Nghiên cứu xử lý nước kênh nhiêu lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (512 KB, 77 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
TÓM TẮT .......................................................................................................................ii
ABTRACT .................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... x
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1.
Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
2.
Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 2
3.
Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 2
4.
Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 2
5.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................................. 3
6.
Thời gian và địa điểm nghiên cứu ....................................................................... 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................ 4
1.1.
TỔNG QUAN VỀ TÌNH TRẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỦA KÊNH
RẠCH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ............................................................................ 4
1.1.1.
Tổng quan về hiện trạng hệ thống kênh rạch thành phố Hồ Chí Minh ........ 4
1.1.2.
Tình trạng chất lượng nước của kênh Nhiêu Lộc ......................................... 9
1.2.
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ................................................. 10
1.2.1.
Phương pháp cơ học ................................................................................... 10
1.2.2.
Phương pháp hóa lý .................................................................................... 10
1.2.3.
Phương pháp sinh học ................................................................................ 11
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
iv
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
1.2.4.
Ứng dụng tái sử dụng nước sau xử lý phục vụ cho đô thị và công nghiệp
trên thế giới ................................................................................................................ 13
1.3.
GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM BẰNG CÔNG
NGHỆ OXY HÓA NÂNG CAO ................................................................................... 18
1.3.1.
Sự cần thiết của công nghệ cao .................................................................. 18
1.3.2.
Giới thiệu các quá trình oxi hóa nâng cao ................................................. 20
1.3.3.
Cơ sở lý thuyết quá trình fenton ................................................................. 23
1.3.4.
Cơ sở lý thuyết quá trình peroxon .............................................................. 29
1.4.
GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI .................................................................................................................. 32
1.4.1.
Khái niệm điện hóa ..................................................................................... 32
1.4.2.
Nghiên cứu về điện hóa trên thế giới .......................................................... 33
1.4.3.
Nghiên cứu điện hóa tại Việt Nam .............................................................. 37
1.5.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KẾT HỢP GIỮA KEO TỤ ĐIỆN HÓA VÀ OXY
HÓA NÂNG CAO ......................................................................................................... 39
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 42
2.1 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................... 42
2.2 MÔ HÌNH VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM ............................................................. 43
2.3 CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ....................................................................... 44
2.4 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH ..................................................... 46
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 48
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH
KEO TỤ ĐIỆN HÓA KẾT HỢP OXY HÓA NÂNG CAO .......................................... 48
3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian sục Ozone đến hiệu quả xử lý COD ........................ 48
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu quả xử lý COD ................................. 51
3.1.3 Sự thay đổi pH theo thời gian sục Ozone ......................................................... 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 59
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
v
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 59
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 60
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 61
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
vi
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa ....................................... 21
Bảng 1.2 Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng ............... 22
Bảng 1.3 Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng ........................... 23
Bảng 1.4 Nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải đầu vào và đầu ra bể keo
tụ điện hóa – 2 bể USBF với tổng thời gian lưu 8h ................................................... 38
Bảng 2.2 Phương thức thí nghiệm ............................................................................. 45
Bảng PL.1 Số liệu thí nghiệm COD khi sục Ozone 5 phút ....................................... 61
Bảng PL.2 Số liệu thí nghiệm COD khi sục Ozone 10 phút ..................................... 62
Bảng PL.3 Số liệu thí nghiệm COD khi sục Ozone 15 phút ..................................... 63
Bảng PL.4 Số liệu thí nghiệm COD khi sục Ozone 25 phút ..................................... 64
Bảng PL.5 Số liệu thí nghiệm pH khi sục Ozone 5 phút .......................................... 65
Bảng PL.6 Số liệu thí nghiệm pH khi sục Ozone 10 phút ........................................ 65
Bảng PL.7 Số liệu thí nghiệm pH khi sục Ozone 15 phút ........................................ 65
Bảng PL.8 Số liệu thí nghiệm pH khi sục Ozone 25 phút ........................................ 65
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
vii
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Mô hình nghiên cứu...................................................................................... 34
Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ cụm xử lý. ........................................................................ 40
Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm. .......................................................................................... 42
Hình 3.1 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng .......... 49
Hình 3.2 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng .......... 49
Hình 3.3 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng .......... 50
Hình 3.4 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng .......... 50
Hình 3.5 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian lắng với thời gian sục Ozone 5 phút.
........................................................................................................................................ 52
Hình 3.6 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian lắng với thời gian sục Ozone 10 phút.
........................................................................................................................................ 52
Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian lắng với thời gian sục Ozone 15 phút.
........................................................................................................................................ 53
Hình 3.8 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian lắng với thời gian sục Ozone 25 phút.
........................................................................................................................................ 53
Hình 3.9 pH thay đổi theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng 15 phút. ........... 54
Hình 3.10 pH thay đổi theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng 30 phút. ......... 55
Hình 3.11 pH thay đổi theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng 45 phút. ......... 55
Hình 3.12 pH thay đổi theo thời gian sục Ozone với thời gian lắng 60 phút. ......... 56
Hình 3.13 Sơ đồ xử lý sắt bằng Ozone. ....................................................................... 57
Hình 3.14 Hiệu suất xử lý sắt theo thời gian sụt Ozone và thời gian lắng. ............. 58
Hình PL.1 Bản điện cực sắt. ........................................................................................ 66
Hình PL.2 Mẫu nước lấy tại kênh Nhiêu Lộc............................................................ 66
Hình PL.3 Mô hình nghiên cứu. ................................................................................. 67
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
viii
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
Hình PL.4 Quá trình keo tụ điện hóa kết hợp sục khí Ozone. ................................. 67
Hình PL.5 Lắng sau khi điện hóa. .............................................................................. 68
Hình PL.6 Chất lượng nước ban đầu, sau điện hóa và sau lắng. ............................ 68
Hình PL.7 Máy đo pH. ................................................................................................. 69
Hình PL.8 Phân tích chỉ tiêu COD. ............................................................................ 69
Hình LP.9 Bản điện cực sau quá trình nghiên cứu. .................................................. 70
Hình PL.10. Thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều. .............. 70
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
ix
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AOPs
:
Advanced Oxidation Processes
BTNMT
:
Bộ Tài nguyên Môi trường
COD
:
Chemical Oxygen Demand
DC
:
Direct Current
EC
:
Electrocoagulation
QCVN
:
Quy chuẩn Việt Nam
TSS
:
Total suspended solids
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
x
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong số những công trình hạ tầng cơ sở tạo cú hích cho sự phát triển diện mạo của
thành phố Hồ Chí Minh, công trình hồi sinh dòng kênh chết Nhiêu Lộc- Thị Nghè
được nhìn nhận là điểm nhấn của năm 2012. Dòng kênh đen từng là nỗi ám ảnh của
người dân Sài Gòn đang từng bước gội rửa để trả lại sự trong xanh, sạch đẹp như cái
thuở xưa vốn là một trong ba tuyến sông tự nhiên cổ nhất của vùng đô thị lớn nhất
phương Nam cùng với sông Sài Gòn và sông Bến Nghé. Để có được sự sạch đẹp của
dòng kênh này thì hơn 5.000 hộ dân phải di dời, hơn 300 triệu USD từ ngân sách được
đầu tư và mất hơn 10 năm hoàn tất việc thi công và cải cạo. Thế nhưng niềm vui hân
hoan của người dân chưa được bao lâu thì dòng kênh đang phải đối diện với nỗi lo tái
ô nhiễm do thiếu ý thức của người dân. Bằng chứng là tầm tháng 07/2016, người dân
ngỡ ngàng với việc hàng loạt cá chết nổi trắng trên tuyến kênh này, kèm theo đó rác
ngập tuyến kênh và mùi hôi thối bốc lên nồng nặc đang quay trở lại với tuyến kênh
này. Vì vậy, yêu cầu cấp bách được đặt ra là ngoài việc nâng cao ý thức của người dân
sống dọc hai bên bờ kênh phải có phương pháp xử lý nguồn nước đạt yêu cầu chất
lượng.
