Luận văn Thạc sĩ Công nghệ môi trường: Nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học theo mẻ (SBR) để xử lý nước thải sinh hoạt trong nhà cao tầng và khu dân cư quy mô tới 10000 người

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học theo mẻ (SBR) để xử lý nước thải sinh hoạt trong nhà cao tầng và khu dân cư quy mô tới 10000 người" nhằm phân tích đánh giá sự khác nhau cơ bản của công nghệ SBR và công nghệ áp dụng trước đó cũng như tính phù hợp đối với nhà cao tầng. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp cho nhà cao tầng và khu dân cư quy mô tới 10000 người. Đề xuất một số tiêu chí kỹ thuật và phạm vi ứng dụng công nghệ SBR trong công nghệ xử lý nước thải, cũng như hướng sử dụng nước thải đă xử lý. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ môi trường: Nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học theo mẻ (SBR) để xử lý nước thải sinh hoạt trong nhà cao tầng và khu dân cư quy mô tới 10000 người

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian dài bằng sự giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của các thày cô, tôi đã hoàn thành luận văn Thạc sỹ chuyên ngành Công nghệ môi trường khóa học 2010 - 2012, Trường Đại học Xây dựng với đề tài “Nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học theo mẻ (SBR) để xử lý nước thải sinh hoạt trong nhà cao tầng và khu dân cư quy mô tới 10000 người. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ qúy báu và sự chỉ bảo tận tình của thầy GS.TS. Trần Hiếu Nhuệ, các thày cô trong bộ môn cấp thoát nước, Viện Khoa học kỹ thuật Môi trường, Khoa đào tạo sau đại học Trường đại học Xây dựng Hà Nội. Tôi cũng xin trân trọng cám ơn Tổng công ty tư vấn xây dựng Việt Nam(VNCC) đã tạo điều kiện về thời gian và giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài. Do thời gian nghiên cứu và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót. tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp để đề tài nghiên cứu này được hoàn thiện hơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2010 Học viên Lại Đức Hiếu
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .............................................................................................1 1.1 Sự cần thiết của đề tài .........................................................................................1 1.2 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài ..............................................................2 1.2.1 Cơ sở khoa học .................................................................................................2 1.2.2 Cơ sở thực tiễn ..................................................................................................3 1.3 Mục tiêu của đề tài ..............................................................................................3 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................4 1.5 Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài................................................4 1.5.1 Các phương pháp nghiên cứu .........................................................................4 1.5.2 Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài.............................................5 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ SBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT QUY MÔ TỚI 10000 NGƯỜI ............................................................................................................6 2.1 Khối lượng, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt của nhà cao tầng, khu dân cư quy mô tới 10000 dân tại Việt Nam .....................................................6 2.2 Hiện trạng xử lý nước thải quy mô nhỏ tới 10000 người, các nhà cao tầng tại Việt Nam (mà ở khu vực đó không có trạm xử lý nước thải tập trung) .........9 2.3 Việc ứng dụng xử lý nước thải bằng SBR cho các nhà cao tầng và khu đô thị tới 10000 người tại Việt Nam. ...........................................................................14 2.4 Tình hình tái sử dụng nước thải sau xử lý cho các nhà cao tầng .................16 CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỆ THỐNG SBR ........................................................................................18 3.1 Giới thiệu công nghệ SBR và SBR cải tiến .....................................................18 3.1.1 Công nghệ SBR ...............................................................................................18 3.1.2 Công nghệ SBR cải tiến (công nghệ C-tech) ................................................23
