Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý nước thải cho các đô thị nhỏ miền núi phía bắc nghiên cứu điển hình cho thị thị trấn tam sơn tỉnh hà giang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.92 MB, 116 trang )
i
7.
BO GIAO DUC VA DAO TAO
TRUONG DAI HOC XAY DUNG
TRƯỜNG
ĐA! HỌC XÂY DỰNG
KHOA BAO TAO
SAU DAI HOC
DAIHOC
XAY
*
DUNG
⁄
Võ Phương Nam
NGHIÊN CỨU ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ
NUOC THAI CHO CAC DO THI NHO MIEN NUI
PHIA BAC. NGHIEN CUU DIEN HINH CHO
THI TRAN TAM SON, TINH HA GIANG
¬LUẬN VĂN THẠC SỸ
TH&(CG:
HS ml
Tra
hs
the.
`
AY DỰNG
Ngành: Kỹ thuật Cơ sở Hạ tâng
Mã số: 60.58.02.10
CB hướng dẫn: GS.TSKH Trần Hữu Uyễn
Ha Noi — 2016
mo
|
LOI CAM DOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu độc lập của tác giả. Các số liệu và
kết quả nêu trong luận văn là trung thực, xác đảng. Các số liệu trích dẫn đêu được
ghi rõ ngn gốc xuất xứ.
Hà Nội,ngày1Š thángOznăm 2016
ee
Học viên
Vo Phuong Nam
LOI CAM ON
Đề thực hiện luận văn này,
tác giả đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của
GS.TSKH Tran Hitu Un và các thây cơ trong bộ mơn Cáp thốt nước, đại học
Xây dựng.. Một phân khơng thể thiếu đó là sự hướng dẫn, động viên của cdc thay
cô và cản bộ khoa đào tạo Sau đại học của Trưởng Đại học xáy dựng đã giúp đỡ tơi
hồn thành Luận văn này.
Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn đến thây giáo hướng dân GS.TSKH Trân
Hữu Uyến, các thây cô và các bạn đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhát.
Hà Nội, ngày]i thánga2năm 2016
MUC LUC
)/.©J;8\/10/99:1004) lv
vớnn.............................ƠỎ iv
)/.90:8.1099.(e5:79 21777. ..................
Vv
DANH MỤC CÁC HÌNH....................................5-5 5£ << E4
Sư 2 s9 s2 cse vii
067.400 7.............................. 1
L. Sur cn thiét ctha dé tai oo... eececeesecesecsessecesesseseeseescssseceesececsecacsusateneateneeeeaeeneens |
“Ä\ /0(4ii10/i8:1340)1 5:03: 10100.
..........................
|
3. Muc ti€ue nghién CiUru!..........cccecccccsssscccsscccceessccccessecceacsscceececcceseescseaesseceeesecsseess l
4. Đôi tượng và phạm vi nghiên CỨU: ........................--¿2-2 + 2E S2 3E xxx xe 2
5. Phuong phap nghién 0ui 07 .........................
6. Cơ sở khoa học và thực tiỄn:. . . . . . . . . . . .
-- -- --- -- Gv. E995 S93 SH
7. Kết quả đạt đưƯỢC :. .-
-- - G3
vn 3 1K
2
vn vn ngu 2
HT
ngư
2
CHUONG 1TỎNG QUAN VẺ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THÁI SINH
HO T................................... 0G
S0
9.9 9...
000. 1
000490 0 00000400696 1606608696 3
1.1. Ngn gốc, thành phân và tính chất nước thải sinh hoạt ..................................---- 3
71m...
he...
1.1.2. Thành phẩh. . . . . -«oœ-<
<< <1 9S 991 9
3
9. 9.9199 1. 0005 9605596 s3 3
1.1.3. Tih CH&t 7a ....................
4
l.13.1. Quả trình NiIơ hóa và khi HIÍOYQE..................Ă
ào ch
s2 4
1.1.3.2. Q trình hịa tan và tiêu thụ ôxy trong nước thủi......................-.... 4
1.1.3.3. Độ ổn định tương đối của nước thải .....................-c5 Sececcesecsrsrersree 4
1.2. Tông quan về xử lý nước thải băng phương pháp sinh học .............................- 4
1.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điêu kiện tự nhiên ... 4
1.2.1.1. Các cơng trình xử lý nước thải trong đất......................
- 5s ccsscsereesed 4
1.2.1.2. Hồ sinh NOC ceccccccccccccscccccccsscersccsescecsscsnscsesscenscessscerscessecsssesuecerseeesees 0
1.2.2. Xứ lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong các cơng trình nhân
H
1.2.2.1. Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ và các phương
pháp xử lý nước thải trong điêu kiện nhân tạo ..........................--s-. 14
1.2.2.2. Các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc- dính bám. 19
1.2.2.3. Các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính .26
1.2.2.4. Các cơng trình khử các chất dinh dưỡng (mudi Nito va phot pho) 33
1.3. Tình hình xử lý nước thải trên thể giới và Việt Haf......................
5
1.3.2. Kinh nghiệm xử lý nước thải đơ thị tại Nhật BỎH..........«seoseeesssssssesssssss 42
CHUONG 2CO SO LY THUYET DE LUA CHON CONG NGHE XU LY
NUOC THAI CHO CAC DO THI NHO VUNG NUI PHIA BAC
191
899.94.04.99.94 56.016 0 00060660004009994.04 9494.56.6006 1006 60060989090994.995 9556996656 47
2.1. Cơ chế quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong cơng trình xử lý nước thải
Sinh hoat hẲiỆU KÍ.............................
