TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG NGUYỄN ĐÌNH TUẤN TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRAṂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOAṬ CHO DƯ ̣ÁN XÂY DƯṆG KHU PHỨC HƠP̣ THƯƠNG MAỊ KHÁCH SAṆ – CĂN HÔ ̣ TROPICANA NHA TRANG, THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÒA, CÔNG SUẤT 600M3NGĐ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT 2 NGÀNH KHOA HOC̣ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ L.
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, việc bảo vệ môi trường, đặc biệt là xử lý nước thải sinh hoạt, trở thành một vấn đề quan trọng để phát triển bền vững Đối với khu thương mại dịch vụ, việc tuân thủ quy định pháp luật không chỉ đảm bảo sức khỏe khách hàng mà còn nâng cao chất lượng dịch vụ và hình ảnh thương hiệu Do đó, cần xây dựng hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột A, nhằm góp phần bảo vệ môi trường nước và tạo thiện cảm với khách hàng đối với dự án.
Dựa vào cơ sở ở trên, sinh viên đã lựa cho ̣n và thực hiê ̣n Đồ án kĩ thuâ ̣t 2
Tính toán và thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho dự án khu phức hợp Thương mại - Khách sạn - Căn hộ Tropicana Nha Trang, tọa lạc tại Thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa, với công suất 600m3/ngày.
Mu ̣c tiêu thực hiê ̣n
Tính toán và thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho dự án khu phức hợp Thương mại - Khách sạn - Căn hộ Tropicana Nha Trang, tọa lạc tại Thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa, có công suất 600m³/ngày Trạm xử lý đảm bảo chất lượng đầu ra đạt cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT, góp phần an toàn cho việc xả thải vào hệ thống thoát nước thải của thành phố.
Đối tươ ̣ng và pha ̣m vi thực hiê ̣n
Đối tượng: Nước thải sinh hoa ̣t của dự án xây dựng khu phức hợp Thương ma ̣i
- Khách sa ̣n – Căn hô ̣ Tropicana Nha Trang, Thành Phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa
Pha ̣m vi: khu phức hợp Thương ma ̣i - Khách sa ̣n – Căn hô ̣ Tropicana Nha Trang, Thành Phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa.
Nô ̣i dung thực hiê ̣n
Dự án xây dựng khu phức hợp thương mại - khách sạn và căn hộ Tropicana Nha Trang tọa lạc tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa, hứa hẹn mang đến một không gian sống và nghỉ dưỡng đẳng cấp Khu vực dự án không chỉ sở hữu vị trí đắc địa mà còn được thiết kế hiện đại, đáp ứng nhu cầu của cư dân và du khách Với sự kết hợp hoàn hảo giữa thương mại và dịch vụ lưu trú, Tropicana Nha Trang sẽ tạo ra một điểm đến lý tưởng cho những ai yêu thích sự tiện nghi và sang trọng.
Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải
Đề xuất công nghê ̣ xử lý và lựa cho ̣n công nghê ̣ xử lý phù hợp
Tính toán, thiết kế các ha ̣ng mu ̣c công trình theo sơ đồ đã áp du ̣ng
Thực hiê ̣n bãn vẽ kỹ thuâ ̣t
Phương pháp thực hiê ̣n
Phương pháp tổng hợp và thu thập số liệu bao gồm việc thu thập tài liệu và thông tin liên quan đến khu vực, bao gồm các yếu tố như điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường.
Phương pháp so sánh trong xử lý nước thải bao gồm việc phân tích thành phần và tính chất của nước thải, sau đó so sánh với các tiêu chuẩn như QCVN và TCVN Qua đó, chúng ta có thể xác định công nghệ xử lý phù hợp nhất Bên cạnh đó, việc so sánh ưu – nhược điểm của từng công nghệ sẽ giúp tìm ra giải pháp tối ưu cho việc xử lý nước thải hiệu quả.
Phương pháp tham khảo tài liệu: tham khảo các tài liê ̣u uy tín và góp ý của các chuyên gia đã giúp cho viê ̣c thiết kế được hoàn chỉnh
Phương pháp tính toán dựa trên việc sử dụng các số liệu có sẵn để xử lý và phân tích, từ đó thiết kế các giải pháp phù hợp với các quy chuẩn và tiêu chuẩn đã được đặt ra.
Phương pháp tin học bao gồm việc sử dụng phần mềm Word để soạn thảo văn bản và phần mềm Autocad để mô tả các công trình, đơn vị trong hệ thống xử lý.
Ý nghi ̃a khoa ho ̣c và thực tiễn
Các tài liệu thu thập trong quá trình thực hiện dự án và kết quả tính toán, thiết kế các công trình đơn vị trong dự án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho xử lý nước thải sinh hoạt.
