Báo Cáo Thực Tập Tốt Ngiệp Tại Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Trạm Trúc Bạch

Báo Cáo Thực Tập Tốt Ngiệp Tại Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Trạm Trúc Bạch

Thủ đô Hà Nội, là một trong những trung tâm văn hóa - chính trị lớn của cảnước, vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải do sinh hoạt được chính quyền Hà Nội quantâm khá sớm tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa tìm được giải pháp đồng bộ giảiquyết triệt để hoàn toàn vấn đề này Qua khảo sát của Công ty Thoát nước Hà Nội,trung bình hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội lưu thông khoảng hơn500.000m3 nước thải/ngày, trong đó chủ yếu là nước thải sinh hoạt và nước thảicông nghiệp nhưng chỉ có 5 - 7% lượng nước thải được xử lý, còn lại xả trực tiếpvào hệ thống thoát nước của thành phố Nguồn nước thải chưa qua xử lý đã vàđang “bức tử” rất nhiều sông, hồ, kênh, rạch, … trên địa bàn mà điển hình đó làvấn đề ô nhiễm nghiêm trọng nước sông Tô Lịch

Năm 2005, nằm trong gói thầu thuộc dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn I,

Hà Nội đã đi đầu trong cả nước trong vấn đề xử lý nước thải sinh hoạt bằng việcđưa vào vận hành thành công hai Trạm xử lý nước thải thí điểm xử lý nước thảisinh hoạt đầu tiên trên địa bàn thành phố, nhằm giải quyết tình trạng ô nhiễm nướcthải cho 12.300 người dân thủ đô [5] Thành công đó, khiến cho không chỉ Hà Nội

mà các thành phố khác trong cả nước tiếp tục xây dựng thêm nhiều nhà máy xử lýnước thải sinh hoạt trên các địa bàn chịu ảnh hưởng ô nhiễm

Nhằm kiểm chứng những kiến thức đã được học tại nhà trường vào công việcthực tế, củng cố những kiến thức chuyên ngành liên quan, cùng với đó là tiếp cậnvới công nghệ mới trong việc xử lý nước thải nói chung và xử lý nước thải sinh

hoạt nói riêng Do đó, em chọn đề tài “Tìm hiểu quy trình xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Hà Nội”.

- Các quá trình xử lý của bể yếm khí

- Các quá trình xử lý của bể hiếu khí

- Mối quan hệ giữa các bể trong bể phản ứng BNR

- Vật liệu Bioerg

- Các yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình xử lý

Kiểm tra hiệu suất xử lý của bể phản ứng BNR

So sánh các chỉ tiêu mẫu nước sau xử lý với TCVN 5945:2005

Làm quen với môi trường công việc sau này

PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA ĐỀ TÀI

Phương pháp hồi cứu số liệu

Tham khảo, thu thập các tài liệu có liên quan đến cơ sở thực tập, công nghệBioerg, các quá trình phản ứng diễn ra trong bể BNR, hệ thống nước thải tại thànhphố Hà Nội

Phương pháp khảo sát thực địa

Khảo sát tại Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch, đồng thời tiến hành tham khảo ýkiến của các cán bộ chuyên môn tại các bộ phận có liên quan đến đề tài

Phương pháp so sánh

Dùng các chỉ tiêu phân tích qua các lần lấy mẫu để xác định hiệu suất xử lýcủa bể phản ứng BNR

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ XÍ NGHIỆP QL CÁC NHÀ MÁY XLNT 2.1 Giới thiệu Xí nghiệp Quản lý các Nhà máy Xử lý nước thải

Xí nghiệp Quản lý các Nhà máy Xử lý nước thải được thành lập ngày19/12/2005 là một trong mười đơn vị trực thuộc Công ty TNHH Nhà nước Mộtthành viên Thoát nước Hà Nội Hiện nay Xí nghiệp quản lý các Nhà máy và cácTrạm sau:

- Nhà máy xử lý nước thải Bắc Thăng Long - Vân TRì

- Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch

- Trạm xử lý nước thải Kim Liên

- Trạm bơm DPS 20m3/s, cùng với Trạm bơm BP4, BP5, cụm thoát nước BắcThăng Long - Vân Trì