S-o G9
9K K9
9K SH S0 v6 v6 47
2.1.1. Cơ chế quá trình phân hủy các chất lFH CƠ.....««e--.«eesc«eseseseeseeseseeeesesecss 47
2.1.2. Các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc — dính bám...... 49
2.1.3. Các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tỉnh ........ 30
2.2. Các công nghệ xứ lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và Vừa...................... 52
2.2.1. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa
—....................................
2.2.2. Lua chon phucong phap xut ly NU
52
thi: ccccccccscccrsscssscccrcescscccsscessssceees 52
2.3. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hOQI...............................- 54
2.4. Nghiên cứu đê xuát công nghệ xử ly nước thải cho các đồ thị nhỏ miên núi
7772.2875.
56
2.4.1 Hiện trạng thoát nước xử lý nước thải đô thị tại khu vực miên núi phía
ĐỒC ‹.... <<
1359932485 9935 459895980500 40885895984 0604.296 05.1960 0 06s. 3ó
2.4.1.1 Hiện trạng thốt nước và xử lý nước thải tại thành phố Sơn La..... 5Ơ
2.4.1.2 Hiện trạng thốt nước và xứ lý nước thải tại thành phố Hoa Binh.58
2.4.1.3. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải tại thành phô Lạng sơn .60
2.4.2. Đề xuất các phương án công nghệ xử lý nước thải cho các đô thị nhỏ
khu vực miễn núi phía ĐẮC ..............-..-e
11
CHƯƠNG 3NGHIÊN CỨU ĐÈ XUẤT ÁP DỤNG MƠ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC
THAI CHO THI TRAN TAM SON, TINH HA GIANG............... 67
3.1. Tổng quan vệ thị trấn tam sơn - tỉnh hà giang ......................--c5 «<< cccscccecsea 67
3.1.1
Điều kiện tự HhiÊH. .......ee.ecoocesseeskeseESteESseSSESESEEESSeSESESESSeSSSseeeeeessssese 67
3.1.2 Điều kiện kinh tẾ - xố hỘI........ceccceocessseseekeSeeESSeSSEESeetEeeeEeeeteeeeeeseeeseeeese ó9
3.1.3 Hiện trạng hệ thống cấp thốt nước và vệ sinh mơi IFƯỜng ................- 74
3.1.3.1 Hién trang cấp VIUOTC eccsccesccucccccncccssccccancesscscesseusessccsceuseseescesccscens 74
3.].3.2 Hiện trạng thoát HƯỚC HQ ..................... c6
1
v4 75
3.1.3.3 Hiện trạng thoát HWỚC thi .......................S3
KỲ 1351511151555 c6 76
3.1.3.4 Hién trạng VỆ sinh MỖI ÍYỞH...............
---c Q0
1
kh
ve 79
3.2. Nội dung tính tốn đê xuất công nghệ xử lý nước thải cho thị trần Tam Sơn tỉnh F]Hà (TÌQHØ. . . . . . . . . . .
. . -- c c <0 0.
Họ. 0
1
00v 6]
3.2.1 Tính tốn thiết kế mạng lưới thu gom và XLNT...............e-e«ecseeseseesesess 82
3.2.1.1 Mạng lưới thu gom HƯỚớcC (hi ..................... on
111 n3 5se 82
AL../P.0 5...4... 8n ốốố..................... 88
3.3. Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của công nghệ xử lý nước thải lựa chọn so với
các cơng nghệ truyện thƠng KHÁC. . . . . . . . . c0 1 V1 n1 195. 95
KET LUAWN ................................ÔÔ 97
TAI LIEU THAM KH ÁOO.....................................d<< %9
99
94x 5559 5.52 98
PHU LUC
coecccceccsscccsscscccssccscccssccvscccscsseccessasecssscsecsssessssssseneesuccssvesscesscssneesseensees PLI
IV
DANH MUC CHU VIET TAT
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam
QCVN
: Quy chuẩn Việt Nam
XLNT
: Xử ly nước thải
BOD
: Biochemical Oxygen Demand — Nhu câu ơxy sinh hóa, mgOz/L
COD
: Chemical Oxygen Demand — Nhu cau ơxy hóa học, mgOz/L
DANH MUC CAC BANG
Bảng 1. Thành phân nước thải sinh hoạt khu dân cư. .................................-.-.5-2 3
Bảng 2. Hệ thông các phương pháp và cơng trình xử lý sinh học nước thải..... 15
Bang 4. Công suất của các trạm thuộc dự án xử lý nước thải Băng Cốc .......... 40
Bang 5Š. Hiệu quả xử lý nước thải của trạm xi ly Yannawa...............csssssssessorees 41
Bảng 6. Hiệu quả xử lý nước thải của trạm xử lý Phuket.......................................
5< < 42
Bảng7. Hiệu quả xử lý nước thải của trạm xử lý Sakae Ï...........................5 <<<< 43
Bảng 8. Hiệu quả xử lý nước thải của trạm xử lý Nushiura..............................- 45
Bang 9. Tong hợp các cơng trình XLNT sinh hoạt phân tán chỉ phí thấp ........ 34
Bang 10. So sánh các tiêu chí kỹ thuật của các phương án đề xuất................... 65
Bảng 11. Phân loại các hộ nghèo, trung bình, khá giàu được tổng hợp lại như
+ 1:0"
—................................ 70
Bảng 12. Tỷ lệ hộ gia đình phân theo ngành nghề của thị tran Tam Sơn......... 71
Bang 13. Dân số của thị trần Tam Sơn chia theo tô/thôn .................................5.<- 73
Bang 14. Dự báo tỷ lệ gia tăng dân số tự nhiên của thị trần Tam Sơn.............. 74
Bang 15. Đánh gia hé thong cong rãnh của người dân phan theo mức sống.... 77
Bảng 16. Đánh giá về nơi thoát nước thải của hộ gia đình phân theo mức
Bảng 17.Đánh giá về nơi thoát nước nhà vệ sinh của các hộ gia đình phân theo
IIỨC SỐNgP ...........................