Sinh viên đã tích lũy nhiều kiến thức thực tế chuyên ngành thông qua việc thực hiện dự án, từ đó hoàn thiện bản thân hơn Dự án này nhằm ngăn chặn các tác động ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt đối với môi trường nước tại Thành phố Nha Trang, Khánh Hòa.
TỔNG QUAN
Tổng quan về khu dự án
Dự án tọa lạc tại số 40 Trần Phú, phường Lộc Thọ, Nha Trang, Khánh Hòa, với tổng diện tích 11.000 m² Vị trí của dự án rất thuận lợi, nằm gần các tiện ích và dịch vụ quan trọng trong khu vực.
Hình 2 1:Vi ̣ trí đi ̣a lý khu khu phức hợp Thương ma ̣i - Khách sa ̣n – Căn hô ̣
Ranh giới của dự án được xác đi ̣nh như sau:
Phía Bắc giáp khách sa ̣n Havana
Phía Đông giáp đường Trần Phú lô ̣ giới 26m
Phía Tây giáp khách sa ̣n Viễn Đông
Phía Nam giáp khách sa ̣n The Lodge
Khu đất của dự án được xác định bởi 6 điểm mốc theo hệ tọa độ VN2000, với các tọa độ thể hiện rõ ràng trong hình và bảng kèm theo.
Hình 2 2: Bản vẽ quy hoa ̣ch Tropicana Nha Trang kèm mốc giới
Bảng 2 1: To ̣a đô ̣ mốc giới của dự án
Tên Mốc To ̣a đô ̣ Khoảng cách
2.1.2 Khí hâ ̣u và thủy văn
Nha Trang nằm giữa vĩ tuyến 12 và 13, có hai mùa chính: mùa mưa từ tháng 10 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 10 Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 24°C đến 30°C, với độ ẩm cao từ 76% đến 80% Tốc độ gió trung bình đạt ≥ 4m/s từ các hướng gió phổ biến Tần suất bão đổ bộ vào Nha Trang thấp hơn nhiều so với mức trung bình của cả nước.
Nha Trang có hai con sông chính chảy ngang qua là sông Cái và sông Quán Trường
2.1.3 Hiê ̣n tra ̣ng môi trường của khu vực
Chất lượng không khí đã được cải thiện đáng kể trong những năm gần đây, với nồng độ bụi tại các khu dân cư đều nằm trong giới hạn cho phép.
Chất lượng nguồn nước mặt và nước ngầm đều đạt tiêu chuẩn, trong khi đó, mương tiếp nhận nước thải cũng có các chỉ số kim loại nặng nằm trong giới hạn cho phép.
2.1.4 Tổng quan về điều kiê ̣n kinh tế và xã hô ̣i
Năm 2020, dân số toàn thành phố Nha Trang là 426.188 người, tổng thu ngân sách đa ̣t 2.949 tỷ đồng
Cơ sở vật chất tại thành phố Nha Trang và tỉnh Khánh Hòa hoạt động hiệu quả, đặc biệt trong công tác y tế Điều này đã góp phần quan trọng giúp địa phương kiểm soát dịch bệnh và thích ứng với tình hình mới trong thời gian dịch bệnh diễn ra.
Tổng quan về nước thải sinh hoa ̣t
2.2.1 Nguồn phát sinh và đă ̣c tính của nước thải
Nước thải sinh hoạt đô thị là loại nước đã qua sử dụng cho các hoạt động như tắm, giặt, tẩy rửa và vệ sinh cá nhân Nước thải này thường được thải ra từ các hộ gia đình, trường học, cơ quan, bệnh viện và các công ty, trong đó có chứa nhiều chất bẩn làm biến đổi đặc tính của nước.
Nước thải sinh hoạt thường chứa các chất ô nhiễm như cặn bã hữu cơ (TSS), chất hữu cơ hòa tan (BOD5/COD), dinh dưỡng (N, P) và vi khuẩn gây bệnh (E.Coli, Coliform).
Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào 2 yếu tố : lưu lượng nước thải và tải trọng chất bẩn tính theo đầu người
Tải trọng chất bẩn theo đầu người thay đổi tùy thuộc vào mức sống, điều kiện sống, tập quán sinh hoạt và khí hậu của từng khu vực Mỗi vùng miền sẽ có những mức tải trọng khác nhau, phản ánh sự đa dạng trong điều kiện sống và thói quen của người dân.
Tải tro ̣ng chất bẩn tính theo đầu người được thể hiê ̣n ở bảng dưới đây
Bảng 2 2: Tải tro ̣ng chất bẩn tính theo đầu người
Chỉ tiêu ô nhiễm Hê ̣ số phát thải
Các quốc gia gần gũi với Việt Nam (g/người/ngày)
Chất rắn lơ lửng
Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp là một lĩnh vực quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng Các tiêu chuẩn thiết kế cho mạng lưới thoát nước và công trình bên ngoài được quy định trong TCXDVN 7957:2008, nhằm đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình xử lý Việc tính toán và thiết kế công trình xử lý nước thải cần tuân thủ các hướng dẫn cụ thể để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và bảo vệ tài nguyên nước.