Nhiệm vụ của Xí nghiệp Quản lý các Nhà máy Xử lý nước thải là quản lý,

vận hành an toàn hiệu quả các Trạm XLNT Kim Liên, Trúc Bạch, Nhà máy BắcThăng Long - Vân Trì, Trạm bơm trên 20m3/s DPS

Mục tiêu là giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại khu vực Kim Liên, Trúc Bạch,

cụm công trình Bắc Thăng Long - Vân Trì

2.2 Sơ đồ tổ chức và bố trí nhân sự của Xí nghiệp QL các Nhà máy XLNT

Hiện nay, Xí nghiệp Quản lý các Nhà máy Xử lý nước thải có 182 cán bộ côngnhân viên Được chia thành:

- Khối văn phòng có 18 CB

- Khối vận hành có 154 CB

Hình 2.1 Sơ đồ tổ chức tại Xí nghiệp Quản lý các Nhà máy Xử lý nước thải

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí nhân sự tại Nhà máy và các Trạm

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI TRẠM TRÚC BẠCH 3.1 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt tại thành phố Hà Nội

Hiện tại, hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Hà Nộicũng chính là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của Xí nghiệp Quản lý các Nhàmáy Xử lý nước thải

Từ năm 2005 đến nay, Xí nghiệp đã xây dựng và đưa vào hoạt động một Nhàmáy và hai Trạm xử lý nước thải (xem bảng 3.1) Nhà máy Xử lý nước thải BắcThăng Long - Vân Trì đã xây dựng xong nhưng chưa thể hoạt động hết công suấttheo thiết kế một phần do khu đô thị Bắc Thăng Long chưa xây dựng và khu côngnghiệp Bắc Thăng Long mới chỉ thu gom được một phần lượng nước thải Còn lại

là hai Trạm xử lý nước thải thí điểm Trúc Bạch và Kim Liên đã đi vào hoạt động

và thu được kết quả khả quan trong việc XLNT sinh hoạt trên địa bàn Trạm KimLiên ngoài việc xử lý nước thải tập trung đổ xuống sông Lừ, trong tương lai sẽ sửdụng nước sạch sau xử lý bổ cập cho hồ Kim Liên Còn Trạm xử lý nước thải TrúcBạch được người dân và chuyên gia đánh giá cao với khả năng xử lý nước thảisinh hoạt, nước sau xử lý được bổ cập vào hồ Trúc Bạch còn góp phần cải tạo lại

hồ Trúc Bạch Còn theo khẳng định của các chuyên gia môi trường Nhật Bản,

nước thải của cả hai trạm sau khi được xử lý có thể uống được (xem Phụ lục 2).

Bảng 3.1 Thống kê các dự án nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tại Hà Nội [6]STT Tên nhà máy - vị trí Công suất

M3/ngày đêm

Mức đầu tư(triệu USD)

Tình trạng

2 Trúc Bạch - quận Ba Đình 2.300 3,5 – 4,0 Đang hoạt động

Ba Dự án Nhà máy Xử lý nước thải sinh hoạt Phú Đô, Yên Xá, Yên Sở, nằmtrong Dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn II, đang được khởi công xây dựng và sẽhoàn thành trong thời gian sớm nhất (dự kiến năm 2011) Khi ba Nhà máy xử lýnước thải sinh họat này đưa vào hoạt động sẽ xử lý được khoảng 50% nước thải

sinh hoạt của người dân trên địa bàn thành phố Hà Nội; góp phần cải tạo môitrường, trả lại màu xanh cho nhiều con sông và hồ trên địa bàn thành phố

3.2 Giới thiệu về Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch

Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch là đơn vị trực thuộc Xí nghiệp Quản lý cácNhà máy Xử lý nước thải, là một trong hai trạm xử lý nước thải thí điểm của thànhphố Hà Nội, có nhiệm vụ xử lý nước thải tập trung xung quanh khu vực hồ TrúcBạch

Được hoàn thành và đưa vào vận hành ngày 01/09/2005, nằm trong gói thầuCP12 của dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn I, Trạm xây dựng trên địa bànphường Trúc Bạch trên diện tích 1.777m2 Công suất xử lý nước thải trung bìnhcủa Trạm là 2.300m3/ngày đêm (công suất tối đa 3.000m3/ngày đêm) với chấtlượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B TCVN 5945 – 2005 Lượng nước saukhi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép bổ cập vào hồ Trúc Bạch

