Luận văn Thạc sĩ Công nghệ môi trường: Nghiên cứu ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải sinh hoạt trong điều kiện Việt Nam

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải sinh hoạt trong điều kiện Việt Nam" nhằm phân tích, đánh giá các loại bể xử lý bằng bùn hoạt tính và C-Tech qua đó nêu ra được các ưu điểm nổi bật của bể C-Tech và một số hạn chế. Đánh giá quá trình hoạt động của bể C-Tech nhằm mục đích chỉ rõ phạm vi áp dụng trong điều kiện Việt Nam. Nghiên cứu lý thuyết quá trình xử lý nước thải trong C-Tech, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải qua đó đề xuất một số hướng nghiên cứu nhằm tối ưu hóa hiệu quả xử lý và chi phí vận hành cho xử lý nước thải bằng công nghệ C-Tech. 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 ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải sinh hoạt trong điều kiện Việt Nam

LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu, học viên đã nhận được sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo, các bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Cấp thoát nước, các thầy cô và các cán bộ của khoa Sau đại học trường Đại Học Xây Dựng đã giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy giáo hướng dẫn GS.TSKH Trần Hữu Uyển, người đã hướng dẫn tôi tận tình, tỉ mỉ và có nhiều góp ý quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải sinh hoạt trong điều kiện Việt Nam”. Tôi xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp Cao học Công nghệ môi trường 2009 và Cấp thoát nước 2009, các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn nghiên cứu của mình. 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. Một lần nữa, xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng 04 năm 2011 Học viên Lê Văn Hiếu
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ MỞ ĐẦU. ....................................................................................................................... 1 1. Sự cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 2 2.1 Cơ sở khoa học ............................................................................................. 2 2.2 Cơ sở thực tiễn ............................................................................................. 3 3. Mục đích của đề tài.............................................................................................. 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 3 4.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 3 4.2 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 4 5. Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài ................................................... 4 6. Các phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 4 6.1 Phương pháp luận nghiên cứu...................................................................... 4 6.2 Thu thập tài liệu, số liệu ............................................................................... 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG BÙN HOẠT TÍNH VÀ C-TECH. ................................................................................................................. 6 1.1. Nước thải sinh hoạt .............................................................................................. 6 1.2. Hiện trạng xử lý nước thải trên thế giới và ở Việt Nam .................................... 10 1.2.1. Khái quát hiện trạng xử lý nước thải trên thế giới ...................................... 10 1.2.2. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải ở Việt Nam ................................ 12 1.2.3. Giới thiệu về công nghệ C-Tech ................................................................. 17 1.2.3.1 Lịch sử phát triển ................................................................................... 17 1.2.3.2 Ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải trên thế giới ............................... 19 1.2.3.3 Ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải ở Việt Nam ................................ 21 1.3. Các loại công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính thường áp dụng .......... 23 1.3.1. Công nghệ Bùn Hoạt tính Truyền thống (CAS) ......................................... 23 1.3.1.1 Nguyên tắc hoạt động ............................................................................ 23
1.3.1.2 Ưu, nhược điểm ..................................................................................... 24 1.3.1.3 Các vấn đề cần xem xét trong vận hành ................................................ 24 1.3.2. Xử lý bằng phương pháp dùng mương oxy hóa tuần hoàn (OD) ............... 25 1.3.2.1 Nguyên tắc hoạt động ............................................................................ 25 1.3.2.2 Ưu, nhược điểm ..................................................................................... 26 1.3.2.3 Các vấn đề cần xem xét trong vận hành ................................................ 26 1.3.3. Xử lý bằng bể Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR) ..................... 28 1.3.3.1 Nguyên tắc hoạt động ............................................................................ 28 1.3.3.2 Ưu, nhược điểm ..................................................................................... 30 1.3.4. Lọc Nhỏ Giọt Truyền thống (CTF) ............................................................. 30 1.3.4.1 Nguyên tắc hoạt động ............................................................................ 30 1.3.4.2 Ưu, nhược điểm ..................................................................................... 