Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu lựa chọn phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải sinh hoạt Thị xã Thủ Dầu Một - Bình Dương

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu lựa chọn phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải sinh hoạt Thị xã Thủ Dầu Một - Bình Dương" nhằm nghiên cứu, tìm hiểu các phương án tổ chức thoát nước và mô hình xử lý nước thải cho các đô thị trên thế giới và ở Việt Nam. Lựa chọn phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương. 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 lựa chọn phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải sinh hoạt Thị xã Thủ Dầu Một - Bình Dương

I MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................................1 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.....................................................................................1 3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .................................................................1 4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................2 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................................................2 CHƯƠNG 1................................................................................................................3 TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM ............................................................................................................3 1.1. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ .............................3 1.1.1. Các dạng hệ thống thoát nước đô thị ....................................................3 1.1.1.1. Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn .................................................3 1.1.1.2. Hệ thống thoát nước chung .................................................................4 1.1.1.3. Hệ thống thoát nước nửa riêng ...........................................................4 1.1.1.4. Hệ thống thoát nước hỗn hợp ..............................................................5 1.1.2. Tổ chức thoát nước đô thị .....................................................................5 1.1.2.1. Thoát nước và xử lý nước thải tập trung .............................................5 1.1.2.2. Thoát nước và xử lý nước thải phân tán .............................................6 1.1.2.3. Thoát nước và xử lý nước thải tại chỗ .................................................7 1.1.2.4. Thoát nước và xử lý nước thải kết hợp ................................................7 1.1.3. Xử lý nước thải ......................................................................................8 1.2. MÔ HÌNH THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC ĐÔ THỊ TRÊN THẾ GIỚI 9 1.2.1. Thoát nước và xử lý nước thải ở Liên Bang Nga ....................................9 1.2.2. Thoát nước và xử lý nước thải ở Đức. ..................................................10 1.2.3. Thoát nước và xử lý nước thải tại Nhật Bản .........................................11 1.3. HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC ĐÔ THỊ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ Ở NƯỚC TA ..............................................................................................12 1.3.1. Hiện trạng chung thoát nước và xử lý nước thải tại các đô thị ở Việt Nam ....................................................................................................................12 1.3.2. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải tại các đô thị miền Đông Nam Bộ ở nước ta..............................................................................................18 1.3.2.1. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải tại thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương ..............................................................................................18
II 1.3.2.2. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải tại thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai ..................................................................................................20 1.3.2.3. Hiện trạng thoát nước tại thành phố Hồ Chí Minh ...........................23 CHƯƠNG 2..............................................................................................................26 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CÁC ĐÔ THỊ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ ...........................................26 2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI CÁC ĐÔ THỊ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ, VIỆT NAM...................................................................................26 2.1.1. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................26 2.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ........................................................................27 2.2. TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC ĐÔ THỊ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ .................................................................................................................28 2.2.1. Nguyên tắc tổ chức ..............................................................................28 2.2.2. Hệ thống thoát nước ............................................................................29 2.2.3. Công nghệ xử lý nước thải ..................................................................30 2.2.3.1. Xử lý nước thải chi phí thấp...............................................................30 2.2.3.2. Xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo ..........................................33 2.3. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CÁC ĐÔ THỊ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ ............................................................................................34 2.3.1. Cơ sở lựa chọn công nghệ ...................................................................34 2.3.2. Các tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý nước thải ..............................37 2.3.3. Các mô hình xử lý nước thải có thể áp dụng .....................................41 CHƯƠNG 3..............................................................................................................53 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO THỊ XÃ THỦ DẦU MỘT TỈNH BÌNH DƯƠNG ...........................53 3.