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ để đáp ứng trước những thách thức
ngày càng cao của môi trường, các nhà khoa học và công nghệ đã tiến hành nhiều công
trình nghiên cứu theo hướng tìm các công nghệ cao để hỗ trợ cho các công nghệ truyền
thống. Các công nghệ cao thường gặp là: công nghệ lọc bằng màng, công nghệ khử
trùng nước bằng bức xạ tử ngoại và công nghệ khoáng hóa chất ô nhiễm hữu cơ bằng
quá trình oxy hóa nâng cao. Trong số đó, công nghệ dựa vào quá trình oxy hóa nâng
cao là công nghệ được nghiên cứu và áp dụng nhiều nhất trong thời gian gần đây. Các
quá trình oxi hóa nâng cao được định nghĩa là những quá trình phân hủy oxi hóa dựa
vào gốc tự do hoạt động hydroxyl OH* được tạo ra tại chỗ ngay trong quá trình xử lý.
Gốc hydroxyl là một trong những tác nhân oxi hóa mạnh nhất được biết từ trước đến
nay, có khả năng phân hủy không chọn lựa mọi hợp chất hữu cơ, dù là loại khó phân
hủy nhất, biến chúng thành các hợp chất vô cơ (còn gọi là khoáng hóa) không độc hại
như CO2, H2O, các acid vô cơ… Từ các tác nhân oxi hóa thông thường như hydrogen
peroxide, Ozone… có thể nâng cao khả năng oxi hóa của chúng bằng các phản ứng
khác nhau để tạo ra gốc hydroxyl, thực hiện quá trình oxi hóa gián tiếp thông qua gốc
hydroxyl. Ngoài ra, công nghệ keo tụ điện hóa (EC) cũng đang dần dần áp dụng vào
việc xử lý nước thải khi nhu cầu về chất lượng nước uống đang gia tăng và các quy
định về môi trường liên quan đến nguồn nước xả thải ngày càng nghiêm ngặt. Vì thế
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
1
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
ngày nay phương pháp keo tụ điện hóa ngày càng phát triển vì phương pháp này hoàn
toàn thân thiện với hệ sinh thái với hiệu quả xử lý cao và tốt hơn các phương pháp
khác.
Vì tính ưu việt và tầm quan trọng của hai công nghệ tiên tiến này mà ta có thể kết hợp
hai phương pháp này với nhau để xử lý nước đạt hiệu quả tốt hơn. Vì thế định hướng
“Nghiên cứu xử lý nước của kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao”
được hình thành và sẽ giải quyết được phần nào nỗi lo tái ô nhiễm của dòng kênh này
cũng như làm cơ sở để nghiên cứu khả năng tái sử dụng nguồn nước khi áp dụng công
nghệ xử lý tiên tiến này.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu thí nghiệm xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng công nghệ oxy hóa nâng cao.
3. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu là mẫu nước thật được lấy trực tiếp từ kênh Nhiêu Lộc, thí nghiệm
theo mẻ trên mô hình quy mô phòng thí nghiệm.
4. Nội dung nghiên cứu
-
Đọc tài liệu
Thu thập tài liệu có liên quan mật thiết đến các công trình đã nghiên cứu trong và
ngoài nước, tìm hiểu những vấn đề còn tồn tại, những vấn đề cần tập trung nghiên cứu,
tính toán thiết kế mô hình thí nghiệm.
-
Thiết lập mô hình thí nghiệm
Tiến hành lắp ráp và bố trí mô hình thí nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết đã tìm hiểu.
Thực hiện thí nghiệm, nghiên cứu thực tế xử lý quy mô phòng thí nghiệm.
-
Thực hiện thí nghiệm
Chạy mô hình thí nghiệm để hệ thống hoạt động ổn định và phát huy hiệu quả xử lý,
đồng thời tìm ra nguyên nhân và điều chỉnh các sai sót trong quá trình thiết lập mô
hình.
-
Thu mẫu phân tích
Lấy mẫu và tiến hành thực hiện thí nghiệm phân tích để có số liệu nhằm phân tích và
đánh giá số liệu.
-
Đánh giá kết quả
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
2
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
Mẫu nước được phân tích và đánh giá kết quả để xác định phương pháp xử lý đạt hiệu
quả.
-
Phân tích số liệu và viết báo cáo thí nghiệm
Số liệu sau khi được tổng hợp thì bắt đầu tiến hành phân tích, biễu diễn, so sánh bằng
các phầm mềm phân tích, tính toán để người đọc có thể dễ dàng hiểu rõ đề tài nghiên
cứu, thấy rõ hiệu quả của mô hình khi được chạy tại các điều kiện khác nhau cũng như
điều kiện tối ưu khi áp dụng phương pháp vào mô hình thực tế. Bài nghiên cứu sẽ
được trình bày dưới dạng văn bản một cách khoa học, logic và trung thực để báo cáo
và trình bày trước hội đồng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Về mặt ý nghĩa khoa học: Từ trước đến nay, người ta chỉ áp dụng phương pháp oxy
hóa nâng cao này để nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp nên chuyển sang phương
pháp này áp dụng cho xử lý nước kênh, đây cũng là phương pháp mới trong xừ lý
nước kênh. Nghiên cứu này sẽ cung cấp số liệu chính xác về hiệu quả xử lý chất ô
nhiễm cho kênh rạch. Từ đó, mang lại khả năng áp dụng vào thực tế của chúng vào
việc xử lý nước bị ô nhiễm trên các sông, kênh, rạch…và các nguồn nước thải khác.
Ngoài ra, phương pháp này có thể áp dụng trong việc tái tạo nguồn nước đáp ứng nhu
cầu nước sạch cho các hộ gia đình vùng lũ, vùng thiếu nước.
6. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu từ tháng 01/2017 đến tháng 04/2017 tại Trường Đại học Tài
Nguyên và Môi Trường Thành phố Hồ Chí Minh. Địa chỉ: 263/1B Lê Văn Sỹ, Phường
1, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
3
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
TỔNG QUAN VỀ TÌNH TRẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỦA
KÊNH RẠCH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
1.1.1. Tổng quan về hiện trạng hệ thống kênh rạch thành phố Hồ Chí Minh
1.1.