3.3 Tìm hiểu về nguồn nước thải sinh hoạt trên địa bàn quận Ba Đình.

Hồ Trúc Bạch nằm trong địa bàn của quận Ba Đình với diện tích lòng hồ là 22

Ha và chu vi hồ là 2,5 km; hồ có chức năng tiếp nhận nước mưa và nước thải từcác cửa cống chính như Nguyễn Trường Tộ, Trấn Vũ, Phạm Hồng Thái, mươngNgũ Xã, ngoài ra còn một số các họng xả của của người dân khu vực xung quanh

và các cơ sở sản suất khác

Nước thải này có thành phần phức tạp và có tính đặc trưng riêng (bảng 3.2)

Bảng 3.2 Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt [8]

khoảng đặc trưng TB của HN

Nhờ có Nhà máy xử lý nước thải thu gom toàn bộ nước thải của tuyến Trấn

Vũ, Nguyễn Trường Tộ, một phần của Châu Long, Phạm Hồng Thái, nước thảiđược xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng nước loại B TCVN 5945- 2005, nước đầu ra

đổ vào hồ góp phần quan trọng trong việc cải tạo môi trường nước của hồ TrúcBạch

3.4 Hệ thống xử lý nước thải tại Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch

Tại Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch, hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạttính theo công nghệ A2/O có khả năng xử lý Nitơ và Phốt pho trong nước thải Ápdụng công nghệ xử lý bùn bằng phương pháp ép băng tải và công nghệ xử lý mùibằng than hoạt tính

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Trúc Bạch

3.4.1.2 Bể điều hòa

Bể điều hòa dùng để cân bằng chất nước thải dòng vào và kiểm soát lưu lượngđến bể lắng sơ cấp Sự cân bằng này để đảm bảo hiệu suất của vi khuẩn trong bểphản ứng BNR được ổn định và đạt được hiệu suất xử lý cao nhất.

Nước thải trong bể được hai máy khuấy chìm khuấy liên tục làm cho mọi cáchạt vật chất ở trạng thái lơ lửng sau đó sẽ được bơm chuyển đến bể lắng sơ cấp

3.4.2 Bộ phận xử lý nước

3.4.2.1 Bể lắng sơ cấp

Lắng sơ cấp là bước đầu tiên của dây chuyền xử lý, trong đó một phần đáng

kể vật chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng được tách ra từ dòng nước thải vào Trong

bể lắng có lắp đặt một cánh gạt bùn để tăng hiệu suất xử lý và hệ thống song chắnrác tinh tiếp tục thu gom các chất rắn lơ lửng trước khi nước thải được chuyển vào

bể phản ứng Lượng bùn thu được trong bể lắng sơ cấp sẽ được chuyển vào bể côđặc bùn

3.4.2.2 Bể phản ứng BNR (Biological Nutrient Removal)

Sau khi đã loại bỏ các chất cặn có thể lắng và các chất nổi bề mặt, nước thải sẽđược tiếp tục xử lý để khử các chất bẩn hữu cơ hòa tan và các chất rắn hữu cơ lơlửng còn lại (các quá trình chuyển hóa trong bể phản ứng BNR sẽ được trình bày

kỹ trong chương 3) Ngoài ra, vật liệu Bioerg trong bể hiếu khí giúp ổn định mật

độ vi khuẩn và tăng hiệu suất của quá trình xử lý sinh hóa Trong mỗi bể yếm khí,hiếm khí và hiếu khí đều có lắp đặt một máy khuấy để khuấy trộn dung dịch bùnhoạt tính, riêng bể hiếu khí được lắp đặt hệ thống sục khí để cung cấp đủ oxy chophản ứng sinh hóa xảy ra trong bể, song chắn ở cuối bể hiếu khí được sử dụngnhằm tách Bioerg và hỗn hợp bùn lỏng trước khi đưa về bể lắng cuối

3.4.2.3 Bể lắng cuối

Bể lắng cuối là phương pháp hữu hiệu trong việc tách bùn và thành phần nướcthải đã lắng trong ở trên Việc tách chất rắn/lỏng xảy ra được do trọng lực và cómột cánh gạt bùn để làm tăng thêm hiệu suất xử lý Bùn hoạt tính được tuần hoànlại bể phản ứng BNR phần dư được đưa về bể cô đặc bùn

