Đề tài Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư phường Phước Hòa, thành phố Tam Kỳ

Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 1 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh LỜI MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề. Mơi trường và những vấn đề liên quan đến mơi trường là đề tài được quan tâm nhất trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới. Trái đất – ngơi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thối và cạn kiệt dần tài nguyên, ơ nhiễm. Nguồn gốc của mọi sự biến đổi về mơi trường trên thế giới ngày nay do các hoạt động kinh tế - xã hội. Các hoạt động này, một mặt cải thiện chất lượng cuộc sống con người và mơi trường, mặt khác lại mang lại hàng loạt các vấn đề như: khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ơ nhiễm và suy thối chất lượng mơi trường khắp nơi trên thế giới. Trong giai đoạn hiện nay, khi mà nền kinh tế của nước ta cĩ những bước phát triển mạnh mẽ và vững chắc, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao thì vấn đề mơi trường lại trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Trong đĩ các vấn đề về nước được quan tâm nhiều hơn cả, các biện pháp để bảo vệ mơi trường sống, bảo vệ nguồn nước mặt, nước ngầm khơng bị ơ nhiễm do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người là thu gom và xử lý nước thải. Nước thải sau xử lý sẽ đáp ứng được các tiêu chuẩn thải vào mơi trường cũng như khả năng tái sử dụng nước sau xử lý. Hiện nay, việc thu gom và xử lý nước thải là yêu cầu khơng thể thiếu được của vấn đề vệ sinh mơi trường, nước thải ra ở dạng ơ nhiễm hữu cơ, vơ cơ cần được thu gom và xử lý trước khi thải ra mơi trường. Điều này được thực hiện thơng qua hệ thống cống thốt nước và xử lý nước thải đơ thị. Tuy độc lập về chức năng nhưng cả hai hệ thống này cần hoạt động đồng bộ. Nếu hệ thống thu gom đạt hiệu quả nhưng hệ thống xử lý khơng đạt yêu cầu thì nước sẽ gây ơ nhiễm khi được thải trở lại mơi trường. trong trường hợp ngược lại, nếu hệ thống xử lý nước thải được thiết kế hồn chỉnh nhưng hệ thống thốt nước khơng đảm bảo việc thu gom vận chuyển nước thải thì nước thải cũng sẽ phát thải ra mơi trường mà chưa qua xử lý. Chính vì Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 2 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh thế, việc đồng bộ hĩa và phối hợp hoạt động giữa hệ thống thốt nước và hệ thống xử lý nước thải của một đơ thị, một khu dân cư là hết sức cần thiết vì hai hệ thống này tồn tại với mối quan hệ hữu cơ mật thiết với nhau. 2. Mục tiêu của luận văn. - Lựa chọn cơng nghệ và thiết kế hệ trạm xử lý nước thải cho khu dân cư phường Phước Hịa, TP. Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam. Đảm bảo các yêu cầu về mơi trường theo quy định của nhà nước. - Nước thải sau khi qua xử lý đạt QCVN – 2008 Loại A. 3. Nội dung của luận văn. 1. Thu thập tài liệu, đánh giá tổng quan về khu dân cư phường Phước Hịa, khả năng gây ơ nhiễm mơi trường và xử lý nước thải trong khu dân cư phường Phước Hịa. 2. Khảo sát, phân tích, thu thập số liệu khu dân cư phường Phước Hịa. 3. Lựa chọn thiết kế cơng nghệ và thiết bị xử lý nước thải nhằm tiết kiệm kinh phí phù hợp với điều kiện dự án khu dân cư phường Phước Hịa. 4. Lập kế hoạch thi cơng. 5. Xây dựng kế hoạch quản lý và vận hành trạm xử lý nước thải. 4. Phương pháp thực hiện. + Điều tra khảo sát, thu thập số liêu, tài liệu liên quan, quan sát trực tiếp, phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải. + Phương pháp lựa chọn:  Dựa trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản.  Tổng hợp số liệu.  Phân tích tính khả thi  Tính tốn kinh tế Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHU DÂN CƯ PHƯỚC HỊA 1.1. Đặc điểm tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý. Quảng Nam là một tỉnh ven biển thuộc vùng Trung Trung Bộ Việt Nam cĩ tọa độ địa lý khoảng 108026’16” đến 108044’04” độ kinh đơng và từ 15023’38” đến 15038’43” độ vĩ bắc; cĩ khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, độ ẩm khơng khí trung bình 84%, lượng mưa bình quân năm 2.000 - 2.500mm, tập trung trong các tháng 9, 10, 11; nhiệt độ trung bình năm 250C, mùa đơng dao động trong khoảng 20 - 240C, mùa hè 25 - 300C. Địa giới hành chính thành phố Tam Kỳ: phía bắc giáp huyện Thăng Bình và huyện Phú Ninh, phía nam giáp huyện Núi Thành, phía tây giáp huyện Phú Ninh, phía đơng giáp biển Đơng. Dự án khu dân cư phường Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ: nằm trên đường Phan Châu Trinh, phường Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ; cĩ diện tích khoảng 7,71 ngàn m2. Dự án nằm gần chợ Tam Kỳ, sơng Tam Kỳ. Bên trong khu dân cư cĩ trung tâm thương mại, siêu thị, khu cà phê dọc sơng Tam Kỳ, nhà hàng, khách sạn, … Cách trung tâm hành chính Tp. Tam Kỳ khoảng 2,0 km, nằm gần quốc lộ 1A Hình 1.1. Vị trí khu dân cư phường Phước Hịa Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 4 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.1.2. Địa hình: Quảng Nam cĩ hướng địa hình nghiên dần từ Tây sang Đơng hình thành 3 kiểu cảnh quan sinh thái rõ rệt là kiểu núi cao phía Tây, kiểu trung du ở giữa và dải đồng bằng ven biển. Vùng đồi núi chiếm 72% diện tích tự nhiên với nhiều ngọn cao trên 2.000m như núi Lum Heo cao 2.045m, núi Tion cao 2.032m, núi Gole - Lang cao 1.855m (huyện Phước Sơn). Núi Ngọc Linh cao 2.598m nằm giữa ranh giới Quảng Nam, Kon Tum là đỉnh núi cao nhất của dãy Trường Sơn. Ngồi ra, vùng ven biển phía đơng sơng Trường Giang là dài cồn cát chạy dài từ Điện Nam, Điện Bàn đến Tam Quan, Núi Thành. Bề mặt địa hình bị chia cắt bởi hệ thống sơng ngồi khá phát triển gồm sơng Thu Bồn, sơng Tam Kỳ và sơng Trường Giang. 1.1.3. Đia chất Tỉnh Quảng Nam cĩ lượng nước ngầm khá phong phú. Dưới tác động của các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con người trầm tích được hình thành từ chín loại đất khác nhau gồm cồn cát và đất cát ven biển, đất phù sa sơng, đất phù sa biển, đất xám bạc màu, đất đỏ vàng, đất thung lũng, đất bạc màu xĩi mịn trơ sỏi đá,... Nhĩm đất phù sa ven sơng là nhĩm đất quan trọng nhất trong phát triển cây lương thực, thực phẩm và cây cơng nghiệp ngắn ngày. Nhĩm đất đỏ vàng vùng đồi núi thuận lợi cho trồng rừng, cây cơng nghiệp và cây ăn quả dài ngày. Nhĩm đất cát ven biển đang được khai thác cho mục đích nuơi trồng thủy sản. 1.1.4. Khống sản Tồn tỉnh cĩ 32 khống sản các loại được phát hiện, với 292 điểm khống sản khác nhau. Trong đĩ, cĩ hơn 100 khu vực mỏ được cấp giấy phép khai thác. Tổng diện tích dành cho hoạt động khống sản được quy hoạch là 18.690ha. Tuy qui tụ khơng lớn nhưng khá đa dạng và đồng bộ trên một số khu vực, thuận lợi cho việc khai thác và sử dụng, tạo điều kiện cho ngành xây dựng phát triển với các cơng trình đẹp, kiến trúc hiện đại. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 5 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.1.5. Sơng ngồi Do nằm trong vùng cĩ lượng mưa lớn, hệ thống sơng ngịi trong tỉnh khá phát triển. Hệ thống sơng Thu Bồn là một trong những hệ thống sơng lớn của Việt Nam với tổng diện tích lưu vực khoảng 9.000 km2. Sơng Tam Kỳ với diện tích lưu vực 800 km2 là sơng lớn thứ hai. Ngồi ra cịn cĩ các sơng cĩ diện tích nhỏ hơn như sơng Cu Đê 400km2, Tuý Loan 300 km2, LiLi 280 km2 ..., Các sơng cĩ lưu lượng dịng chảy lớn, đầy nước quanh năm. lưu lượng dịng chảy sơng Vu Gia 400m3/s, Thu Bồn 200m3/s cĩ giá trị thủy điện, giao thơng và thủy nơng lớn. Hiện tại trên hệ thống sơng Thu Bồn, nhiều nhà máy thủy điện cơng suất lớn như Sơng Tranh I, Sơng Tranh II, Sơng AVương, Sơng Bung... đang được xây dựng gĩp phần cung cấp điện cho nhu cầu ngày càng tăng của cả nước. 1.1.6. Khí hậu và mưa Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ cĩ 2 mùa là mùa mưa và mùa khơ, chịu ảnh hưởng của mùa đơng lạnh miền Bắc. Nhiệt độ trung bình năm 25,4oC, Mùa đơng nhiệt độ vùng đồng bằng cĩ thể xuống dưới 20oC. Lượng mưa trung bình 2000-2500mm, nhưng phấn bố khơng đều theo thời gian và khơng gian, mưa ở miền núi nhiều hơn đồng bằng, mưa tập trung vào các tháng 9 - 12, chiếm 80% lượng mưa cả năm; mùa mưa trùng với mùa bão, nên các cơn bão đổ vào miền Trung thường gây ra lở đất, lũ quét ở các huyện trung du miền núi và gây ngập lũ ở các vùng ven sơng. - Chế độ giĩ. Dự án khu dân cư phường Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam chịu ảnh hưởng bởi giĩ Đơng Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau (vận tốc giĩ trung bình 6- 10m/s); giĩ Nam, Đơng Nam, Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 8 (vận tốc giĩ trung bình 4-6 m/s). - Độ ẩm khơng khí Độ ẩm khơng khí trung bình 84% Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 6 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.1.7. Tài nguyên đất - rừng Tổng diện tích tự nhiên của Quảng Nam là 1.040.683ha được hình thành từ chín loại đất khác nhau gồm cồn cát và đất cát ven biển, đất phù sa sơng, đất phù sa biển, đất xám bạc màu, đất đỏ vàng, đất thung lũng, đất bạc màu xĩi mịn trơ sỏi đá,... Nhĩm đất phù sa ven sơng là nhĩm đất quan trọng nhất trong phát triển cây lương thực, thực phẩm và cây cơng nghiệp ngắn ngày. Nhĩm đất đỏ vàng vùng đồi núi thuận lợi cho trồng rừng, cây cơng nghiệp và cây ăn quả dài ngày. Nhĩm đất cát ven biển đang được khai thác cho mục đích nuơi trồng thủy sản. Trong tổng diện tích 1.040.683ha, diện tích đất lâm nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhất (49,4%), kế tiếp là đất dành cho sản xuất nơng nghiệp, đất thổ cư và đất chuyên dùng. Diện tích đất trống đồi trọc, đất cát ven biển chưa được sử dụng cịn chiếm diện tích lớn. Loại đất Tổng diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Đất lâm nghiệp 430.033 41,33 Đất chuyên dùng 26.133 2,5 Đất thổ cư 6.980 0.67 Đất chưa sử dụng 466.951 44,87 Nguồn: Sở Khoa học cơng nghệ Quảng Nam, 2006 Tỉnh Quảng Nam cĩ 425.921 ha rừng, tỷ lệ che phủ đạt 40,9%; trữ lượng gỗ của tỉnh khoảng 30 triệu m3. Diện tích rừng tự nhiên là 388.803 ha, rừng trồng là 37.118 ha. Rừng giàu ở Quảng Nam hiện cĩ cĩ khoảng 10 nghìn ha, phân bố ở các đỉnh núi cao, diện tích rừng cịn lại chủ yếu là rừng nghèo, rừng trung bình và rừng tái sinh, cĩ trữ lượng gỗ khoảng 69 m3/ha. Các khu bảo tồn thiên nhiên trên địa bàn tỉnh nằm ở sơng Thanh thuộc huyện Nam Giang. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 7 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.2. Sơ lược về kinh tế - xã hội 1.2.1. Dân số Khu dân cư phường Phước Hịa cĩ dân số vào khoảng 7486 người. Mật độ dân số trung bình của tồn bộ khu dân cư phường Phước Hịa là 1,314 người/km2. Thành phần dân tộc: Chủ yếu là người Việt. 1.2.2. Kinh tế Với 7 khu cơng nghiệp, 15 cụm cơng nghiệp và 61 làng nghề, cơng nghiệp Tam Kỳ đang trở thành ngành kinh tế chủ lực của Quảng Nam. Tỉnh này xác định, tận dụng lợi thế của các ngành cơng nghiệp cĩ hàm lượng khoa học kỹ thuật cao như cơng nghệ sinh học, cơng nghệ nano, sử dụng nguyên vật liệu mới là điều tất yếu. Tuy vậy, để phát triển được ngành cơng nghiệp này, địi hỏi phải cĩ hệ thống hạ tầng được đầu tư hồn chỉnh và đồng bộ, cơng nghiệp phụ trợ thể hiện được vai trị cầu nối cho quá trình sản xuất và phát triển hệ thống ngành, trình độ lực lượng sản xuất ở mức cao và cĩ khả năng kiểm sốt được các yếu tố cơng nghệ. Câu hỏi đặt ra là: Tỉnh đang ở đâu trong định hình phát triển các ngành cơng nghiệp mà vẫn đảm bảo tiêu chí phát triển bền vững? Mục tiêu của Chiến lược sản xuất sạch hơn trong cơng nghiệp tỉnh đến năm 2015 chỉ rõ: “Sản xuất sạch hơn được áp dụng rộng rãi tại các cơ sở sản xuất cơng nghiệp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên thiên nhiên; giảm thiểu phát thải và hạn chế mức độ gia tăng ơ nhiễm; bảo vệ và cải thiện chất lượng mơi trường, sức khoẻ con người và bảo đảm phát triển bền vững”. Để bám sát các yêu cầu trên, ngành cơng nghiệp Quảng Nam cần ưu tiên phát triển các ngành cĩ hàm lượng khoa học kỹ thuật cao. Tuy nhiên, với tỉnh cĩ hơn 60% dân số làm nơng nghiệp, tỷ lệ lao động qua đào tạo mới đạt 30%, Quảng Nam chưa thể tiếp cận ngay với mục tiêu này mà vẫn phải ưu tiên cho những ngành giải quyết được nhiều lao động, tận dụng nguyên, vật liệu địa phương, phù hợp với trình độ tay nghề và khả năng của người lao động. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 8 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Tác động kép của giải pháp này sẽ thúc đẩy chuyển dịch cơ cấu cây trồng - vật nuơi, phát triển vùng nguyên liệu, hình thành các mơ hình mới trong nơng nghiệp, khơi phục và phát triển các làng nghề truyền thống, giải quyết tốt sinh kế lâu dài cho nhân dân. Khi đạt đến đỉnh cao của trình độ khoa học cơng nghệ thì việc gia tăng hàm lượng cơng nghệ cao trong thu hút kêu gọi đầu tư mới cần tính đến. Đối với khu vực phía Đơng tỉnh và các vùng lân cận TP. Tam Kỳ, TP. Hội An, dải ven biển nên tập trung phát triển những ngành cơng nghiệp cĩ hàm lượng khoa học kỹ thuật cao, cơng nghiệp sạch, các cụm cơng nghiệp - tiểu thủ cơng nghiệp gắn với làng nghề truyền thống. Cĩ thể nĩi, việc áp dụng triệt để mơ hình sản xuất sạch hơn trong cơng nghiệp sẽ là lựa chọn khơn ngoan của các doanh nghiệp bởi nĩ giải quyết được nhiều lợi ích cho các bên: bảo vệ mơi trường, nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết kiệm năng lượng, kéo dài tuổi thọ máy mĩc thiết bị, hình thành tác phong cơng nghiệp... 1.2.3. Giáo dục Ở Khu dân cư phường Phước Hịa khoảng 70% là trí thức. Tồn tỉnh Quảng Nam cĩ 8 trường Đại học, cao đẳng; 46 trường Trung học phổ thơng. Giáo dục đào tạo của tỉnh vẫn chưa tương xứng với nhu cầu của xã hội. Hệ thống cơ sở vật chất ngành giáo dục thành phố cịn kém. Nhiều trường học sinh phải học ba ca. Thu nhập của giáo viên chưa cao, đặc biệt ở các huyện ngoại thành. 1.2.4. Y tế Vấn đề y tế của tỉnh Quảng Nam cần phải quan tâm nhiều hơn, bởi trang thiết bị kỹ thuật cũ, lạc hậu. Tình hình chăm sĩc bệnh nhân chưa nhiệt tình. Nhân viên y tế cịn thiếu và vấn đề thu hút nhân tài cho Tp. Tam Kỳ là một vấn đề cần quan tâm nhất. 1.3. Các nguồn gây ơ nhiễm mơi trường và biện pháp kỹ thuật bảo vệ mơi trường Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 9 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.3.1. Hiện trạng mơi trường tại khu dân cư Với tốc độ gia tăng dân số nhanh, cơ sở hạ tầng cịn lạc hậu, ý thức người dân kém... Thành phố Tam Kỳ hiện nay đang phải đối mặt với vấn đề ơ nhiễm mơi trường. 1.3.1.1. Chất lượng nguồn nước Nguồn nước đặc trưng tại khu dân cư phường Phước Hịa là nước mặt thuộc nhánh sơng Tam Kỳ đoạn chảy qua địa bàn phường. Trên địa bàn phường tập trung đa phần là các hoạt động thương mại, chợ, siêu thị chính vì thế chất lượng sơng Tam Kỳ bị ơ nhiễm nặng, nhất là vào mùa khơ. Nước cĩ màu đen bốc mùi hơi thối, gây ơ nhiễm mơi trường quanh khu trung tâm thương mại. Trong đĩ, khu dân cư phường Phước Hịa cũng bi ơ nhiễm. Chất lượng nước sơng Tam Kỳ ở khu vực khu dân cư phường Phước Hịa gây ơ nhiễm tương đối nhiều bởi nơi đây tập trung buơn bán của tồn Tp. Tam Kỳ. Tuy nhiên do nằm gần ranh giới sơng nên chất lượng nước sơng bị tác động bởi nhiều yếu tố như sự nhập của triều cường, kênh rạch... nên vào mùa khơ nước cĩ đặc trưng bị nhiễm mặn và cĩ tính phèn cao. Hiện nay, nước ngầm là nguồn nước cung cấp chính phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của người dân trong khu vực. khảo sát tại một số giếng ngầm của các hộ dân cho thấy chất lượng nước ngầm ở khu vực này cịn tương đối, mực nước ngầm cách mặt đất 11,5 - 2m Nước thải: Hiện tượng nước thải ở khu dân cư phường Phước Hịa khơng được xử lý, đổ thẳng vào hệ thống sơng. Khu trung tâm thương mại của thành phố chưa thu gom và xử lý nước thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn cũng chưa cĩ hệ thống xử lý nước thải.  Nước mưa thu gom trên tồn diện tích khu dân cư.  Nước thải sinh hoạt của tồn bộ số người sinh sống trong khu dân cư. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 10 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh  Nước thải từ các cơng trình hạ tầng dịch vụ. 1.3.1.2. Chất lượng khơng khí Chất lượng khơng khí tại khu dân cư phường Phước Hịa tương đối tốt, chất lượng khơng khí tại những điểm xa khu dân cư, các xí nghiệp, đường quốc lộ nồng độ chất ơ nhiễm nằm dưới tiêu chuẩn cho phép. Khí thải: - Khĩi thải từ quá trình đốt nhiên liệu: máy phát điện, đốt khí gas... - Khí thải từ các hoạt động giao thơng vận tải. 1.3.1.3. Chất thải rắn. Lượng rác thải rắn khơng được thu gom hết. Chủ yếu là chất thải rắn sinh hoạt. 1.3.1.4. Đất Tình trạng ngập lụt đang ở mức báo động cao, nhất là vào mùa mưa. Nguyên nhân là do hệ thống cống thốt nước được xây đã xuống cấp. 1.3.2. Biện pháp kỹ thuật bảo vệ mơi trường Nâng cao năng lực bộ máy quản lý nhà nước cĩ thể làm tốt chức năng quản lý mơi trường trên địa bàn: Trên cơ sở quản lí cán bộ hiện nay cần cĩ sự đào tạo lại, đào tạo bổ sung, đặc biệt là tăng cường năng lực cho đội ngũ cán bộ cấp phường, đưa nội dung quản lí mơi trường và bảo vệ mơi trường vào cộng đồng dân cư. Làm tốt cơng tác giáo dục và xây dựng quy chế cho cộng đồng. Ngăn chặn ơ nhiễm mơi trường, bảo vệ hệ sinh thái tự nhiên phục vụ cho việc tạo lập cảnh quan đơ thị. Đẩy mạnh cơng tác giáo dục về nếp sống đơ thị và cơng tác bảo vệ mơi trường sâu rộng trong cộng đồng. xây dựng cộng đồng vững mạnh và tự quản tốt. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 11 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.3.2.1 Mơi trường nước Hệ thống thốt nước trong khu khu dân cư phường Phước Hịa được thiết kế theo hai hệ thống riêng: Hệ thống thốt nước mưa và hệ thống thốt nước thải sinh hoạt. trong đĩ hệ thống thốt nước mưa được xả thẳng ra hệ thống kênh rạch và đổ ra sơng. Hệ thống thốt nước thải sinh hoạt được đưa vê hệ thống xử lý nước thải tập trung để xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra mơi trường. 1.3.2.2. Mơi trường khí Sử dụng đồng bộ nhiều biện pháp khác nhau: - Hồn thiện cơng nghệ, sử dụng cơng nghệ khơng hoặc it chất thải - Quản lý và vận hành đúng. - Sử dụng cây xanh để hạn chế ơ nhiễm khơng khí. - Sử dụng thiết bị xử lý ơ nhiễm khơng khí. 1.3.2.3. Chất thải rắn và chất thải nguy hại Vấn đề xử quản lý chất thải rắn được giải quyết như sau: thu tất cả rác thải khu dân cư phường Phước Hịa ra khỏi khu dân cư mang đến khu xử lý rác thải tập trung trong mỗi ngày. Sử dụng phương tiện chuyên dùng để tránh gây ra ơ nhiễm mơi trường, tránh tình trạng để rác 2 ~ 3 ngày rồi mới thu gom. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 12 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Phương pháp xử lý cơ học Xử lý cơ học (hay cịn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất khơng tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi...) và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải, điều hịa lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải. Các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học thơng dụng: 2.1.1 Song chắn rác và lưới chắn rác 2.1.1.1. Song chắn rác Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc cĩ thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất cĩ kích thước lớn như: sợi giấy, sau, cỏ, gỗ, lá cây, giấy, nilơng, vải vụn, chất thải rắn và các loại rác khác. Đồng thời bảo vệ các cơng trình và thiết bị phía sau như bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn. Hình 2.1: Phân loại song chắn rác Loại chắn rác Thơ (30-200mm) Trung bình (26~29mm) Tinh (5~25mm) Lấy rác cơ khí Cố định Di động Lấy rác thủ cơng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 13 A) B) Hình 2.2: A. Song chắn rác cơ giới; B. Song chắn rác thủ cơng Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại: * Song chắn rác thơ cĩ khảng cách giữa các thanh từ: 60 ÷ 100 mm * Song chắn rác mịn cĩ khảng cách giữa các thanh từ: 10 ÷ 25 mm Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 14 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn cĩ kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và cơng trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dịng chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ cơng hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi. Song chắn rác với cào rác thủ cơng chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ cĩ lượng rác < 0,1m3/ngày. đêm. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng cĩ lổ thốt nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại; cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác cĩ liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động. Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ngày.đêm và khi dùng song chắn rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền được cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 tấn/ ngày.đêm cần phải thêm máy nghiền rác dự phịng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hĩa. Hiện nay ở một số nước trên thế giới người ta cịn dùng máy nghiền rác (communitor) để nghiền rác cĩ kích thước lớn thành rác cĩ kích thước nhỏ và đồng nhất để dễ dàng cho việc xử lý ở các giai đoạn kế tiếp, máy nghiền rác đã được thiết kế hồn chỉnh và thương mại hĩa nên trong giáo trình này khơng đưa ra các chi tiết của nĩ. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên chú ý là cát sẽ làm mịn các lưỡi dao và sỏi cĩ thể gây kẹt máy. Mức giảm áp của dịng chảy biến thiên từ vài inches đến 0,9 m. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 15 Hình 2.3 Sơ đồ lắp đặt của một máy nghiền rác Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 2.1.1.2. Lưới chắn rác Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng cĩ kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý khơng tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác cĩ kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay trịn (hay cịn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn. 2.1.2. Bể lắng cát Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát khơng độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các cơng trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mịn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 16 và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải cĩ bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đơi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn cĩ lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính tốn thế nào để cho các hạt cát và các hạt vơ cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống cịn các chất lơ lửng hữu cơ khác trơi đi. Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ khơng bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ cĩ các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hĩa việc xả cặn. Cĩ ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dịng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuơng), bể lắng cát cĩ sục khí hoặc bể lắng cát cĩ dịng chảy xốy (bể lắng cát ly tâm).  