Giáo Trình Dùng Cho Sinh Viên Chuyên Ngành Kỹ Thuật Môi Trường

Tài liệu giảng dạy Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Dành Cho Sinh Viên Kỹ Thuật Môi Trường nội dung cập nhật theo chuẩn đầu ra ngành kỹ thuật

• Tác giả: Lê Anh Tuấn
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Công Trình Xử Lý Nước Thải
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC KHÁI NIỆM
• 1.2. CÁC BƯỚC HÌNH THÀNH MỘT DỰ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 1.2.1. Tiến trình tổng quát
• 1.2.2. Điều tra, khảo sát
• 1.2.3. Định khối lượng nước thải
• 1.2.4. Đề xuất Phương án
• 1.2.5. Phân tích các Phương án
• 1.3. HỒ SƠ CÔNG TRÌNH XLNT
• 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 1.5. CÁC YÊU CẦU CHÍNH CỦA MỘT CÔNG TRÌNH XLNT
• 2. CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI LIÊN QUAN ĐẾN CÁC CHỈ SỐ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
• 2.1. NƯỚC THẢI SINH HOẠT
• 2.1.1. Thành phần và tính chất
• 2.2. NƯỚC THẢI SẢN XUẤT
• 2.2.1. Thành phần và tính chất
• 2.3. CÁC VÍ DỤ CƠ BẢN XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ THIẾT KẾ THỦY LỰC
• 2.3.1. Phương trình Manning và phương trình Hazen-Williams
• 2.3.2. Xác định đường kính tối ưu cho máy bơm
• 2.3.3. Đập tràn thành mỏng
• 2.3.4. Đo lưu lượng nước thải
• 2.3.5. Cân bằng dòng chảy
• 3. CHƯƠNG 3: CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CƠ HỌC
• 3.1. CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH CƠ HỌC
• 3.1.1. Một số kiểu song chắn rác
• 3.1.2. BỂ LẮNG SƠ CẤP
• 3.1.3. BỂ THU DẦU, BỂ THU MỠ
• 4. CHƯƠNG 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC THẢI DƯỚI ĐẤT
• 4.1. CÔNG TRÌNH NHÀ VỆ SINH
• 4.1.1. Bố trí Nhà vệ sinh
• 4.1.2. Phân loại Nhà vệ sinh
• 4.1.3. Bể tự hoại
• 4.2. HỆ THỐNG GÒ LỌC
• 4.3. CÔNG TRÌNH GIẾNG THẤM
• 4.3.1. Nguyên lý và Sơ đồ giếng thấm
• 4.3.2. Kết cấu giếng thấm
• 4.4. CÁNH ĐỒNG LỌC, TƯỚI
• 4.4.1. Tính toán mức tải thủy lực và xác định diện tích
• 5. CHƯƠNG 5: TỔ HỢP CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 5.1. CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
• 5.1.1. Số liệu thiết kế
• 5.1.2. Sơ đồ hệ thống công trình
• 5.1.3. Chọn phương án xử lý
• 5.2. VÍ DỤ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ KỸ NGHỆ
• 5.3. QUẢN LÝ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 5.3.1. Nguyên tắc chung
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Dành Cho Sinh Viên Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo trình Xử lý nước thải là tài liệu quan trọng dành cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường. Tài liệu này cung cấp kiến thức cơ bản về các phương pháp và quy trình xử lý nước thải, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các công trình xử lý nước thải. Nội dung giáo trình được biên soạn từ nhiều tài liệu tham khảo và nghiên cứu, đảm bảo tính chính xác và cập nhật.

1.1. Định nghĩa và khái niệm về nước thải

Nước thải được định nghĩa là hỗn hợp giữa nước và chất thải từ sinh hoạt và sản xuất. Việc hiểu rõ về nước thải là bước đầu tiên trong quá trình xử lý nước thải hiệu quả.

1.2. Mục tiêu của giáo trình Xử lý nước thải

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên kiến thức về tiêu chuẩn chất lượng nước thải, quy trình xử lý và thiết kế công trình xử lý nước thải.

II. Các thách thức trong xử lý nước thải hiện nay

Xử lý nước thải đang đối mặt với nhiều thách thức lớn, bao gồm ô nhiễm môi trường, sự gia tăng dân số và nhu cầu nước sạch. Những vấn đề này đòi hỏi các kỹ sư môi trường phải tìm ra giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải.