Khu vực nội thành Thành phố Hồ Chí Minh có 5 hệ thống kênh rạch chính với tổng
chiều dài khoảng 55 km đảm nhận chức năng tiêu thoát nước cho khu vực nội thành,
bao gồm:
· Hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè;
· Hệ thống kênh Tân Hoá – Lò Gốm;
· Hệ thống kênh Tàu Hũ – kênh Đôi – kênh Tẻ;
· Hệ thống kênh Bến Nghé;
· Hệ thống kênh Tham Lương – Bến Cát – Vàm Thuật.
Độ dốc của phần lớn các kênh rạch này là rất nhỏ, đáy kênh thì bị lấp đầy bởi các vật
chất lắng đọng từ nước thải đô thị và rác rưởi ném từ các hộ dân cư sinh sống trên và
ven kênh rạch cũng như các ghe xuồng buôn bán trên sông, do đó khả năng thoát nước
rất kém. Nét đặc trưng của hệ thống kênh rạch thành phố là bị ảnh hưởng mạnh bởi
thuỷ triều, một vài kênh còn bị ảnh hưởng bởi nhiều hướng. Kết quả là các chất ô
nhiễm tồn đọng lại trong kênh và đang bị tích tụ dần. Sự ô nhiễm nước và tích tụ bùn
lắng trên các kênh rạch này không chỉ làm xấu cảnh quan đô thị, đặc biệt khu vực gần
phía trung tâm thành phố, mà còn ảnh hưởng không tốt đối với sức khoẻ cộng đồng.
a. Hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè
Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè chảy trên vùng trũng thấp của khối đất xám phát triển
trên phù sa cổ có độ cao khoảng 8m, sa cấu là cát pha sét. Đây là hệ thống thoát nước
chính tự nhiên cho nhiều lưư vực thuộc các quận nội thành Thành phố Hồ Chí Minh
(Tân Bình, Gò Vấp, Phú Nhuận, Bình Thạnh, quận 10, quận 3 và quận 1) đổ ra sông
Sài Gòn. Hệ thống này có lưu vực khoảng gần 3.000 ha, chiều dài dòng chính của
kênh là 9.470m, các chi lưu có chiều dài tổng cộng 8.716m. Khi chưa nạo vét, ở đầu
nguồn , kênh chỉ rộng từ 3 –5m, nhưng đến gần cửa sông, chiều rộng mở ra đến 60 –
80m và sâu 4 –5m. Dọc theo kênh có 52 cửa xả. Mặc dù có chiều dài khá xa nhưng độ
chênh lệch giữa cao độ địa hình đầu nguồn (Tân Bình) và cuối nguồn (sông Sài Gòn)
quá thấp, chỉ khoảng 1m. Mặt khác, dòng kênh phải qua nhiều khúc uốn từ đoạn cầu
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
4
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
Lê Văn Sỹ đến cầu Bông nên mức độ chuyển tải các chất thải ra sông Sài Gòn rất kém.
Trong suốt quá trình phát triển của thành phố, hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã
từng (và vẫn tiếp tục) là nguồn tiếp nhận chất thải nói chung của mọi hoạt động dân
sinh, dịch vụ, thương mại, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp trên lưu vực. Thế nhưng
tất cả các chất thải đó đến nay hầu như vẫn chưa được xử lý mà thải trực tiếp vào kênh
rạch gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường trầm trọng. Hơn thế nữa, nạn lấn chiếm lòng
kênh rạch để xây cất nhà ở (hệ quả của quá trình đô thị hoá và phát triển dân số thiếu
quy hoạch) của hàng vạn căn nhà ổ chuột trên hệ thống này hằng ngày đã thải trực tiếp
các loại rác như phân, rác, xác súc vật xuống mặt nước càng làm tăng thêm mức độ ô
nhiễm nguồn nước, thu hẹp dòng chảy gây bít tắt dòng chảy và làm mất vẻ mỹ quan đô
thị một cách trầm trọng. Ngoài ra do các yếu tố khách quan, hệ thống kênh Nhiêu Lộc
– Thị Nghè còn chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều của biển Đông.
Nên khi nước lớn, nuớc thải trên kênh rạch chưa kịp thoát ra sông Sài Gòn đã bị thuỷ
triều dồn ứ đọng vào sâu trong rạch và trong đường cống, tạo điều kiện thuận lợi cho
sự tích tụ các chất ô nhiễm và bồi lắng lòng kênh rạch, gây khó khăn lớn cho việc
thoát nước của hệ thống này. Ngoài tuyến kênh chính, hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị
Nghè còn có các rạch nhánh:
+ Rạch Văn Thánh: dài 2.200m, nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh. Trước đây, có
khả năng lưu thông thuỷ, nay đã bị bồi lấp nhiều, mất dần khả năng giao thông thuỷ và
khả năng thoát nước.
+ Rạch Cầu Sơn – Cầu Bông: dài 3.950m, cũng nằm trên địa bàn quận Bình Thạnhvà
ăn thông với rạch Văn Thánh. Tuyến rạch này hiện nay cũng bị bồi lấp nhiều
+ Rạch Bùi Hữu Nghĩa: là một tuyến rạch nhỏ dọc theo đường Bùi Hữu Nghĩa, thuộc
địa bàn quận Bình Thạnh.
+ Rạch Phan Văn Hân: nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh. Nay đã bị lấp gần kín.
+ Rạch Ông Tiêu: thuộc khu qui hoạch Miếu Nổi, thuộc địa bàn quận Phú Nhuận.
+ Rạch Miếu Nổi: thuộc khu quy hoạch Miếu Nổi thuộc địa bàn quận Phú Nhuận.
+ Rạch Bùng Binh.
b. Hệ thống kênh Tân Hoá- Lò Gốm
Hệ thống kênh Tân Hoá – Lò Gốm nằm trong khu cận trung tâm của nội thành Thành
phố Hồ Chí Minh, tuyến kênh chính có chiều dài khoảng 7.6 km chạy từ hướng Đông
Bắc xuống Tây Nam Thành phố đi ngang qua các quận: Tân Bình, quận 11, quận 6,
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
5
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
quận 8 và kết thúc tại điểm nối với kênh Tàu Hũ. Ngoài tuyến kênh chính, hệ thống
kênh Tân Hoá – Lò Gốm còn có các rạch nhánh:
+ Rạch Đầm Sen: rộng 6-8m, dài khoảng 300m, nằm trên địa bàn quận 11. Rạch này
nối với khu công viên Đầm Sen và có một nhánh là rạch Cầu Mé đảm nhận chức năng
thoát nước cho khu vực Hàn Hải Nguyên- Minh Phụng- Lạc Long Quân. Rạch Cầu Mé
đã lập dự án đầu tư cải tạo thành cống hộp, còn rạch Đầm Sen được giữ lại sau khi
thực hiện các biện pháp làm sạch, chỉnh trang kết hợp với công viên Đầm Sen phục vụ
nghỉ ngơi, giải trí.
+ Rạch Bến Trâu: rộng 4-8m, dài 1.000m, là ranh giới hành chánh giữa 2 quận: Tân
Bình và quận 6, đảm nhận chức năng tiêu thoát nước cho Xí nghiệp Thực phẩm Cầu
Tre (1200m3 nước thải/ngày) và khu vực dân cư, tiểu thủ công nghiệp lân cận. Rạch
này đang bị bồi lấp, lấn chiếm và ô nhiễm rất nặng. Rạch Bến Trâu còn có một nhánh
là kênh Hiệp Tân, hiện đang được cải tạo lại. Đoạn đầu là cống kín còn đoạn sau là
mương hở kè đá nhưng chưa phát huy tác dụng vì rạch Bến Trâu đã bị lấp.