3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sử dụng công nghệ SBR và C-Tech ......................................................................................................................25 3.3 Chế độ vận hành và nhu cầu kiểm soát quá trình.........................................34 3.3.1 Chế độ vận hành và nhu cầu kiểm soát của bể SBR ...................................34 3.3.2 Chế độ vận hành và nhu cầu kiểm soát của bể C-tech ...............................36 3.3.3 Các thiết bị và dụng cụ đo để kiểm soát quá trình vận hành của công nghệ SBR và C-tech ................................................................................................38 CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SBR CHO NHÀ CAO TẦNG TẠI VIỆT NAM VÀ MỘT SỐ ĐỀ XUẤT .................43 4.1 Đánh giá tính ưu việt và một số hạn chế của công nghệ SBR ......................43 4.2 Đề xuất một số tiêu chí kỹ thuật và phạm vi ứng dụng phù hợp cho các nhà cao tầng, khu dân cư tới 10000 tại Việt Nam........................................................44 4.3 Nghiên cứu áp dụng và triển khai cho dự án tổ hợp chung cư cao tầng Hattoco .....................................................................................................................48 4.3.1 Giới thiệu dự án .............................................................................................49 4.3.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội ...............................................................53 4.3.3 Thuyết minh về quy hoạch tổng mặt bằng và kiến trúc công trình .........60 4.3.4 Thuyết minh thiết kế hệ thống cấp thoát nước ...........................................63 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ................................................................83 5.1 kết luận ...............................................................................................................83 5.2. Kiến nghị một số hướng nghiên cứu ...............................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO. .....................................................................................85
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hoá COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hoá học CAS Convetional Activated Sludge Quá trình xử lý sinh học bùn hoạt tính truyền thống dạng liên tục. C-Tech Cyclic Activated Sludge Công nghệ bùn hoạt tính dạng mẻ Technology liên tục DO Dissolved Oxygend Oxy hoà tan F/M Food – Microorganism ratio Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật MLSS Mixed Liquor Suspended Solids Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng MLVSS Mix Liquid Volatile Suspended Chất rắn lơ lửng bay hơi trong Solids bùn lỏng OD Oxydation ditch Mương oxy hoá SBR Seqencing Batch Reactor Công nghệ bùn hoạt tính dạng mẻ SVI Sludge Volume Index Chỉ số thể tích bùn SRT Solid Retention Time Thời gian lưu bùn SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng TN Total Nitrogen Hàm lượng Nitơ tổng. TP Total Phosphorus Hàm lượng Photpho tổng. TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng. QCVN Quy chuẩn Việt Nam. TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam. TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. VSV Vi sinh vật XLNT Xử lý nước thải
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. 1 Lượng chất bẩn một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước.7 Bảng 2. 2 Khối lượng chất bẩn có trong 1m3 nước thải sinh hoạt ...........................7 Bảng 2. 3Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư .............................................8 Bảng 2. 4 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt ..........................................................................................9 Bảng 3. 1 Nguyên tắc quá trình hoạt động của bể C-Tech.....................................32 Bảng 4.3.1.1 Bảng thống kê chỉ tiêu sử dụng đất ...................................................49 Bảng 4.3.1.2 Bảng thống kê quy mô khối đế công cộng........................................50 Bảng 4.3.1.3 Bảng thống kê quy mô khối tháp nhà ở ............................................51 Bảng 4.3.1.4 Bảng tổng hợp mạng lưới giao thông ...............................................52 Bảng 4.3.1.5 Bảng tổng hợp mạng lưới thoát nước mưa .......................................52 Bảng 4.3.1.6 Bảng tổng hợp mạng lưới cấp nước. .................................................52 Bảng 4.3.1.7 Bảng tổng hợp mạng lưới thoát nước thải ........................................53 Bảng 4.3.1.8 Bảng tổng hợp hệ thống cấp điện .....................................................53 Bảng 4.3.2.8 Bảng đánh giá hiện trạng kiến trúc ...................................................56
