Chương 5: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHẢ THI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC VÙNG PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ MỚI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
5.1 Giải pháp bảo vệ môi trường nước mặt
5.1.1 Đối với khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng
5.1.1.3 Mức độ cần thiết xử lý nước thải
Hiện nay chất lượng nước thải sinh hoạt ở khu đô thị này đã có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ, nếu không có biện pháp khắc phục kịp thời thì mức độ ô nhiễm vùng nước mặt ở đây sẽ bị nhiễm bẩn nặng. Để bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự nhiễm bẩn bởi nước thải thì cách bảo vệ có hiệu quả nhất là giảm thiểu đến mức có thể lượng nước thải bằng cách áp dụng các biện pháp: ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp (áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn), áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải, công nghệ ít nước thải và công nghệ khép kín.
Do đó đề xuất phương án xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho khu đô thị mới PMH như sau:
- Theo quy hoạch tổng thể của PMH đã duyệt thì khu đô thị này với sức chứa là 500.000 người.
- Chỉ tiêu thóat nước bẩn trung bình là 300l/người/ngày đêm (lấy theo Quyết định của Trưởng ban Quản lý đầu tư và xây dựng Khu Đô thị mới Nam TpHCM về việc phê duyệt Quy hoạch chi tiết tỷ lệ 1/500 Khu căn hộ cao tầng CN 1 – 3 Khu A phường Tân Phong, Quận 7).
Như vậy lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt của khu đô thị là:
ngđ N m
Qtb qtb 150000 /
1000 500000 300
1000
3
Mức độ cần thiết để xử lý là:
- Nước thải sinh hoạt khi đưa tới trạm xử lý bất cứ lúc nào cũng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
pH = 6.5 – 8.5
Nhiệt độ: 60C – 300C
Nồng độ chung của các muối hòa tan không vượt quá 15g/l
Nhu cầu oxy sinh hóa hòan tòan khi đưa vào bể lọc sinh học hoặc aeroten không quá 500mg/l; khi đưa vào aeroten theo kiểu phân phối nước theo từng thời điểm không quá 1000mg/l
Không chứa các chất mỡ không tan, nhựa, dầu mazut
Không chứa các chất hoạt tính bề mặt không bị oxy hóa trong các công trình xử lý.
- Hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sông Đồng Nai (Nguồn loại I) với các yêu cầu cơ bản sau:
Hàm lượng chất lơ lửng không vượt quá 22mg/l
Hàm lượng BOD20 không vượt quá 15 – 20 mg/l - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt:
l q mg
b n
tb ll
s 166.7 /
300 1000 50
1000
- Mức độ cần thiết để xử lý nước thải theo chất lơ lửng:
% 8 . 86
% 7 100
. 166
22 7 .
% 166
100
s s
b m D b
- Hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt l q mg
L n
tb BOD
s 83.3 /
300 1000 25
1000
- Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD20
% 76
% 3 100
. 83
20 3 .
% 83
100
s t s
L L D L
Trong đó:
nll: tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong một ngày đêm.
nBOD: tải lượng chất bẩn theo BOD20 của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm
m: hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m=22mg/l
Lt: hàm lượng BOD20 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, Lt=20mg/l
Các thông số được tra trong Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51 – 84.
5.1.1.4 Đề xuất phương án xử lý nước thải cho khu đô thị mới PMH
Trong công nghệ xử lý nước thải cho khu đô thị thường gồm 3 nhóm công trình xử lý:
- Nhóm 1: xử lý cơ học (song chắn rác, bể lắng cát)
- Nhóm 2: xử lý sinh học tức xử lý các tạp chất bẩn hữu cơ còn lại sau giai đọan xử lý cơ học bằng quá trình sinh học hiếu khí (cánh đồng lọc, aeroten..)
- Nhóm 3: các công trình xử lý độc lập như công trình xử lý bùn cặn (bể mêtan, sân phơi bùn,…)
Nguồn nước thải của khu đô thị Phú Mỹ Hưng chủ yếu là lượng chất hữu cơ cao, bao gồm các chất đạm, hydratcacbon, chất béo, dầu mỡ, các chất hoạt động bề mặt (có chủ yếu trong các hóa chất tẩy rửa). Do đó, để xử lý nước thải có hai phương án được đề xuất như sau:
Phương án 1: Xử lý nước thải với bùn hoạt tính
Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính được thực hiện trong bể aeroten.
