Nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải đô thị khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên đến năm 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

ĐỊNH HƯỚNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ THU GOM VÀ
XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƠ THỊ KHU VỰC PHÍA BẮC
THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN ĐẾN NĂM 2020

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

i


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH.................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG................................................................................................vi
KÍ HIỆU VIẾT TẮT...............................................................................................vii
MỞ ĐẦU..................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................3
1.1. Tổng quan về hệ thống thoát nước và các vấn đề cơ bản trong thiết kế hệ
thống thoát nước....................................................................................................3
1.1.1. Tổng quan về hệ thống thoát nước...............................................................3
1.1.2. Các vấn đề cơ bản trong lựa chọn hệ thống thốt nước đơ thị.....................7
1.2. Hệ thống và tổ chức thốt nước thải tại các đơ thị Việt Nam..........................8
1.2.1. Hiện trạng hệ thống thốt nước thải tại các đơ thị Việt Nam....................8
1.2.2. Định hướng hệ thống thốt nước đơ thị Việt Nam....................................8
1.2.3. Tổ chức hệ thống thốt nước đơ thị Việt Nam..........................................9
1.3. Tổng quan về cơng nghệ và cơng trình xử lý nước thải đô thị......................11
1.3.1. Sơ lược về dây chuyền cơng nghệ xử lý nước thải.................................11

1.3.2. Các cơng trình xử lý nước thải và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật....................12
1.4. Giới thiệu chung về thành phố Thái Nguyên................................................35
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
................................................................................................................................. 42
2.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................42
2.2. Nội dung nghiên cứu....................................................................................42
2.3. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................42
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu.....................................................42
2.3.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế...................................................43
2.3.3. Phương pháp mơ hình tốn.....................................................................43

ii


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................48
3.1. Hiện trạng hệ thống thoát nước và cơ sở hạ tầng, dân cư khu vực phía Bắc
thành phố Thái Nguyên.......................................................................................48
3.1.1. Hiện trạng cơ sở hạ tầng.........................................................................48
3.1.2. Hiện trạng hệ thống thoát nước chung khu vực nghiên cứu...................50
3.1.3. Hiện trạng xả nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư..............................55
3.2. Nghiên cứu về quy hoạch và sự phát triển của thành phố Thái Nguyên đến
năm 2020.............................................................................................................57
3.2.1. Quy hoạch thành phố Thái Nguyên đến năm 2020.................................57
3.2.2. Sự phát triển của thành phố Thái Nguyên đến năm 2020.......................60
3.3. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải đô thị cho
khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên...........................................................63
3.3.1. Những thuận lợi và khó khăn trong việc thu gom nước thải đô thị tại khu
vực nghiên cứu.................................................................................................63
3.3.2. Mục tiêu cần đạt khi đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom và xử
lý nước thải khu phía Bắc thành phố Thái Nguyên..........................................64

3.3.3. Đề xuất các phương án thu gom và xử lý nước thải cho khu vực nghiên
cứu...................................................................................................................64
3.4. Thiết kế mạng lưới thu gom và xử lý nước thải khu vực phía Bắc thành phố
Thái Nguyên theo phương án lựa chọn................................................................66
3.4.1. Giải pháp chống ngập úng cục bộ..........................................................66
3.4.2. Giải pháp thu gom nước thải theo từng tuyến đường cụ thể...................68
3.4.3. Giải pháp xử lý nước thải đô thị khu phía Bắc thành phố Thái Ngun. 73
3.4.4. Mơ phỏng các q trình thủy lực trên mạng thốt nước khu phía Bắc
thành phố Thái Nguyên....................................................................................85
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ......................................................................100
1. Kết luận.........................................................................................................100
2. Khuyến nghị..................................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................102

iii


PHỤ LỤC.............................................................................................................104

iv


DANH MỤC HÌNH

v


Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống thốt nước chung...........................................................

Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống thốt nước riêng............................................................

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống thốt nước nửa riêng.....................................................
Hình 1.4. Sơ đồ tổ chức thốt nước và xử lý nước thải đơ thị

...............................................................................................................................

Hình 1.5. Sơ đồ chung của một trạm xử lý nước thải............................................
Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại, quy mơ 10 người sử dụng

...............................................................................................................................

Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo giếng thấm.......................................................................

Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo bãi lọc ngầm....................................................................

Hình 1.9. Sơ đồ quá trình xử lý nước thải trong đất..............................................
Hình 1.10. Cơ chế quá trình xử lý nước thải trong hồ sinh vật

...............................................................................................................................
Hình 1.11. Nguyên lý quá trình XLNT bằng phương pháp

bùn hoạt tính..........................................................................................................

Hình 1.12. Các kiểu dịng chảy trong bể aeroten...................................................

Hình 1.13. Sơ đồ hoạt động của hệ thống aeroten SBR.........................................

Hình 1.14. Sơ đồ hệ thống aeroten Bardenpho......................................................

Hình 1.15. Sơ đồ XLNT theo nguyên tắc thổi khí kéo dài.....................................

Hình 1.16. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của kênh ơxy hố

tuần hồn...............................................................................................................

