xử lý nước thải ô nhiễm quy mô nhỏ

z












Giáo trình

Công nghệ và công
trình xử lý nước thải
quy mô nhỏ

PGS.TS Trn c H

1
Công nghệ v công trình Xử lý nớc thải quy mô nhỏ

TS.Trần Đức Hạ

.1. Đặc điểm hệ thống thoát nớc thải quy mô nhỏ.


.1.1.Hệ thống thoát nớc thải phân tán .
Đối với nớc thải đô thị , dạng thoát nớc có thể là tập trung hoặc phân tán.
Khi thoát nớc tập trung , nớc thải từ các tuyến cống cấp 2 ( tuyến cống lu vực )
đa về tuyến cống chính ( tuyến cống cấp 1 ), sau đó bơm về trạm xử lý nớc thải tập
trung . Nh vậy nớc thải sẽ đợc dẫn ra khỏi khu vực đô thị , xử lý đến mức độ
yêu cầu , sau đó xả ra nguồn nớc mặt có khả năng tự làm sạch lớn. Dạng thoát
nớc tập trung đảm bảo cho môi trờng có độ an toàn cao , ít bị ô nhiễm. Xử lý nớc
thải (XLNT) tập trung dễ kiểm soát và quản lý. Tuy nhiên việc đầu t thoát nớc
thải tập trung rất tốn kém do việc xây dựng tuyến cống chính lớn, dài và sâu, số
lợng trạm bơm chuyển bậc nhiều Mặt khác khi đô thị phát triển không đồng bộ
theo không gian và thời gian ,việc xây dựng trạm XLNT tập trung và tuyến cống
chính sẽ không phù hợp. Đầu t kinh phí lớn ngay từ ban đầu cho các công trình này
rất khó khăn.
Trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các
tuyến cống thoát nớc quá dài khi địa hình bằng phẳng và mực nớc ngầm cao,
ngời ta thờng quy hoạch thoát nớc thải thành hệ thống phân tán theo các lu vực
sông, hồ. Do đặc điểm địa hình và sự hình thành các kênh hồ trong các đô thị nớc
ta, hệ thống thoát nớc thờng phân ra các lu vực nhỏ và độc lập . Thoát nớc
phân tán sẽ là hình thức phù hợp đối với đa số đô thị nớc ta. Các trạm XLNT
phân tán thờng là loại quy mô nhỏ , công suất từ vài trăm đến vài nghìn m
3
/ngày
hoặc quy mô vừa công suất từ 2.000 đến 10.000 m
3
/ngày. Xây dựng các trạm XLNT

cho các đô thị nhỏ và cho các lu vực độc lập của các đô thị lớn, hoặc các trạm
XLNT bệnh viện, các công trình công cộng, dịch vụ quy mô công suất từ 50 đến
500 m
3
/ngày sẽ tận dụng đợc các điều kiện tự nhiên cũng nh khả năng tự làm sạch
của sông, kênh, hồ để chuyển hoá chất bẩn. Mặt khác việc xây dựng này cũng phù
hợp với khả năng đầu t và sự phát triển của đô thị. Sơ đồ nguyên tắc thoát nớc và
XLNT phân tán đợc nêu trên hình .1. Nớc thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho
phép đợc xả vào các cống thoát nớc chung hoặc các sông, mơng, hồ trong khu
vực.
Trong nhiều trờng hợp mức độ XLNT của hệ thống thoát nớc phân tán yêu
cầu không cao do tận dụng đợc khả năng tự làm sạch của các sông hồ . Tổng giá
thành đầu t cho hệ thống thoát nớc thải phân tán giảm xuống do không phải xây
dựng các tuyến cống thoát nớc thải tập trung. Các công trình của trạm XLNT phân
tán thờng đợc bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý .
Nhợc điểm chính của hệ thống nớc thải phân tán là dễ làm mất cảnh quan
do việc xây dựng trạm xử lý nớc thải bên trong đô thị. Nếu thiết kế thi công và vận
hành trạm xử lý không đúng các yêu cầu kỹ thuật, nớc thải có thể gây mùi hôi thối ,
ảnh đến môi trờng khu dân c và đô thị xung quanh. Mặt khác nếu hàm lợng các
nguyên tố dinh dỡng nh N và P trong nớc thải sau xử lý còn cao, trong điều kiện
quang hợp tốt, các sông hồ đô thị tiếp nhận nớc thải có thể bị phú dỡng
(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

2
(eutrophication) và dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp. Một số kết quả nghiên cứu /8/ cho
thấy, trong các sông hồ tiếp nhận nớc thải đô thị hàm lợng chất hữu cơ (tính theo
BOD
5