2.2.2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoa ̣t
Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào nguồn gốc của nó Lượng nước thải trong một khu dân cư liên quan chặt chẽ đến dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Bên cạnh đó, thói quen sinh hoạt cũng ảnh hưởng đến mức độ phát sinh nước thải.
Thành phần của nước thải sinh hoa ̣t gồm 2 loa ̣i:
Loa ̣i 1: Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
Nước thải nhiễm bẩn từ các chất thải sinh hoạt bao gồm cặn bã, dầu mỡ từ bếp, chất tẩy rửa, và các chất hoạt động bề mặt từ phòng tắm cùng nước rửa vệ sinh sàn nhà.
Nước thải sinh hoạt có tính chất dễ phân hủy sinh học, chứa nhiều thành phần vô cơ và vi sinh vật Những vi sinh vật này có thể gây ra các bệnh như tả, kiết lỵ và thương hàn.
Chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm 52% tổng lượng chất, bao gồm cặn bã thực vật như rau, hoa quả, giấy và chất hữu cơ động vật như chất bài tiết của con người và động vật Theo đặc tính hóa học, các chất hữu cơ chủ yếu gồm protein (40-60%), hydrat carbon (25-50%), chất béo và dầu mỡ (10%), cùng với ure là chất hữu cơ quan trọng Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải dao động từ 150 đến 450 mg/l theo trọng lượng khô, trong đó 20-40% là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học Chất vô cơ trong nước thải chiếm 48%, chủ yếu gồm đất, cát, các acid, bazo vô cơ và dầu khoáng.
Bảng 2 3: Tải lượng và nồng đô ̣ chất bẩn trong nước thải sinh hoa ̣t
Các chất rắn dễ bay hơi 65 – 85 380 – 500
Cặn lơ lửng dễ bay hơi 35 – 50 150 – 240
(Nguồn: Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ – Trần Đức Hạ – NXB Khoa học và Kĩ thuật)
2.2.3 Các thông số ô nhiễm đă ̣c trưng của nước thải
Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước
Bản chất của chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – SS) có thể là:
Các chất vô cơ không tan ở da ̣ng huyền phù: phù sa, bùn, ha ̣ sét, gỉ sét
Các chất hữu cơ không tan
Các vi sinh vâ ̣t (vi khuẩn, tảo, vi nấm, đô ̣ng vâ ̣t nguyên sinh…)
Chất rắn lơ lửng trong nước sẽ làm cản trở và tiêu tốn nhiều hóa chất trong quá trình xử lý
H2S (mùi trứng thối) là một chất gây mùi đặc trưng mạnh mẽ Trong quá trình phân hủy yếm khí, có thể hình thành các khí như indol, skatol, cadaverin và cercaptan, những khí này thường tạo ra mùi khó chịu hơn cả H2S.
Mỗi loại nước thải có màu sắc khác nhau, do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc sản phẩm từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ Độ màu được đo bằng đơn vị mgPt/L (thang đo Pt – CO) và chỉ có thể sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải Độ màu thường mang tính chất cảm quan, phản ánh tình trạng ô nhiễm của nguồn nước.
2.2.3.2 Thông số hóa ho ̣c Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch và thường được sử du ̣ng để biểu thị tính axit hoă ̣c tính kiềm của nước thải Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trong nước pH ảnh hưởng đến hiệu quả của tất cả quá trình xử lý nước và ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vâ ̣t dưới nước Vì vâ ̣y pH rất có ý nghĩa về khía ca ̣nh sinh thái môi trường
Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)
COD (Chemical Oxygen Demand) là chỉ số đo lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các chất hóa học trong nước, đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ Kết hợp với BOD (Biochemical Oxygen Demand), COD giúp xác định mức độ ô nhiễm không phân hủy sinh học, từ đó hỗ trợ trong việc lựa chọn phương pháp xử lý nước hiệu quả.
Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD)
BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần các hợp chất dễ phân hủy bởi vi sinh vật, theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + O 2 → CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm chung gian
Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO)
DO là lượng oxy hòa tan trong nước, cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước như cá, lưỡng cư, thủy sinh và côn trùng Oxy này thường được tạo ra từ quá trình hòa tan từ khí quyển hoặc thông qua quang hợp của tảo.
Nồng độ oxy tự do (DO) trong nước thường dao động trong khoảng 8 – 10 ppm, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, sự phân hủy hóa chất và quá trình quang hợp của tảo Khi nồng độ DO giảm xuống mức thấp, vi sinh vật trong nước sẽ bị giảm số lượng hoặc chết, do đó, DO trở thành một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các thủy vực.