+ Rạch Bà Lài: rộng khoảng 10m, dài 1200m, thoát nước cho khu phía Tây quận 6,
nhiều đoạn bị san lấp, gây tình trạng ngập úng cục bộ do bị cắt mất nguồn thoát, cần
có sự nghiên cứu giải quyết gấp để phục vụ thoát nước và phù hợp với kế hoạch san
lấp.
+ Kênh Thúi: rộng 2m, dài 720m, thoát nước cho khu vực phường 19 quận Tân Bình,
hiện không còn khả năng thoát nước, gây ngập và ô nhiễm nặng nề cho khu vực , đã
lập dự án đầu tư cải tạo kênh thành cống kín. Một phần kênh Hàng Bàng: từ đường
Bình Tiên đến rạch Lò Gốm, rộng 1,5 - 2m, dài 300m. Gây ngập cho một phần khu
vực quận 6.
Lưu vực kênh Tân Hoá- Lò Gốm có diện tích khoảng 1.484ha, trải rộng ra 5 quận:
Tân Bình, quận 11, quận 6, quận 8 và Bình Chánh. Độ sâu nguyên thuỷ của kênh này
là 6m, giờ đây giảm chỉ còn 2,5-3m hoặc thậm chí bị lấp gần đầy bởi bùn và rác rưởi
như ở đoạn từ cầu Phú Lâm đến thượng nguồn. Kênh này đảm nhận chức năng tiêu
thoát nước cho các quận nói trên. Đáy kênh vừa nhỏ lại hẹp và bị lấn chiếm bởi các
căn hộ xây cất bất hợp pháp. Kênh còn bị ảnh hưởng bởi thuỷ triều cũng như mực
nước tăng lên ở sông Cần Giuộc. Ảnh hưởng triều chỉ biểu hiện rõ ở phần kênh phía hạ
lưu từ cầu Hậu Giang trở ra, phần còn lại của kênh đã bị tắc nghẽn cùng với nước thải
gây ra vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng .
Việc xây cất lấn chiếm bừa bãi ven kênh gây trở ngại lớn đến dòng chảy và là nguồn
gây ô nhiễm quan trọng do tình trạng thiếu các phương tiện vệ sinh, các chất thải được
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
6
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
xả trực tiếp xuống dòng kênh. Mặt khác, công tác duy tu bảo dưỡng thường kỳ cũng
khó thực hiện vì không có đường công vụ cho xe, máy móc thi công.
Chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều trên sông Sài Gòn và do lưu lượng nước thải
rất nhỏ so với khả năng thoát nước của kênh. Vào mùa khô, phần lớn nước thải từ cầu
Tân Hoá trở lên thượng nguồn bị lưu giữ nhiều ngày trên kênh, phần còn lại được thau
rửa hàng ngày bởi nước sông Cần Giuộc đưa vào pha loãng. Tình trạng này biến đoạn
kênh từ thượng nguồn đến cầu Tân Hóa thành một hồ sinh vật tự nhiên, hoạt động chủ
yếu trong môi trường kỵ khí (lượng oxy hoà tan bổ sung qua bề mặt nước rất nhỏ do
dòng chảy chậm).
c. Hệ thống kênh Tàu Hủ- kênh Đôi – kênh Tẻ
Hệ thống kênh Tàu Hủ – kênh Đôi – kênh Tẻ được đào vào năm 1819 nằm ngay ở
phía Nam quận thương mại trung tâm thành phố. Hệ thống kênh này chảy qua 7 quận:
4, 5, 6, 7, 8 và 11 với tổng độ dài 19,5km. Kênh bị giới hạn bởi rạch Cần Giuộc và
sông Sài Gòn ở hai đầu, nhận nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp từ các
quận đã nói ở trên. Hơn nữa, việc xả trực tiếp rác từ các cư dân và ghe xuồng trong các
quận này và các căn hộ lụp xụp xây cất bất hợp pháp đã làm xấu đi tình trạng môi
trường của các kênh. Kênh còn bị ảnh hưởng bởi thuỷ triều từ hai hướng.
Ngoài tuyến kênh chính, hệ thống này còn có rất nhiều các kênh, rạch nhánh và các
chi lưu ăn thông ra các sông lớn: Sài Gòn, Nhà Bè.
+ Rạch Ụ Cây: dài 1.150m hiện đã bị lấn chiếm và bồi lắng.
+ Rạch Ông Nhỏ: 1.700m.
+ Rạch Xóm Củi: 1.100m- Rạch Bà Tàng 2.050m.
+ Kênh Ngang số 1: 450m
+ Kênh Ngang số 2: 450m
+ Kênh Ngang số 3: 450m
+ Kênh Hàng Bàng: 1.700m
Hệ kênh này chịu ảnh hưởng của thuỷ triều từ sông Sài Gòn và sông Cần Giuộc nên
chế độ thuỷ văn của kênh rất phức tạp, hình thành những vùng giáp nước, ô nhiễm tích
tụ lại và khó thau rửa.
Hiện tại, mặt cắt kênh vẫn còn khá rộng nhưng cạn vì bị bồi lắng. Tuyến kênh này
ngoài nhiệm vụ thoát nước còn giữ chức năng rất quan trọng là giao thông thuỷ.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
7
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
Nhưng lưu lượng tàu thuyền đi lại trên tuyến đã bị giảm sút rõ rệt vì rạch đã bị cạn,
không đảm bảo độ sâu chạy tàu, thời gian chờ tàu khá lâu và thường bị kẹt rác.
d. Hệ thống kênh Bến Nghé
Kênh Bến Nghé bắt đầu từ cửa sông Sài Gòn đến cầu chữ Y dài 3.15km. Cao độ đáy
chênh lệch là 0,61m, độ dốc đáy rạch 0,019% , tại cửa rạch Bến Nghé là sông Sài Gòn
bờ trái có bãi đất bồi cao độ lên đến 1-1,2m so với đáy kênh hiện hữu. Dân sống hai
bên bờ, thường dùng những mặt nước trống này trồng rau muống thành những bãi lớn
làm hạn chế thoát nước của cửa rạch ra sông Sài Gòn. Mặt cắt lớn nhất của kênh là 8892m, nhỏ nhất là 60-58m. Cao độ đáy rạch từ 2,2m cho đến 1,87m. Ở giữa kênh phần
mặt cắt bị thu hẹp cao độ 1,75m.
Như vậy kênh Bến Nghé có đặc điểm: sâu và rộng ở hai đầu; hẹp và cạn ở giữa. Dọc
kênh là hai con đường: đường bến Vân Đồn ở quận 4 và đường bến Chương Dương ở
quận 1. Dân chúng ở hai bên bờ kênh xây cất nhà lấn chiếm lòng kênh xả rác. Hơn
nữa, phía quận 1 có chợ Cầu Mối, chợ Cầu Ông Lãnh cũng là nơi tập trung nhiều rác
rưởi, và kênh lại trở thành những bãi đổ rác của chợ này (rác của chợ này gồm các loại
vỏ sò, vỏ hến, rau quả thối, cá tôm chết hay các chất thải khác) làm bồi lắng lòng kênh,
cản trở dòng chảy.