5-5-5 << SE E299 9 3E cư cư cư
g0 6g0065e T8
Bảng 18. Đánh giá về cách xử lý rác thải của các hộ gia đình phân theo mức
Bảng 20. QCVN 14: 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải
sinh hO4Í. . . . . . . . . . . . . .
--- co 0G
000.9 9... 099.06 99.009.000 66 9999000696 99099006 83
Bang 21. Phương án lựa chọn so đơ thốt nước thải................................----5
5552 86
Bảng 22.Tính toán lưu lượng nước thải...............................
- 5
9.
0 1 6889 g6 88
VI
Bảng 23. Chất lượng nước thải tại suối vị trí (gần Trạm biến thế thôn
)P 10111272 ——........................
69
Bảng 24. Chất lượng nước thải tại vị trí cửa hàng ăn nhà ơng Hợp Lợi........... 89
Bảng 25.Tổng hợp khối lượng các hạng mục nước thải thị trần Tam Sơn....... 93
Bang 26. Tổng mức đầu tư hệ thống thoát nước thị trần Tam Sơn.................... 95
Bang 27. Chi phi van hành bảo dưỡng cho m3 nước thải của hệ thong thoát
nước thị trần Tam Sơn..........................
5-5-5 << 5
Vil
DANH MUC CAC HINH
Hình 1. Sơ đơ q trình xử lý nước thải trong đất .....................................5
5-5-5 <<
Hình 3. Sơ đồ chuyển động của nước thải trong cánh đồng ngập nước.............. 6
Hình 4. Sơ đồ quy hoạch các bãi đất ngập nước ............................-<< s5 sc se se ssse 8
Hình 5. Cơ chế quá trình XLNT trong hỗ sinh học.............................5
5 5 5 5-55<5-
Hinh 7. So d6 chuyén héa chat hiru co (BOD) trong hô sinh học tùy tiện ........ 12
Hinh 8. So d6 can bang BOD trong cơng trình XLNT bằng phương pháp sinh
¡1/0184 11. ........................ 14
Hình 9. Sơ đơ tơng qt q trình chuyền hóa chat ban trong cong trinh XLNT
băng phương pháp sinh học trong điêu kiện hiêu khí.................... 16
Hình 10. Sơ đơ q trình lên men yếm khí các chất hữu cơ.............................- 18
Hình 11. Sơ đơ hoạt động của bề phản ứng yếm khí tiếp xúc.............................. 18
Hình 12. Sơ đơ ngun lý lọc (sinh trưởng) dính bám ......................................---- 20
Hình 13. Sơ đô cơ chế hoạt động của màng sinh vật ....................................--<
5s c5 21
Hình 14. Sơ đơ ngun tắc hoạt động của bề lọc sinh học ..................................... 21
Hình 15. So dé cau tao bé loc sinh hoc nhé 42010010. ốỐốỐốỐốốỐốỐốỐốỐốỐốốỐốố
22
Hình 16. Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học cao tải ..............................-5<
5 << cssscscsesesesee 23
Hình 17. Sơ đồ câu tạo bề bioten kết hợp lắng đợt hai..............................-5
5-55 <5: 25
Hình 18. Sơ đồ bể lọc sinh học vật liệu nỗi ...................................
2 << 55s ẴsSs se
Hình 20. Sơ đơ ngun lý q trình XLNT bằng phương pháp bùn hoạt tính....... 27
Hình 21. Sơ đồ hoạt động của các loại aerOfeIn ...........................5-5-5 s5 ssscsessseecee 28
Hình 22. Sơ đỗ nguyên tắc hoạt động của aeroten hai bậc ................................--. 28
Hình 23. Sơ đồ ngun tắc hoạt động của cơng trình khử Nito bằng phương
pháp bùn hoạt tính...........................
Q0
HH ỊỤ HH H060 66 34
Hình 24. Sơ đồ ngun lý sinh hóa khử Photpho trong nước thải băng BHT..34
Vill
Hình 25 Sơ đơ hệ thơng BardenphO .............................-<< << << << ssEssescsesssesesssescee 35
Hình 26. Sơ đồ xử lý nước thải theo ngun tắc thơi khí kéo dài...................... 35
Hình 27. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của kênh Oxy hóa tuân hồn ................. 3ó
Hình 28. Sơ đồ phân bố Oxy hịa tan trong kênh Oxy hóa tn hồn............... 37
Hình 29. Sơ đồ hoạt động của hệ thông aeroten hoạt động gián đoạn SBR...... 38
Hình 30. Các giai đoạn của bề aeroten hoạt động gián đoạn................................ 38
Hình 31. Sơ đơ cơng nghệ trạm xứ lý nước thải Sakae Ï..................................5-<- 44
Hình 32. Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải Nushiura................................--«- 45
Hình 33. Sơ đồ lưu trình của trạm xử lý nước thải Nushiura ........................... 46
Hình 34. Sơ đơ tơng qt q trình chuyển hóa chất ban trong cac cong trinh
XLNT bang phuong phap sinh hoc trong diéu kién hiéu khi....... 47
Hình 35. Sơ đô nguyên tắc hoạt động của bề lọc sinh học .................................. 50
Hình 36. Mặt cắt ngang bồ trí cao trình cơng nghệ đề xuất ................................- 61
Hình 37. Dây chuyền xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất áp dụng với hỗ sinh
hỌC. . . . . . . . . .