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.2.1 Bể tự hoại 2 ngăn .................................................................................11 Hình 2.2.2 Luật Johkaso .........................................................................................12 Hình 2.2.3 Cấu tạo và chức năng hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính .......................................................................................................................13 Hình 2.3.1 Vận chuyển hệ thống đến công trình....................................................16 Hình 2.3.2 Lắp đặt hệ thống ở tầng hầm tòa nhà ...................................................16 Hình 3.1.1 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động .................................................................19 Hình 3.1.2 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động bể C-Tech ...............................................24 Hình 3.2.1 Sơ đồ hoạt động của hệ thống Aeroten hoạt động gián đoạn SBR ......26 Hình 3.2.2 Các giai đoạn hoạt động trong một chu kỳ của bể SBR ......................26 Hình 3.2.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sử dụng công nghệ C- tech .........................................................................................................................27 Hình 3.2.4 Sơ đồ dòng nước trong ngăn Selector .................................................29 Hình 3.2.5 Hệ thống phân phối khí ......................................................................30 Hình 3.2.6 Thiết bị xả nước (Decantor) ...............................................................31 Hình 3.2.6 Mặt bằng bể C-Tech điển hình ..........................................................32 Hình 3.2.7 Mặt cắt ngang điển hình bể C-Tech ..................................................33 Hình 3.2.8 Hệ thống tín hiệu điều khiển .............................................................33 Hình 3.3.1 Sơ đồ vận hành và nhu cầu kiểm soát của bể SBR ...........................34 Hình 3.3.2 Chế độ vận hành và nhu cầu kiểm soát của bể C-tech ......................36 Hình 3.3.3 Sơ đồ điều khiển hệ thống xử lý nước thải .......................................38 Hình 3.3.4 Công cụ đo ........................................................................................40 Hình 3.3.5 Sơ đồ điều khiển ................................................................................40 Hình 3.3.6 Thiết bị sục khí ..................................................................................42 Hình 3.3.7 Thiết bị xả nước ................................................................................43 Hình 4.3.1 hình ảnh tổng thể dự án ........................................................................48
Trang 1 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết của đề tài Theo ước tính chính thức dân số thế giới có thể đạt 8 tỷ người vào năm 2025. Và sự gia tăng dân số tập trung chủ yếu ở các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Theo Tổng cục thống kê dân số trung bình cả nước năm 2011 ước tính 87,84 triệu người, tăng 1,04% so với năm 2010, bao gồm: Dân số nam 43,47 triệu người, chiếm 49,5% tổng dân số cả nước, tăng 1,1%; dân số nữ 44,37 triệu người, chiếm 50,5%, tăng 0,99%. Dân số khu vực thành thị là 26,88 triệu người, chiếm 30,6% tổng dân số cả nước, tăng 2,5% so với năm 2010; dân số khu vực nông thôn 60,96 triệu người, chiếm 69,4%, tăng 0,41%. Đó là số liệu mà Tổng cục Thống kê vừa công bố. Dự báo, trong năm 2012, dân số Việt Nam sẽ vượt ngưỡng 88 triệu người. Cũng theo Tổng cục Thống kê: Lực lượng lao động từ 15 tuổi trở lên năm 2011 của cả nước là 51,39 triệu người, tăng 1,97% so với năm 2010. Lực lượng lao động trong độ tuổi lao động là 46,48 triệu người, tăng 0,12%. Tỷ trọng lao động khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản giảm từ 48,7% năm 2010 xuống 48,0% năm 2011; khu vực công nghiệp và xây dựng tăng từ 21,7% lên 22,4%; khu vực dịch vụ duy trì ở mức 29,6%. Với tốc độ gia tăng dân số nhanh và mật độ dân số tập trung đông tại các thành phố lớn dẫn đến nhu cầu thiết yếu về nhà ở, nhà công cộng trong các khu đô thị tại các thành phố lớn. Dân số tăng và diện tích ngày càng chật hẹp dẫn đến mật độ dân số ngày càng cao và nhu cầu thiết yếu là phải xây dựng các nhà cao tầng để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của người dân của các khu đô thị. Đi đôi với việc xây dựng những nhà cao tầng thì phải đảm bảo cả vấn đề bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng trong các toà nhà chung cư, hỗn hợp cao tầng. Trước đây các toà nhà cao tầng tại các thành phố lớn và các khu đô thị chỉ sử dụng bể tự hoại đổ ra các cống thành phố gây lãng phí nguồn nước và không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường. Hiện nay nhu cầu xây dựng các nhà chung cư, hôn hợp cao tầng ngày càng nhiều lượng nước sử dụng trong các nhà cao tầng theo đó cũng tăng lên. Để đảm bảo không ảnh hưởng đến môi trường cũng như sử dụng tiết kiệm nguồn nước để
