Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho trung tâm thƣơng mại và khu nhà ở cao cấp vincom thái nguyên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.05 MB, 95 trang )
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MƠI TRƢỜNG
KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT CHO TRUNG TÂM
THƢƠNG MẠI VÀ KHU NHÀ Ở CAO CẤP VINCOM THÁI NGUYÊN
NGÀNH: Khoa học môi trường
MÃ SỐ: 7440301
Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Phú Tuấn
Sinh viên thực hiện: Cao Minh Chí
MSV: 1453062293
Khố học: 2014 - 2018
Hà Nội, 2018
LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện khố luận tốt nghiệp, em đã nhận được sự ủng
hộ tinh thần rất lớn từ thầy, cơ, người thân, bạn bè. Đó là động lực rất lớn khiến
em hồn thành tốt Khóa luận tốt nghiệp đại học.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể Thầy Cô khoa Quản lý
Tài ngun rừng và Mơi trường đã hết lịng giảng dạy em trong quá trình học tập
trên giảng đường.
Trân trọng cảm ơn Thầy Th.s Lê Phú Tuấn. Người trực tiếp hướng dẫn
Khóa luận tốt nghiệp của em. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn và theo sát em trong
suốt quá trình thực hiện đồ án.
Em xin cảm ơn anh Lê Huy Hùng Công ty Cổ phần Đầu tư Xây dựng và
Kĩ thuật Mơi trường Á Châu đã nhiệt tình giúp đỡ trong thời gian thực tập tại
công ty.
Cảm ơn các bạn lớp K59B-KHMT đã góp ý, giúp đỡ và động viên nhau,
cùng nhau chia sẻ mọi khó khăn trong học tập cũng như trong đời sống sinh
viên.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2018.
Sinh viên
Cao Minh Chí
i
Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp
Khoa Quản lý Tài Nguyên Rừng và Mơi Trƣờng
Tóm tắt khóa luận tốt nghiệp
1. Tên khóa luận tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho
Trung tâm thƣơng mại và khu nhà ở cao cấp Vincom Thái Nguyên”
2. Sinh viên thực hiện: Cao Minh Chí
3. Giáo viên hướng dẫn: Lê Phú Tuấn
4. Nội dung nghiên cứu
-
Nghiên cứu, đánh giá đặc tính nguồn thải
-
Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý nước thải
-
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và dự tốn chi phí
xây dựng, chi phí thiết bị và vận hành
5. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung: Đề tài góp phần ý nghĩa về mặt khoa học cho việc xử lý
-
nước thải bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Nghiên cứu, đánh giá được đặc tính nước thải
+ Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý nước thải
+ Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý và dự toán được chi phí xây dựng, thiết
bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải.
6. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu, đánh giá đặc tính nguồn thải:
-
+ Phương pháp thu thập, kế thừa số liệu: Thu thập, tham khảo các tài liệu
có liên quan đến dự án
+ Phương pháp điều tra thực tế: Khảo sát địa hình, dân cư khu vực định đặt
trạm xử lý nước thải
+ Phương pháp so sánh: So sánh số liệu đã thu được với cột B QCVN
14:2008/BTNMT;
.
ii
-
Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý nước thải
+ Phương pháp liệt kê: Liệt kê các phương án công nghệ phù hợp với đặc
tính của nguồn thải
+ Phương pháp so sánh: So sánh các phương án công nghệ với nhau, từ đó
đưa ra được phương án phù hợp nhất
-
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý và dự toán được chi phí xây dựng, thiết
bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải
+ Phương pháp tính tốn: Sử dụng các cơng thức tốn học và phần mềm để
tính tốn chi phí xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải.
+ Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocad để thiết kế chi tiết các
hạng mục cơng trình của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt dựa vào kết quả đã
tính tốn.