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI, ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH ..........53 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ...............................................................................53 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................55 3.1.3. Định hướng quy hoạch ........................................................................56 3.2. TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC THẢI CHO THỊ XÃ THỦ DẦU MỘT, TỈNH BÌNH DƯƠNG...................................................................................................................60 3.2.1. Cơ sở lựa chọn .........................................................................................60 3.2.2. Lựa chọn phương án tổ chức thoát nước ..............................................60 3.2.3. Lưu vực thoát nước .................................................................................61 3.2.4. Lưu lượng nước thải ...............................................................................63 3.2.5. Hệ số không điều hòa ..............................................................................63
III 3.2.6. Vận tốc đường ống ..................................................................................63 3.2.5. Độ dốc tối thiểu ........................................................................................63 3.2.6. Đường kính ống tối thiểu ........................................................................64 3.2.6. Tính toán thủy lực đường ống ................................................................64 3.3. MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO THỊ XÃ THỦ DẦU MỘT, TỈNH BÌNH DƯƠNG...................................................................................................................67 3.3.1. Cơ sở lựa chọn .....................................................................................67 3.3.2. Lưu lượng nước thải, công suất NMXLNT ........................................67 3.3.3. Tính chất nước thải, tải trọng chất bẩn ..............................................67 3.3.4. Mức độ cần thiết làm sạch nước thải .................................................68 3.3.4.1. Mức độ pha loãng ..............................................................................69 3.3.4.2. Xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải theo hàm lượng chất lơ lửng .................................................................................................................70 3.3.4.3. Xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải theo BOD5 ...............71 3.3.4.4. Lựa chọn mức độ cần thiết làm sạch nước thải cho tính toán thiết kế NMXLNT .........................................................................................................72 3.3.5. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải ..................................................72 3.3.5.1. Các phương án công nghệ xử lý nước thải đề xuất ...........................73 3.3.5.2. So sánh, đánh giá các phương án công nghệ xử lý nước thải ...........76 3.3.5.3. Đề xuất phương án công nghệ xử lý nước thải phù hợp ....................79 3.3.6. Tính toán kích thước NMXLNT .........................................................82 3.4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI – MÔI TRƯỜNG CỦA PHƯƠNG ÁN THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI .....................................................................83 3.4.1. Hiệu quả kinh tế - xã hội .....................................................................83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................89 1. KẾT LUẬN .......................................................................................................89 2. KIẾN NGHỊ ......................................................................................................89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................90
IV CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Sơ đồ tổ chức thoát nước và xử lý nước thải đô thị ..............................8 Hình 1-2: Sơ đồ thoát nước liên hệ vùng ở ngoại ô Moscow ...............................10 Hình 1-3: Sơ đồ cải tạo và phát triển hệ thống thoát nước Gramburg..............11 Hình 1-4: Hiện trạng các tuyến ống thoát nước cấp 1 và cấp 2 tại Tp. Hồ Chí Minh..........................................................................................................................25 Hình 2-1: Bản đồ vị trí khu vực miền Đông Nam Bộ, Việt Nam ........................26 Hình 2-2: Ví dụ về bố trí các hồ sinh học thành chuỗi ........................................31 Hình 2-3: Sơ đồ kiểm soát ô nhiễm nguồn nước ..................................................35 Hình 3-1: Vị trí địa lý Thị xã Thủ Dầu Một .........................................................53 Hình 3-2: Phân chia lưu vực thoát nước và các khu vực ưu tiên .......................62 Hình 3-3: Mặt bằng mạng lưới đường ống thoát nước thải riêng ......................66 Hình 3-4: Bố trí mặt bằng NMXLNT phương án công nghệ OD .......................85 Hình 3-5: Bố trí mặt bằng NMXLNT phương án công nghệ CTF .....................86 Hình 3-6: Bố trí mặt bằng NMXLNT phương án công nghệ CAS .....................87 Hình 3-7: Bố trí mặt bằng NMXLNT phương án công nghệ ASBR ..................88
V CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Một số công nghệ xử lý nước thải đang được sử dụng tại các nhà máy xử lý nước thải của Việt Nam ........................................................................15 Bảng 1-2: Bảng tổng hợp các loại cống thoát nước hiện trạng thị xã Thủ Dầu Một ............................................................................................................................19 Bảng 1-3: Thống kê cống hiện trạng trong TP. Biên Hòa ...................................23 Bảng 1-4: Thống kê cống thoát nước hiện trạng cấp 2,3 tại Tp. Hồ Chí Minh .24 Bảng 2-1: Các phương pháp và công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo ...........................................................................................................33 Bảng 2-2: Trọng số các tiêu chí lựa chọn và đánh giá các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đô thị ..............................................................................................40 Bảng 2-3: Các ưu điểm và nhược điểm của công nghệ CAS ..............................41 Bảng 2-4: Các ưu điểm và nhược điểm của công nghệ OD ...............................43 Bảng 2-5: Các ưu điểm và nhược điểm của công nghệ CIF ...............................46 Bảng 2-6: Các ưu điểm và nhược điểm của công nghệ ASBR ...........................50 Bảng 3-1: Cơ cấu kinh tế theo định hướng quy hoạch ........................................57 Bảng 3-2: Cơ cấu lao động theo định hướng quy hoạch......................................57 Bảng 3-3: Tốc độ tăng trưởng bình quân của các ngành, lĩnh vực (%/năm) ....58 Bảng 3-4: Kim ngạch xuất - nhập khẩu (triệu USD) ...........................................58 Bảng 3-5: Hệ số không điều hòa của mạng lưới thoát nước thải ........................63 Bảng 3-6: Khối lượng cống thoát nước thải riêng thị xã Thủ Dầu Một ............65 Bảng 3-7: Tải trọng ô nhiễm tính theo đầu người ................................................67 Bảng 3-8: Tải trọng đầu vào của nước thải ..........................................................68 Bảng 3-9: Tổng Điện năng tiêu thụ của Từng Phương án xử lý (đơn vị KW) ..77 Bảng 3-10: Đánh giá tóm lược bốn phương án xử lý bậc hai .............................78 Bảng 3-11 : Đánh giá theo điểm đối với các Phương án xử lý ...........................79 Bảng 3-12 : Đánh giá định lượng cho 4 tiêu chí quan trọng đối với các phương án xử lý nước thải ....................................................................................................81 Bảng 3-13: Kích thước sơ bộ NMXLNT .............................................................82 Bảng 3-14: Giá thành xây dựng và chi phí quản lý, vận hành các công trình thoát nước và xử lý nước thải đô thị theo nghiên cứu của EPC .........................83
VI PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước thải thị xã Thủ Dầu Một Phụ lục 2: Các chỉ tiêu thiết kế sơ bộ NMXLNT thị xã Thủ Dầu Một
VII CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT ASBR Công nghệ Bùn hoạt tính tuần hoàn BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa CAS Công nghệ Bùn hoạt tính truyền thống COD Nhu cầu ôxy hóa học CTF Công nghệ Lọc nhỏ giọt truyền thống DWF Lưu lượng nước thải mùa khô EPA Tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ JICA Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản KCN Khu công nghiệp kf Hệ số thấm GDP Tổng sản phẩm quốc nội MLSS Chất rắn lơ lửng dạng lỏng hỗn hợp N Nitơ NMXLNT Nhà máy xử lý nước thải NPV Giá trị dòng thuần OD Công nghệ Mương oxy hóa ODA Hỗ trợ phát triển chính thức p.a. trên năm P Photpho p.e. Dân số tương đương QCVN Quy chuẩn Việt Nam SBR Bể phản ứng theo mẻ SS Cặn rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam US$ Đô la Mỹ VND Đồng Việt Nam WWF Lưu lượng nước thải mùa mưa
1 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của đề tài Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực kinh tế cũng như xã hội, bên cạnh đó nảy sinh vấn đề ô nhiễm môi trường và nhiệm vụ bảo vệ môi trường. Trong chiến lược phát triển bền vững quốc gia, bảo vệ môi trường được đặt ra như một mục tiêu tất yếu song song cùng với quá trình phát triển kinh tế-xã hội. Trong những năm gần đây, thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương được biết đến như một trong các trung tâm kinh tế xã hội trọng điểm của miền nam Việt Nam. Nơi đây tập trung nhiều khu công nghiệp, khu đô thị và khu dân cư nhất của toàn tỉnh. Chỉ riêng giá trị sản lượng công nghiệp của khu vực Nam Bình Dương này đã chiếm gần 91% sản lượng của toàn tỉnh. Với sự phát triển toàn diện và nhanh chóng về tất cả các lĩnh vực kính tế - xã hội, việc triển khai thực hiện hệ thống thu gom và xử lý nước thải tại Thị xã Thủ Dầu Một được xem là một trong những vấn đề cấp bách nhằm đảm bảo được môi trường vệ sinh và mỹ quan đô thị, bảo vệ nguồn nước sông Sài Gòn và sông Đồng Nai - nguồn nước thô chính đang cung cấp cho thành phố Hồ Chí Minh. Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp tại Nam Bình Dương hiện chưa được xử lý hoặc chỉ được xử lý một phần khi chảy ra các nguồn nước chung, gây nhiễm bẩn chất lượng nước tại sông Sài Gòn và sông Đồng Nai. Ngoài ra, nước tại các sông này bị tình trạng thủy triều theo chế độ bán nhật triều tác động, gây ra các vấn nạn về vệ sinh môi trường. Từ thực tiễn đó, yêu cầu có một nghiên cứu để lựa chọn và đề xuất phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải tối ưu nhất cho thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương, nhằm đưa đô thị này ngày một phát triển bền vững. 2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu, tìm hiểu các phương án tổ chức thoát nước và mô hình xử lý nước thải cho các đô thị trên thế giới và ở Việt Nam. - Lựa chọn phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương. 3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương và các đô thị miền Đông Nam Bộ nước ta.
2 4. Nội dung nghiên cứu của đề tài - Tổng quan về phương án tổ chức thoát nước và công nghệ xử lý nước thải cho các đô thị trên thế giới và các mô hình đã áp dụng cho các đô thị tại Việt Nam; - Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải tại các đô thị ở miền Đông Nam Bộ, Việt Nam; - Nghiên cứu, đánh giá các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và định hướng quy hoạch phát triển để lựa chọn phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương. 5. Phương pháp nghiên cứu - Kế thừa các nghiên cứu đã có về các phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải cho đô thị trên thế giới và tại Việt Nam; - Thu thập thông tin và tài liệu về hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải, điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế xã hội tại các đô thị miền Đông Nam Bộ; - Khảo sát, thu thập các thông tin về hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải, điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế xã hội, chất lượng nước mặt và nước thải tại thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương; - Phân tích các thông tin thu thập được để viết luận văn.