Nitơ và các hợp chất chứa Nitơ
Trong nước thải sinh hoạt, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ (35%) Nguồn nitơ chính đến từ nước tiểu, với khoảng 1,2 lít/người/ngày, tương đương 12g nitơ, trong đó nitơ amoni N-CO(NH2)2 chiếm 0,7g, còn lại là các loại nitơ khác Ure thường được amoni hóa theo một phản ứng hóa học cụ thể.
Sau đó bi ̣ thối rữa ta ̣o thành NH 3 :
Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoa ̣t
Phương pháp cơ ho ̣c là những phương pháp loa ̣i bỏ chất rắn có kích thước và tỷ tro ̣ng lớn có trong nước thải
Xử lý cơ học là bước đầu tiên trong quy trình xử lý sinh học nước thải, nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn tiếp theo Phương pháp này thường được thực hiện qua các thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ và bổ lọc Việc áp dụng xử lý cơ học giúp hệ thống thoát nước và các công trình xử lý nước thải hoạt động ổn định hơn.
Phương pháp xử lý cơ học có khả năng loại bỏ 60% tạp chất không tan, tuy nhiên, mức giảm BOD lại không đáng kể Để nâng cao hiệu quả của quá trình này, việc áp dụng phương pháp làm thoáng nước thải sơ bộ là rất cần thiết Nhờ đó, tổng hiệu suất của các công trình có thể tăng lên đến 75%, trong khi BOD giảm từ 10 đến 15%.
Mô ̣t số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:
Song chắn rác là công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, có nhiệm vụ loại bỏ rác thải có kích thước lớn như túi ni lông, lá cây và cành cây Việc này giúp ngăn ngừa hư hỏng máy bơm, tắc nghẽn đường ống và mương dẫn nước, đảm bảo quy trình xử lý nước thải diễn ra suôn sẻ.
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại:
Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷ 100mm
Song chắn tinh có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷ 25mm
Song chắn rác có tiết diê ̣n các thanh là hình chữ nhâ ̣t, hình elip hoă ̣c hình tròn được làm bằng inox, thép, gỗ
Hình 2 3: Song chắn rác
Bể lắng cát được lắp đặt sau song chắn và trước bể điều hòa, cũng như trước bể lắng đợt I Chức năng chính của bể lắng cát là loại bỏ các cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, thanh vụn và vỏ trứng có kích thước hạt lớn hơn 0,2mm Việc này giúp bảo vệ các thiết bị cơ khí khỏi sự mài mòn và giảm lượng cặn nặng trong ống, đồng thời cải thiện quy trình xử lý tiếp theo và giảm tần suất làm sạch bể phân hủy.
Bể lắng cát có ba loại chính: bể lắng cát ngang, bể lắng cát thổi cơ khí và bể lắng cát tiếp tuyến Bể lắng cát đứng và lắng cát tiếp tuyến, cùng với thiết bị xyclon hở một tầng hoặc xyclon thủy lực, thường được áp dụng trong các công trình xử lý nước thải phía sau.
Cát được lưu trữ trong bể 2 – 5 ngày sau đó được đem đi phơi để tách nước Nướ c được đưa về xử lý la ̣i, còn cát được đổ bỏ
Hình 2 4: Bể lắng cát ngang
2.3.1.3 Bể tách dầu mỡ Được áp du ̣ng khi nước thải có nhiều dầu mỡ cần xử lý (nước thải bếp ăn, chế biến bơ sữa, trường ho ̣c, bê ̣nh viê ̣n,…) để tách dầu mỡ ra khỏi nước thải trước khi đi đến các công trình tiếp theo Được xây dựng bằng ga ̣ch, bê tông cốt thép, thép,…
Bể điều hòa có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nồng độ và lưu lượng nước thải, thường được xây dựng sau bể lắng cát và trước bể lắng đợt 1 Trong bể điều hòa, quá trình sục khí hoặc khuấy trộn cơ khí được thực hiện để ngăn chặn quá trình lắng, giúp các chất có khả năng tự phân hủy được hòa trộn đều, đồng thời đảm bảo thể tích nước trong bể luôn được đồng nhất.
Hình 2 5:Bể điều hòa
Bể lắng đợt 1 là bước quan trọng trong quy trình xử lý sinh học, yêu cầu hàm lượng chất lơ lửng sau bể phải đạt dưới 150 mg/l Quá trình lắng diễn ra nhờ trọng lực của Trái Đất, giúp tách biệt các chất lơ lửng theo trọng lượng riêng Các chất lơ lửng nặng sẽ lắng xuống đáy bể, trong khi các chất nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước.
Bể lắng đợt 2 được đặt sau công trình xử lý sinh học, nơi khoảng 20% bùn hoạt tính sẽ được giữ lại và tuần hoàn về bể xử lý sinh học, trong khi phần còn lại sẽ được thải bỏ.