2.1. Ô nhiễm môi trường do nước thải

Nước thải chưa xử lý có thể gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Việc kiểm soát ô nhiễm là một trong những thách thức lớn nhất hiện nay.

2.2. Tăng trưởng dân số và nhu cầu nước sạch

Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu nước sạch ngày càng cao, tạo áp lực lên các hệ thống xử lý nước thải. Cần có các giải pháp bền vững để đáp ứng nhu cầu này.

III. Phương pháp xử lý nước thải hiệu quả

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau, từ cơ học đến sinh học và hóa học. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng dự án.

3.1. Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học bao gồm các bước như lưới chắn rác và bể lắng. Đây là bước đầu tiên trong quy trình xử lý nước thải, giúp loại bỏ các tạp chất lớn.

3.2. Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Đây là phương pháp phổ biến và hiệu quả trong xử lý nước thải.

3.3. Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp xử lý hóa học bao gồm các quá trình như oxy hóa và khử trùng. Đây là bước quan trọng để đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong nghiên cứu

Giáo trình Xử lý nước thải không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn hướng dẫn sinh viên thực hiện các nghiên cứu thực tế. Việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn giúp sinh viên nâng cao kỹ năng và hiểu biết.

4.1. Thực hiện đồ án môn học

Sinh viên sẽ thực hiện đồ án môn học để áp dụng kiến thức đã học vào thực tế. Đây là cơ hội để sinh viên nghiên cứu và giải quyết các vấn đề thực tiễn trong xử lý nước thải.

4.2. Tham quan các công trình xử lý nước thải

Khoa Công nghệ sẽ tổ chức các chuyến tham quan đến các công trình xử lý nước thải, giúp sinh viên có cái nhìn thực tế về quy trình và công nghệ xử lý nước thải.

V. Kết luận và tương lai của xử lý nước thải

Xử lý nước thải là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật môi trường. Tương lai của ngành này phụ thuộc vào việc phát triển các công nghệ mới và bền vững để xử lý nước thải hiệu quả hơn.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải đang ngày càng phát triển với nhiều giải pháp mới, giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí xử lý.

5.2. Vai trò của sinh viên trong tương lai ngành xử lý nước thải

Sinh viên sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng các công nghệ mới trong xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Bài giảng môn học Công trình Xử lý Nước thải (Wastewater Treatment Works) do TS. Lê Anh Tuấn biên soạn năm 2005, lưu hành nội bộ tại Khoa Công nghệ, Trường Đại học Cần Thơ. Đây là học phần chuyên ngành bắt buộc trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Kỹ thuật Môi trường, giữ vai trò tiếp nối trực tiếp sau học phần Phương pháp Xử lý Nước thải.

Về thời lượng và cấu trúc, chương trình học được thiết kế gồm 2 phần tách biệt:

• Phần lý thuyết: 2 tín chỉ (tương đương 30 tiết giảng dạy trên lớp).
• Phần đồ án môn học: 1 tín chỉ, được thực hiện sau khi hoàn thành phần lý thuyết nhằm giải quyết một chuyên đề nghiên cứu thực tế (case study).

Mục tiêu học tập (learning outcomes) của giáo trình bao gồm:

• Nắm vững các tiêu chuẩn chất lượng nước thải đối với nguồn thải sinh hoạt và công nghiệp theo quy định hiện hành.
• Tính toán định lượng dòng chảy và chuyển tải thủy lực nước thải về trạm/nhà máy xử lý.
• Xác định phương án bố trí mặt bằng và đánh giá tải lượng ô nhiễm tập trung tác động đến công trình.
• Thực hiện tính toán và thiết kế chi tiết các hạng mục công trình xử lý nước thải đơn vị ở quy mô nhỏ (dưới 5.000 dân, định mức thải trung bình tối đa 250 lít/người/ngày-đêm) và quy mô vừa (từ 5.000 đến 100.000 dân).
• Nắm vững nguyên tắc quản lý, vận hành và bảo dưỡng một trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh.