3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM 1.1. Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải đô thị 1.1.1. Các dạng hệ thống thoát nước đô thị Hiện nay, tùy thuộc vào mục đích yêu cầu tận dụng nguồn nước thải, nhu cầu kỹ thuật vệ sinh và việc xả các loại nước thải vào mạng lưới thoát nước mà người ta phân biệt các loại hệ thống thoát nước: hệ thống thoát nước riêng hoàn thoàn, hệ thống thoát nước chung, hệ thống thoát nước nửa riêng và hệ thống thoát nước hỗn hợp. 1.1.1.1. Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn Đây là kiểu hệ thống thoát nước bao gồm hai hệ thống cống thoát nước riêng biệt. Một loại chỉ thu gom nước mưa sau đó xả ra các sông, hồ, các khu vực trũng. Một loại chỉ thu gom nước bẩn sau đó đưa nước bẩn đã thu gom được đến trạm xử lý nước bẩn, tại đây nước bẩn sẽ được làm sạch đến mức độ cần thiết theo yêu cầu bảo vệ môi trường trước khi xả ra bên ngoài. Ưu điểm: So với hệ thống chung thì hệ thống thoát nước riêng có lợi về mặt xây dựng và quản lý. Giảm được vốn đầu tư xây dựng ban đầu (kích thước cống, công trình làm sạch và trạm bơm nhỏ…) Có sự ưu tiên trong đầu tư xây dựng. Chế độ thủy lực làm việc của hệ thống ổn định. Công tác quản lý duy trì hiệu quả. Nhược điểm: Mùa khô mạng lưới cống thoát nước mưa không hoạt động nên lãng phí. Lưu lượng nước bẩn nhỏ (khoảng 0,5 l/s.ha), đường kính cống nhỏ, độ dốc đặt cống lớn, độ sâu cống lớn. Không thu được nước mưa đợt đầu (5-10 phút đầu của trận mưa). Tổng chi phí đầu tư xây dựng và chi phí quản lý cao.
4 1.1.1.2. Hệ thống thoát nước chung Là kiểu hệ thống thoát nước chỉ có một loại đường cống thu gom cả nước mưa và nước thải, sau đó dẫn tới công trình xử lý hoặc xả ra các sông, hồ, các khu vực trũng .. Hệ thống kiểu này hiện nay đang tồn tại ở tất cả các đô thị của Việt Nam và vẫn còn tồn tại ở rất nhiều đô thị trên thế giới. Ưu điểm: Hệ thống thoát nước chung có ưu điểm là bảo đảm tốt nhất về phương diện vệ sinh, vì toàn bộ phần nước bẩn đều được qua công trình làm sạch trước khi xả ra sông hồ (nếu không xây dựng giếng tràn tách nước mưa). Cả mùa khô và mùa mưa hệ thống đều được khai thác. Lưu lượng nước thoát lớn nên đường kính cống lớn, độ dốc nhỏ, độ sâu đặt cống giảm, tuyến cống ngắn, và không phải xây dựng nhiều trạm bơm chuyển tiếp. Chi phí đầu tư xây dựng và chi phí quản lý thấp nhất trong các kiểu hệ thống thoát nước. Nhược điểm: Chế độ làm việc của cống không ổn định, khả năng tiêu thoát nước thải bị hạn chế do lượng nước thải nhỏ, vận tốc nước nhỏ nên dễ gây lắng cặn, tắc nghẽn cống. Cần phải thường xuyên nạo vét. 1.1.1.3. Hệ thống thoát nước nửa riêng Đây là sự cải tiến của kiểu hệ thống thoát nước chung với việc bố trí thêm hệ thống giếng tách nước mưa, nước thải và các tuyến cống bao thu gom nước thải. Ưu điểm: Tận dụng được hệ thống thoát nước hiện có đối với khu đô thị cũ. Về mặt vệ sinh là tương đối tốt vì toàn bộ nước thải bẩn được làm sạch (mùa khô và khi mưa nhỏ) hoặc được pha loãng với nước mưa (khi mưa lớn) trước khi đổ ra sông, hồ. Thu được nước mưa đợt đầu (5-10 phút đầu của trận mưa) Nhược điểm: Các tuyến cống bao nước bẩn từ các giếng tách đến trạm xử lý phải đặt khá sâu, do ở cuối các tuyến cống chính nên cũng cần trạm bơm chuyển tiếp.