Bể lọc là thiết bị quan trọng trong việc tách các phần tử lơ lửng trong nước thải, sử dụng các vật liệu lọc như cát thạch anh, than cốc, và than hoạt tính Bể lọc hoạt động chủ yếu theo hai chế độ: lọc và rửa lọc Quá trình lọc không chỉ giúp xử lý nước thải để tái sử dụng mà còn thu hồi các thành phần quý hiếm có trong nước thải.
Phương pháp hóa học là việc sử dụng một lượng hóa chất nhất định để phản ứng với nước thải, từ đó tạo thành các cặn lắng và chất hòa tan không chứa yếu tố độc hại.
Khi chỉ số pH vượt quá giới hạn cho phép, phương pháp trung hòa sẽ điều chỉnh nước thải có tính axit hoặc bazơ về trạng thái trung tính, với pH đạt từ 6,5 đến 8,5.
Có 4 phương pháp để có thể trung hòa nước thải:
Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
Bổ sung các tác nhân hoá học
Lọc nước axit qua vật liệu có tác nhân trung hoà
Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit
2.3.2.2 Keo tu ̣, ta ̣o bông Được sử du ̣ng để loa ̣i bỏ các chất rắng lơ lửng và các ha ̣t keo có kích thước rất nhỏ mà quá trình lắng không xử lý được vì tốn thời gian Để có thể xử lý được các chất rắn lơ lửng này ta cần thêm các hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer,… giúp chúng kết dính với các că ̣n lơ lửng trong nước thải có tỷ to ̣ng lớn hơn và dễ dàng lắng xuống đáy bể
Các chất keo tu ̣ thường dùng:
Phèn nhôm: Al 2 (SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl, Kal(SO4)2.12H2O,
Phèn sắt: Fe 2 (SO4)3.2H2O, FeSO4 7H2O, FeCl3
Phương pháp này có thể được áp dụng để xử lý nước thải bằng cách khử màu và loại bỏ các chất phân tán không tan Sau khi tạo bông cặn, bông cặn sẽ lắng xuống đáy, giúp làm sạch nước và cải thiện chất lượng nước thải.
Phương pháp này được sử dụng để chuyển đổi các chất ô nhiễm độc hại, như thủy ngân (Hg) và arsenic (As), thành các chất ít ô nhiễm hơn, sau đó loại bỏ chúng khỏi nước thải Các chất oxy hóa như clo ở dạng khí và lỏng, H2O2, O3, nước Javen (NaOCl), kali permanganat (KMnO4) và hypoclorit canxi (Ca(ClO)2) có thể được áp dụng trong quá trình này.
Tổng quan mô ̣t số sơ đồ công nghê ̣ xử lý nước thải sinh hoa ̣t hiê ̣n nay
Để đề xuất sơ đồ xử lý nước thải hiệu quả, sinh viên đã tham khảo một số sơ đồ công nghệ thực tế đang được vận hành thành công.
2.4.1 Sơ đồ công nghê ̣ xử lý nước thải sinh hoa ̣t khu phức hợp nghỉ dưỡng Sông Giá, Hải Phòng
Hình 2 10: Sơ đồ công nghê ̣ xử lý nước thải sinh hoa ̣t khu phức hợp nghỉ dưỡng Sông Giá, Hải Phòng, công suất 500m 3 /ngày
Hố thu gom/Bể tách dầu
Bể lắng Bể chứa bùn
Nguồn tiếp nhâ ̣n Sông Giá
Bể khử trùng Clorien
Nước thải từ nhà bếp chứa hàm lượng dầu mỡ cao sẽ được xử lý tại bể lọc dầu và thu gom từ các công trình như bể tự hoại và bể tách dầu Sau khi tách dầu, nước thải sẽ được chuyển đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ các chất hữu cơ Tiếp theo, nước thải sẽ vào bể anoxic để loại bỏ N, P và BOD Công trình tiếp theo là bể FBR, nơi vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ thành CO2 và nước nhờ cung cấp khí liên tục, giảm BOD và COD từ 80 đến 95% Nước thải sau đó được đưa vào bể lắng để tách bùn và nước, trong đó bùn sẽ được chuyển về bể nén bùn, còn nước sẽ quay lại bể điều hòa, giảm lượng cặn đi 60% Cuối cùng, nước thải sẽ qua bể khử trùng bằng hóa chất NaOCl để loại bỏ E.coli và các vi sinh vật gây bệnh, trước khi được thải ra nguồn tiếp nhận đạt chuẩn A QCVN 14:2008/BTMT Bùn lắng sẽ được thu gom định kỳ bởi đơn vị chức năng.