+ Phương pháp tổng hợp: Tổng hợp số liệu trên phần mềm excel
7. Kết quả dự kiến
-
Nghiên cứu, đánh giá đặc tính nguồn thải
+ Đánh giá được chất lượng nguồn nước và xác định được chất ơ nhiễm
có trong nước thải,
-
Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý nước thải
+ Điều tra, đo đạc được vị trí thực tế,
+ Đưa ra được ít nhất 2 phương án phù hợp với hệ thống xử lý nước thải
sinh hoạt,
+ Đưa ra được những tiêu chí lựa chọn phương án phù hợp,
-
Tính tốn, thiết kế được các cơng trình hạng mục trong hệ thống xử lý:
+ Tính tốn chi tiết các hạng mục của cơng trình hệ thống xử lý nước thải.
+ Tính tốn được chi phí xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải,
+ Mơ tả được các hạng mục cơng trình trong hệ thống xử lý bằng phần
mềm Autocad
iii
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... vi
DANH MỤC SƠ ĐỒ .......................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ............................................. x
ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 2
1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt .............................................................. 2
1.2. Thành phần, tính chất nước thải ................................................................. 7
1.3. Các phương pháp xử lý nước thải .............................................................. 7
1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học ................................................................ 7
1.3.2 Phương pháp xử lý hoá lý .................................................................. 11
1.3.3. Phương pháp xứ lý hoá học .............................................................. 13
1.3.4. Phương pháp xử lý sinh học.............................................................. 13
CHƢƠNG II: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU .................................................................................................................... 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 19
2.1.1. Mục tiêu chung ................................................................................. 19
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................. 19
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 19
2.3. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 19
2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 20
CHƢƠNG III: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU .......................... 24
3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên ................................................................... 24
3.1.1. Vị trí địa lí ......................................................................................... 24
3.1.2. Khí hậu .............................................................................................. 24
iv
3.1.3. Tài nguyên thiên nhiên ...................................................................... 25
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................... 26
3.2.1. Dân số, lao động, các đơn vị hành chính ......................................... 26
3.2.2. Kinh tế ............................................................................................... 26
3.2.3. Văn hóa – xã hội ............................................................................... 27
3.2.4. Hệ thống kết cấu hạ tầng .................................................................. 27
3.3. Tổng quan về dự án trung tâm thương mại và khu nhà ở cao cấp Vincom
Thái Nguyên ........................................................................................................ 28
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................... 30
4.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nguồn thải .............................................. 30
4.2. Đề xuất, lựa chọn công nghệ .................................................................... 38
4.3. Tính tốn hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt .......................................... 46
4.3.1. Tính tốn các hạng mục cơng trình của hệ thống xử lý nước thải ... 48
4.3.2. Tính tốn chi phí xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải... 77
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ..................................... 81
5.1. Kết luận .................................................................................................... 81
5.2. Tồn tại ...................................................................................................... 82
5.3. Kiến nghị .................................................................................................. 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 83
PHỤ LỤC ........................................................................................................... 84
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 1: Giá trị các thông số ơ nhiễm làm cơ sở tính tốn giá trị tối đa cho
phép trong nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT) ................................. 3
Bảng 1 2: Các q trình xử lý hóa học................................................................ 13
Bảng 2 1: Giá trị các thông số ô nhiễm cho phép trong nước thải sinh hoạt