5 Các cửa xả phải xây dựng các cửa chắn đóng mở tự động để không cho nước từ sông chảy vào cống thoát trong mùa khô, khi không có mưa. Quản lý hệ thống tương đối phức tạp. Chế độ làm việc của cống cũng không ổn định, về mùa khô do lượng nước thải nhỏ, vận tốc nước nhỏ nên dễ gây lắng cặn, tắc nghẽn cống. Cần phải thường xuyên nạo vét. 1.1.1.4. Hệ thống thoát nước hỗn hợp Đây là kiểu kết hợp giữa các kiểu hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn và nửa riêng. Ưu điểm: Tận dụng được hệ thống thoát nước hiện có đối với các khu đô thị cũ. Đảm bảo vệ sinh cho các khu đô thị mới. Nhược điểm: Tồn tại song song nhiều kiểu hệ thống mạng lưới thoát nước trong đô thị. Quản lý, vận hành tương đối phức tạp. 1.1.2. Tổ chức thoát nước đô thị Hệ thống thoát nước là tổ hợp những công trình thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ thoát nước. Để đảm bảo hệ thống thoát nước hoạt động được hiệu quả thì phải tiến hành tổ chức thoát nước. Hiện nay, tồn tại các hình thức tổ chức thoát nước như sau: - Thoát nước và xử lý nước thải tập trung. - Thoát nước và xử lý nước thải phân tán. - Thoát nước và xử lý nước thải tại chỗ. - Thoát nước và xử lý nước thải kết hợp. 1.1.2.1. Thoát nước và xử lý nước thải tập trung Khi thoát nước tập trung, nước thải từ các tuyến cống cấp II (tuyến cống lưu vực) đưa về tuyến cống cấp I (tuyến cống chính) sau đó được bơm về trạm xử lý nước thải tập trung. Như vậy nước thải sẽ được dẫn ra khỏi đô thị xử lý đến mức độ yêu cầu và xả ra nguồn nước mặt có khả năng tự làm sạch lớn (đối tượng sông hồ ngoại thành).
6 Ưu điểm: Dạng thoát nước tập trung đảm bảo cho môi trường có độ an toàn cao, ít bị ô nhiễm. Xử lý nước thải tập trung dễ kiểm soát và quản lý. Nhược điểm: Việc đầu tư thoát nước thải tập trung rất tốn kém do việc xây dựng tuyến cống chính dài và sâu, số lượng trạm bơm chuyển tiếp nhiều... Mặt khác khi đô thị phát triển không đồng bộ theo không gian và thời gian việc xây dựng trạm xử lý tập trung và tuyến cống chính là không phù hợp. Việc đầu tư kinh phí lớn cho các công trình này ngay từ đầu rất khó khăn. Phạm vi áp dụng: Áp dụng thoát nước và xử lý nước thải tập trung cho các đô thị mới, có sự phát triển đồng bộ theo không gian và thời gian. 1.1.2.2. Thoát nước và xử lý nước thải phân tán Do khó khăn và không kinh tế khi xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài trên địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường dùng hệ thống thoát nước phân tán theo các lưu vực sông hồ. Do đặc điểm địa hình và sự hình thành các đô thị nước ta, hệ thống thoát nước thường phân ra các lưu vực nhỏ và độc lập. Trạm xử lý nước thải phân tán thường là loại quy mô nhỏ và vừa. Ưu điểm: Xây dựng các trạm xử lý nhỏ và vừa sẽ tận dụng được điều kiện tự nhiên cũng như khả năng làm sạch của các sông hồ đô thị để phân huỷ chất bẩn. Việc xây dựng hệ thống thoát nước dạng phân tán cũng phù hợp với điều kiện kinh tế hạn hẹp và sự phát triển đô thị. Tổng giá thành xây dựng hệ thống thoát nước phân tán giảm đáng kể do không phải xây dựng các tuyến thoát nước thải tập trung, các khu vực đô thị trong cùng một lưu vực thường được phát triển đồng thời, do đó việc xây dựng hệ thống thoát nước phân tán sẽ không bị lãng phí. Các công trình xử lý phân tán thường được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý. Nhược điểm: Nhược điểm chính của hệ thống thoát nước phân tán là dễ làm mất cảnh quan do việc xây dựng trạm xử lý bên trong đô thị. Nếu thiết kế và vận hành không đúng kỹ thuật có thể gây ra mùi hôi thối khó chịu ảnh hưởng đến môi trường khu đô thị xung quanh. Nếu trong nước thải sau khi xử lý hàm lượng nitơ (N) và phốt pho (P)
