưu vực phía Bắc Sông Cái: là khu vực phát triển mới xen lẫn khu hiện trạng, sử dụng hệ thống thoát nước hỗn hợp, nước thải được thu gom về trạm xử lý nước thải số một Vị trí đặt trạm xử lý nước thải cho khu vực bắc sông Cái nằm trên địa phận xã Vĩnh Ngọc, phía tây Hòn Sạn Diện tích trạm xử lý nước thải khoảng 3 ha

Lưu vực phía Nam sông Cái: là khu vực phát triển mới xen lẫn hiện trạng, sử dụng

hệ thống thoát nước hỗn hợp, nước thải được thu gom về trạm xử lý nước thải số 2 Vị trí trạm xử lý nước thải được xác định nằm gần khu công nghiệp chế biến thuỷ sản Bắc Hòn Ông, sát bờ sông Tắc Diện tích khu đất trạm xử lý nước thải khoảng 8 ha

Lưu vực phía Tây Nha Trang: là khu vực phát triển mới, sử dụng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn Nước thải được đưa về trạm xử lý nước thải số 3 Vị trí trạm xử

lý nước thải được xác định tại khu cây xanh phía nam khu vực thiết kế Diện tích khu

xử lý khoảng 2 ha

Nước thải sinh hoạt phải được xử lý tối thiểu đạt loại B theo QCVN 14:2008/BTNMT- Quy chuẩn quốc gia về nước thải sinh hoạt Hiện nay, nước thải phát sinh từ các công trình công cộng khu vực phía Bắc thành phố Nha Trang hầu như chưa được thu gom, một phần cũng do trước đây thành phố chưa có trạm xử lý nước thải Phần lớn nhà hàng, khách sạn không có công trình xử lý, nước thải chủ yếu được thoát trực tiếp ra môi trường theo hệ thống cống chung

Hiện nay, hệ thống thoát nước khu Bắc phần lớn chưa có các đường cống để thu gom nước thải và cũng chưa có một nhà máy xử lý nước thải đô thị Do phần lớn các

hộ đã dùng hố xí tự hoại, nhưng ít có thói quen thông hút bể phốt

Hệ thống thoát nước cho Thành phố Nha Trang là hệ thống thoát nước hỗn hợp, các khu dân cư hiện trạng được bổ sung tuyến cống bao để tách nước thải đưa về trạm trạm xử lý nước thải, khu vực xây dựng mới sử dụng hệ thống riêng hoàn toàn

Đối với khu vực nội thị đã có hệ thống thoát nước chung tương đối hoàn thiện, dự kiến sử dụng hệ thống thoát nước nửa riêng, xây dựng bổ sung các tuyến cống bao thu gom nước thải từ các miệng xả đưa về trạm xử lý nước thải tập trung

Đối với khu vực xây dựng mới, dự kiến sử dụng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn, nước thải và nước mưa được thu gom theo hai hệ thống cống riêng rẽ Nước thải sau khi thu gom được đưa về trạm xử lý nước thải tập trung

1.3.2 Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải các cơ sở y tế và công nghiệp:

a) Bệnh viện Y học cổ truyền và phục hồi chức năng: dùng hệ thống thoát nước riêng

- Nước mưa: chảy tràn bề mặt và được thu gom bằng hệ thống rãnh đậy đan đục lỗ và

xả ra mạng lưới thoát nước bên ngoài đường phố

- Nước thải: Bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải y tế được thu gom về trạm xử

lý nước thải, nước thải đầu ra đảm bảo theo tiêu chuẩn trước khi đấu nối với hố ga thoát nước bên ngoài đường Phạm Văn Đồng Công suất hiện nay của trạm xử lý nước thải 80m3/ngđ

b) Bệnh viện Da liễu: sử dụng hệ thống thoát nước riêng

- Nước mưa: chảy tràn bề mặt ra cống thu gom bên ngoài đường phố

- Nước thải: bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải y tế được thu gom về trạm xử

lý nước thải, nước thải đầu ra đảm bảo theo Tiêu chuẩn trước khi đấu nối với hố ga thoát nước bên ngoài đường Nguyễn Khuyến Công suất thiết kế của trạm xử lý nước thải là 60m3/ngđ

c) Bệnh viện Lao Phổi: sử dụng hệ thống thoát nước riêng

- Nước mưa: được thu gom bằng hệ thống rãnh đậy đan đục lỗ kích thước B300mm

và xả ra khu vực đất trống cạnh xí nghiệp chế biến hải sản Việt Thắng

- Nước thải: bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải y tế được thu gom về trạm xử

lý nước thải, nước thải đầu ra đảm bảo theo Tiêu chuẩn khi đấu nối với hố ga thoát nước bên ngoài đường Nguyễn Khuyến Công suất thiết kế của trạm xử lý nước thải

là 150m3/ngđ

d) Xí nghiệp Dược Khánh Hòa: sử dụng hệ thống thoát nước riêng

- Nước mưa: chảy tràn bề mặt ra cống thu gom bên ngoài đường phố

- Nước thải: Bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất được thu gom về trạm xử lý nước thải, nước thải đầu ra đảm bảo theo Tiêu chuẩn khi đấu nối với hố

ga thoát nước bên ngoài đường 2/4 Công suất thiết kế trạm xử lý nước thải hiện có