31 1.3.4.3 Các vấn đề cần xem xét trong vận hành ................................................ 31 1.3.5. Xử lý nước thải bằng công nghệ C-Tech .................................................... 32 1.3.5.1 Nguyên tắc hoạt động ............................................................................ 32 1.3.5.2 Ưu nhược điểm: ..................................................................................... 37 1.3.5.3 Các vấn đề cần xem xét trong vận hành ................................................ 38 1.4. Kết luận chương 1 .............................................................................................. 39 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG C-TECH ...... 41 2.1. Các quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ trong nước thải.................................. 41 2.1.1. Oxy hoá các chất hữu cơ ............................................................................. 41 2.1.2. Tổng hợp xây dựng tế bào........................................................................... 42 2.1.3. Tự oxy hoá chất liệu tế bào (tự phân hủy) .................................................. 42 2.2. Cơ chế quá trình xử lý Nitơ, Phốt pho ............................................................... 45 2.2.1. Xử lý Nitơ ................................................................................................... 45 2.2.2. Xử lý Phốt pho ............................................................................................ 47 2.3. Các yếu ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình xử lý ............................................. 48 2.3.1. pH ................................................................................................................ 48 2.3.2. Nhiệt độ ....................................................................................................... 48 2.3.3. Oxy hòa tan ................................................................................................. 48 2.3.4. Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật ................................................ 49
2.3.5. Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ trong nước thải để bể C-Tech hoạt động có hiệu quả ................................................................................................... 50 2.4. Chế độ vận hành và kiểm soát quá trình trong bể C-Tech ................................ 51 2.4.1. Chế độ vận hành .......................................................................................... 51 2.4.2. Công cụ đo .................................................................................................. 53 2.4.3. Kiểm soát dòng vào ..................................................................................... 56 2.4.4. Sục khí ......................................................................................................... 57 2.4.5. Đo nồng độ oxy hòa tan .............................................................................. 57 2.4.6. Thiết bị xả nước .......................................................................................... 58 2.4.7. Điều kiện vận hành...................................................................................... 58 2.4.8. Chế độ vận hành .......................................................................................... 59 2.4.8.1 Chu trình với lưu lượng cao .................................................................. 60 2.4.8.2 Vận hành trên cơ sở kiểm soát oxy hòa tan........................................... 61 2.4.8.3 Vận hành thông qua tốc độ cấp khí và kiểm soát .................................. 61 2.4.9. Hệ thống bổ sung chất hữu cơ ..................................................................... 61 2.4.10. Kết luận chương 2 ..................................................................................... 62 CHƯƠNG 3. CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN VÀ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG C-TECH ...................................................................................................................................... 63 3.1. Các bước tính toán bể C-Tech ........................................................................... 63 3.2. Tính toán ứng dụng ............................................................................................ 69 3.3. Kết luận chương 3 .............................................................................................. 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 76 1. Kết luận ............................................................................................................. 76 2. Kiến nghị một số hướng nghiên cứu ................................................................. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO
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 bùn Solids lỏng OD Oxydation ditch Mương oxy hoá SBR Seqencing Batch Reactor Công nghệ bùn hoạt tính dạng mẻ tuần hoàn 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 Các bảng chương 1 Bảng 1. 1 Lượng chất bẩn một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước ....... 7 Bảng 1. 2 Khối lượng chất bẩn có trong 1m3 nước thải sinh hoạt ................................. 7 Bảng 1. 3Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư ................................................... 8 Bảng 1. 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 1. 5 Tổng quan về công nghệ và phương pháp xử lý nước thải .......................... 11 Bảng 1. 6 Tình hình hoạt động của một số trạm xử lý nước thải ................................. 13 Bảng 1. 7 Các nhà máy sử dụng công nghệ C-Tech trên thế giới ................................ 19 Bảng 1. 8 Các nhà máy sử dụng công nghệ C-Tech ở Việt Nam................................. 22 Bảng 1. 9 Nguyên tắc quá trình hoạt động của bể C-Tech ........................................... 36 Các bảng chương 2 Bảng 2. 1 Chức năng từng loại vi khuẩn ...................................................................... 45 Các bảng chương 3 Bảng 3. 1 Bảng các hệ số của bùn hoạt tính ảnh hưởng đến quá trình dị hóa ở 200C: 65 Bảng 3. 2Bảng các hệ số của bùn hoạt tính ảnh hưởng đến quá trình khử Nitơ ở 200C: ............................................................................................................................... 65 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ Các hình vẽ chương 1 Hình 1. 1 Quy trình tổng quát của nguồn cấp nước và việc xử lý nước thải ............... 10 Hình 1. 2 Ví dụ về sơ đồ xử lý nước thải ..................................................................... 12 Hình 1. 3 Biểu đồ so sánh suất đầu tư của các nhà máy XLNT. .................................. 17 Hình 1. 4 Nhà máy xử lý nước thải ở Jelutong-Malaysia ............................................ 19 Hình 1. 5 Mô hình nhà máy xử lý nước thải TP Vinh .................................................. 23 Hình 1. 6 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của Mương oxy hoá tuần hoàn. ...................... 26 Hình 1. 7 Sơ đồ hoạt động của hệ thống Aeroten hoạt động gián đoạn SBR .............. 28 Hình 1. 8. Các giai đoạn hoạt động trong một chu kỳ của bể SBR .............................. 29 Hình 1. 9 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động bể C-Tech........................................................ 32 Hình 1. 10 Sơ đồ dòng nước trong ngăn Selector ........................................................ 33 Hình 1. 11 Hệ thống phân phối khí .............................................................................. 34
Hình 1. 12 Thiết bị xả nước (Decantor) ....................................................................... 36 Hình 1. 13 Mặt bằng bể C-Tech điển hình ................................................................... 37 Các hình vẽ chương 2 Hình 2. 1 Quá trình phân hủy chất hữu cơ ................................................................... 41 Hình 2. 2 Quá trình tự oxy hóa ..................................................................................... 42 Hình 2. 3 Quá trình chuyển hoá nitơ ............................................................................ 47 Hình 2. 4 Sơ đồ điều khiển hệ thống xử lý nước thải ................................................... 53 Hình 2. 5 Công cụ đo .................................................................................................... 55 Hình 2. 6 Sơ đồ điều khiển ........................................................................................... 55 Hình 2. 7 Lắp đặt ống sục khí....................................................................................... 57 Hình 2. 8 Thiết bị xả nước ............................................................................................ 58 Hình 2. 9 Các giai đoạn xử lý trong bể C-Tech............................................................ 59
Trang 1 MỞ ĐẦU. 1. Sự cấp thiết của đề tài Ô nhiễm môi trường, trong đó có ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt và sản xuất là một trong các vấn đề mà các đô thị nước ta đang gặp phải. Trong những năm qua, đã có rất nhiều chương trình, kế hoạch cũng như các dự án cải thiện môi trường nước được chuẩn bị và thực hiện tại các đô thị Việt Nam. Một trong các trọng tâm của các chương trình là công tác xử lý nước thải đô thị. Về mặt kỹ thuật, nước thải có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau và theo các cấp độ làm sạch tùy thuộc yêu cầu của nguồn tiếp nhận. Phương pháp xử lý nước thải truyền thống và cũng là triệt để nhất là phương pháp sinh học. Theo đó, đây là một quá trình công nghệ phức tạp vì đó là quá trình phát triển của vi sinh vật xảy ra trong các điều kiện ràng buộc bởi các hiện tượng hóa lý liên quan đến chuyển hóa vật chất và năng lượng. Tính phức tạp còn tăng thêm do các quá trình ở mức độ vi mô (các hiện tượng trong tế bào, trong quần thể vi sinh vật) xảy ra đồng thời với các quá trình ở mức độ vĩ mô (các quá trình trao đổi chất và truyền nhiệt phụ thuộc vào điều kiện thủy động cụ thể trong môi trường làm việc). Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính là công nghệ xử lý nước thải phổ biến trên thế giới cũng như đang được áp dụng rộng rãi tại các đô thị Việt Nam hiện nay. Hệ thống C-Tech hiện nay được đánh giá là một giải pháp lý tưởng nhất cho ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt. Hệ thống C-Tech có một ứng dụng rộng rãi cho xử lý nước thải với lưu lượng nước lớn, bởi vì nó cung cấp xử lý liên tục. Hệ thống này phù hợp lý tưởng cho các dòng chảy có lưu lượng thay đổi rộng điều khiển bằng chế độ ‘nạp và rút’, ngăn ngừa hiện tượng thoái hoá bùn mà hay gặp ở các hệ thống hiếu khí mở rộng. Tại Việt Nam, do đặc điểm tự nhiên, khí hậu, địa hình, chế độ thủy văn,... và điều kiện kinh tế xã hội nên việc tổ chức thoát nước và xử lý nước thải đô thị thường theo hình thức phân tán, hình thành từ các lưu vực nhỏ. Mặt khác, ngoài việc xử lý cặn lơ lửng, BOD, để chống hiện tượng phú dưỡng, cần thiết phải có quá trình khử N, P.