Hình 1.17. Sơ đồ ngun lý lọc dính bám.............................................................

Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống đĩa lọc sinh học...........................................................

Hình 1.19. Sơ đồ cấu tạo bể lắng hai vỏ................................................................
Hình 1.20. Sơ đồ cấu tạo bể lắng trong kết hợp ngăn lên men

...............................................................................................................................

Hình 1.21. Sơ đồ cấu tạo bể lọc kỵ khí..................................................................
Hình 1.22. Sơ đồ cấu tạo và ngun tắc hoạt động của bể

UASB....................................................................................................................

vi


Hình 2.1. Các khối xử lý chính của mơ hình SWMM...........................................
Hình 2.2. Sơ đồ mơ phỏng mạng lưới thốt nước trong

SWMM..................................................................................................................

Hình 2.3. Giao diện làm việc của mơ hình Steady.................................................
Hình 2.4. Giao diện tính tốn cân bằng vật chất trên mơ hình

Steady....................................................................................................................

Hình 2.5. Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu trong bản đồ tổng

thể thành phố Thái Nguyên....................................................................................

Hình 3.1. Sơ đồ thu gom nước trước nhà – Kiểu K1.............................................

Hình 3.2. Sơ đồ thu gom nước sau nhà – Kiểu K2................................................

Hình 3.3. Sơ đồ thu nước thải sau nhà có bơm – Kiểu K3.....................................

Hình 3.4. Sơ đồ thu nước thải với ga tách - Kiểu K4.............................................
Hình 3.5. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải theo phương án 1

...............................................................................................................................
Hình 3.6. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải theo phương án 2

...............................................................................................................................
Hình 3.7. Sơ đồ cơng nghệ theo phương án chọn thiết lập trên

Steady....................................................................................................................

Hình 3.8. Giao diện nhập các thơng số cho nguồn đầu vào...................................

Hình 3.9. Nhập các thơng số cho cơng trình tiền xử lý..........................................
Hình 3.10. Nhập các thơng số cho cơng trình xử lý sinh học

...............................................................................................................................
Hình 3.11. Kết quả tính tốn cân bằng chất hệ thống xử lý

nước thải bằng mơ hình Steady.............................................................................

Hình 3.12. Sơ đồ mơ phỏng mạng thốt nước khu vực nghiên

cứu.........................................................................................................................

Hình 3.13. Giao diện nhập dữ liệu cho tiểu lưu vực..............................................

Hình 3.14. Giao diện khai báo thơng số mưa.........................................................

Hình 3.15. Chuỗi thời gian mưa............................................................................

vii


Hình 3.16. Đường đặc tính của trận mưa...............................................................

Hình 3.17. Sơ đồ chơn cống..................................................................................

Hình 3.18. Giao diện nhập dữ liệu cho nút............................................................

Hình 3.19. Giao diện nhập dữ liệu cho cống.........................................................

Hình 3.20. Giao diện khai báo hồ điều hịa............................................................
Hình 3.21. Kết quả mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên

hệ thống thốt nước tại thời điểm đầu trận mưa....................................................
Hình 3.22. Kết quả mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên

hệ thống thốt nước tại thời điểm kết thúc trận mưa..............................................
Hình 3.23. Kết quả mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên

hệ thống thốt nước tại thời điểm đầu trận mưa....................................................
Hình 3.24. Kết quả mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên

hệ thống thốt nước tại thời điểm trận mưa kết thúc..............................................
Hình 3.25. Khai báo mức nước dâng trên sông Cầu và đường

cong đại diện.........................................................................................................

Hình 3.26. Mực nước thải trong cống khi có nước dâng.......................................

Hình 3.27. Giao diện nhập thơng số cửa van.........................................................

Hình 3.28. Giao diện khai báo đối tượng bơm.......................................................

Hình 3.29. Diễn biến của dịng chảy trong cống khi có bơm.................................

Hình 3.30. Kiểu A - Trạm bơm trong điều kiện bình thường.................................
Hình 3.31. Kiểu B - Trạm bơm trong điều kiện lũ và Trạm xử

lý nước thải vẫn làm việc......................................................................................
Hình 3.32. Kiểu C - Trạm bơm trong điều kiện lũ và Trạm xử

lý nước thải không làm việc.................................................................................

viii


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Bảng tổng hợp các cơng trình xử lý nước thải.......................................

Bảng 1.2. Mực nước sông Cầu (m) ứng với tần suất lũ.........................................
Bảng 1.3. Tài liệu quan sát mưa lũ của trạm khí tượng thủy

văn Thái Nguyên...................................................................................................
Bảng 1.4. Giá trị sản xuất công nghiệp trên địa bàn thành phố

Thái Nguyên..........................................................................................................

Bảng 1.5. Hoạt động phát thanh, truyền hình........................................................
Bảng 1.6. Số giáo viên và phổ thông trên địa bàn (năm 2010)

...............................................................................................................................