là 100m3/ngđ

e) Xí nghiệp chế biến Hải sản Việt Thắng: sử dụng hệ thống thoát nước riêng

- Nước mưa: chảy tràn bề mặt ra cống thu gom bên ngoài đường phố

- Nước thải: Bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải sản được thu gom về trạm xử

lý nước thải, nước thải đầu ra đảm bảo theo Tiêu chuẩn trước khi đấu nối với hố ga thoát nước bên ngoài đường Nguyễn Khuyến Công suất trạm xử lý hiện nay là 30m3/ngđ

f) Công ty Cổ Phần Nha Trang Seafoods-F17: sử dụng hệ thống thoát nước riêng

- Nước mưa: chảy tràn bề mặt ra cống thu gom bên ngoài đường phố

- Nước thải: Bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất được thu gom về trạm xử lý nước thải, nước thải đầu ra đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường Công suất trạm xử lý nước thải 1.200 m3/ngđ, hiện tại trạm đang xử lý trung bình 500 m3/ngđ Nước thải sau xử lý xả vào tuyến cống chung

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÍA BẮC

2.1 Công nghệ xử lí nước thải đô thị:

2.1.1 Đặc điểm tính chất của nước thải đô thị:

Con người trong hoạt động kinh tế xã hội sử dụng một lượng nước rất lớn, nước sau khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy trên các mái nhà, mặt đường, sân vườn, … dễ bị nhiễm bẩn trở thành nước thải chứa nhiều hợp chất

vô cơ, hữu cơ dễ bị phân hủy thối rữa và chứa nhiều vi trùng gây bệnh và truyền bệnh nguy hiểm Nguồn gốc nước thải đô thị có thể liệt kê sơ bộ như sau:

 Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các quá trình vệ sinh của công nhân, từ các hoạt động văn phòng, nhà ăn, từ các khu dân cư,… loại này thường có thông số:

SS, BOD, tổng nitơ, tổng phosphor, NH3, NO3-, NO2- và vi trùng, rất cao Thành phần hữu cơ chiếm 52% - 78% còn lại là thành phần vô cơ.

 Nước thải sản xuất phát sinh từ các hoạt động sản xuất Tuỳ công nghệ, nguyên liệu, sản phẩm sử dụng cho sản xuất mà thành phần của chúng có những đặc thù khác nhau.

 Nước thải công nghiệp quy ước sạch là nước thải sau khi sử dụng làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, nước giải nhiệt từ các quá trình công nghệ, vệ sinh nền nhà.

 Ngoài ra nước thải đô thị còn còn phát sinh từ các nguồn khác như: bệnh viện, trại điều trị, điều dưỡng, …

2.1.2 Lưu lượng nước thải đô thị:

Lượng nước thải khu dân cư đô thị xác định theo tiêu chuẩn tính trên đầu người

sử dụng hệ thống nước sinh hoạt (tiêu chuẩn nước thải thường lấy bằng tiêu chuẩn nước cấp) Đối với những khu thương mại, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu giải trí ở xa hệ thống thoát nước đô thị, phải xây dựng trạm bơm và khu xử lý nước thải riêng Tiêu chuẩn nước thể hiện trong các bảng 2.1, 2.2, 2.3

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn nước thải từ các khu dịch vụ thương mại

(Nguồn: Theo tài liệu Metcalf & Eddy – “Wastewater Engineering”)

STT Nguồn nước thải Đơn vị tính

Lưu lượng (đơn vị tính ngày) Khoảng dao động Trị số tiêu chuẩn

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn nước thải từ các công sở

STT Nguồn nước thải Đơn vị tính

Lưu lượng (đơn vị tính.ngày) Khoảng dao động Trị số tiêu chuẩn

(Nguồn: Theo tài liệu Metcalf & Eddy – “Wastewater Engineering”)

Bảng tiêu chuẩn nước thải từ các khu dịch vụ thương mại

STT Nguồn nước thải

7 Triển lãm, giải trí Người tham quan 15 – 30 19

(Nguồn: Theo tài liệu Metcalf & Eddy – “Wastewater Engineering”)

2.1.3 Các phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt:

1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học:

Xử lý cơ học gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó thì tính chất hóa học, sinh học của nước thải không thay đổi Quá trình xử lý cơ học loại bỏ các tạp chất không hòa tan có trong nước thải nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả

xử lý của các bước tiếp theo Quá trình xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi tiến hành các quá trình xử lý tiếp theo

Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường người ta sử dụng các quá trình thuỷ cơ Việc lựa chọn phương pháp xử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt, tính chất hóa

lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan

có trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất của các công trình xử

lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ… Hiệu quả xử lý có thể lên tới 75% chất lơ lửng và 40 ÷ 50% BOD

a) Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn:

Đây là bước xử lý sơ bộ, mục đích của quá trình là khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải

• Song chắn rác:

Nhằm giữ lại các vật thô ở phía trước Song chắn được chia làm hai loại di động hoặc cố định, thường được đặt nghiêng một góc 60o – 75o theo hướng dòng chảy, được làm bằng sắt tròn hoặc vuông và cũng có thể là vừa tròn vừa vuông, thanh nọ cách thanh kia một khoảng bằng 60 – 100 mm để chắn vật thô và 10 – 25mm để chắn vật nhỏ hơn Vận tốc dòng chảy qua song chắn khoảng 0,8 – 1m/s Trước song chắn rác còn có khi lắp thêm máy nghiền rác để nghiền nhỏ các tạp chất