Nước thải sau khi đã được xử lí sơ bộ vẫn còn chứa các chất hữu cơ ở dạng hòa tan và các chất lơ lửng, được dẫn vào bể aeroten. Bể aeroten có dạng bể chứa hình chữ nhật.
Bùn hoạt tính thực chất là tập hợp các vi sinh vật hiếu khí, có khả năng oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Quá trình làm sạch diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí để đảm bảo các yêu cầu của quá trình: làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Lượng oxy được hấp thụ được tính theo phương trình cấp khối sau:
R = K x ( x C* - C) Trong đó:
R: tốc độ chuyển oxy từ không khí thành oxy hòa tan, mg/l/h
K: hệ số chuyển oxy phụ thuộc vào loại thiết bị sục khí và kết cấu bể aeroten và đặc tính nước thải, l/h
: hệ số bão hòa oxy của nước thải, thường bằng 0.8 – 0.9
C*: nồng độ oxy hòa tan của nước sạch ở trạng thái bão hòa, mg/l C: nồng độ oxy trong hỗn hợp lỏng, mg/l
( x C* - C): sự thiếu hụt oxy hòa tan, mg/l
Việc cấp khí vào nước thải theo 2 cách: nén qua bộ phận khuếch tán ngập trong nước bằng sục khí; hoặc dùng khuấy cơ học thổi không khí vào chất lỏng bằng thông khí cơ học.
Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước sau xử lý được dẫn đến bể lắng đợt II. Bùn hoạt tính từ bể lắng II được dẫn trở lại aeroten (khỏang 50% thể tích bùn hoạt tính) sau khi tái sinh và được gọi là bùn hoạt tính tuần hòan. Lượng bùn hoạt tính còn lại gọi là bùn hoạt tính dư từ bể lắng II được dẫn đến bể nén bùn (để làm giảm độ ẩm cần thiết) sau đó được vận chuyển cùng cặn tươi từ bể lắng đợt I đến bể mêtan để xử lý bằng sinh học kỵ khí.
Phương án 2: Xử lý nước thải dựa trên sự dính bám của vi sinh vật bằng cơ chế lọc sinh học
Qui trình xử lý nước thải với hỗn hợp gió – nước cùng chiều từ dưới lên trên, dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật tập trung ở màng lọc, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hóa bỡi quần thể các vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dày khỏang 0.1 – 0.4mm. Đầu tiên các chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật kị khí, khi các chất hữu cơ có trong nước bị cạn kiệt, các vi sinh vật sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và giảm khả năng kết dính, dần dần bị vỡ và cuốn theo nước lọc. Một lớp màng mới sẽ được tiếp tục hình thành ở màng lọc. Số màng vi sinh vật sau khi trôi ra khỏi bể lọc sinh học được đưa qua bể lắng II và lắng ở đây. Tại đây màng vi sinh vật cùng với cặn tươi của bể lắng I được đưa về bể mêtan để xử lý. Tại bể mêtan dưới sự tham gia của các vi sinh vật kỵ khí, màng sinh vật và các chất hữu cơ của cặn tươi bị khóang hóa, sản phẩm tạo ra cuối cùng là khí mêtan, CO2. Cặn sau khi lên men ở bể mêtan được dẫn đến công trình làm ráo nước trong cặn như lọc chân không, ép li tâm,…
Chọn phương pháp lọc sinh học với lớp vật liệu nổi, ngập trong nước để đảm bảo hàm lượng cặn sau khi ra khỏi lọc đều nhỏ hơn 20mg/l, đồng thời phương pháp này có thể khử được các hợp chất hữu cơ cácbon và nitơ, loại bỏ được chất rắn huyền phù.