) bổ sung do nhiễm bẩn thứ cấp thờng dao động từ 1,4 đến 4,5 mg/l. Các trạm
XLNT phân tán có quy mô , mức độ và công nghệ xử lý khác nhau . Việc kiểm
soát, quản lý vận hành chúng rất phức tạp. Tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm
XLNT trong nội thành thờng rất khó khăn . Tổ chức thoát nớc phân tán thờng
thích hợp cho các đô thị có hệ thống thoát nớc chung hoặc hệ thống thoát nớc nửa
riêng, nằm trong các vùng địa hình bằng phẳng nhiều kênh, hồ. Ví dụ hệ thống thoát
nớc thải Hà nội đợc chia thành 7 vùng theo phơng án quy hoạch của Tổ chức hợp
tác Quốc tế Nhật bản (JICA) năm 1994 hoặc thành phố Đà lạt thành 4 khu vực theo
Dự án thoát nớc và vệ sinh năm 1999 (hình 2) .


Nguồn nớc sạch bổ cập để pha loãng
nớc thải trong hệ thống kênh hồ






Lu vực 1



Giếng tách nớc

Nớc ma

Nớc thải

Trạm XLNT 1


Hồ 1




Lu vực 2



Giếng tách nớc

Nớc ma

Nớc thải





Trạm XLNT 2

Hồ 2

Lu vực i




Giếng tách nớc

Nớc ma

Nớc thải





Trạm XLNT i



Hồ i



Hồ đầu mối

Hình .1 Sơ đồ nguyên tắc tổ chức thoát nớc và XLNT phân tán .

(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

3
.1.2. Hệ thống thoát nớc thải cục bộ.
Trong trờng hợp các đối tợng thoát nớc ( cụm dân c, công trình công
cộng, dịch vụ, nhà ở ) nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc cách xa hệ thống thoát
nớc tập trung, ngời ta thờng tổ chức hệ thống thoát nớc thải cục bộ kết hợp xử
lý tại chỗ. Hệ thống thoát nớc thải cục bộ có thể có đờng cống hoặc không có
đờng cống. Nớc thải sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trờng, đợc
cho thấm vào đất , thải trực tiếp vào sông hồ lân cận hoặc sử dụng để tới cây, nuôi
cá Trong một số trờng hợp ,trớc khi xả vào các đờng cống thoát nớc tập trung,
các loại nớc thải có chứa vi khuẩn gây bệnh dịch hoặc chất bẩn đặc biệt ( nớc thải
bệnh viện, nớc thải công nghiệp ) phải đợc khử trùng hoặc khử độc trong các
công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điều kiện không ảnh hởng xấu đến hoạt động của
hệ thống thoát nớc đô thị và sức khỏe của con ngời khi tiếp xúc với nó.
Nh vậy, các trạm XLNT cục bộ thờng đợc xây dựng đối với các trờng
hợp sau:
1.Các thị trấn, thị tứ có quy mô dân số dới 50.000 ngời .
2.Các cụm dân c, khu nhà ở, ngôi nhà hoặc công trình công cộng, dịch vụ
nằm riêng rẽ, cách xa hệ thống thoát nớc tập trung .
3.Các công trình công cộng, dịch vụ có yêu cầu xử lý đặc biệt nh bệnh viện,
bể bơi
Các trạm XLNT cục bộ thờng có công suất từ vài chục đến vài dăm nghìn
m
3
trong một ngày. Trờng hợp thứ nhất thờng là các trạm xử lý nớc thải quy mô

vừa ( công suất từ 1000 đến 10.000 m
3
/ngày ); các trờng hợp thứ hai và thứ ba là
các trạm quy mô nhỏ (công suất dới 1.000 m
3
/ngày). Tổ chức thoát nớc khu vực
Linh đàm - Định công- Pháp vân phía Nam Hà Nội là một ví dụ về các hệ thống
thoát nớc thải cục bộ cho các trờng thứ hai. Một số đô thị ( ví dụ thành phố Đà
lạt, Hải dơng, Vĩnh yên ) có thể tổ chức thoát nớc theo hệ thống hỗn hợp phụ
thuộc vào địa hình, chế độ thuỷ văn sông hồ, đặc điểm sử dụng nớc
Xử lý nớc thải tại chỗ với công trình chủ yếu là bể tự hoại hoặc bể lắng hai
vỏ rất thích hợp vơí các ngôi nhà, cụm dân c hoặc công trình công cộng ở riêng rẽ,
cách xa mạng lới thoát nớc tập trung. Các công trình này vừa lắng nớc thải kết
hợp lên men cặn lắng nên hiệu quả xử lý cao, quản lý vận hành đơn giản. Nớc thải
và bùn cặn sau quá trình này có thể tiếp tục xử lý trong đất, ao hồ hoặc tái sử dụng
để tới ruộng và làm phân bón. Tuy nhiên do công trình bố trí gần nhà ở và khu dân
c nên điều kiện vệ sinh của nó còn hạn chế.