3.4.2.4 Bể khử trùng

Nước đã được xử lý chảy qua bể khử trùng để khử vi trùng trong nước trướckhi đổ vào hồ Trúc Bạch Chất khử trùng được dùng có thể là Canxi Hipocloritdạng rắn hoặc Natri Hipoclorit dạng lỏng

3.3.2.5 Hố xả nước thải đã được xử lý

Nước sau sau xử lý được chảy vào hố xả, được bơm ra hồ mà xả thẳng ra hồmột cách tự nhiên Đây là một điểm đặc biệt của Trạm XLNT Trúc Bạch để tạocảnh quan cho hồ

3.4.4 Hệ thống khử mùi

Một tháp khử mùi chứa than hoạt tính được sử dụng để tách mùi trong hệthống xử lý Ống hút mùi được bố trí ở những hạng mục xử lý chính (hình 3.1) vàđược thu gom tập trung bằng quạt hút mùi Một thiết bị khử hơi nước được lắp đặttrước quạt hút mùi để loại ẩm có trong khí gây mùi trước khi đưa về tháp khử mùi

3.4.5 Hệ thống giám sát và điều khiển

Tại Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch lắp đặt hệ thống điều khiển qua các tủđiều khiển và tủ giám sát để theo dõi hoạt động của các thiết bị (đo lưu lượng dòngchảy, tính lượng DO, …) Hệ thống này thể hiện tất cả các lỗi kỹ thuật trong quátrình hoạt động và vận hành tại Trạm XLNT Trúc Bạch

CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA TRONG BỂ PHẢN ỨNG BNR

Bể phản ứng BNR được chia ra 2 nguyên đơn hoạt động song song gồm: 2 bểyếm khí, 2 bể hiếm khí và 2 bể hiếu khí Bể áp dụng theo công nghệ A2/O nên cókhả năng xử lý BOD, COD, hàm lượng Nitơ và Phốt pho trong nước thải sinh hoạt

và trong bể hiếu khí có vật liệu Bioerg giúp tăng hiệu quả xử lý sinh học

Hình 4.1 Sơ đồ quá trình chuyển hóa trong bể phản ứng BNR

4.1 Các quá trình chuyển hóa trong bể yếm khí

Trong điều kiện yếm khí, tập đoàn vi sinh yếm khí gồm nhiều loại đảm nhiệmchức năng khác nhau, phát triển và phân hủy chất hữu cơ qua nhiều giai đoạnchính sau:

Giai đoạn thủy phân, các hợp chất hữu cơ không tan và có cấu trúc phức tạp

được chuyển hóa thành dạng tan và có phân tử lượng thấp Giai đoạn thủy phân cóthể xảy ra với tốc độ chậm, đặc biệt dưới điều kiện thấp (< 200C) nên có thể trởthành yếu tố khống chế tốc độ của toàn bộ quá trình

Giai đoạn axit hóa, các chất hữu cơ tan hình thành từ quá trình thủy phân

được vi sinh vật hấp thu, chuyển hóa thành các chất hữu cơ đơn và các thành phần

vô cơ khác Quá trình axit hóa được thực hiện bởi nhiều nhóm vi sinh vật lên men,

chủ yếu là loại yếm khí như Clostridium spp., Peptococcus anaerobus,

Bifidobacterium spp., Desulphovibrio spp., …

Giai đoạn axetat hóa: Các sản phẩm hình thành từ giai đoạn axit hóa được

tiếp tục chuyển hóa thành nguyên liệu trực tiếp cho quá trình metan hóa: axetat,hydro, khí carbonic

Giai đoạn metan hóa thường là giai đoạn chậm nhất của quá trình xử lý yếm

khí được thực hiện bởi hai loại vi sinh Acetotrophic và Hydrogenotrophic:

CH3COOH  CH4 + CO2 ( vi khuẩn Acetotrophic)