Trang 2 không gây lãng phí thì cần thiết phải có một giải pháp xử lý nguồn nước thải trong nhà cao tầng và tái sử dụng nguồn nước đó. Trên thế giới đã phát triển hệ thống SBR (Sequencing Batch Reactors) cho xử lý nước thải nói chung từ năm 1914-1920 nhưng phải đến năm 1950-1960 công nghệ SBR mới phát triển nhanh chóng với những thiết bị gạn nước và điều khiển tự động. Do có nhiều ưu điểm đặc biệt là phạm vi công suất xử lý rất rộng (từ hàng trăm đến hàng triệu m3/ngđ) và tiết kiệm diện tích nên công nghệ này ngày càng phổ biến ở Châu Âu, Trung Quốc, Ấn Độ, cũng như Hoa Kỳ. Ở Việt Nam, việc ứng dụng SBR trong xử lý nước thải công nghiệp đã rất phổ biến nhất là trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm. Ở các đô thị việc xây dựng các trạm xử lý nước thải mới chủ yếu trong giai đoạn lập dự án và xây dựng. Tuy nhiên cũng có rất nhiều các nhà máy với công suất khác nhau đã và đang được xây dựng tại Quảng Ninh, Hà nội, Vinh, Bắc Ninh, Bình Dương và Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng công nghệ SBR. Đối với việc áp dụng công nghệ SBR cho các nhà chung cư, hỗn hợp cao tầng còn khá mới và việc đưa công nghệ này áp dụng cho các nhà cao tầng có khả thi hay không về mặt quản lý, vận hành, sản xuất và hiệu quả của nó về sau còn nhiều vấn đề cần xem xét nên việc nghiên cứu vấn đề này là một sự cần thiết để có một giải pháp trong giai đoạn nước ta đang phát triển công nghiệp hoá hiện đại hoá để trở thành một nước công nghiệp. 1.2 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 1.2.1 Cơ sở khoa học Công nghệ SBR là công nghệ bùn hoạt tính dạng mẻ (Squencing Batch Reactor-Bùn hoạt tính dạng mẻ) đang áp dụng ở Việt Nam. Trên thế giới và Việt Nam đã áp dụng công nghệ này để xử lý nước thải cho các khu công nghiệp và khu đô thị tuy nhiên công nghệ này còn chưa áp dụng được với các tổ khu tổ hợp khách sạn chung cư cao tầng. Với các khu đô thị tại Việt Nam đã áp dụng nhiều công nghệ xử lý này và đã góp phần giảm thiểu được ô nhiễm môi trường. Việc triển khai đối với tổ hợp khách sạn, chung cư nhà cao tầng, nước sau khi được xử lý trong các khu đô thị lại được thải ra nguồn tiếp nhận gây thất thoát một lượng nước lớn. Đây là
Trang 3 công nghệ xử lý nước thải có nhiều ưu việt có khả năng xử lý được Nitơ cho chất lượng nước sau xử lý đạt nguồn loại A. Vì những đặc điểm khác với khu đô thị: như nhiệt độ, độ ẩm không khí, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt, nhu cầu sử dụng nước ... nên các thông số công nghệ, các khuyến nghị áp dụng ... trong những nghiên cứu về công nghệ SBR cần nghiên cứu điều chỉnh cho phù hợp với nhà cao tầng tại Việt Nam. 1.2.2 Cơ sở thực tiễn Nhu cầu xây dựng các trạm xử lý nước thải cho các nhà cao tầng đang rất cấp thiết. Theo quy định hiện tại ở Việt Nam tất cả các nhà cao tầng đều phải xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận, và với các nhà tổ hợp cao tầng với lưu lượng nước thải lớn tới 10000 người việc áp dụng công nghệ SBR các trạm xử lý này mới đang trong giai đoạn thiết kế và thi công vì vậy cần có sự nghiên cứu và đánh giá về công nghệ cũng như quy trình vận hành bảo dưỡng trong điều kiện của Việt Nam. Công nghệ SBR khắc phục được các nhược điểm của việc sử dụng bể tự hoại thông thường cho các nhà cao tầng nước thải đầu ra không đảm bảo chất lượng, đồng thời còn có thể sử dụng lượng nước này vào các mục đích khác như tưới cây cho khu vực cảnh quan và sử dụng để dội chậu xí trong các nhà cao tầng, sử dụng các thiết bị hiện đại chuyên dùng cho xử lý nước thải. Công nghệ này còn cho phép thiết kế trạm xử lý có diện tích chiếm đất nhỏ, phù hợp với các nhà cao tầng tại Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. 1.3 Mục tiêu của đề tài Phân tích đánh giá sự khác nhau cơ bản của công nghệ SBR và công nghệ áp dụng trước đó cũng như tính phù hợp đối với nhà cao tầng. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp cho nhà cao tầng và khu dân cư quy mô tới 10000 người. Đề xuất một số tiêu chí kỹ thuật và phạm vi ứng dụng công nghệ SBR trong công nghệ xử lý nước thải, cũng như hướng sử dụng nước thải đă xử lý.