Không khí được thổi vào phía dưới bể lọc nhờ quạt gió. Lượng không khí cần thiết được xác định theo công thức BaziKia:
21 Wkk NO
Trong đó: Wkk: Lượng không khí cần thiết – m3/1m3 vật liệu lọc trong ngày đêm NO: năng lực oxy hóa của bể lọc g/m3.ngđ
21: tỷ lệ oxy trong không khí – tính bằng %
Sơ đồ công nghệ của 02 phương án được minh họa trong Hình 5.1 và Hình 5.2 Bảng 5.1 So sánh ưu và nhược điểm của hai phương án chọn
Phương án 1 Phương án 2
Ưu điểm - Quản lý đơn giản
- Dễ khống chế các thông số vận hành
- Có thời gian nuôi cấy vi sinh vật
- Có cấu tạo đơn giản - Không tốn vật liệu lọc - Hiệu quả xử lý COD,
- Quản lý đơn giản
- Có thể không cần bố trí bể lắng 2 trong hệ thống xử lý
- Chiếm ít diện tích
- Đơn giản, dễ dàng cho việc bao, che công trình, khử độc hại (ít mùi, ít ồn)
BOD, SS khi ra khỏi bể aeroten tốt hơn bể lọc sinh học. Hiệu suất xử lý BOD có thể hơn 90%
- Đảm bảo vẻ mỹ quan - Không cần rửa lọc, vì quần thể vi sinh vật được cố định trên giá đỡ cho phép chống lại sự thay đổi của tải lượng nước thải - Dễ dàng phù hợp với nước thải pha lõang
- Đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay cả sau một thời gian dừng làm việc kéo dài hàng tháng
- Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hóa
- Tải lượng theo chất gây ô nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày
- Thiết bị cơ khí đơn giản và ít tiêu hao năng lượng
Nhược điểm - Lượng chất rắn cao thường ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý
- Cần cung cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động
- Phải có chế độ hòan lưu bùn về lại bể aeroten
- Hiệu suất quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ không khí, nồng độ và tính chất các chất bẩn hữu cơ,…
- Khó khống chế các thông số vận hành
- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật và hình thành màng vi sinh vật
- Tốn vật liệu lọc
- Không cần chế độ bùn hòan lưu
Nếu xét về mặt chi phí – lợi ích giữa kinh tế và môi trường thì phương án 1 là thích hợp nhất cho công trình xử lý nước thải ở khu đô thị PMH. Phương án 1 phù hợp với điều kiện địa hình ở đây, thích hợp với lưu lượng nước thải lớn, và hiệu quả xử lý lại cao. Tuy nhiên trong công tác bảo vệ môi trường thì vấn đề thu hồi lại vốn là khó xảy
ra, nhưng nó có tác động tích cực trong công tác đảm bảo vệ sinh môi trường, tạo bộ mặt cảnh quan cho tòan khu đô thị. Đây cũng là một phương pháp xử lý nước thải đô thị được sử dụng nhiều nhất ở các khu đô thị ở Mỹ, Đức, Pháp, …
- Trong khi chờ đợi để xây dựng trạm xử lý thì việc cần thiết hiện nay là cải tiến công tác quản lý hệ thống bể tự hoại. Bởi nếu quản lý tốt hệ thống bể tự hoại này sẽ làm giảm thiểu nồng độ bẩn của nước thải đô thị, giảm tải lượng ô nhiễm đặc biệt là hàm lượng chất lơ lửng và BOD khi xả vào nguồn nước mặt. Mặc khác có thể góp phần đơn giản hơn, ít khó khăn hơn trong xử lý tập trung sau này và có thể xem hệ thống bể tự hoại là công trình xử lý sơ bộ trước khi xử lý tập trung.
Hình 5.1 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính (bể aeroten)
Hình 5.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải bằng cơ chế lọc sinh học (sử dụng màng vi sinh vật)
Nước thải
Bùn
Bùn tuần hòan
Bón ruộng
Nước thải
Sông
Bùn
Màng vi sinh vật
Bón ruộng
1 2 3a A 3b 4
5
6
Sông
1 2 3a B
3b 4
5
6
Chú thích:
1: Song chắn rác 2: Bể lắng cát 3a: Bể lắng đợt 1 3b: Bể lắng đợt 2 4: Bể tiếp xúc
5: Bể mêtan
6: Công trình làm ráo nước trong cặn
A: Bể aeroten
B: Bể lọc sinh học sử dụng màng sinh vật
5.1.2 Đối với khu vực ven khu đô thị Phú Mỹ Hưng 5.1.2.1 Đối với khu vực dân cư
- Các hộ gia đình cần có hệ thống xử lý nước thải vệ sinh trước khi thải ra cống thóat nước bẩn. Đề xuất cho hệ thống xử lý cục bộ nước thải vệ sinh ở hộ gia đình, ngòai loại bể tự hoại không ngăn lọc đúc sẵn, loại bể tự hoại có vách ngăn đã và đang được sử dụng thì còn có một loại bể tự hoại cải tiến BASTAF. BASTAF là bể phản ứng kỵ khí với các vách ngăn mỏng và ngăn lọc kỵ khí dòng hướng lên, có chức năng xử lý nước thải sinh hoạt và các loại nước thải khác có thành phần tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt.