o0 G0
0609.9000. 9.00000000000000 00090000 066000499906600996096800009996 63
Hình 38. Sơ đỗ dây chuyên công nghệ xử lý bằng mương oxy hố.................... 64
Hình 39: Vị trí thị trần Tam Sơn trên bản đồ tỉnh Hà Giang .......................... 69
Hình 40. Phạm vi thiết kế hệ thống thoát nước thải, lưu vực thoát nước thải.. 84
Hình 41. Tổ chức đấu nối hộ gia đình ..................................5-5555 <£=csscseseseeseeseeses 87
Hình 42. Mặt bằng tuyến ống thốt nước thải Tam Sơn ...............................-.--<- 87
Hình 43. Dây chun cơng nghệ xử lý nước thải..........................-...----5-5c5-5c
5< sec c5 88
Hình 44. Mặt băng trạm xử lý nước thải thị trần Tam Sơn .................................- 94
MO DAU
1. Sự cân thiết của đề tài
Các đô thị nhỏ miền núi phía Bắc đa số thuộc đơ thị loại V. Việt Nam hiện
nay có hơn 600 đơ thịloại V trên toàn quốc và số lượng này đang gia tăng nhanh
chóng, kéo theo lượng nước sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất và lượng nước thải
tăng lên nhanh chóng. Việc thốt nước và vệ sinh đang có những bắt cập, hiện trạng
của các đơ thị nhỏ miền núi phía Bắc đang rất thiếu hệ thống thu gom và xử lý nước
thải, đa số nước thải chưa được xử lý mà thải trực tiếp ra sông, suối...
Tam Son là một thị trân miễn núi, là trung tâm kinh tế, văn hoá, xã hội của
cả huyện Quản Bạ và khu vực lân cận dọc hai bên đường quốc lộ 4C. Là cửa ngõ dé
di vao cac thi tran khac nhu Tam
Son, Đồng Van, Méo Vac, ... thudc dia ban cua
tỉnh Hà Giang, là nơi có ngành Cơ cấu kinh tế khá đa dạng, bao gồm nông-lâm
nghiệp chiếm 28%; tiểu thủ công nghiệp-xây dựng chiếm 32,45%; dịch vụ-thương
mại chiếm 39,55%. Cụ thể là các hộ gia đình làm nơng nghiệp chiếm tý lệ cao nhất,
60.6%, tiếp theo là buôn bán dịch vụ, 17.6%; cịn lại là các hộ gia đình tham gia
những loại hình nghề nghiệp khác chiếm tý lệ đưới 10%.
Hiện nay tại Tam
Sơn, các cơng trình cơng cộng như điện-đường-trường-
trạm đã được đâu tư tương đối tốt. Tuy nhiên các van đề về thốt nước và vệ sinh
mơi trường thì vẫn cịn đang bỏ ngỏ, chưa có hệ thơng thốt nước và vệ sinh môi
trường được xây dựng tại Tam Sơn.
Do vậy đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý nước thải cho các đô
thị nhỏ miền núi phía Bắc. Nghiên cứu điển hình cho thi tran Tam Son, tỉnh
Hà Giang” là cân thiết và góp phân cải thiện môi trường , giảm ô nhiễm cho địa
phương, mang lại lợi ích, sức khỏe cho người dân.
2. Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu thiết lập luận chứng, luận cứ, xác định phương pháp luận và xây dựng
các tiêu chí làm cơ sở và thiệt kê, xây dựng hệ thông xử lý nước thải cho đơ thị nhỏ
miền núi phía Băc, điện hình là thi tran Tam Son, tinh Ha Giang .
3. Mục tiêu nghiên cứu:
- Đề xuất xây dựng hệ thông xử lý nước thải nhằm giải quyết cơ bản tình trạng
ơ nhiễm mơi trường hiện nay, nâng cao sức khỏe cho người dân thị trân Tam Sơn,
tỉnh Hà Giang .
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu giới hạn là nước thải sinh hoạt của thị trân, thị tứ là các
đô thị loại V, đô thị nhỏ miễn núi phía Bắc.
- Phần nghiên cứu ứng dụng cho đối tượng điển hình: thị trân Tam Sơn, tỉnh Hà
Giang.
5. Phuong phap nghién cwu:
Phương pháp kế thừa:
Đề tài tiến hành nghiên cứu, kế thừa các đề tài, tài liệu, dự án đã và đang
thực hiện có liên quan. Kế thừa các kết quả nghiên cứu về hiện trạng xử lý nước
thải của các đô thị nhỏ miễn núi phía Bắc.
Phương pháp điêu tra, khảo sát thu thập thơng tin:
Đề tài tiến hành điều tra khảo sát lấy số liệu thực tế, thu thập thông tin đữ
liệu về hiện trạng môi trường, điều kiện kinh tế-xã hội.. .phục vụ cho việc tính tốn
xây dựng đề tài.
Phương pháp sử dụng các phân mêm tin học:
Sử dụng các phần mém tin học phục vụ công tác thiết kế.
Phương pháp chuyên gia
Tham khảo các ý kiên của các chuyên gia đâu ngành đê đê tài hoàn thiện
hơn.
6. Cơ sở khoa học và thực tiễn:
- Việc bảo vệ thành công của Đề tài sẽ cung câp cơ sở khoa học cho việc xây
dựng hệ thông xử lý nước thải của thị trấn Tam Sơn, góp phân phát triển kinh tế xã
hội và BVMT một cách bên vững.
7. Kết quả đạt được :
- _ Nêu được tổng quan về công nghệ xử lý nước thải.