Bảng 3.1. Hiện trạng các tuyến đường (năm 2010)...............................................
Bảng 3.2. Thống kê dân số trong khu vực nghiên cứu đến

năm 2011...............................................................................................................
Bảng 3.3. Chất lượng môi trường nước mặt (trên các tuyến

suối đổ ra sông Cầu) khu vực nghiên cứu, năm 2010............................................

Bảng 3.4. Quy hoạch các khu dân cư phường Đồng Quang..................................

Bảng 3.5. Quy hoạch khu dân cư hồ điều hòa Xương Rồng..................................
Bảng 3.6. Quy hoạch khu dân cư số 2 phường Hoàng Văn

Thụ........................................................................................................................

Bảng 3.7. Quy hoạch khu dân cư số 4 phường Túc Duyên....................................

Bảng 3.8. Quy hoạch khu dân cư số 7 phường Túc Duyên....................................
Bảng 3.9. Quy hoạch khu dân cư số 2 phường Quang Trung

...............................................................................................................................
Bảng 3.10. Tính tốn số lượng dân trong khu vực nghiên cứu

...............................................................................................................................
Bảng 3.11. Dân số khu vực nghiên cứu theo quy hoạch phát

triển.......................................................................................................................
Bảng 3.12. Thống kê tải trọng thuỷ lực yêu cầu của Trạm xử

lý nước thải............................................................................................................

ix


Bảng 3.13. Tải trọng chất ô nhiễm cần xử lý.........................................................

Bảng 3.14. Yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý tại trạm.................................
Bảng 3.15. Thông số kỹ thuật cơ bản các cơng trình trong

trạm xử lý nước thải..............................................................................................

Bảng 3.16. Phân chia số lượng tiểu lưu vực..........................................................

Bảng 3.17. Bảng kết quả tính tốn đối với hồ điều hịa.........................................
Bảng 3.18. Thơng số kỹ thuật cơ bản của hệ thống thoát nước

đề xuất...................................................................................................................

x


KÍ HIỆU VIẾT TẮT

1
2
3
4

Kí hiệu viết tắt
BOD (Biochemical Oxygen Demand)
COD (Chemical Oxygen Demand)
DO (Dissolve oxygen)
EPA (The US Environment Protection

Tên kí hiệu
Nhu cầu oxy sinh học
Nhu cầu oxy hóa học
Oxy hịa tan
Cơ quan bảo vệ môi trường H

5
6
7
8
9

Agency)
MPN (Most Probable Number)
TSS (Total Suspended Solid)
TCVN
QCVN
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Kỳ
Số vi khuẩn có thể lớn nhất
Tổng chất rắn lơ lửng
Tiêu chuẩn Việt Nam
Quy chuẩn Việt Nam
Bể lọc ngược qua tầng bùn k

10
11
12

SBR (Sequencing Batch Reactor)
SWMM (Storm Water Management Model)
XLNT

khí
Bể phản ứng theo mẻ
Mơ hình quản lý nước mưa
Xử lý nước thải

xi

MỞ ĐẦU
Cùng với chất thải rắn, nước thải là vấn đề gây bức xúc tại hầu hết các đô thị
Việt Nam. Thành phố Thái Nguyên là đô thị loại I, với hơn 250 ngàn dân cũng đang
đứng trước thách thức của sự mâu thuẫn giữa phát triển kinh tế xã hội và các vấn đề
ô nhiễm môi trường. Thành phố Thái Ngun có số dân lớn, mỗi ngày ước tính có
khoảng 20 – 30 ngàn mét khối nước thải chưa được xử lý/hoặc xử lý chưa đạt tiêu
chuẩn, chứa một lượng rất lớn các chất ơ nhiễm trong đó có các chất hữu cơ, dinh
dưỡng và vi khuẩn đổ vào nguồn tiếp nhận mơi trường xung quanh. Đây cũng chính
là một trong những nguyên nhân gây suy thoái chất lượng nước sông Cầu - một
trong 3 con sông hiện đang được quan tâm do môi trường tại lưu vực đã và đang
chịu tác động xấu từ các quá trình hoạt động phát triển kinh tế xã hội gây nên.
Thực tế cho thấy, hiện nay, hệ thống thoát nước của hầu hết các khu vực thành
phố Thái Nguyên đã xuống cấp, khơng cịn khả năng đáp ứng được với nhu cầu tiêu
thoát nước cho thành phố (đặc biệt là vào mùa mưa lũ) [14], quan trọng hơn là hàng
ngày vẫn có hàng nghìn mét khối nước thải sinh hoạt của người dân sau khi xử lý sơ
bộ qua các bể tự hoại đổ trực tiếp ra sông Cầu, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến
chất nước nước sơng. Đây cũng chính là một trong thách thức đặt ra cần giải quyết
trong đó có lĩnh vực mơi trường, khi thành phố Thái Ngun đã là đô thị loại I vào
năm 2010.
Xuất phát từ điều kiện thực tiễn nêu trên, luận văn lựa chọn đề tài: “Định
hướng nâng cao hiệu quả thu gom và xử ký nước thải đơ thị khu vực phía Bắc
thành phố Thái Nguyên đến năm 2020”.
Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá được hiện trạng thu gom và xử
lý nước thải của khu trung tâm phía Bắc thành phố Thái Nguyên; dự báo khả năng
thu gom, từ đó đề xuất được giải pháp nhằm cải thiện mạng lưới thu gom, xử lý
nước thải cho khu vực, định hướng đến năm 2020.