Trang 4 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng là các nhà chung cư, nhà tổ hợp cao tầng đứng độc lập, trong các khu đô thị hoặc các thành phố lớn tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu: Xử lý nước thải cho các nhà cao tầng Công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính Nghiên cứu công nghệ SBR Nghiên cứu quá trình vận hành và kiểm soát bể SBR, từ đó đưa ra khả năng ứng dụng trong các nhà cao tầng tại Việt Nam. 1.5 Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài 1.5.1 Các phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu thập thông tin và tài liệu về các nghiên cứu SBR trên thế giới; - Nghiên cứu các dự án sử dụng SBR trong xử lý nước thải ở Việt Nam; - Phân tích các thông tin thu thập được để viết luận văn. * Phương pháp chuyên gia - Tham khảo và xin ý kiến đóng góp của các chuyên gia. * Phương pháp điều tra, khảo sát - Điều tra, khảo sát môt số công trình và khu đô thị có quy mô dưới 10000 người về quá trình hoạt động, quản lý và vận hành. Kiểm tra chất lượng nước của các công trình đó cũng như hướng sử dụng lượng nước sau xử lý. * Phương pháp so sánh - So sánh các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt từ trước tới này, cũng như các công nghệ xử lý nước sinh hoạt hiện nay để thấy được ưu nhược điểm của từng công nghệ qua đó nghiên cứu để áp dụng công nghệ phù hợp nhất cho công trình. * Phương pháp phân tích, tổng hợp Phân tích, đánh giá công nghệ SBR về nhiều mặt như dây chuyền, quá trình vận hành, quản lý, chất lượng nước…qua đó để rút ra kết luận
Trang 5 1.5.2 Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài - Góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước vùng, cải thiên môi trường sống của vùng do xử lý ngay tại các công trình cũng như khu vực. - Tiết kiệm và bảo vệ được nguồn nước sạch do tận dụng được lượng nước thải sinh hoạt. - Thử nghiệm hay mở rộng phạm vi áp dụng công nghệ SBR cho các khu nhà ở , chung cư, các khu đô thị quy mô nhỏ.
Trang 6 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ SBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT QUY MÔ TỚI 10000 NGƯỜI 2.1 Khối lượng, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt của nhà cao tầng, khu dân cư quy mô tới 10000 dân tại Việt Nam Nước thải sinh hoạt (NTSH) là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt cộng đồng như: tắm, giặt, vệ sinh cá nhân... Được thải ra từ các cơ quan, trường học, bệnh viện... lượng NTSH của dân cư phụ thuộc vào dân số và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Thành phần của NTSH gồm hai loại: Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt. Lượng nước thải sinh hoạt trong các nhà cao tầng và khu dân cư được xác định trên cơ sở nước cấp. Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các nhà cao tầng là 250 l/người ngày.đêm. Đối với các căn hộ cao cấp và các khu đô thị tại các thành phố lớn thì tiêu chuẩn là 350 lít/người.ngày đêm. Ngoài ra đối với các khu nhà tổ hợp gồm nhiều chức năng, các nhà sinh hoạt công cộng tại các khu dân cư thì lượng nước thải sinh hoạt này có lưu lượng từ 15 đến 25% lượng nước cả tòa nhà, khu đô thị. Nồng độ chất hữu cơ trong NTSH dao động trong khoảng 150-450mg/l. Lượng NTSH dao động trong phạm vi rất lớn, tuỳ thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân. Do vậy tính chất của nước thải sinh hoạt cũng thay đổi theo từng ngày và giờ. Tuy nhiên sự thay đổi này không thực sự khác biệt lớn về thành phần tính chất của nước thải nên việc xử lý nước thải sinh hoạt có thể áp dụng chung cho các công trình nhà cao tầng và các khu dân cư với quy mô nhỏ. Lượng nước thải của khu dân cư được xác định trên cơ sở cấp nước. Với các nước đang phát triển tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt của khu dân cư, đô thị từ 100-250 l/người.ngày đêm, với các nước phát triển tiêu chuẩn này là 150-500 l/người.ngày đêm. Ở nước ta hiện nay tiêu chuẩn này dao động từ 120-165 l/người.ngày đêm đối với khu vực nội đô của đô thị từ cấp III trở lên, cấp đô thị từ cấp IV trở xuống và khu vực nông thôn tiêu chuẩn này là 60 l/người.ngày đêm. Thông thường tiêu chuẩn