Hình 2.1 Song chắn rác

• Lưới lọc:

Sau song chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích thước cỡ nhỏ và mịn hơn ta có thể đặt thêm lưới lọc Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm Lưới lọc được thiết kế với nhiều hình dạng khác nhau

b) Lắng cát

Bể lắng cát thường được thiết kế để tắch các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải [2] Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy vào bể lắng theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra xung quanh… Nước qua bể lắng, dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống dưới và kéo theo một phần chất đông

tụ Theo nguyên lý làm việc, người ta chia bể lắng cát thành hai loại: bể lắng cát ngang và bể lắng cát đứng

có chiều sâu H từ 1,5m đến 4 m, chiều dài bằng 8-12 lần chiều cao H, chiều rộng kênh từ 3-6 m Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang thường chọn không lớn hơn 0,01 m/s, thời gian lưu 1-3 giờ

Hình 2.2 Bể lắng ngang

• Bể lắng đứng

Trong bể lắng đứng nước chuyển động từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt cặn có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống đáy bể lắng Còn khi dùng chất keo tụ, thì còn có thêm một số các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ chuyển động của dòng nước cũng được lắng theo Hiệu quả lắng trong bể lắng đứng phụ thuộc vào chất keo tụ, sự phân bố đều của dòng nước và chiều cao vùng lắng

Bể lắng đứng thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn và được sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3.000 m3/ngày đêm Nước thải đưa vào tâm bể với tốc độ không quá 30 mm/s, thời gian lưu nước trong bể từ 45 ÷ 120 phút

• Bể lắng ly tâm

Đường kính bể từ 16 ÷ 60m chiều sâu phần nước chảy 1,5 ÷ 5m, còn tỷ lệ đường kính và chiều sâu bể từ 6 ÷ 30 Đáy bể có độ dốc i ≥ 0,02 về tâm Nước thải được dẫn từ tâm ra thành bể và được thu vào máng rồi dẫn ra ngoài Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại và đưa ra ngoài Thời gian lưu nước thường 85 ÷ 90 phút

Bể lắng này được ứng dụng cho các trạm xử lý có lưu lượng từ 20.000 m3/ngày đêm trở lên, dàn quay với tốc độ dòng 2 ÷ 3 vòng/1giờ

d) Tách các tạp chất nổi

Dầu, mỡ trong một số nước thải sản xuất, sẽ tạo thành một lớp màng mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn, gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxy không khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở, và ảnh hưởng tới quá trình sống của sinh vật Vì vậy, phải xử lý các chất này trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

e) Lọc cơ học

Quá trình lọc cơ học được sử dụng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không lắng được Trong các bể lọc cơ học thường dùng vật liệu lọc dạng tấm và dạng hạt Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng tấm thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau… và cả các loại vải khác nhau Tấm lọc cần

có trợ lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá huỷ ở điều kiện lọc Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than antraxit, than cốc, sỏi, đá, thậm chí

cả than nâu, than bùn hay than gỗ

2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Những phương pháp hóa lý thường được sử dụng trong xử lý nước thải là: keo tụ, hấp phụ, trích ly, bay hơi, tuyển nổi… Xử lý hóa lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hóa học, sinh học khác trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

 Phương pháp đông tụ và keo tụ

Để tách các chất gây nhiễm bẩn ở dạng hạt keo và hòa tan một cách hiệu quả bằng cách lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán, liên kết thành một tập hợp các hạt, nhằm làm tăng tốc độ lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cặn trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

tụ Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước

 Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất phân tán không tan, khả năng tự lắng kém ra khỏi pha lỏng và cũng được dùng để tách một số tạp chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ và lắng chậm trong một thời gian ngắn

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào trong pha lỏng, các bọt khí đó kết dính với các hạt chất bẩn và kéo chúng nổi lên trên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt Có hai hình thức tuyển nổi: Sục khí ở áp suất khí quyển và bão hòa không khí ở áp suất khí quyển sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không

 Phương pháp hấp phụ

Tách các chất hữu cơ và khí hòa tan khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất

đó trên bề mặt chất rắn hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn

Phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà một số phương pháp khác không loại bỏ được Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó bị phân hủy sinh học Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp khác hoặc chất thải trong sản xuất như: xỉ tro, xỉ mạt sắt…Trong số này than hoạt tính được sử dụng nhiều nhất

 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất trao đổi với ion

có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit, chúng hoàn toàn không tan trong nước Phương pháp trao đổi ion được dùng để làm sạch nước cấp hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn… cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và cho hiệu suất xử lý cao Các chất trao đổi ion có thể vô

cơ hoặc hữu cơ, có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo

 Phương pháp tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha, đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng Quá trình phân tách bằng màng phụ thuộc vào áp suất, điều kiện thủy động, kết cấu thiết bị, bản chất và nồng độ của nước thải, hàm lượng tạp chất trong nước thải cũng như nhiệt độ

• Thẩm thấu ngược:

Phương pháp này là lọc nước qua màng bán thấm, màng chỉ cho nước đi qua còn các ion của muối hòa tan trong nước được giữ lại Để lọc được nước qua màng này phải tạo ra áp lực dư ngược với hướng di chuyển nước bằng thẩm thấu Hiệu suất của quá trình thẩm thấu ngược phụ thuộc vào tính chất của màng bán thấm

• Siêu lọc:

Siêu lọc và thẩm thấu ngược đều phụ thuộc vào áp suất, động lực của quá trình và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một số cấu tử khác Lưu lượng chất lỏng đi qua màng siêu lọc phụ thuộc vào chênh lệch áp suất

• Thẩm tách và điện thẩm tách:

Dùng loại màng cho phép đi qua một loại ion chọn lọc, không cho nước đi qua Nhược điểm của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

 Các phương pháp điện hóa

Người ta sử dụng các quá trình oxy hóa của cực anot và khử của cực catot, đông

tụ điện… để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân tán Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải Hiệu suất của phương pháp này được đánh giá bằng một loạt các yếu tố như mật độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu suất theo năng lượng Nhược điểm của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn [8]

 Phương pháp trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, axit hữu cơ, các ion kim loại… phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3-4 g/l Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm ba giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất: Trộn đều nước thải với chất trích ly, giữa các chất lỏng hình thành hai pha lỏng

- Giai đoạn thứ hai: Phân riêng hai pha lỏng nói trên

- Giai đoạn thứ ba: Tái sinh chất trích ly

3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Người ta sử dụng phương pháp sinh học để làm sạch nước thải khỏi các hợp chất hữu cơ và một số chất vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac, nitơ… Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải, để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng Kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước Trong quá trình dinh dưỡng, chúng sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để tái tạo tế bào, sinh

trưởng và sinh sản nên sinh khối, đồng thời có thể làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ

Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa: thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật, tóm lại quá trình xử lý sinh học gồm các giai đoạn sau:

- Chuyển các hợp chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và phân tử

- Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bao qua màng bán thấm bằng khuếch tán do

sự chênh lệch nồng độ các chất ở bên trong và bên ngoài tế bào

- Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng

 Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa trện khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước Việc xử lý nước thải trên cánh đồng tưới, bãi lọc diễn ra do kết quả tổ hợp của các quá trình hóa lý và sinh hóa phức tạp Thực chất là khi cho nước thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại ở bề mặt lớp đất, nhờ có oxy và vi khuẩn hiếu khí mà quá trình oxy hóa được diễn ra Thực tế cho thấy rằng quá trình xử lý nước thải qua lớp đất bề mặt diễn ra ở độ sâu tới 1,5m Cho nên cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước ngầm thấp hơn 1,5m tính đến mặt đất Như vậy, để xây dựng cánh đồng tưới phải tuân theo hai mục đích: Vệ sinh và kinh tế nông nghiệp Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán vì vậy, khi xây dựng và quản lý cánh đồng tưới phải tuân theo những yêu cầu về

vệ sinh nhất định Có hai loại cánh đồng tưới:

• Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoat có chứa các chất dinh dưỡng cho cây trồng như: đạm, kali, lân… hàm lượng của chúng phụ thuộc vào tiêu chuẩn thải nước Nước thải trước khi đưa lên cánh đồng tưới, bãi lọc cần phải xử lý sơ bộ trước

Cánh đồng tưới và bãi lọc được xây dựng tại những nơi đất cát, đất á cát… tuy nhiên cũng có thể xây dựng ở những nơi đất á sét Cánh đồng tưới và bãi lọc là những ô được san bằng hoặc dốc không đáng kể và ngăn cách bằng những bờ đất, nước thải được vào các ô nhờ hệ thống đường ống trong các ô phân phối Kích thước của các ô phụ thuộc vào lưu lượng nước thải, địa hình, tính chất của đất đai và phương pháp canh tác

• Cánh đồng tưới nông nghiệp

Từ lâu người ta đã nghĩ tới việc sử dụng các chất thải có chứa trong nước thải để làm phân bón, không chỉ bằng cách tưới lên những cánh đồng công cộng, mà còn tưới lên những cánh đồng nông nghiệp thuộc nông trường và những vùng ngoại ô đô thị… Tùy theo chế độ tưới nước mà người ta phân ra: cánh đồng tưới thu nhận nước thải quanh năm hay cánh đồng tưới thu nhận nước thải theo mùa Chọn loại nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng hiện có Trước khi thải vào cánh đồng, nước thải cần phải được xử lý sơ bộ Tiêu chuẩn tưới nước lên cánh đồng nông nghiệp lấy thấp hơn tiêu chuẩn tưới nước lên cánh đồng công cộng Hiệu suất xử lý nước thải trên cánh đồng tưới đạt rất cao

cứ vào đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và cơ chế xử lý mà người ta phân

ra ba loại hồ:

- Hồ kỵ khí: Dùng để lắng và phân hủy cặn bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí, loại hồ này thường được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn

- Hồ tùy tiện: Trong loại hồ này thường xảy ra hai quá trình song song: quá trình oxy hóa hiếu khí và quá trình oxy hóa kỵ khí Nguồn oxy cung cấp cho quá trình chủ yếu là oxy do khí trời khuếch tán qua mặt nước và oxy do sự quang hợp của rong, tảo Quá trình này chỉ đạt hiệu quả ở lớp nước phía trên