Dọc theo chiều dài của rạch có 21 cửa xả chính của hệ thống thoát nước đổ ra rạch.
Các cửa xả này hiện bị xả rác bừa bãi, chỉ hoạt động được từ 60-80% so với thiết kế
ban đầu.
e. Hệ thống kênh Tham Lương – Bến Cát- Vàm Thuật
Tuyến Tham Lương – Bến Cát- Vàm Thuật là một tuyến rạch quan trọng ở phía Bắc
thành phố, nằm ngay ranh giới nội thành (cũ) của thành phố Hồ Chí Minh. Tuyến kênh
dài 12km, trong đó đoạn Vàm Thuật hiện còn rất rộng, lưu thông thuỷ và thoát nước
khá tốt. Riêng đoạn kênh Tham Lương, từ cầu Chợ Cầu đến thượng nguồn đã bị bồi
lấp, thu hẹp dòng chảy và ô nhiễm đến mức bao động. Tại đây, có khá nhiều xí nghiệp
công nghiệp như: thực phẩm Vifon, dầu Tường An, dệt Thắng Lợi, dệt Thành Công….
xả nước thải ra kênh, thuỷ triều không đủ để thau rửa nên đã tích tụ ô nhiễm khá trầm
trọng.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
8
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
1.1.2. Tình trạng chất lượng nước của kênh Nhiêu Lộc
Sau cơn mưa đầu mùa ngày vừa qua, trên kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè lại xảy ra hiện
tượng cá chết hàng loạt. Chi cục Quản lý chất lượng và Bảo vệ nguồn lợi Thủy sản
Thành phố Hồ Chí Minh đã lấy mẫu kiểm tra và xác nhận, cá chết là do nguồn nước
kênh bị ô nhiễm trầm trọng.
Kết quả phân tích nước kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, lấy mẫu vào chiều ngày
19/05/2016, cho thấy các chỉ tiêu hóa lý đều cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho
phép, cụ thể như hàm lượng amoni (NH4) cao gấp 10 lần, nitrit (NO2) gấp 100-250 lần
tùy vào quy chuẩn áp dụng cho nước mặt thông thường hay cho nước mặt với mục
đích bảo vệ đời sống thủy sinh. Kết quả phân tích cũng cho thấy càng về cuối kênh
tình trạng ô nhiễm càng nặng. Cụ thể, hàm lượng oxy hòa tan (DO) là 2,8 mg/l, trong
khi hàm lượng cho phép nước mặt cho mục đích bảo vệ đời sống thủy sinh (theo
QCVN 38:2011/BTNMT) phải lớn hơn 4,0 mg/l. Hàm lượng NH4 (amoni) trong kênh
Nhiêu Lộc – Thị Nghè gấp 10 lần quy chuẩn (B2) của nước mặt (theo QCVN 08MT:2015/BTNMT). NH4 trong kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè là 10 mg/l, trong khi quy
chuẩn B2 là 1 mg/l. Hàm lượng NO2 (nitrit) trong con kênh này gấp 100 lần theo quy
chuẩn nước mặt B2 và gấp 250 lần quy chuẩn nước mặt cho mục đích bảo vệ đời sống
thủy sinh. NO2 trong kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè là 5,0 mg/l, trong khi quy chuẩn B2
là 0,05 mg/l và quy chuẩn nước mặt cho mục đích bảo vệ đời sống thủy sinh là 0,02
mg/l.
Việc cá chết hàng loạt trên kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè sau cơn mưa giữa tháng 5 vừa
rồi không phải là lần đầu tiên, hai năm trước sau những cơn mưa lớn đầu mùa cá trên
con kênh cũng chết trong tình trạng tương tự, do nguồn nước bị ô nhiễm mà nguyên
nhân là do mưa lớn làm nước mưa cuốn trôi một lượng lớn nước thải sinh hoạt ở cống,
rãnh trong khu dân cư ra kênh, cùng với rác thải có trong kênh do dân vứt xuống. Hiện
nay, nước thải trong lưu vực kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè được gom về khu vực giáp
sông Sài Gòn, vớt sơ rác nổi sau đó bơm thẳng ra sông Sài Gòn mà không qua xử lý.
Trời mưa đã làm nước thải theo các hố ga chảy tràn ra kênh.
GS.TS Lê Huy Bá, Chủ tịch Hội đồng Khoa học và Đào tạo, Viện Khoa học công nghệ
và Quản lý môi trường, thuộc Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh,
nhận xét rằng hơn 8.600 tỉ đồng đã được chi cho việc cải tạo kênh như làm kè, hệ
thống thu gom nước thải, nạo vét bùn, làm đường là chi phí quá cao, trong khi vấn đề
cốt yếu là nước thải vẫn chưa được xử lý. Việc bơm nước thải sinh hoạt trong lưu vực
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
9
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè ra thẳng sông Sài Gòn như hiện nay là không chấp nhận
được, không thể chuyển ô nhiễm từ nơi này sang nơi khác.
Tại cuộc họp với các đơn vị liên quan mới đây, Ủy Ban Nhân Dân Thành phố Hồ Chí
Minh đã chỉ đạo các sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Tài nguyên và Môi
trường, Tư pháp, Trung tâm chống ngập cần có biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trên các
kênh của thành phố và bảo vệ nguồn lợi thủy sản trên các con kênh như Nhiêu Lộc –
Thị Nghè. Các đơn vị này cần nghiên cứu quy định để quản lý và xử lý hành vi làm
ảnh hưởng đến nguồn lợi thủy sản và mỹ quan đô thị của các con kênh đã được cải tạo
của thành phố.
1.2.
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.2.1. Phương pháp cơ học
Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi đưa qua các công trình
xử lý tiếp theo. Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan chứa trong
nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý : song chắn rác, bể lắng cát, bể
lắng, bể lọc các loại.
a. Song chắn rác, lưới chắn rác
Làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô (chủ yếu là rác) có trong nước thải.
b. Bể lắng cát
Được thiết kế nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ chủ yếu là cát có trong nước thải
c. Bể lắng
Làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước thải. Để xử
lý nước thải của một dạng công nghiệp, sử dụng một số loại công trình đặc biệt như bể
vớt mỡ, bể vớt dầu… và để loại bỏ các tạp chất nhỏ không hòa tan trong nước thải
công nghiệp cũng như khi cần xử lý ở mức độ cao có thể ứng dụng bể lọc, lọc cát…
1.2.2.