(Nguồn: QCVN 14:2008/BTNMT)..................................................................... 20
Bảng 4 1: Kết quả phân tích các thơng số nguồn thải trong 7 ngày ................... 30
Bảng 4 2: Kết quả các chỉ tiêu dùng cho tính tốn ............................................. 47
Bảng 4 3: Bảng thông số thiết kế bể tự hoại ....................................................... 49
Bảng 4 4: Hệ số để tính sức cản cục bộ qua thanh chắn ..................................... 50
Bảng 4 5: Các thông số thiết kế song chắn rác ................................................... 51
Bảng 4 6: Các thông số thiết kế bể tách dầu ....................................................... 53
Bảng 4 7: Các thơng số thiết kế bể điều hịa ....................................................... 57
Bảng 4 8: Các thông số thiết kế bể anoxic .......................................................... 63
Bảng 4 9: Thông số đầu vào, đầu ra của bể Aerotank ........................................ 63
Bảng 4 10: Các thông số vận hành bể Aerotank ................................................. 64
Bảng 4 11: Các thông số thiết kế bể Aerotank ................................................... 71
Bảng 4 12: Các thông số thiết kế bể lắng sinh học ............................................. 75
Bảng 4 13: Các thông số thiết kế bể khử trùng ................................................... 76
Bảng 4 14: Bảng chi phí xây dựng trạm xử lý .................................................... 77
Bảng 4 15: Bảng chi phí nhập mua thiết bị ......................................................... 78
Bảng 4 16: Tổng điện năng tiêu thụ trong 1 ngày .............................................. 79
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 3 1: Bản đồ hành chính Thành phố Thái Nguyên ...................................... 24
Hình 3 2: Bản đồ vị trí trung tâm thương mại Vincom Thái Nguyên ................ 29
vii
DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4 1: So sánh giá trị pH đo được trong 7 ngày với Quy chuẩn ............... 31
Biểu đồ 4 2: So sánh giá trị BOD5 đo được trong 7 ngày với quy chuẩn ........... 32
Biểu đồ 4 3: So sánh giá trị TSS đo được trong 7 ngày với Quy chuẩn ............. 33
Biểu đồ 4 4: So sánh giá trị Phospho tổng đo được trong 7 ngày với quy chuẩn
............................................................................................................................. 34
Biểu đồ 4 5: So sánh giá trị Coliform đo được trong 7 ngày với quy chuẩn ...... 35
Biểu đồ 4 6: So sánh giá trị Nitrat đo được trong 7 ngày với Quy chuẩn .......... 36
Biểu đồ 4 7: So sánh giá trị Amoni đo được trong 7 ngày với quy chuẩn.......... 37
viii
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 4 1: Công nghệ Aerotank kết hợp với các cơng trình bổ trợ. ................... 38
Sơ đồ 4 2: Công nghệ AO kết hợp với công trình bổ trợ .................................... 40
ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
AO (anoxic – oxic): Bể sinh học thiếu khí – hiếu khí.
BOD (Biochemical Oxygen Denand): Nhu cầu oxy sinh hóa.
COD (Chemical oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học.
DO (Disolved Oxygen): Hàm lượng ơ xi hòa tan.
MLSS: Hỗn dịch chất rắn lơ lửng.
MLVSS: Hỗn dịch chất rắn lơ lửng dễ bay hơi.
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam.
SS (Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng.
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam.
TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam.
TSS (Total Suspended Solids): Tổng chất rắn lơ lửng
TTTM: Trung tâm thương mại.
UASB (Upward – flow Anaerobic Blanket): Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí
x
ĐẶT VẤN ĐỀ
Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là vấn đề được bàn
luận một cách sâu sắc trong vấn đề phát triển bền vững của bất kì quốc gia nào
trên thế giới. Nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường hiện nay là do các
hoạt động về kinh tế - xã hội. Các hoạt động này một mặt vừa thúc đẩy, cải thiện
chất lượng cuộc sống của con người, một mặt khác lại mang đến cho con người
nhiều thách thức mới như: khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, môi
trường bị ô nhiễm và suy thoái.
Trong giai đoạn hiện nay, khi mà nền kinh tế nước ta đang có những bước
phát triển mạnh mẽ và vững chắc, đời sống của người dân càng được nâng cao
thì vấn đề mơi trường và các điều kiện vệ sinh môi trường lại trở nên cấp thiết
hơn bao giờ hết. Trong đó các vấn đề về môi trường nước là được quan tâm
nhiều hơn cả. Các biện pháp để bảo vệ môi trường sống, bảo vệ nguồn nước
mặt, nước ngầm không bị ô nhiễm do các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của
con người là thu gom và xử lý nước thải. Nước thải sau xử lý phải đạt đủ tiêu
chuẩn về chất lượng trước khi được thải ra ngồi mơi trường.
Hiện nay, việc thu gom và xử lý nước thải là yêu cầu không thể thiếu được
của vấn đề vệ sinh môi trường, nước thải ra bị ô nhiễm hữu cơ, vô cơ phải được
xử lý trước khi thải ra ngồi mơi trường. Điều này được thực hiện thơng qua hệ
thống cống thốt nước và xử lý nước thải đô thị. Tuy độc lập về chức năng
nhưng hai hệ thống này cần phải được thực hiện một cách đồng bộ.