Bể lắng cát ngang. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 17 Hình 2.4: Bể lắng cát ngang  Bể lắng cát thổi khí. Hình 2.5: Bể lắng cát thổi khí Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 18  Bể lắng cát ly tâm: Hình 2.6. Sơ đồ bể lắng cát ngang với hệ thống cơ giới để lấy cặn. Sân phơi cát Cặn xả ra từ bể lắng cát cịn chứa nhiều nước nên phải phơi khơ ở sân phơi cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải cĩ bờ đắp cao 1 ~ 2 m. Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 ~ 5 m/năm. Cát khơ thường xuyên được chuyển đi nơi khác. Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên. Nếu là đất thấm nước kém hoặc khơng thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựng nền nhân tạo. Khi đĩ phải đặt hệ thống ống ngầm cĩ lỗ để thu nước thấm xuống. Nước này cĩ thể dẫn về trước bể lắng cát. 2.1.3. Bể tách dầu mỡ Các cơng trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải cơng nghiệp. nhằm loại bỏ các tạp chất cĩ khối lượng riêng nhở hơn nước. các chất này sẽ bị bịt kín lỗ hổng giữa các vật liệu lọc trong bể sinh học... và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aeroten, gây khĩ khăn trong quá trình lên men cặn. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 19 Hình 2.7. Sơ đồ bể tách dầu mỡ lớp mỏng 1. Cửa dẫn nước ra; 2. ống gom dầu; 3. vách ngăn; 4. tấm chất dẻo; 5. lớp dầu; 6. ống xả nước thải vào; 7. bộ phận lắng làm từ tấm gợn; 8. bùn cặn 2.1.4. Bể điều hịa Bể điều hịa được dùng để duy trì dịng thải và nồng độ các chất ơ nhiễm vào cơng trình, làm cho cơng trình làm việc ổn định, khắc phục những sự cố vận hành do dao động về nồng độ và lưu lượng của quá trình xử lý nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý sinh học. Bể điều hịa cĩ thể được phân làm ba loại như sau: - Bể điều hịa lưu lượng. - Bể điều hịa nồng độ. - Bể điều hịa cả lưu lượng và nồng độ. 2.1.5. Bể lắng Bể lắng tách các chất khơng tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực. các bể lắng cĩ thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt cĩ thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn cĩ trong nước thải. vì vậy, đây là quá trình quan trọng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 20 trong quá trình xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau xử lý sinh học. Để cĩ thể tăng cường quá trình lắng ta cĩ thể thêm vào chất đơng tụ sinh học. Bể lăng được chia làm ba loại: *Bể lắng ngang (cĩ hoặc khơng cĩ vách nghiêng) Hình 2.8: Bể lắng ngang *Bể lắng đứng: Cĩ mặt bằng hình trịn hoặc hình vuơng. Trong bể lắng hình trịn nước chuyển động theo phương bán kính (radian) Hình 2.9: Bể lắng đứng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 21 Hình 2.10: Bể lắng li tâm * Bể lắng li tâm: Mặt bằng hình trịn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung và được dẫn ra ngồi. 2.1.6. Bể lọc Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, cơng trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải cơng nghiệp. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học cĩ thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất khơng hồ tan và 20% BOD , hiệu quả xử lý cĩ thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biện pháp làm thống sơ bộ hoặc đơng tụ cơ học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử và xả lại vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi qua giai đoạn xử lý sinh học. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 22 Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. quá trình lọc chỉ áp dụng cho các cơng nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm cĩ trong nước thải. các loại bể lọc thường được phân loại như sau: + Lọc qua vách lọc. + Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. + Bể lọc châm. + Bể lọc nhanh. + Cột lọc áp lực. Hình 2.11: Bể lọc 2.2. Phương pháp xử lý hĩa học Thực chất của phương pháp xử lý hố học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động với các tạp chất bẩn , biến đổi hố học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hồ tan nhưng khơng độc hại, khơng gây ơ nhiễm mơi trường. Phương pháp xử lý hố học thường được áp dụng để xử lý nước thải cơng nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 23 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh pháp xử lý hố học cĩ thể hồn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. 2.2.1. Phương pháp trung hồ Dùng để đưa mơi trường nước thải cĩ chứa acid vơ cơ hoặc kềm về trạng thái trung tính pH = 6.5 – 8.5 .Phương pháp này cĩ thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa acid và chứa kềm, bổ sung thêm tác nhân hố học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc cĩ tác dụng trung hồ, hấp thụ khí chứa acid bằng nước thải chứa kềm,…nước thải của một số ngành cơng nghiệp, nhất là cơng nghiệp hĩa chất, do quá trình cơng nghệ cĩ thể chứa acid hoặc bazơ cĩ khả năng gây ăn mịn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hĩa của các cơng trình xử lý sinh học, đồng thời gây ra các tác hại khác, do đĩ cần thực hiện quá trình trung hịa nước thải. Các phương pháp trung hịa bao gồm: - Trung hịa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm - Trung hịa dịch thải cĩ tinh acid, dùng các loại chất kiềm như:NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hịa như: CaCO3, dolomit,… - Đối với dịch thải cĩ tính kiềm thì trung hịa bởi acid hoặc khí acid. Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hịa, cần dựa vào các yếu tố: - Loại acid hay bazơ cĩ trong nước thải và nồng độ của chúng. - Độ hịa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hĩa học. 2.2.2. Phương pháp đơng tụ và keo tụ Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn ) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo cĩ trong nước thải thành những bơng cĩ kích thước lớn hơn. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 24 Hình 2.12: Quá trình tạo bơng cặn. Hình 2.13: Sơ đồ bể kết tủa bơng cặn. Phương pháp đơng tụ - keo tụ là quá trình thơ hĩa các hạt phân tán và nhũ tương, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy ra. Sử dụng đơng tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán cĩ kích thước 1-100µm. Để tạo đơng tụ, cần cĩ thêm các chất đơng tụ như: Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 25 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh + Phèn nhơm Al2(SO4)3.18H2O. Độ hịa tan của phèn nhơm trong nước ở 20 0C là 362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8. + Phèn sắt FeSO4.7H2O. Độ hịa tan của phèn nhơm trong nước ở 20 0C là 265 g/l. Quá trình đơng tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9. + Các muối FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O, … + Vơi. 2.2.3. Phương pháp ozon hố Đĩ là phương pháp hố học cĩ chứa các chất hữu cơ dạng hồ tan và dạng keo bằng ozon. Ozon sẵn sàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ. 2.2.4. Phương pháp điện hố học Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hố điện hố trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý. Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hĩa ở anod và khử ở catod. Xử lý bằng phương pháp điện hĩa rất thuận lợi đối với những loại nước thải cĩ lưu lượng nhỏ và ơ nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vơ cơ đậm đặc. 2.2.5. Oxy hĩa khử Đa số các chất vơ cơ khơng thể xử lý bằng phương pháp sinh hĩa được, trừ các trường hợp các kim loại nặng như: : Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp thụ vào bùn hoạt tính. Nhiều kim loại như: Hg, As,… là những chất độc, cĩ khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hĩa khử. Cĩ thể dùng tác nhân oxy hĩa như: Cl2, H2O2, O2 khơng khí O3 hoặc pirozulite ( MnO2). Dưới tác dụng của oxu hĩa, các chất ơ nhiễm độc hại sẽ chuyển hĩa thành những chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước thải. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 26 2.2.6. Phương pháp quang xúc tác Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hĩa bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánh sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hĩa * Cat, sau đĩ * Cat sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình cĩ thể tĩm tắt như sau: Cat + năng lượng ánh sáng → * Cat * Cat + chất thải → * chất thải + Cat * Chất thải → sản phẩm Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đĩ zinc oxide ZnO, titanium dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát biển, CdS là các chất cho hiệu quả cao. TiO2 rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và urea (Kogo et al., 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như dimethyl phosphate (Harada et al., 1976). Cyanide (CN-) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) cĩ thể bị phân hủy nhanh chĩng trong mơi trường cĩ chứa 5% TiO2 và chiếu sáng với nguồn sáng cĩ bước sĩng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN- bị oxy hĩa thành CNO-. Sau đĩ hàm lượng CNO- giảm dần chứng tỏ nĩ tiếp tục bị oxy hĩa. Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ cĩ bước sĩng nhỏ hơn 4200oA tạo nên oxy hoạt tính phân hủy hồn tồn các chất thải hữu cơ thành CO2 và nước (Nemerow và Dasgupta, 1991). Hình 2.14: Sơ đồ xử lý chất thải độc hại bằng phương pháp quang hĩa. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 27 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 2.3. Phương pháp xử lý hĩa lý Trong dây chuyền cơng nghệ xử lý, cơng đoạn xử lý hĩa lý thường được áp dụng sau cơng đoạn xử lý cơ học. phương pháp xử lý hĩa lý bao gồm các phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cơ đặc, lọc ngược... Phương pháp hĩa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vơ cơ hịa tan, cĩ nhiều ưu điểm như: + Loại được các hợp chất hữu cơ khơng bị oxy hĩa sinh học. + Khơng cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật. + Cĩ thể thu hồi các chất khác nhau. + Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn. 2.3.1. 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 xảy ra khi cĩ năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp xúc khí – nước. + Tuyển nổi dạng bọt: Được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất khơng tan và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hịa tan. + Phân ly dạng bọt: Được ứng dụng để xử lý các chất hịa tan cĩ trong nước thải, ví dụ như chất hoạt động bề mặt. Ưu điểm: Phương pháp tuyển nổi là cĩ thể thu cặn với độ ẩm nhở, cĩ thể thu tạp chất. phương pháp tuyển nổi được sử dụng nhiều trong các ngành cơng nghiệp như: Tơ sợi nhân tạo, thực phẩm... Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 28 Hình 2.15:Bể tuyển nổi kết hợp với cơ đặc bùn 2.3.2. Trích ly Tách các chất bẩn hồ tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung mơi khơng hồ tan vào nước, nhưng độ hồ tan của chất bẩn trong dung mơi cao hơn trong nước. Hình 2.16: Tháp trích ly. 2.3.3. Hấp phụ Hấp phụ là thu hút chất bẩn lêm bề mặt của chất hấp thụ, phần lớn là chất hấp phụ rắn và cĩ thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động. Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp thụ cĩ thể bị giải hấp phụ và chuyển ngược lại vào chất thải. các chất hấp thụ thường được sử Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 29 dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn silicagen, keo nhơm, đất sét hoạt tính,... và các chất hấp phụ này cịn cĩ khả năng tai sinh để tiếp tục sử dụng. Hình 2.17: Sơ đồ tháp lọc hấp phụ. 1. Phểu để điều chỉnh pH của nước thải khi dẫn vào tháp; 2,3,4 Tháp chứa than hoạt tính; I. Van mở; II. Van đĩng 2.3.4. Chưng bay hơi Là chưng nước thải để các chất hồ tan trong đĩ cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi dễ hình thành các lớp riêng biệt và do đĩ dễ dàng tách các chất bẩn ra. 2.3.5. Trao đổi ion Là phương pháp thu hồi các Kation và Anion bằng các chất trao đổi ion. Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên hiên hoặc vật liệu lọc nhân tạo .Chúng khơng hồ tan trong nước và trong dung mơi hữu cơ, cĩ khả năng trao đổi ion. 2.3.6. Tách bằng màng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 30 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Là phương pháp tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đĩ là các màng xốp đặc biệt khơng cho các hạt keo đi qua. 2.4. Phương pháp xử lý sinh học Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân huỷ - oxy hố các chất hữu cơ ở dạng keo và hồ tan cĩ trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ cĩ trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như: cacbon, nitơ , phosphor, kali,…vi sinh vật sử dụng vật chất này để kiến tạo tế bào cũng như tích luỹ năng lượng cho quá trình sinh trường và phát triển chính vì vậy sinh khối vi sinh vật khơng ngừng tăng lên. Những cơng trình xử lý sinh học phân thành hai nhĩm : Những cơng trình trong đĩ quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý xảy ra chậm Những cơng trình trong đĩ quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: Bể lọc sinh học ( bể biophin ), bể làm thống sinh học ( bể aeroten )… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Quá trình xử lý sinh học cĩ thể đạt hiệu suất khử trùng 99,9% ( trong các cơng trình trong điều kiện tự nhiên ) theo BOD tới 90- 95 %. Cơng trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các cơng trình cơ học, hĩa học, hĩa lý. 2.4.1 Cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiên 2.4.1.1. Ao hồ sinh học (Ao hồ ổn định nước thải) Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương pháp này cũng khơng yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao. Quy trình được tĩm tắt như sau: Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi... →các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 31  Hồ hiếu khí. Ao nơng 0,3 – 0,5 m cĩ quá trình oxy hĩa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật. gồm 2 loại: hồ làm thống tự nhiên và hồ làm thống nhân tạo. Hình 2.18 Ao hiếu khí với kệ thống cung cấp khí.  Hồ kị khí. Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc khơng cĩ điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kị khí hoạt động sống khơng cần oxy của khơng khí. Chúng sử dụng oxy từ các hợp chất như nitrat, sulfat... Để oxy hĩa các chất hữu cơ và các loại rươu và khí CH4, H2S,CO2,…và khí và nước. chiều sâu của hồ khá lớn khoảng 2 – 6 m.  Hồ tùy nghi. Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hịa tan cĩ đều ở trong nước và phân hủy kị khí(chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng lắng. Ao hồ tùy nghi được chia làm ba vùng: lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khi tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí. Chiều sâu của hồ khoảng 1 – 1,5 m. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 32 Hình 2.19: Hồ tùy nghi  Hồ ổn định bậc ba. Nước thải sau khi xử lý cơ bản (bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn thì cĩ thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các cơng trình xử lý bậc III là ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo nuơi cá. 2.4.1.2. Phương pháp xử lý qua đất Thực chất của quá trfnh xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hịa tan trong nước thải. những vi sinh vật sẽ sử dụng oxy của khơng khí qua các khe đất và chuyển hĩa các chất hữu cơ thành các hợp chất khống. + Cánh đồng tưới. + Cánh đồng lọc. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 33 Hình 2.20 : Xử lý nước thải bằng đất 2.4.2. Các cơng trình xử lý hiếu khí nhân tạo Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo cĩ thể kể đến hai quá trình cơ bản: + Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lủng. + Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính. Các cơng trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí như: Aeroten bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật bám dính), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay... 2.4.2.1. Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 34 Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt động sống của si sinh vật hiếu khí. Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đĩng vai trị là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bơng cặn cĩ mầu nâu sẩm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vơ số vi khuẩn và vi sinh vật khác. Các vi sinh vật đồng hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phĩng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải được chuyển hĩa thành các chất vơ cơ như H2O, CO2 khơng độc hại cho mơi trường. Quá trình sinh học cĩ thể diễn ra tĩm tắt như sau: Chất hữu cơ + Vi sinh vật + oxy  NH3 + H2O + Năng lượng + Tế Bào mới Hay cĩ thể viết: Chất thải + Bùn hoạt tính + Khơng khí  Sản phẩm cuối + Bùn hoạt tính dư. Hình 2.21: Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính Một số loại bể Aeroten thường dùng trong xử lý nước thải: a. Bể Aeroten truyền thống Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 35 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Xả bùn tươi Nước thải Tuần hoàn bùn hoạt tính Bể lắng đợt 2 Bể Aerotank nguồn tiếp nhận Xả ra Xả bùn hoạt tính thừa Bể lắng đợt 1 Hình 2.22: Sơ đồ cơng nghệ bể Aeroten truyền thống. b. Bể Aeroten tải trọng cao Hoạt động của bể Aeroten tải trọng cao tương tự như bể cĩ dịng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và cĩ hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp. Nước thải đi vào cĩ đọ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l. tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (khơng cho) trong một ngày đêm. c. Bể Aeroten cĩ hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dịng chảy Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aeroten được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đĩ nhu cầu cung cấp oxy cũng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ưu điểm: - Giảm được lương khơng khí cấp vào bể tức là giảm cơng suất của máy thổi khí - Khơng cĩ hiện tượng làm thống quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất Nitơ. - Cĩ thể áp dụng tải trọng cao(F/M cao), chất lượng nước ra tốt. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 36 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh d. Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation) Bể cĩ 2 ngăn: ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh. Tuần hoàn bùn Bể Aerotank Ngăn tái sinh bùn hoạt tính Ngăn tiếp xúc Bể lắng đợt 1 Nước thải Xả bùn tươi nguồn tiếp nhận Bể lắng đợt 2 Xả bùn hoạt tính thừa Xả ra Hình 2.23: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc. Ưu điểm của dạng bể này là Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc cĩ dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, cĩ thể ứng dụng cho nước thải cĩ hàm lượng keo cao. e. Bể Aeroten làm thống kéo dài Khi nước thải cĩ tỉ số F/M (Tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tính mg BOD5/mg bùn hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thơng khí thường 20-30h Tuần hoàn bùn hoạt tính Bể Aerotank làm thoáng kéo dài 20 -30 giờ lưu nươc trong bể Nước thải Lưới chắn rác Bể lắng đợt 2 Xả ra nguồn tiếp nhận Định kỳ xả bùn hoạt tính thừa Hình 2.24: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thống kéo dài. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 37 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh f. Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh Xả bùn tươi Bể lắng đợt 1 Nước thải Xả bùn hoạt tính thừa Tuần hoàn bùn Bể lắng đợt 2 nguồn tiếp nhận Xả ra Máy khuấy bề mặt Hình 2.25 : Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh Ưu điểm: pha lỗng ngay tức khác nồng độ các chất ơ nhiễm trong tồn thể tích bể, khơng xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải cĩ chỉ số bùn cao, cặn khĩ lắng. g. Oxytank Dựa trên nguyên lý làm việc của Aeroten khuấy đảo hồn chỉnh người ta thay khơng khí nén bằng sục khí oxy tinh khiết. Hình 2.26: Oxytank. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 38 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Ưu điểm:  Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD.  Giảm thời gian sục khí.  Lắng bùn dễ dàng.  Giảm bùn đáng kể trong quá trình xử lý. h. Mương oxy hĩa Mương oxy hĩa là dạng cải tiến của bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh cĩ dạng vịng hình chữ O làm viếc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hồn liên tục trong mương. i. Bể lọc sinh học – Biofilter Là cơng trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải nhờ quá trình oxy hĩa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Cĩ 2 dạng: + Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học cĩ lớp vật liệu lọc khơng ngập nước. giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/lvới lưu lượng nước thải khơng quá 1000 m3/ngày + Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc đặt ngập trong nước. tải trọng nước thải tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc sinh học nhỏ giọt Tháp lọc sinh học cũng cĩ thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng cĩ chiều cao khá lớn. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 39 Hình 2.27: Bể lọc sinh học cao tải. j. Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors) RBC gồm một loại đĩa trịn xếp liện nhau bằng polystyren hay PVC.những đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ. trong khi vận hành, sinh vật tăng trưởng sẽ bám dính vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên tồn bộ bề mặt ướt của đĩa. Đĩa quay làm cho sinh khối luơn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và khơng khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 40 Hình 2.28: Đĩa quay sinh học RBC k. Bể sinh học theo mẻ SBR( Sequence Batch Reactor) SBR là một bể dạng của bể Aeroten. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn rác, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Ưu điểm là khử được các hợp chất Nitơ, photpho khi vận hành đúng quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Bể SBR hoạt động theo 5 pha: + Pha làm đầy (fill): Thời gian bơm nước vào bể kéo dài từ 1 – 3 giờ. Dịng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tùy thuộc vào mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy cĩ thể thay đổi linh hoạt: Làm đầy – tĩnh, làm đầy – hịa trộn, làm đầy sục khí. + Pha phản ứng, thổi khí( React ): Tạo phản ứng sinh hĩa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thống bề mặt để cung cấp oxy vào nước và khuấy trộng đều hỗn hợp. Thời gian làm thống phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hĩa cĩ thể thực hiện, chuyển nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO2 2- và nhanh chĩng chuyển sang dạng N- NO3 -. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 41 + Pha lắng(settle): lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong mơi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cơ đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ. + Pha rút nước ( draw): Khoảng 0.5 giờ. + Pha chờ: chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng khơng thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nĩ cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ. Lượng và tần xuất xả bùn được xác định bởi năng suất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thơng thường. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả thường được thực hiện ở giai đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nước trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR khơng cần tuần hồn bùn hoạt hĩa. Hai quá trình làm thống và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho nên khơng cĩ sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và khơng phải tuần hồn bùn hoạt tính để giữ nồng độ. Hình 2.29: Quá trình vận hành bể SBR 2.4.2.2. Các cơng trình xử lý sinh học kị khí Phân hủy kị khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy chất hữu cơ thành các chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện khơng cĩ oxy. Việc chuyển hĩa các acid hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. năng lượng hữu cơ chuyển hĩa thành khí vào khoảng 80  90%. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 42 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32  35 oC. Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kị khí là lượng bùn sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hợn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí. Trong quá trình lên men kị khí, thường cĩ 4 nhĩm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau: - Thủy phân: Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các các phức chất đợn giản hoặc chất hịa tan như amino acid, acid béo.... Kết quả của sự bẻ gãy mạch cacbon chưa làm giảm COD. - Acid hĩa: ở giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hĩa các chất hịa tan thành chất đơn giản như acid beo dễ bay hơi, alcohols các axít lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. sự hình thành các acid cĩ thể làm ph giảm xuống 4.0. - Acetic hĩa (acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hĩa các sản phẩm của giai đoạn acid hĩa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới. - Mêtan hĩa (methanogenesis): Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kị khí. Axít acetic, H2, CO2 , axít formic và methanol chuyển hĩa thành mêtan, CO2 và sinh khối. a. Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng * Phương pháp tiếp xúc kị khí Bể lên men cĩ thiết bị trộn và bể lắng riêng. Quá trình này cung cấp phân ly và hồn lưu các vi sinh vật giống, do đĩ cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 – 12 giờ. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 43 Thiết bị khử khí giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly. Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt độ 32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lưu địi hỏi phải tăng gấp đơi. * Bể UASB ( Upflow anaerobic Sludge Blanket) Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đĩ chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bơng bùn) và chất hữu cơ bị phân hủy. Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể. nước thải thiếp theo đĩ chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn. sau đĩ ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hồn lưu lại vùng lớp bơng bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nĩ rất quan trọng khi vận hành UASB. Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5  10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhở. Để duy trì lớp bơng bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dịng chảy thường lấy khoảng 0,6  0,9 m/h. Hình 2.30: Bể UASB. 1. Đầu vào, 2. Đầu ra, 3. Biogas 4. Thiết bị giữ bùn (VSV), 5. Khu vực cĩ ít bùn hơn Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 44 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh b. Phương pháp kị khí với sinh khối gắn kết * Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá màng hữu cơ (ANAFIZ) Lọc kị khí với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể lọc cĩ thể được vận hành ở chế độ dịng chảy ngược hoặc xuơi. Giá thể trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nĩ cũng được phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hĩa. * Bể kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX) Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bở dịng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích là lớn nhất. Ưu điểm: + Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc. + Khở động nhanh chĩng. + Khơng tẩy trơi các quần thể sinh học bám dính trên vật liệu. + Cĩ khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng. 2.5. Phương pháp khử trùng Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của cơng nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh chứa trong nước thải trước khi xả ra nguồn nước. Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hồn tồn các vi sinh vật cịn quá trình khử trùng thì khơng tiêu diệt hết các vi sinh vật. Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phĩ thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan... Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hĩa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đến việc khử trùng bằng các Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 45 hĩa chất. Các hĩa chất thường sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nĩ, bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nĩ, xà bơng và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít. Cl2 hịa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở 20 oC và 1 atm). Khi hịa tan trong nước nĩ tạo thành hypochlorous acide Cl2 + H2O ------> HOCl + H + + Cl- Hypochlorous acide sau đĩ bị ion hĩa thành hypochlorite ion. HOCL ------> OCl- + H+ HOCl và OCl- được coi là lượng chlor tự do hữu dụng. Các dạng khác như calcium hypochlorite cũng được sử dụng Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải từ 15 ~ 45 phút, ít nhất phải giữ được 15 phút ở tải đỉnh. Bể tiếp xúc chlorine thường được thiết kế theo kiểu plug- flow (ngoằn ngoèo). Vận tốc tối thiểu của nước thải phải từ 2 ~ 4,5 m/phút để tránh lắng bùn trong bể. Hình 2.31: Hệ thống khử trùng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 46 Hình 2.32. Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorine 2.6. Xử lý cặn Nhiệm vụ của xử lý cặn là: - Làm giảm thể tích và độ đẩm của cặn. - ổn định cặn. - Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác. Rác (gồm các tạp chất khơng tan, kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau...) được giữ lại ở song chắn rác cĩ thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác khơng lớn) hay nghiền rác và sau sau đĩ dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng với mục đích khác. Cặn tươi từ bể lắng I dẫn đến bể mêtan để xử lý. Một phần bùn hoạt tính dư (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt II, được dẫn tới bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích sau đĩ được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 47 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Cặn ra khỏi bể mêtan thường cĩ độ ẩm cao(96% – 97%) để giảm thể tích cặn và làm ráo nước cĩ thể ứng dụng các cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: Sân phơi bùn, hồ chứa bùn hoặc trong điều kiện nhân tạo: Thiết bị lọc chân khơng, thiết bị ép dây đai, thiết bị li tâm....độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55% - 75%. Tiếp tục làm giảm thể tích cặn cĩ thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: Thiết bị sấy trống, dạng khí nén, băng tải,... sau khi sấy độ ẩm cịn 25% - 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. 2.7. Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thải Quá trình hiếu khí và hiếu khí khơng bắt buộc (tùy nghi) Để thiết kế và vận hành một bể xử lý sinh học cĩ hiệu quả chúng ta phải nắm vững các kiến thức sinh học cĩ liên quan đến quá trình xử lý. Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng hàng đầu vì nĩ chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí khơng bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ cịn lại thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hĩa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngồi ra cịn cĩ cácloại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngồi các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đĩng vai trị quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh. Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn cĩ sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định cĩ thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đĩ cho thêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn: Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 48 + Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với mơi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào. + Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong mơi trường. + Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi. + Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đĩ mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này cĩ thể do các lồi cĩ kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm của mơi trường. Hình 2.33: Một đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý Cũng cần nĩ thêm rằng đồ thị trên chỉ mơ tả sự tăng trưởng của một quần thể vi khuẩn đơn độc. Thực tế trong bể xử lý cĩ nhiều quần thể khác nhau và cĩ đồ thị tăng trưởng giống nhau về dạng nhưng khác nhau về thời gian tăng trưởng cũng như đỉnh của đồ thị. Trong một giai đoạn bất kỳ nào đĩ sẽ cĩ một lồi cĩ số lượng chủ đạo do ở thời điểm đĩ các điều kiện như pH, oxy, dinh dưỡng, nhiệt độ... phù hợp Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 49 cho lồi đĩ. Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong bể xử lý được biểu diễn trong hình bên dưới. Khi thiết kế và vận hành hệ thống xử lý chúng ta phải để ý tới cả hệ vi sinh vật này, khơng nên nghĩ rằng đây là một "hộp đen" với những vi sinh vật bí mật. Hình 2.34: Đồ thị về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong xử lý nước thải Như đã nĩi ở trên vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng hàng đầu trong các bể xử lý nước thải. Do đĩ trong các bể này chúng ta phải duy trì một mật độ vi khuẩn cao tương thích với lưu lượng các chất ơ nhiễm đưa vào bể. Điều này cĩ thể thực hiện thơng qua quá trình thiết kế và vận hành. Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính tốn chính xác thời gian tồn lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn cĩ thể sinh sản được. Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn...) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn. Bảng 2.