4 H2 + CO2  CH4 + H2O (vi khuẩn Hydrogenotrophic)

Vì vậy để đạt hiệu quả xử lý COD cao cần tạo điều kiện cho nhóm vi sinh vật

Acetotrophic phát triển thuận lợi Nước thải sau khi xử lý có độ kiềm tăng, độ

kiềm tăng là yếu tố thuận lợi cho giai đoạn oxy hóa amoni trong giai đoạn xử lýhiếm khí và hiếu khí tiếp theo

Song song với quá trình phân hủy chất hữu cơ là quá trình phân hủy photphattrùng ngưng trong tế bào và thải ra môi trường dưới dạng photphat đơn, nhóm visinh vật tham gia quá trình hấp thu – tàng trữ - thải photpho được qui chung về

nhóm vi sinh bio – P (vi sinh Acinetobacter là chủ yếu):

2 C2H4O2 + (HPO3) + H2O  (C2H4O2)2 + PO43- + 3H+

Do thời gian lưu tế bào của vi sinh vật yếm khí lớn, kéo theo đó là quá trìnhphân hủy nội sinh diễn ra sâu mà sản phẩm phân hủy là các hợp chất vô cơ, do đó

tỉ lệ các chủng vi sinh, đặc biệt là loại axit hóa giảm nhanh, do đó tốc độ phân hủynội sinh của vi sinh vật axit hóa nhanh hơn so với loại metan hóa Do đó việc cấplượng bùn hoạt tính từ bể lắng cuối vào bể yếm khí là một việc cần thiết để bể yếmkhí có thể hoạt động ổn định

4.2 Các quá trình chuyển hóa trong bể hiếm khí

Tiếp theo sau bể yếm khí là bể hiếm khí; bể hiếm khí hay còn được gọi là bểkhử nitrat bởi đặc trưng của nó là quá trình khử nitrat Trong điều kiện thiếu khí,

vi sinh khử nitrat (Denitrifier gồm ít nhất 14 loại vi sinh như Bacillus,

Pseudomonas, Methanomonas, Thiobacillus,…) sẽ phát triển và dựa vào nguồn

carbon trong nước thải, chúng chuyển hóa nitrit, nitrat thành khí nitơ Trong giaiđoạn này tránh oxy hòa tan có mặt trong nước thải, bởi sự có mặt của oxy hòa tantrong nước thải sẽ ức chế khả năng hoạt động của chúng

Quá trình khử nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau:

NO3-  NO2- NO (khí)  N2O (khí)  N2 (khí)

Nguồn cung cấp nitrit và nitrat cho bể hiếm khí do quá trình oxy hóa amonidiễn ra trong bể yếm khí, bể hiếm khí và của bể hiếu khí (được cấp ngược lại bểhiếm khí) do quá trình oxy hóa chất hữu cơ và phân hủy nội sinh của vi sinh trong

bể (xem nội dung 4.3).

Để xảy ra quá trình khử nitrit và nitrat cần nguồn carbon hữu cơ (1g NO3-Ncần khoảng 3g COD), nhưng trong bể hiếm khí quá trình khử nitrit xảy ra nhanhhơn so với quá trình khử nitrat, điều đó là yếu tố có lợi về phương diện vận hành:

đỡ tốn oxy cấp cho quá trình oxy hóa nitrit và lượng chất hữu cơ tương ứng

Ngoài ra việc đặt bể yếm khí nối tiếp bể hiếm khí cũng làm tăng khả năng khửnitrat bởi chủng loại vi sinh tích lũy photpho (xảy trong điều kiện hiếm khí: không

4.3 Các quá trình chuyển hóa trong bể hiếu khí

Trong điều kiện hiếu khí với đầy đủ oxy hòa tan, hai chủng vi sinh dị dưỡng(xử lý chất hữu cơ, COD) và vi sinh tự dưỡng (chuyển hóa amoni thành nitrat)cùng tồn tại trong bể hiếu khí

Vi sinh dị dưỡng sử dụng chất hữu cơ để tạo ra tế bào, thực hiện các phản

ứng sinh hóa từ các chất hữu cơ để lấy năng lượng duy trì hoạt động sống và pháttriển Song song với quá trình sinh sản và phát triển đồng thời xảy ra quá trìnhphân hủy tế bào vi sinh – phân hủy nội sinh, sản phẩm phân hủy lại được vi sinhvật sống sử dụng cho quá trình đồng hóa và dị hóa Quá trình trên có thể mô tảtrong sơ đồ sau: