I. Tổng quan về thiết kế trạm xử lý nước thải khu đô thị An Bình Tân TP Nha Trang
Khu đô thị An Bình Tân nằm tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Đây là khu dân cư mới với quy hoạch hiện đại, mật độ dân số ngày càng tăng. Lượng nước thải sinh hoạt phát sinh lớn, cần được thu gom và xử lý đạt quy chuẩn trước khi thải ra môi trường. Đồ án tốt nghiệp này đề xuất thiết kế trạm xử lý nước thải công suất 3000 m3/ngày. Mục tiêu đảm bảo nước thải sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột B. Quá trình thiết kế bao gồm tính toán các hạng mục công trình từ thu gom đến xử lý. Hệ thống áp dụng công nghệ sinh học kết hợp xử lý cơ học và hóa lý. Địa hình, khí hậu Nha Trang được xem xét kỹ trong phương án thiết kế. Đồ án do sinh viên Phạm Thị Ngọc Trinh thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Ngọc Thiệp tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh năm 2019.
1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm khu đô thị An Bình Tân
Khu đô thị An Bình Tân thuộc thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Thành phố nằm ven biển miền Trung Việt Nam, có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12 với lượng mưa lớn. Khu đô thị được quy hoạch đồng bộ với hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện đại. Mật độ dân cư tăng nhanh kéo theo nhu cầu xử lý nước thải cấp bách. Địa hình khu vực tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho việc bố trí hệ thống thoát nước và trạm xử lý. Nguồn nước thải chủ yếu từ sinh hoạt hộ gia đình, thương mại dịch vụ.
1.2. Nguồn gốc và tính chất nước thải sinh hoạt khu đô thị
Nước thải sinh hoạt khu đô thị An Bình Tân phát sinh từ nhiều nguồn. Bao gồm nước thải từ nhà ở, công trình công cộng, dịch vụ thương mại. Thành phần chính gồm chất hữu cơ, chất lơ lửng, nitơ, phosphor. Các thông số ô nhiễm đặc trưng: BOD5, COD, TSS, N-NH4+, P-PO43-. Nước thải còn chứa dầu mỡ từ quá trình nấu nướng, chế biến thực phẩm. Hàm lượng vi sinh vật gây bệnh cao. Nước thải có tính chất dễ phân hủy sinh học. Tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0.4 cho thấy khả năng xử lý bằng phương pháp sinh học hiệu quả. Nhiệt độ nước thải dao động theo mùa, ảnh hưởng đến hoạt tính vi sinh vật.
II. Phân tích đặc điểm nước thải và vấn đề ô nhiễm tại khu đô thị
Nước thải sinh hoạt khu đô thị An Bình Tân chứa nhiều thành phần ô nhiễm. Hàm lượng chất hữu cơ cao thể hiện qua chỉ tiêu BOD5 và COD. Chất lơ lửng TSS vượt ngưỡng cho phép nếu không xử lý. Dầu mỡ động vật, thực vật gây tắc nghẽn hệ thống thoát nước. Các hợp chất nitơ, phosphor dẫn đến hiện tượng phú dưỡng nguồn nước tiếp nhận. Vi sinh vật gây bệnh trong nước thải đe dọa sức khỏe cộng đồng. Nếu xả trực tiếp ra môi trường, nước thải sẽ ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Sông Cái Nha Trang chịu áp lực lớn từ nguồn thải đô thị. Cá sinh vật thủy sinh bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Mùi hôi phát sinh từ quá trình phân hủy yếm khí. Cần giải pháp xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường.
2.1. Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt có các thông số ô nhiễm chính cần quan tâm. BOD5 phản ánh hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, thường ở mức 150-300 mg/L. COD cho biết tổng chất hữu cơ trong nước thải, cao hơn BOD5 từ 1.5-2.5 lần. TSS gồm chất lơ lửng vô cơ và hữu cơ, gây đục nước. Nito và Photpho là nguyên nhân gây phú dưỡng. Coliform thể hiện mức độ nhiễm khuẩn. Dầu mỡ gây cản trở quá trình xử lý sinh học. pH nước thải thường dao động 6.5-8.5. Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh học.
2.2. Tác động của nước thải chưa xử lý đến môi trường
Nước thải sinh hoạt xả trực tiếp gây ô nhiễm nghiêm trọng. Chất hữu cơ phân hủy tiêu hao oxy hòa tan trong nước, gây chết cá. Chất lơ lửng lắng đọng làm bồi lấp lòng sông, suối. Dầu mỡ tạo màng trên bề mặt ngăn cản trao đổi oxy. Nitơ, Photpho gây phú dưỡng, tảo phát triển mạnh. Vi sinh vật gây bệnh lây lan qua nguồn nước. Mùi hôi ảnh hưởng đời sống người dân xung quanh. Nước ngầm bị ô nhiễm ảnh hưởng nguồn nước sạch. Hệ sinh thái thủy sinh bị suy thoái. Ô nhiễm kéo dài khó phục hồi.
III. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải công suất 3000 m3 ngày
Trạm xử lý nước thải áp dụng quy trình công nghệ kết hợp nhiều phương pháp. Giai đoạn sơ bộ gồm song chắn rác thô, bể thu gom, lưới lọc rác tinh. Bể tách dầu mỡ loại bỏ mỡ động vật, thực vật trước khi vào hệ thống xử lý chính. Bể điều hòa ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào. Công nghệ sinh học sử dụng bể Anoxic kết hợp Aerotank. Quá trình nitrat hóa và khử nitrat diễn ra đồng thời. Bùn hoạt tính tuần hoàn duy trì mật độ vi sinh vật phù hợp. Bể lắng sinh học tách bùn và nước trong. Bể khử trùng bằng Chlorine diệt vi sinh vật gây bệnh. Bùn dư được xử lý qua bể nén bùn. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT cột B trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
3.1. Quy trình xử lý cơ học và hóa lý ban đầu
Giai đoạn cơ học loại bỏ các tạp chất thô và dầu mỡ. Song chắn rác thô giữ lại rác có kích thước lớn hơn 20mm. Bể thu gom tập trung nước thải từ các nguồn. Lưới lọc rác tinh loại bỏ rác nhỏ hơn 10mm. Bể tách dầu mỡ nhiều ngăn tách mỡ động vật, thực vật. Bể lắng cát loại bỏ hạt cát vô cơ, bảo vệ thiết bị phía sau. Phương pháp keo tụ tạo bông được sử dụng khi cần tăng hiệu quả loại bỏ chất lơ lửng. Công trình đầu mối đảm bảo vận hành ổn định cho toàn hệ thống.
3.2. Công nghệ sinh học xử lý nước thải Aerotank
Bể Aerotank là công trình chính trong quy trình xử lý sinh học. Vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Sục khí cung cấp oxy hòa tan duy trì hoạt tính vi sinh vật. Bùn hoạt tính chứa vi khuẩn hiếu khí chuyển hóa BOD5 và COD. Bể Anoxic phía trước tạo vùng thiếu khí cho quá trình khử nitrat. Bùn tuần hoàn từ bể lắng duy trì nồng độ vi sinh vật. Thời gian lưu nước từ 6-8 giờ đảm bảo hiệu quả xử lý. Hệ thống sục khí khuếch tán phân phối đều oxy trong bể.
IV. Kết luận và ứng dụng thiết kế trạm xử lý nước thải An Bình Tân
Đồ án đã hoàn thành thiết kế trạm xử lý nước thải khu đô thị An Bình Tân. Công suất thiết kế đạt 3000 m3/ngày đêm. Quy trình công nghệ đáp ứng yêu cầu xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT cột B. Các hạng mục công trình được tính toán chi tiết, chính xác. Kết quả thiết kế có thể áp dụng cho các khu đô thị tương tự. Công nghệ Aerotank kết hợp Anoxic mang lại hiệu quả cao. Chi phí đầu tư và vận hành phù hợp điều kiện địa phương. Đồ án đóng góp vào giải pháp bảo vệ môi trường Nha Trang. Nghiên cứu mở rộng có thể tối ưu hóa quy trình, giảm chi phí vận hành.
4.1. Kết quả đạt được của đề tài thiết kế
Đề tài đã hoàn thành đầy đủ các nội dung nghiên cứu. Xác định chính xác lưu lượng và thành phần nước thải đầu vào. Lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện địa phương. Tính toán thiết kế các hạng mục công trình chi tiết. Song chắn rác, bể Aerotank, bể lắng, bể khử trùng được thiết kế đầy đủ. Hiệu suất xử lý BOD5 đạt trên 90%, TSS đạt trên 85%. Nito và Photpho được loại bỏ đáng kể. Chi phí đầu tư ước tính hợp lý. Bản vẽ thiết kế thể hiện rõ ràng bố trí công trình.
4.2. Ứng dụng và hướng phát triển đề tài
Kết quả đề tài có thể áp dụng cho các khu đô thị mới tại Nha Trang. Quy trình công nghệ phù hợp với điều kiện khí hậu miền Trung. Mô hình có thể điều chỉnh cho các công suất khác nhau. Hướng phát triển bao gồm tối ưu hóa hệ thống sục khí tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu áp dụng công nghệ MBR thay thế bể lắng truyền thống. Tích hợp hệ thống giám sát tự động hóa. Thu hồi biogas từ bùn dư tăng hiệu quả kinh tế. Mở rộng quy mô cho khu vực lân cận. Đào tạo vận hành cho nhân viên kỹ thuật địa phương.
