Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị Việt Nam

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:111

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 công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị Việt Nam" nhằm đánh giá nhu cầu tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ở các đô thị, chỉ ra lợi ích của việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý cho khu đô thị. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho một khu đô thị nhằm tái sử dụng cho nhu cầu dội rửa nhà vệ sinh, tưới cây, rửa đường. 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: Nghiên cứu công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị Việt Nam

1 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 cô giáo hướng dẫn T.S Trần Thị Hiền Hoa, người đã hướng dẫn tôi tận tình, tỉ mỉ và có nhiều góp ý quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp Cao học Cấp thoát nước T8-2009, 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, tháng 12 năm 2011 Học viên Đinh Hữu Điệp
2 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ............................................................. 4 DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. 5 DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................... 6 MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 6 1. Sự cần thiết của đề tài : ..................................................................................................... 7 2. Mục tiêu nghiên cứu :........................................................................................................ 8 3. Đối tượng nghiên cứu : .................................................................................................... 8 4. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu : .............................................................................. 8 5. Cơ sở pháp lý liên quan ..................................................................................................... 8 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT ........................................................................................................... 12 1.1Tầm quan trọng của việc xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ............................... 12 1.2Tình hình xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ở một số nước................................ 17 1.3Tình hình xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ở Việt Nam. ................................... 18 1.4Kết luận. ......................................................................................................................... 24 Chương 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ .......................... 25 2.1 Cở sở khoa học quá trình xử lý nước thải sinh hoạt .................................................... 25 2.1.1 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt ....................................................... 25 2.1.2 Yêu cầu mức độ xử lý nước thải sinh hoạt................................................................. 28 2.1.3 Tách các chất rắn lơ lửng ........................................................................................... 29 2.1.4 Xử lý các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt ....................................................... 30 2.1.5 Xử lý mùi ................................................................................................................... 32 2.1.6 Khử trùng nước .......................................................................................................... 38 2.1.7 Các bước và phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ................................................. 40 2.2 Cơ sở khoa học của việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ............................. 45 2.2.1 Tài nguyên nước ở Việt Nam và định hướng khai thác sử dụng trong nền kinh tế quốc dân .............................................................................................................................. 45 2.2.2 Nhu cầu tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ở các khu đô thị ......................... 47
3 2.2.3 Lợi ích của việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ........................................ 49 2.3 Kết luận ......................................................................................................................... 50 Chương 3. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO CÁC KHU ĐÔ THỊ .............................................................. 51 3.1. Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt............................................. 51 3.1.1 Các tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt ....................................... 51 3.1.2 Cơ sở lựa chọn DCCN xử lý nước thải sinh hoạt ..................................................... 53 3.2. Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị ............................................................................................................................. 54 3.2.1 Cơ sở lựa chọn DCCN xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ............................... 54 3.2.2 Đề xuất DCCN xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị ............ 55 3.3 Kết luận ......................................................................................................................... 65 Chương 4. ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO THI TỨ PHÙNG HƯNG - KHOÁI CHÂU - HƯNG YÊN ........................................................................................................ 66 4.1 Tổng quan về thị tứ Phùng Hưng .................................................................................. 66 4.1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội .............................................................................. 66 4.1.2 Quy hoạch tổng thể mặt bằng sử dụng đất ................................................................. 67 4.2. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho thị tứ Phùng Hưng nhằm tái sử dụng cho các đối tượng khác nhau. ..................................................................................... 69 4.2.1 Các số liệu để thiết kế ................................................................................................ 69 4.2.2 Quy mô công suất nước thải, thành phần và tính chất nước thải ............................... 69 4.2.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải cho thị tứ Phùng Hưng .................................................................................................................................... 74 4.2.4 Lợi ích của việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý cho thị tứ Phùng Hưng. 107 4.3 Kết luận ..................................................................................................................... ..108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 110
4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hoá BXD Bộ Xây dựng BTNMT Bộ tài nguyên và môi trường COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hoá học DCCN Dây chuyền công nghệ QCVN Quy chuẩn Việt Nam QCKTQG Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SCR Song chắn rác SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam. TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. TN Total Nitrogen Hàm lượng Nitơ tổng. TP Total Phosphorus Hàm lượng Photpho tổng. TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng. TXL Trạm xử lý nước thải VSV Vi sinh vật XLNT Xử lý nước thải
5 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Các bảng chương 1 Bảng 1.1. Các hợp phần của nước thải sinh hoạt và nguyên tắc xử lý, sử dụng lại.......... 13 Bảng 1.2 Thành phần chất dinh dưỡng trong các loại bùn cặn nước thải, % trọng lượng khô ..................................................................................................................................... 14 Bảng 1.3 Các ứng dụng của việc tái sử dụng nước thải sau xử lý .................................... 16 Các bảng chương 2 Bảng 2.1 Lượng chất bẩn một người trong 1 ngày xả vào hệ thống thoát nước (TCVN 7957:2008) ........................................................................................................................ 27 Bảng 2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư ...................................................... 28 Bảng 2.3 Các mức độ XLNT và các công trình ................................................................ 28 Bảng 2.4 Tiềm năng nhu cầu dùng nước tái sinh của các đối tượng giai đoạn 2010 – 2020 ................................................................................................................................... 48 Các bảng chương 4 Bảng 4.1 Tiêu chuẩn xây dựng TCVN 7957-2008. ......................................................... 70 Bảng 4.2 Phân bố lưu lượng nước thải của thị tứ Phùng Hưng ........................................ 70 Bảng 4.3- Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt theo QCVN14:2008/BTNMT............................................................ 73 Bảng 4.4:Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận ............... 76 Bảng 4.5: Tóm tắt các thông số thiết kế song chắn rác. .................................................... 78 Bảng 4.6: kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải .......................................................... 78 Bảng 4.7: Tóm tắt các thông số thiết kế ngăn tiếp nhận. .................................................. 79 Bảng 4.8. Thông số thiết kế bể lắng cát ngang ................................................................. 80 Bảng 4.9: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng I. ............................................................ 85 Bảng 4.10: Tóm tắt các thông số thiết kế mương oxy hóa (MOT). .................................. 97 Bảng 4.11: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng II. ........................................................ 99