Trang 2 Vì vậy, việc ứng dụng bể C-Tech sẽ phù hợp trong điều kiện Việt Nam. Trên thế giới đã có hàng trăm công trình sử dụng công nghệ C-Tech tại Châu Âu, Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Trung Á, Trung Quốc, Ấn Độ và các nước ASEAN với từ 1.000m3/ngày đêm đến 600.000m3/ngày đêm để xử lý nước thải. Bể C-Tech là công nghệ mới và hiện đại, tuy nhiên công nghệ này ở Việt Nam hiện nay việc tìm hiểu, nghiên cứu về hệ thống này chưa được biết đến nhiều. Do vậy cần đánh giá sự phù hợp của công nghệ trong điều kiện Việt Nam. Và quá trình vận hành sau này cần có nghiên cứu đánh giá hiệu quả làm việc của bể để có thể áp dụng rộng rãi cho các trạm xử lý khác. Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng C-Tech để xử lý nước thải trong điều kiện Việt Nam” hy vọng có thể phần nào sử dụng trong thực tế góp phần làm giảm ô nhiễm về nước, cũng như đóng góp vào việc tìm hiểu và áp dụng các phương pháp mới vào việc xử lý nước thải chứa nitơ, phốt pho ở Việt Nam. 2. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1 Cơ sở khoa học Hiện nay công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trên thế giới và Việt Nam chủ yếu là sử dụng các biện pháp sinh học, trong đó phương pháp xử lý hiếu khí và xử lý kị khí là phổ biến nhất, với nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm cao thông thường người ta xử lý kết hợp kị khí và hiếu khí. Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí có rất nhiều hạn chế như: chỉ xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cho xử lý cao (tiền điện và hóa chất bổ sung), tính ổn định của hệ thống không cao, tạo ra nhiều bùn thải. Đối với phương pháp xử lý kị khí thông thường thì cần phải thời gian dài, không xử lý được triệt để nước sau xử lý có mùi thối. Công nghệ C-Tech (Cyclic Activated Sludge Technology) là công nghệ bùn hoạt dạng mẻ liên tục, tương tự như công nghệ SBR (Sequencing Batch Reactor-Bùn hoạt tính dạng mẻ tuần hoàn) đang áp dụng ở Việt Nam. Trên thế giới đã có hàng trăm công trình áp dụng công nghệ C-Tech. Đây là công nghệ xử lý nước thải có nhiều ưu việt có khả năng xử lý được Nitơ, Phốtpho và cho chất lượng nước sau xử lý đạt nguồn loại A.
Trang 3 Vì những đặc điểm khác với Việt Nam: như nhiệt độ, độ ẩm không khí, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt ... nên các thông số công nghệ, các khuyến nghị áp dụng, trong những nghiên cứu nước ngoài về công nghệ C-Tech cần nghiên cứu điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Công nghệ C-Tech còn khắc phục được các nhược điểm của SBR đồng thời có khả năng mở rộng dễ dàng, 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 đô thị ở Việt Nam. 2.2 Cơ sở thực tiễn Nhu cầu xây dựng các trạm xử lý nước thải cho các đô thị đang rất cấp thiết. Hiện tại ở Việt Nam có hơn 10 trạm xử lý nước thải có sử dụng công nghệ C-Tech, tuy nhiên các trạm xử lý này mới đang trong giai đoạn thiết kế và thi công hay bắt đầu đưa vào vận hành chạy thử vì vậy cần có những nghiên cứu và đánh giá về công nghệ cũng như quy trình vận hành bảo dưỡng trong điều kiện của Việt Nam. 3. Mục đích của đề tài  Phân tích, đánh giá các loại bể xử lý bằng bùn hoạt tính và C-Tech qua đó nêu ra được các ưu điểm nổi bật của bể C-Tech và một số hạn chế.  Đánh giá quá trình hoạt động của bể C-Tech nhằm mục đích chỉ rõ phạm vi áp dụng trong điều kiện Việt Nam.  Nghiên cứu lý thuyết quá trình xử lý nước thải trong C-Tech, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải qua đó đề xuất một số hướng nghiên cứu nhằm tối ưu hóa hiệu quả xử lý và chi phí vận hành cho xử lý nước thải bằng công nghệ C-Tech. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu  Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính.  Nghiên cứu công nghệ C-Tech.
Trang 4 4.2 Phạm vi nghiên cứu  Nước thải sinh hoạt cho các đô thị và khu dân cư, hoặc nước thải công nghiệp đã xử lý sơ bộ có các thành phần tính chất tương tự nước thải sinh hoạt.  Công nghệ xử lý nước thải bằng C-Tech.  Nghiên cứu quá trình vận hành và kiểm soát bể C-Tech, từ đó đưa ra khả năng ứng dụng trong các trạm xử lý nước thải tại Việt Nam. 5. Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài  Xử lý nước nước thải sinh hoạt với quy mô lớn với chất lượng nước xả ra nguồn đạt tiêu chuẩn nguồn loại A.  Xử lý nước nước thải sinh hoạt với chi phí thấp.  Khả năng xử lý Nitơ và Phốt pho với công suất lớn. 6. Các phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp luận nghiên cứu  Phương pháp tổng hợp lý thuyết.  Phương pháp kế thừa.  Phương pháp chuyên gia.  Phương pháp phân tích thống kê.  Phương pháp so sánh.