Với mong muốn môi trường sống ngày càng được cải thiện, vấn đề quản lý
nước thải sinh hoạt được dễ dàng hơn để phù hợp với sự phát triển tất yếu của xã
hội và cải thiện chất lượng nguồn nước đang dần bị suy thoái và ô nhiễm nên đề
tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Trung tâm thương mại
và khu căn hộ cao cấp VinCom Thái Nguyên” là rất cần thiết nhằm góp phần
cho việc quản lý nước thải khu dân cư ngày càng tốt hơn, hiệu quả hơn và môi
trường ngày càng sạch đẹp hơn.
1
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt
-
Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ các khu dân cư, thương mại, công
sở trường học và các nơi tương tự khác
-
Nguồn nước tiếp nhận nước thải là nguồn nước mặt hoặc vùng nước biển
ven bờ, có mục đích sử dụng xác định, nơi mà nước thải sinh hoạt thải vào.
-
Nguồn phát sinh chất thải: Nguồn phát sinh nước thải chủ yếu ở khu
TTTM đi vào hoạt động là từ:
Khu căn hộ cao cấp
Khu biệt thự
Khu dân cư, thương mại, vui chơi giải trí
Hoạt động chế biến thực phẩm của các nhà hàng, khách sạn, nhà ăn
Các cán bộ, cơng nhân viên phục vụ
Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn
bã hữu cơ, các chất hữu cơ hịa tan (thơng qua các chỉ tiêu BOD5/COD), các chất
dinh dưỡng (Nito, phospho), các vi sinh vật gây bệnh (E.colo, Coliform…).
Mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào:
Tải lượng chất ô nhiễm
Lưu lượng nước thải
-
Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:
Mức thu nhập, điều kiện sống và tập quán sống
Điều kiện khí hậu
-
Đối tượng dùng nước Tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người (ngày
trung bình trong năm) l/người.ngày đối với Thành phố lớn, thành phố du lịch,
nghỉ mát, khu công nghiệp lớn. 300 – 400, Thành phố, thị xã vừa và nhỏ, khu
công nghiệp nhỏ 200 – 270, Thị trấn, trung tâm công - nông nghiệp, công - ngư
nghiệp, điểm dân cư nông thôn 80 – 150, Nông thôn 40 – 60.
2
-
Nước thải nếu không được xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận thì sẽ
gây ra những ảnh hưởng hết sức nghiêm trọng cho môi trường, sức khỏe của con
người. Nước thải sinh hoạt chứa các chất dinh dưỡng N, P sẽ gây hiện tượng phú
dưỡng cho các thủy vực nước ngọt, khi các nguồn tiếp nhận bị ô nhiễm tức là
suy giảm cả về chất và lượng đối với tài nguyên nước vốn đã hạn chế.Ô nhiễm
nguồn nước được cho là một trong các nguyên nhân gây bệnh như tiêu chảy,
giun, sán....
-
Thành phần của nước thải sinh hoạt phụ thuôc vào tiêu chuẩn cấp nước,
đặc điểm của hệ thống thoát nước, trang thiết bị vệ sinh.... Nồng độ các chất ô
nhiễm trong nước thải sinh hoạt được ghi trong bảng 2.1:
Bảng 1 1: Giá trị các thông số ơ nhiễm làm cơ sở tính tốn giá trị tối đa cho
phép trong nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT)
TT
Đơn vị
Giá trị C
Thông số
A
B
1 pH
5–9
5–9
2 BOD5 (20 0C)
mg/l
30
50
3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)
mg/l
50
100
4 Tổng chất rắn hịa tan
mg/l
500
1000
5 Sunfua (tính theo H2S)
mg/l
1.0
4.0
6 Amoni (tính theo N)
mg/l
5
10
7 Nitrat (NO3 )(tính theo N)
mg/l
30
50
8 Dầu mỡ động, thực vật
mg/l
10
20
9 Tổng các chất hoạt động bề
5
10
mg/l
mặt
10 Phosphat (PO43-)(tính theo P)
mg/l
6
10
11
MPN/100
Tổng Coliforms
3.000
5.000
ml
+ Thơng số vật lý
Hàm lượng chất rắn lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – TSS) có thể có
bản chất là:
- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);
3
- Các chất hữu cơ không tan;
- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…).
Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất
trong q trình xử lý.
Mùi
Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thôi. Các hợp chất khác,
chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều
kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S.
Độ màu
Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm
hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ.
Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co)
Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử
dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải.
+ Một số thơng số hóa học
Độ pH
Giá trị pH của nước thải có ý nghĩa quan trọng trong q trình xử lý. Giá trị
pH cho phép ta lựa chọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất
cần thiết trong q trình xử lý nước. Các cơng trình xử lý nước bằng phương
pháp sinh học thường hoạt động ở pH từ 6,5 – 8,5. Môi trường tối ưu nhất để vi
khuẩn phát triển thường là 7 – 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH
khác nhau
Chỉ số DO (Disolved Oxygen)
DO là lượng oxi hòa tan để duy trì sự sống cho các sinh vật dưới nước.
Bình thường oxi hòa tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/l, chiếm 70 – 80 % khi
oxi bão hòa. Mức oxi hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào
mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, các hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt
động hóa sinh, hóa học và vật lý của nước. Trong mơi trường nước bị ô nhiễm
4
nặng, oxi được dùng nhiều cho các q trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng
thiếu oxi trầm trọng.
Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa – Biochemical Oxygen Denand).
Nhu cầu oxy sinh hóa hay là nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt là BOD 5,
là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật
(chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí. Q trình này được gọi là q trình
oxy hóa sinh học.
Q trình này địi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất
của chất hữu cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước. Bình
thường 70% nhu cầu oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu nên thường phân tích
là BOD5, 20% trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ
21.
Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học – Chemical oxygen Demand)
Chỉ số COD là lượng oxy cần thiết cho q trình oxy hóa hóa học các chất
hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O bởi một tác nhân oxi hóa mạnh.COD biểu
thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa học. Chỉ số COD có
giá trị cao hơn BOD5 vì nó bao gồm cả lượng chất hữu cơ không bị oxy hóa
bằng vi sinh vật.Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp trắc quang
với lượng dư dung dịch K2Cr2O7 là chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất hữu
cơ trongmôi trường axit với xúc tác là Ag2SO4 .
Hoặc có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp chuẩn độ. Theo
phương pháp này lượng CrO2 dư được chuẩn bằng dung dịch Feroin.
Chỉ số vi sinh (E – Coli)
Trong nước thải đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước
thải vùng du lịch, dịch vụ, khu chăn ni v.v… nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn
trong phân người và phân xúc vật. Trong đó có thể có nhiều lồi vi khuẩn gây
bệnh đặc biệt là bệnh về đường tiêu hóa, như tả, lị thương hàn, các vi khuẩn gây
bệnh E – coli là vi khuẩn phổ biến trong nước thải, nó có thể sống trong điều
5
kiện khắc nhiệt của mơi trường ngồi cũng như trong phịng thí nghiệm. Chính
vì vậy người ta đã chọn E – coli là chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải.
Nitơ và các hợp chất chứa nitơ
Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sồng trên bề mặt Trái
Đất. Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các
acid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong q trình sơng của
chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi
trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân
hủy, khống hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH4+, NO2-, NO3- và có
thể cuối cùng trả lại N2 cho khơng khí.
Phospho và các hợp chất chứa phospho
Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các
chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng
trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong
sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước.
Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng
phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat
hữu cơ.
Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển
của sinh vật. Việc xác định p tổng là một thơng số đóng vai trị quan trọng để
đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thông
xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1).
Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện
tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích
thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam.
Chất hoạt động bề mặt
Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa
nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra
6
các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và
trong một số ngành cơng nghiệp.