- - Để xử lý nước thải cho các đô thị nhỏ miễn núi phía Bắc, có thể áp dụng
cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp như bề lọc sinh học, hồ sinh học,
mương ơxy hóa.
-
Dua vao hiện trạngthị trân Tam Sơn, tỉnh Hà Giang, đề xuất xây dựng hệ
thông xử lý nước thải băng hô sinh học.
CHUONG
1
TONG QUAN VE CONG NGHE XU LY NUOC THAI SINH HOAT
1.1. Nguồn gốc, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt
1.1.1. Nguôn gốc
Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh
hoạt tắm rửa, vệ sinh nhà cửa ... của các khu dân cư, cơng trình cơng cộng, cơ sở
dịch vụ. Như vậy, nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của
con nguoi.
1.1.2. Thanh phan
Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thơng thốt nước một lượng
chất bản nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng.
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn, từ 55 đến
65% tông lượng chất bắn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh.
Đồng thời trong nước thải cịn có nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho
các quá trình chuyển hóa chất bân trong nước. Thành phần nước thải sinh hoạt phụ
thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước, điều kiện trang thiết
bi vé sinh, ... Nông độ các chất ô nhiễm được trong nước thải sinh hoạt được nêu
trong bảng sau
Bảng 1. Thành phân nước thải sinh hoạt khu dân cư.
/Nguôn:
Metcalf&Eddy.
Wastewater
Engineering
Treatment,
Disposal,
Reuse.
Fourth Edition, 2004/
Chỉ tiêu
Trong khoảng
Trung bình
Tong chat ran (TS), mg/l
- Chat ran hda tan (TDS), mg/l
- Chat ran lo Itmg (SS), mg/l
BOD¿, mg/1
Tổng Nitơ, mg/I
350-1.200
250-850
100-350
110-400
20-85
720
500
220
220
40
- Nito Nitrit, mg/l
0-0,1
0,05
- Nito Nitrat, mg/I
0,1-0,4
0,2
Clorua, mg/l
30-100
- Nitơ hữu cơ, mgiÌ
- Nito Amoni, mg/l
Độ kiêm, mgCaCoz/1
Tổng chât béo, mg/
Tổng Phốt pho, mg/1
8-35
12-50
50-200
50-150
15
25
|
50
100
100
8
1.1.3. Tinh chat
1.1.3.1, Qua trinh NHơ hóa và khử nitorat
Trong nước thải sinh hoạt, nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ (35%).
Nguôn nitơ chủ yếu là nước tiểu.
1.1.3.2. Q trình hịa tan và tiêu thụ Ơxy trong nước thái
a. Q trình khống hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thải
Chat ban hitu co trong nước thải
b. Qua trinh tiêu thụ Ôxy trong nước thải
c. Quả trình hịa tan ơxy trong nước thải
1.1.3.3. Độ ồn định tương đổi của nước thải
Độ ổn định tương đôi của nước thải S là tỷ số biểu diễn băng % giữa lượng ơxy dự
trữ dưới dạng O; hịa tan, nitorit và nitorat voi nhu câu ơxy hóa sinh hóa hồn tồn
(BODtp) của nước thải đó.
1.2. Tổng quan về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
1.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
1.2.1.1. Các cơng trình xử lý nước thải trong đất
1.2.1.1.1. Cơ chế xử lý nước thải trong đất
Các cơng trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới
nước thải định kỳ và gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng
lọc). Cánh đồng ngập nước được tính tốn thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển
hóa chất bân trong đất. Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ
lại ở lớp trên cùng. Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vơ sơ vi sinh học có khả
Vùng
yếm khí
|
ị
Vung
hiéu khi
aL
+
Lớp nước
trên bề mặt
-~|¬
năng hâp thụ và ơxy hóa các chât hữu cơ có trong nước thải.
{#69
I
Lớp đất
cách nước
L.
_ a
-—
—ư6
60
ừ
ư
6
06
96
6ư
60
6
0Ơ
6ư
6
6
—m
77777717721772217111U7/ULU.LUUUUUL.L///z
————__—_————
——
——
m—— ——
—
——
m—
——
—
—
mm
—— ——
mm
“——
——
—
cm
KƯ—
ee m—
a
Mực nước ngầm
——
—“ỶỈ—— mm
eee
Hình 1. Sơ đồ quá trình xử lý nước thải trong đất
Ở lớp đất trên cùng (dày từ 0,2-0,5m), chế độ ơxy là thuận lợi nhất. Ơxy tự
do có sẵn trong nước thải, do cây cung cấp hoặc xâm nhập từ khơng khí bên trên
qua các khe hở giữa các hạt đất,... được vi khuẩn sử dụng dé ơxy hóa các chât hữu
cơ. Các chất hữu cơ được ơxy hóa thành CO; và nước. Trong trường hợp cịn dư
ơxy, các vi khuẩn nitrit hóa và nitrat hóa sẽ chuyển hóa nitơ amôn thành nitơ nitrit
va nito nitrat. Các sản phẩm tạo thành là ngn dự trữ ơxy cho q trình ơxy hóa ky
khí các chất hữu cơ ở các lớp đất sâu hơn. Như vậy, càng sâu xuống dưới, lượng
Oxy tự do càng giảm và sẽ diễn ra quá trình khử nitrat trong điêu kiện yếm khí đê
cung cập ơxy cho việc ơxy hóa các chất hữu cơ cịn lại.
Vai trị của thực vật đối với quá trình xử lý nước thải trong đất gồm:
- Vận chuyền ôxy vào vùng rễ cây;
- Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lăng nước thải dòng chảy ra;
- Tạo màng vi sinh học để tăng cường cho các q trình chun hóa nitơ
hoặc hap thụ các chất độc hại khác.