Trang 5 6.2 Thu thập tài liệu, số liệu  Tài liệu về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.  Các giáo trình về xử lý nước thải, công trình xử lý bằng bùn hoạt tính.  Các hồ sơ kỹ thuật áp dụng công nghệ xử lý C-Tech.
Trang 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG BÙN HOẠT TÍNH VÀ C-TECH. 1.1. Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, tắm rửa, sinh hoạt, vệ sinh nhà cửa... của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ... Như vậy nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người, một số hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn... cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt. 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 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 51:2006 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:
Trang 7 Bảng 1. 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 51:2006, bảng 6-4 Theo Imhoffk trong 1m3 nước thải sinh hoạt có khối lượng các chất bẩn như bảng sau: Bảng 1. 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 1. 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
Trang 9 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. 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 1. 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
Trang 10 1.2. Hiện trạng xử lý nước thải trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.1. Khái quát hiện trạng xử lý nước thải trên thế giới Theo thời gian, nước thải có thể tự làm sạch một phần nhờ quá trình chuyển hóa nước toàn cầu. Tuy nhiên, hiện nay con người chưa thể có những tác động lớn vào sự cân bằng nước trong thiên nhiên nhằm làm sạch nguồn nước mà chỉ có thể can thiệp, tạo ra các hệ thống xử lý nước thải đã bị ô nhiễm trước khi đổ vào nguồn tiếp nhận theo một số tiêu chuẩn đã được nhà nước ban hành. Hình 1. 1 Quy trình tổng quát của nguồn cấp nước và việc xử lý nước thải
Trang 11 Cho đến nay có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải, có thể phân loại thành các phương pháp: xử lý cơ học, xử lý hoá học, xử lý hoá lý và xử lý sinh học. Việc áp dụng phương pháp xử lý nào tuỳ thuộc đặc tính của loại nước thải. Công nghệ xử lý được mô tả một cách tổng quát như sau: Bảng 1. 5 Tổng quan về công nghệ và phương pháp xử lý nước thải Công nghệ Phương pháp Công trình Mục tiêu xử lý xử lý xử lý xử lý Xử lý + Hóa Lý - Tuyển nổi - Tách các chất lơ - Hấp phụ lửng và khử màu sơ cấp - Keo tụ... + Hóa học - Oxy hóa - Trung hòa và khử - Trung hòa độc nước thải Xử lý + Cơ học - Song chắn rác - Tách các tạp chất - Bể chắn rác rắn và cặn lơ lửng thứ cấp - Bể lắng đợt I + Sinh học - Hồ sinh vật - Tách các chất - Cánh đồng lọc, tưới hữu cơ dạng lơ - Kênh oxy hóa lửng và hòa tan - Aeroten - Bể lọc sinh học - Bể lắng đợt II Xử lý + Cơ học - Bể lọc cát - Tách các chất lơ lửng triệt để + Sinh học - Bể aeroten bậc II - Khử nitơ và - Bể lọc sinh học bậc phốtpho II - Hồ sinh vật - Bể khử nitơrat + Hóa học - Bể oxy hóa - Khử nitơ, phốtpho và các chất khác Khử trùng và xử lý + Khử trùng - Trạm trộn Clor - Khử trùng trước bùn cặn + Xử lý bùn cặn - Máng trộn khi xả ra nguồn - Bể tiếp xúc - Bể metan - Ổn định và làm - Sân phơi bùn khô nguồn cặn - Trạm xử lý cơ học bùn cặn
Trang 12 Hình 1. 2 Ví dụ về sơ đồ xử lý nước thải 1.2.2. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải ở Việt Nam Nước thải sinh hoạt dân cư là một vấn đề quan trọng cho những thành phố lớn. Hiện nay hệ thống thoát nước ở các đô thị Việt Nam chủ yếu vẫn là hệ thống cống chung giữa nước mưa và nước thải. Hệ thống cống rãnh thoát nước còn trong tình trạng thô sơ, không hợp lý cũng như không theo kịp đà phát triển dân số nhanh như trường hợp ở các thành phố như Hà Nội, Sài Gòn, Hải Phòng, Nha Trang, Đà Nẵng, Cần Thơ v.v…, việc giải quyết và xử lý nước thải này hầu như không thể thực hiện được. Hầu hết nước thải chưa qua xử lý hoặc mới chỉ qua bể tự hoại rồi đổ ra hệ thống