Tính toán hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư BID tower 317 trường chinh thanh xuân hà nội

Thành phần nước thải sinh hoạt với mùi khó chịu, chứa nhiều chất gây ô nhiễm như chất hữu cơ, dầu mỡ, hóa chất tẩy rửa...và vi khuẩn gây bệnh, kèm theo lượng thải lớn nếu trực tiếp thải

ĐẶT VẤN ĐỀ

Đô thị hóa là sự mở rộng của đô thị, tính theo tỉ lệ phần trăm giữa số dân

đô thị hay diện tích đô thị trên tổng số dân hay diện tích của một vùng hay khu vực Nước ta hiện nay đang chuyển mình để hòa nhập cùng nền kinh tế thế giới, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa không ngừng phát triển kéo theo là đô thị hóa Quá trình đô thị hóa nhanh kéo theo vấnđề di dân từ nông thôn ra thành thị, làm cho quá trình phát triển theo hướng bền vững cảu đất nước đang phải đối mặt với những khó khăn trong việc đảm bảo chất lượng môi trường và ngăn chặn, giảm thiểu suy thoái tài nguyên, đặc biệt là chất lượng môi trường sống tại các đô thị Tính bình quân đầu người, dân số đô thị tiêu dùng tài nguyên thiên nhiên như năng lượng, vật phẩm, nguyên nhiên vật liệu gấp 2-3 lần so với người dân sinh sống ở nông thôn; chất thải do dân đô thị thải ra cũng cao gấp 2-

3 lần người dân nông thôn

Dân số ở các khu đô thị tăng nhanh và nhanh hơn so với tốc độ mở rộng không gian đô thị, nhu cầu về chỗ ở rất nhiều Bởi lẽ đó mà các khu chung cư đang mọc lên ngày càng nhiều Chung cư giải quyết được vấn đề chỗ ở cho người dân nhưng song song với đó là tạo ra một nguồn thải lớn, tập trung, đặc biệt là nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt với mùi khó chịu, chứa nhiều chất gây ô nhiễm như chất hữu cơ, dầu mỡ, hóa chất tẩy rửa và vi khuẩn gây bệnh, kèm theo lượng thải lớn nếu trực tiếp thải ra hệ thống thoát nước chung của khu vực hoặc ra các sông sẽ gây ô nhiễm môi trường không khí

và đặc biệt là môi trường nước mặt cho khu chung cư và các khu vực xung quanh Các sông như sông Tô Lịch, sông Nhuệ, sông Đáy đã bị ô nhiễm nặng, các sinh vật không có khả năng sinh sống được ở đây, đây được coi như là các dòng sông chết do nhận được quá nhiều nguồn nước thải không qua xử lý Nước thải sinh hoạt không qua xử lý thải ra hệ thống thoát nước chung gây mùi hôi thối cho các mương, cống rãnh,vào ngày mưa, đường mương thoát nước bị tắc nghẽn do nhiều rác chặn lại, nước đường không thoát xuống được, không những thế, nước thải ở mương còn trào lên, gây mất mỹ quan, ô nhiễm môi trường

nghiêm trọng Nước thải sinh hoạt trong thành phần còn có nhiều vi khuẩn vi rút gây bệnh, chưa qua xử lý mà thải ra ngoài là tạo điều kiện cho các dịch bệnh phát sinh

Tòa tháp BID Tower là dự án chung cư 25 tầng nằm trên đường Trường Chinh, phường Khương Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội là một dự án chuẩn bị được khởi công năm 2016, tại khu đất nghiên cứu xây dựng hiện đang có 06 hộ dân sinh sống, kiến trúc kiểu nhà gạch, với hệ thống hạ tầng kỹ thuật đã cũ, chưa

có hệ thống thoát nước mưa, thường gây ứ đọng lầy lội; hệ thống nước thải khu đất do các hộ dân tự thiết kế, xây dựng và sử dụng trong thời gian dài đã xuống cấp và gây ô nhiễm môi trường xung quanh Vì vậy, khi xây dựng dự án cần

kèm theo xây dựng lại hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề tài “Tính toán hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư BID Tower 317 Trường Chinh, Thanh Xuân, Hà Nội” được tôi lựa chọn nhằm đề xuất phương án xây dựng hệ

thống xử thải phù hợp nhất cho dự án, đảm bảo môi trường sống an toàn, sạch sẽ cho cư dân tòa nhà BID Tower, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường chung cho khu vực

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về ô nhiễm môi trường

Theo khoản 8, điều 3, Chương I Luật Bảo vệ môi trường ngày 23 tháng 06 năm 2014, Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật

Thực trạng ô nhiễm môi trường trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Trên thế giới

Thế giới đang quan tâm nổi bật 2 vấn đề ô nhiễm: ô nhiễm không khí và ô nhiễm nguồn nước, mỗi năm hơn chục triệu cái cái chết gây ra bởi chỉ riêng ô nhiễm không khí và thiếu nước sạch

*Về ô nhiễm môi trường không khí:

Theo báo cáo của Tổ chức Y tế thế giới WHO năm 2014 về ô nhiễm không khí, dựa trên số liệu về mức độ ô nhiễm của 1.600 thành phố trên khắp 19 quốc gia WHO đã sử dụng hệ thống đánh giá có tên là PM2.5 và PM10 Trong đó, PM2.5 được coi là hệ thống tốt nhất được dùng để đánh giá tác động của ô nhiễm không khí lên sức khỏe và xác định nồng độ bụi ô nhiễm có đường kính

từ 2,5 micromet trở xuống Những hạt bụi ô nhiễm này có thể là khói, bụi bẩn, nấm mốc hoặc phấn hoa, được tổng hợp từ những kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ độc hại Là những mối nguy hiểm lớn cho cơ thể con người nếu bị tích lũy trong hệ thống hô hấp Theo WHO, chỉ số PM2.5 được coi tạm an toàn là 25 microgram/m3 Dưới đây là 3 nước ô nhiễm nhất dựa theo chỉ số PM2.5 mà Tổ chức Y tế thế giới WHO công bố Hiện có rất nhiều nước trên thế giới có chỉ số PM2.5 vượt quá mức an toàn, tiêu biểu là Pakistan với chỉ số PM2.5 trung bình:

100 microgram/m3 Ô nhiễm không khí ở các khu đô thị của Pakistan khiến hàng ngàn người chết mỗi năm Cụ thể, 80.000 ca nhập viện mỗi năm do các bệnh liên quan đến đường hô hấp, trong đó có 8.000 trường hợp viêm phế quản mãn tính và gần 5 triệu trẻ em dưới 5 tuổi mắc bệnh đường hô hấp

Hình 1.1: Ô nhiễm không khí ở Pakistan

Lý do ô nhiễm không khí ở Pakistan là nhiều nhà máy cùng ngành công nghiệp chế biến, khai thác khoáng sản đã khiến môi trường ở đây trở nên trầm trọng Tính riêng năm 2005, đã có hơn 22.600 người trưởng thành là nạn nhân của ô nhiễm không khí

*Về môi trường nước:

Tình hình ô nhiễm nguồn nước trên các con sông lớn đang trở nên nghiêm trọng, có hàng trăm con sông đã và đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt tài nguyên

và không thể tái tạo lại Nguyên nhân chủ yếu do lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp chưa qua xử lý trực tiếp thải vào quá lớn Tiêu biểu như con sông Citarum, Indonesia, rộng 13.000km2, là một trong những dòng sông lớn nhất của Indonesia Theo số liệu của Ngân hàng phát triển châu Á (ADB), sông Citarum cung cấp 80% lượng nước sinh hoạt cho 14 triệu dân thủ đô Jakarta, tưới cho những cánh đồng cung cấp 5% sản lượng lúa gạo và là nguồn nước cho hơn 2.000 nhà máy - nơi làm ra 20% sản lượng công nghiệp của đảo quốc này

Hình 1.2: Ô nhiễm ở sông Citarum

(Nguồn: mạng)

Dòng sông này là một phần không thể thay thế trong cuộc sống của người dân vùng Tây đảo Java Nó chảy qua những cánh đồng lúa và những thành phố lớn nhất Indonesia Tuy nhiên, hiện tại nó là một trong những dòng sông ô nhiễm nhất thế giới Citarum như một bãi rác di động, nơi chứa các hóa chất độc hại do các nhà máy xả ra, thuốc trừ sâu trôi theo dòng nước từ các cánh đồng và

cả chất thải do con người đổ xuống Ô nhiễm nghiêm trọng khiến cá chết hàng loạt, người dân sử dụng nước cũng bị lây nhiễm nhiều loại bệnh tật Điều kinh hoàng hơn cả là nhiều hộ dân sống quanh dòng sông này hàng ngày vẫn sử dụng nước sông để giặt giũ, tắm rửa, thậm chí cả đun nấu

1.1.2 Tại Việt Nam

Kế hoạch 5 năm 2006 – 2010 là kỳ kế hoạch đầu tiên được xây dựng theo hướng phát triển bền vững, toàn diện trên cả 3 lĩnh vực: kinh tế, xã hội và môi trường Bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên là một trong các vấn đề lớn được Chính phủ và các Bộ, ngành có liên quan hết sức quan tâm với 8 nhóm chỉ tiêu về tài nguyên và môi trường được đặt ra Tuy nhiên, có tới 04 chỉ tiêu về môi trường không đạt kế hoạch đề ra, còn lại 4 chỉ tiêu đạt và xấp xỉ đạt

Trong các chỉ tiêu về môi trường, chỉ tiêu về tỷ lệ các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng được xử lý đạt 75% (tháng 12/2010), vượt chỉ tiêu đặt

ra là 70% (chỉ tiêu cần phải đạt được năm 2007) (nếu tính chung thì chưa đạt chỉ tiêu); chỉ tiêu về tỷ lệ dân số nông thôn được sử dụng nước hợp vệ sinh đạt 79%

so với chỉ tiêu kế hoạch là 75% Chỉ tiêu hoàn thành kém nhất là tỉ lệ khu công nghiệp, công xưởng đang hoạt động có hệ thống xử lý nước thải tập trung đạt tiêu chuẩn môi trường: kế hoạch đề ra là 100% khu công nghiệp, công xưởng đang hoạt động có hệ thống xử lý nước thải tập trung đạt tiêu chuẩn môi trường nhưng đến năm 2009 mới đạt 60% [2]

* Về ô nhiễm đất:

Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất ô nhiễm

Tại Việt Nam, các nguyên nhân chính gây ô nhiễm đất bao gồm:

- Ô nhiễm đất do sử dụng không hợp lý phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật:

Theo các số liệu về hiện trạng sử dụng phân bón hóa học hiện nay, việc sử dụng phân bón hóa học không cân đối, không đúng lúc cây cần, hàng năm một lượng lớn phân bón bị rửa trôi hoặc bay hơi đã làm xấu đi môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống, đó cũng là những tác nhân gây ô nhiễm đất, nước và không khí

Lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật trong phòng trừ dịch dại không tuẩn thủ các quy trình kĩ thuật, không đảm bảo thời gian cách ly của từng loại thuốc đã dẫn đến những hậu quả nhiều trường hợp ngộ độc thực phẩm, đồng ruộng bị ô nhiễm Một số nơi dư lượng thuốc bảo vệ thực vật có trong đất đã xấp xỉ bằng hoặc vượt ngưỡng giá trị cho phép theo QCVN 15:2008/BTNMT (Biểu đồ 1.1)

Biểu đồ 1.1: Dư lương hóa chất bảo vệ thực vật trong đất tại một số khu vực

Nam Định (tháng 06/2007)

(Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Nam Định, 2010)

- Ô nhiễm đất do các chất ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp, xây dựng và dân sinh:

Các hoạt động xây dựng, sản xuất và khai thác mỏ gây ra những tác động vật lý như xói mòn, nén chặt đất và phá hủy cấu trúc đất Các chất thải rắn, lỏng, khí từ hoạt động của các ngành sản xuất đều có tác động đến đất

Chất thải xây dựng như gạch, ngói, thủy tinh, ống nhựa, dây cáp, bê tông trong đất rất khó phân hủy

Chất thải kim loại đặc biệt là kim loại nặng như chì, kẽm, đồng, niken, cadimi thường có nhiều ở các khu khai thác mỏ, các khu công nghiệp, các làng nghề tái chế kim loại và tích lũy trong đất trong thời gian dài

Các chất thải khí và phóng xạ phát ra chủ yếu từ các nhà máy nhiệt điện, các khu vực khai thác than, các khu vực nhà máy điện nguyên tử, có khả năng tích lũy cao trong các loại đất giàu khoáng sét và chất mùn Khí thải tiềm ẩn nhiều nguy cơ đối với chất lượng môi trường đất do chúng có khả năng kết tụ hoặc hình thành mưa axit rơi xuống đất làm ô nhiễm đất

Bên cạnh đó, rác thải y tế tuy chiếm tỷ trọng thấp trong thành phần chất thải xả ra môi trường đất, nhưng tỷ lệ các chất nguy hại cao, một khi xâm nhập vào đất sẽ rất khó phục hồi và khả năng tái sử dụng loại đất bị ô nhiễm này vào các mục đích dân sinh là rất thấp

Đất nông nghiệp xung quang các làng nghề tái chế kim loại đang đứng trước một thực trạng: Ô nhiễm kim loại nặng ngày càng cao Gây ra bởi ba nguyên nhân chính: (i) Chất thải của các khu công nghiệp và dân cư chưa được

xử lý hoặc xử lý chưa triệt để thải thẳng ra môi trường; (ii) Chất thải của các làng nghề và (iii) Các hộ nông dân thâm canh tăng vụ, bón nhiều phân hóa học qua nhiều năm, các chất gây độc hại tích trữ ngày một tăng trong đất, đặc biệt là

4 nguyên tố: Đồng (Cu), Chì (Pb), Kẽm (Zn) và Cadimi (Cd)

Biểu đồ 1.2: Hàm lượng một số kiem loại nặng trong đất chịu tác động của

hoạt động chôn lấp chất thải tại một số địa phương miền Bắc

(Nguồn: Trạm Quan trắc môi trường đất miền Bắc, 2009)

- Ô nhiễm đất cục bộ do các chất hóa học còn tồn lưu sau chiến tranh:

Trong chiến tranh Việt Nam, quân đội Mỹ đã sử dụng 77 triệu lít chất diệt

cỏ gây trụi lá cây nhằm hủy diệt mùa màng và tán rừng Trong số các chất diệt

cỏ do Mỹ sử dụng, chất da cam chiếm tới gần một nửa tổng dung lượng Các chất diệt cỏ đều có chứa dioxin là một chất siêu độc cho các hệ sinh thái và sức khỏe con người [2]

Qua hơn 40 năm,nồng độ dioxin tại nhiều vùng bị phun rải xuống mức bình thường hoặc dưới bình thường, ít có khả năng tác động mới đến môi trường và con người Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điểm nóng bị ảnh hưởng bởi chất độc hóa học mà chưa được phục hồi hay sử dụng vào mục đích kinh tế và những hậu quả của dioxin gây ra với con người vẫn còn kéo dài và rất nặng nề

* Về ô nhiễm nguồn nước:

- Tình trạng ô nhiễm:

Nước thải từ hoạt động của các cơ sở sản xuất công nghiệp và khu công nghiệp là nguồn gây áp lực lớn nhất đến môi trường nước mặt lục địa Mỗi ngành sản xuất có đặc trưng nước thải khác nhau Nước thải từ ngành cơ khí, luyện kim chứa nhiều kim loại nặng, dầu mỡ khoáng; nước thải dệt nhuộm, giấy chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ khó phân hủy và chất tạo màu

Ghi chú: Không bao gồm nước thải nông nghiệp

Biểu đồ 1.3: Cơ cấu tổng lượng nước thải theo loại hình xả thải của lưu vực

sông (LVS) Cầu và Nhuệ - Đáy

(Nguồn: Dự án Điều tra tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước và xả thải vào nguồn nước lưu vực sông Cầu của Cục Quản lý tài nguyên nước, 2010; Báo cáo của Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy, 2010)

Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất, chủ yếu cho tưới tiêu Vì vậy tính trong tổng lượng nước thải chảy ra nguồn nước mặt thì lưu lượng nước thải nông nghiệp chiếm tỉ trọng lớn nhất

Biểu đồ 1.4: Tỷ lệ sử dụng nước của một số ngành

(Nguồn: Tống Ngọc Thanh, 2010)

Trung bình 20-30% thuốc bảo vệ thực vật và phân bón không được cây trồng tiếp nhận sẽ theo nước mưa và nước tưới do quá trình rửa trôi đi vào nguồn nước mặt, tích lũy trong đất, nước ngầm [2]

Ô nhiễm do nước mặt còn do thải đô thị chưa qua xử lý: Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư các đô thị ngày càng tăng nhanh do dân số và sự phát triển dịch vụ đô thị Hiện nay, hầu hết các đô thị đều chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Ở các đô thị đã có một số trạm xử lý nước thải tập trung thì tỷ lệ xử lý còn rất thấp so với yêu cầu

* Về ô nhiễm không khí:

Nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí rất đa dạng Đối với môi trương không khí đô thị, áp lực ô nhiễm chủ yếu do hoạt động giao thông vận tải,hoạt động xây dựng, hoạt động công nghiệp, sinh hoạt của dân cư và xử lý chất thải Trong đó, ô nhiễm không khí ở đô thị do các hoạt động giao thông chiếm 70%

(Bộ Giao thông Vân tải, 2010) Ở nông thôn, ô nhiễm không khí do các nguồn

thải ô nhiễm chủ yếu từ sản xuất nông nghiệp, sản xuất ở các làng nghề và sinh hoạt của dân cư

Xét các nguồn phát thải khí gây ô nhiễm trên phạm vi toàn quốc,ước tính hoạt động giao thông đóng góp gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOCs Trong khi đó, các hoạt động công nghiệp là nguồn đóng góp chính khí SO2 Đối với NO2, hoạt động giao thông và các ngành sản xuất công nghiệp có tỷ lệ đóng góp xấp xỉ nhau Riêng đối với TSP, ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng là nguồn phát thải chủ yếu (chiếm khoảng 70%) [2]

Biểu đồ 1.5: Tỷ lệ phát thải các khí gây ô nhiễm theo các nguồn phát thải

chính của Việt Nam năm 2008

(Nguồn: Tổng cục môi trường, 2009)

Hoạt động xây dựng hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội, mặc dù có che chăn bụi tại các công trường và phương tiện chuyên chở nhưng việc thực hiện còn nhiều hạn chế Do đó việc phát tán bụi từ hoạt động này vẫn là nguồn gây ô nhiễm không khí đô thị đáng kể Đặc biệt, việc quản lý sửa chữa hệ thống đường

xá, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống thông tin, cáp điện không tốt, luôn xảy ra

hiện tượng đào lấp đường thường xuyên gây mất vệ sinh, ô nhiễm bụi nghiêm trọng tại khu vực

Hoạt động giao thông không chỉ là ô tô, xe máy, hoạt động giao thông hành không, đường sắt và đường biển cũng góp phần thải các loại khí vào môi trường, tuy nhiên tải lượng và mức độ ô nhiễm không đáng kể

Về công nghiệp, các ngành công nghiệp xi măng, vật liệu xây dựng, khai thác và chế biến khoáng sản có đặc thù thải ra môi trường không khí một lượng lớn bụi TSP và PM10 Ngành luyện kim tạo ra CO với lượng lớn, ngành nhiệt điện là NO2 và SO2 Một số ngành khác còn thải ra các loại hữu cơ độc hại như công nghiệp sản xuất sơn, hóa chất, xăng dầu

Ô nhiễm bụi từ các làng nghề, đặc biệt là nghề mộc, chế tác đá Các khí thải điển hình như bụi, SO2, NO2, hơi axit và kiềm sản sinh từ các quá trình xử

lý bề mặt, nung, sấy, tẩm, tẩy trắng, đục tạo hình

Ô nhiễm không khí từ hoạt động nông nghiệp thường sinh ra khí CH4 H2S trong quá trình trồng trọt có sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu

Đun nấu bằng củi gỗ, rơm ra truyền thống gây ô nhiễm không khí cục bộ trong phạm vi hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh Tác nhân chính là CO,SO2, bụi

Chú thích: Tính trung bình các điểm giao thông, dân cư, khu công nghiệp trong tỉnh, thành phố

Biểu đồ 1.6: Diễn biến nồng độ bụi TSP trong không khí xung quanh một số

đô thị giai đoạn 2005 - 2008 [2]

Biểu đồ 1.6: Diễn biến nồng độ bụi TSP trong không khí tại một số tuyến

đường đô thị giai đoạn 2005 - 2009 [2]

Biểu đồ 1.6: Diễn biến nồng độ bụi TSP tại một số khu công nghiệp giai

đoạn 2005 - 2009 [2]

* Về ô nhiễm chất thải rắn:

Quá trình phát sinh chất thải rắn gắn liền với quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người Công trình khảo sát chất thải toàn cầu (Tổ chức Hàng hải Quốc tế) đã thống kê, cứ tạo ra tổng sản phẩm quốc nội (GDP) khoảng 1 tỷ USD sẽ làm phát sinh khoảng 4.500 tấn chất thải công nghiệp [2]

Hiện nay, số liệu về phát sinh chất thải rắn mới chủ yếu được thống kê tại khu vực đô thị và các khu công nghiệp, ở khu vực nông thôn, hầu như số liệu về chất thải rắn chưa được thống kê một cách đầu đủ Thống kê cho thấy, năm

2004, lượng chất thải rắn đô thị bình quân khoảng 0,9 đến 1,2 kg/người/ngày tại

các đô thị nhỏ Đến năm 2008, con số này đã tăng lên 1,45 kg/người/ngày ở khu vực đô thị và 0,4 kg/người/ngày ở khu vực nông thôn [2]

Trên phạm vi toàn quốc, từ năm 2003 đến năm 2008, lượng chất thải rắn phát sinh trung bình tăng từ 150-200%, chất thải rắn sinh hoạt đô thị tăng trên 200%, chất thải rắn công nghiệp tăng 181% và còn tiếp tục gia tăng trong thời gian tới Dự báo của Bộ xây dựng và Bộ Tài nguyên và môi trường, đến năm

2015, khối lượng chất thải rắn phát sinh ước đạt khoảng 44 triệu tấn/năm, đặc biệt là chất thải rắn đô thị và công nghiệp

Biểu đồ 1.7: Hiện trang phát sinh chất thải rắn trong các vùng kinh tế

Nguồn: Trung tâm Nghiên cứu và Quy hoạch Môi trường Đô thị - Nông thôn,

Bộ Xây dựng, 2010

1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Tất cả các hoạt động sinh hoạt và sản xuất trong mỗi cộng đồng đều tạo ra các chất thải, ở các thể khí, lỏng và rắn Thành phần chất thải lỏng, hay nước

thải (wastewater) được định nghĩa như một dạng hòa tan hay trộn lẫn giữa nước

(nước dùng, nước mưa, nước mặt, nước ngầm, ) và chất thải từ sinh hoạt trong cộng đồng cư dân, các khu vực sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, thương mại, giao thông vận tải, nông nghiệp, Ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm

nước (water pollution) xảy ra khi các chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn hơn

khả năng tự làm sạch của chính bản thân nguồn nước [6]

Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các co sở tương tự khác

Nước thải chưa xử lý (untreated wastewater) là nguồn tích lũy các chất độc

hại lâu dài cho con người và các sinh vật khác Sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có thể tạo ra các chất khí nặng mùi Thông thường, nước thải chưa xử lý là nguyên nhân gây bịnh do nó chứa các loại độc chất phức tạp hoặc mang các chất dinh dưỡng thuận lợi cho việc phát triển cho các loại vi khuẩn, các thực vật thủy sinh nguy hại [6]

Tại nhiều quốc gia trên thế giới, việc đòi hỏi phải kiểm soát và xử lý nguồn nước thải đã trở thành luật lệ bắt buộc Hầu hết các ngành sản xuất đều có các tài liệu chỉ dẫn về tiêu chuẩn làm sạch nước

1.2.1 Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt

Nước thải có nguồn gốc là nước cấp, nước thiên nhiên sau khi phục vụ đời sống con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh, giải trí, sản xuất hàng hóa, chăn nuôi… Và nước mưa bị nhiễm bẩn các chất hữu cơ và vô cơ thải ra các hệ thống thu gom và nguồn tiếp nhận

Nước thải sinh hoạt có nguồn gốc phát sinh từ nhu cầu sử dụng nước cho các hoạt động sống của con người như: tắm giặt, ăn uống, vệ sinh cá nhân, tẩy rửa…

1.2.2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuốc rất nhiều vào nguồn nước thải Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

- Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ nhà bếp của nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà

Nước thải phát sinh từ quá trình sinh hoạt của người dân trong khu vực này Loại nước thải này bị ô nhiễm bởi các chất rắn lơ lửng (SS), các chất hữu

cơ (BOD, COD), các chất dinh dưỡng (N, P) và vi khuẩn gây bệnh E.Coli

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinh nước thải này đều giống nhau, chủ yếu là hữu cơ, trong đó phần lớn là các loại Carbonhydrat, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy Oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu

cơ nói trên thành CO2, N2, H2O, CH4 Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5 Chỉ số này biểu diễn lượng Oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải Như vậy chỉ số BOD5 càng cao cho thấy chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn [6]

Bảng 1.1: Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt

Chỉ tiêu ô nhiễm

Hệ số phát thải Các quốc gia gần gũi

với Việt nam

Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCXD 51-84)

(Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân và Ngô Thị

Nga, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999)

Bảng 1.2: Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt (đã qua xử lý ở

bể tự hoại)

STT Thành phần gây ô

TCVN 6772:2000 (mức

Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là phần còn lại sau khi

đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103 - 105oC Các chất bay hơi

ở nhiệt độ này không được coi là chất rắn Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L Trong nước thải sinh hoạt có khoảng 40 – 65% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng [7]

- Mùi

Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng Mùi của nước thải còn mới thường không gây ra các cảm giác khó chịu, nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ tỏa ra khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới các điều kiện yếm khí Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là hydrosulfua (H2S –

mùi trứng thối) Hợp chất khác, chẳng hạn như: Indol, skatol, cadaverin được tạo dưới các điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn H2S [7]

- Độ màu

Độ màu của nước thải là do chất mùn, các chất hòa tan, chất dạng keo hoặc

do thực vật thối rữa, sự có mặt của một số ion kim loại (Fe, Mn), tảo, than bùn

Nó có thể làm cản trở khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của hệ thủy sinh thực vật Độ màu còn làm mất vẽ mỹ quan của nguồn nước nên rất dễ bị sự phản ứng của cộng đồng lân cận [7]

- pH

pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 - 7,6 Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất để

vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 - 8 Các nhóm vi khuẩn khác nhau

có giới hạn pH hoạt động khác nhau Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm Nước thải sinh hoạt pH dao động trong khoảng 6,9 – 7,8 [7]

1.2.3.2 Các chỉ tiêu sinh học

- Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand, BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/l Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu

cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt

độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải Để chuẩn hóa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20 độ C) Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần [6]

- Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand, COD)

Chỉ tiêu BOD không phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào

vi khuẩn mới Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học Để xác định chỉ tiêu này, người ta thường dùng potassium dichromate (K2Cr2O7) để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ, sau đó dùng phương pháp phân tích định lượng và công thức để xác định hàm lượng COD [6]

- Oxy hòa tan (Dissolved oxygen, DO)

Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình

xử lý sinh học hiếu khí Lượng oxy hòa tan trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng không hoặc rất nhỏ Trong khi đó, trong các công trình

xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxy hòa tan cần thiết không nhỏ hơn 2mg/l [6]

- Chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước, tạo nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt Sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước thải ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý, các chất này làm cản trở quá trình lắng và các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các công trình xử lý, kìm hãm các quá trình xử lý sinh học [6]

- Nitơ

Nitơ có trong nước thải ở dạng các liên kết ở dạng vô cơ và hữu cơ Trong

đó nước thải sinh hoạt, phần lớn là liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa Còn các Nitơ trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và các dạng oxy hóa: NO2- và NO3- Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nguyên tắc thường không có NO2-

lý chất thải bằng phương pháp sinh học Photpho và các hợp chất chứa Photpho

có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều của các chất này kích thích sự phát triển của tảo và vi khuẩn lam [6]

- Vi khuẩn và sinh vật khác

Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải sinh hoạt bao gồm các vi khuẩn,

vi rút, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, các loài động và thực vật bậc cao

Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư và nhất là các bệnh viện Đối với nước thải bệnh viện, bắt buộc phải xử lý trước khi xả ra sông hồ

Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học không nên sử dụng để uống, thậm chí nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng không thể dung cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được Các loài thủy sản trong khu vực ô

nhiễm không thể sử dụng làm thức ăn tươi sống được vì nó là ký chủ trung gian của các kí sinh trùng gây bệnh [6]

1.2.4 Tác động của nước thải sinh hoạt tới môi trường và con người

Tác hại của nước thải sinh hoạt đến môi trường và con người là do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước gây ra

- COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn

và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4… làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

- SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí

- Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải gây ảnh hưởng đến đời sống cả thủy sinh vật nước

- Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da…

- N, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (gây bùng phát các loại tảo, làm giảm DO xuống mức rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra)

- Màu: mất mỹ quan

- Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

Tác động đối với môi trường đô thị:

Nhìn chung, các đoạn sông chảy qua các khu đô thị, khu vực tập trung các hoạt động sản xuất công nghiệp, khai khoáng, sau khi tiếp nhận các nguồn nước thải chưa qua xử lý của các đô thị và nước của các cơ sở sản xuất thì chất lượng nước thường giảm sút đáng kể Theo kết quả quan trắc các hệ thống sông chính trên cả nước, nhiều chất ô nhiễm trong nước có nồng độ vượt quá quy chuẩn cho phép, dao động từ 1,5 đến 3 lần Tình trạng ô nhiễm này đã kéo dài trong nhiều

năm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt của dân cư và làm mất

mỹ quan các khu vực [2]

Hiện nay hầu hết các hồ ao, kênh rạch và các sông trong khu vực nội thành thành phố đều bị ô nhiễm nghiêm trọng vượt quá mức quy chuẩn cho phép, nhiều nơi đã trở thành kênh nước thải Vấn đề ô nhiễm chủ yếu là ô nhiễm hữu

cơ, nhiều hồ trong nội thành bị phú dưỡng, nước hồ có màu đen và bốc mùi hôi, gây mất mỹ quan đô thị Kết quả quan trắc cho thấy một số nơi các thông số còn vượt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT loại B2 [2]

Nước thải sinh hoạt gây ra các tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường sống, vì vậy cần có những phương pháp xử lý thích hợp để loại bỏ tác động không mong muốn đó

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải

1.3.1 Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học nhằm mục đích:

- Tách những chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi ) ra khỏi nước thải

- Loại bỏ cặn nặng như: sỏi, cát, kim loại nặng, thủy tinh

- Điều hòa lưu lượng và các chất ô nhiễm trong nước thải

Phương pháp cơ học có thể giúp loại bỏ đến 60% các tạp chất không tan trong nước và giảm đến 30% BOD Phương pháp cơ học là giai đoạn chuẩn

bị và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý hóa lý và sinh học

Những công trình xử lý cơ học bao gồm:

Song chắn rác

Song chắn rác là thiết bị đầu tiên trong dây chuyền xử lý, sàng được đặt trong hố thu gom nước thải, nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể mêtan) Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác

gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ

công hoặc cơ khí [7]

Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất

lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình

xử lý tiếp theo Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn) tới công trình xử lý cặn [6]

Bể lọc

Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước [6]

Có hai loại bể điều hòa:

- Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển động của dòng chảy

- Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp trên đường vận chuyển của dòng chảy hay nằm ngoài đường đi của dòng chảy

Để đảm bảo chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, ta cần

bố trí trong bể hệ thống, thiết bị khuấy trộn để san bằng nồng độ các chất bẩn cho toàn bộ thể tích nước thải có trong bể và để ngăn ngừa cặn lắng, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có, nhằm loại trừ hiện tượng bị sốc về chất lượng nước khi vào xử lý sinh học [6]

1.3.2 Phương pháp hóa lý

Cơ sở của phương pháp hóa lý là các phản ứng hóa học diễn ra giữa các chất ô nhiễm và các chất thêm vào Các phương pháp hóa lý thường hay được sử dụng là oxi hóa và trung hòa Đi đôi với các phản ứng này còn kèm theo các quá trình kết tủa và nhiều hiện tượng khác

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp này bao gồm:

Bể keo tụ, tạo bông

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O,NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O,

FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp

Trong tiến hành quá trình keo tụ, tạo bông cần chú ý:

- pH của nước thải

- Bản chất của hệ keo

- Sự có mặt của các ion trong nước

- Thành phần của các chất hữu cơ trong nước

- Nhiệt độ

Các phương pháp keo tụ có thể là keo tụ bằng chất điện lu, keo tụ bằng hệ keo tụ ngược dấu Trong quá trình xử lý nước thải bằng chất keo tụ, sau khi kết thúc giai đoạn thủy phân các chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, phèn kép), giai đoạn tiếp theo là quá trình bông cặn Để cho quá trình tạo bông cặn diễn ra thuận lợi người ta xâu dựng các bể phản ứng đáp ứng các chế độ khuấy trộn Bể phản ứng theo chế độ khuấy trộn được chia làm 2 loại: thủy lực và cơ khí Thông thương, sau khi diễn ra quá trình keo tụ tạo bông, nước thải sẽ được đưa qua bể lắng để tiến hành loại bỏ các bông cặn có kích thước lớn được hình thành

Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các chất phân tán không tan gây ra màu [6]

Bể tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được

áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện

Các chất lơ lửng như dầu mỡ, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 – 30.10-3

mm [6]

Bể hấp phụ

Tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đó lên trên bề mặt chát rắn hoặc bằng các tương tác giữa chất bẩn hòa tan với chất rắn

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Thông thường đây là những hợp chất có độc tính cao hoặc các chất có mùi vị, màu khó bị phân hủy sinh học Các chất hấp phụ thường được dùng là than hoạt tính, chất rắn hoạt tính, silicagen, keo nhôm và một số chất tổng hợp khác hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạ sắt, trong đó than hoạt tính được sử dụng nhiều nhất Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả [6]

Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn,…,các hợp chất của Asen, photpho, cyanua

và các chất phóng xạ

Ngoài ra còn các phương pháp khác như:

- Chưng bay hơi là chưng nước thải để các chất hòa tan đó cùng bay lên theo nước

- Phương pháp trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hòa tan ra khỏi nước thải bằng dung môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ hòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước

- Tinh thể hóa là phương pháp loại bỏ các chất bẩn khỏi nước ở trạng thái tinh thể

- Phương pháp khử phóng xạ, khử khí, khử mùi, khử muối trong nước thải [6]

Phương pháp trung hoà

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 - 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử

lý tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

+ Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

+ Bổ sung các tác nhân hoá học

+ Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

+ Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit [7]

Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các

chất oxy hoá như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermanganat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO)2, H2O2, Ozon …[6]

1.3.4 Phương pháp sinh học

Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy) Phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh học: thực hiện quá trình oxy hóa sinh học các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo phân tán nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào 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 tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và phân tử

- Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do chênh lệch nồng độ giữa các chất bên trong và bên ngoài tế bào

- Quá trình chuyển hóa các chất bên trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thu năng lượng [6]

Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc:

Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm [6]

Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB):

- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí Metan [6]

Bể lọc kỵ khí:

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát

triển Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày) [6]

Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng:

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưỡi tác dụng của trọng lực Nước chảy liên tục vào bể Aeroten, trong

đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn

Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy Một lượng bùn hoạt tính (25-75% lưu lượng) tuần hoàn về bể Aeroten để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu

cơ Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến công trình xử lý bùn Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như: Bể Aeroten thông thường, bể Aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương oxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, [6]

Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám:

Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100mm, hoặc vật liệu nhựa có hình khác nhau, có chiều cao từ 4 – 12m Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun Quần thể

vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiểu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo, và các động vật nguyên sinh, trong đó có vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế

Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2mm) là loại vi sinh hiếu khí Khi vi sinh phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêu thụ hết lượng oxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong

Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính Nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể Nước sau khi xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy [6]

CHƯƠNG 2

MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Lựa chọn được những phương án, thông số phù hợp cho tính toán hệ

thống xử lý nước thải của chung cư BID

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải sinh hoạt của khu vực nghiên cứu

- Tổng quan về khu vực dự án

- Lấy mẫu ở nơi nghiên cứu: Do dự án chưa được thi công và do lượng người dân hiện tại ở nơi nghiên cứu quá chênh lệch so với lượng dân cư của khu chung cư trong tương lai nên nếu lấy mẫu ở nơi nghiên cứu sẽ xảy ra sai số rất lớn Vì vậy, mẫu ban đầu sẽ được lấy ở một khu chung cư khác với dân số tương đương

- Phân tích và so sánh với quy chuẩn

- Đánh giá về thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

- Đưa ra kết luận về hiện trạng chất lượng nước thải của khu vực nghiên cứu để lựa chọn được các thông số và phương pháp phù hợp

2.2.2 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho chung cư BID

- Lựa chọn thông số tính toán: tùy vào kết quả đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải ở phần trên

- Lựa chọn phương pháp xử lý: Để chọn lựa hệ thống xử lý tối ưu cho trạm

xử lý nước thải cho khu chung cư Chúng tôi đưa ra các giải pháp công nghệ xử lý nước thải hiện nay và được so sánh theo các tiêu chí như sau :

- Khả năng thích ứng với quá tải

- Mức độ yêu cầu cho vận hành và bảo trì

- Chi phí đầu tư và chi phí vận hành

- Chất lượng xử lý

- Diện tích xây dựng

- Tính toán hệ thống xử lý, lựa chọn cách bố trí trạm xử lý sao cho phù hợp

- Tính toán chi phí vận chuyển, xây dựng cho hệ thống xử lý; tính toán chi phí khi trạm xử lý đi vào vận hành

2.3 Phạm vi nghiên cứu

Chung cư BID Tower - 317 Trường Chinh - Khương Trung - Quận Thanh Xuân - Hà Nội với diện tích 1656m2

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp kế thừa tài liệu thứ cấp

Kế thừa tài liệu thứ cấp là phương pháp sử dụng những tư liệu đã được công bố bởi các công trình nghiên cứu khoa học, các văn bản mang tính pháp lý, những tài liệu điều tra cơ bản của các cơ quan có thẩm quyền… Liên quan đến

đề tài nghiên cứu Kế thừa tài liệu nhằm giảm bớt khối lượng công việc mà vẫn đảm bảo chất lượng hoặc làm tăng chất lượng của đề tài Phương pháp kế thừa tài liệu được sử dụng để thu thập các số liệu:

- Tư liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu

- Tư liệu nêu trong một số giáo trình và tài liệu liên quan đến chất lượng nước thải, quy chuẩn chất lượng nước thải ở Việt Nam

- Các tài liệu thu thập trên mạng internet, báo chí…

- Các đề tài nghiên cứu và khóa luận tốt nghiệp đã được công nhận

2.4.2 Phương pháp so sánh

So sánh ưu khuyết điểm của các công nghệ xử lý để đưa ra giải pháp xử lý nước thải có hiệu quả hơn, so sánh đặc tính nước thải đầu vào với tiêu chuẩn xả thải để chọn công nghệ xử lý phù hợp

2.4.3 Phương pháp ngoại nghiệp

Phương pháp được thực hiện như sau:

- Khảo sát thực địa để nắm rõ tình hình xử lý nước thải của khu vực xung quanh

- Đến các công ty môi trường, viện khoa học kỹ thuật xây dựng để tham khảo các phương pháp xử lý nước thải phổ biến hiện nay

2.4.4 Phương pháp thực nghiệm

Khóa luận sử dụng phương pháp thực nghiệm để điều tra chất lượng nước

thải sinh hoạt của chung cư cao tầng khoảng 804 người – 1000 người

Phương pháp lấy mẫu phân tích

Địa điểm lấy mẫu: Tòa nhà Cowaelmic 198 Nguyễn Tuân, quận Thanh Xuân, Hà Nội

Lấy 3 mẫu vào 3 thời điểm khác nhau: 7h, 13h và 19h cùng ngày ở miệng cống nước thải sinh hoạt của khu nhà

Trước khi lấy mẫu công tác chuẩn bị gồm:

- Các tài liệu cần thiết để phục vụ quá trình lấy mẫu, phân tích và bảo

quản mẫu

- Các chai nhựa Polietylen1,5l sạch dùng để đựng mẫu phân tích

- Các thiết bị đo nhanh hiện trường, hóa chất và công cụ bảo quản

- Băng dính lớn, giấy dán nhãn, bút, hóa chất phân tích và các dụng cụ cần thiết khác

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm:

Tiến hành các phép đo trong phòng thí nghiệm phân tích tại phòng thí nghiệm trường đại học Lâm Nghiệp:

a) Đo pH: Để xác định pH đề tài sử dụng máy đo nhanh pH thực hiện ngay

amonisunfat Tính toán giá trị COD từ lượng dicromat bị khử

- Cơ chế phản ứng

Hầu hết các hợp chất hữu cơ bị oxy hóa bởi hỗn hợp sôi của bicromatkali

và axit sunfuric đặc với xúc tác là Ag2SO4

Chất hữu cơ + Cr2O7

2-  H

Cr3++H2O (Cr2O7

2-+14H+ + 6e  Cr3+ +14H2O) Phản ứng được tiến hành ở 1500C trong khoảng 2 giờ, trong môi trường

H2SO4 đặc với xúc tác là Ag2SO4 Lượng K2Cr2O7 biết trước sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu cơ có trong mẫu Lượng K2Cr2O7 còn lại sau phản ứng sẽ được định phân bằng dung dịch FAS 0,025N Lượng chất hữu cơ bị oxy hoá được tính bằng lượng O2 tương đương thông qua lượng K2Cr2O7 bị khử Lượng oxy tương đương này chính là COD

- Lấy mẫu và bảo quản mẫu

Lấy mẫu vào bình thủy tinh hoặc bình polyethylene

Phân tích mẫu càng sớm càng tốt và không để quá 5 ngày sau khi lấy mẫu Nếu mẫu cần phải bảo quản trước khi phân tích, thêm 1ml axit sufuric cho 1lit mẫu Giữ mẫu ở 0 đến 5 Các lọ mẫu bảo quản phải chắc chắn rằng mẫu trong các lọ được đồng nhất khi lấy một phần mẫu đem phân tích

- Các yếu tố ảnh hưởng và hạn chế

Trong nước thải, hợp chất béo mạch thẳng, hợp chất thơm, pyridin không

bị oxy hoá Hợp chất này sẽ bị oxy hoá hiệu quả hơn nhờ xúc tác Ag2SO4 Tuy

nhiên Ag2SO4lại phản ứng với Clo, Brom, Iôt tạo thành kết tủa nên chỉ bị oxy hoá một phần Khắc phục bằng cách thêm HgSO4 trước quá trình hồi lưu Thường tỉ lệ HgSO4 : Cl là 10 : 1

Hàm lượng Cr6+

có ảnh hưởng trực tiếp đến kết qủa của phép phân tích,

do đó nếu trong mẫu có Cr6+

thì phải loại bỏ trước khi phân tích mẫu

- Hóa chất

 Axit sufuric

Thêm 5,5 g Ag2SO4 và 33,3 g HgSO4 vào 1 kg H2SO4 đậm đặc dùng đũa khuấy đều đến khi tan hết( chú ý an toàn)

 Dung dịch chuẩn Bicromatkali 0,25N

Cân 12,259 g K2Cr2O7 đã sấy khô ở 1050C trong vòng 2 giờ Dùng nước cất định mức thành 1000 ml

 Chất chuẩn Potassium hydragen phthalate (KHP)

Sấy khô hóa chất ở 1050C tới khối lượng không đổi Hòa tan 425 mg KHP bằng nước cất và định mức thành 1 lit Dung dịch này có nhu cầu oxy hóa học là 500

Nồng độ của FAS được tính theo công thức:

- Dụng cụ

 Pipet 1ml, 2ml, 5ml, buret chuẩn độ tự động, bình định mức 10ml, 100ml

 Thiết bị đun mẫu

 ống đun mẫu chịu nhiệt 16 x 100 mm

 Bình nón chuẩn độ cỡ 100 ml

- Cách tiến hành

 Đối với mẫu có COD ≥ 50 mg/l

Lấy vào ống đun dung dịch cỡ 16*100ml, 1ml dung dịch chuẩn

Bicromatkali 0,25N, và 3ml trong mục Axit sufuric Hút chính xác 2ml mẫu cho

vào ống ( Chú ý pha loãng sao cho mẫu cần phân tích có hàm lượng COD  700 mg/l) đậy nắp lại và lắc đều ống chứa mẫu, tránh hiện tượng nóng cục bộ Đặt ống nghiệm vào bếp đun ở 150  20C trong 2 giờ Sau khi đun xong, làm nguội đến nhiệt độ phòng Chuyển dung dịch trong ống vào bình nón 100 ml Tráng kỹ bằng nước cất, bổ sung một giọt chỉ thị Feroin và tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch FAS 0,025 N Màu của dung dịch sẽ chuyển từ xanh sang nâu đỏ ở điểm cuối của quá trình chuẩn độ Tiến hành đồng thời với mẫu trắng và mẫu KHP ( Đối với mẫu trắng thay 2 ml mẫu phân tích bằng 2 ml nước cất Đối với mẫu

chuẩn KHP thay bằng 2ml dung dịch KHP đã pha ở trên có hàm lượng phù hợp với mẫu cần phân tích)

 Đối với mẫu có COD < 50 mg/l

Lấy 10 hoặc 100 ml mẫu cho vào bình cầu nút mài Thêm cẩn thận 5 ml trong mục 6.1 Thêm 25ml dung dịch trong mục 6.2 Đun hoàn lưu trong 2 giờ,

để nguội và rửa ống hoàn lưu bằng nước cất Sau đó định phân bằng FAS 0,025N với 1 giọt chỉ thị feroin Màu của dung dịch sẽ chuyển từ xanh sang nâu

đỏ ở điểm cuối của quá trình chuẩn độ

*

* ) ( 1  2



Trong đó:

V 1 : Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng, ml;

V 2 : Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu thử, ml; N: Nồng độ của FAS dùng để chuẩn độ;

8: Đương lượng phân tử gam của oxy;

V m :Thể tích mẫu đem phân tích, ml;

K: Hệ số pha loãng;

c Xác định nhu cầu oxi sinh hóa BOD 5

- Lấy mẫu và bảo quản

Trong khoảng thời gian từ lúc mẫu được lấy đến khi phân tích, mẫu nước

có thể phân huỷ đáng kể dẫn đến giá trị BOD của mẫu giảm dần Vì vậy tốt nhất

là phân tích mẫu ngay sau khi lấy Trong trường hợp không phân tích được ngay cần giữ lạnh mẫu ở nhiệt độ đóng băng nhưng cũng chỉ trong vòng 24 giờ Đưa mẫu về 200C trước khi phân tích

- Bộ đo BOD bằng Oxitop

Cấu tạo:

 Thiết bị khuấy từ làm việc ở điện áp 230V/50Hz hoặc 120V/60Hz;

 Chai ủ màu tối có thể tích 510ml;

- Xử lý mẫu

Trung hòa mẫu: Dùng dung dịch NaOH 1N (hoặc đặc hơn) hoặc H2SO41N (hoặc đặc hơn) điều chỉnh pH của mẫu về khoảng 6,5 – 7,5 Thể tích axit hoặc bazơ cho vào không nên vượt quá 0,5% thể tích mẫu Cần thiết có thể dùng dung dịch đặc hơn

Nước thải sinh hoạt thông thường không chứa các chất độc đồng thời có

đủ các chất dinh dưỡng và vi sinh vật thích hợp nên có thể lấy phân tích ngay

mà không cần bổ sung vi sinh vật và chất dinh dưỡng Do đó không cần phải xử

lý mẫu tức là có thể dùng bộ đo oxitop xác định BOD mà không cần phải pha loãng mẫu

- Cách tiến hành

 Chọn thể tích mẫu: Thể tích mẫu lấy phụ thuộc vào khoảng giá trị BOD của mẫu (xem bảng 2.2) Giá trị BOD của mẫu được ước đoán qua giá trị COD Thông thường BOD = 80%COD Dựa vào giá trị này lấy thể tích mẫu tương ứng bằng các bình định mức sẵn có