Phương pháp hóa lý
Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng sau
công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương pháp hấp phụ,
trao đổi ion, tuyển nổi, keo tụ, oxy hóa-khử…Phương pháp hóa lý được sử dụng để
loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có một
số ưu điểm như:
– Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
10
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
– Có thể thu hồi các chất khác nhau.
a. Keo tụ
Là quá trình dính kết các hạt keo chứa trong nước thải do chuyển động nhiệt, do xáo
trộn và kết quả của quá trình này là từ các hạt keo rất bé tạo nên tổ hợp có kích thước
lớn hơn và dễ dàng lắng xuống đáy. Các chất keo tụ thường được ứng dụng trong xử lý
nước thải là phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O) và phèn sắt (FeSO4.7H2O).
b. Tuyển nổi
Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của hai
pha: khí - nước và hình thành hỗn hợp "hạt rắn -bọt khí" nổi lên trên mặt nước và sau
đó được loại bỏ đi.
c. Hấp phụ
Là quá trình thu hút hay tập trung các chất bẩn trong nước thải lên bề mặt của chất hấp
phụ. Các chất hấp phụ thông dụng trong kỹ thuật xử lý nước thải bao gồm: than hoạt
tính, than xương, đất hoạt tính (bentonit), silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi
ion.
d. Trao đổi ion
Thường được ứng dụng để xử lý các kim loại nặng có trong nước thải bằng cách cho
nước thải chứa kim loại nặng đi qua cột nhựa trao đổi cation, khi đó các cation kim
loại nặng được được thay thế bằng các ion hydro (hoặc Na+) của nhựa trao đổi. Khử
kim loại nặng trong nước thải bằng phương pháp trao đổi ion cho ta nước thải đầu ra
có chất lượng rất cao.
1.2.3.
Phương pháp sinh học
Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học được ứng dụng để xử lý các
chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như
H2S, sunfit, ammonia, nitơ… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ
chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm
thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Có 2 phương pháp xử lý nước thải bằng công
nghệ sinh học:
a. Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí
Phương pháp này sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung
cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình
oxy hoá sinh hoá. Tốc độ quá trình oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ chất hữu
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
11
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống
xử lý. Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều
kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều
hiện tối ưu cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất
cao hơn rất nhiều. Tuỳ theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học
hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:
- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu
được sử dụng khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm
thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân huỷ hiếu khí. Trong
số những quá trình này, quá trình bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) là quá trình phổ
biến nhất.
- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá
trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng
nitrate hoá với màng cố định.
b. Phương pháp xử lý sinh học kị khí
Phương pháp này sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có
oxy. Quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hoá phức tạp tạo ra
hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Một cách tổng quát, quá trình
phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Thủy phân: Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết
ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharides, protein, lipid) chuyển hóa
thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid, acid béo). Quá
trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính
dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
- Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa
tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2,
H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống 4.
- Acetic hoá: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid
hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
- Methane hóa: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân huỷ kỵ khí. Acetic,
H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới.
Trong 3 giai đoạn thuỷ phân, acid hóa và acetic hóa, CO2 hầu như không giảm,
CO2 chỉ giảm trong giai đoạn methane.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
12
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
Tóm lại, bản chất của xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học là phân huỷ các
chất ô nhiễm hữu cơ nhờ vi sinh vật. Tuỳ thuộc vào bản chất cung cấp không khí, các
phương pháp phân huỷ sinh học có thể phân loại xử lý hiếu khí hoặc kỵ khí. Để đạt
được hiệu quả phân huỷ sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ cao cần bổ sung các chất
dinh dưỡng cần thiết như nitơ, phốt pho và có thể một vài nguyên tố hiếm.
1.2.4. Ứng dụng tái sử dụng nước sau xử lý phục vụ cho đô thị và công nghiệp
trên thế giới
a. Tây Ban Nha
- Nước phục hồi vài tái sử dụng là mục tiêu quan trọng của chương trình quản lý
tài nguyên nước cho thành phố Vitoria, Tây Ban Nha (dân số 250.000 người, tọa
lạc tại tỉnh Basque, miền Bắc Tây Ban Nha được bắt đầu từ năm 1995. Với sự
nhiệt tình và quan tâm của các bên liên quan và thực trạng của nông nghiệp hiện
tại, quá trình thiết kế xây dựng được đẩy mạnh và vân hành nhà máy phục hồi và
tái sinh nước thải là một nhân tố quan trọng cho việc ứng dụng vào thực tế của
chương trình này. Nhà máy tái sinh nước ở phía Nam Barcelona đã cung cấp
khoảng 50Mm3/năm phục vụ cho tưới tiêu ở các nông trại và cung cấp nước cho
các vùng ngập nước trong vùng châu thổ sông Llobregat. Để đạt được chất lượng
cho mục đích, hệ thống sinh học hiện hữu được cải thiện thêm các chất dinh
dưỡng (nitơ, photpho) và xây dựng phương án xử lý bậc III với công nghệ RO.
Một trạm bơm và một hệ thống ống cần xây dựng để vận chuyển nước đến các
vùng sử dụng khác nhau và một đường ống khác để vận chuyển nước tới giêng
phân phối (sâu 60m) để bơm nước tái sinh, tái nạp tầng nước ngầm.
- Các đô thị của Portbou (Girona, Tây Ban Nha- dân số khoảng 1.600 người), tọa
lạc tại một vùng hẻo lánh thuộc Bắc Costa Brava, nằm giữa khu vực với rất nhiều
đồi núi và hướng ra biển Địa Trung Hải. Một hồ chứa nước nhỏ, nằm trên đỉnh núi
phía Tây của thành phố với sức chứa 130.000m3, cung cấp nước ăn uống cho khu
vực. Nhu cầu nước ăn uống khoảng 160.000m3/năm và nước cấp ăn uống phụ
thuộc rất nhiều vào lượng mưa. Thành phố có nhà máy tái sinh nước thải công
nghiệp công suất 360m3/ngày với quy mô công nghệ như sau : keo tụ-tạo bông, lọc
trực tiếp và kết hợp UV- Chlorine trong hệ thống khử trùng để cung cấp nước đã
được phục hồi cho nhiều khu vực thành thị với mục đích khác nhau như tưới tiêu,
rửa đường và chữa cháy…Hệ thống cũng được thiết kế với mạng lưới ống dẫn
nước phục hồi có chất lượng cao dùng để làm sạch thuyền bè ở gần khu vực các
biển.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
13
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
b. Bỉ
Bỉ là một trong các quốc gia trong cộng đồng Châu Âu có trữ lượng nước ngọt trên
đầu người thấp nhất (200m3/người/năm). Sử dụng nước tái sinh cho công nghiệp và
phát triển nhanh, đặc biệt các nha máy nhiệ điện và các chế biến thực phẩm. Một
dự án tái sử dụng nước ăn uống gián tiếp ở Bỉ đã minh chứng tính hiệu quả kinh tế
và giải pháp thân thiên với môi trường. Hệ thống tái sinh không chỉ cung cấp tăng
cường trữ lượng nước, mà còn hạn chế sự xâm nhập mặn của nước biển vào tầng
nước ngẩm. Trong tram xử lý nước sinh hoạt Wulpen, công suất 2,5 triệu m3/năm,
ứng dụng công nghệ MF-RO, trữ được 1-2 tháng trong tầng nước và sau đó sử
dụng cho hệ thống cấp nước ăn uống và công nghiệp.