1.2. Thành phần, tính chất nƣớc thải
Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào
nguồn nước thải tiếp nhận. Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều cịn phụ thuộc
vào tập quán sinh hoạt. Thành phần nước thải gồm 2 loại:
-
Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
-
Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: Cặn bã, dầu mỡ từ các
nhà bếp của các nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ
các phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà…..
Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát
sinh nước thải này đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần
lớn các loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy.
Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hịa tan trong nước để chuyển hóa các
chất hữu cơ trên thành CO2, N2, H2O, CH4 …. Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có
trong nước thải có khả năng bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí là chỉ số BOD 5.
Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để
phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải. Như vậy chỉ số BOD5 càng cao
cho thấy chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hịa tan trong nước thải
ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm cao hơn.
1.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học
Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến
50mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhực hoặc gỗ. Tiết diện của các thanh
này là hình chữ nhật, hình trịn hoặc elip. Bố trí song chắn rác trên máng dẫn
nước thải. Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dịng
nước chảy để giữ rác lại. Song chắn rác thường đặt nghiêng theo chiều dịng
chảy một góc 50 đến 90°.
7
Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước
thải và trước các công trình xử lý nước thải.
+ Bể thu và tách dầu mỡ
Bể thu dầu:
Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi chứa dầu
và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các cơng trình cơng
cộng khác, nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trong khu vực
bãi đỗ xe…
Bể tách mỡ:
Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu… có trong
nước thải. Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách sạn,
trường học, bệnh viện… xây bằng gạch, bê tơng cốt thép, nhựa composite… và
bố trí bên trong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp
ăn để tách dầu mỡ trước khi xả vào hệ thơng thốt nước bên ngồi cùng với các
loại nước thải khác.
+ Bể điều hoà
Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư,
cơng trình cơng cộng như các nhà máy xí nghiệp ln thay đổi theo thời gian
phụ thuộc vào các điều kiện hoạt động của các đôi tượng thoát nước này. Sự dao
động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnh
hưởng không tphải điều hồ lưu lượng dịng chảy, một trong những phương án tôi ưu nhất là
thiết kế bể điều hoà lưu lượng.
Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thông xử lý sinh học do nó hạn chế
hiện tượng q tải của hệ thơng hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng
chất hữu cơ giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học. Hơn nữa các chất ức
chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha lỗng hoặc trung hồ ở mức độ thích
hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.
8
+ Bể lắng
Bể lắng cát
Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực J =
18 mm/s. Đây các phần tử vơ cơ có kích thước và tỷ trọng lớn. Mặc dù khơng
độc hại nhưng chúng cản trở hoạt động của các cơng trình xử lý nước thải như
tích tụ trong bể lắng, bể mêtan,… làm giảm dung tích cơng tác cơng trình, gây
khó khăn cho việc xả bùn cặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm xử lý nước
thải. Để đảm bảo cho các cơng trình xử lý sinh học nước thải sinh học nước thải
hoạt động ổn định cần phải có các cơng trình và thiết bị phía trước.
Cát lưu giữ trong bể từ 2 đến 5 ngày. Các loại bể lắng cát thường dùng cho
các trạm xử lý nước thải công xuất trên 100m3/ngày. Các loại bể lắng cát chuyển
động quay có hiệu quả lắng cát cao và hàm lượng chất hữu cơ trong cát thấp. Do
cấu tạo đơn giản bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả. Tuy nhiên
trong điều kiện cần thiết phải kết hợp các cơng trình xử lý nước thải, người ta có
thể dùng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon hở một tầng
hoặc xiclon thuỷ lực.
Từ bể lắng cát, cát được chuyển ra sân phơi cát để làm khô bằng biện pháp
trọng lực trong điều kiện tự nhiên.
Bể lắng nước thải
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo
nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước
thải. Vì vậy, đây là q trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử
lý ban đầu thể bố trí nơi tiếp nhau, q trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 – 95%
lượng cặn có trong nước hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường q
trình lắng ta có thể thêm vào chất đơng tụ sinh học. Sự lắng của các hạt xảy ra
dưới tác dụng của trọng lực .