1.2.1.1.2. Các phương pháp và các loại cơng trình xử lý nước thải trong đất.
a. Các phương pháp xử lý nước thải trong đất:
Dựa vào mức độ xử lý và tải trọng tưới nước thải, các phương pháp xử lý
nước thải trong đất được phân thành các loại sau:
- Quá trình lọc (tưới) chậm;
- Quá trình lọc nhanh;
- Quá trình lọc ngập nước trên mặt;
Tốc độ lọc, cm/tuần
2
5
\
Le—=
`
\
\
\
10
mA
10
Tưới . [lọc chậm)
\
\
¬
\
`
\
`
NO
oe eee
ee
SN
\
`
\2
\
\—
`
`
50
‘
\
‘
`
\
N MN
X
`
S
“
“a
150
Sét
Sét main
Bun
Mun
Mtn
cat
Cat
Mun
Hình 2. Các phương pháp XLNT trong đất
cat
b. Các yêu câu đỗi với các phương pháp xử lý nước thải trong đất ngập nước
- Đất dễ thấm nước, khả năng hấp thụ cao, mực nước ngầm dưới 1,5m, độ
dốc mặt đất nhỏ hơn hoặc băng 0,02 đối với cánh đồng tưới và nhỏ hơn 0,08 đối với
cánh đồng lọc (không trông trọt).
- Trồng được các loại cây có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ cũng như các
muỗi nit ơ, phôt pho và kali trong nước thải.
- Nước thải khi đưa xử lý trên các cánh đồng ngập nước thường phải đáp ứng
các yêu cầu như pH=6,5-§,5, hàm lượng cặn lơ lửng <150mg/1, BOD5<150mg/1 và
tơng muối hịa tan < 5g/1, khơng chứa chất độc hại, dầu mỡ ...
- Khi chứa nhiều trứng giun sán, vi trùng gây bệnh, nước thải cần phải được
khử trùng trước khi đưa đi xử lý trong đât ngập nước như cánh đông lọc, cánh đồng
tưới,...
- Bãi đất ngập nước phải bố trí cuối hướng gió thối vào khu dân cư, đơ thị,
cách xa cơng trình thu nước ... theo đúng quy định vệ sinh.
c. Các loại cơng trình xử lý nước thải trong đất:
Gồm 02 loại:
- Cánh đồng ngập nước nhân tạo
- Cánh đồng ngập nước tự nhiên
Nước thải ra
Hình 3. Sơ đồ chuyền động của nước thải trong cánh đồng ngập nước
a.. Nước thải thấm lọc theo phương thắng đứng (ngập nước bê mặU);
b.. Nước thải thấm lọc theo phương năm ngang (ngập nước phía dưới).
Cánh
đồng
ngập
nước
tự nhiên:
Q
trình xử lý nước
mang
bản chất tự
nhiên, phụ thuộc vào yêu tô ngoại cảnh nên khó điêu khiên và kiêm sốt. Giá thành
xây dựng rẻ (chủ yêu là xây dựng hệ thông phân phôi và thu nước xử lý), quản ly
đơn giản và có hiệu quả kinh tế cao do thu hồi sinh khỗi cây trồng trên đó.
Cánh đồng ngập nước nhân tạo: là các bãi đất được quy hoạch sẵn, phân
thành từng thửa và từng ơ. Người ta có thể thay thế đất trong các ô, thửa này băng
các loại vật liệu lọc tự nhiên có khả năng lọc và hap thu chat ban cao như sỏi, đá
đăm ...Các hệ thống phân phối và thu nước được bồ trí phù hợp với khả năng thắm
lọc của từng loại vật liệu lọc cũng như diện tích ơ, thửa. Q trình làm việc của
cánh đồng ngập nước nhân tạo có thể kiểm sốt được nên hiệu quả xử lý của nó én
định.
d. Hệ thống phân phối và thu nước thải của cánh đồng ngập nước
Cánh đồng ngập nước theo sơ đồ quy hoạch bao gồm các bộ phận sau đây:
- Hệ thông phân phôi và tưới nước thải;
- Các ô lọc;
- Hệ thông tiêu thoát nước thải sau xử lý;
Hệ thống phân phối nước thải đến các bãi đất ngập nước bao gồm: Giếng
phân phối, mạng lưới phân phối nước cô định và mạng lưới phân phối nước tạm
thời. Chế độ phân phối nước có áp hoặc tự chảy. Nhưng hiện nay phân phối nước tự
chảy vẫn phô biến nhất.
Giếng phân phối làm nhiệm vụ tiếp nhận nước thải từ HTTN thành phố hoặc
từ các cơng trình XLNT băng các phương pháp cơ học trước đây. Giếng được xây
băng gạch hoặc bê tông cốt thép, trong đó có bố trí các phai chăn để phân phối nước
vào các tuyên ống tưới.
Mạng lưới phân phối nước cố định gồm hai tuyến: Mương chính và mương
phân phối, thường xây băng gạch hoặc đât lát bê tông.
Bãi lọc ngập nước hoặc cánh đồng tưới được chia làm các thửa. Kích thước
của chúng phụ thuộc vào chức năng của cánh đồng, thành phần đất, tơng diện tích...
Ngồi ra cịn phải tính đến khả năng cơ giới hóa trong q trình thâm canh trên các
cánh đơng này.