Trang 7 nước thải sinh hoạt lấy từ 90-100% tiêu chuẩn cấp nước. Ngoài ra lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư còn phụ thuộc điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của người dân. Lượng nước thải sinh hoạt của các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phụ vụ trong đó. Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một lượng chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng. Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 7957:2008 lượng chất bẩn tính cho một người dân để xác định nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt có thể xác định theo bảng sau: Bảng 2. 1 Lượng chất bẩn một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước Các chất Giá trị, g/người.ngày đêm Chất lơ lửng SS 60÷65 BOD5 của nước thải chưa lắng 65 BOD5 của nước thải đã lắng 30÷35 Nitơ amôn (N-NH4) 7 Phốt phát (P2O5) 1,7 Clorua (Cl-) 10 Chất hoạt động bề mặt 2÷2,5 Nguồn TCXDVN 7957:2008, bảng 6-4 Theo Imhoffk trong 1m3 nước thải sinh hoạt có khối lượng các chất bẩn như bảng sau: Bảng 2. 2 Khối lượng chất bẩn có trong 1m3 nước thải sinh hoạt Chất bẩn (g/m3) Chất Khoáng Hữu cơ Tổng cộng BOD5 Lắng 50 150 200 100 Không lắng 25 50 75 50 Hoà tan 375 250 625 150 Cộng toàn bộ 450 450 900 300 Nguồn: Imhoffk, 1972
Trang 8 Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 55 đến 65% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời trong nước thải có chứa nhiều khuẩn phân huỷ chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nước. Thành phần nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh… Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được nêu trong bảng sau: Bảng 2. 3Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư Chỉ tiêu Trong khoảng Trung bình Tổng chất rắn (TS), mg/l 350÷1200 720 Chất rắn hoà tan (TDS), mg/l 250÷850 500 Chất rắn lơ lửng (SS), mg/l 100÷350 220 BOD5, mg/l 110-400 220 Tổng Nitơ, mg/l 20÷85 40 Nitơ hữu cơ, mg/l 8÷35 15 Nitơ Amoni, mg/l 12÷50 25 Nitơ Nitrit, mg/l 0÷0,1 0,05 Nitơ Nitrat, mg/l 0,1÷0,4 0,2 Clorua, mg/l 30÷100 50 Độ kiềm, mg CaCO3/l 50÷200 100 Tổng chất béo, mg/l 50÷150 100 Tổng Phốt pho, mg/l 8 Nguồn, Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị Nước thải sinh hoạt giàu chất hữu cơ và chất dinh dưỡng, vì vậy nó là nguồn để các loại vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn gây bệnh phát triển. Trong nước thải đô thị tổng số coliform từ 106 đến 109 MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100ml. Như vậy nước thải sinh hoạt của đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng có khối lượng lớn, hàm lượng chất bẩn cao, nhiều vi khuẩn gây bệnh là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước.
Trang 9 Để làm cơ sở đánh giá các chất ô nhiễm Bộ tài nguyên và môi trường có quy định giá trị tối đa của các thông số cho phép của các thông số ô nhiễm nước thải sinh hoạt khi thải ra môi trường như sau: Bảng giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt Bảng 2. 4 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt Nguồn QCVN 14:2008/BTNMT 2.2 Hiện trạng xử lý nước thải quy mô nhỏ tới 10000 người, các nhà cao tầng tại Việt Nam (mà ở khu vực đó không có trạm xử lý nước thải tập trung) Từ khi xuất hiện nhà cao tầng tại Việt Nam việc xử lý nước thải vẫn thiết kế theo nhà ở thông thường do nước thải của nhà cao tầng vẫn chỉ là nước thải sinh hoạt nên phương án xử lý nước thải là sử dụng bể tự hoại nhằm xử lý nước thải cục bộ. Theo tiêu chuẩn 4513-1988 nước thải trong các nhà dân được xử lý bằng bể tự hoại chủ yếu là quá trình lắng. Sau đó nước thải chảy vào trạm xử lý nước thải của khu dân cư. việc tính toán trạm xử lý nước thải của khu dân cư không tính đến các nhà cao tầng. nên việc từ trước đến nay việc sử dụng bể tự hoại để đảm bảo vệ sinh