6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ Các hình vẽ chương 1 Hình 1.1 Sơ đồ sử dụng nước thải trong hệ VAC .............................................................. 19 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng hồ sinh học kết hợp nuôi cá ..................... 20 Hình 1.3 Cây xanh ở khu Saigon Pearl, P.22, Q.Bình Thạnh, TP.HCM được tưới bằng nước thải đã qua xử lý ........................................................................................................ 21 Hình 1.4 Trạm xử lý nước thải thành phố Buôn Ma Thuột sử dụng công nghệ hồ sục khí và hồ ổn định nước thải ................................................................................................ 22 Hình 1.5 Hồ nuôi cá rộng 17 ha Yên Sở - Hoàng Mai – Hà Nội ....................................... 23 Hình 1.6 Rau được tưới bằng dòng thải đầu ra của hồ cá .................................................. 23 Các hình vẽ chương 2 Hình 2.1. Quan hệ giữu BOD còn lại và thời gian phân huỷ ............................................. 31 Hình 2.2. Quan hệ giữu BOD đã sử dụng và thời gian phân huỷ ...................................... 31 H ình 2.3. Quan hệ giữa BOD và thời gian phân huỷ ........................................................ 32 Hình 2.4. Sơ đồ mô tả quá trình sinh hóa khử nitơ trong nước thải .................................. 36 Các hình vẽ chương 3 Hình 3.1. Nguyên tắc hoạt động của MBR ........................................................................ 55 Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ bể sinh học màng vi lọc MBR ................................................ 56 Hình 3.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên ....................................................................................................................... 59 Hình 3.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo ...................................................................................................................... 63 Hình 3.5 Cấu tạo và chức năng hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính.......... 64 Các hình vẽ chương 4 Hình 4.1: Mặt bằng tổng thể thị tứ Phùng Hưng................................................................ 70 Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ sử dụng hồ sinh học .............................................................. 75 Hình 4.3: Sơ đồ công nghệ sử dụng hồ sinh học ............................................................... 86 Hình 4.4: Sơ đồ công nghệ phương án 2 ............................................................................ 92 Hình 4.5: Mặt cắt ngang mương oxy hóa MOT. ................................................................ 94
7 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của đề tài : Việt Nam có rất nhiều khu đô thị đã và đang được xây dựng. Các khu đô thị là nơi tập trung dân cư và có cơ sở hạ tầng kỹ thuật phát triển nhanh. Do đó nhu cầu dùng nước là rất lớn và kéo theo là lượng nước thải ra cũng rất lớn, đặc biệt là lượng nước thải sinh hoạt. Trong nước thải sinh hoạt có chứa rất nhiều các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng như nitơ, phốtpho, kali và một số chất dinh dưỡng có hàm lượng thấp khác như đồng, sắt, kẽm,… Do đó ta có thể sử dụng lại nước thải làm nước tưới cho cây trồng. Bên cạnh những chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng, nước thải sinh hoạt còn chứa những chất gây ô nhiễm và các chất độc hại khác. Các mầm bệnh cư trú trong phân như các vi rút gây bệnh, vi khuẩn, các động vật đơn bào và giun sán, tồn tại với số lượng lớn. Phần lớn, lượng nước thải sinh hoạt trong các khu đô thị chỉ được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại sau đó đổ thẳng ra các ao hồ, sau đó chảy ra các con sông. Đây chính là tác nhân gây ô nhiễm môi trường của nước thải sinh hoạt và là nguyên nhân chính gây ra vấn đề sức khỏe cho cộng đồng. Mặt khác, do nhu cầu dùng nước trong các khu đô thị là rất lớn trong đó có nhu cầu cho việc tưới cây, rửa đường (thường chiếm khoảng 10% tổng nhu cầu dùng nước cho toàn đô thị) mà trên thực tế, lượng nước ngọt trên trái đất ngày càng trở nên khan hiếm và ô nhiễm, thậm chí ngày càng xung đột và mâu thuẫn thì tiết kiệm nước và bổ cập lại nguồn cấp nước là rất cần thiết. Ngoài ra, việc sử dụng nguồn nước cấp hiện nay chưa hợp lý, gây lãng phí. Cụ thể nhiều doanh nghiệp sử dụng nước cấp để làm mát, tưới cây hoặc vệ sinh nhà xưởng, còn người dân sử dụng trong công việc sinh hoạt như giặt, vệ sinh… trong khi có thể sử dụng nguồn nước chất lượng thấp hơn. Để giải quyết những vấn đề cấp bách nêu trên cần có những giải pháp hiệu quả và một trong những giải pháp đó chính là xử lý và sử dụng lại nước thải sinh hoạt sau
8 xử lý. Tuy nhiên, cho đến nay vấn đề này hầu như vẫn còn đang bị bỏ ngỏ, và hầu như ít được xem xét, cân nhắc đến ngay cả trong khâu quy hoạch các khu đô thị hat phát triển các dự án vệ sinh đô thị. Vì vậy đề tài “ Nghiên cứu công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị Việt Nam” nhằm chỉ rõ lợi ích của việc tận dụng nước thải sinh hoạt sau khi xử lý, góp phần tiết kiệm chi phí xử lý nước thải, tiết kiệm lượng nước cấp, cải thiện môi trường sống và bảo vệ môi trường. 2. Mục tiêu nghiên cứu : - Đánh giá nhu cầu tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ở các đô thị. - Chỉ ra lợi ích của việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý cho khu đô thị. - Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho một khu đô thị nhằm tái sử dụng cho nhu cầu dội rửa nhà vệ sinh, tưới cây, rửa đường. 3. Đối tượng nghiên cứu : Công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt. 4. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu : - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu và đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho khu đô thị loại V- áp dụng cho thị tứ Phùng Hưng - Khoái Châu - Hưng Yên. . - Phương pháp nghiên cứu: + Thu thập và tổng hợp số liệu. + Nghiên cứu tổng quan. + Phương pháp chuyên gia. + Phương pháp so sánh. + Phương pháp phân tích, tổng hợp, đánh giá kết quả. + Phương pháp kế thừa. 5. Cơ sở pháp lý liên quan *Luật bảo vệ môi trường 2005 và các Nghị định
9 I. Quy định chung: 1. Luật bảo vệ môi trường 2005 2. Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/8/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật bảo vệ môi trường. II. Quy định cụ thể - Nghị định số 140/2006/NĐ-CP ngày 22-11-2006 của Chính phủ qui định việc bảo vệ môi trường trong các khâu lập, thẩm định, phê duyệt và tổ chức thực hiện các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch, chương trình và phát triển dự án phát triển - Nghị định số 59/2007/NĐ-CP ngày 09-4-2007 của Chính phủ về quản lý chất thải rắn. III. Quy định về phí bảo vệ môi trường - Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13-6-2003 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải. - Nghị định số 04/200/NĐ-CP ngày 8-01-2007 của chính phủ sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 67/2003/NĐ-CP ngày 13 tháng 6 năm 2003 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải. * Hệ thống và văn bản quy phạm về quản lý thoát nước a.Nghị định 42/2009/NĐ-CP ngày 7/5/2007 của Chính phủ về việc phân loại đô thị Nghị định nêu rõ: Việc phân loại đô thị nhằm tổ chức, sắp xếp và phát triển hệ thống đô thị cả nước; lập, xét duyệt quy hoạch xây dựng đô thị; nâng cao chất lượng đô thị và phát triển đô thị bền vững; xây dựng chính sách và cơ chế quản lý đô thị và phát triển đô thị. Đô thị được phân thành 6 loại, trong đó đô thị loại đặc biệt là thành phố trực thuộc Trung ương có các quận nội thành, huyện ngoại thành và các đô thị trực thuộc. Đô thị loại I, loại II là thành phố trực thuộc Trung ương có các quận nội thành, huyện ngoại thành và có thể có các đô thị trực thuộc; là thành phố thuộc tỉnh có các phường nội thành và các xã ngoại thành. Đô thị loại III là thành phố hoặc thị xã thuộc tỉnh có các phường nội thành, nội thị và các xã ngoại thành, ngoại thị. Đô thị loại IV là thị xã
10 thuộc tỉnh có các phường nội thị và các xã ngoại thị. Đô thị loại IV, đô thị loại V là thị trấn thuộc huyện có các khu phố xây dựng tập trung và có thể có các điểm dân cư nông thôn. Điều kiện để công nhận loại cho các đô thị điều chỉnh mở rộng địa giới và đô thị mới: Việc điều chỉnh mở rộng địa giới đô thị phải căn cứ vào quy hoạch xây dựng đô thị được cơ quan nhà nước có thẩm quyền phê duyệt. Các khu vực điều chỉnh mở rộng địa giới phải được đầu tư xây dựng đạt được những tiêu chuẩn cơ bản về phân loại đô thị. Đối với khu vực dự kiến hình thành đô thị mới phải có quy hoạch xây dựng đô thị được cơ quan nhà nước có thẩm quyền phê duyệt và đã được đầu tư xây dựng về cơ bản đạt các tiêu chuẩn phân loại đô thị. Trường hợp đặc biệt theo yêu cầu quản lý lãnh thổ, chủ quyền quốc gia hoặc quản lý phát triển kinh tế- xã hội, việc quyết định cấp quản lý hành chính của một khu vực có thể được cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền quyết định trước khi khu vực đó được đầu tư xây dựng đạt được những tiêu chuẩn cơ bản về phân loại đô thị. Nghị định cũng đã quy định nguyên tắc, các tiêu chuẩn phân loại đô thị, căn cứ và chức năng đô thị; quy mô dân số tối thiểu phải đạt 4000 người trở lên; mật độ dân số phù hợp với quy mô, tính chất và đặc điểm của từng loại đô thị; tỷ lệ lao động phi nông nghiệp trong nội thành, nội thị phải đạt tối thiểu 65% so với tổng số lao động; hệ thống công trình hạ tầng đô thị; kiến trúc, cảnh quan đô thị. b.Nghị định 88/2007/NĐ-CP ngày 28/5/2007 về thoát nước đô thị và khu công nghiệp Theo Nghị định 88/2007/NĐ-CP, Chính phủ quy định: nước thải từ hệ thống thoát nước đô thị, khu công nghiệp, từ các hộ thoát nước đơn lẻ xả ra nguồn tiếp nhận cũng như thải từ các hộ thoát nước xả vào hệ thống thoát nước đô thị, khu công nghiệp phải bảo đảm các quy chuẩn môi trường do cơ quan Nhà Nước có thẩm quyền quy định. Đối với các khu công nghiệp, đô thị mới hình thành phải quy hoạch xây dựng hệ thống thoát nước mưa, nước thải riêng. Các đô thị đã có hệ thống thoát nước thì tùy điều kiện cụ thể của từng đô thị để nghiên cứu tổ chức quy hoạch thoát nước chung, riêng hoặc nửa riêng.
11 b.Thông tư 09/2009/TT-BXD ngày 21/5/2009 Quy định chi tiết thực hiện một số nội dung của Nghị định số 88/2007/NĐ-CP ngày 28/5/2007 về thoát nước đô thị và khu công nghiệp Áp dụng quy chuẩn nước thải theo Nghị định 88/2007/NĐ-CP: Nước thải khác (không phải nước thải sinh hoạt) xả vào hệ thống thoát nước phải bảo đảm quy chuẩn thải xả vào hệ thông thoát nước. Trường hợp không bảo đảm quy chuẩn thì phải được xử lý sơ bộ đạt quy chuẩn trước khi xả vào hệ thống thoát nước. Áp dụng phí thoát nước theo Nghị định 88/2007/NĐ-CP: - Phí thoát nước quy định quy định tại Nghị định 88/2007/NĐ-CP là phí bảo vệ môi trường đối với nước thải và được áp dụng cho các hộ thoát nước xả nước thải vào hệ thống thoát nước tập trung của đô thị và khu công nghiệp. - Các hộ thoát nước không xả nước thải vào hệ thống thoát nước tập trung của đô thị và khu công nghiệp mà xả trực tiếp ra môi trường thì áp dụng phí bảo vệ môi trường đối với nước thải thao Nghị định 67/2003/NĐ-CP và Nghị định 04/2007/NĐ-CP. - Các hộ thoát nước đã chịu phí thoát nước theo Nghị định 88/2007/NĐ-CP thì không phải chịu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải theo Nghị định 67/2003/NĐ- CP và Nghị định 04/2007/NĐ-CP. * Hệ thống các tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường - TCVN 7957:2008 Tiêu chuẩn thiết kế mạng lưới thoát nước bên ngoài công trình. - QCVN 01:2008/BXD về quy hoạch xây dựng. - QCVN 07:2010/BXD – QCKTQG về các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị. - QCVN 14:2008/TNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt
12 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Tầm quan trọng của việc xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt Khái niệm tái sử dụng nước thải đã có từ rất lâu. Từ xưa, ông cha ta đã biết tái sinh nước thải sinh hoạt cho mục đích tưới tiêu trong nông nghiệp. Những hoạt động này đã giải quyết tình trạng khan hiếm nguồn nước trong thời kỳ đó. Ngày nay, khi dân số và và khả năng ô nhiễm nguồn nước ngày càng tăng thì vai trò tái sử dụng nước ngày càng trở nên quan trọng hơn. Tái sử dụng nước thải sinh hoạt là quá trình phục hồi nước thải bỏ từ các hoạt động sinh hoạt của con người để tạo ra sản phẩm có ích hơn. Với các biện pháp xử lý thích hợp, nước thải có thể đáp ứng được các nhu cầu khác nhau như dội rửa toilet, làm mát trong công nghiệp, tưới tiêu trong nông nghiệp và có thể dùng để uống, v.v... Việc tái sinh nước thải có rất nhiều lợi ích khác nhau, tùy thuộc vào các hình thức tái sử dụng. Tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý là vấn đề được nhiều nhà khoa học, doanh nghiệp, cá nhân đặt ra, nhất là trong bối cảnh nguồn nước ngọt đang có xu hướng giảm nghiêm trọng cả về số lượng và chất lượng. Kinh nghiệm sử dụng nước ngọt của nhiều nước trên thế giới cho thấy, nước ngầm là nguồn tài nguyên vô giá.Tầng nước ngầm có vị trí rất quan trọng do đó là nguồn cấp nước sạch cho các giếng khoan. Sự phục hồi nguồn nước ngầm với việc tái sử dụng nước thải sau xử lý có thể dẫn đến: + Tránh cho nước mặn xâm nhập vào tầng nước ngầm ven biển; + Tạo ra quá trình xử lý tăng cường cho quá trình tái sử dụng; + Cung cấp lượng nước phục hồi trong tương lai; + Gia tăng trữ lượng cho các tầng nước ngầm có hoặc không sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; + Kiểm soát và chống lại hiện tượng sụt giảm mực nước ngầm. Mặt khác, Việt Nam là một nước với hơn 70% dân số làm nông nghiệp nên nhu cầu dùng nước là rất lớn mà chủ yếu là nước phục vụ tưới tiêu. Nhưng trong bối cảnh
13 hiện nay, việc khai thác sử dụng các loại nguồn nước là rất lãng phí cộng với khí hậu biến đổi khí hậu toàn cầu dẫn đến việc nguồn nước trở nên khan hiếm. Do vậy cần phải tìm một nguồn nước thay thế mà yêu cầu về chất lượng không cao là một việc rất cần thiết và một trong những giải pháp đó là sử dụng nguồn nước thải với lưu lượng thải ra là rất lớn và chất lượng phù hợp với các nhu cầu trong nông nghiệp. Nước thải sinh hoạt chứa lượng lớn các chất hữu cơ và cấc chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, vật nuôi… Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn Nitơ, Phốt pho, Kali… để tưới cây và bùn cặn của nó làm phân bón ngày càng tăng. Nước thải sau khi lắng sơ bộ có thể sử dụng tưới cho cây trồng. Phương pháp tưới là tưới ngập hoặc tưới phun khi dùng nước thải để tưới sản lượng cây trồng sẽ tăng thêm 20% đến 30%. Bảng 1.1. Các hợp phần của nước thải sinh hoạt và nguyên tắc xử lý, sử dụng lại Tải lượng, Trong đó,% Thành phần Kg/người.năm Nước xám Nước tiểu Nước phân Nitơ 4-5 3 87 10 Phốt pho 0,75 10 50 40 Kali 1,8 34 54 12 COD 30 41 12 47 Nguyên tắc xử Xử lý sau đó Xử lý và làm Xử lý, sản xuất lý và tái sử tái sử dụng phân bón trực khí sinh học và dụng hoặc xả vào tiếp cho cây cung cấp chất nguồn nước dinh dưỡng bổ sung cho đất (Theo Otterpohl, 2000 / 28 /) Quá trình xử lý nước thải sinh hoạt sẽ tạo nên lượng lớn bùn cặn (bằng khoảng 1% thể tích nước thải xử lý). Bùn cặn, nước thải chứa phần lớn các chất hữu cơ, Nitơ và Phôt pho. Hàm lượng Kali tương đối thấp nên người ta thường bổ sung thêm kali để trộn cùng bùn cặn làm phân bón. Ngoài ra hàm lượng CaO trong bùn cặn cao nên nó thích hợp trong việc cải tạo đất chua phèn.
14 Bảng 1.2 Thành phần chất dinh dưỡng trong các loại bùn cặn nước thải, % trọng lượng khô Nguyên tố Cặn tươi Bùn cặn đã Bùn hoạt tính Phân chuồng dinh dưỡng lên men Nitơ 1,6-4 1,7-6 2,4-6,5 2-2,6 Phốt pho 0,6-5,2 0,9-6,6 2,3-8 1,3-1,6 Kali 0,2-0,6 0,2-0,5 0,3-0,4 1,8-1,9 Một trong những hướng xử lý kết hợp với sử dụng bùn cặn nước thải sinh hoạt là lên men chúng để tạo khí biogas (chủ yếu là khí metan CH4 chiếm 50 –70%). Bùn cặn và sinh khối thực vật thu hồi từ quá trình xử lý nước thải trên cánh đồng ngập nước, trong hồ sinh vật có khả năng phân huỷ để tạo thành biogas. Khí sinh học thu hồi sau khi khử CO2 bằng nước vôi có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ và nguyên tố dinh dưỡng, là môi trường cho tảo và loại sinh vật khác phát triển. Theo chu trình dinh dưỡng trong vực nước, nó là nguồn thức ăn cho cá và các loại thuỷ sản khác. Tảo và các thực vật nước phát triển trong các hồ sinh vật ổn định hoặc các ao hồ tiếp nhận nước thải không những cung cấp ô xy cho các loại vi khuẩn để ô xy hoá tiếp tục các chất hữu cơ mà còn tổng hợp nên prôtêin trong sinh khối. Trong hồ, tảo và vi khuẩn quan hệ với nhau qua chu trình O2 và CO2. Tảo sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời, CO2 và nguyên tố khoáng khác như N,P,K… để tổng hợp sinh khối. Khoảng 50% tổng prôtêin sinh khối của các ao hồ có nguồn gốc từ tảo. Sản lượng nuôi cấy tảo cao hơn sản lượng trồng hoa màu khác rất nhiều. Đối với từng ngôi nhà hoặc cụm ngôi nhà, ao nuôi tảo là một trong các nút của hệ sinh thái vườn-ao-chuồng (VAC). Tảo không cần thu hồi mà được sử dụng trực tiếp dể làm thức ăn cho các động vật nguyên sinh, cá, vịt. Phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh, các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt đã được làm sạch nên nước thải có thể sử dụng để tưới rau hoặc rửa chuồng trại.
15 Sử dụng nước thải nuôi cá mang lại hiệu quả kinh tế cao, tuy nhiên lượng ô xy đủ, nguồn thức ăn dễ thu nhận và hấp thụ… là các yếu tố cần thiết để cá phát triển. Vì vậy, cá thường được nuôi ở giai đoạn cuối của hệ thống hồ sinh vật. Các loại cá có sản lượng cao thường được nuôi trong môi trường nước thải là trắm, mè, rô phi… Sản lượng cá nuôi ở các vùng nước thải ở nước ta cũng như một số nước khác như Ấn Độ, Thái Lan, Philipin… dao động từ 1,0 đến 3 tấn/ha năm. Sử dụng lại nước thải sau xử lý không những có tác dụng khôi phục nguồn nước ngầm, có hiệu quả đối với nông nghiệp mà còn có nhiều tác dụng khác như sử dụng để làm nguội máy móc trong các ngành công nghiệp, có thể sử dụng cho mục đích giải trí dưới nước (ao hồ phục vụ mục đích bơi lội và lướt ván, câu cá, bơi thuyền và các hoạt động giải trí không tiếp xúc khác), góp phần cải thiện môi trường, giảm nhu cầu cấp nước, tiết kiệm một phần chi phí xử lý nước thải, phục vụ cho đô thị( tưới cây trong công viên, sân chơi thể thao, sân trường, rửa đường, rửa nhà vệ sinh, giặt là…) hay thậm chí có thể xử lý làm nguồn cấp. Các hình thức sử dụng lại nước thải sinh hoạt ngày càng được ứng dụng phổ biến trên thế giới (Xem bảng 1.3). Mục đích chính của việc tái sử dụng nước thải là cung cấp thêm lượng nước cấp bằng cách kéo dài vòng tuần hoàn tự nhiên của nước để đảm bảo sự bền vững của chu trình nước trong tự nhiên và bảo vệ môi trường.
16 Bảng 1.3 Các ứng dụng của việc tái sử dụng nước thải sau xử lý Phạm vi tái sử dụng Ví dụ ứng dụng Không giới hạn Tưới cây trong công viên, sân chơi thể phạm vi ứng dụng thao, sân trường, sân gôn, nghĩa trang, khu dân cư, các vành đai xanh, làm tan Đô thị tuyết. Hạn chế Tưới cho các khu vực với tần suất nhỏ và khu vực có kiểm soát. Mục đích khác Phòng cháy chữa cháy, xây dựng. Cho cây nông Tưới tiêu cho cây lương thực và cây ăn nghiệp quả. Nông nghiệp Cho cây nông Tưới cây lương thực cho gia súc, cây nghiệp và cây lấy sợi, hoa, gieo mầm, cỏ cho gia súc, lương thực cho gia vườn ươm cây giống, đồng cỏ. súc Không giới hạn Không giới hạn đối với những mục đích phạm vi ứng dụng cho vui chơi giải trí dưới nước: ao hồ Cho mục đích giải phục vô cho mục đích bơi lội và lướt trí ván. Hạn chế Câu cá, bơi thuyền và các hoạt động giải trí không tiếp xúc khác. Cải thiện môi Các bãi lọc nhân tạo, cải thiện các bãi trường lọc tự nhiên, tạo thành các dòng chảy. Bổ sung nguồn Bổ sung nguồn nước ngầm để cấp nước nước ngầm cho sinh hoạt, hạn chế sự xâm nhập của nước mặn, kiểm soát hiện tượng suy giảm mực nước ngầm. Cho công nghiệp Cung cấp nước cho hệ thống làm nguội, nước cấp cho nồi hơi, cho nhà vệ sinh, cho dịch vô giặt là, cho hệ thống điều hoà không khí. Cho khu dân cư Phục vô cho việc cọ rửa, giặt là, nhà vệ sinh và hệ thống điều hoà không khí. Tái sử dụng làm Hoà trộn với nước cấp sinh hoạt. nước cấp (Nguồn: Asano và Levine, 1998)
17 1.2 Tình hình xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ở một số nước. Công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt đã được áp dụng phổ biến tại các nước trên thế giới từ rất lâu. Sau đây là một số công nghệ tiêu biểu: 1.2.1 Hệ thống tưới nước thải sau xử lý tại Tunisia ( FAO, 1992) Việc sử dụng nước thải cho nông nghiệp đã được thực hiện ở Tunisia khoảng vài chục năm và giờ đây điều đó trở thành một phần không thể thiếu trong chiến lược dự trữ nguồn nước quốc gia. Năm 1988, chỉ có 26 trạm xử lý nước thải chủ yếu nằm ở duyên hải để chặn ô nhiễm biển đến năm 1996 đã có tới 54 trạm xử lý nước thải. Trong số đó có 16 trạm xử lý bằng phương pháp sinh học với bùn hoạt tính, 2 trạm xử lý với bể lọc sinh học, 5 hồ ổn định và 3 trạm sử dụng mương ô xi hóa. Việc sử dụng nước thải sau xử lý để tưới tiêu được sử dụng theo từng mùa (mùa xuân và mùa hè), nước thải thường được hòa trộn với nước ngầm trước khi tưới cho cây cam quýt và cây ôliu, cây cho gia súc, cây bông, sân gôn và bãi cỏ. Việc tưới nước thải cho các loại rau hoặc các loại cây trồng sử dụng trực tiếp bị cấm bởi Luật nước quốc gia. Văn phòng phát triển nông nghiệp địa phương quản lý toàn bộ hệ thống phân phối nước tưới và yêu cầu tuân theo bộ luật về nước. Hiện nay, một diện tích khoảng 1750 ha đất được tưới bằng nước thải đã qua xử lý. Nhiều dự án mới đang được thực hiện hoặc đang được chuẩn bị tiến hành để tăng diện tích đất tưới bằng sử dụng nước thải đã qua xử lý lên tới 6700 ha, do đó có khoảng 95% nước thải đã được sử dụng cho nông nghiệp. Tại khu vực phát triển quan trọng nhất ở Tunisia nơi có 60% nước thải của quốc gia được tái sử dụng phục vụ 68% diện tích đất nông nghiệp tại nước này. 1.2.2 Kuwait ( FAO, 1992) Nước thải không qua xử lý đã được sử dụng để tưới cho những dự án trồng rừng ở những khu vực xa khu dân cư của Kuwait trong nhiều năm qua. Sau khi có những nghiên cứu của Ủy ban về sức khỏe và khoa học cùng với các chuyên gia tư vấn và tổ chức quốc tế(WHO và FAO), chính phủ Kuwait bắt đầu chương trình xử lý nước thải và sử dụng dòng thải này. Năm 1987, có 4 trạm xử lý nước thải: trạm xử lý Ardiyah công suất 150.000 m3/ngđ xử lý nước thải bậc hai bắt đầu hoạt động năm 1971, trạm
18 xử lý cho các ngôi làng ở khu vực duyên hải công suất 65.000 m3/ngđ; trạm xử lý Jahra công suất 65.000 m3/ngđ đi vào hoạt động năm 1984 và trạm xử lý với hồ ổn định với công suất 10.000 m3/ngđ cũng được xây dựng ở đảo Failaka. Nước thải sau xử lý Ardiyah, trạm xử lý cho các ngôi làng ở vùng duyên hải và trạm xử lý Jahra sử dụng bùn hoạt tính để xử lý nước thải được nâng cấp trong những năm 80 với xử lý bậc ba cùng với khử trùng, lọc cát nhanh trọng lực và cuối cùng là khử trùng bằng Clo. Ban đầu nước thải sau xử lý bậc hai từ trạm xử lý Ariyah được sử dụng để tưới cho cánh đồng thí nghiệm của phòng nông nghiệp Omariyah. Việc thí nghiệm này được tiến hành trong những năm đầu thập kỷ 70 để so sánh sản lượng thu hoạch từ việc tưới cây bằng nước sạch, nước lợ và nước thải sau xử lý. Năm 1975, Liên minh công ty sản xuất nông nghiệp đã thiết lập một cánh đồng với diện tích 850 ha dưới sự cho phép của Chính phủ sử dụng nước thải sau xử lý để tưới cho cây trồng. Các giám đốc của công ty cổ phần này là đại diện cho các tổ chức tư nhân có liên hệ với nông nghiệp Kuwait, đặc biệt là với nơi chế biến các sản phẩm sữa, gia cầm và gia súc. Năm 1975 chỉ một phần diện tích đất nước được trồng trọt; cây trồng chính là cây cho gia súc, cho nông nghiệp và chế biến sữa, sử dụng hệ thống tưới vòi phun dạng quay tròn. Tuy nhiên, các loại cây cà, hành, cây hạt tiêu và các loại cây trồng khác mọc trên khu vực thí nghiệm sử dụng hệ thống tưới dạng phun có thể di chuyển đươc cùng với cách tưới ngập và tưới theo rãnh. 1.3 Tình hình xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ở Việt Nam. Ở Việt Nam hiên nay công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải cũng đã được áp dụng phổ biến tại rất nhiều tỉnh, thành trên cả nước. Công nghệ chủ yếu là mô hình vườn – ao – chuồng (VAC) hầu như được áp dụng trên toàn quốc ở những vùng có chăn nuôi phát triển.
