TỔNG QUAN về hệ THỐNG nước THẢI PHÂN tán thi

Đặc điểm hệ thống nước thải phân tán Hệ thống phân tán đối với nước thải đô thị: trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài k

ĐỀ TÀI: Thế nào là nguồn thải phân tán? Giải pháp kiểm soát nguồn ô nhiễm phân tán.

A TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NƯỚC THẢI PHÂN TÁN

1 Khái niệm hệ thống nước thải phân tán

Hệ thống quản lý nước thải được coi là phân tán khi có hệ thống thoát nước và XLNT phân tán bao gồm việc thu gom, xử lý, xả hay tái sử dụng nước thải cho các hộ gia đình riêng lẻ (giải pháp tại chỗ), khu dân cư (giải pháp phân tán theo cụm), các nhà máy, xí nghiệp sản xuất riêng lẻ

2 Đặc điểm hệ thống nước thải phân tán

Hệ thống phân tán đối với nước thải đô thị: trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài khi địa hình bằng phẳng hoặc mực nước ngầm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân tán theo các lưu vực sông, hồ do đặc điểm địa hình và sự hình thành các kênh hồ trong các đô thị nước ta, hệ thống thoát nước thường phân ra các lưu vực nhỏ

và độc lập thoát nước phân tán sẽ là hình thức phù hợp đối với đa số đô thị nước ta.Trong trường hợp các đối tượng thoát nước (cụm dân cư, công trình công cộng, dịch

vụ, nhà ở…) nằm vị trí riêng lẽ, độc lập hoặc cách xa hệ thống thoát nước tập trung, người ta thường tổ chức hệ thống thoát nước cục bộ hoặc xử lý nước thải tại chỗ Nước thải sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường, được cho thấm vào đất, thải trưc tiếp vào sông hồ lân cận hoặc sử dụng để tưới cây, nuôi cá… Trong một số trường hợp, trước khi xả vào các đường cống thoát nước tập trung, các loại nước thải có chứa vi khuẩn gây dịch bệnh hoặc chất bẩn đặc biệt (nước thải bệnh viện, nước thải công nghiệp…) phải được khử trùng hoặc khử độc, đảm bảo điều kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ thống thoát nước đô thị và sức khỏe con người khi tiếp xúc

3 Các loại nước thải của các hệ thống nước thải phân tán:

a Các loại nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người

Một số hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn,… cũng tạo ra các nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt Ta phân loại nước thải phân tán thành các loại:

 Theo nguồn gốc hình thành, trong các hộ gia đình có thể có các loại nước thải sau:

Các loại nước thải được hình thành theo sơ đồ nêu trên có số lượng, thành phần và tính chất khác nhau Tuy nhiên để thuận tiện cho xử lý và tái sử dụng, người ta chia chúng thành ba loại:

- Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt Loại nước thải này chủ yếu chứa chất lơ lửng, các chất tẩy giặt và thường gọi là “nước xám” Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải này thấp

và thường khó phân hủy sinh học

- Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh còn gọi là “nước đen” Trong nước thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối Hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD) và các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho cao

- Nước thải nhà bếp chứa dầu, mỡ và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát Các loại

có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD, COD) và các nguyên tố dinh dưỡng khác Các chất bẩn này dễ tạo khí sinh học và dễ sử dụng làm phân bón

 Theo đối tượng thoát nước, phân làm 2 nhóm nước thải:

- Nhóm nước thải các hộ gia đình, khu dân cư;

- Nhóm nước thải các cộng trình công cộng, dịch vụ như nước thải nhà ăn, bệnh viện, khách sạn, trường học

b Các loại nước thải phát sinh từ các nhà máy, xí nghiệp sản xuất, đa số nằm trong khu đô thị

4 Thành phần và tính chất nước thải phân tán

a Nước thải sinh hoạt:

Bảng: Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp APHA

(Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết, 2006)

Tùy theo nhu cầu sử dụng và lưu lượng xả thải, ta có thể tính tải lượng các chất ô nhiễm có trong nước thải sinh hoạt dựa vào tải trọng chất thải trung bình cho một ngày đêm tính theo đầu người

Chất hoạt động bề mặt – –

(Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết, 2006)

b Nước thải bệnh viện:

Nước thải bệnh viện có thành phần và tính chất giống nước thải sinh hoạt đô thị, tuy nhiên nồng độ chất bẩn có thấp hơn do tiêu chuẩn sử dụng nước lớn lượng chất bẩn tính theo đơn vị giường bệnh thải vào hệ thống thoát nước trong một ngày

Bảng: Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp APHA

c Các loại nước thải phát sinh từ các nhà máy, xí nghiệp sản xuất, đa số nằm trong khu đô thị

Nước thải được tạo nên sau khi đã được sử dụng trong các quá trình công nghệ sản xuất của các nhà máy, xí nghiệp

Thành phần gây ô nhiễm chính bao gồm các chất vô cơ (nhà máy luyện kim, nhà máy

ản xuất vật liệu xây dựng, nhà máy phân bón vô cơ…), các chất hữu cơ dạng hòa tan (thông qua chỉ tiêu NOS), các chất hữu cơ vi lượng, gây mùi, vị (phenol, benzene…), các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học hay bền vững sinh học, các chất hoạt động bề mặt,…

Do đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải rất khác nhau tùy thuộc vào hình công nghiệp và chế độ công nghệ nên khi xử lý cần cân nhắc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp

B GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT NGUỒN Ô NHIỄM

Trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ… Đây

là các thiết bị, công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho

hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định

 XLNT bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kỵ khí Đối với các hệ thống thoát nước quy mô nhỏ và vừa người ta thường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng (làm trong nước ) với phân huỷ hiếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình được ứng dụng rộng

rãi là các loại bể tự hoại, giếng thấm, bể lắng hai võ (bể lắng Imhoff), bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng cặn kỵ khí ( UASB)

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải được dựa trên sự ôxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ ôxy tự do hoà tan Nếu ôxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó

là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu ôxy được vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đố là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính ( bể acroten trộn, kênh ôxy hoá tuần hoàn.) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh vật, đĩa sinh vật ) Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ ( hồ sinh vật ôxy hoá, hồ sinh vật ổn định) hoặc trong đất ngập nước ( các loại bãi lọc, đầm lầy nhân tạo)

• Phạm vi ứng dụng các biện pháp xử lý sinh học đối với nước thải sinh hoạt:

 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học

Đây là quá trình khử trùng nước thải bằng hóa chất (các chất clo, ozon), khử nito, phot pho bằng các hợp chất hóa chất hóa học Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ xử lý trước khia xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải

2 Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải phân tán:

Các phương pháp dây chuyền công nghệ và các công trình xử lý nước thải được lựa chọn trên các cơ sở:

- Quy mô (công suất) và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của đô thị, khu dân cư, bệnh viện…);

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch;

- Mức độ và các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết;

- Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất, thủy văn;

- Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương;

- Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương (nuôi cá, tưới ruộng, );

- Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý nước thải;

- Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác

Các trạm xử lý nước thaỉ công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo một loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản, dễ hợp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý và vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất nhỏ và vừa ở điều kiện nước

ta Các công trình xử lý nước thải được hợp khối sẽ hạn chế được việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan đô thị …Nước thải sinh hoạt

có thể xử lý tại chỗ trong các công trình làm sạch sơ bộ ( tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong ‘’nước đen’’…), trong công trình xử lý cục bộ đối với hệ thống thoát nước độc lập hoặc trong công trình xử lý tập trung tại trạm xử lý khu vực XLNT tại chỗ sẽ làm giảm chi phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước

Quy trình chung xử lý nước thải phân tán:

Nước thải sinh hoạt

Nước thải bệnh viện

Nước thải sản xuất

Tách cát, rác, cặn lắng trong nước thảiKhử trùng các vi khuẩn gây bệnh (các biện pháp hóa học hay vật lý)

Khử trùng chất đôc hại, đảm bảo các điều kiện làm việc bình thường của các công trình xử

lý sinh học nước thải

Xử lý sinh học (tách các chất hữu cơ trong nước thải)Khử các chất dinh dưỡng N, P và khử trùng nước thải (biện pháp inh học hóa học, hóa lý)