7 còn cao có thể gây nhiễm bẩn thứ cấp cho sông hồ đô thị do hiện tượng phú dưỡng. Trạm xử lý nước thải phân tán có quy mô, công nghệ và mức độ xử lý rất khác nhau, do đó việc quản lý và vận hành chúng rất phức tạp. Việc tìm vị trí đặt các trạm xử lý phân tán trong đô thị cũng có thể gặp nhiều khó khăn. Phạm vi áp dụng: Thoát nước phân tán thích hợp cho các đô thị có dạng hệ thống thoát nước riêng hoặc nửa riêng, nằm trong vùng địa hình bằng phẳng nhiều sông hồ... Các ví dụ điển hình cho hệ thống thoát nước phân tán là: hệ thống thoát nước Hà Nội với 7 vùng, hệ thống thoát nước thành phố Đà Lạt với 5 khu vực... 1.1.2.3. Thoát nước và xử lý nước thải tại chỗ Ưu điểm: Mạng lưới thoát nước cục bộ có thể có đường cống hoặc không có đường cống, trạm xử lý có hiệu quả xử lý khá cao, quản lý và vận hành đơn giản. Nhược điểm: Do các công trình của trạm xử lý bố trí gần nhà ở và khu dân cư nên điều kiện vệ sinh còn hạn chế. Phạm vi áp dụng: Trong trường hợp các đối tượng thoát nước nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc cách xa hệ thống thoát nước tập trung, người ta thường sử dụng hệ thống thoát nước thải cục bộ kết hợp với xử lý tại chỗ. Nước thải sau khi xử lý đạt các tiêu chuẩn vệ sinh được cho thấm vào đất hoặc thải trực tiếp vào sông hồ... Ví dụ điển hình cho thoát nước cục bộ là ở khu vực Linh Đàm - Định Công - Pháp Vân thuộc phía Nam Hà Nội 1.1.2.4. Thoát nước và xử lý nước thải kết hợp Trong một số trường hợp đặc biệt, điều kiện địa hình phức tạp có thể phải tổ chức thoát nước và xử lý nước thải theo hình thức kết hợp. Có thể tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phân tán kết hợp với thoát nước và xử lý nước thải tại chỗ; thoát nước và xử lý nước thải tập trung kết hợp với thoát nước và xử lý nước thải phân tán; hoặc kết hợp cả 3 hình thức trên.
8 CÊp n-íc c«ng nghiÖp CÊp n-íc sinh ho¹t CÊp n-íc sinh ho¹t N-íc m-a Nhµ m¸y, xÝ nghiÖp Khu d©n c- 1 Khu d©n c- 2 §« thÞ tuÇn hoµn CÊp n-íc N-íc m-a ®ît ®Çu 1 Xö lý t¹i chç Xö lý t¹i chç 2 2 T¸i sö dông T¸i sö dông 3 Nguån tiÕp nhËn n-íc th¶i Hình 1-1: Sơ đồ tổ chức thoát nước và xử lý nước thải đô thị 1. Vị trí đặt trạm xử lý nước thải công nghiệp 2. Vị trí đặt trạm xử lý nước thải sinh hoạt phân tán 3. Vị trí đặt trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung 1.1.3. Xử lý nước thải Xử lý nước thải là giai đoạn cuối cùng của hệ thống thoát nước thải. Xử lý nước thải là quá trình công nghệ làm cho nước thải trở nên sạch hơn, đủ tiêu chuẩn vệ sinh để xả vào môi trường tiếp nhận. Xử lý nước thải bao gồm 3 bậc: Xử lý bậc 1 (xử lý sơ cấp), xử lý bậc 2 (xử lý thứ cấp) – xử lý sinh học, xử lý bậc 3 – loại bỏ N, P. Xử lý nước thải bậc 1 Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Có nhiều loại bể lắng như bể lắng 2 vỏ, bể tự hoại, bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian,... Kết quả xử lý của công đoạn xử lý sơ bộ là loại bỏ được một phần cặn lơ lửng và các chất nổi như dầu, mỡ. v.v... đồng thời với việc phân hủy kỵ khí cặn lắng ở phần dưới các công trình ổn định cặn. Xử lý nước thải bậc 2 Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và chất hữu cơ ổn định kết thành bông cặn để loại bỏ ra khỏi nước thải.