Giáo trình tiếp cận bài toán xử lý nước thải dựa trên tổ hợp ba tiêu chí cốt lõi (tiêu chí 3E): Kỹ thuật (Engineering), Kinh tế (Economics) và Môi trường (Environment). Nội dung được cấu trúc thành 5 chương lý thuyết, bảng quy đổi đơn vị và danh mục tài liệu tham khảo trích dẫn từ các nguồn nghiên cứu trong nước và quốc tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được chia thành 5 chương với tiến trình phát triển kiến thức logic:

• Chương 1: Khái quát về công trình xử lý nước thải
  Trình bày các định nghĩa về nước thải và ô nhiễm nước; phân loại 4 nguồn nước thải chảy vào hệ thống (nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thẩm lậu/chảy tràn và nước mưa); sơ đồ quan hệ cấp - thoát nước; tổng quan công nghệ xử lý từ sơ bộ, tập trung đến triệt để; tiến trình dự án từ chính sách, quy hoạch đến công trình cụ thể; quy cách lập hồ sơ thuyết minh công trình (gồm phần tóm tắt, thuyết minh kỹ thuật và phụ lục số liệu).

• Chương 2: Xác định khối lượng và thành phần nước thải liên quan đến các chỉ số thiết kế công trình
  Cung cấp định mức phát thải sinh hoạt (150–200 l/người/ngày tại Đồng bằng sông Cửu Long; 200–250 l/người/ngày cho đô thị dưới 10.000 dân); bảng số liệu thành phần ô nhiễm (Imhoffk 1972, Benefield & Randall 1980, Nguyễn Thị Kim Thái & Lê Hiền Thảo 1999); phương pháp phân tích thống kê chuỗi số liệu $BOD_5$ trên giấy xác suất bán logarit; khái niệm dân số tương đương ($PE$) cho nước thải công nghiệp theo $BOD_5$ (I. Grulo 1980); các công thức thủy lực dòng chảy có áp và không áp (Manning, Hazen-Williams, đập tràn thành mỏng); tính toán đường kính tối ưu máy bơm ($d_{opt}$) theo Kriengsak Udomsinrot; phương pháp cân bằng dòng chảy bể điều lưu bằng mô hình sóng vuông và đường cong lũy tích.

• Chương 3: Công trình xử lý nước thải bằng cơ học
  Tập trung hướng dẫn tính toán thiết kế các công trình đơn vị:

  1. Song chắn rác: Phân loại theo kích thước khe hở, cấu tạo cố định/di động, cơ chế cào rác thủ công hoặc cơ giới (xích quay, bàn cào trượt, tời quay, đầu cáp), xác định tổn thất cột nước ($h_L$) theo hệ số hình dạng thanh chắn ($B$).
  2. Bể lắng cát: Thiết kế bể lắng cát ngang nước chảy thẳng, bể lắng cát nước chảy vòng, bể lắng cát đứng và bể lắng cát có sục khí nén (Metcalf & Eddy 1995).
  3. Bể lắng sơ cấp: Cơ chế hoạt động gián đoạn và liên tục (bể chữ nhật, bể tròn), hiệu suất khử $SS$ và $BOD_5$ (Gerard Kiely 1997, McGhee 1991), tải trọng bề mặt ($SOR$), tải trọng máng tràn ($WOR$).
  4. Bể thu dầu, bể thu mỡ: Động học nổi của hạt dầu theo định luật Stokes, xác định chiều dài và thể tích bể theo tỷ số $v_{tt}/U_{min}$.
  5. Bể lọc nhỏ giọt (trickling filter): Đặc tính vận hành (AWWA 1992), tính toán hiệu suất giảm $BOD_5$ theo mô hình NRC (1948) với hệ số nhiệt đới hóa và mô hình thực nghiệm Anh quốc (British Manual of Practices, 1988).

• Chương 4: Công trình làm sạch nước thải dưới đất
  Khảo sát các giải pháp xử lý phân tán tại chỗ và tự nhiên: Nhà vệ sinh, bể tự hoại, hệ thống gò lọc, công trình giếng thấm và cánh đồng lọc/cánh đồng tưới (tính toán mức tải thủy lực và xác định diện tích yêu cầu).

• Chương 5: Tổ hợp công trình xử lý nước thải
  Xác định các chỉ tiêu và sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý tổng hợp; các ví dụ thiết kế hệ thống thoát nước đô thị và công nghiệp; nguyên tắc tổ chức quản lý, vận hành và giám sát công trình.

Tiến trình nội dung giáo trình:
[Chương 1: Khảo sát & Quy hoạch] 
   └──> [Chương 2: Tính toán Thủy lực & Tải lượng Ô nhiễm] 
           └──> [Chương 3 & 4: Thiết kế Công trình Đơn vị (Cơ học & Dưới đất)] 
                   └──> [Chương 5: Tổ hợp Hệ thống & Quản lý Vận hành]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình hệ thống hóa các nền tảng lý thuyết và công thức kỹ thuật chuyên ngành:

• Thủy lực công trình: Phương trình Manning và Hazen-Williams trong tính toán dòng chảy tự do và dòng chảy có áp; công thức đập tràn thành mỏng tính lưu lượng ($Q = m b \sqrt{2g} H_0^{3/2}$); nguyên lý mặt cắt thủy lực có lợi nhất cho kênh dẫn ($d = b/2$).
• Động lực học chất rắn và tách pha: Quy luật lắng trọng lực hạt vô cơ và hữu cơ; phân loại chất rắn tổng số ($TS$), chất rắn lơ lửng ($SS$), chất rắn hòa tan; phương trình Stokes xác định vận tốc nổi của hạt dầu mỡ ($U_{min}$).
• Động học xử lý sinh học qua màng bám: Phương trình tính hiệu suất khử $BOD_5$ theo mô hình NRC: $$E = \frac{100}{1 + 0{,}448 \sqrt{\frac{W}{V \cdot F}}}$$ và mô hình Anh quốc kết hợp hệ số ảnh hưởng nhiệt độ $\alpha = 1{,}111$.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Tính toán kích thước hình học (dài, rộng, sâu), thể tích làm việc, công suất thiết bị cơ khí (mô-tơ máy nén khí, lưu lượng quạt thổi khí, đường kính ống xả máy bơm) cho từng hạng mục công trình.
• Kỹ năng phân tích số liệu: Xử lý chuỗi dữ liệu đo đạc biến thiên lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian; lập biểu đồ quan hệ $Q \sim BOD \sim SS \sim P(x \le x_i)$ trên giấy xác suất để chọn giá trị thiết kế bất lợi nhất.
• Kỹ năng thiết kế hệ thống: Lập hồ sơ kỹ thuật, xây dựng phương án tổ hợp công nghệ làm sạch nước thải từ xử lý sơ bộ đến triệt để.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình kết hợp giữa giảng dạy lý thuyết cơ sở trên lớp (30 tiết) và thực hành đồ án môn học (1 tín chỉ). Phương pháp sư phạm tập trung vào việc mô hình hóa các bài toán tính toán kỹ thuật thông qua các ví dụ tính toán mẫu có lời giải chi tiết:

Ví dụ 2.4: Tính tổn thất cột nước đường ống áp lực qua công thức Hazen-Williams
Ví dụ 2.5: Thiết kế mặt cắt kênh dẫn bê tông hình chữ nhật theo lưu lượng cực đại
Ví dụ 2.6: Tối ưu hóa đường kính ống máy bơm dựa trên cân bằng chi phí đầu tư và năng lượng
Ví dụ 2.8: Xác định dung tích bể điều lưu bằng đồ thị đường cong tích lũy dòng chảy 24 giờ
Ví dụ 3.1 & 3.2: Xác định kích thước thanh chắn, bề rộng kênh và tổn thất qua song chắn rác
Ví dụ 3.4: Tính toán công suất máy nén khí và chi phí điện năng cho bể lắng cát thổi khí
Ví dụ 3.6: Thiết kế bể tách dầu cho nước thải nhà máy lọc dầu dựa trên vận tốc nổi Stokes
Ví dụ 3.7 & 3.8: Tính toán thể tích và hiệu suất bể lọc nhỏ giọt theo công thức thực nghiệm NRC

Giáo trình cũng hướng dẫn sinh viên phương pháp tự học và nghiên cứu tài liệu thông qua:

• Đối chiếu các bảng định mức tải trọng tiêu chuẩn quốc tế (AWWA, Metcalf & Eddy) với điều kiện thực tế tại địa phương.
• Thực hiện các đợt đi thực địa và tham quan các trạm xử lý nước thải đang vận hành trong khu vực do Khoa Công nghệ tổ chức.
• Đánh giá học tập thông qua hai cột điểm: Điểm thi kết thúc phần lý thuyết và điểm bảo vệ Đồ án môn học (tính toán, thiết kế một hệ thống xử lý cụ thể).