Phạm vi nghiên cứu:

Khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên thuộc địa bàn của 09 phường:
Quang Trung, Quán Triều, Quang Vinh, Phan Đình Phùng, Hồng Văn Thụ, Trưng
Vương, Gia Sàng, Đồng Quang, Túc Duyên.
Tổng diện tích lưu vực nghiên cứu là khoảng 1200 ha.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về hệ thống thoát nước và các vấn đề cơ bản trong thiết kế
hệ thống thoát nước
1.1.1. Tổng quan về hệ thống thốt nước
Hệ thống thốt nước là tổ hợp các cơng trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật
được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ thoát nước thải ra khỏi khu vực.
Phân loại hệ thống thoát nước thải: tùy thuộc vào phương thức thu gom, vận
chuyển, mục đích và yêu cầu cần xử lý mà phân chia thành:
- Hệ thống thoát nước chung;
- Hệ thống thoát nước riêng: bao gồm hệ thống riêng hồn tồn và hệ thống
riêng khơng hồn tồn.
- Hệ thống thốt nước nửa riêng;
- Hệ thống thốt nước hỗn hợp.
* Hệ thống thốt nước chung

Hình TỔNG QUAN TÀI LIỆU.1. Sơ đồ hệ thống thoát nước chung
1. Mạng lưới đường phố
2. Giếng thu nước mưa
3. Cống góp chính
4. Giếng tách nước mưa
5. Cống xả nước mưa

6. Mương rãnh thu nước mưa
7. Mạng lưới thốt nước xí nghiệp

8. Trạm xử lý nước thải
9. Cống xả


Hệ thống thốt nước chung là hệ thống, trong đó mọi loại nước thải (nước
mưa, nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất) được dẫn – vận chuyển trong cùng
một mạng lưới cống tới trạm xử lý nước thải hoặc vào nguồn tiếp nhận. Nhiều
trường hợp người ta xây dựng những giếng tràn tách nước mưa tại những điểm cuối
của đoạn cống góp nhánh và đầu các cống góp chính để xả phần lớn lượng nước
mưa của các trận mưa lớn đổ ra nguồn nước gần đó để giảm bớt kích thước cống,
giảm lưu lượng nước mưa tới trạm bơm, lên cơng trình xử lý và thu hồi tồn bộ
nước thải khi trời không mưa và cả nước mưa đầu trận để xử lý [15].
- Ưu điểm của hệ thống:
+ Tốt nhất về mặt vệ sinh vì tồn bộ nước thải đều được xử lý (nếu không tách
nước mưa);
+ Kinh tế đối với các khu nhà cao tầng vì tổng chiều dài của mạng tiểu khu và
mạng đường phố giảm (30 – 40%) so với hệ thống thoát nước riêng hồn tồn. Chi
phí quản lý mạng giảm từ 15 đến 20%.
- Nhược điểm của hệ thống:
Đối với các khu nhà thấp tầng thì:
+ Chế độ thủy lực trong ống dẫn và các cơng trình khơng điều hịa, nhất là
trong điều kiện mưa lớn như ở nước ta (Khi lưu lượng nhỏ bùn cát có thể lắng đọng,
cịn khi mưa lớn có thể gây ngập úng cục bộ). Quản lý vận hành rất phức tạp.
+ Vốn đầu tư ban đầu cao do khơng có sự ưu tiên đối với từng loại nước thải.
- Điều kiện áp dụng:
+ Giai đoạn đầu xây dựng hệ thống thốt nước riêng;
+ Những đơ thị hoặc khu đơ thị nhà cao tầng, trong nhà có bể tự hoại;
+ Nguồn tiếp nhận lớn, cho phép xả nước thải với mức độ xử lý thấp;
+ Địa hình thuận lợi cho thoát nước, hạn chế được số lượng thiết bị và cột
nước bơm (hạn chế vốn đầu tư ban đầu);

+ Cường độ mưa khu vực nhỏ.


* Hệ thống thoát nước riêng
1. Mạng thoát nước sinh hoạt
2. Mạng thốt nước mưa
3. Đường ống có áp
4. Cống xả nước thải đã xử lý
5. Cống xả nước mưa và nước thải
đã xử lý quy ước sạch
Hình TỔNG QUAN TÀI LIỆU.2. Sơ đồ hệ
thống thoát nước riêng
Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới: một mạng
lưới dùng để thoát nước thải bẩn (như nước thải sinh hoạt), trước khi xả ra nguồn
tiếp nhận bắt buộc phải xử lý; một mạng lưới khác dùng để vận chuyển nước thải
quy ước là sạch (như nước mưa) có thể xả thẳng vào nguồn tiếp nhận. Tùy vào mức
độ ơ nhiễm, nước thải sản xuất có thể được vận chuyển chung với nước thải sinh
hoạt (nếu độ nhiễm bẩn cao) hoặc chung với nước mưa (nếu độ nhiễm bẩn thấp).
Nước thải sản xuất có chứa các chất bẩn tương tự như nước thải sinh hoạt thì được
dẫn chung với nước thải sinh hoạt trong cùng một mạng lưới. Nếu nước thải sản
xuất có chứa các chất khác với nước thải sinh hoạt và không thể xử lý chung hoặc
có chứa các chất độc (kiềm, axit,...) thì nhất thiết phải vận chuyển trong một mạng
lưới riêng biệt [15].
- Ưu điểm:
+ Chỉ phải làm sạch nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất nên khối lượng
các cơng trình đầu tư nhỏ, giá thành xử lý thấp;
+ Giảm được vốn đầu tư xây dựng;
+ Chế độ thủy lực của hệ thống ổn định, thuận lợi trong công tác vận hành.
- Nhược điểm:
+ Tổng chiều dài hệ thống đường ống lớn (tăng 30 – 40% so với hệ thống