độ sâu khoảng 1m Quá trình phân hủy kỵ khí lớp bùn ở đáy hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Chiều sâu của hồ có ảnh hưởng lớn tới sự xáo trộn, tới các quá trình oxy hóa và phân hủy trong hồ Chiều sâu của hồ tùy tiện thường lấy trong khoảng 0,9 ÷ 1,5m

- Hồ hiếu khí: Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí Người ta thường phân loại hồ này thành hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên và

hồ làm thoáng nhân tạo Hồ làm thoáng tự nhiên là loại hồ được cung cấp oxy chủ yếu nhờ quá trình khuếch tán tự nhiên Để đảm bảo ánh sáng có thể xuyên qua lớp nước thì chiều sâu của hồ khoảng 30 ÷ 40 cm Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 ÷ 12 ngày Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo là loại hồ được cung cầp oxy bằng các thiết bị thổi khí nhân tạo hoặc máy khuấy cơ học Chiều sâu của hồ có thể từ 2 ÷ 4,5 m,

 Các công trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải trong điều kiện nhân tạo

Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí trong điều kiện nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí trong nước thải hoạt động và phát triển, quá trình này của vi sinh vật gồm cả hai quá trình:

- Dinh dưỡng sử dụng lại các chất hữu cơ, các nguồn nitơ và phốt pho cùng những ion kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối

- Phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành CO2 và nước

Cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hóa của vi sinh vật có trong nước thải đều cần oxy Để đáp ứng được nhu cầu oxy, người ta thường phải khuấy đảo, hoặc sục khí vào trong khối nước

• Bể phản ứng sinh học hiếu khí

Bể Aeroten và bể FBR là những dạng bể phản ứng sinh học hiếu khí Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong bể thực chất là quá trình nuôi vi sinh vật trong các bình phản ứng sinh học hay các bình lên men thu sinh khối Các chất lơ lửng trong nước thải hay các giá thể cố định là nơi cư ngụ cho các vi sinh vật sinh sản và phát triển Khi xử lý nước thải ở bể aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn tồn tại trong bể chính là bùn hoạt tính, còn khi xử lý nước thải trong bể FBR được gọi là quá trình xử lý sinh trưởng bám dính, các loài vi sinh vật sống bám dính lên giá thể tạo thành lớp màng vi sinh, lớp màng vi sinh này tập hợp thành quần thể vi sinh sống trên đó Bùn hoạt tính

là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải Tương tự như vậy đối với bể FBR thì các giá thể là môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật dính bám (màng vi sinh), các vi sinh vật dính bám lên bề mặt vật liệu một cách có chọn lọc nên khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trong nước thải cao hơn trong bể Aroten

Quá trình xử lý hiếu khí trong bể aeroten các vi sinh vật sinh trưởng ở dạng huyền phù, quá trình làm sạch trong bể diễn ra theo mức dòng chảy qua hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu: làm cho nước được bảo hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lững

• Lọc sinh học

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng

cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc Nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc các lớp vật liệu khác, tạo ra lớp màng nhớt gọi là màng sinh học, phủ lên bề mặt lớp vật liệu đệm, vì vậy người ta còn gọi loại bể này là bể lọc nhỏ giọt (trickling filter), cơ chế của quá trình lọc sinh học được minh họa trên hình 2.1 Khi dòng nước thải chảy trùm lên màng nhớt này, các chất hữu cơ được vi sinh vật chiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất CO2 sẽ được thải ra qua

 Xử lý nước thải bằng sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do một quần thể vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxy khong khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2S… trong đó có tới 65% là CH4 Người ta có thể coi quá trình lên men mêtan gồm ba pha: pha đầu là pha phân hủy, pha thứ hai là pha chuyển hóa axít, pha thứ ba là pha kiềm (mêtan hóa)

• Phương pháp kỵ khí với sinh trưởng lơ lửng

Trong các quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ, xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí sinh trưởng lơ lửng được dùng phổ biến Ở nhiệt độ 35 ÷ 37oC, khối nguyên liệu trong bể không thể được gia nhiệt và xáo trộn do vậy thời gian lên men là khá dài 30 ÷ 60 ngày Nếu khối nguyên liệu được gia nhiệt tới 50 ÷ 55oC và khuấy đảo trong điều kiện kỵ khí, thì thời gian lên men còn rút ngắn lại còn 15 ngày hoặc ít hơn

Bể phản ứng có bùn hoạt tính nồng độ cao cho phép bể làm việc với tải lượng cao Để đảm bảo bể làm việc với nồng độ bùn cao, người ta phải cấy giống vi sinh vật của pha axít và pha sinh metan Bể phải vận hành với chế độ thủy lực ≤ 1/2 công suất thiết kế, sau 2 ÷ 3 tháng mới đạt được nồng độ cần thiết Nếu không cấy giống

tự nhiên, bể hoạt động 3 ÷ 4 tháng mới đạt được nồng độ bùn cần thiết

• Phương pháp kỵ khí với sinh trưởng gắn kết

Đây là phương pháp xử lý kỵ khí nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng bám dính với

vi khuẩn kỵ khí trên các giá màng Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là lọc kỵ khí và lọc với lớp vật liệu trương nở, được dùng để xử lý nước thải chứa các chất cácbon hữu cơ Quá trình sinh trưởng gắn kết cũng được sử dụng để xử lý nitrat