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Hệ thống hóa tài liệu chuyên ngành quốc tế: Giáo trình kế thừa và trích dẫn các nguồn tài liệu tiêu chuẩn trong ngành kỹ thuật môi trường như Wastewater Engineering của Metcalf & Eddy (1991, 1995), các nghiên cứu của Gerard Kiely (1997), Benefield & Randall (1980), McGhee (1991) và tiêu chuẩn từ Hiệp hội Công trình Nước Hoa Kỳ (AWWA, 1992).
• Hiệu chỉnh thông số phù hợp điều kiện khí hậu nhiệt đới: Dẫn chứng nghiên cứu từ Viện Công nghệ Châu Á (AIT, Thái Lan) của Kriengsak Udomsinrot (1989), cho phép hiệu chỉnh hệ số thực nghiệm trong mô hình NRC từ $0{,}448$ (vùng ôn đới Mỹ) xuống $0{,}014$ nhằm phản ánh đúng hiệu suất phân hủy chất hữu cơ cao hơn ở vùng nhiệt đới.
• Cập nhật số liệu thực tế tại Việt Nam: Tích hợp số liệu thành phần tính chất nước thải sinh hoạt của Nguyễn Thị Kim Thái, Lê Hiền Thảo (1999) và đưa ra định mức phát thải nước thải sinh hoạt đặc thù cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long (150 – 200 l/người/ngày).
• Tích hợp bài toán phân tích kinh tế kỹ thuật: Đưa ra phương trình giải tích xác định đường kính ống bơm kinh tế ($d_{opt}$) dựa trên quan hệ giữa giá tiền điện vận hành máy bơm ($a_1$) và giá thành mét dài đường ống ($a_2$).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên năm thứ 3 và năm thứ 4 ngành Kỹ thuật Môi trường tại các trường đại học khối kỹ thuật.
• Yêu cầu môn học tiên quyết (Prerequisites): Sinh viên cần hoàn thành các môn khoa học cơ bản (Toán học, Vật lý, Hóa học), các môn cơ sở ngành (Thủy lực, Thủy văn, Kết cấu công trình, Ô nhiễm môi trường) và môn học Phương pháp Xử lý Nước thải.
• Giảng viên: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy học phần Công trình Xử lý Nước thải và tài liệu định hướng ra đề tài, hướng dẫn Đồ án môn học hoặc Chuyên đề tốt nghiệp.
• Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật: Sử dụng làm tài liệu tham khảo để tra cứu công thức tính toán thủy lực, bảng định mức chất bẩn ($BOD_5$, $COD$, $SS$, $PE$) và thông số thiết kế các hạng mục công trình xử lý cơ học quy mô vừa và nhỏ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp cho đối tượng nào?
Tài liệu được biên soạn cho sinh viên đại học ngành Kỹ thuật Môi trường, đồng thời phục vụ cho kỹ sư thiết kế các công trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp ở quy mô nhỏ và vừa (dưới 100.000 dân).

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học giáo trình này?
Người học cần có kiến thức về Toán học, Hóa học nước, Thủy lực đại cương (dòng chảy trong ống, dòng chảy kênh hở, tổn thất thủy đầu), Thủy văn và nội dung của môn học Phương pháp Xử lý Nước thải.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết chung là gì?
Giáo trình tập trung sâu vào phần tính toán kết cấu hình học và thiết kế thủy lực cho từng công trình đơn vị cụ thể (bể lắng, song chắn rác, bể tách dầu, bể lọc màng), có các hệ số điều chỉnh riêng cho khí hậu nhiệt đới và khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

4. Sinh viên nên sử dụng giáo trình như thế nào để làm đồ án môn học hiệu quả?
Sinh viên cần nghiên cứu lý thuyết ở Chương 1 và 2 để xác định lưu lượng và tải lượng tính toán; sau đó áp dụng trực tiếp các công thức, bảng tra số liệu tại Chương 3 và 4 để tính toán kích thước các bể xử lý; cuối cùng tổng hợp thành hồ sơ bản vẽ và thuyết minh theo hướng dẫn ở Chương 1 và Chương 5.

5. Giáo trình có cung cấp các bảng tra cứu kỹ thuật và đơn vị đo lường không?
Giáo trình có hệ thống bảng tra đặc tính nước thải (Imhoffk, Benefield, AWWA), bảng thông số quy đổi tương đương ($PE$) của các ngành công nghiệp (I. Grulo), bảng hệ số hình dạng thanh chắn ($B$) và phần phụ lục Bảng quy đổi đơn vị (hệ US – hệ SI) ở cuối tài liệu.