nước thải
Hình 5.3 Cấu tạo bể tự hoại cải tiến BASTAF
Quy trình công nghệ, thiết bị của BASTAF:
- Nguyên tắc: nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất của bể, có vai trò làm ngăn lắng - lên men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải. Nhờ các vách ngăn hướng dòng ở những ngăn tiếp theo, nước thải chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, tiếp xúc với các vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn hình thành ở đáy bể trong điều kiện động, các chất bẩn hữu cơ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa, đồng thời, cho phép tách riêng 2 pha (lên men axit và lên men kiềm).
BASTAF cho phép tăng thời gian lưu bùn, nhờ vậy hiệu suất xử lý tăng trong khi
lượng bùn cần xử lý lại giảm. Các ngăn cuối cùng là ngăn lọc kỵ khí, có tác dụng làm sạch bổ sung nước thải, nhờ các vi sinh vật kỵ khí gắn bám trên bề mặt các hạt của lớp vật liệu lọc, và ngăn cặn lơ lửng trôi ra theo nước.
- Sử dụng bể BASTAF để xử lý nước thải sinh hoạt cho phép đạt hiệu suất tốt, ổn định (Hiệu suất xử lý trung bình theo hàm lượng cặn lơ lửng SS, nhu cầu oxy hóa học COD, nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 từ 70 - 75%). So với các bể tự hoại thông thường trong điều kiện làm việc tốt, BASTAF có hiệu suất xử lý cao hơn gấp 2 - 3 lần. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn theo TCVN 6772-2000 (Chất lượng nước - Nước thải sinh hoạt - Giới hạn ô nhiễm cho phép)
Ưu điểm của công nghệ:
- Có thể được sử dụng thay cho các bể tự hoại thông thường, hoặc xử lý bổ sung sau các bể tự hoại sẵn có.
- Xử lý nước thải sinh hoạt từ các hộ hay nhóm hộ gia đình, khu chung cư, nhà cao tầng, biệt thự, khách sạn, nhà công cộng như nhà trẻ, mẫu giáo, trường học, trạm y tế, văn phòng làm việc,...
- Bể BASTAF có cơ chế vận hành đơn giản, hiệu suất xử lý cao và ổn định.
- Chi phí đầu tư xây dựng thấp. Không tốn chi phí vận hành, do không sử dụng điện năng, hóa chất, v..v...
- Yêu cầu kỹ thuật trong lắp đặt, vận hành đơn giản, tương đương với việc lắp đặt, vận hành các bể tự hoại (bể phốt) thông thường.
Ngoài việc hạn chế tác nhân ô nhiễm nguồn thải từ các nhà vệ sinh, thì mặt khác Phòng TN&MT Quận 7 có kế hoạch thường xuyên nạo vét, khai thông các cống rãnh thóat nước, chống ngập úng trên địa bàn.
- Duy tu các đường cống thóat nước mưa và nước thải.
- Khi lập quy hoạch, thiết kế cần lưu ý đến việc bố trí các đường cống thóat nước, tránh tình trạng nước triều cường tràn theo các hố ga rồi ngập luôn cả vào hệ thống thóat nước thải như ở khu định cư Tân Qui Đông, gây khó khăn trong việc xử lý.
5.1.2.2 Đối với các cơ sở sản xuất, xí nghiệp
- Cần xác định nguồn thải gây ô nhiễm cụ thể để có biện pháp kết hợp với cơ quan chức năng để xử lý cơ sở gây ô nhiễm.
- Thay đổi công nghệ, hoặc thay thế nguồn nguyên liệu đầu vào để hạn chế việc thải chất ô nhiễm vào môi trường. Tùy theo loại hình sản xuất và lượng chất thải mà cơ quan quản lý môi trường tư vấn cho các cơ sở, xí nghiệp nên áp dụng xử lý bằng cơ học, hóa học hay sinh học.