Trang 10 môi trường là không đảm bảo. và theo quy chuẩn Việt Nam 14-2008 thay thế TCVN 6772-2000 thì nguồn tiếp nhận với nước thải sinh hoạt chỉ có nguồn loại A và loại B. do vậy các nhà chung cư, tổ hợp cao tầng bắt buộc phải sử dụng hệ thống xử lý nước thải cục bộ. Do vậy hiện nay hầu hết các chung cư cao tầng, khách sạn, trung tâm thương mại vẫn sử dụng phương pháp xử lý nước thải truyền thống là sử dụng bể tự hoại. Đó là những chung cư, khách sạn được xây dựng theo tiêu chuẩn xử lý nước thải cũ. Bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bậc I (xử lý sơ bộ) đồng thời thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng. Bể tự hoại có thể được chia làm 2 hoặc 3 ngăn. Nước thải vào thời gian lưu lại trong bể từ 1 đến 3 ngày. Trong bể tự hoại diễn ra quá trình lắng cặn và lên men, phân hủy sinh học kỵ khí cặn lắng. Các chất hữu cơ có trong nước thải và bùn cặn đã lắng, chủ yếu là các hydrocacbon, đạm, béo.v..v. được phân hủy bởi các vi khuẩn kỵ khí và các loài nấm men. Nhờ vậy cặn lên men, bớt mùi hôi, giảm thể tích. Chất khoáng không tan chuyển thành chất tan và chất khí (chủ yếu là CH4, CO2, H2S, NH3…). Cấu tạo: Bể tự hoại thường được xây gạch, bêtông cốt thép, composit.v.v, mặt bằng có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn. * Bể tự hoại truyền thống Bể tự hoại truyền thống thường dùng để xử lý nước thải sinh hoạt cho một hoặc nhiều hộ gia đình. Bể tự hoại truyền thống có thể tích 1,5 ÷ 25m3 hoặc thậm chí đến 50m3. Số ngăn trong bể tự hoại có thể 2 hoặc 3 ngăn. Bể tự hoại có hai ngăn: ngăn thứ nhất có dung tích 75% tổng dung tích bể, ngăn thứ hai có dung tích bằng 25% dung tích bể; Bể tự hoại có ba ngăn: ngăn thứ nhất có dung tích 50% dung tích bể, ngăn thứ hai và ngăn thứ ba có dung tích mỗi ngăn bằng 25% dung tích bể. Ưu điểm: Giá thành rẻ, hút cặn dễ dàng. Nhược điểm: Hiệu suất xử lý không cao.
Trang 11 Hình 2.2.1 Bể tự hoại 2 ngăn Theo quy định hiện nay thì việc sử dụng bể tự hoại đã không phù hợp với các nhà cao tầng và các khu dân cư với quy mô nhỏ. Các nhà cao tầng, và khu dân cư quy mô nhỏ hiện này đã áp dụng các công nghệ khác nhau để xử lý nước thải đáp ứng được tiêu chuẩn đầu ra TC 6772-2000. Các công trình hiện nay có thể đáp ứng được tiêu chuẩn đầu ra là: Xử lý nước thải bằng bể tự hoại cải tiến BASTAF Cấu tạo: 5-6 ngăn: gồm 1 ngăn chứa và 2-3 ngăn mỏng dòng hướng lên, tiếp theo là 2 ngăn lọc kỵ khí (lọc ngược). Nguyên tắc làm việc: Nước thải được đưa vào ngăn đầu của bể, có vai trò làm ngăn lắng – lên men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải. Nhờ có các vách ngăn hướng dòng ở những ngăn tiếp theo, nước thải được chuyển động theo hướng từ dưới lên trên, tiếp xúc với các vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn hình thành ở đáy bể trong điều kiện động. Các chất bẩn hữu cơ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa làm nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của chúng. Cũng nhờ các vách ngăn này, công trình trở thành một dãy bể phản ứng kỵ khí được bố trí nối tiếp. Cơ chế tạo dòng chảy hướng của bể tự hoại cải tiến bảo đảm hiệu suất sử dụng thể tích tối đa, và sự tiếp xúc trực tiếp của dòng nước thải hướng lên và lớp bùn đáy bể - nơi chứa quần thể các vi khuẩn kỵ khí, cho phép nâng cao hiệu suất xử lý rõ rệt. Các ngăn lọc kỵ khí phía sau, với vật liệu lọc do IESE chế tạo, cho phép nâng cao hiệu suất xử lý của bể và tránh rửa trôi bùn cặn theo nước. Ưu điểm: Đạt hiệu suất xử lý cao, ổn định hơn so với bể tự hoại truyền thống.