---

Kết luận

Bài giảng môn học Công trình Xử lý Nước thải của TS. Lê Anh Tuấn cung cấp khung kiến thức kỹ thuật hoàn chỉnh về khảo sát, tính toán thủy lực, thiết kế kích thước và tổ hợp các công trình xử lý nước thải cơ học và phân tán. Nội dung tài liệu kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết tính toán dòng chảy và các số liệu thực nghiệm phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Để hoàn thành tốt học phần, lộ trình học tập được đề xuất là: Nắm vững lý thuyết tính toán thủy lực và tải lượng ô nhiễm (Chương 1, 2) $\rightarrow$ Thực hành giải các bài toán thiết kế công trình đơn vị cơ học và tự nhiên (Chương 3, 4) $\rightarrow$ Tổng hợp phương án xử lý và hoàn thiện Đồ án môn học (Chương 5). Người học có thể tham khảo thêm các tài liệu kinh điển của Metcalf & Eddy, Kriengsak Udomsinrot và hệ thống tiêu chuẩn môi trường Việt Nam để mở rộng kiến thức chuyên môn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 11 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- Chương Ù XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI LIÊN QUAN ĐẾN CÁC CHỈ SỐ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH --- oOo --- 2.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2.1 Khối lượng Nước thải sinh hoạt thường không cố định lượng xả ra theo thời gian trong ngày và theo tháng hoặc mùa. Lượng nước thải sinh hoạt thường được tính gần đúng dựa vào kinh nghiệm đánh giá qua qui mô khu vực sinh sống (thành thị, ngoại ô, nông thôn), chất lượng cuộc sống (cao, trung bình, thấp),. Việc đo lưu lượng lượng nước thải cũng rất cần thiết nếu có điều kiện. Trong ngày, việc đo lưu lượng có thể thực hiện vào các thời điểm từ 6:00 - 8:00, 11:00 - 13:00 và 17:00 - 19:00.

Trong năm, nên chọn việc đo nước thải vào mùa hè (tháng 3, 4, 5). Sơ bộ trong 1 ngày đêm, có thể lấy lượng nước thải khoảng 200 - 250 l/người cho khu vực có dân số P < 10.000 người có thể lấy vào khoảng 300 - 380 l/người. Trong hoàn cảnh hiện tại ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long có thể lấy lượng nước thải khoảng 150 - 200 l/người. Lượng nước thải sinh hoạt và tính chất tập trung ô nhiễm thường biến động cao.

Nếu lượng nước cấp giảm, thì độ tập trung ô nhiễm gia tăng. Lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất cho hệ thống xử lý nước thải có thể lấy vào khoảng 25% lưu lượng dòng chảy trung bình. Đối với nước thải sinh hoạt, có thể lấy theo các bảng sau: Bảng 2.1 Khối lượng chất bẩn có trong 1 m3 nước thải sinh hoạt Chất Chất bẩn (g/m3) Khoáng Hữu cơ Tổng cộng BOD5 Lắng 50 150 200 100 Không lắng 25 50 75 50 Hòa tan 375 250 625 150 Cộng toàn bộ 450 450 900 300 Nguồn: Imhoffk, 1972 Bảng 2.2 Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt cho 1 người Chất Chất bẩn (g/người/ngày-đêm) Khoáng Hữu cơ Tổng cộng BOD5 Lắng 10 30 40 20 Không lắng 5 10 15 10 Hòa tan 75 50 125 30 Cộng toàn bộ 90 90 180 60 Nguồn: Imhoffk, 1972 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 12 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- Bảng 2.3 Lượng nước thải hằng ngày ở các công trình sinh hoạt và thương mại Loại công trình Đơn vị Lượng BOD5 (Đv) nước thải (kg/ Đv. ngày) Phi trường khách 20 0.01 Nhà thờ chỗ ngồi 20 0.01 Câu lạc bộ đồng quê hội viên 100 0.03 Xưởng (không chất thải công nghiệp) công nhân 135 0.04 Bệnh viện gường 950 0.24 Tiệm giặt ủi máy giặt 2200 biến đổi Nhà trọ (không kèm nhà hàng) gường 190 0.06 Văn phòng (không kèm căn tin) nhân viên 60 0.02 Công viên người 20 0.01 Trường nội trú học sinh 380 0.08 Trường tiểu học học sinh 60 0.02 Trường trung học học sinh 75 0.02 Siêu thị người 60 0.02 Hồ bơi người 40 0.01 Sân vận động người 20 0.01 Nhà hát chỗ ngồi 20 0.