thoát nước thải chung);
+ Tồn tại song song nhiều hệ thống cơng trình, mạng trong đô thị;


+ Điều kiện vệ sinh kém hơn vì chất bẩn trong nước mưa không được xử lý
mà thải trực tiếp ra ngồi mơi trường (nhất là khi nguồn nước ít, khả năng pha lỗng
kém).
- Điều kiện ứng dụng:
+ Đơ thị lớn, tiện nghi;
+ Địa hình khơng thuận lợi, địi hỏi xây dựng nhiều trạm bơm, cột nước bơm
lớn;
+ Cường độ mưa lớn;
+ Nước thải đòi hỏi phải xử lý sinh hóa;
+ Hệ thống thốt nước riêng hồn tồn khơng phù hợp với những vùng ngoại
ô, hoặc giai đoạn đầu xây dựng hệ thống thốt nước của đơ thị.
* Hệ thống thốt nước nửa riêng

Hình TỔNG QUAN TÀI LIỆU.3. Sơ đồ hệ thống thoát nước nửa riêng
Hệ thống thoát nước nửa riêng là hệ thống trong đó ở những điểm giao nhau
giữa hai mạng lưới độc lập người ta xây dựng giếng tràn (hố ga tách) tách nước
mưa. Tại những giếng này, khi lưu lượng nước mưa ít (giai đoạn đầu của trận mưa)
chất lượng nước mưa bẩn, nước mưa sẽ chảy vào mạng lưới thốt nước sinh hoạt,
theo cống góp chung đến dẫn đến trạm xử lý; khi lưu lượng nước mưa lớn (các trận
mưa kéo dài, ví dụ, sau 20 phút đầu của trận mưa lớn), chất lượng nước tương đối
sạch, nước mưa sẽ tràn qua giếng tách theo cống xả ra nguồn tiếp nhận [17].


- Ưu điểm:
+ Về vệ sinh thì tốt hơn hệ thống thốt nước riêng vì trong thời gian mưa (ban
đầu), các chất bẩn không theo nước mưa xả trực tiếp vào nguồn;

+ Phối hợp được ưu điểm của cả hai loại hệ thống trên.
- Nhược điểm:
+ Vốn đầu tư ban đầu khá cao vì phải xây dựng đồng thời hai hệ thống;
+ Những chỗ giao nhau của hai mạng phải xây giếng (hố ga tách) nước mưa,
thường không đạt hiệu quả mong muốn về vệ sinh.
- Điều kiện ứng dụng:
+ Ứng dụng tốt tại các đơ thị có dân số >50.000 người;
+ Yêu cầu mức độ xử lý cao khi:
+ Nguồn tiếp nhận trong đơ thị nhỏ, khơng có dịng chảy;
+ Những nơi có nguồn nước sử dụng mục đích tắm, thể thao;
+ Nguồn tiếp nhận yêu cầu chất lượng nước thải tốt khi xả vào.
1.1.2. Các vấn đề cơ bản trong lựa chọn hệ thống thốt nước đơ thị
Tùy theo điều kiện cụ thể mà có thể lựa chọn loại sơ đồ hệ thống thoát nước
phù hợp trên cơ sở so sánh các yếu tố kinh tế - kỹ thuật – môi trường.
Không được xả nước thải vào kênh hở, nếu trong kênh v<0,05m/s và Q<1m 3/s.
Không được xả nước thải vào bãi tắm, hồ nuôi cá,...nếu không được sự đồng ý của
đơn vị chủ quản.
Thoát nước thải cho các nhà máy xí nghiệp, cơ sở sản xuất kinh doanh thường
theo ngun tắc riêng hồn tồn.
Trong các đơ thị lớn (dân số > 50.000 người) với mức độ tiện nghi khác nhau
có thể áp dụng hệ thống thốt nước nửa riêng (trên thế giới có khoảng 33% áp dụng
hệ thống thoát nước loại này) [12].
Quy hoạch thoát nước phải tính đến điều kiện của địa phương và khả năng
phát triển kinh tế, xây dựng cơng trình mới phải kết hợp hiệu quả của cơng trình sẵn
có.
Khi quy hoạch hệ thống thốt nước cần tính đến:


- Lưu lượng và nồng độ các loại nước thải ở các giai đoạn khác nhau;
- Khả năng giảm lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải công

nghiệp bằng việc áp dụng công nghệ hợp lý với hệ thống thốt nước tuần hồn hay
nối tiếp trong các khu cơng nghiệp;
- Cần xem xét lợi ích xử lý chung nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất
công nghiệp;
- Khái quát về chất lượng nước thải tại điểm sử dụng và tại các điểm xả vào
nguồn tiếp nhận.
1.2. Hệ thống và tổ chức thoát nước thải tại các đơ thị Việt Nam
1.2.1. Hiện trạng hệ thống thốt nước thải tại các đô thị Việt Nam
Hiện nay hệ thống thốt nước của các đơ thị Việt Nam chủ yếu vẫn là hệ thống
cống chung giữa nước mưa và nước thải. Hầu hết nước thải sinh hoạt chưa được xử
lý.
Do đặc điểm hình thành và phát triển thốt nước đơ thị Việt Nam là trong điều
kiện tài chính hạn chế do đó mạng lưới thốt nước vừa thiếu vừa chắp vá, mạng lưới
cống chung chưa đem lại hiệu quả trong việc thốt nước thải.
Cống thốt nước thường có độ dốc nhỏ, chất lượng thấp, nước ngầm thấm vào
cống nhiều, về mùa khô nước chảy chậm gây hiện tượng lắng đọng cặn trong cống.
Hệ thống cống thốt nước khơng kín ảnh hưởng tới các yêu cầu về cảnh quan
môi trường [10].
1.2.2. Định hướng hệ thống thốt nước đơ thị Việt Nam
Theo tài liệu [3] việc lựa chọn hệ thống thoát nước phải đảm bảo các mục tiêu
như: giá thành thấp, tôn trọng các điều kiện vệ sinh môi trường...
Các căn cứ chính để lựa chọn là:
- Các điều kiện kỹ thuật, điều kiện cụ thể của từng đơ thị (địa hình, khí tượng,
thuỷ văn, mạng lưới thốt nước hiện có, mật độ dân cư...)
- Những điều kiện kinh tế: chi phí đầu tư, chi phí bảo trì, khai thác, vận hành
thiết bị...
- Quy hoạch phát triển đô thị...


Ngồi ra cịn có các căn cứ khác như:

Mục tiêu chủ yếu của việc thoát nước trong giai đoạn đầu:
Nếu lấy nhiệm vụ chống ngập úng do mưa làm trọng thì tất yếu phải lựa chọn
kiểu hệ thống mà trong đó phải thoả mãn yêu cầu trước hết là để thốt nước mưa,
cịn nhiệm vụ thốt nước thải chỉ là kết hợp. Trong trường hợp này ở nước ta
thường áp dụng phổ biến kiểu cống chung trong đó nước thải phải được xử lý cục
bộ bằng bể tự hoại. Tuy nhiên cần phải xem xét đến điều kiện khi đầu tư giai đoạn
tiếp theo thì có thể từng bước chuyển đổi dần thành hệ thống cống riêng. Dự án
thoát nước Nhiêu Lộc – Thị Nghè (NL-TN-1999) là ví dụ.
Ngược lại nếu dự án nhằm mục tiêu chính là thu gom và xử lí nước thải thì
việc lựa chọn kiểu hệ thống nào cần phải được so sánh dựa trên những căn cứ khoa
học và những điều kiện cụ thể của từng đô thị nhưng nên thiên về việc áp dụng hệ
thống cống riêng để đảm bảo lợi ích lâu dài. Dự án thốt nước Thành phố Huế là
một ví dụ.
Khả năng của nguồn vốn đầu tư:
Cụ thể hơn là liệu có bao nhiêu tiền để thực hiện dự án đó. Đơi khi chính yếu
tố này quyết định việc lựa chọn phương án.
Trình độ dân trí:
Việc lựa chọn hệ thống thốt nước phải cân nhắc sự phù hợp với tập quán xã
hội của đa số người dân trong đơ thị đó.
1.2.3. Tổ chức hệ thống thốt nước đơ thị Việt Nam
Đối với nước thải đơ thị tổ chức thốt nước có thể theo hình thức tập trung,
phân tán và thốt nước cục bộ.
Khi thoát nước tập trung, nước thải từ các tuyến cống cấp II (tuyến cống lưu
vực) đưa về tuyến cống cấp I (tuyến cống chính) sau đó được bơm về trạm xử lý
nước thải tập trung. Như vậy nước thải sẽ được dẫn ra khỏi đô thị xử lý đến mức độ
yêu cầu và xả ra nguồn nước mặt có khả năng tự làm sạch lớn (đối tượng sơng hồ
ngoại thành).