9 Các công trình và thiết bị dùng trong công đoạn xử lý thứ cấp có thể chia thành 2 nhóm: - Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện tự nhiên. - Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện nhân tạo. Xử lý nước thải bậc 3 Xử lý bậc 3 thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao (khử N, P). Có thể dùng các công trình, thiết bị sau: - Lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước, lọc qua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước. - Xử lý hóa chất để ổn định chất lượng nước. - Dùng hồ sinh học để xử lý thêm... 1.2. Mô hình thoát nước và xử lý nước thải các đô thị trên thế giới Hiện nay trên thế giới có rất nhiều mô hình thoát nước và xử lý nước thải cho các đô thị. Các mô hình thoát nước và xử lý nước thải được phát triển qua các thời kỳ. Phụ thuộc vào thời kỳ phát triển kinh tế xã hội để xây dựng các hệ thống thoát nước và xử lý nước thải khác nhau. 1.2.1. Thoát nước và xử lý nước thải ở Liên Bang Nga Nước Nga có một hệ thống hạ tầng phát triển đồng bộ, hạ tầng thoát nước đã được trang bị từ những năm 1840-1898, nhưng còn đơn sơ. Tiêu chuẩn cấp nước từ 20-50l/người/ngđ, tỷ lệ người dân được phục vụ thoát nước đô thị chỉ 9% nhưng đã có một số công trình xử lý nước thải dạng cánh đồng tưới. Từ sau cách mạng tháng 10 Nga đã có tới 1100 đô thị được trang bị hệ thống cấp thoát nước. Trong đó 65% đô thị sử dụng cống chung, còn lại hệ thống riêng và nửa riêng. Có nhiều công trình xử lý nước thải công suất lớn trên 1 triệu m3/ngđ. Mô hình thoát nước liên hệ vùng đã được áp dụng phổ biến.
10 Hình 1-2: Sơ đồ thoát nước liên hệ vùng ở ngoại ô Moscow 1. Thành phố Seleova 2. Thành phố Kalinigrad 3. Thành phố Ivansepka 4. Thành phố Friazino 5. Làng Zaventu Ilitra 6. Làng Momntopka Tuyến cống dẫn nước thải chính Trạm bơm, trạm xử lý nước thải 1.2.2. Thoát nước và xử lý nước thải ở Đức. Đức là một trong những nước có nền kinh tế phát triển, với một nền công nghiệp phát triển đã gây ra ô nhiễm một cách trầm trọng về môi trường. Thành phố Gamburg có trên 1,75 triệu dân, có dòng sông Elba chảy qua thành phố. Công tác xây dựng công trình thoát nước đã bắt đầu từ những năm 1840 với hệ thống cống chung. Sau này xây dựng cống thoát nước riêng cho khu vực phát triển. Hệ thống thoát nước được xây dựng đầy đủ với chiều dài 440km đường cống. Hệ thống bao gồm 5 trạm xử lý nước thải, 87 trạm bơm, 72 km cống áp lực, 12km cống điu-ke và 52 hồ điều hòa.
11 Hình 1-3: Sơ đồ cải tạo và phát triển hệ thống thoát nước Gramburg B-Vilgelmeburg F – Gramburg Bc- Phía Đông H- Niendopf - Bergedopf - Trạm xử lý nước thải hiện tại - Trạm xử lý nước thải đang hoặc sẽ xây dựng - Ranh giới các lưu vực mà các trạm xử lý phục vụ - Cửa xã nước - Cống góp chính hiện trạng hoặc đang xây dựng - Cống góp chính dự kiến xây dựng - Trạm bơm hiện có hoặc đang xây dựng - Trạm bơm dự kiến xây dựng 1.2.3. Thoát nước và xử lý nước thải tại Nhật Bản Nhật Bản là một trong những nước phát triển công nghiệp rất sớm. Từ những năm 1583 – 1890 nước này đã xây dựng hệ thống thoát nước và trạm xử lý nước thải, hiện tại một số công trình vẩn được sử dụng. Đồ án quy hoạch tổng thế thoát nước và xử lý nước thải thành phố Tokyo đã được nghiên cứu và thông báo cho
12 người dân từ những năm 1908. Đồ án quy hoạch thoát nước tổng thể cho thành phố Osaka năm 1925, hiện nay đã thực thi và đang hoạt động. Tỷ lệ người dân được sử dụng hệ thống thoát nước tại các thành phố này đạt 99%. Hệ thống thoát nước thải chủ yếu dùng cống chung. Nguyên nhân sử dụng hệ thống cống chung bởi một phần do lịch sử để lại và một phần do qũy đất chật hẹp nên không cho phép xây dựng hai hệ thống thoát nước trên một đường phố. 1.3. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải các đô thị miền Đông Nam Bộ ở nước ta 1.3.1. Hiện trạng chung thoát nước và xử lý nước thải tại các đô thị ở Việt Nam Hiện nay, hệ thống thoát nước phổ biến nhất ở các đô thị Việt Nam là hệ thống thoát nước chung. Phần lớn những hệ thống này được xây dựng cách đây 100 năm, chủ yếu để thoát nước mưa, ít khi được sửa chữa, duy tu, bảo dưỡng nên đã xuống cấp nhiều; việc xây dựng bổ sung được thực hiện một cách chắp vá, không theo quy hoạch lâu dài, không đáp ứng được yêu cầu phát triển đô thị. Các dự án thoát nước đô thị sử dụng vốn ODA đã và đang được triển khai thực hiện thường áp dụng kiểu hệ thống chung trên cơ sở cải tạo, nâng cấp hệ thống hiện có. Tuy nhiên, cá biệt như thành phố Huế áp dụng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn. Đối với các khu công nghiệp, được xây dựng từ năm 1994 đến nay, việc tổ chức hệ thống thoát nước theo dạng phổ biến trên thế giới. Thông thường có hai hoặc ba loại hệ thống thoát nước riêng biệt. Trường hợp có ba hệ thống cho ba loại nước thải: nước mưa, nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt; Trường hợp hai hệ thống: nước mưa thoát riêng, còn nước thải sản xuất sau khi đã qua xử lý sơ bộ tại các nhà máy thì thoát chung và xử lý cùng với nước thải sinh hoạt. Để đánh giá khả năng thoát nước người ta thường lấy tiêu chuẩn chiều dài bình quân cống trên đầu người. Các đô thị trên thế giới tỷ lệ trung bình là 2m/người, ở nước ta tỉ lệ này tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng là 0,2 đến 0,25m/người, còn lại chỉ đạt từ 0,05 đến 0,08m/người. Mặt khác, trong từng đô thị mật độ cống khác nhau, khu trung tâm đặc biệt là các khu phố cũ, mật độ cống thoát nước thường cao hơn các khu vực mới xây dựng. Ngoài ra, nhiều đô thị còn chưa có hệ thống thoát nước, nhất là các thị xã tỉnh lỵ vừa được tách tỉnh. Theo thống kê sơ bộ của các công ty tư vấn và từ những báo cáo của các sở xây dựng, một số đô thị có hệ thống thoát nước hết sức yếu kém như: Tuy Hòa (Phú Yên) hệ thống thoát nước mới phục vụ cho khoảng 5% diện tích đô thị, thành phố Quy Nhơn (Bình Định) 10%, Buôn Mê Thuột (Đắc Lắc) 15%, Cao Bằng 20%... Các đô thị có
13 hệ thống thoát nước tốt nhất như Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh và một số đô thị nhỏ như Lào Cai, Thái Bình cũng chỉ phục vụ khoảng 60%. Theo đánh giá của các công ty thoát nước, công ty môi trường đô thị tại các địa phương và các công ty tư vấn, thì có trên 50% các tuyến cống đã bị hư hỏng nghiêm trọng cần phải sửa chữa, 30% các tuyến cống đã xuống cấp, chỉ khoảng 20% vừa được xây dựng là còn tốt. Các kênh rạch thoát nước chủ yếu là các kênh rạch tự nhiên, nền và thành bằng đất do vậy thường không ổn định. Các cống, ống được xây dựng bằng bê tong hoặc xây gạch, tiết diện cống thường có hình tròn hoặc hình chữ nhật, có một số tuyến cống hình trứng. Ngoài ra, tại các đô thị tồn tại nhiều mương đậy nắp đan hoặc mương hở, các mương này thường có kích thước nhỏ có nhiệm vụ thu nước mưa và nước bẩn ở các cụm dân cư. Các hố ga thu nước mưa và các giếng thăm trên mạng lưới bị hư hỏng nhiều ít được quan tâm sửa chữa ngay gây khó khăn cho công tác quản lý. Theo báo cáo của các công ty thoát nước và các công ty môi trường đô thị, tất cả các thành phố, thị xã của cả nước đều bị ngập úng cục bộ trong mùa mưa. Có đô thị 60% đường phố bị ngập úng như Buôn Mê Thuột (Đắc Lắc), thành phố Hồ Chí Minh (trên 100 điểm ngập), Hà Nội (trên 30 điểm), Đà Nẵng, Hải Phòng cũng có rất nhiều điểm ngập úng. Thời gian ngập kéo dài từ 2 giờ đến 2 ngày, độ ngập sâu lớn nhất là 1m. Ngoài các điểm ngập do mưa, tại một số đô thị còn có tình trạng ngập cục bộ do nước thải sinh hoạt và công nghiệp (Buôn Mê Thuột, Cà Mau). Ngập úng gây ra tình trạng ách tắc giao thông, nhiều cơ sở sản xuất dịch vụ ngừng hoạt động, du lịch bị ngừng trệ, hàng hóa không thể lưu thông. Hàng năm thiệt hại do ngập úng theo tính toán sơ bộ lên tới hàng nghìn tỷ đồng. Trong những năm gần đây, Việt Nam đã xây dựng và thực hiện một số dự án xử lý nước thải đô thị hầu hết từ nguồn vốn ODA thông qua các tổ chức như Ngân hàng Thế giới (WB), Ngân hàng Tái thiết Đức (KfW), Ngân hàng hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA)... Các quy trình xử lý nước thải được áp dụng hoặc đang xem xét bao gồm: - Công nghệ bùn hoạt tính - Công nghệ SBR và SBR cải tiến - Bể lọc nhỏ giọt - Xử lý sơ cấp - Hồ và phá sinh học