(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

4


Khu vực Thái phiên
Nớc thải
Bể tự hoại Bãi lọc ngầm
tới hoa
ra suối


Khu vực ấp Chi lăng


Nớc thải Bể tự hoại Bãi lọc ngầm
hồ Than thở







Khu vực hồ Xuân hơng Hồ Xuân hơng

Khu vực suối Cam ly



1 2



Khu vực trung tâm
suối Phan Đình Phùng


Thác Cam ly





Hình 2. Sơ đồ tổ chức thoát nớc thành phố Đà lạt đến năm 2010.
1.Trạm bơm thoát nớc tập trung; 2.Trạm XLNT Q=11.000m
3
/ngày
(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

5
.2 Số lợng, thnh phần v tính chất nớc thải của các đối tợng
thoát nớc quy mô nhỏ.

.2.1. Các loại nớc thải của các đối tợng thoát nớc quy mô nhỏ.
Các loại nớc thải sinh hoạt đợc hình thành trong quá trình sinh hoạt của con
ngời. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng nh bệnh viện, trờng học, nhà
ăncũng tạo ra các loại nớc thải có thành phần và tính chất tơng tự nh nớc thải
sinh hoạt. Để tiện cho việc lựa chọn phơng pháp dây truyền công nghệ và tính toán
thiết kế các công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ, nớc thải sinh hoạt đợc phân
loại theo các dấu hiệu sau đây:
a.Theo nguồn gốc hình thành, trong các hộ gia đình có thể có các loại nớc
thải sau đây (hình .3) :


Nguồn nớc thải từ các ngôi nhà




Nớc thải phân Nớc tiểu Nớc tắm, giặt, rửa Nớc thải nh bếp Các loại nớc
thải khác

Hình .3. Sự hình thành các loại nớc thải trong các ngôi nhà hoặc công trình công
cộng.

Các loại nớc thải đợc hình thành theo sơ đồ hình .3 có số lợng và thành
phần và tính chất khác nhau.Tuy nhiên để thuận tiện cho xử lý và tái sử dụng, ngời
ta chia chúng thành ba loại:

-Nớc thải không chứa phân, nớc tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị
vệ sinh nh bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt.Loại nớc thải này chủ yếu chứa chất
lơ lửng, các chất tẩy giặt và thờng gọi là

nớc xám

. Nồng độ các chất hữu cơ
trong loại nớc thải này thấp và thờng khó phân huỷ sinh học. Trong nớc thải
nhiều tạp chất vô cơ.
-Nớc thải chứa phân, nớc tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn đợc gọi là

nớc đen

. Trong nớc thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dể gây mùi hôi
thối. Hàm lợng các chất hữu cơ (BOD) và các chất dinh dỡng nh nitơ, phốt pho
cao. Các loại nớc thải này thờng gây nguy hại đến sức khoẻ và dễ làm nhiễm bẩn
nguồn nớc mặt. Tuy nhiên chúng thích hợp với việc sử dụng làm phân bón hoặc tạo
khí sinh học.
- Nớc thải nhà bếp chứa dầu mở và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa
bát. Các loại có hàm lợng lớn các chất hữu cơ (BOD,COD) và các nguyên tố dinh
dỡng khác (ni tơ và phốt phát). Các chất bẩn trong nớc thải này dễ tạo khí sinh học
và dễ sử dụng làm phân bón.
Một số nơi ngời ta nhóm hai loại nớc thải thứ hai và thứ ba , gọi tên chung
là "nớc đen".
(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

6
b.Theo đối tợng thoát nớc, ngời ta phân ra 2 nhóm nớc thải:

-Nhóm nớc thải các hộ gia đình, khu dân c.
-Nhóm nớc thải các công trình công cộng, dịch vụ nh nớc thải bệnh viện,
nớc thải khách sạn, nớc thải trờng học, nớc thải nhà ăn.
Mỗi nhóm, mỗi loại nớc thải có lu lợng, chế độ xả nớc và thành phần
tính chất đặc trng riêng.
c. Theo đặc điểm hệ thống thoát nớc sẽ hình thành nên hai loại nớc thải:
-Nớc thải hệ thống thoát nớc riêng. Nớc thải từ các thiết bị vệ sinh đợc
thu gom và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến cống riêng.
-Nớc thải hệ thống thoát nớc chung. Các loại nớc thải sinh hoạt (nớc
xám và nớc đen) cùng với nớc ma đợt đầu trong khu vực thoát nớc đợc thu
gom và vận chuyển theo đờng cống chung về trạm xử lý. Số lợng thành phần và
tính chất nớc ma đợt đầu trong các khu dân c đô thị đợc nêu trong phụ lục.
Trong một số trờng hợp n
ớc đen đợc xử lý sơ bộ tại chỗ qua các công trình nh
bể tách dầu mỡ, bể tự hoại , sau đó cùng nớc xám xả vào tuyến cống thoát nớc
chung của thành phố.
Việc phân loại nớc thải theo hệ thống thoát nớc phụ thuộc vào đối tợng
thoát nớc, đặc điểm hệ thống thoát nớc của đô thị hoặc khu dân c và các điều
kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác của đô thị.
.2.2. Lu lợng nớc thải và chế độ thải nớc .
Lu lợng nớc thải trong một khu vực đô thị, cụm dân c, ngôi nhà hoặc
công trình công cộng đợc xác định trên cơ sở tiêu chuẩn dùng nớc. Đối với khu
vực dân c, tiêu chuẩn thải nớc từ 120 đến 180 l/ngời.ngày, xác định theo Quy
chuẩn xây dựng Việt nam năm 1996/1/. Tiêu chuẩn thải nớc bệnh viện thông
thờng đợc xác định theo
''
Tiêu chuẩn thiết kế bệnh viện đa khoa
''
(TCVN 4470-87 )
là 300 đến 400 l/ng.ngày. Tuy nhiên theo kết quả nhiều nghiên cứu / 7,8 / cho thấy ,

do số lợng cán bộ công nhân viên và ngời nhà đến chăm nom bệnh lớn, tiêu chuẩn
dùng nớc thực tế tăng lên rất nhiều và nó cũng phụ thuộc vào quy mô cũng nh
chức năng của bệnh viện , dao động từ 500 đến 1000 l/giờng.ngày.
Để dễ xác định
lu lợng và nồng độ chất bẩn trong nớc thải sinh hoạt của các công trình công
cộng hoặc dịch vụ ngời ta thờng tính toán, chuyển đổi công suất (quy mô) công
trình sang chỉ số dân tơng đơng. Đó là số đơn vị phục vụ của công trình công
cộng, dịch vụ có lợng chất bẩn hoặc nớc thải xả vào hệ thống thoát nớc tơng
đơng với của một ngời dân đô thị. Các đại lợng tơng đơng này của một số
công trình công cộng và dịch vụ có thể xác định theo bảng .1 sau đây.










(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

7
Bảng .1. Chỉ số dân tơng đơng và tiêu chuẩn nớc thải của các công trình
công cộng, dịch vụ.

Côn
g

trình Đơn vị tính Chỉ số dân
tơng đơng
Tiêu chuẩn thải nớc,
l/đơn vị tính.ngày
-Khách sạn, nhà nghỉ
-Nhà ăn
-Quán cà phê, giải khát
-Câu lạc bộ; nhà văn hoá
-Trờng học
-Nhà trẻ
-Bệnh viện
Giờng
Chỗ ngồi
Chỗ
Chỗ
Học sinh
Trẻ em
Giờng bệnh
1
3
15
5ữ10
10
2ữ3
0,4ữ0,5
200-300
50-80
10-15
8-25
15-25

50-100
300-600

Một yếu tố cơ bản khác liên quan đến việc tính toán thiết bị mạng lới thoát
nớc và các công trình xử lý nớc thải là chế độ thải nớc. Lu lợng nớc thải chảy
đến các công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ không ổn định trong một ngày đêm
(hình .4) cũng nh trong từng mùa. Ban đêm do ít thiết bị vệ sinh hoạt động, lợng
nớc thải rất nhỏ. Trong thời gian cao điểm, lu lợng nớc thải có thể lớn gấp 6-8
lần thời điểm trung bình. Trờng hợp nhiều thiết bị vệ sinh cùng hoạt động đồng thời
thì nớc thải chảy liên tục tới trạm xử lý. Chế độ thải nớc đặc trng bằng hệ số thải
nớc không điều hoà chung K
ch
. Đó là tỷ số giữa lu lợng nớc thải trong giờ dùng
nớc lớn nhất của ngày dùng nớc lớn nhất (q
h,max
) với lu lợng nớc thải trong giờ
dùng nớc trung bình của ngày dùng nớc trung bình (q
h,tb
). Nh vậy:

tbh
h
ch
q
q
K
,
max,
=
(.1).