19 Mêtan Nước thải sinh hoạt và nước thải Bể tự hoại chuồng trại Ao nuôi tảo Ao nuôi cá và vịt Nước rửa chuồng trại Tưới rau Nước thấm Hình 1.1 Sơ đồ sử dụng nước thải trong hệ VAC Đối với từng nhà hoặc cụm ngôi nhà ao nuôi tảo là một trong các nút của hệ VAC.Tảo không cần thu hồi mà được sử dụng trực tiếp để làm thức ăn cho các động vật nguyên sinh, cá, vịt. Phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh, các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt đã được làm sạch nên nước thải có thể sử dụng để tưới rau hoặc rửa chuồng trại. Ở quy mô gia đình nếu xây dựng một bể khí sinh học dung tích 3-4 m3 thì sẽ tiết kiệm được chất đốt, lại không bị khói. Ngoài ra ở những nơi không có điện còn dùng khí sinh học để thắp sáng. Về nguyên tắc, khí sinh học có thể thu được từ bất kỳ chất hữu cơ nào và giải phóng được một lượng khí ga từ 0,4-0,6 m3/kg nguyên liệu hữu cơ khô. Phân gia súc còn được phối trộn với các chất thải thực vật, ủ đúng quy trình sẽ cho khí ga và phân sạch hữu cơ sinh học dùng để bón ruộng hoặc để nuôi cá. Ngoài ra, một mô hình tái sử dụng nước thải ở Việt Nam được áp dụng đó là xử lý nước thải bằng công nghệ chi phí thấp nhưng hiệu quả xử lý vi sinh cao (hồ sinh học,
20 bãi lọc trồng cây,…) sau đó dùng nước thải để tưới cây, rửa nhà vệ sinh, nuôi cá, tưới rau,… Một số dự án áp dụng công nghệ sử dụng hồ sinh học xử lý nước thải sau đó sử dụng nước thải để tưới cây cà phê qua đó tiết kiệm được một lượng nước cấp đáng kể là: Dự án Vệ sinh đô thị thành phố Đà Lạt (kết hợp lọc sinh học nhỏ giọt với hồ sinh học hiếu khí bổ sung), Dự án Thoát nước và vệ sinh Thị xã Buôn Ma Thuột (sử dụng chuỗi hồ sinh học ba bậc: hồ kỵ khí, hồ tùy tiện và hồ hiếu khí xử lý bổ sung). Một ví dụ về sử dụng nước thải để nuôi cá vừa để điều hòa nước thải đó là hồ nuôi cá rộng 17 ha ở Yên Sở - Hoàng Mai – Hà Nội. Hồ này lấy nước thải từ sông Kim Ngưu và nước thải đầu ra từ hồ cá được dùng để tưới rau, hay một ao nuôi cá kết hợp xử lý nước thải rộng 6,2 ha ở Quận Hoàng Mai – Hà Nội với sản lượng 28 tấn cá/vụ. Ao cá này lấy nước từ sông Tô Lịch sau đó cho qua một ao xử lý(hồ tùy tiện) trước ao cá và chảy vào ao cá này. Nước thải Bể lắng Hồ kỵ khí Hồ tùy Hồ nuôi tiện cá Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng hồ sinh học kết hợp nuôi cá Một ví dụ về sử dụng nước thải để tưới cây. Từ đầu tháng 4-2011, Công ty Vietnam Land SSG (SSG), chủ đầu tư dự án khu dân cư Saigon Pearl, P.22, Q.Bình Thạnh (Thành phố Hồ Chí Minh), đã quyết định sử dụng một phần trong tổng số 600m3 nước thải/ngày đã qua xử lý và khử trùng (đạt loại A) để tưới cây xanh qua hệ thống phun tưới tự động. Với việc tận dụng nguồn nước này, mỗi tháng ban quản lý tòa nhà đã tiết giảm khoảng 3.000 m3 nước sạch, tương đương hơn 40 triệu đồng/tháng cho cư dân Saigon Pearl. Theo kết quả xét nghiệm định kỳ của Viện Nghiên cứu công nghệ môi trường và bảo hộ lao động, chất lượng nước thải sau xử lý mà ban quản lý tòa nhà dùng tưới cây luôn đạt loại A, có chất lượng cao hơn chất lượng nước sông Sài Gòn ở cùng thời điểm.