2.4.2 Sơ đồ công nghê ̣ xử lý nước thải sinh hoa ̣t của khu nhà ở ta ̣i phường Long Tường, quâ ̣n 9, TP Hồ Chí Minh
Ghi chú: Đường hóa chất Đường nước Đường khí Đường bùn
Hình 2 11: Sơ đồ công nghê ̣ xử lý nước thải sinh hoa ̣t của khu nhà ở ta ̣i phường Long Tường, quâ ̣n 9, TP Hồ Chí Minh, công suất 1000 m 3 /ngày
Nước thải nhà vê ̣ sinh
Nước thải sinh hoa ̣t Nước thải từ nhà ăn
Hầm tự hoa ̣i Bể tách dầu
Bể lắng đứng Bể nén bùn Bể khử trùng
Nguồn tiếp nhâ ̣n (sông Ông
Nhiêu) Clo Đường nước Đường hóa chất Đường khí Đường bùn
Thuyết minh sơ đồ công nghê ̣
Toàn bộ nước thải từ nhà vệ sinh và khu vực nhà bếp sau khi qua các bể xử lý sẽ được thu gom và tập trung về hố thu của hệ thống xử lý Tại hố thu, có song chắn rác để loại bỏ chất thải lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo Nước thải sau đó được đưa qua bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ, đồng thời có hệ thống phân phối khí khuấy trộn liên tục Tiếp theo, nước thải vào bể Anoxic để ổn định dinh dưỡng và vi lượng, diễn ra quá trình khử Nitrat, chuyển NH4+ thành NO3- và khử NO3- thành khí Nitơ, đồng thời giảm chất hữu cơ bằng vi sinh thiếu khí Tại bể Aerotank, nước thải từ bể Anoxic được oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật phát triển trên vật liệu bám dính Nước thải sau đó được dẫn qua bể lắng để tách biệt nước và bùn, nước được khử trùng để loại bỏ vi khuẩn gây bệnh trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận, còn bùn được đưa vào bể nén bùn chờ xử lý, nước ép bùn được tuần hoàn ngược về bể thu gom để xử lý lại.
ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Tính toán các thông số của hê ̣ thống xử lý nước thải
3.1.1 Xác đi ̣nh lưu lượng đă ̣c trưng của nước thải
Bảng 3 1: Bảng thống kê nhu cầu sử du ̣ng nước
Stt Ha ̣ng mu ̣c Số lươ ̣ng/Diê ̣n tích
Tiêu chuẩn cấp nước Nhu cầu cấp nước (m 3 /ngày)
1 Khu khách sa ̣n và căn hô ̣
2 Cán bô ̣, công nhân viên
3 Khu nhà hàng 4.514,32 m 2 2 lít/m 2 sàn
4 Khu thương ma ̣i di ̣ch vu ̣
5 Khu hô ̣i nghi ̣ cho thuê
Lượng nước thải sinh hoạt hàng ngày được ghi nhận là 502,25 m³/ngđ Để thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho dự án, lưu lượng nước thải hàng ngày được chọn là 600 m³/ngđ.
Lưu lượng nước thải trung bình ngày đếm : Q = 600 m 3 /ngđ
Lưu lượng trung bình giờ:
24 = 25 (𝑚 3 /ℎ) Lưu lượng trung bình giây:
Hê ̣ số không điều hòa chung được lấy theo bảng sau:
Bảng 3 2: Hê ̣ số không điều hòa chung k 0
Hê ̣ số không điều hòa chung K 0
Lưu lươ ̣ng nước thải trung bình Q tb (l/s)
(Nguồn: TCVN 7957:2008 Thoát nước – Mạng lưới công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế)
Hệ số không điều hòa ngày của nước thải đô thị và khu dân cư K d được xác định trong khoảng 1,15 – 1,3, tùy thuộc vào đặc điểm của từng đô thị Đối với các thành phố lớn nằm trong vùng có điều kiện khí hậu khô nóng quanh năm như Thành phố Hồ Chí Minh, Nha Trang, Vũng Tàu, có thể áp dụng hệ số này để quản lý và xử lý nước thải hiệu quả.
K ngày max và Kngày min ở mức sau:
K ngày max = 1,2 ; K ngày min = 0,9 Lưu lượng lớn nhất giờ:
Lưu lượng nhỏ nhất giờ:
Lưu lượng lớn nhất giây :
Q s max = Q tb s × K 0 max = 7 × 1,2 = 8,4 (l/s) Lưu lượng nhỏ nhất giây :
3.1.2 Thành phần và tính chất nước thải
Bảng 3 3: Thành phần, tính chất nước thải sinh hoa ̣t của khu dự án
STT Thông số nướ c thải đầu vào Đơn vi ̣ Giá tri ̣ QCVN
7 Phosphat (PO4 -)(tính theo P) mg/l 12 6
Nguồn: Công ty cổ phần công nghê ̣ môi trường và xây dựng Sài Gòn
QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt
Đề xuất sơ đồ xử lý
3.2.1 Yêu cầu mức đô ̣ xử lý
Nước thải đầu ra được xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt, cột A, trước khi được dẫn ra hệ thống thoát nước thải chung của thành phố.