9
Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt
một trước công trình xứ lý sinh học và bể lắng đợt hai sau cơng trình xứ lý sinh
học.
Theo cấu tạo và hướng dòng chảy người ta phân ra các loại bể lắng ngang,
bể lắng đứng và bể lắng ly tâm…
Bể lắng ngang
Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật trên mặt bằng, có thể được làm bằng
các loại vật liệu khác nhau như bêtông, bê tông cốt thép, gạch hoặc bằng đất tùy
thuộc vào kích thước và yêu cầu của quá trình lắng và điều kiện kinh tế.
Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương nằm ngang qua bể.
Người ta chia dịng chảy và q trình lắng thành 4 vùng:
Vùng hoạt động là vùng quan trọng nhất của bể lắng;
Vùng bùn (vùng lắng đọng) là vùng lắng tập trung;
Vùng trung gian, tại đây nước thải và bùn lẫn lộn với nhau;
Vùng an tồn;
Ứng với q trình của dịng chảy trên, bể lắng cũng có thể được chia thành
4 vùng:
Vùng nước thải vào;
Vùng lắng hoặc vùng tách;
Vùng xả nước ra;
Vùng bùn.
Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5 – 4 m, chiều dài bằng (8 –
12) H, chiều rộng kênh từ 3 – 6 m. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi
lưu lượng nước thải trên 15000 m3/ngày. Hiệu suất lắng đạt 60%. Vận tốc dòng
chảy của nước thải trong bể lắng thường được chọn không lớn hơn 0,01 m/s, còn
thời gian lưu từ 1 – 3 giờ.
Bể lắng đứng
10
Bể lắng đứng có dạng hình trụ hoặc hình hộp với đáy hình chóp. Nước thải
được đưa và ơng phân phối ở tâm bể với vận tốc không quá 30 mm/s. Nước thải
chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc
0,5 – 0,6 m/s. Thời gian nước lưu lại trong bể từ 45 – 120 phút. Nước trong
được tập trung vào mánh thu phía trên, cặn lắng được chứa ở phần hình nón
hoặc chóp cụt phía dưới và được xả ra ngồi bằng bơm hay áp lực thủy tĩnh trên
l,5m. Chiều cao vùng lắng từ 4 – 5 m. Góc nghiêng cạnh bên hình nón khơng
nhỏ hơn 50°, đường kính hoặc cạnh có kích thước từ 4 – 9 m. Trong bể lắng, các
hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên trên với vận tốc w và lắng dưới tác
động của trọng lực với vận tốc W. Do đó các hạt có kích thước khác nhau sẽ
chiếm những vị trí khác nhau trong bể lắng. Khi W> w, các hạt sẽ lắng nhanh,
khi W< w, chúng sẽ bị cuốn theo dòng chảy lên trên. Hiệu suất lắng của bể lắng
đứng thường thấp hơn bể lắng ngang 10 – 20%. Bể có diện tích xây dựng nhỏ,
dễ xả bùn cặn.
Bể lắng ly tâm
Loại bể này có tiết diện hình trịn, đường kính 16 – 40m (có khi tới 60m).
Chiều sâu phần nước chảy 1,5 – 5m, cịn tỷ lệ đường kính/chiều sâu từ 6 – 30.
Đáy bể có độ dốc i > 0.02 về tâm để thu cặn. Nước thải được dẫn vào bể theo
chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. Cặn
lắng xuống đáy được tập trung lại để đưa ra ngoài nhờ hệ thơng gạt cặn quay
trịn. Thời gian nước thải lưu lại trong bể khoảng 85 – 90 phút. Hiệu suất lắng
đạt 60%. Bể lắng ly tâm được ứng dụng cho các trạm xử lý có lưu lượng từ
20.000 m3/ngày đêm trở lên.