Xả ra nguồn tiếp nhận

Trên cơ sở nghiên cứu sự hình thành hệ thống thoát nước quy mô nhỏ nhỏ và vừa, đặc điểm các nguồn nước thải đô thị và điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội nước ta có thể thiết lập sơ đồ tổ chức XLNT cho các khu dân cư, thị trấn thị xã, các công trình công cộng

và dịch vụ như sau:

3 Một số công trình đặc trưng đã được áp dụng trong việc xử lý nước thải phân tán:

Bên cạnh bể tự hoại kiểu truyền thống, đến nay việc cải tiến bể tự hoại nêu trên nhằm nâng cao hiệu quả xử lý đã được

Dạng xử lý theo bể tự hoại truyền thống:Bể tự hoạiNước thải vào

Hút bùn định kỳ

Thấm vào đất

Bãi lọc ngầmThấm vào đất

- Dạng bể tự hoại kết hợp hồ sinh vật :

Bể tự hoạiNước thải vào

Hút bùn định kỳ

Nước thải ra

Lọc sinh họcKhử trùng

- Dạng yếu hiếu khí kết hợp (bể tự hoại cải tiến):

3.2.Giếng thấm và bể lọc ngầm:

Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ hình tròn đường dính 2ư 4 m, dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30ư40mm Đĩa lọc được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải Sơ đồ bố trí hệ thống đĩa lọc được nêu trên:

3.3 Aerotank gián đoạn hoạt động theo mẻ SBR:

Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ ( Sequencing Batch Reactor ư SBR) là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn của bể tối thiểu là 2 Sơ đồ hoạt động của hệ thống bể nêu trên:

Hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ và phốt -pho sinh hoá do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp ô xy Các ngăn bể được sục khí bằng máy nén khí, máy sục khí dạng Jet hoặc thiết bị khuấy trộn cơ học Chu kỳ hoạt động của ngăn bể được điều khiển bằng rơle thời gian Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt váng, thiết bị đo mức bùn,

Bể aeroten hệ SBR có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử được các chất dinh dưỡng nitơ, dễ vận hành Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Nhược điểm chính của bể là công suất xử lý nước thải nhỏ Để bể hoạt động có hiệu quả người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải

yêu cầu không dùng hóa chất, thân thiện với môi trường và phù hợp với xu thế phát triển của thế giới

- Hệ Wetland được nuôi trồng nổi trên bè, hoặc trồng trên hệ vật liệu màng kết hợp hình thành màng biofilm tăng hiệu quả xử lý nước

- Một số loại cây thủy thực vật có thể được sử dụng trong công nghệ Wetland như: Cây cỏ nến, cây thủy trúc-Cyperus alternifolius, cây chuối hoa-Canna, Cây cỏ voi – elephant grass Tuy nhiên, một yêu cầu quan trọng khi sử dụng thủy thực vật trong công nghệ Wetland đó là: Khả năng hấp thụ cao các chất ô nhiễm mà không nhả ra các các cặn bẩn, các chất ô nhiễm trong quá trình phát triển

* Một số cây Wetland có khả năng hấp thụ tốt amoni, asen và kim loại nặng

- Cây cỏ nến: thường phát triển dọc mép hồ và trong đầm dưới dạng cụm dày đặc, cao 1- 3, có lá xốp mọc so le nhau và trên cùng là hoa Rễ trải rộng theo chiều ngang dưới đất bùn để sinh sản Hệ thống rễ chùm phát triển của cây cỏ nến giúp ngăn cản xói mòn Cây cỏ nến thường được trồng trong đầm lầy để xử lý nước thải và khả năng hấp thụ asen rất tốt

- Cây chuối hoa – canna: Cây chuối hoa là cây sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới nhưng cũng có thể sống ở nhiều vùng trên thế giới, có thể ở vùng lạnh Cây chuối hoa

có khả năng xử lý nước thải giàu N, P rất tốt và cũng có khả năng hấp thụ asen nồng độ cao

- Cây thủy trúc – Cyperus alternifolius: Thủy trúc là một loại cỏ sống trong đất ẩm hoặc đầm lầy, có tốc độ tăng trưởng sinh khối lớn với hệ thống rễ chùm phát triển mạnh Thủy trúc là cây có khả năng hấp thụ amoni và asen rất tốt