Nước thải
“
“
`
2
—D
|
r
wee
ESS
anemia
cane
Tee
| e
p
caer t 1
ae
|
—E—=
1|
|:
)
|
|
|
——————_—
+———
"———-———
bo
Me
Ị
ee
|
eee
|
¬
_—_ _—_ TS
_
_—__
+] _—
|
l
SH
-—
+,
se.
"`:
¬
-.......
| lA
ttevatasscsssece vet"
+—
TT———~
~~
Pee
|
|
|
copes
_†. ce
Hye
at
|
-——-
+——————-————-—
!
“7
|
|
| 5
|
|
|
3
Poe
I
|
‹
6
Ị
—
~L
ren
ĩ
te
|
|
—
I
Nuéc thai
sau xử lý
+?
Z
|
|!
|
V
Hình 4. Sơ đồ quy hoạch các bãi đất ngập nước
1. Giêng phân phối nước thải;2. Tuyến ông (mương) phân phối nước cô định;
3. Tuyến mương phân phối nước tạm thời; 4. Tuyến ống thu nước thải;
5. Tuyển mương tiêu thốt nước chính; 6. Các ơ thứa đất ngập nước.
1.2.1.1.3. Tính tốn thiết kế các cánh đồng ngập nước nhân tạo.
Ngun tắc tính tốn thiết kế các cánh đồng ngập nước là xác định các thông
số hoạt động của chúng như tải trọng chất ban, tai trọng thủy lực, thời gian lưu
nước, chiêu cao lớp nước bê mặt.
a. Tính tốn các cánh đơng ngập nước bê mặt.
Hiệu quả xử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước bê mặt:
7Ly =e-Kr.
-Kra
Trong đó: Lạ — BOD của nước thải chưa xử lý, mgil;
L— BOD của nước thải sau xử lý, mgiÏ;
t —thoi gian nước Ìưu, ngày.
Kr phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải và được xác định theo cơng thức:
K, =K,,.0°°” ,ngay™
b. Tính tốn cánh đồng ngập nước phía dưới
Tuon tu nhu canh đồng
ngập nước bê mặt, hiệu suất xử lý nước thải trong
các cơng trình này như sau:
L
=e r1
Thời gian lưu nước t được xem như thời gian nước vận chuyển trong các
tang vật liệu lọc và xác định theo cơng thức:
i= Fad
Q
trong đó: d — chiêu sau của lớp vật liệu lọc, m;
œ — hệ số độ rỗng của lớp vật liệu lọc.
c. Tính tốn cánh đồng tưới
Cánh đông tưới là các khu đất ngập nước kết hợp với trơng cây để thu hoạch
với XLNT, vì vậy kích thước các kích thước và thơng số cơ bản của nó được tính
tốn theo các bước sau đây.
Diện tích cân thiết của cánh đồng:
F=h+h;+k@Œứ+,)
trong đó: F¡ — diện tích hữu ích của cánh đơng, ha;
F; - điện tích dự trữ;
k - hệ số tính đến diện tích các cơng trình phụ.
1.2.1.2. Hồ sinh học
1.2.1.2.1. Cơ chế quá trình xứ lý nước thải trong hô sinh học
Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn, mà ở đây sẽ
diễn ra q trình chuyển hóa các chất bân. Quá trình này diễn ra tương tự như q
trình tự làm sạch trong các sơng, hơ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn,
tảo.
10
cỒ
Gió
ae
ty
3
ie
2
a
-
Khuếch tán bề mặt
:
‘a
:
-
|
Anh sáng mặt trời
_—
-(
=—--------Tảo)
Tế bào mới=----
+
_ NH,
Vung hiéu khi
“Z
Nw
Tảo chế
Nước thải vào hồ
Chat hitu co
Chấlắng
NH,
—
PO;
77777 -
O»
i H,S + 20,—= H,SO,
Té bao moi
Vi khuẩn) T7 777777777777
,
NON,
;
i
¡
Vùng tùy tiện
y
Can đáy
Vi khuan chét
————————
Chat ban hituco —
axit hữu cơ, rượu —>=_
6
Ỷ
CO; + NH; + H;S + CHạ
Vùng kị khí
Hình5. Cơ chế q trình XLNT trong hơ sinh học
Theo chiều chuyển động nước thải, hỗ sinh học thường chia làm 3 vùng khác
nhau:
- Vùng polyxaprobe (P): Tại đây diễn ra quá trình phân hủy chất hữu co dé bi
ơxy sinh hóa, lên men cặn lăng nhờ vi khuẩn. Lượng ôxy tiêu thụ lớn và là tiền đề
cho chế độ ôxy vùng sau ốn định.
- Vùng ơ-mezoxaprobe (ơ-m): Tại đây phân hủy mạnh các chất hữu cơ, các
hợp chất nitơ tồn tại dưới dạng amơn. Hàm lượng ơxy hịa tan thấp. Vi khuẩn gây
tùy tiện phát triển mạnh. Ngoài ra trong vung này cịn có nâm, thảo trùng, tảo.
- Vùng B -mezoxaprobe (B-m): Day là vùng 6n định với hàm lượng BOD
không cao. Hàm lượng NO:, PO¿7,...lớn, là nguyên nhân tạo nên phú dưỡng tiếp
theo. Trong vùng này xuất hiện nhiêu tảo lục đơn bào, các loại động vật nguyên
sinh vag thảo trùng khác.
|
1.2.1.2.2. Phân loại hơ sinh học
Theo bản chất q trình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp ôxy cho nó,
phân làm 02 nhóm chính: hồ sinh học ốn định nước thải và hỗ làm thoáng nhân tạo.
Hồ sinh học ôn định nước thải:
Theo phản ứng sinh học chủ yếu diễn ra trong nước, chia ra:
- Hồ sinh học hiểu khí;
- Hồ sinh học ky khí;
- Hồ sinh học tùy tiện.