Dạng thốt nước tập trung đảm bảo cho mơi trường có độ an tồn cao, ít bị ơ

nhiễm. Xử lý nước thải tập trung dễ kiểm soát và quản lý. Tuy nhiên việc đầu tư
thoát nước thải tập trung rất tốn kém do việc xây dựng tuyến cống chính dài và sâu,
số lượng trạm bơm chuyển tiếp nhiều... Mặt khác khi đô thị phát triển không đồng
bộ theo không gian và thời gian việc xây dựng trạm xử lý tập trung và tuyến cống
chính là khơng phù hợp. Việc đầu tư kinh phí lớn cho các cơng trình này ngay từ
đầu rất khó khăn.
Do khó khăn và khơng kinh tế khi xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài
trên địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường dùng hệ thống
thoát nước phân tán theo các lưu vực sơng hồ. Do đặc điểm địa hình và sự hình
thành các đơ thị nước ta, hệ thống thốt nước thường phân ra các lưu vực nhỏ và
độc lập. Trạm xử lý nước thải phân tán thường là loại quy mô nhỏ và vừa. Xây dựng
các trạm xử lý nhỏ và vừa sẽ tận dụng được điều kiện tự nhiên cũng như khả năng
làm sạch của các sông hồ đô thị để phân huỷ chất bẩn.
Việc xây dựng hệ thống thoát nước dạng phân tán cũng phù hợp với điều kiện
kinh tế hạn hẹp và sự phát triển đô thị. Tổng giá thành xây dựng hệ thống thoát
nước phân tán giảm đáng kể do không phải xây dựng các tuyến thốt nước thải tập
trung, các khu vực đơ thị trong cùng một lưu vực thường được phát triển đồng thời,
do đó việc xây dựng hệ thống thốt nước phân tán sẽ khơng bị lãng phí. Các cơng
trình xử lý phân tán thường được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý.
Nhược điểm chính của hệ thống thốt nước phân tán là dễ làm mất cảnh quan
do việc xây dựng trạm xử lý bên trong đô thị. Nếu thiết kế và vận hành khơng đúng
kỹ thuật có thể gây ra mùi hơi thối khó chịu ảnh hưởng đến môi trường khu đô thị
xung quanh. Nếu trong nước thải sau khi xử lý hàm lượng nitơ (N) và phốtpho (P)
cịn cao có thể gây nhiễm bẩn thứ cấp cho sông hồ đô thị do hiện tượng phú dưỡng.
Trạm xử lý nước thải phân tán có quy mơ, cơng nghệ và mức độ xử lý rất khác
nhau, do đó việc quản lý và vận hành chúng rất phức tạp. Việc tìm vị trí đặt các
trạm xử lý phân tán trong đơ thị cũng có thể gặp nhiều khó khăn.


Hệ thống thốt nước phân tán thích hợp cho các đơ thị có dạng hệ thống thốt

nước riêng hoặc nửa riêng, nằm trong vùng địa hình bằng phẳng nhiều sơng hồ...
Các ví dụ điển hình cho hệ thống thốt nước phân tán là: hệ thống thoát nước Hà
Nội với 7 vùng, hệ thống thoát nước thành phố Đà Lạt với 5 khu vực...[7].
Trong trường hợp các đối tượng thoát nước nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc
cách xa hệ thống thoát nước tập trung, người ta thường sử dụng hệ thống thoát nước
thải cục bộ kết hợp với xử lý tại chỗ. Nước thải sau khi xử lý đạt các tiêu chuẩn vệ
sinh được cho thấm vào đất hoặc thải trực tiếp vào sơng hồ...Ví dụ điển hình cho
thoát nước cục bộ là ở khu vực Linh Đàm - Định Cơng - Pháp Vân thuộc phía Nam
Hà Nội. Mạng lưới thốt nước cục bộ có thể có đường cống hoặc khơng có đường
cống, trạm xử lý có hiệu quả xử lý khá cao, quản lý và vận hành đơn giản. Tuy
nhiên do các cơng trình của trạm xử lý bố trí gần nhà ở và khu dân cư nờn iu kin
v sinh cũn hn ch.

Nhà má y, xínghiệp

Cấp n ớ c sinh hoạ t

Khu dân c

Cấp n ớ c sinh hoạ t

Khu dân c

1

2

N ớ c m a

Đ ô t hị

N ớ c m a đợ t đầu

Tá i sử dụng

2

Tá i sử dụng

2

Xử l ý
t ạ i c hỗ

1
Xử l ý
t ạ i c hỗ

Cấp n ớ c
t uần hoàn

Cấp n ớ c c ô ng nghiệp

3

Nguồn t iÕp nhËn n í c t h¶i

1. Vị trí đặt trạm xử lý nước thải cơng nghiệp
2. Vị trí đặt trạm xử lý nước thải sinh hoạt phân tán
3. Vị trí đặt trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung

Hình TỔNG QUAN TÀI LIỆU.4. Sơ đồ tổ chức thốt nước và xử lý nước thải
đơ thị
1.3. Tổng quan về cơng nghệ và cơng trình xử lý nước thải đô thị
1.3.1. Sơ lược về dây chuyền công nghệ xử lý nước thải
Công nghệ xử lý nước thải được lựa chọn cho mỗi trường hợp cụ thể phụ
thuộc vào hai yếu tố chính: thành phần, tính chất và các điều kiện đầu vào khác của


nước thải, tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu ra… Trong nội dung xử lý nước thải
luôn bao gồm hai phần chính: xử lý nước thải và xử lý bùn cặn [5] [6].
Nội dung chính của q trình xử lý nước thải bao gồm:
-

Xử lý các vật chất lơ lửng vào keo;

-

Xử lý các vật chất tan (chủ yếu là các chất hữu cơ);

-

Xử lý các chất dinh dưỡng (N,P...);

-

Xử lý các vi sinh vật gây bệnh...

