Nghiên cứu lựa chọn và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt Nam

Nghiên cứu lựa chọn và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt Nam Nghiên cứu lựa chọn và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt Nam luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

LU ẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Mục lục

Danh mục các bảng biểu 4

Danh mục các hình vẽ 5

Mở đầu 6

Chương 1 Tổng quan xử lý nước thải đô thị 1.1 Nhận xét hệ thống thoát nước và thu gom nước thải đô thị Việt nam 8

1.1.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước đô thị nước ta hiện nay 8

1.1.2 Nhận xét tình hình thoát nước và thu gom nước thải đô thị Việt nam 16

1.2 Đặc tính dòng thải đô thị 18

1.2.1 Phân loại dòng thải đô thị 18

1.2.2 Đặc tính của dòng thải đô thị 22

Chương 2 Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt nam 2.1 Số liệu đầu vào 26

2.2 Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt nam 26

2.2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải đô thị thông dụng 26

2.2.2 Khối xử lý sinh học 29

2.3 Giới thiệu một số quá trình sinh học xử lý nước thải đô thị 32

2.3.1 Quá trình A/O 32

2.3.2 Quá trình Bardenpho 33

2.3.3 Hệ thống Phoredox 34

2.3.4 Quá trình UCT 35

2.3.5 Hệ thống SBR – Hồ sinh học 36

2.3.6 Bể lọc sinh học 38

2.3.7 Quá trình AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) 40

Chương 3 Tính toán các công trình và thiết bị trong hệ thống xử lý 3.1 Thông số thiết kế 45

3.2 Tính toán các đơn vị xử lý 47

3.2.1 Ngăn tiếp nhận nước thải 47

3.2.2 Mương dẫn nước thải 47

3.2.3 Song chắn rác 48

3.2.3.1 Song chắn rác thô 49

3.2.3.2 Song chắn rác tinh 51

3.2.4 Bể lắng cát 52

3.2.5 Bể điều hoà 54

3.2.6 Bể lắng ly tâm đợt I 55

3.2.7 Bể xử lý sinh học 57

3.2.7.1 Bể xử lý sinh học yếm khí 57

3.2.7.2 Bể xử lý sinh học thiếu khí 58

3.2.7.3 Bể xử lý sinh học hiếu khí 59

3.2.8 Thiết bị làm thoáng 65

3.2.9 Bể lắng li tâm đợt II 67

3.2.10 Trạm khử trùng nước thải 69

3.2.11 Bể nén bùn 71

3.2.12 Hệ thống xử lý mùi 73

Kết luận 78

TàI liệu tham khảo 81

danh mục các bảng biểu

Bảng 1.1 Thống kê số hộ gia đình được hưởng dịch vụ vệ sinh thoát nước Bảng 1.2 Thành phần nước thải sinh hoạt và phân loại mức độ ô nhiễm Bảng 1.3 Tính chất đặc trưng của nước thải một số ngành công nghiệp Bảng 1.4 Thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải đô thị

Bảng 2.1 Thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép

Bảng 3.1 Chất lượng nước thải đô thị

Bảng 3.2 Nồng độ các chất gây mùi, thành phần các khí điển hình chính sử

dụng cho tính toán thiết kế

danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Sự biến động theo thời gian trong ngày của nước thải đô thị

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nước thải đô thị thường áp

Mở đầu

Đất nước Việt Nam sau hai mươi năm thực hiện chính sách đổi mới đã

đạt được nhiều kết quả khả quan trong các lĩnh vực như hình thành hệ thống giao thông, cấp thoát nước, mạng lưới điện, vô tuyến viễn thông, cũng như quá trình đô thị hoá diễn ra nhanh chóng đã có những tác động tích cực đến tốc độ phát triển kinh tế toàn xã hội nói chung

Sự phát triển kinh tế và quá trình đô thị hoá mặt khác cũng kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường Sự phát triển của các ngành công nghiệp, thương mại, du lịch dịch vụ, sự gia tăng dân số là một thách thức lớn đối với

sự phát triển bền vững của cộng đồng Trong khi hệ thống thoát nước ở các

đô thị Việt nam chưa phát triển đồng bộ và đang xuống cấp không đáp ứng kịp sự phát triển kinh tế đã tạo sức ép ngày càng lớn đến vệ sinh môi trường

và ô nhiễm nguồn nước

Hệ thống thoát nước với cơ sở hạ tầng lạc hậu hầu hết được xây từ thời Pháp, kể từ sau hoà bình chỉ được chắp vá nên vẫn là hệ thống thoát nước chung Với tốc độ phát triển đô thị được đánh giá là bùng nổ đô thị nhưng quy hoạch lại kém đã không còn quỹ đất cho các trạm xử lý nước thải, các

đô thị vẫn phải sử dụng hệ thống thoát nước chung, xử lý nước thải phi tập trung

Sự phát triển kinh tế và sự bùng nổ đô thị và quy hoạch xử lý nước thải còn nhiều bất cập và thiếu đồng bộ đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nước thải trong các đô thị, như ô nhiễm chất hữu cơ dạng cácbon, nitơ, photpho, vi trùng

Mùi phát sinh từ hệ thống thoát nước và xử lý nước thải: từ cống, mương, kênh, sông, và từ chính nhà máy xử lý nước thải đã ảnh hưởng đến môi trường và đến chất lượng sống của dân cư

Trước tình trạng đó, trong những năm gần đây, Đảng và Chính phủ đã quan tâm nhiều đến công tác thoát nước đô thị Một số luật và chỉ thị đã được ban hành như Luật Bảo vệ môi trường, Luật tài nguyên nước Đồng thời trong bối cảnh đó, “Định hướng phát triển thoát nước đô thị Việt Nam đến năm 2020” đã được biên soạn và được Thủ tướng ký quyết định phê duyệt số 35/1999 QĐ-TTg ngày 5/3/1999 Chính phủ và các Nhà tài trợ cũng ưu tiên phát triển sang thoát nước và vệ sinh môi trường Nhiều dự án thoát nước và

vệ sinh môi trường đã được triển khai trên khắp đất nước Việt Nam như Dự

án cải thiện vệ sinh ở Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh do Nhật Bản tài trợ,

Dự án cải thiện vệ sinh cho 5 thành phố/thị xã miền trung là Thanh Hoá, Hà Tĩnh, Đông Hà (Quảng Trị), Lăng Cô (Huế), Tam Kỳ (Quảng Ngãi) do Ngân hàng Phát triển Châu á (ABD) tài trợ

Do vậy, hơn lúc nào hết vấn đề nghiên cứu và phát triển hệ thống thoát nước cũng như hệ thống xử lý nước thải đô thị đang trở thành yêu cầu cấp bách Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt nam đưa ra các

nội dung:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan xử lý nước thải đô thị

- Chương 2: Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải đô thị phù hợp với điều kiện Việt nam

- Chương 3: Tính toán các công trình và thiết bị trong hệ thống xử lý

- Kết luận

với mong muốn sẽ góp phần làm cho môi trường nước được trong sạch hơn,

đô thị phát triển bền vững hơn, cùng cả nước tiến vào thời kỳ mới – thời kỳ

đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, hội nhập và phát triển đất nước

Chương 1 Tổng quan xử lý nước thải đô thị

1.1 Nhận xét hệ thống thoát nước và thu gom nước thải đô thị Việt nam 1.1.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước đô thị nước ta hiện nay

Những công trình thoát nước đầu tiên được ghi nhận về lịch sử hệ thống thoát nước Việt nam, đó là vào những năm 1870 ở thành phố Hồ Chí Minh và năm 1905 ở Hà nội khi các đường ống được thiết kế và thi công Theo từng giai đoạn phát triển, hệ thống thoát nước được mở rộng xây dựng cùng với sự tăng trưởng của các đô thị, bao gồm mạng lưới thoát nước bằng bơm cưỡng bức Tính đến năm 2000, Việt nam chỉ có khoảng hơn một chục

đô thị được xem là có hệ thống thoát nước nhưng với năng lực thoát nước rất kém, chỉ khoảng 1000km đường cống Phạm vi phục vụ của hệ thống thoát nước đô thị còn rất hạn chế, tỷ lệ đường cống phục vụ ở các thành phố lớn mới đạt 0,2 m/người, các đô thị nhỏ chỉ là 0,04 – 0,06 m/người (mức trung bình ở các nước công nghiệp là 2m/người) và mức độ bao phủ hệ thống chỉ

đáp ứng được 40% dân số với đô thị lớn, 30% hoặc thấp hơn ở các đô thị nhỏ [15]

Hiện nay hệ thống thoát nước phổ biến nhất ở các đô thị của Việt nam

là hệ thống thoát nước chung chảy tới các vùng có nước mặt gần đó và thường không qua xử lý Đó là một hệ thống cống thoát chung cho cả ba loại nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước mưa Phần lớn các hệ thống này đã được xây dựng từ vài thập kỷ trước đây, chủ yếu là để giải quyết vấn

đề thoát nước mưa và không được tu sửa, bảo dưỡng thường xuyên nên đã xuống cấp nhiều Bên cạnh đó, việc xây dựng, bổ sung được thực hiện một cách chắp vá không theo quy hoach lâu dài, không đáp ứng được nhu cầu phát triển của đô thị Do vậy tình trạng ngập úng ở các trung tâm đô thị vẫn

xảy ra thường xuyên khi có mưa lớn do không đủ các cống thoát nước mưa hoặc các cống thoát nước mưa bị tắc Có quá ít các trạm xử lý nước thải và nước thải chưa được xử lý cùng với nước thải công nghiệp được xả trực tiếp vào các nguồn nước mặt và các thuỷ vực nước, gây rủi ro lớn đối với hệ sinh thái nước

Thông thường có một số hệ thống thoát nước riêng biệt đối với nước thải đô thị:

- Trường hợp ba hệ thống cho ba loại nước thải: nưới mưa, nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt

- Trường hợp hai hệ thống: nước mưa thoát riêng, nước thải sản xuất sau khi đã xử lý sơ bộ trong từng nhà máy cho thoát chung và xử lý kết hợp với nước thải sinh hoạt

1.1.1.1 Thành phố Hà nội

Thành phố Hà nội với đặc điểm là vùng đồng bằng châu thổ, việc thoát nước được thực hiện nhờ mạng lưới đường cống dẫn dòng chảy tới các sông, mương, hồ ao nội tại của thành phố và cuối cùng xả ra các sông lớn Một đặc

điểm nổi bật của Hà nội cũng như các đô thị thuộc các lưu vực sông khác là hầu hết các tuyến cống chính đều có chế độ thuỷ lực chảy ngập hoàn toàn hoặc nửa ngập

Hệ thống thoát nước Hà nội bao gồm [16]

- Mạng lưới cống ngầm:

Chủ yếu tập trung ở khu vực nội thành cũ được hình thành trước năm

1939 Mạng lưới cống được xây dựng theo kiểu cống chung với nhiều loại tiết diện và có tổng chiều dài khoảng 70km, diện tích lưu vực thoát nước xấp

xỉ 1008ha, được xây dựng phục vụ cho 380.000 – 400.000 người Hiện tại,

khoảng 900.000 người Cho đến năm 1995, theo báo cáo của công ty thoát nước Hà nội, chiều dài đường cống là 180km trong tổng lưu vực 77,5km2

trong đó có khoảng 70km cống từ thời Pháp chủ yếu trong khu vực phố cổ Phần còn lại ở các khu vực nội thành mở rộng, mật độ cống 18m/ha, tuy nhiên phân bố không đều, nhiều nơi thậm chí chưa có cống Ngoài ra, trong

số khối lượng đường cống đường kính 400 – 600 mm chiếm khoảng 65%

đang bị xuống cấp nghiêm trọng nên khả năng tiêu thoát nước càng kém

Hệ thống hồ Hà nội được nối với nhau bởi các mương thoát nước Hà nội có 110 hồ ao lớn nhỏ có diện tích khoảng 1.020ha, trong đó khu vực nội thành có khoảng 18 hồ với tổng diện tích 640ha có chức năng điều hoà và thoát nước cho thành phố Các hồ này ngoài chức năng điều hoà thoát nước còn sử dụng cho các mục đích khác như vui chơi giải trí, cảnh quan, nuôi cá làm cho mực nước đệm của hồ thường xuyên ở mức cao, gây khó khăn cho khả năng tiêu thoát nước

Năm 1998, Dự án thoát nước Hà nội giai đoạn I với tổng kinh phí 200 triệu USD đã được triển khai bằng nguồn vốn vay ODA của Chính phủ Nhật bản đã nâng tổng chiều dài đường cống thoát nước của Hà nội lên 280km Ngoài ra, các con sông và hồ chính đã và đang được cải tạo (kè bờ, nạo vét,…) tạo khả năng thông thoáng của dòng chảy và cải thiện bộ mặt đô thị

Các hạng mục công trình chính được thực hiện trong giai đoạn 1 của dự án này bao gồm:

1 Công trình đầu mối Yên Sở: xây dựng hoàn chỉnh nhà trạm bơm xông suất 90m3/s, giai đoạn 1 lắp đặt thiết bị công suất 45m3/s, xây dựng các công trình kỹ thuật và phụ trợ khác có liên quan

2 Cải tạo bốn sông: Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, Sông Kim Ngưu và

đoạn sông phân lũ Lừ – Sét với tổng chiều dài 34km; cải tạo và xây dựng mới cầu cống trên kênh, mương, sông

3 Cải tạo bảy cửa xả lũ và cửa điều tiết: Thanh Liệt, Nghĩa Đô trên sông Tô Lịch, Văn Điển, Hoà Bình trên sông Kim Ngưu; Cống Trắng trên sông Lừ, Hồ Tây A, Hồ Tây B

4 Cải tạo và xây dựng tuyến cống ngầm chiều dài 24km có liên quan trực tiếp đến giải pháp thoát nước giai đoạn 1

5 Xây dựng cơ sở vật chất (nhà xưởng sửa chữa, bảo dưỡng, kho tàng,…) và trang bị các loại thiết bị kỹ thuật (bao gồm cả phụ tùng và nhiên liệu) để thực hiện vận hành Dự án và duy tu bảo dưỡng hệ thống thoát nước chung của Thành phố

6 Xây dựng trạm xử lý nước thải tại khu vực Kim Liên và Trúc Bạch Trong giai đoạn 2 của dự án sẽ tiếp tục đầu tư hoàn thiện hệ thống thoát nước mưa cho toàn bộ lưu vực sông Tô Lịch (trừ tiểu lưu vực Hồ Tây 9,3km2) tổng cộng là 68,2km2; đầu tư xây dựng các công trình đầu mối của

hệ thống thoát nước mưa trong một phần lưu vực sông Nhuệ (trừ tiểu lưu vực

Ba Xã 9,9km2) tổng cộng 48km2

1.1.1.2 Thành phố Hồ Chí Minh:

Trên cơ sở các điều kiện địa hình, hiện trạng thoát nước đô thị cũng

1 Khu vực thoát nước trung tâm: bao gồm toàn bộ khu trung tâm thành phố Hệ thống thoát nước ở khu vực này bao gồm 93 km cống trục và 930 km cống cấp hai Nước thải và nước mưa của khu vực này được thu vào 93 đường cống trục, xả ra các kênh rạch chính: Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tân Hoá - Lò Gốm, Tàu Hũ – Bến Nghé và Đôi Tẻ, sau cùng xả ra sông Sài Gòn Chất lượng nước của các kênh rạch trên bị ô nhiễm nặng, hàm lượng BOD cao hơn 100mg/l, đặc biệt một phần của rạch Tân Hoá - Lò Gốm lên đến 400mg/l [15]

2 Khu vực phía Bắc: bao gồm toàn bộ khu vực ngoại thành phía Bắc thành phố Trong khu vực này chỉ có khu vực Gò Vấp là có hệ thống thoát nước Nước thải và nước mưa được thu vào các cống, rãnh, rạch qua các kênh Tham Lương – Bến Cát, rạch Bến Đá - Bà Hom xả ra sông Sài gòn

3 Khu vực phía Tây: Bao gồm khu vực được đô thị hoá Bình Trạch Khu vực này chưa có hệ thống thoát nước Nước thải và nước mưa

được thu vào các sông Cần Guộc, Bến Lục sau đó xả ra sông Nhà

Bè

4 Khu vực phía Nam: Các kênh thoát nước chính trong khu vực này

là Ba Lão, Xóm Củi, Ông Lớn, Cây Khế, Dìa, Mương Chuối Khu vực này nằm trong vùng đất thấp có mạng lưới kênh rạch dày đặc

và được phát triển như vùng đất nông nghiệp Nước thải và nước mưa được thu vào các rạch tự nhiên qua các kênh rạch kể trên và cuối cùng xả ra sông Nhà Bè

5 Khu vực Đông Bắc: Khu vực này thường xuyên bị ngập lụt do khi thuỷ triều lên nước chảy ngược từ sông Sài gòn vào và gồm chủ yếu

là các vùng đất nông nghiệp Đặc biệt trong khu này không có hệ

thống thoát nước Nước thải và nước mưa xả vào sông Sài Gòn và sông Đồng Nai thông qua hệ thống rạch Gò Dừa, Câu và Gò Công

6 Khu vực Đông Nam: Khu vực này chủ yếu là các vùng đất nông nghiệp và một khu dân cư mới được phát triển Khu vực này có hệ thống kênh rạch dày đặc nhưng không có hệ thống cống thoát nước Nước thải và nước mưa được thu vào các rãnh, kênh qua các

hệ thống rạch Chiếc, Ông Hông, Kiêu, Ông Nhiêu chảy vào sông

là có một phần hoặc toàn bộ hệ thống thoát nước chung, diện tích khu vực có cống thoát nước cao nhất 100% là quận 1, 3, 5, quận có tỷ lệ thấp nhất là quận Bình Chánh (0,3%) Theo báo cáo của công ty thoát nước đô thị thì hiện nay công ty đang quản lý 516km đường cống có đường kính lớn hơn 400mm, ngoài ra còn 415km đường cống khác có kích thước nhỏ hơn 400mm Toàn bộ hệ thống bao gồm 100km (20%) có từ trên 100 năm, 250km (25%) có từ 30 đến 100 năm và chỉ có 150km (30%) là được xây dựng cách đây chưa đến 20 năm [15]

Một số dự án về thoát nước:

Hiện đã có hai dự án được phê duyệt cho hai lưu vực lớn là lưu vực kênh Đôi Tẻ (giai đoạn thực hiện 2000 – 2005) và lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè (giai đoạn thực hiện 1997 – 2005) Đặc điểm chung của hai dự án này là:

+ Tiếp tục sử dụng cống chung nhưng có chú ý đến điều kiện về lâu dài sẽ cải tạo thành cống riêng hoàn toàn

+ Xây dựng cống bao thu nước thải, cống bao có kích thước lớn đặt sâu

+ ở những khu vực đất thấp bị ngập khi gặp chiều cao thì xây dựng hệ thống cống riêng

1.1.1.3 Thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm Phả

Hệ thống kênh thoát nước ở thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm Phả chủ yếu là kênh thoát nước mưa, các kênh này ngắn và xả ra vịnh Hạ Long tại phía Đông và xả ra vinh Bái Tử Long tại phía Tây Các kênh thoát nước này thường xuyên bị tắc nghẽn do các chất thải từ các hộ gia đình thải thẳng xuống vì đây là cách xả thải thuận tiện nhất Khi trời mưa, chất thải thường

được đưa ra biển mà nơi tập kết của chúng là các bãi tắm và tại các hòn đảo Hiện tại nhiều hộ dân trong khu vực gần các kênh thoát nước thường xả trực tiếp các chất thải từ bề tự hoại vào kênh rồi chảy ra vịnh mà không qua bất

kỳ khâu xử lý nào Do đó các kênh hoạt động như những cống kết hợp cống nước thải và nước mưa, được xem như là các kênh thoát nước chung Bên cạnh đó nước thải công nghiệp (gồm có cả nhà máy sàng tuyển than) cũng

được xả trực tiếp ra biển thông qua các kênh thoát nước riêng mà không qua

xử lý Hiện trạng thoát nước như vậy ở thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm Phả đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng tới nguồn nước mặt tiếp nhận, đặc biệt thành phố Hạ Long lại là khu vực nhạy cảm, di sản của thế giới.Tổng

chiều dài kênh của các được các công ty môi trường bảo dưỡng: Hòn Gai 28,1km, Bãi Cháy 6,7km, Cẩm Phả 34,8km Các khu vực này thường bị ngập lụt khi có mưa do kích thước các kênh thoát nước nhỏ, không đủ khả năng tiêu thoát, và còn tắc nghẽn cống do việc vứt rác đặc biệt là tại Cẩm Phả chất thải khai thác từ các mỏ than xả xuống các kênh không thể kiểm soát được [15]

Dự án thoát nước và vệ sinh môi trường thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm Phả thuộc dự án Vệ sinh 3 thành phố Việt Nam, giai đoạn thực hiện

1999 – 2003 Mục đích của dự án là cải thiện môi trường ở các khu vực đô thị nhằm bảo tồn môi trường quốc gia ở vịnh Hạ Long và giảm lũ lụt Phạm

vi nghiên cứu của dự án bao gồm 3 khu vực: Bãi Cháy (152ha), Hòn Gai (710ha), thuộc thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm Phả (930ha) Nội dung đầu tư và các giải pháp công nghệ của dự án bao gồm:

+ Vẫn giữ nguyên hệ thống cống chung cho cả 3 khu vực Đối với Hòn Gai, Cẩm Chả, giai đoạn đầu cho xả thẳng ra biển Riêng khu vực Bãi Cháy,

để bảo vệ bãi tắm đã xây dựng tuyến cống bao và phát triển tuyến cống thu gom nước thải riêng cho một khu vực dân cư tập trung có mật độ dân số trên 200người/ha

+ Tuyến cống bao cho khu vực Bãi Cháy là tuyến cống áp lực

+ Trạm xử lý nước thải đặt tại khe núi cạnh kênh Đồng, công suất 3000m3/ngày áp dụng công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính, có hồ sinh học để xử lý cấp 3

+ Khu vực Hòn Gai và Cẩm Phả có trạm xử lý bùn bể tự hoại riêng

Đây là chùm đô thị cấp hai bao gồm ba khu vực riêng biệt là Bãi Cháy, Hòn Gai và Cẩm Phả với các đIều kiện kinh tế xã hội khác nhau Hướng ưu tiên của Dự án là phát triển hệ thống thoát nước gắn liền với lợi ích cụ thể

cả hệ thống thoát nước thải và nước mưa; trong khi ở Hòn Gai và Cẩm Phả chỉ nhằm giảm thiểu ngập lụt

Tóm lại, phần lớn hệ thống cống thoát nước ở các đô thị trong cả nước

đều đã cũ, hư hỏng và xuống cấp theo thời gian nên không đáp ứng được yêu cầu thực tế dẫn đến tình trạng thường xuyên bị ngập úng trong mùa mưa Các

đô thị vùng đồng bằng thường bị ngập dài hơn còn các đô thị vùng núi thì bị

lũ quét làm hư hỏng các công trình xây dựng, ách tắc giao thông, cản trở sản xuất gây thiệt hại lớn về kinh tế

1.1.2 Nhận xét tình hình thoát nước và thu gom nước thải đô thị Việt Nam

Trong những năm gần đây, sự phát triển đô thị hoá và công nghiệp hoá

đã kéo theo sự tăng khối lượng nước thải sinh hoạt, sản xuất, thương mại

đồng thời thành phần và tính chất của nước thải cũng trở nên đa dạng Hơn nữa, sự phân bố các nhà máy công nghiệp trong những khu dân cư là tình trạng phổ biến ở hầu khắp các thành phố trong cả nước do quá trình phát triển đô thị cũng như các công tác quy hoạch yếu kém đã góp phần gây tác

động xấu đến môi trường

Bảng 1.1 Thống kê số hộ gia đình được hưởng dịch vụ vệ sinh thoát nước

[15]

Loại đô thị % hộ gia đình hưởng dịch vụ thoát nước

do đó công tác quản lý vận hành mạng lưới thêm khó khăn

- Vào những trận mưa đầu mùa toàn bộ cặn lắng trong cống cuốn trôi theo dòng nước, xả vào các ao hồ gây ô nhiễm đột xuất cho môi trường tiếp nhận

- Mặc dù các giếng thu nước mưa đều có cấu tạo chắn mùi nhưng về mùa khô không có hiệu quả Do vậy cặn lắng đọng trong cống bốc mùi lên gây ô nhiễm môi trường đô thị

- Do chất lượng mặt đường đô thị chưa hoàn thiện nên đất cát theo nước mưa, nước rửa đường trôi vào cống nhiều Do vậy, thành phần các chất vô cơ và hữu cơ trong nước thải và cặn lắng nước thải rất lớn, gây khó khăn cho quá trình xử lý

- Trong những năm gần đây, ở một số khu vực đô thị xây dựng nhà

Hệ thống thoát nước đô thị Việt Nam có liên quan mật thiết đến việc khai thác và sử dụng các nguồn nước mặt như hồ, kênh mương, sông chảy qua thành phố, các vùng biển ven bờ Đây là nơi tiếp nhận, lưu trữ, tiêu thoát nước chung của thành phố bằng các quá trình làm sạch sinh học tự nhiên Hiện nay, nước mưa từ hệ thống thoát nước chung của thành phố xả vào hồ, sông, kênh, mương mang theo hàm lượng lớn cặn và rác làm cho chúng bị bồi lấp, các loại nước thải chưa qua xử lý có tải lượng các chất bẩn cao, các chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận và gây rủi ro lớn đối với hệ sinh thái nước Các hồ, kênh mương trong thành phố thực ra đã trở thành nơi tiếp nhận nước thải và là một bộ phận của hệ thống thoát nước Vì vậy chất lượng nước trong các hồ, kênh mương này chẳng khác bao nhiêu so với chất lượng nước thải

Hiện tại hầu hết các đô thị trong cả nước đều không có trạm xử lý nước thải tập trung [15] Các bể tự hoại đóng vai trò như một công trình xử

lý nước thải duy nhất trong các đô thị

Tóm lại, đối với các đô thị nói chung hệ thống xử lý nước thải chủ yếu vẫn là các trạm xử lý cục bộ cho một số khu dân cư nhỏ, các bệnh viện,… nhưng hầu như hiệu quả xử lý thấp Vì vậy việc lựa chọn giải pháp xử lý nước thải thích hợp vẫn còn là mối bận tâm của các cơ quan quản lý về cấp thoát nước và vệ sinh môi trường

1.2 Đặc tính dòng thải đô thị

1.2.1 Phân loại dòng thải đô thị

Nước thải được hiểu là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và bị thay đổi thành phần, tính chất ban đầu của chúng Đó cũng là cơ sở cho việc chọn lựa các biện pháp cũng như công nghệ xử lý Theo cách phân loại này nước thải đô thị có thể phân thành các loại chính sau đây:

Nước mưa:

Nước mưa được xem như là nước thải tự nhiên Đây là loại nước thải ít chất bẩn, chủ yếu là nước mưa đợt đầu khi rơi xuống mặt đất, có chứa nhiều tạp chất vô cơ, hữu cơ như cát bụi, rác, phân súc vật,… ở những nước phát triển, nước thải tự nhiên này được thu gom theo một hệ thống thoát nước riêng Đối với trường hợp hệ thống thoát nước chung như hầu hết của các đô thị nước ta thì lưu lượng nước thải chảy về trạm xử lý bao gồm cả nước mưa

Nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu vực dân cư, khu vực hoạt

động thương mại, công sở, trường học, bệnh viện, trại điều trị, điều dưỡng, các trạm rửa xe ô tô, đài phun tạo cảnh, trạm lạnh, trạm điều hoà không khí

và các cơ sở tương tự khác Lượng nước thải dao động trong phạm vi rất lớn, tuỳ thuộc vào tập quán sinh hoạt của người dân, mức sống xã hội, điều kiện

tự nhiên,… Khoảng 65 – 85% lượng nước cấp cho một người trở thành nước thải [5]

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó có khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số vi sinh vật

có thể gây bệnh Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn có hại có tác dụng phân huỷ các chất thải Bảng 1.2 phân loại mức độ theo thành phần hoá học điển hình của nước thải sinh hoạt:

Bảng 1.2: Thành phần nước thải sinh hoạt và phân loại mức độ ô nhiễm theo

Đối với những khu thương mại, cơ quan, trường học, bệnh viện khu giảI trí phải xây dựng trạm bơm và khu xử lý nước thải riêng

Nước thải công nghiệp:

Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, bao gồm cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải sản xuất là chủ yếu Thành phần và tính chất của nước thải sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp khác xa so với nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sản xuất rất

đa dạng, thậm chí ngay trong một ngành công nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất hoặc điều kiện môi trường Trong từng trường hợp cụ thể cần sử dụng các nguồn tài liệu thích hợp Căn cứ vào thành phần và khối lượng nước thải mà lựa chọn

công nghệ và kỹ thuật xử lý phù hợp Thành phần nước thải của một số ngành công nghiệp được thể hiện trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Tính chất đặc trưng của nước thải một số ngành công nghiệp [5]

Các chỉ tiêu Chế biến sữa Sản xuất thịt hộp tổng hợp Dệt sợi clophenol Sản xuất

BOD5, mg/l 1000 1400 1500 4300 COD, mg/l 1900 2100 3300 5400 Tổng chất rắn, mg/l 1600 3300 8000 5300 Chất rắn lơ lửng, mg/l 300 1000 2000 1200 Nitơ, mgN/l 50 150 30 0

- Xuất hiện các vật nổi trên mặt nước hoặc có cặn lắng

- Thay đổi tính chất lý học: bị đục, có mùi,…

- Hàm lượng oxy hoà tan (DO) trong nước bị giảm (DO < 4mg/l trong nước gây ra những ảnh hưởng xấu cho các loàI sinh vật)

- Nhiễm độc nguồn nước, tác động đến hệ thuỷ sinh trực tiếp hoặc thông qua chuỗi thức ăn

- Xuất hiện hoặc làm tăng các vi khuẩn gây bệnh

Tóm lại nước thải sinh hoạt hay nước thải công nghiệp nếu không

được xử lý thích hợp đều gây ảnh hương ít nhiều đến nguồn nước tiếp nhận, gây tác động xấu đến vệ sinh môi trường và sức khoẻ con người

1.2.2 Đặc tính dòng thải đô thị

Tính gần đúng, nước thải đô thị thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% nước thấm và 36% là nước thải sản xuất [5] Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chất đặc trưng của thành phố Lưu lượng nước thải và hàm lượng các chất thải thường dao động rất lớn Lưu lượng nước thải của các thành phố biến động từ giá trị nhỏ nhất bằng 20% lưu lượng trung bình đến giá trị lớn nhất bằng 250% lưu lượng trung bình, còn đối với các thành phố lớn sự dao động đó từ 50% - 200% lưu lượng trung bình Lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày vào lúc 10-12 giờ trưa và thấp nhất vào khoảng 5 giờ sáng Hàm lượng BOD và chất rắn lơ lửng có dạng đường cong gần giống như đường cong lưu lượng Q (l/s)

Hình 1.1 Sự biến động theo thời gian trong ngày của nước thảI đô thị [5] Lưu lượng và tính chất nước thải đô thị còn thay đổi theo mùa, giữa ngày làm việc và ngày nghỉ trong tuần cũng cần được tính đến khi đánh giá sự biến

động lưu lượng và nồng độ chất gây ô nhiễm

Nước thải đô thị là hỗn hợp phức tạp thành phần các chất, trong đó chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ thường tồn tại dưới dạng không hoà tan, dạng keo,

và dạng hoà tan

Thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt đô thị là tương đối ổn

định Thành phần tính chất đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố (lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nguyên liệu tiêu thụ, chế độ công nghệ, lưu lượng đơn vị tính trên sản phẩm,…) và rất đa dạng

Nước thải đô thị với đặc tính là có hàm lượng Nitơ, Photpho, Cacbon hữu cơ (BOD) và các cặn lơ lửng (SS) cao được thể hiện trong bảng dưới - Bảng thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép

Bảng 1.4 Thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải đô thị [2]

trình xử lý cục bộ với mục đích đảm bảo tính an toàn của hệ thống mạng lưới

và xử lý nước thải đô thị

Chương 2 Phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải đô

thị phù hợp với điều kiện Việt nam

2.1 Số liệu nước thải đô thị đặc trưng

Nước thải đô thị với đặc tính là có hàm lượng Nitơ, Photpho, Cacbon hữu cơ (BOD) và các cặn lơ lửng (SS) cao được thể hiện trong bảng dưới - Bảng thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép

Bảng 2.1 Thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép [2]

STT Thông số ô nhiễm Đơn vị Thông số đầu vào Yêu cầu nước thải sau khi xử lý

lý những chất keo và hoà tan; khử trùng là khâu cuối cùng

Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến có thể chia làm 4 khối:

1/ Khối xử lý cơ học (xử lý sơ cấp)

Nước thải tuần tự qua song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hoà và bể lắng đợt I Chức năng của khối xử lý cơ học là tách rác và các hạt rắn có kích thước lớn khỏi dòng nước thải đảm bảo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau

2/ Khối xử lý sinh học (xử lý thứ cấp)

Nước thải tuần tự qua các khối xử lý cơ học, công trình xử lý sinh học,

bể lắng đợt II Tại đây các chất hoà tan và các chất rắn không tan mà không

bị loại bỏ được ở các công trình phía trước sẽ được xử lý tương đối triệt để và tách ra khỏi nước Một số vi sinh vật gây bệnh trong nước thải cũng bị loại

bỏ khi qua công trình xử lý sinh học

3/ Khối khử trùng

Nước thải sau khi qua khối xử lý cơ học (nếu điều kiện vệ sinh cho phép) hoặc khối xử lý sinh học sẽ được hoà trộn cùng với chất khử trùng, tới máng trộn, bể tiếp xúc và phản ứng khử trùng xảy ra ở bể tiếp xúc Nước thải sau khi qua khối khử trùng sẽ được thải ra nguồn tiếp nhận

4/ Khối xử lý cặn

Bùn cặn lấy ra từ các bể lắng được đưa tới các công trình xử lý cặn để tiếp tục xử lý Qua các công đoạn tách nước, ổn định, làm khô, bùn cặn sẽ

được đưa đi chôn lấp hay sử dụng vào mục đích khác

Dưới đây là sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nước thải đô thị thường

áp dụng cho những trường hợp trạm xử lý có quy mô lớn và yêu cầu vệ sinh cao Đối với những trường hợp cho phép giảm mức độ xử lý hoặc đối với những trạm có công suất nhỏ sơ đồ có thể đơn giản hơn:

Sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nước đô thị

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát dây chuyền xử lý nước thải đô thị thường áp dụng

1 – Song chắn rác 7 – Bể tiếp xúc khử trùng 1a – máy nghiền rác

2 – Bể lắng cát 8 – Xử lý cặn 2a – Sân phơi cát

3 – Bể lắng đợt I 9 – Công trình làm khô cặn I – Khối xử lý cơ học

4 – Xử lý sinh học Đường nước II – Khối xử lý sinh học

5 – Bể lắng đợt II đường cặn III – Khối khử trùng

6 – Máng trộn đường phân chia khối IV – Khối xử lý trùng

1

4

8 Nước thải

3

2.2.2 Khối xử lý sinh học:

Là công đoạn phân huỷ sinh học các chất hữu cơ, chuyển hoá chất hữu cơ có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ (giai đoạn vô cơ hoá hoặc khoáng hoá các chất hữu cơ) Các chất khoáng tạo ra cùng với các chất hữu cơ có sẵn trong nước thải sẽ được các vi sinh vật sử dụng để sản xuất sinh khối Kết quả là nước thải được làm sạch

Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên cơ sở khác nhau, song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại sau:

Phương pháp hiếu khí là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm sinh vật hiếu khí để oxy hoá các hợp chất hữu cơ, năng lượng khai thác được từ quá trình sinh học xảy ra trong điều kiện môi trường có đủ oxy

Phương pháp yếm khí là phương pháp xử lý sử dụng các vi sinh vật yếm khí để phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải trong điều kiện không

có oxy

a/ Phương pháp xử lý hiếu khí:

Các quá trình của phương pháp xử lý hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện

tự nhiên hoặc trong các điều kiện nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều lần so với các quá trình trong tự nhiên

Ưu điểm: - Thời gian lưu nước thải ngắn

- Khả năng thích nghi của sinh vật cao

Các hợp chất hoá học trải qua nhiều phản ứng chuyển hoá khác nhau trong nguyên sinh chất của tế bào Các phương trình phản ứng của quá trình oxy hoá sinh hoá ở điều kiện hiếu khí:

Oxy hoá các chất hữu cơ:

CxHyOz + )

2

z 4

z 4

(x+ y− + O2 xCO2 +

2 3

ΔH -năng lượng

Các công trình nhân tạo xử lý hiếu khí thường gặp như: bể Aeroten, bể lọc sinh học, đĩa sinh học, bể SBR, mương oxy hóa, Ngoài ra các công trình xử lý hiếu khí xảy ra trong điều kiện nhân tạo như xử lý trong hồ sinh học, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc,

- Thu được khí Biogas trong đó có CH4 khoảng 50 – 70%

- Không cần cấp oxy nên giảm được chi phí năng lượng Nhược điểm: - Thời gian lưu nước dài do đó đầu tư xây dựng cơ bản

và thiết bị lớn

- Thời gian ổn định công nghệ dài do khả năng thích nghi của vi sinh vật chậm

- Quy trình vận hành phức tạp

Cơ chế quá trình phân giải yếm khí các chất hữu cơ gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân

Dưới tác dụng của các enzim thuỷ phân hydrolaza của vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ phức tạp như: gluxit, lipit, protein, được phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản, dễ tan trong nước như: đường, peptit, glyxerin, axit hữu cơ, axit amin, khi đó các chất này đóng vai trò là nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh vật sống và hoạt động

Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men và tạo các axit hữu cơ

Các sản phẩm thuỷ phân sẽ được phân giải yếm khí tạo thành các axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như: axit butyric, axit ptopionic, axit axetic, axit foocmic, Trong quá trình lên men axit hữu cơ, một số axit béo phân tử lượng lớn được chuyển hoá tạo axit axetic dưới tác dụng của vi khuẩn axetogen

Ngoài ra sự lên men cũng tạo thành các chất trung tính như: rượu, aldehit, axeton, các chất khí CO2, H2, NH3, H2S và một lượng nhỏ khí indol, scatol,

Trong giai đoạn này BOD và COD giảm không đáng kể, đặc biệt độ

pH của môi trường có thể giảm mạnh

VK hiếu khí

Dưới tác dụng của các vi sinh vật lên men metan, các axit hữu cơ, các chất trung tính bị phân giải tạo thành khí metan

Sự hình thành khí metan có thể theo hai cơ chế sau:

- Do Decacboxyl hoá các axit hữu cơ (khoảng 70% CH4 được hình thành theo cơ chế này)

CH3COOH CH4 + CO2

- Do khử CO2 trong đó chất nhường điện tử là H2 hoặc các chất mang H+ trung gian (khoảng 30% CH4 được hình thành theo cơ chế này)

Thuyết minh quá trình:

Quá trình gồm một vùng thiếu khí và một vùng hiếu khí Bùn tuần hoàn từ bể lắng II được đưa vào bể thiếu khí

Trong điều kiện hiếu khí, chất hữu cơ được sử dụng để tổng hợp sinh khối Đây chính là quá trình khử cacbon hữu cơ:

VK nitrat hoá

CxHyOz+ NH3+ 5 )

2

z 4

(x+ y− − O2 C5H7NO2+(x-5)CO2+

2 4

điện tử và biến chúng thành khí nitơ:

2NO3- + 5(H2) N2↑ + 2OH- + 4H2O Như vậy việc kết hợp xử lý hiếu khí và xử lý thiếu khí rất hữu hiệu cho quá trình khử nitơ Quá trình này đã loại bỏ BOD và nitơ với hàm lượng cao

Ưu nhược điểm của quá trình:

Kết hợp xử lý thiếu khí và xử lý hiếu khí áp dụng khử nitơ nồng độ cao, còn xử lý hiếu khí áp dụng khử cácbon hữu cơ nồng độ cao

Tuy nhiên đối với nước thải chứa hàm lượng photpho lớn thì quá trình

AO chưa đạt hiệu quả

2.3.2 Quá trình Bardenpho

Sơ đồ quá trình:

Hiếu khí Thiếukhí Hiếu khí Lắng

Thiếu khí

Tuần hoàn bùn

Tuần hoàn hỗn hợp lỏng

Bùn

Hệ thống Bardenpho gồm bốn bậc: hai bậc thiếu khí và hai bậc hiếu khí được xếp xen kẽ nhau Nước thải cần xử lý và bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại được đưa vào bậc thiếu khí thứ nhất; đồng thời nước thải từ bậc hiếu khí thứ nhất được tuần hoàn vào bậc thiếu khí thứ nhất

Trong điều kiện hiếu khí, chất hữu cơ được sử dụng để tổng hợp sinh khối Đây chính là quá trình khử cacbon hữu cơ

Ưu nhược điểm của quá trình:

Kết hợp xử lý hiếu khí và xử lý thiếu khí áp dụng khử nitơ nồng độ cao, còn xử lý hiếu khí áp dụng khử cácbon hữu cơ nồng độ cao Hiệu quả khử Photpho trong quá trình này tốt hơn so với sự đồng hoá Photpho thông thường trong quá trình bùn hoạt tính Tuy nhiên để tăng hiệu quả khử Photpho thì cần phải đặt trước bể thiếu khí thứ nhất một bể yếm khí, quá trình được chuyển sang năm bậc và được gọi là quá trình Phoredox

Hiếu khí

Hiếu khí

Hình 2.4 Sơ đồ xử lý sinh học Phoredox

Thuyết minh quá trình:

Quá trình Phoredox được cải tiến từ hệ thống Bardenpho, hệ thống này gồm năm bậc trong đó bậc yếm khí bổ sung vào trước bậc thiếu khí thứ nhất trong hệ thống Bardenpho Bùn từ bể lắng được kết hợp với dòng tuần hoàn trở lại bể yếm khí

Bậc yếm khí bổ sung kết hợp bậc thiếu khí có tác dụng khử photpho,

bổ sung cho quá trình Bardenpho chỉ khử được cacbon hữu cơ và nitơ

Quá trình Phoredox năm bậc khi loại bỏ hai vùng thiếu khí và hiếu khí thứ hai sẽ được quá trình Phoredox cải tiến áp dụng trên quy mô công nghiệp Tổn thất dung lượng khử nitrat sinh ra do sự thay đổi này sẽ được bù

đắp bằng cách tăng thể tích bể thiếu khí thứ nhất

Ưu nhược điểm quá trình

Quá trình Phoredox về cơ bản đã khử được nước thải có hàm lượng BOD, tổng Nitơ và tổng Photpho cao vì đã kết hợp được quá trình yếm khí và hiếu khí (khử Photpho), quá trình hiếu khí- thiếu khí (khử Nitơ) và quá trình hiếu khí khử cacbon Tuy nhiên các thông số thiết kế cho các quá trình lớn: thời gian lưu trong các bể, nồng độ bùn hoạt tính (MLSS), dòng tuần hoàn,… dẫn đến khó vận hành hệ thống, chi phí xử lý cao Từ các phân tích trên thì quá trình Phoredox cần phải cải tiến cho các thông số hợp lý hơn

2.3.4 Quá trình UCT

hỗn hợp lỏng

Tuần hoàn hỗn hợp lỏng

Hình 2.5 Sơ đồ xử lý sinh học UCT.

Thuyết minh quá trình:

Tất cả các quá trình ở trên đều có một điểm chung là đưa hồi lưu trở lại một lượng nitrat nào đó có thể hoà tan, điều đó sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật sinh axit, do đó tạo một cơ chất không cần thiết cho sự phát triển của

hệ thống vi sinh vật phân huỷ Poly-P Quá trình UCT sẽ loại bỏ được nhược

điểm trên bằng cách tuần hoàn bùn trở lại bể thiếu khí thứ nhất và tuần hoàn hỗn hợp lỏng từ bể thiếu khí sang bể yếm khí, từ bể hiếu khí sang bể thiếu khí

Ưu nhược điểm của quá trình

Việc tuần hoàn bùn trở lại bể thiếu khí và tuần hoàn hỗn hợp lỏng từ

bể thiếu khí sang bể yếm khí có tác dụng giảm lượng axit dẫn sang bể yếm khí, tạo môi trường thuận lợi hơn cho vi sinh vật phân huỷ Photpho, tăng hiệu quả khử Photpho

Như vậy hệ thống khử được cả BOD, nitơ và photpho nồng độ cao Tuy nhiên do có nhiều dòng tuần hoàn nên việc vận hành và kiểm soát sự ổn

định các thông số của hệ thống là không đơn giản; tỷ lệ tuần hoàn hỗn hợp lỏng từ bể thiếu khí sang bể yếm khí bằng 3 - 5Qvào tương đối lớn, dẫn đến chi phí vận hành cao

2.3.5 Hệ thống SBR – Hồ sinh học

Sơ đồ quá trình:

Nước ra

Hồ sinh học làm sạch triệt để Nước vào

Hình 2.6 Sơ đồ quá trình SBR – Hồ sinh học

Thuyết minh quá trình:

Bể SBR giống bể Aeroten khuấy trộn liên tục, tuy nhiên có thêm Decanter để thu nước trong, ống hút bùn – bơm bùn để thu bùn, quá trình trong bể SBR được thực hiện theo từng mẻ, mỗi mẻ gồm các công đoạn: nạp nước, làm thoáng, lắng, rút nước trong và tháo bùn Trong thời gian ngừng cấp khí trong bể xuất hiện các vùng yếm khí – thiếu khí – hiếu khí Đây là

điều kiện thuận lợi cho quá trình làm sạch nước thải chứa hàm lượng BOD, Nitơ, Photpho Sau thời gian lắng, nước thải được rút ra khỏi bể tới hồ sinh học làm sạch triệt để nhờ ánh sáng mặt trời

Ưu nhược điểm của quá trình:

Quá trình này đã được áp dụng tại Bãi Cháy, Hòn Gai, Cẩm Phả; ưu

điểm của quá trình là hệ thống đơn giản về kết cấu, dễ xây dựng, làm sạch triệt để nước thải do có bố trí hồ sinh học

Nhược điểm là tất cả các quá trình xử lý xảy ra trong một bể sẽ khó theo dõi và kiểm soát các thông số công nghệ, quá trình này đòi hỏi phải có quỹ đất lớn cho hồ sinh học

2.3.6 Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Hình 2.7 Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Thuyết minh quá trình

Trong bể lọc, chất các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn nhất trong đIều kiện có thể Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên bề mặt của lớp vật liệu Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống phía dưới Trong thời gian chảy như vậy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin bám quanh vật liệu lọc Sau một thời gian, chiều dày của lớp nhầy gelatin tăng lên ngăn cản oxy của không khí không thấm vào trong lớp màng nhầy được Do không có oxy, tại lớp trong của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân huỷ yếm khí cuối cùng là khí metan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật liệu cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới Trên mặt

hạt vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lặp đi lặp lại tuàn hoàn và nước thải được làm sạch BOD và các chất dinh dưỡng Nước sau bể lọc sinh học có bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra được đưa tới

bể lắng đợt II

Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước:

Sơ đồ quá trình:

Hình 2.8 Sơ đồ bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước

Thuyết minh quá trình:

Nước thải đã qua bể lắng đợt một được bơm lên máng phân phối, theo dàn ống phân phối đều trên diện tích đáy bể, nước được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào qua dàn ống phân phối Hỗn hợp khí nước đi cùng chiều

từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khử BOD và chuyển hoá NH4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng, nước trong được thu vào máng thu đi ra ngoài Nếu muốn khử BOD, NO3-, và P, nên lọc từ hai bậc trở lên, ở bể lọc cuối, dàn phân phối khí

đặt vào giữa lớp vật liệu lọc ở cao độ sao cho lớp vật liệu lọc nằm dưới dàn phân phối khí có đủ thể tích là vùng thiếu khí (Anoxic) để khử NO3- và P

Ưu nhược điểm của quá trình:

Quá trình phân giải yếm khí trong lớp vật liệu lọc cho phép nước thải

v v v v v v v v

v v v v v v v v

Không khí Vật liệu lọc

Nước thải ra Nước thải vào