- Cây cỏ voi – elephant grass: Cỏ voi sinh sản và phát triển rất manh, thích hợp với khí hậu nhiệt đới và có khả năng xử lý ô nhiễm N, P trong đất rất hiệu quả do hàm lượng N trong cây là 2 % hàm lượng protein trong cây chiếm từ 15 -26 % vì vậy cỏ voi thường được trồng để nuôi động vật

Cây cỏ nến Cây chuối hoa

C NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP:

1 Hệ thống xử lý nước thải siêu thị – công suất 160m 3 /ngày đêm

Nước thải sinh hoạt chủ yếu từ các nguồn sau:

Nước đen: Là nguồn nước từ hệ thống nhà vệ sinh sau khi được xử lý sơ bộ qua hệ thống

bể tự hoại 3 ngăn( hiện hữu) của công ty Nước có thành phần tính chất là nhiều chất hữu

cơ, nito, photpho, vi khuẩn gây bệnh…

Nước xám: Là nguồn nước từ quá trình rửa tay, mặt của Nhân viên, công nhân trong công

ty Nước thải có tính chất ô nhiễm hữu cơ ít hơn nước xám, chất hoạt động bề mặt (xà phòng)

Nước thải từ hệ thống nhà hàng, dịch vụ ăn uống: Phát sinh từ 06 hệ thống bếp của nhà

hàng ( KFC, Jollibee, Monaco, …) chứa thành phần chất hữu cơ, rác thực phẩm, thành phần dầu mỡ động vật rất cao

Bảng thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt từ một số nguồn tương tự

Giới hạn cho phép QCVN 14-2008

MỨC A QCVN 14/2008

BỂ CHỨA BÙNMÁY THỔI KHÍTHÙNG RÁCNƯỚC TÁCH BÙNBÙN TUẦN HOÀN

NƯỚC RỬA LỌCCLORINENƯỚC TUẦN HOÀN

Toàn bộ nước thải phát sinh từ Hệ thống Siêu thị sẽ được thu gom và dẫn về hệ thống

xử lý sơ bộ là tách mỡ và loại bỏ hoàn toàn lượng rác có trong nước thải

Sau đó, nước thải sẽ được thu gom và dẫn về hệ thống xử lý Trước tiên, nước thải sẽ chảy vào song chắn rác để giữ lại rác thô có kích thước từ 3mm như : bọc nilon, giấy báo, rác, túi nilon, lá cây, các lọai rác thô khác có kích thước lớn có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định … Sau khi qua song chắn rác nước thải được dẫn qua ngăn tách dầu mỡ để tách mỡ có tỷ trọng nhẹ hơn nước nổi lên trên nhằm tách hoàn toàn lượng dầu mỡ còn xót lại

Nước sau khi qua bể tách dầu mỡ thì sẽ được dẫn vào hố thu, nơi chứa nước thải để bơm về bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa về lưu lượng và nồng độ nước thải Trong bể điều hòa được cấp khí bởi hệ thống ống phân phối khí dưới đáy bể nhằm tạo ra

sự xo trộn dịng thải trnh tình trạng lắng cặn ở đáy bể và cũng vừa cung cấp nguồn oxy trong nước tạo điều kiện thuận lợi cho bước xử lý sinh học tiếp theo Khí được cấp bởi 2 máy thổi khí (sử dụng chung với máy thổi khí cho bể sinh học)

Nước thải được tiếp tục xử lý bằng phương pháp phân hủy sinh học bằng bùn hoạt tính Ngăn thiếu khí (anoxic) có nhiệm vụ khử nitrate, amoni và một phần chất bẩn có trong nước thải Tại ngăn hiếu khí hệ thống sục khí được cấp vào nhờ 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên 24/24 nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động tiếp tục phân hủy các chất bẩn trong nước thải Vi khuẩn trong ngăn hiếu khí sẽ được bổ sung định kỳ mỗi tuần từ bùn tuần hoàn tại bể lắng Các vi khuẩn này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2, H2O và CH4 làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải

Qui trình xử lý sinh học được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và quá trình aerobic Tác dụng của ngăn thiếu khí và ngăn hiếu khí nhằm mục tiêu là:

 Khử chất hữu cơ dạng carbonate (BOD)

 Khử BOD, COD, nitrate hóa và khử nitrtate

 Khử BOD, COD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốt pho