- Lọc kỵ khí với sinh trưởng lơ lửng gắn kết trên giá mang hữu cơ: Phương pháp này là ứng dụng khả năng phát triển của vi sinh vật thành màng mỏng trên vật liệu làm giá thể, có dòng nước đẩy chạy qua Vật liệu có thể là chất dẻo ở dạng tấm sắp xếp hay bằng vật liệu rời hoặc hạt như hạt polyspiren có đường khí 3 ÷ 5 mm Nước thải đi từ dưới lớp vật liệu lọc đi lên và tiếp xúc với lớp vật liệu Trên mặt các lớp vật liệu có chứa các vi sinh vật kỵ khí và tùy tiện phát triển thành màng mỏng, khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với màng dính bám trên mặt vật liệu sẽ được hấp thụ và phân hủy Bùn cặn được giữ lại trong khe rỗng của lớp lọc, chu kỳ xả bùn và thau rửa lọc bể khoảng sau 2 ÷ 3 tháng làm việc

- Xử lý nước thải bằng lọc kỵ khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở: Theo phương pháp này, vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giản nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích là lớn nhất Nước ra được quay lại để pha loãng nước thải đầu vào và cần giữ lưu lượng 5 ÷ 10 m/h để giữ cho vật liệu

ở trạng thái xốp – trương nở Nồng độ sinh khối có thể đạt tới 15.000 ÷ 40.000 mg/l [3] Sử dụng loại lọc này cần lưu ý thu hồi các hạt vật liệu theo dòng, nếu cần loại bỏ huyền phù cần phải đặt thêm thiết bị lắng trong tiếp theo Tải lượng COD trong nước thải có thể giảm từ 30 ÷ 60 kg/m3

.ngày và hiệu suất lọc từ 70 ÷ 90%

• Hồ kỵ khí

Ở trong hồ kỵ khí, vi sinh vật kỵ khí phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối ở dạng khí, chủ yếu là CH4, CO2, và các sản phẩm trung gian sinh mùi như H2S, axit hữu cơ… Hồ kỵ khí có thể sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như protein, dầu mỡ, …nhưng không chứa các chất có độc tính đối với vi sinh vật, đủ các chất dinh dưỡng và nhiệt độ nước tương đối cao (trên 20oC) Tùy thuộc vào lượng BOD trong nước thải, có thể xây dựng hồ kỵ khí kết hợp với

hồ tùy tiện và hồ hiếu khí Như vậy ta có một chuỗi hồ và mỗi hồ có thể làm giảm một lượng BOD đáng kể

Bảng 2.3 Bảng tổng hợp qui trình xử lí nước thải

Xử lý hóa lý - Clo hóa, Ozon hóa

- Trung hòa bằng dung dịch axit hoặc kiềm

- Hồ hiếu khí, hồ oxy hóa

- Ổn định cặn trong môi trường hiếu khí

Xử lý yếm khí

- Bể UASB, bể Metan …

- Bể lọc yếm khí, hố Yếm khí …

- Bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ…

4 Khử trùng nước thải

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Mục đích của quá trình này là nhằm loại bỏ vi trùng, virus gây bệnh có trong nước thải mà các giai đoạn xử lý cơ học, hóa lý và sinh học không loại bỏ được trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận

Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả:

− Khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh: Cl2, các hợp chất Clo, O3, KMnO4-

− Khử trùng bằng các tia vật lý: tia cực tím

− Khử trùng bằng siêu âm

− Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

− Khử trùng bằng các ion kim loại nặng

Cách lựa chọn phương pháp phụ thuộc:

− Các yếu tố ảnh hưởng

− Hiệu quả

4.1 Khử trùng bằng các chất ôxi hóa mạnh:

a Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo:

Clo là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào Khi cho Clo tác dụng nước với

nó sẽ tạo thành HOCl có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào trong H2O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bào sinh vật ⇒ gây phản ứng với men tế bào ⇒ làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật

Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau:

Cl2 + H2O = HCl + HClO

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl

Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:

Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl

2HOCl = 2H+ + 2OCl-

Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong H2O Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H+ trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước Khi:

- pH = 6 thì HOCl chiếm 99,5% còn OCl- chiếm 0.5%

- pH = 7 thì HOCl chiếm 79% còn OCl- chiếm 21%

- pH = 8 thì HOCl chiếm 25% còn OCl- chiếm 75%

Tức là pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl-

Khi cho Clo vào trong nước ngoài việc diệt vi sinh vật, nó còn khử các chất hoà tan và NH3:

Khi pH tăng → NCl3 tạo ít Khả năng diệt trùng của NH2Cl = (1/3-1/5) NHCl2 và NH2Cl2 = (1/20 –1/25) Cl2

Sau khi qua xử lý thì lượng Clo lượng dư: 0.3-0.5mg/l để đến cuối đường ống còn 0.05mg/l