Theo vị trí trong dây chuyên xử lý, chia ra:
- Hỗ dự trữ (chứa) nước thải;
- Hồ lăng sơ bộ;
- Hồ sinh học xử lý bậc hai;
- Hồ sinh học xử lý triệt đề.
Theo chế độ hoạt động, chia ra:
- H6 sinh hoc hoat dong gian doan;
- H6 sinh hoc hoat dong lién tuc.
Hồ làm thoáng nhân tạo:
Theo điêu kiện khuấy trộn, chia ra: hồ sinh học làm thoáng hiểu khí và hồ
sinh học làm thống tùy tiện.
a.
[a<200mg1 |
„„
|I,<50mgi
°
La > 200 mg
|
|
op
|a<50mgl
Ạ
La >200
mg |
| 85%Le|
ụ„
|L<50mgl
|
Ff
|g
|
F
_J
|
ow
oo)
ẻ La >300mgl |
v.
~ La > 200mg [ ¡
h La > 200mg |
v
[bx 20mel
w
|<20mgl
pp [Lec lomes
Hình 6. So dé bố trí hồ sinh học theo bậc
12
F - Ho tiy tién; K - H6 ki khí, H - Hồ hiểu khí; HI - Hơ hiếu khí bậc một;
H2 - Hồ hiếu khí bậc hai; L - Hồ lắng;
L, - BOD của nước thải chưa xứ ý; L,- BOD của nước thải sau xứ lý trong hệ
thông hồ
1.2.1.2.3. Tính tốn thiết kế các loại hồ sinh học
a. Co sé tính tốn hơ sinh học ồn định nước thải.
L
are
10°*"
L
Trong đó: Lạ và Lị— BOD của nước thải dịng vào và dịng ra khỏi hơ, mg/];
t _— thời gian nước lưu, ngày.
K - hăng số tốc độ phản ứng sinh học bậc 1, ngày`
K; =K„.8°"”,ngày`
Diện tích xây dựng hồ:
£
..
H
trong đó: Q — lưu lượng nước thải, m /ngày.
H - chiều sâu trung bình của hơ, m.
t — thời gian lưu nước trong hỗ, ngày
b. Tính tốn thiết kế hồ sinh học tùy tiện.
Hồ sinh học tùy tiện sau từ 1,5-2,0m. Ngồi tâng hiếu khí phía trên hồ cịn có
các tầng ky khí tùy tiện, ky khí lớp bùn cặn phía dưới. Thời gian lưu nước lại trong
hơ từ 5 đến 30 ngày.
BOD được chuyển hóa
Co,
thành CH¡, O,
BOD dè
.
ae
é
mui
1| |
Can lang
lang
————_———_`⁄_~
¬
Lớp bùn cặn
Anh sang
Oz
|
mm
4L
Quan hệ cộng sinh
tương hỗ giữa tảo và
vi khuẩn
| |
_
=—
|
|
\L—
BODdịngra
((
Tảo
.
Chất
hoa tan
Chất hữu cơ
(BOD bi phan hủy)
|
|
L_—___- 1l
N
\
_
Hình 7. Sơ đồ chuyền hóa chat hiru co (BOD) trong hô sinh học tùy tiện
13
Oxy cho q trình chuyển hóa chất hữu cơ trong hồ chủ yếu là do quang hợp
của tảo và khuếch tán từ khí quyền qua bê mặt hơ.
Hỗ sinh học tùy tiện thường dùng để xử lý nước thải sau lắng sơ bộ các khu
dân cư nhỏ với tải trọng BOD thấp.
Diện tích xây dựng hồ:
4-2 ( 2-1]
H.K\L
trong đó: Q — lưu lượng nước thải, m/ngày.
H- chiều sâu trung bình của hơ, m.
Lạ — BOD của nước thải dịng vào hồ, mg/l;
L¡ _ BOD của nước thải dòng ra khỏi hồ, mg/];
K — hằng số tốc độ phán ứng sinh học bậc l, ngày`
c. Tính tốn thiết kế hỗ sinh học ky khí.
Trong hỗ sinh học ky khí q trình chuyển hóa các chất bẩn chủ yếu diễn ra
trong các lớp cặn lăng và lớp sâu thiếu ôxy. Hồ thường sâu từ 2,5 đến 5,0m và thời
gian lưu nước từ 1 đến 20 ngày phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
Thường dùng để xử lý nước thải chứa chất bần hữu cơ đậm đặc, tải trọng
BOD cao, dong vai tro là cơng trình xử lý bậc l1.
jah?
A.
trong đó: Q — lưu lượng nước thải, m /ngày.
H - chiêu sâu trung bình của hồ, m.
À„ - tải trọng BOD) trên một đơn vị dung tích hồ, BOD./m”
Lọ — tải trong BOD đầu vào, mgi1.
d. Hồ sinh học làm thoáng nhân tạo.
Trong hồ làm thống nhân tạo ơxy chủ yếu được cấp bằng phương pháp
cưỡng bức, nhờ các thiết bị khuấy trộn. Hồ có độ sau từ 2 đến 6m và có tời gian lưu
nước từ 3 đến 10 ngày. Thường dùng để xử lý nước thải sinh hoạt và nước sản xuất.
Lf
I
L, 1+K¢
—
trong đó: Lạ — BOD của nc thai dong vao hé, mg/I;
L¡_- BOD của nước thải dòng ra khỏi hồ, mg/1;
K - hăng số tốc độ phản ứng sinh học bậc 1, ngày`
t— thời gian lưu nước trong hô, ngày`