0
2
4
6
8
10
12
14
16
04812162024
A B C

Hình . 4. Biểu đồ thải nớc khu dân c
A- Thị tứ; B- Khu nhà ở 200 ngời;
C- Khu đô thị 50.000 ngời

Giá trị K
ch
p
hụ thuộc vào
số ngời sử dụng hệ thống thoát
nớc, tiêu chuẩn dùng nớc,
điều kiện trang thiết bị vệ sinh
và điều kiện khí hậu. Lu lợng
nớc thải càng lớn hệ số K
ch

càng nhỏ. Dựa vào hệ số K
ch
có

thể xác định đợc lu lợng
nớc thải tính toán của hệ thống
thoát nớc và các công trình xử
lý nớc thải. Đối với hệ thống
nớc thải quy mô vừa và lớn, hệ
số K
ch
có thể xác định theo các
công thức sau.


tbch
QK 5,25,1 +=
( 2).
Trong đó: Q
tb
-Lu lợng trung bình, l/s
(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)

PGS.TS Trn c H

8
Thông thờng các công trình xử lý nớc thải quy mô nhỏ, lu lợng nớc tính
toán Q
h,max
bằng khoảng 1/10 lu lợng ngày đêm Q
ng
.
Chế độ thải nớc của bệnh viện không ổn định theo thời gian trong ngày,
trong tuần và phụ thuộc vào cấp và quy mô bệnh viện. Thông thờng, lợng nớc sử

dụng lớn nhất vào đầu giờ buổi sáng khi bệnh nhân dậy và bắt đầu quá trình khám
bệnh. Hệ K
ch
của bệnh viện thờng lớn hơn của khu dân c với tiêu chuẩn cấp nớc
tơng đơng từ 2 đến 3 lần.Theo các tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nớc hiện hành, hệ
số K
ch
của bệnh viện là 2,5. Các yếu tố kể trên ảnh hởng rõ rệt đến việc tính toán,
xác định công suất các công trình thoát nớc và xử lý nớc thải cũng nh thiết lập
quy trình quản lý, vận hành chúng.
.2.3. Thành phần và tính chất nớc thải.
Các chỉ tiêu cơ bản đặc trng cho thành phần các chất bẩn trong nớc thải
sinh hoạt là hàm lợng cặn lơ lửng (SS) , nhu cầu ô xy hoá sinh học (BOD ), nồng độ
nitơ amôn, số coliform Lợng chất bẩn tính theo chỉ tiêu chất lơ lửng, BOD
5
do
một ngời trong một ngày xả vào hệ thống thoát nớc sinh hoạt của một số nớc
đợc nêu trong tiêu chuẩn xây dựng ( 20TCN 51-84 ) . Đối với các ngôi nhà hoặc
cụm đân c độc lập, hàm lợng các chất bẩn trong nớc thải sinh hoạt có thể xác
định theo bảng .2.

Bảng 2. Tải lợng và nồng độ chất bẩn trong nớc thải sinh hoạt từ các ngôi nhà
hoặc cụm dân c độc lập / 25,28 /.

Thôn
g
s
ố
Tải lợn
g

,
g/ngời.ngày
Nồn
g
độ* , m
g
/l
Tổn
g
chất rắn 115-117 680-1.000
Các chất rắn dễ ba
y
hơi 65-85 380-500
Cặn lơ lửn
g
35-50 200-290
Cặn lơ lửn
g
dễ ba
y
hơi 25-40 150-240
BOD
5
35-50 200-290
COD 115-125 680-730
Tổn
g
nit
ơ
6-17 35-100

Nitơ amôn 1-3 6-18
Tổn
g

p
hốt
p
ho 3-5 18-29
Phốt
p
hát (tính theo
p
hốt
p
ho ) 1-4 6-24
Tổn
g
coliform 10
11
-4x10
12
** 10
8
-10
10
***
Fecal coliform 10
7
-10
9

***
Ghi chú:* Nồng độ tính khi tiêu chuẩn thải nớc là 170 l/ngời.ngày
** Số coli
*** Số coliform/100 ml

Nớc thải bệnh viện có thành phần và tính chất gần giống nớc thải sinh hoạt
đô thị, tuy nhiên nồng độ chất bẩn có thấp hơn do tiêu chuẩn sử dụng nớc lớn.
Lợng chất bẩn tính theo đơn vị 1 giờng bệnh thải vào hệ thống thoát nớc trong
một ngày là:
-Chất bẩn lơ lửng : 130g
(Copyright â Vietnam Water Forum - www.VinaWater.org)