SVTH: Trịnh Trung Nhật

Lượng Clo dư đưa vào trong nước phải xác định bằng thực nghiệm Khi thiết

kế sơ bộ có thể lấy như sau: đối với nước thải sau xử lý cơ học là 10mg/l; nước thải sau xử lý Aeroten không hoàn toàn hay Biophin cao tải là 5mg/l; nước thải

xử lý sinh học hoàn toàn là 3mg/l

Khi trong nước thải có phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol có mùi rất khó chịu Do đó phải khử bằng NH3 trước khi khử trùng bằng Clo

b Khử trùng bằng Clo lỏng:

Khi dùng Clo lỏng để khử trùng, tại nhà máy phải lắp đặt thiết bị chuyên dùng

để đưa Clo vào nước gọi là Cloratơ Đây là thiết bị có chức năng pha chế và định lượng Clo hơi và nước

c Khử trùng bằng Clorua vôi và canxihyphocloit

Clorua vôi được sản xuất bằng cách cho Clo + vôi tôi  Cloruavôi Trong clorua vôi thì lượng Clo hoạt tính chiếm 20–25% Canxihypôclorit Ca(OCl)2 là sản phẩm của quá trình làm bão hòa dung dịch vôi sữa bằng Clo Hàm lượng Clo hoạt tính chiếm 30–45%

- Khử trùng bằng Natri hypoclorit (nước javen)

NaClo là sản phảm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn Nước javen có nồng độ Clo hoạt tính từ 6 – 8g/l

- Dùng Ôzôn để khử ttrùng

Ôzôn là một chất khí có màu tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người Ở trong nước ôzôn phân hủy rất nhanh thành ôxi phân tử và nguyên tử Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên diệt trùng mạnh hơn

SVTH: Trịnh Trung Nhật

Ôzôn được sản xuất bằng cách cho Oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng tia lửa điện Để cung cấp đủ lượng ôzon cho trạm xử lý nước ta dùng máy phát tia lửa điện và cho không khí chảy qua Ôzon sản xuất ra dễ bị phân hủy thành Oxy do đó phải lắp thiết bị làm lạnh ở máy sản xuất ôzon Có 2 loại máy làm lạnh điện cực:

a Làm lạnh bằng không khí

b Làm lạnh bằng nước

Ưu điểm của Ozon:

i Không có mùi

ii Làm giảm nhu cầu oxi của nước, giảm chất hữu cơ,

iii Khử màu, phênol, xianua

iv Tăng DO

v Không có sản phẩm phụ gây độc hại

vi Tăng vận tốc lắng của hạt lơ lửng

Nhược điểm:

vii Vốn đầu tư cao

viii Tiêu tốn năng lượng

Khả năng tiệt trùng của Ozon

Độ hòa tan của Ozon gấp 13 lần của oxy Khi vừa cho vào trong nước khả năng tiệt trùng là rất ít, khi Ozon đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ oxy hoá hữu cơ và vi khuẩn trong nước, lúc đó tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần so với Clo, thời gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 – 8 giây

Liều lượng cần thiết cho nước ngầm là 0.75 – 1mg/l; 1.0 – 3.0 mg/l nước mặt; sau bể lắng 2 trong xử lý nước thải từ 5 – 15mg/l

SVTH: Trịnh Trung Nhật

ii Khử trùng bằng tia cực tím

Tia cự tím UV là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm Độ dài bước sóng của tia cự tím nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường Dùng tia cực tím để tiệt trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước

Tia cực tím tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm, khả năng diệt khuẩn cao nhất Trong các nhà máy xử lý nước thải, dùng đèn thuỷ ngân áp lực thấp để phát tia cực tím, loại đèn này phát ra tia cự tím có bước sóng 253,7nm, bóng đèn đặt trong hộp thủy tinh không hấp phụ tia cực tím, ngăn cách đèn và nước Đèn được lắp thành bộ trong hộp đựng có vách ngăn phân phối để khi nước cảy qua hộp, được trộn đều để cho số lượng vi khuẩn đi qua đèn trong thời gian tiếp xúc ở hộp là cao nhất Lớp nước đi qua đèn có độ dày khoảng 6mm, năng lượng tiêu thụ từ 6000 – 13000 mocrowat/s, độ bền 3000 giờ đến 8000 giờ

Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này thì chi phí rất cao Các thực nghiệm gần đây cho thấy nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng SS < 50mg/l sau khi đi qua hộp đèn cực tím với tiêu chuẩn năng lượng nêu trên thì nước còn 200 Colifrom/100ml

Hình 2.3 Khử trùng nước thải bằng tia cực tím

iii Khử trùng bằng một số phương pháp khác

- Khử trùng bằng siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn

sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước

- Khử trùng bằng phương pháp nhiệt: sử dụng phương pháp cổ truyền đun sôi nước ở 100oC

- Khử trùng bằng Ion Bạc: Có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng Với 2–10g/l ion Bạc là có thể tác dụng

SVTH: Trịnh Trung Nhật

5 Các phương pháp xử lý cặn

Cặn lắng ở công đoạn xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai còn chứa nhiều nước (độ ẩm lớn khoảng 99%) và chứa nhiều cặn hữu cơ có thể tiếp tục phân hủy Do đó cần phải tiến hành một số biện pháp nhằm xử lý, ổn định lượng cặn trên trước khi thải bỏ hoặc sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp

Xử lý cặn hiệu quả nhất bằng phương pháp lên men kỵ khí với sự tham gia của vi sinh vật kỵ khí (VSVKK)

- Quá trình sinh hoá kỵ khí cặn hữu cơ rất phức tạp:

+ Các chất hữu cơ (C)  acid béo + Biogas (CO2, CH4, H2)

+ Các chất hữu cơ (N)  NH3, N2

+ Chất hữu cơ (S)  H2S

- Sau khi lên men, tính chất cặn thay đổi và thể tích cặn cũng thay đổi (các chất không tan  các chất tan + khí)

- Quá trình lên men kỵ khí gồm 2 giai đoạn

+ Giai đoạn lên men acid

+ Giai đoạn lên men kiềm

• Giai đoạn 1: Lên men Acid (lên men H) Dưới tác dụng của men vi sinh

vật (VSV), các chất hữu cơ của cặn:

- Đầu tiên: Phân huỷ  sản phẩm đơn giản

+ Protid  peptid và axit amin

+ Chất béo  glicerine, axít béo

+ (H, C)  đường đơn giản

- Sau đó: Chuyển hoá các chất trên thành sản phẩm cuối cùng của giai đoạn 1 (chủ yếu là các acid hữu cơ: axít butylic, axít propionic, axít acetic)  pH

< 7  lên men acid

- VSV ở giai đoạn 1 là: nấm, vi khuẩn (VK) butyric, propionic  Thể tích cặn không giảm và có mùi hôi

SVTH: Trịnh Trung Nhật

• Giai đoạn 2: Lên men kiềm (lên men metan)

- Chuyển hoá các s/p của giai đoạn 1 thành CH4, CO2, H2

- VSV tham gia: VK tạo CH4: Methano bacterium, Methanococus, Methanosarica

- Các phản ứng:

+ Với các axit béo ΔH2 (trừ CH3COOH) và rượu (trừ metylic):

men 4ΔH2 + CO2 4Δ + CH4 + 2H2O + Với H2 từ giai đoạn 1:

men CH4 + 2H2O + Q H2+ CO2 + Với CH3COOH

- Đây là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất

- Thời gian lên men ngắn: 6-20 ngày, thể tích ngăn bùn nhỏ

- Các loại cặn dẫn đến bể: Cặn tươi từ bể lắng 1, Bùn hoạt tính dư trên

màng VSV, Rác đã nghiền

- Cặn được hâm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men

- Khi bể làm việc bình thường:

+ pH = 7-7,5 + Hàm lượng a.béo: 3-8 mg/l + Độ kiềm: 60-70 mgđ/l + Nitơ của muối amino: 600-800 mg/l

- Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, mức độ

xáot rộn

SVTH: Trịnh Trung Nhật

b) Bể tự hoại

Là công trình xử lý sinh học bước đầu của hệ thống xử lý nước thải, trong

đó các tác nhân gây ô nhiễm được phân hủy bởi các vi sinh vật dưới điều kiện

kỵ khí Sự chuyển hóa sinh học xảy ra theo các hướng sau: Chuyển hoá các chất hữu cơ thành khí sinh học và các sản phẩm hữu cơ đơn giản hơn

- Giảm một phần N, P do vi sinh vật sử dụng để xây dựng tế bào

Sân phơi bùn là công trình sử dụng nhiệt mặt trời nhằm mục

đích giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một

phần hay phần lớn lượng nuớc có trong hỗn hợp để giảm kích

thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng bùn phải vận chuyển

đến nơi tiếp nhận

SVTH: Trịnh Trung Nhật

Bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải có khối lượng lớn, để giảm thể tích bùn thì cần phải có công nghệ xử lý bùn phù hợp

Công nghệ xử lý bùn gồm các công đoạn:

- Thu gom bùn từ phát sinh;

Cô đặc trọng lực: bùn lắng xuống đáy do trọng lực và nước được rách ra chảy qua máng tràn Trong quá trình cô đặc trọng lực, chất rắn được cô đặc lại nhờ hiện tượng lắng gây ra do trọng lực và sự nén chặt của chất rắn Các bể lắng trọng lực sử dụng tốt nhất để cô đặc bùn

Cô đặc ly tâm: là sự tăng tốc của quy trình lắng nhờ sự lực ly tâm

- Cô đặc băng tải trọng lực: là quá trình tách nước-chất rắn và dựa vào quy trình đông tụ và kết tủa chất rắn trong một hỗn hợp bùn lỏng đồng thời thoát nước dư trong hỗn hợp bùn này qua một băng chuyền lưới vải di chuyển liên tục

- Chi phí xây dựng hơi cao

- Đòi hỏi diện tích đất lớn

- Diện tích yêu cầu nhỏ

- Chi phí đầu tư cơ bản cao

- Chi phía hóa chất cao vì phải dùng Polymer

- Chi phí bảo trì cao hơn công nghệ

- Chi phí đầu tư tương đối thấp

- Năng lượng tiêu thụ điện nhỏ

- Diện tích không gian nhỏ

- Phụ thuộc vào Polymer

- Đòi hỏi sự chú ý của người vận hành

- Bảo dưỡng thường xuyên