Nội dung chủ yếu của quá trình xử lý bùn bao gồm:
-

Bằng các biện pháp hoá học, sinh học, nhiệt học... để làm cho bùn khơng
cịn lên men, đảm bảo vệ sinh mơi trường (q trình ổn định bùn);

-

Làm khơ bùn bằng phương pháp tự nhiên hoặc nhân tạo;

-

Vận chuyển bùn đến nơi sử dụng hoặc nơi thải bỏ.

Sơ đồ chung của một trạm xử lý nước thải có thể biểu diễn thơng qua Hỡnh
TNG QUAN TI LIU.5 di õy:

Cặn lắng của
n ớ c thải

N ớ c thải

Xử lý n ớ c thải

Môi tr ờng
tiếp nhận

Xử lý bù n cặn

Nơi sử dụng
hoặc thải bỏ

Hỡnh TỔNG QUAN TÀI LIỆU.5. Sơ đồ chung của một trạm xử lý nước thải

1.3.2. Các cơng trình xử lý nước thải và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
1.3.2.1. Các công trình xử lý tại chỗ
a/. Bể tự hoại
Cơ chế hoạt động: Bể tự hoại là cơng trình xử lý nước thải sơ bộ đồng thời
thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng. Do vận tốc nước trong
bể nhỏ phần lớn cặn lơ lửng được lắng lại. Sau đó cặn lắng lên men yếm khí (lên
men axit) tạo ra các chất khí. Một số trường hợp bể được xây dựng thêm ngăn lọc kị
khí theo nguyên lý lọc ngược từ dưới lên [8].


Hình TỔNG QUAN TÀI LIỆU.6. Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại, quy mô 10 người sử
dụng
Hiệu quả xử lý: Hiệu quả lắng cặn (SS) đạt từ 40% - 60%. Khi ra khỏi bể tự
hoại COD của nước thải giảm 25 - 30%.
Phạm vi ứng dụng: Bể tự hoại có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành quản lý
thường dùng để xử lý nước thải tại chỗ cho các ngôi nhà tập thể, cụm dân cư dưới
500 người hoặc lưu lượng nước thải dưới 50 m3/ngày.
b/. Giếng thấm
Cơ chế hoạt động: Giếng thấm là cơng trình xử lý nước thải bằng phương
pháp lọc qua các lớp cát, sỏi và ôxy hố kỵ khí các chất hữu cơ được hấp phụ trờn
lp cỏt si ú.

>=300
A

A
lớ p n ớ c
200

0 =150

A-A

sỏi
xỉ
dăm

d

Hỡnh TNG QUAN TÀI LIỆU.7. Sơ đồ cấu tạo giếng thấm
Hiệu quả xử lý: Hầu hết các vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt do thời gian nước
lưu lại trong đất lâu.


Phạm vi ứng dụng: Giếng thấm thường được sử dụng sau bể tự hoại hay bể
lắng hai vỏ. Giếng thấm được sử dụng ở những nơi đất dễ thấm nước, mực nước
ngầm thấp...
c/. Bãi lọc ngầm
Cơ chế hoạt động: Khi đi qua bãi lọc ngầm các chất bẩn sẽ được hấp phụ theo
con đường thấm lọc sau đó chúng bị ơxy hố sinh hố (hiếu khí và kỵ khí) [9].

A

>=50
600-900

A-A

0.20~0.25%

0 100
500

A

Hình TỔNG QUAN TÀI LIỆU.8. Sơ đồ cấu tạo bãi lọc ngầm
Hiệu quả xử lý: Hầu hết các vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt do thời gian nước
lưu lại trong đất lâu.
Phạm vi ứng dụng: Bãi lọc ngầm thường được sử dụng sau bể tự hoại hay bể
lắng hai vỏ. Bãi lọc ngầm được sử dụng ở những nơi nước ngầm gần mặt đất và
không thể xây dựng giếng thấm.
1.3.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Một số các cơng trình xử lý cơ học như thiết bị chắn rác, bể lắng cát ... được
coi là công trình xử lý sơ bộ nước thải trước khi đưa vào dây chuyền cơng nghệ xử
lý vì vậy các cơng trình loại này khơng được xét đến trong nghiên cứu này.
Cơng trình xử lý bằng phương pháp cơ học được dùng đến nhiều nhất trong
các quy trình xử lý nước thải chính là các bể lắng. Các loại bể lắng thường được
dùng trước và sau cơng trình xử lý sinh học nhân tạo. Bể lắng dùng trước cơng trình
xử lý sinh học còn gọi là bể lắng đợt một, bể lắng đợt một có nhiệm vụ giảm bớt
lượng cặn lơ lửng và một phần BOD để đảm bảo cho hoạt động ổn định của công