Yêu cầu mức đô ̣ xử lý đối với BOD 5
BOD vào : Hàm lượng BOD 5 trong nước thải đầu vào, BODvào = 350 mg/l
BODra: Hàm lượng BOD 5 trong nước thải đầu ra, BOD ra = 30 mg/l
Yêu cầu mức đô ̣ xử lý đối với COD:
COD vào : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, CODvào = 500 mg/l
CODra: Hàm lượng COD trong nước thải đầu ra, CODra = 150 mg/l
Yêu cầu mức đô ̣ xử lý đối với chất lơ lửng TSS
3.2.2 Đề xuất công nghê ̣ xử lý
Theo tỷ số BOD 5/COD đạt 0,7, vượt mức tối thiểu 0,5, cho thấy đã thỏa mãn điều kiện sinh học hiếu khí Tuy nhiên, hàm lượng amoni vượt quá quy chuẩn cho phép, do đó cần phải khử Nitơ Vì vậy, cần thiết phải có công trình xử lý có khả năng khử Nitơ.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ Anoxic – Oxic kết hợp phương pháp sinh học thiếu khí (bể Anoxic) và sinh học hiếu khí (bể Aerotank) Bể Anoxic tạo môi trường thiếu khí để vi sinh vật phân giải Nitơ, chuyển hóa các hợp chất Nitơ thành khí Nitơ tự do Trong khi đó, bể Aerotank là nơi phân hủy các hợp chất hữu cơ, giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.
Dựa vào thành phần và tính chất của nước thải đầu vào, cùng với mức độ cần xử lý theo quy định của pháp luật, chúng tôi đề xuất hai công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho dự án.
Công nghê ̣ 1: Áp du ̣ng bể Anoxic và bể Aerotank
Hình 3 1: Sơ đồ công nghê ̣ xử lý 1 Ghi chú:
Thuyết minh sơ đồ công nghê ̣ 1:
Bể khử trùng Bể Aerotank
Nguồn tiếp nhâ ̣n đa ̣t chuẩn cô ̣t A, QCVN 14:2008/BTNMT
Bể lắng 1 Bể điều hòa Bể tách dầu/Hố thu gom Song chắn rác
Clo Đường nước Đường hóa chất Đường khí Đường bùn
Nước thải từ các điểm sử dụng nước được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ rác thải, bảo vệ các công trình xử lý phía sau Sau đó, nước thải được đưa về bể tách dầu nhằm loại bỏ dầu mỡ và được bơm sang bể điều hòa để ổn định lưu lượng và các thành phần Bể điều hòa được lắp đặt máy thổi khí để tạo sự khuấy trộn, ngăn chặn hiện tượng lắng cặn và phân hủy khí bên trong, tạo ra môi trường đồng nhất cho nước thải trước khi chuyển sang các công trình tiếp theo.
Nước thải tại bể điều hòa được dẫn qua bể lắng 1, nơi có chức năng giảm nồng độ chất rắn lơ lửng (SS) xuống dưới 150 mg/l nhằm đạt yêu cầu trước khi vào công trình sinh học Bùn lắng sẽ được dẫn về bể nén bùn, trong khi nước thải tiếp tục được đưa qua bể Anoxic.
Tại bể Anoxic, quá trình khử Nitrat diễn ra để loại bỏ khí Nitơ khỏi nước thải Sau khi loại bỏ Nitơ, nước thải được dẫn đến bể Aerotank để oxy hóa các chất hữu cơ còn lại Bể này được cung cấp khí liên tục để tạo môi trường hiếu khí và có máy khuấy cơ học nhằm tăng khả năng tiếp xúc của vi sinh vật với các thành phần trong nước thải Một phần nước sẽ được tuần hoàn về bể Anoxic, trong khi phần lớn được đưa xuống bể lắng để lắng cặn bùn Bùn hoạt tính tại bể lắng 2 sẽ được tuần hoàn lại cho bể Aerotank, còn bùn dư sẽ được chuyển qua bể nén bùn Bể nén bùn sẽ tách riêng phần bùn và phần nước bùn, nước bùn được đưa về hố thu gom để xử lý lại Bùn sau khi ép sẽ được đơn vị chức năng thu gom xử lý đúng quy định pháp luật hiện hành Nước thải sau lắng 2 sẽ được cho qua bể khử trùng, sử dụng hóa chất Clo để loại bỏ vi khuẩn gây bệnh như Coliforms và Ecoli.
Nước thải sau khử trùng đa ̣t chuẩn cô ̣t A, QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuâ ̣t quốc gia về nước thải sinh hoa ̣t
Công nghê ̣ xử lý 2: Áp du ̣ng bể SBR
Hình 3 2: Sơ đồ công nghê ̣ xử lý 2
Thuyết minh sơ đồ công nghê ̣
Bể tách dầu/Hố thu gom
Bể điều hòa Máy thổi khí
Bể SBR Bể nén bùn Bể khử trùng
Nguồn tiếp nhâ ̣n đa ̣t Cô ̣t A QCVN 14:2008/BTNMT Bể lắng đứng Đường nước Đường hóa chất Đường khí Đường bùn
Công trình đầu tiên trong hệ thống xử lý nước thải là song chắn rác, nơi nước thải được lọc để loại bỏ các chất thải có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các thiết bị công nghệ phía sau khỏi hư hại.