c. Jordan
Nghiên cứu đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước công nghiệp ở trạm nhiệt điện Al
Hussein (HTPS), Jordan do Mousa S.Mohsen thực hiện năm 2004. Đây là nhà máy
nhiệt điện lớn nhất Jodan. Nguồn nước thô cung cấp cho nhà máy được lấy từ 5
giếng khoan với lưu lượng tổng cộng là 100m3/h, trong đó 20m3/h được sử dụng
làm mát và sau khi sử dụng sẽ đi vào hệ thống xử lý nước thải (10m3/h). Hệ thống
xử lý gồm nước thải bao gồm bể điều hòa và bể tách dầu mỡ sau đó nước đầu ra sử
dụng để tưới cây vào mùa khô. Nước thô ban đầu (55m3/h) đi vào hệ thống xử lý
nước thô gồm 2 giai đoạn là lọc RO 2 bậc và trao đổi ion để cung cấp nước cho lò
hơi. Nước lò hơi sau đó tuần hoàn trở lại hệ thống xử lý nước thô tiếp tục cung cấp
cho lò hơi.
d. Thái Lan
Các hoạt động công nghiệp phát triển ngày càng cao dẫn đến khai thác nguồn nước
quá mức và xả thải một lượng đáng kể chất bẩn vào môi trường ở Thái Lan. Vì
vậy, việc xác định tiềm năng tái sử dụng nước thải là một chiến lược quan trọng
trong quản lý tổng thể nước ở Thái Lan. Việc thực hiện sản xuất sạch hơn và các
công nghệ tiến tiến như công nghệ màng có thể hỗ trợ thục hiện các dự án tái sử
dụng nước ở Thái Lan. Nghiên cứu điển hình được thực hiện tại nhà máy sản xuất
đường công suất 22.000 tấn đường/ngày ở phía Đông Bắc Thái Lan. Công nghệ
đưa ra áp dụng gồm trao đổi ion để khử màu và một hệ thống màng lọc xử lý bổ
sung gồm 3 bậc : lọc MF, lọc NF và lọc RO để tái sử dụng trong nhà máy. Nước
sau lọc RO có chất lượng tương đương với nước uống, có thể làm mát hoặc làm
nước sản xuất.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
14
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
e. Singapore
Singapore là một nước có dân số phát triển nhanh với 4 triệu người. Mặc dù quốc
đảo này tiếp nhận một lượng mưa lớn trung bình 250cm/năm nhưng nguồn nước
vẫn bị giới hạn do diện tích nhỏ (680 km2). Đảo quốc này có một cơ sở hạ tầng xử
lý nước thải rất hoàn thiện với 6 trạm xử lý bậc 2 (xử lý bằng bùn hoạt tính) dùng
xử lý nước thải trước khi xả ra biển. Từ tháng 02/2003, Singapore đã cung cấp
nước tái chế có chất lượng cao (đạt được tiêu chuẩn ăn uống) gọi là ‘NEWater’ để
cấp trực tiếp cho công nghiệp, thương mại và các cao ốc văn phòng sử dụng trong
các quy trình sản xuất cho các mục đích không uống được như đều hòa không khí
và làm lạnh. Mục tiêu là đến năm 2011 cung cấp 245.000m3/ngày nước NEWater
cho các mục đích không phục vụ ăn uống. NEWater được tái chế từ nước thải đô
thị thông qua phương pháp xử lý bằng các kỹ thuật bậc cao bao gồm lọc thẩm thấu
ngược (RO) và khử trùng bằng tia UV. Từ tháng 02/2003, khoảng 9.000m3/ ngày
NEWater được thải vào các hồ chứa và xử lý lại một lần nữa bằng các phương
pháo xử lý truyền thống trước khi đưa vào vào hệ thống phân phối nước để sinh
hoạt trong gia đình. Lượng nước tái chế gián tiếp sử dụng cho mục đích ăn uống sẽ
tăng dần hằng năm khoảng 4.500m3/ngày và đạt giá trị 45.000m3/ngày khi đến năm
2011. Hiện tại, hai trạm xử lý nước NEWater đang vận hành với tổng công suất là
72.000m3/ngày. Chi phí để sản xuất nước NEWater được ước tính là bằng một nửa
chi phí để xử lý khử muối từ nước biển. Nước tái chế có chất lượng thấp hơn
NEWater sẽ được cung cấp cho công nghiệp ở bộ phận phía Tây Singapore từ thập
niên 60. Xử lý nước tái chế phục vụ cho công nghiệp liên quan đến các quá trình
như lọc cát truyền thống và khử trùng trước khi bơm đến hồ chứa để phân phối đến
các khu công nghiệp với công suất khoảng 90.000m3/ngày.
f. Ustraylia
- Dự án xây dựng dường ống vận chuyển hơn 20.000 megalit nước tái chế (chiếm
20% lượng nước thải của vùng Adelaide) từ nhà máy xử lý nước thải Bolivar (phía
Bắc Adelaide) đến vùng Virginia. Nước thải xử lý bậc II được xử lý bậc cao thông
qua hệ thống tuyển nổi khí hòa tan kết hợp với lọc. Chỉ tiêu vi sin vật gây bệnh đạt
nhỏ hơn 10 E.Coli/100ml đạt tiêu chuẩn tưới tiêu nông nghiệp của Úc. Hệ thống
nước tái chế đã cung cấp cho hơn 220 nhà làm vườn ở vùng Virginia, khách hàng
chủ yếu của hệ thống này là các nông dân. Dự án này hoàn tất vào năm 2000 và
các chủ nhân của dự án này vẫn đang xem xét tới vấn đề mở rộng dự án để đáp
ứng đủ nhu cầu. Cho đến nay, vẫn chưa có vấn đề gì liên quan tới sức khỏe cộng
đồng, hiện tại chính quyền đang tiến hành kiểm tra các tác động bất lợi có thể đến
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
15
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
môi trường như suy thoái đất trồng do hàm lượng muối tăng và ảnh hưởng chất
lượng nước ngầm.
- Để chuẩn bị cho Thế vận hội Olympic 2002, SOPA đã xây dựng công trình tái
sinh nước công suất 7.000m3/ngày, trong đó kết hợp xử lý nước thải sinh hoạt
bằng quá trình bùn hoạt tính SBR và thu nước mưa. Sau khi xử lý bậc 3 tăng
cường và khử trùng bằng UV, nước được dùng cho các mục đích sinh hoạt phi ăn
uống gồm khu thương mại, khu thể thao và tưới công viên. Nước mưa thu gom từ
công viên đi vào vùng đất ngập nước kiến tạo và đến hồ có thể tích 300.000m3. Hồ
nước này cũng tiếp nhận xử lý nước thải sau xử lý bậc hai. Nước từ hồ chứa qua
trạm xử lý bậc cao bằng vi lọc MF 0,2 µm để loại bỏ vi rút, vi khuẩn và thực vật
phiêu sinh, sau đó xử lý bằng lọc RO để khử muối. Nhà máy có công suất
7.000m3/ ngày đêm. Công trình tái sử dụng, phục hồi nước này phục vụ cho các
khu vực lân cận ngoại ô Newington thông qua mạng lưới phân phối đôi. Tất cả các
tòa nhà đều có hai mạng lưới ống, một cho nước uống, một cho nước tái sinh.
Nước tái sinh sử dụng cho mục đích dội tolet, giặt quần áo, rửa xe, rửa đường, tưới
cây, chữa cháy…
g. Vương quốc Anh
Sự tác động của quá trình biến đổi khí hậu đã gây ảnh hưởng đến tài nguyên nước
đã được chú ý tới vùng Đông Nam nước Anh, nơi mà hạn hán đã xảy ra trong
những thập niên 90. Kết quả là nguồn nước thô cung cấp nước bị suy giảm dẫn đến
các nhà nghiên cứu về nước phải đưa ra dự án để bảo vệ an toàn và lạc quan hơn
đối với nguồn nước thô dùng trong cấp nước cũng như kiếm nguồn tài nguyên cho
tương lai.