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của các cơng trình xử lý nước thải hiếu khí Loại Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của cơng trình Bùn hoạt tính Loại bể phản ứng Thời gian lưu của nước thải trong bể phản ứng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 50 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ Hiệu suất sục khí Thời gian lưu trữ VSV trong bể phản ứng Tỉ lệ thức ăn/vi sinh vật (F/M) Tỉ lệ bùn bơm hồn lưu về bể phản ứng Các chất dinh dưỡng Các yếu tố mơi trường (nhiệt độ, pH) Bể lọc sinh học nhỏ giọt Loại nguyên liệu làm giá bám và chiều cao của cột nguyên liệu này Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ Hiệu suất thơng khí Tỉ lệ hồn lưu Cách sắp xếp các cột lọc Cách phân phối lưu lượng nước Đĩa quay sinh học Số bể, đĩa Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ Bộ phận truyền động Mật độ của nguyên liệu cấu tạo đĩa Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Quá trình yếm khí Các hệ thống yếm khí ứng dụng khả năng phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện khơng cĩ oxy. Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ rất phức tạp liên hệ đến hàng trăm phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên người ta thường đơn giản hĩa chúng bằng phương trình sau đây: Quá trình phân hủy yếm khí được chia thành 3 giai đoạn chính như sau: 1. Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử. Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S Lên men yếm khí Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 51 2. Tạo nên các axít. 3. Tạo methane. Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí Quá trình lên men yếm khí cĩ thể được khởi động một cách nhanh chĩng nếu như chất thải của một hầm ủ đang hoạt động được dùng để làm chất mồi (đưa vi khuẩn đang hoạt động vào mẻ ủ). Hàm lượng chất rắn trong nguyên liệu nạp cho hầm ủ nên được điều chỉnh ở mức 5 - 10%, 90 - 95% cịn lại là nước. + Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ và sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày và các mùa ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ. Thơng thường biên độ nhiệt sau đây được chú ý đến trong quá trình xử lý yếm khí: + 25 - 40oC: Đây là khoảng nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa ấm. + 50 - 65oC: Nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa nhiệt. Nĩi chung khi nhiệt độ tăng tốc độ sinh khí tăng nhưng ở nhiệt độ trong khoảng 40 - 45oC thì tốc độ sinh khí giảm vì khoảng nhiệt độ này khơng thích hợp cho cả hai loại vi khuẩn, nhiệt độ trên 60oC tốc độ sinh khí giảm đột ngột và quá trình sinh khí bị kềm hãm hồn tồn ở 65oC trở lên. Hình 2.35. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ Ở các nước vùng ơn đới nhiệt độ mơi trường thấp; do đĩ tốc độ sinh khí chậm và ở nhiệt độ dưới 10oC thể tích khí sản xuất được giảm mạnh. Để cải thiện Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 52 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh tốc độ sinh khí người ta cĩ thể dùng Biogas đun nĩng nguyên liệu nạp, hoặc đun nước nĩng để trao đổi nhiệt qua các ống hình xoắn ốc lắp đặt sẵn trong lịng hầm ủ. Ngồi ra người ta cịn dùng các tấm nhựa trong để bao hầm ủ lại, nhiệt độ bên trong tấm nhựa trong sẽ cao hơn nhiệt độ mơi trường từ 5 - 10oC, hoặc thiết kế cho phần trên hầm ủ chứa nước và lượng nước này được đun nĩng lên bằng bức xạ mặt trời, hoặc tạo lớp cách nhiệt với mơi trường bằng cách phủ phân compost hoặc lá cây lên hầm ủ. + Ảnh hưởng của pH và độ kiềm (alkalinity): pH trong hầm ủ nên được điều chỉnh ở mức 6,6 - 7,6 tối ưu trong khoảng 7 - 7,2 vì tuy rằng vi khuẩn tạo acid cĩ thể chịu được pH thấp khoảng 5,5 nhưng vi khuẩn tạo methane bị ức chế ở pH đĩ. pH của hầm ủ cĩ khi hạ xuống thấp hơn 6,6 do sự tích tụ quá độ các acid béo do hầm ủ bị nạp quá tải hoặc do các độc tố trong nguyên liệu nạp ức chế hoạt động của vi khuẩn methane. Trong trường hợp này người ta lập tức ngưng nạp cho hầm ủ để vi khuẩn sinh methane sử dụng hết các acid thừa, khi hầm ủ đạt được tốc độ sinh khí bình thường trở lại người ta mới nạp lại nguyên liệu cho hầm ủ theo đúng lượng quy định. Ngồi ra người ta cĩ thể dùng vơi để trung hịa pH của hầm ủ. Alkalinity của hầm ủ nên được giữ ở khoảng 1.000 - 5.000 mg/L để tạo khả năng đệm tốt cho nguyên liệu nạp. + Ảnh hưởng của độ mặn: Thường trên 90% trọng lượng nguyên liệu là nước. TTNLM đã tìm hiểu khả năng sinh Biogas của hầm ủ tùy thuộc nồng độ muối trong nước. Kết quả cho thấy vi khuẩn tham gia trong quá trình sinh khí methane cĩ khả năng dần dần thích nghi với nồng độ của muối ăn NaCl trong nước. Với nồng độ < 0,3% khả năng sinh khí khơng bị giảm đáng kể. Như vậy việc vận hành các hệ thống xử lý yếm khí tại các vùng nước lợ trong mùa khơ khơng gặp trở ngại nhiều (Lê Hồng Việt, 1988). + Các chất dinh dưỡng: Để bảo đảm năng suất sinh khí của hầm ủ, nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt được tỉ số C/N từ 25/1 - 30/1 bởi vì các vi khuẩn sử dụng carbon nhanh hơn sử dụng Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 53 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh đạm từ 25 - 30 lần. Các nguyên tố khác như P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với quá trình sinh khí tuy nhiên C/N được coi là nhân tố quyết định. + Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp: Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp cĩ thể biểu thị bằng 2 nhân tố sau: + Hàm lượng chất hữu cơ biểu thị bằng kg COD/m3/ngày hay VS/m3/ngày + Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp trong hầm ủ HRT Lượng chất hữu cơ nạp cao sẽ làm tích tụ các acid béo do các vi khuẩn ở giai đoạn 3 khơng sử dụng kịp làm giảm pH của hầm ủ gây bất lợi cho các vi khuẩn methane. + Ảnh hưởng của các chất khống trong nguyên liệu nạp: Các chất khống trong nguyên liệu nạp cĩ tác động tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình sinh khí methane. Ví dụ ở nồng độ thấp Nikel làm tăng quá trình sinh khí. Các chất khĩang này cịn gây hiện tượng cộng hưởng hoặc đối kháng. Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng tăng độc tính của một nguyên tố do sự cĩ mặt một nguyên tố khác. Hiện tượng đối kháng là hiện tượng giảm độc tính của một nguyên tố do sự cĩ mặt của một nguyên tố khác. + Khuấy trộn: Khuấy trộn tạo điều kiện cho vi khuẩn tiếp xúc với chất thải làm tăng nhanh quá trình sinh khí. Nĩ cịn làm giảm thiểu sự lắng đọng của các chất rắn xuống đáy hầm và sự tạo bọt và váng trên mặt hầm ủ. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 54 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1. Thành phần nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cơng cộng: Tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,... chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các cơng trình cơng cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thốt nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy hay các trạm cấp nước hiện cĩ. Các trung tâm đơ thị thường cĩ tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nơng thơn, do đĩ lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng cĩ sự khác biệt giữa thành thị và nơng thơn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đơ thị thường được thốt bằng hệ thống thốt nước dẫn ra các sơng rạch, cịn ở vùng ngoại thành và nơng thơn do khơng cĩ hệ thống thốt nước nên nước thải thường được tiêu thốt tự nhiên vào các ao hồ hoặc thốt nước bằng biện pháp tự thấm. Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm hai loại: + Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết của con người từ các phịng vệ sinh. + Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: Cặn bã từ nhà bếp, các chất trơi nổi kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, ngoại ra cịn cĩ cả các thành phần vơ cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. các chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%), hydratcacbon(40 – 50%), gồm tinh bột, đường và xenlulo và các hợp chất béo (5 – 10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450mg/L theo trọng tải khơ. Cĩ khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khĩ bị phân hủy sinh học. ở những khu dân cư đơng đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 55 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh thải sinh hoạt khơng được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng. Tính chất nước thải sinh hoạt : Nước thải sinh hoạt cĩ nguồn gốc phát sinh từ nhu cầu sử sụng nước cho các hoạt động sống của con người, cĩ các tính chất đặc trưng sau:Thải ra từ các thiết bị vệ sinh trong hộ gia đình như: bồn tắm, chậu rửa, Lavabo, nhà xí, máy giặt,…chứa nhiều chất ơ nhiễm hữu cơ và vi trùng. Dị thể phức hợp gồm nhiều chất bẩn dưới nhiều dạng khác nhau.Các chất bẩn là sản phẩm thải bỏ từ cơ chế sinh hố từ quá trình sống con người và vật nuơi, protein, hydrate carbon, lipid, khống chất,…hoặc các loại chất thải rắn lẫn vào như: giấy, gỗ, nylon, các chất tẩy rửa, các chất hoạt động bề mặt và đặc biệt là các loại vi khuẩn gây bệnh , trứng giun, các loại nấm mốc, rong rêu, ký sinh trùng,…Lưu lượng thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước tính trên đầu người. Bảng 3.1 Các chất ơ nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt. Chất gây ơ nhiễm Nguyên nhân được xem là quan trọng Các chất rắn lơ lửng Tạo nên bùn lắng và mơi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lư được thải vào mơi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/L. Các chất hữu cơ cĩ thể phân hủy bằng con đường sinh học Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo. Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng vào nguồn nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy ḥa tan của nguồn nước. Các mầm bệnh Các bệnh truyền nhiễm cĩ thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải. Thơng số quản lư là MPN (Most Probable Number). Các dưỡng chất N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi được thải vào nguồn nước nĩ cĩ thể làm gia tăng sự phát triển của các lồi khơng mong đợi. Khi Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 56 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nĩ cĩ thể gây ơ nhiễm nước ngầm. Các chất ơ nhiễm nguy hại Các hợp chất hữu cơ hay vơ cơ cĩ khả năng gây ung thư, biến dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính. Các chất hữu cơ khĩ phân hủy Khơng thể xử lư được bằng các biện pháp thơng thường. Ví dụ các nơng dược, phenols... Kim loại nặng Cĩ trong nước thải thương mại và cơng nghiệp và cần loại bỏ khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các quá tŕnh xử lư sinh học Chất vơ cơ hịa tan Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nơng, cơng nghiệp Nhiệt năng Làm giảm khả năng băo ḥa oxy trong nước và thúc đẩy sự phát triển của thủy sinh vật Ion hydrogen Cĩ khả năng gây nguy hại cho TSV Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989. 3.2. Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt 3.2.1. Các chỉ tiêu lí học Đặc tính lí học quan trọng nhất của nước thải gồm: chất rắn tổng cộng, mùi, nhiệt độ, màu, độ đục. 3.2.1.1. Chất rắn trong nước thải Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn cĩ khả năng lắng, các hạt keo và chất rắn hịa tan. Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là phần cịn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hồn tồn ở nhiệt độ từ 103 - 105oC. Các chất bay hơi ở nhiệt độ này khơng được coi là chất rắn. Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L. Trong nước thải sinh hoạt cĩ khoảng 40 – 65% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng. Tổng các chất rắn cĩ thể chia ra làm hai thành phần: chất rắn lơ lửng (cĩ thể lọc được) và chất rắn hịa tan (khơng lọc được). Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 57 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấy giấy lọc ở 1050C đến khối lượng khơng đổi. độ chênh lệch khối lượng giữa giấy lọctrước khi lọc mẫu và sau khi lọc mẫu trong cùng một điều kiện cân chính là lượng chất lơ lửng cĩ trong một thể tích mẫu dã được xác định, phần cặn trên giấy lọc được đốt chấy thì các chất rắn dễ bị bay hơi bị cháy hồn tồn. Các chất rắn bị bay hơi được xem như là phần vật chất hữu cơ 3.2.1.2. Mùi Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng. đặc biệt là các phản ứng gay gắt của dân chúng đối các cơng trình xử lý nước thải khơng được vận hành tốt. mùi của nước thải cịn mới thường khơng gây ra các cảm giác khĩ chịu, nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khĩ chịu sẽ tỏa ra khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới các điều kiện yếm khí. Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là hydrosulfua (H2S – mùi trứng thối). hợp chất khác, chẳng hạn như: indol, skatol, cadaverin... dược tạo dưới các điều kiện yếm khí cĩ thể gây ra những mùi khĩ chịu hơn H2S. 3.2.1.3.Nhiệt độ Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so vơi nhiệt độ của nước cấp do việc xả ra các dịng nước nĩng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại...và nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn khơng khí. Nhiệt độ của nước thải là một trong những thơng số quan trọng bởi vì phần lớn các sơ đồ xử lý nước đều ứng dụng quá trình xử lý sinh học mà quá trình đĩ thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ. Nhiêt độ của nước thải ảnh hưởng đời sống thủy sinh vật, sự hịa tan oxy trong nước. 3.1.2.4. Độ màu Độ màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, Nĩ cĩ thể làm cản trở khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của hệ thủy sinh thực vật. Nĩ cịn làm mất vẽ mỹ quan của nguồn nước nên rất dễ bị sự phản ứng của cộng đồng lân cận. 3.1.2.5. Độ đục Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 58 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Độ đục của nước thải là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong nước thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thơng dụng NTU. 3.2.2. Các chỉ tiêu hĩa học và sinh hĩa 3.2.2.1. pH pH của nước thải cĩ một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các cơng trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 - 7,6. Như chúng ta đã biết mơi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là mơi trường cĩ pH từ 7 - 8. Các nhĩm vi khuẩn khác nhau cĩ giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 - 8,8, cịn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 - 9,3. Vi khuẩn lưu huỳnh cĩ thể tồn tại trong mơi trường cĩ pH từ 1 - 4. Ngồi ra pH cịn ảnh hưởng đến quá trình tạo bơng cặn của các bể lắng bằng cách tạo bơng cặn bằng phèn nhơm. Nước thải sinh hoạt pH dao động trong khoảng 6,9 – 7,8. 3.2.2.2. Nhu cầu oxy hĩa học.( Chemical Oxygen Demand, COD) Chỉ tiêu BOD khơng phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ khơng bị oxy hĩa bằng phương pháp sinh hĩa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới. Do đĩ để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hĩa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hĩa học. Để xác định chỉ tiêu này, người ta thường dùng potassium dichromate (K2Cr2O7) để oxy hĩa hồn tồn các chất hữu cơ, sau đĩ dùng phương pháp phân tích định lượng và cơng thức để xác định hàm lượng COD. 3.2.2.3. Nhu cầu oxy sinh học( biochemical oxygen demand, BOD ) Nhu cầu oxy sinh hĩa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hĩa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/L. Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ơ nhiễm hữu cơ của nước thải. BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ơ nhiễm càng cao và ngược lại. Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hĩa hồn tồn các chất hữu cơ cĩ thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 59 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải. Để chuẩn hĩa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC). Mức độ oxy hĩa các chất hữu cơ khơng đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hĩa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đĩ giảm dần. 3.2.2.4. Nitơ Nitơ cĩ trong nước thải ở dạng các liên kết ở dạng vơ cơ và hữu cơ. Trong đĩ nước thải sinh hoạt, phần lớn là liên kết hữu cơ là các chất cĩ nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa. cịn các Nitơ trong các liên kết vơ cơ gồm các dạng khử NH4 +, NH3 và các dạng oxy hĩa: NO2 - và NO3 -. Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nguyên tắc thường khơng cĩ NO2 - và NO3 -. 3.2.2.5. Chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước, tạo nên sự hịa tan của các chất đĩ trong dầu và trong nước. nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt. sự cĩ mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước thải ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý, các chất này làm cản trở quá trình lắng và các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các cơng trình xử lý, kìm hãm các quá trình xử lý sinh học. 3.2.2.6. Oxy hịa tan( dissolved oxygen, DO) Oxy hịa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxy hịa tan trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng khơng hoặc rất nhỏ. Trong khi đĩ, trong các cơng trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxy hịa tan cần thiết khơng nhở hơn 2mg/L. 3.2.2.7. Kim loại nặng và các chất độc hại Kim loại nặng trong nước thải cĩ ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xử lý, nhất là xử lý sinh học. Các kim loại nặng độc hại gồm: Niken, đồng, chì, crơm, thủy ngân, cadmi... 3.2.2.8. Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước thải Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các lồi động và thực vật bậc cao. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 60 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Bảng 3.2. Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt. Sinh vật Số lượng cá thể/mL Tổng coliform 105 - 106 Fecal coliform 104 - 105 Fecal streptococci 105 - 104 Enterococci 102 - 103 Shigella Hiện diện Salmonella 100 - 102 Pseudomonas aeroginosa 101 - 102 Clostrium perfringens 101 - 103 Mycobacterium tuberculosis Hiện diện Cyst nguyên sinh động vật 101 - 103 Cyst của Giardia 10-1 - 102 Cyst của Cryptosporium 10-1 - 101 Trứng ký sinh trùng 10-2 - 101 Vi rút đường ruột 101 - 102 Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư và nhất là các bệnh viện. Đối với nước thải bệnh viện, bắt buộc phải xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thốt nước chung hoặc trước khi xả vào sơng hồ. Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học khơng sử dụng để uống được, thậm chí nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng khơng thể dùng cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được. Các lồi thủy sản trong khu vực ơ nhiễm Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 61 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh khơng thể sử dụng làm thức ăn tươi sống được vì nĩ là ký chủ trung gian của các ký sinh trùng gây bệnh. Bảng 3.3. Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L) Chỉ tiêu Nồng độ Cao Trung bình Thấp BOD5 400 220 110 COD 1.000 500 250 Đạm hữu cơ 35 15 8 Đạm amơn 50 25 12 Đạm tổng số 85 40 20 Lân tổng số 15 8 4 Tổng số chất rắn 1.200 720 350 Chất rắn lơ lửng 350 220 100 Nguồn: Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989. 3.3. Xác định các thơng số tính tốn Nội dung xác định các thơng số tính tốn cho trạm xử lý nước thải gồm: + Lưu lượng tính tốn. + Nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng SS và theo BOD. + Dân số tính tốn. + Mức độ cần thiết xử lý nước thải. 3.3.1. Xác định lưu lượng tính tốn nước thải khu dân cư phường Phước Hịa + Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm ( shngdtbQ . ) được thính theo cơng thức sau: 1200 1000 7486160 1000 .      Nq Q tbshngdtb (m 3/ngđ) Trong đĩ: qtb = Tiêu chuẩn thốt nước trung bình, qtb = 160 (L/ng.ngđ) N = Dân số của khu dân cư phường Phước Hịa, N = 7486 (người) Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 62 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh + Lưu lượng nước thải trung bình giờ ( shhtbQ . ): 50 241000 7486160 241000 .        Nq Q tbshhtb (m 3/h) + Lưu lượng nước thải trung bình giây ( shstbQ . ): 86,13 243600 7486160 243600 .        Nq Q tbshstb (L/s) + Lưu lượng nước thải lớn nhất ngày đêm ( sh ngdQ .max ): 1647 1000 7486220 1000 max .max      Nq Qsh ngd (m 3/ngđ) Trong đĩ: qmax = tiêu chuẩn thốt nước ngày dùng nước lớn nhất, qmax = 220 (L/ng.ngđ) + Lưu lượng lớn nhất giờ (Qmax.h): 908,150..max  ch sh htb sh h KQQ (m 3/h) Trong đĩ: Kch = hệ số khơng điều hịa chung của nước thải lấy theo quy định ở điều 2.12- Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84 và cĩ thể tham khảo theo bảng 3.4. + Lưu lượng nước thải lớn nhất giây (Qmax.s). 258,186,13..max  ch sh stb sh s KQQ (L/s) Trong đĩ: sh sQ .max = 13,86 (l/s),theo bảng 3.4 Kch= 1,8 Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 63 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Bảng 3.4: Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84. Qtb.s(L/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 Kch 3,0 2,5 2,0 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 Bảng 3.5: Phân bố lưu lượng nước thải của khu dân cư P. Phước Hịa. Các giờ Nước thải Các giờ Nước thải % Q m3 % Q m3 0 – 1 1 – 2 2 – 3 3 – 4 4 – 5 5 – 6 6 – 7 7 – 8 8 – 9 9 – 10 10 – 11 11 – 12 1,85 1,85 1,85 1,85 1,85 4,80 5,00 5,00 5,65 5,65 5,65 5,25 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 57,6 60 60 67,8 67,8 67,8 63 12 – 13 13 – 14 14 – 15 15 – 16 16 – 17 17 – 18 18 – 19 19 – 20 20 – 21 21 – 22 22 – 23 23 - 24 5,00 5,25 5,65 5,65 5,65 4,85 4,85 4,85 4,85 3,45 1,85 1,85 60 63,0 67,8 67,8 67,8 58,2 58,2 58,2 58,2 41,4 22,2 22,2 Tổng cộng 24 100 1200 Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 64 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh + Lượng nước thải lớn nhất giờ QMax = 67,8 m 3/h (theo bảng 3.5) + Lưu lượng nước thải lớn nhất giây 83,18 6,3 8,67 6,3 . .max  hMax s Q Q L/s + Lượng nước thải nhỏ nhất giờ QMin = 22,2 m 3/h (theo bảng 3.5) + Lưu lượng nước thải nhỏ nhất giây 167,6 6,3 2,22 6,3 . .  hMin sMin Q Q L/s 3.3.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải Hai chỉ tiêu cơ bản để tính tốn thiết kế cơng nghệ xử lý nước thải là: + Hàm lượng chất lơ lửng (SS),C + Nhu cầu oxy sinh học (BOD),L Hàm lượng các chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt cĩ thể tính theo cơng thức: 75,343 160 1000551000      tb ll sh q n C (mg/L) Trong đĩ: nll = Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm, lấy theo điều 6.1.6(TCXD -51- 84) nll = 50 - 55g/ng.ngđ, lấy nll = 55g/ng.ngđ. qtb = Tiêu chuẩn thốt nước trung bình. Qtb = 160 L/ng.ngđ. Hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt được tính theo cơng thức: 75,218 160 1000351000      tb NOS sh q n C (mg/L) Trong đĩ: - nNOS = Tải lượng chất bẩn theo BOD của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm lấy theo điều 6.1.6 (TCXD -51- 84), nBOD = 30- 35(g/ng.ngđ), chọn nBOD = 35(g/ng.ngđ). - qtb = Tiêu chuẩn thốt nước trung bình. Qtb = 160 (L/ng.ngđ). Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 65 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 3.3.3. Xác định mức độ cần xử lý nước thải Để lựa chọn phương án và cơng nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sơng Tam Kỳ (nguồn loại A) với các yêu cầu cơ bản theo bảng 3.6. Bảng 3.6: Mức độ yêu cầu xử lý các chỉ tiêu. Mức độ xử lý cần thiết thường được xác định theo: + Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ tính tốn cơng nghệ xử lý cơ học). + Hàm lượng BOD20 (phục vụ cho việc tính tốn các cơng trình và cơng nghệ xử lý sinh học). Mức độ cần xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo cơng thức: 000000 6,93100 75,343 2275,343 100      tc tc C mC D Trong đĩ: m = Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt sau khi xử lý cho phép xả vào nguồn nước m = 22 mg/l Ctc = Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải Ctc = 343,75 mg/L. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD20: 000000 14,93100 75,218 1575,218 100      tc ttc L LL D Trong đĩ: Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn Lơ lửng (C) mg/l 343,75 22 BOD20 (L) mg/l 218,75 15 - 20 Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 66 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Lt = Tải lượng BOD20 của nước thải sinh hoạt sau khi xử lý cho phép xả vào nguồn nước Lt = 15 mg/l Ltc = Hàm lượng BOD20 của hỗn hợp nước thải Ltc = 218,75 mg/L. Kết quả tính tốn về mức độ cần thiết xử lý nước thải của các phương án đang xét cho thấy cần thiết phải xử lý sinh học hồn tồn. 3.4. Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt Phương án 1: Bể lọc sinh học nhỏ giọt Đường nước : Đường cặn, cát, bùn : Đường clorua vơi : Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng bể lọc sinh học nhỏ giọt 1. Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát, 3 Bể lắng I; 4.Bể làm thống sơ bộ (nếu cần); 5. Bể lọc sinh học nhỏ giọt; 6. Bể lắng II; 7. Bể tiếp xúc khử trùng; 8. Sân phơi bùn; 1a. Thùng chứa rác; 1b. Thùng chứa cát; SCR. Song chắn rác. Thuyết minh quy trình cơng nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống chính của thành phố được trạm bơm đưa về ngăn tiếp nhận (1) của trạm xử lý, từ đây theo hệ thống mương dẫn đến song chắn rác (2) để loại bỏ các tạp chất cĩ kích thước lớn. Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ SCR 1 2 3 5 6 7 Sơng Tam Kỳ 1a 1b 7 Clo rua vơi Nước tuần hồn khi BOD cao 4 Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 67 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh được tiếp tục theo hệ thống mương chảy vào bể lắng cát thổi khí (3). Tại đây, diễn ra quá trình loại bỏ cát, sỏi, đá, …Từ đây, các loại cặn, rác từ song chắn rác và đá, sỏi,…sẽ được đưa đi đổ bỏ ở bãi rác thành phố. Từ bể lắng cát, nước thải sẽ được đưa vào bể lắng I, việc loại bỏ một phần các chất lơ lửng được diễn ra tại đây. Sau khi qua bể lắng I, nước thải được tiếp tục qua bể lọc sinh học. Quá trình xử lý sinh học được diễn ra đầu tiên ở bể lọc sinh học nhỏ giọt, tại đây nước được phân phối đều khắp bề mặt lớp vật liệu lọc là đá sỏi, sau khi qua lớp vật liệu lọc sẽ được đưa qua bể lắng II để lắng các hợp chất lơ lửng là kết quả của quá trình phân huỷ sinh học sau khi qua bể lọc sinh học. Bùn hoạt tính tại bể lắng I và II sẽ được nén ớ máy nén bùn và đưa đi phơi ờ sân phơi bùn. Do các nguồn tiếp nhận nước thải trong khu vực nghiên cứu là nguồn nước thuộc loại A nên nước sau khi qua bể lắng II phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sơng Tam Kỳ. Phương án 2: Bể Aeroten Đường nước : Đường cặn, cát, bùn : Đường clorua vơi : Hình 3.2: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng bể Aeroten. 4 1 2 4 6 7 Sơng Tam Kỳ 1a 1b 8 Clo rua vơi Bùn tuần hồn 5 SCR 3 Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 68 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh 1.Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát; 3. Bể điều hịa; 4. Bể lắng I; 5. Bể Aeroten; 6. Bể lắng II; 7. Bể tiếp xúc khử trùng; 8. Sân phơi bùn; 1a, 1b. Thùng chứa rác và cát; SCR. Song chắn rác. Thuyết minh quy trình cơng nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống chính của thành phố được trạm bơm đưa về ngăn tiếp nhận (1) của trạm xử lý, từ đây theo hệ thống mương dẫn đến song chắn rác (2) để loại bỏ các tạp chất cĩ kích thước lớn. Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ được tiếp tục theo hệ thống mương chảy vào bể lắng cát thổi khí (3).Tại đây, diễn ra quá trình loại bỏ cát, sỏi, đá,…Từ đây, các loại cặn, rác từ song chắn rác và đá, sỏi,…sẽ được đưa đi đổ bỏ ở bãi rác thành phố.Từ bể lắng cát, nước thải sẽ được đưa vào bể điều hịa để điều hịa lưu lượng và nồng độ sau đĩ đưa sang bể lắng I, việc loại bỏ một phần các chất lơ lửng được diễn ra tại đây. Sau khi qua bể lắng I, nước thải được tiếp tục làm thống để giảm nồng độ SS sao cho SS ≤150 mg/l để tiếp tục được xử lý sinh học cho phù hợp. Quá trình xử lý sinh học được diễn ra đầu tiên ở bể Aeroten, tại đây nước được trộn đều với bùn hoạt tính và được cung cấp oxy cho quá trình oxy hĩa chất hữu cơ, sau nước thải cùng với bùn sẽ được đưa qua bể lắng II để lắng bùn trong nước. Bùn hoạt tính tại bể lắng II một phần tuần hồn lại bể Aeroten để bổ sung thêm vi sinh vật cho bể xử lý sinh học, phần bùn dư được đưa đến bể nén và đưa đến sân phơi bùn. Do các nguồn tiếp nhận nước thải trong khu vực nghiên cứu là nguồn nước thuộc loại A nên nước sau khi qua bể lắng II phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sơng Tam Kỳ. Phương án 3: Mương oxy hĩa (MOT) 4 1 2 h2 5 6 Sơng Tam Kỳ 1a 1b 7 Clo rua vơi Bùn tuần hồn SCR 4 Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 69 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh Đường nước : Đường cặn, cát, bùn : Đường clorua vơi : Hình 3.3: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng mương oxy hĩa (MOT) 1.Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát, 3 Bể lắng I; 4. Mương oxy hĩa; 5. Bể lắng II; 6. Bể tiếp xúc khử trùng; 7. Sân phơi bùn; 1a, 1b. Thùng chứa rác và cát; SCR. Song chắn rác. Thuyết minh quy trình cơng nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống chính của thành phố được trạm bơm đưa về ngăn tiếp nhận (1) của trạm xử lý, từ đây theo hệ thống mương dẫn đến song chắn rác (2) để loại bỏ các tạp chất cĩ kích thước lớn. Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ được tiếp tục theo hệ thống mương chảy vào bể lắng cát thổi khí (3).Tại đây, diễn ra quá trình loại bỏ cát , sỏi, đá,…Từ đây , các loại cặn, rác từ song chắn rác và đá, sỏi,…sẽ được đưa đi đổ bỏ ở bãi rác thành phố.Từ bể lắng cát, nước thải sẽ được đưa vào bể lắng I, việc loại bỏ một phần các chất lơ lửng được diễn ra tại đây. Sau khi qua bể lắng I, nước thải được tiếp tục mương oxy hĩa (MOT). Quá trình xử lý sinh học được diễn ra đầu tiên ở mương oxy hĩa (MOT), tại đây nước được nạp vào bể và được trộn đều với bùn hoạt tính trong bể nhờ hệ thống khuất trộn, sau một thời gian trong bể nước được đưa qua bể lắng II để lắng các hợp chất lơ lửng là kết quả của quá trình phân huỷ sinh học sau khi qua mương oxy hĩa (MOT). Bùn hoạt tính tại bể lắng I và II sẽ được nén ớ máy nén bùn và đưa đi phơi ờ sân phơi bùn. Do các nguồn tiếp nhận nước thải trong khu vực nghiên cứu chỉ là nguồn nước thuộc loại B (sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt ) nên nước sau khi qua bể lắng II phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sơng Tam Kỳ. Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 70 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1.Tính tốn các cơng trình đơn vị xử lý nước thải 4.1.1. Phương án 1 Sơ đồ cơng nghệ phương án 1 của hệ thống xử lý được giới thiệu ở hình 3.1. cơng trình đơn vị của phương án 1 gồm cĩ: + Xử lý cơ học: Song chắn rác (SCR), Ngăn tiếp nhận (1), Bể lắng cát (2), Bể lắng I(3), + Xử lý sinh học: Bể lọc sinh học nhỏ giọt (4), Bể lắng đợt 2 (5) + Xử lý cặn: Sân phơi bùn (7) + Khử trùng: Bể tiếp xúc (6), Thùng pha clorua vơi và thiết bị định lượng. + Một số cơng trình phụ trợ hệ thống hoạt động: Nhà điều hành, Trạm bơm, Trạm cấp khí nén, Trạm hố chất khử trùng, Cơng trình xả nước thải ra nguồn tiếp nhận. 4.1.1.1. Song chắn rác (SCR) Việc tính tốn SCR bao gồm việc tính tốn hệ thống mương dẫn nước tháo từ hệ thống cống thốt nước đến SCR và việc tính tốn các thơng số đến SCR. a. Mương dẫn nước thải đến SCR. + Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn rác. 3600 1   Bv Q h m h Max (m) Trong đĩ: + hMaxQ = Lưu lượng giờ lớn nhất (m 3/h). hMaxQ = 67,8 (m 3/h) + vm = Vận tốc nước chảy trong máng, chọn vm = 0,6 (m/s). + B = Chiều rộng của mương, B = 0,5 (m). Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 71 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh    36005,06,0 8,67 maxh 0,063 (m) Mương cĩ tiết diện hình chữ nhật, các thơng số tính tốn thủy lực của mương được chọn trong bảng 4.1 Bảng 4.1. Các thơng số kỹ thuật của mương dẫn. Thơng số kỹ thuật Lưu lượng tính tốn (l/s) Qmax= 18,83 l/s Qtb= 13,5 l/s Qmin= 6,167 l/s Độ dốc I Chiều ngang , m Vận tốc , m/s Độ đầy h , m 0,0008 0,4 0,6 0,053 0,0008 0,4 0,5 0,0463 0,0008 0,4 0,4 0,0256 b. Song chắn rác được tính như sau:  Chiều sâu ở lớp nước ở SCR lấy bằng độ dày tính tốn của mương dẫn ứng với lưu lượng tối đa Qmax h l = hmax = 0,053 (m)  Số khe hở của SCR : n = 05.1 053.0016.07.0 1083,18 3 1 max       K hbv Q = 33,3 ( khe ). Chọn n = 34 (khe), chọn 33 song * Trong đĩ: + n = Số khe hở. + Qmax = Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 18,83x10 -3 (m3/s) Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 72 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh + v = Tốc độ nước chảy qua SCR từ v = 0,7 ÷ 1 m/s, chọn v = 0.7 (m/s) + b = Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 ÷ 25 mm, chọn b = 16 mm = 0.016 (m). + k = Hệ số tính đến mức độ cản trở dịng chảy do hệ thống cào rác của SCR cơ giới, k = 1.05.  Chiều rộng của song chắn rác: Bs = s × ( n - 1) + ( b × n ) = 0,008 × (34-1) + (0,016×34) = 0,8 (m). Chọn chiều rộng của đặt song chắn rác Bs = 0,8 (m) Với s = Là chiều dày của mỗi thanh song chắn , s = 0.008 (m). b = Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 ÷ 25 mm, chọn b = 16 mm = 0.016 (m). n = Số khe hở. n = 34 (khe)  Tổn thất áp lực ở song chắn: 1 2 max 2 k g v hs   (m) Trong đĩ: + vmax= Vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với Qmax, vmax = 0,6 (m/s) + K1 = Hệ số ứng với sự tăng tổn thất do vướng rác ở song chắn , k1 = 2- 3, chọn K1=3 +  : Hệ số sức cản cục bộ của SCR. Với: Luận văn tốt nghiệp TT – TK trạm XLNT sinh hoạt khu dân cư P. Phước Hịa, Tp. Tam Kỳ GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trang 73 SVTH: Huỳnh Thị Kim Anh  sin)( 3 4  l g = 03 4 60sin) 016,0 008,0 (83,1  = 0,83. + β = Phụ thuộc vào hình dạng tiết diện của SCR , chọn β = 1,83 + = Gĩc nghiêng của SCR so vĩi hướng dịng chảy, = 600 3 2 6,0 83,0 2  g hs = 0,046 (m) = 46 (cm)  Chiều dài phần mở rộng trước SCR: L1 = tg BmBs 2  = 0202 4,08,0 tg  = 0,549 (m) Trong đĩ : + Bs = Chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,8 (m) + Bm = Chiều rộng mương dẫn , Bm= 0,4 (m) +  = Gĩc nghiêng chỗ mở rộng , chọn  = 20  Chiều dài phần mở rộng sau SCR: L2 = 2 1L = 2 549,0 = 0,275 (m)  Chiều dài của mương để lắp đặt SCR: L = L1 + L2 + Ls = 0.549 + 1.5 + 0.275 = 2,324(m) = 2,4 (m) Trong đĩ : Ls = Chiều dài phần mương đặt SCR, Ls=1,5 (m).  Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt SCR: H = hmax