1.3.2 Phương pháp xử lý hoá lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng
các q trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ơ nhiễm mà khơng thể dùng
q trình lắng ra khỏi nước thải. Các cơng trình tiêu biểu của việc áp dụng
phương pháp hóa học bao gồm:
11
Bể keo tụ, tạo bơng
Q trình keo tụ tạo bơng được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và
các hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7 -10-8 cm). Các chất này tồn tại ở dạng
phân tán và khơng thể loại bỏ bằng q trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Để
tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải
một số hóa chất như phèn nhơm, phèn sắt, polymer,… Các chất này có tác dụng
kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ
trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn.
Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O,NaAlO2,
Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.2H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, phèn sắt, Fe2(SO4)3.2H2O,
FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn
gốc thiên nhiên hay tổng hợp.
Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi
tạo bơng cặn, các bơng cặn lớn lắng xuống thì những bơng cặn này có thể kéo
theo các chất phân tán khơng tan gây ra màu.
Bể tuyển nổi
Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đôi rộng rãi nhằm loại bỏ
các tạp chất khơng tan, khó lắng. Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được
sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.
Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được
áp dụng trong trường quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện. Các
chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổilên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của
các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu.
Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong
bóng khí.
Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hịa tan ra khỏi nước
thải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc
12
bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa
học).
Phương pháp trao đổi ion
Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion. Các
chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân
tạo.Chúng khơng hịa tan trong nước và dung mơi hữu cơ, có khả năng trao đổi
ion.
Phương phấp này được ứng dụng để làm sạch nước thải khỏi các kim loại:
Zn,Cu,Cr,Ni,Mn,Fe…. Cũng như các hợp chát của Asen
Ngồi ra cịn có phương pháp xử lý nước thải bằng q trình màng,trích ly.
1.3.3. Phương pháp xứ lý hố học
Đó là q trình khử trùng nước thải bằng hoá chất (Clo, Ozone), xử lý nước
thải bằng phương pháp hoá học thường là khâu cì cùng trong dây chuyền
cơng nghệ trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử
dụng lại nước thải.
Bảng 1 2: Các quá trình xử lý hóa học
Q trình
Ứng dụng
Trung hồ
Để trung hồ các nước thải có độ kiềm hoặc axit cao
Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Các phương pháp thường
Oxi hóa và khử
sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine,
ozone…
Nhiều loại hoá chất được sử dụng để đạt được những mục tiêu
Kết tủa
nhất định nào đó. Ví dụ như dùng hố chất để kết tủa các kim
loại nặng trong nước thải.
1.3.4. Phương pháp xử lý sinh học
Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của
vi sinh vật. Trong q trình hoạt động sơng, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các
hợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ.
Xử lý nưởc thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
13
Quá trình xử lý nước thải được dựa trên oxy hố các chất hữu cơ có trong
nước thải nhờ oxy tự do hoà tan. Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu
tạo cơng trình, thì đó là q trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo.
Ngược lại, nếu oxy được vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự
nhiên thì đó là q trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên. Các
cơng trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên
nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể Aerotank trộn, kênh oxy hố tuần
hồn) hoặc màng vi sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa sinh học), xử lý sinh học hiếu
khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ sinh học oxy
hoá, hồ sinh học ổn định) hoặc trong đất ngập nước (các loại bãi lọc, đầm lầy
nhân tạo).
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí
Qúa trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong
cơng trình nhờ sự lên men kỵ khí. Đơi với các hệ thơng thốt nước qui mơ vừa
và nhỏ người ta thường dùng các cơng trình kết hợp với việc tách cặn lắng với
phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng. Các cơng trình
được xử dụng rộng rãi là các bể tự hoại, giếng thăm, bể lắng hai vỏ, bể lắng
trong kết hợp với ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng kỵ khí (UASB).
Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên
Các cơng trình xử lý nước thải trong đất
Các cơng trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới
nước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc)
Cánh đồng ngập nước được tính tốn thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển
hoá chất bẩn trong đất. Khi lọc qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ được giữ lại ở
lớp trên cùng. Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vơ sơ” vi sinh vật có khả
năng hấp phụ và oxy hố các chất hữu cơ có trong nước thải. Hiệu suất xử lý
nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, độ
ẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ
và thành phần tính chất nước thải. Đồng thời nó cịn phụ thuộc vào các loại cây
14