Vương quốc Anh đã sử dụng đầu ra của hệ thống thoát nước để duy trì dòng chảy
của một số dòng sông và hệ sinh thái và thông qua đó để bổ sung cho nguồn nước
sinh hoạt và nguồn nước cấp khác, đặc biệt cho các dòng sông chính ở phía Đông
và Nam, bao gồm sông Thames. Ví dụ như Kế hoạch Tài nguyên nước cho Đông
Anglia năm 1994, Ủy ban quốc gia về sông đã thừa nhận tầm quan trọng của nước
tái sinh sau xử lý nhằm làm tăng lưu lượng dòng chảy đối với dòng sông Chelmer
và tích trữ nước ở hồ nhân tạo Hanningfiled thuộc Essex, Anh. Dự án đầu tiên về
sử dụng lại trực tiếp nguồn nước trên tại Châu Âu được thi hành vào năm 1997.
Chất lượng nước của dự án trên được theo dõi nghiêm ngặt bao gồm việc quan trắc
một số loại virus, cũng như có thêm nhiều nghiên cứu về sự tác động của vấn đề tái
sử dụng nước trên đối với môi trường (hệ sinh thái cửa sông) và sức khỏe cộng
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
16
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
đồng. Dự án triển khai trong hai giai đoạn. Giai đoạn đầu liên quan đến hệ thống
hiện hữu để tiền xử lý đầu ra của công trình Langford với khử trùng bằng UV trước
khi bơm vào hồ nhân tạo Hanningfiled khoảng 27-Mm3, 354 hectare, nước ở hồ
nhân tạo trên có thời gian lưu nước đến 214 ngày. Nước từ hồ nhân tạo trên được
lấy ra dẫn cùng nước sau khi xử lý bậc cao dùng để cấp nước của nhà máy xử lý
Hanningfiled. Nước thải trên được chấp thuận sử dụng khoảng 30.000m3/ ngày của
hệ thống thoát nước từ năm 1997 đến 1998. Giai đoạn của hai của dự án liên quan
đến một số ứng dụng truyền thống của tái sử dụng – thải bỏ nguồn nước vào hệ
thống sông và cải thiện nước thải xử lý tại nguồn ở nhà máy Langford. Với thời
hạn của dự án tới năm 2000 và nhà máy xử lý mới bậc 3 đã được vận hành vào đầu
năm 2002. Nước sau khi xử lý thải trực tiếp vào sông Chelmer và sau đó dẫn dọc
theo 4 km chiều dài sông (2,5 miles) theo hướng dòng chảy về trạm xử lý Langford
đề cấp cho sinh hoạt.
Ngoài ra, còn một số ví dụ về tái sử dụng trực tiếp nước sau xử lý ở vương quốc
Anh, mục đích chính cho việc tưới tiêu: công viên, sân golf, các bờ cỏ ven đường,
cũng như các khu vực buôn bán, nơi rửa xe, trang trại nuôi cá và một số nganh
công nghiệp (ví dụ như hệ thống làm mát máy phát điện). Một trong số dự án gần
đây là dự án Waterwise được bắt đầ vào tháng 01/1999 để tái sử dụng nước cho
quận Beazer Homes. Nước thải từ 500 nhà dân được xử lý bằng công nghệ truyền
thống, sau đó 70% nước trên được thải ra sông và 30% còn lại được xử lý bậc 3
trước khi được phân phối lại cho 130 hộ dân có mạng lưới cấp nước song song để
tái sử dụng lại nước.
Có một số dự án với quy mô pilot đang được hướng dẫn ngiên cứu tái sử dụng
nước xám phát thải từ nước rửa máy móc, tắm giặt và dội rửa toilets. Kể từ khi
khoảng 40% trên tổng số nhu cầu nước cần thiết ở Anh được dùng trong sinh hoạt,
30% trong số đó được sử dụng để dội rửa toilets. Ở một số nghiên cứu, nước thải
bỏ cũng được gom lại từ nóc nhà, được xử lý và trộn lẫn với nước xám để tái sử
dụng.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
17
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước kênh Nhiêu Lộc bằng phương pháp oxy hóa nâng cao
GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM BẰNG
CÔNG NGHỆ OXY HÓA NÂNG CAO
1.3.1. Sự cần thiết của công nghệ cao
a. Yêu cầu mở rộng thêm danh mục các chất ô nhiễm, độc hại và thắt chặt
giới hạn nồng độ cho phép của các chất ô nhiễm
1.3.
Hóa chất bảo vệ thực vật bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ dại, thuốc trừ nấm bệnh
là những hóa chất độc hại, có loại rất bền vững, khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên
theo thời gian. Tại những nước sản xuất nông nghiệp lúc nước, như Việt Nam, lượng
hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng ngày càng tăng, trung bình khoảng 4-5 kg/ha.năm,
nên lượng hóa chất bảo vệ thực vật tan trong nước, ngấm vào đất, xâm nhập vào nguồn
nước mặt, sông ngòi, ao hồ và lan truyền trong các mạch nước ngầm, tích lũy ngày
càng nhiều. Trong số này, đáng chú ý nhiều nhất là những chất ô nhiễm hữu cơ bền
vững (Persistant Organic Pollutants – POPs), là những chất không bị phân hủy trong
môi trường theo thời gian, có thể di chuyển từ vùng này đến vùng khác, lan truyền rất
xa mà không bị thay đổi tính chất. Những chất này gây ảnh hưởng rất lớn đối với sức
khỏe con người và hệ sinh thái, gây ung thư, tổn thương hệ thần kinh, rối loạn sinh
sản, quái thai, phả hủy hệ miễn dịch, dẫn đến tử vong. Những chất này là đối tượng
của Công ước quốc tế Stockholm đã được 51 nước kí kết, trong đó có Việt Nam, cam
kết xử lý triệt để, tiêu hủy, không sử dụng, không sản xuất và tàng trữ. Công ước
Stockholm nêu đích danh 12 nhóm chất sau đây:
- Aldrin và dieldrin – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, chủ yếu ngũ cốc,
cây bông vải và trừ mối
- Clordane – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, râu quả, khoai tây, mía, cây
ăn trái, củ, cây bông vải.
- DDT – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, đặc biệt là bông vải và diệt côn
trùng gây dịch sốt rét và thương hàn.
- Endrine – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, đặc biệt là cũng bông vải,
cây có hạt cũng như dùng để diệt chuột.
- Mirex – họ thuốc trừ sâu và các loại côn trùng. Ngoài ra còn được sử dụng làm chất
chống cháy cho chất dẻo, cao su.
- Heptachlor – là họ thuốc trừ sâu chủ yếu diệt các loại sâu bệnh trong đất, mối hay
còn dùng để diệt muỗi gây bệnh sốt rét.
- Hexachlorbenzel – là họ thuốc trừ nấm trong hạt ngũ cốc.
SVTH: Lê Quang Thắng
GVHD: TS. Thái Phương Vũ
18