Nước thải sẽ được chuyển đến bể tách dầu kết hợp hố thu gom để loại bỏ các hạt dầu mỡ, sau đó sẽ được bơm sang bể điều hòa Tiếp theo, nước sẽ được đưa đến bể điều hòa để xử lý tiếp.
Bể điều hòa nước thải có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng và ổn định nồng độ các chất trong nước thải, đồng thời phân hủy một phần BOD, COD và SS trước khi nước thải được xử lý ở các công trình tiếp theo Việc thổi khí liên tục trong bể giúp ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn, đồng thời hỗ trợ quá trình phân hủy kỵ khí, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý của các hệ thống phía sau.
Nước thải tại bể lắng đứng sẽ được loại bỏ hàm lượng cặn lơ lửng, đảm bảo đủ điều kiện để chuyển tiếp qua công trình xử lý sinh học tiếp theo Bùn dư tại đây sẽ được đưa qua bể nén bùn.
Nước thải sau bể lắng đứng 1 được dẫn sang bể SBR, nơi nồng độ Nitơ được giảm thông qua quá trình khử Nitrat của vi sinh vật và oxy hóa các hợp chất hữu cơ để loại bỏ COD và BOD Tại bể này, diễn ra 5 quá trình chính: làm đầy, cung cấp khí, khử Nitơ, lắng và rút nước Bùn sau quá trình lắng sẽ được chuyển qua bể nén bùn, trong khi nước thải sẽ được khử trùng và loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh bằng bể tiếp xúc khử trùng với hóa chất clorua vôi trước khi thải ra môi trường.
Bùn tại bể nén sẽ được tách nước, phần nước bùn sẽ được đưa về hố thu gom để xử lý lại, trong khi bùn dư sẽ được đơn vị chức năng thu gom và xử lý.
Nước khi thải ra hê ̣ thống thoát nước của thành phố phải đảm bào đa ̣t chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cô ̣t A
3.2.3 So sánh và lựa cho ̣n công nghê ̣ xử lý
3.2.3.1 So sánh ưu nhược điểm của hai công nghê ̣ xử lý Đă ̣c điểm giống nhau của 2 công nghê ̣:
Bể Aerotank của phương án 1 và bể SBR của phương án 2 đều sử dụng công nghệ xử lý nước thải sinh học hiếu khí, dựa vào sự phát triển của vi sinh vật để loại bỏ các thành phần độc hại như COD và BOD Mặc dù cả hai công nghệ đều hướng đến mục tiêu xử lý nước thải hiệu quả, nhưng chúng có những đặc điểm và quy trình hoạt động khác nhau.
Sự khác biê ̣t giữa hai công nghê ̣ đưuo ̣c trình bày trong bảng sau:
Bảng 3 4: Ưu và nhược điểm của 2 công nghê ̣
Bể SBR Bể Aerotank Ưu điểm
- Xử lý triê ̣t để các chất hữu cơ có trong nước thải
- Có thể khử N và P với hiê ̣u suất cao
- Không tốn quá nhiều diê ̣n tích xây dựng Vì bể SBR là tích hợp của bể Anoxic, bể
Aerotank và bể lắng 2
- Không cần tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước
- Phù hợp với mo ̣i hê ̣ thống và công suất
- Dễ dàng kiểm soát được các sự cố khi gă ̣p vấn đề
- Các chất hữu cơ được xử lý triê ̣t để
- Hiê ̣u quả xử lý chất ô nhiễm cao: có khả năng khử Nitơ và phospho
- Xây dựng và vâ ̣n hành dễ dàng
- Cấu ta ̣o đơn giản và dễ dàng vâ ̣n hành
- Được sử dung rô ̣ng rãi Nhược điểm
- Vâ ̣n hành phức ta ̣p cần có kiến thức chuyên môn cao
- Hê ̣ thống thổi khí dễ bi ̣ tắc nghẽn do bùn
(bùn trong bể SBR không rút hết) và có thể trôi theo nước ra ngoài môi trường
Trong những ngày nhiệt độ cao, hiện tượng khử nitrat trong quá trình lắng có thể xảy ra, dẫn đến việc khí Nitơ thoát ra ngoài Hiện tượng này làm cho bùn bị đẩy lên, gây khó khăn trong quá trình lắng của bùn.
- Chi phí vâ ̣n hành tốn kém
- Diê ̣n tích xây dựng lớn
- Tốn nhiều điê ̣n năng do viê ̣c bơm tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước
- Thường xuyên cung cấp khí cho bể