Trang 12 Nhược điểm: Giá thành cao hơn so với bể tự hoại truyền thống 20-30% và hút cặn khó khăn do bể có nhiều ngăn. Phạm vi áp dụng: Thường áp dụng cho nhóm hộ gia đình (>10 hộ trở lên). Xử lý nước thải tại nguồn bằng công nghệ JOHKASOU - Việc xử lý nước thải bằng công nghệ JOHKASOU được thức hiện như hình sau: Hình 2.2.2 Luật Johkaso Nguyên lý làm viêc: Nước thải sinh hoạt từ nhà vệ sinh, nhà tắm, nhà bếp và máy giặt chảy vào hệ thống JOHKASOU. Chỉ số BOD, Nitơ, Phốtpho trong nước thải phụ thuộc vào chất lượng cuộc sống và tính chất của cơ sở thải ra. Thông thường nước thải sinh hoạt có chỉ số BOD 200mg/l, Nitơ 50mg/l, và Phốtpho 5mg/l. Tùy tính chất và loại JOHKASOU mà nước thải xử lý có chỉ số BOD nhỏ hơn 20, 10, 5 (mg/l); Nitơ nhỏ hơn 20, 15, 10 (mg/l); Phốtpho nhỏ hơn 1 (mg/l).
Trang 13 Hình 2.2.3 Cấu tạo và chức năng hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính - Ngăn thứ nhất (bể lọc kỵ khí): Tiếp nhận nguồn nước thải, sàng lọc các vật liệu rắn, kích thước lớn (giấy vệ sinh, tóc,...), đất, cát có trong nước thải. - Ngăn thứ hai (bể lọc kỵ khí): loại trừ các chất rắn lơ lửng bằng quá trình vật lý và sinh học.
Trang 14 - Ngăn thứ ba (bể lọc màng sinh học): loại trừ BOD, loại trừ Nitơ, photpho bằng phương pháp màng sinh học. - Ngăn thứ tư: Bể trữ nước đã xử lý. - Ngăn thứ năm (bể khử trùng): diệt một số vi khuẩn bằng Clo khô, thải nước xử lý ra ngoài. Ưu điểm: - Dễ lắp đặt, chi phí vận hành thấp - Tiết kiệm tài nguyên nước: có thể tái sử dụng lại nước cho các công trình công cộng, dịch vụ. - Không tốn diện tích đất vì được chôn ngầm - Bùn lắng được thu gom triệt để. Nhược điểm: - Phụ thuộc nhiều vào điện năng Công nghệ được áp dụng như chung cư N-06 khu đô thị mới Dịch Vọng, Từ Liêm, Hà Nội. 2.3 Việc ứng dụng xử lý nước thải bằng SBR cho các nhà cao tầng và khu đô thị tới 10000 người tại Việt Nam. Các tòa nhà, bao gồm các khách sạn, cao ốc, chung cư, khu dân cư cao cấp với quy mô nhỏ….có lượng nước thải phát sinh từ các nguồn thải như: tắm giặt, nấu nướng, chùi rửa nhà, nước thải nhà vệ sinh .v.v có các chỉ danh BOD, COD, SS, colifom khá cao, cần được xử lý trước khi thải ra môi trường nhằm giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường sống của chúng ta. Từ trước và đến gần đây, vấn đề xử lý nước thải các tòa nhà bị xem nhẹ, mang tính chất đối phó. Hầu hết hệ thống xử lý nước thải các tòa nhà nếu có đều cũ kỹ là lạc hậu. Vì vậy đòi hỏi phải xử lý triệt để nước thải để có thể tái sử dụng được lượng nước sau xử lý. Công nghệ truyền thống thường sử dụng phương án sinh học Aerotank làm chủ đạo cho xử lý nước thải tòa nhà. Nhược điểm của công nghệ truyền thống là hệ thống đòi hỏi diện tích lớn và thường có một số chỉ tiêu không đạt theo quy chuẩn mới ban hành như N,P , BOD, COD. Tại các khu đất giá trị kinh tế cao phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải tốn diện tích thì sẽ không kinh tế. Vậy nên các chủ đầu tư thường phải cân nhắc kỹ càng công nghệ xử lý làm sao mỹ