Woberg, Wastewater Treatment Systems for Rural Communities, 1973 Bảng 2.3 Lượng nước thải và BOD5 gần đúng ở Hoa Kỳ và Châu Âu Nơi thải Đơn vị Mức thải Trung bình BOD5 (l/ngày) (l/ngày) (kg/ngày) Nhà ở - Hoa Kỳ người 250 - 1100 630 0.1 - Châu Âu người - 225 0.1 Trường học - Nội trú học sinh 180 - 370 280 0.1 - Trường có căn tin học sinh 40 - 80 60 0.03 - Trường không có căn tin học sinh 20 - 60 40 0.02 Nhà hàng khách 20 - 40 30 0.03 Khách sạn khách 160 - 240 200 0.1 Bệnh viện bệnh nhân 300 - 1000 600 0.14 Văn phòng nhân viên 30 - 80 60 0.02 Cửa hàng tạp phẩm nhân viên 30 - 50 40 002 Nguồn: định mức của Benefield và Randall, 1980 (trích đoạn) 2.2 Thành phần và tính chất Nước thải sinh hoạt thường không được xem một cách phức tạp như là nguồn nước thải công nghiệp vì nó không có nhiều thành phần độc hại như phenol, và các chất hữu cơ độc hại. Trong thiết kế các trạm xử lý nước thải, các thông số về lượng chất rắn lơ lửng (suspended solids, SS) và BOD5,. thường được sử dụng giới hạn. Tổng chất rắn (total solids, TS) có thể lấy theo hình 2.1 hoặc chừng 225 l/người/ngày đêm hoặc xấp xỉ 800 mg/l.

Lượng chất rắn lơ lửng có thể lấy chừng 40% tổng lượng rắn, hoặc chừng 350 mg/l. Trong số này, khoảng 200 mg/l là -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 13 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- lượng rắn lơ lửng có thể lắng đọng chừng 60% sau khoảng 1 giờ để yên nước, được lấy ra khỏi nước và xử lý vật lý như một biện pháp lắng sơ cấp (primary settling). Phần còn lại, chừng 100 mg/l là những chất không thể lắng đọng và có thể dùng các biện pháp xử lý hóa học hoặc sinh học để loại thải. Hầu hết biện pháp xử lý thứ cấp (secondary treatment process) là sinh học.

Phần còn lại cuối cùng phần lớn là vi chất vô cơ của chất rắn không lắng đọng được, muốn loại bỏ hoàn toàn phải dùng những biện pháp xử lý triệt để. Tổng chất rắn 720 mg/L Chất rắn lơ lửng Chất rắn lọc được 220 mg/L 500 mg/L không thể lắng được Chất không hòa tan Có thể lắng được Chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng 160 mg/L 450 mg/L Chất keo 50 mg/L 60 mg/L Chất khoáng Chất khoáng Chất khoáng Chất khoáng Chất hữu cơ Chất hữu cơ Chất hữu cơ Chất hữu cơ 120 mg/L 160 mg/L 290 mg/L 40 mg/L 40 mg/L 15 mg/L 40 mg/L 10 mg/L Hình 2. Phân loại chất rắn trong nước thải loại vừa Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering, 1991 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 14 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- Bảng 2.4: Thành phần đặc trưng của các loại nước thải sinh hoạt Chất ô nhiễm trong nước thải Nồng độ (mg/lít) Loại mạnh* Loại yếu* Trung bình* Tổng chất rắn (TS) ≥1 200 ≤ 350 700 Chất rắn lơ lửng (SS) ≥ 350 ≤ 100 250 Nitơ tổng số ≥ 85 ≤ 20 40 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) ≥ 300 ≤ 100 200 Nhu cầu oxy hóa học (COD) ≥ 1 500 ≤ 250 500 Phốt phát tổng số ≥ 20 ≤6 10 Dầu, mỡ 100 ≥ 150 ≤ 50 Nitơrít NO2- 0 0 0 Nitơrát NO3- 0 0 0 Nguồn: Ng.Thị Kim Thái, Lê Hiền Thảo, 1999 *: có thể phân theo ô nhiễm cao (mạnh), vừa (trung bình) và nhẹ (yếu) Ví dụ 2.1: Xác định lưu lượng nước thải trung bình ngày và lượng BOD5 cho một khu cư dân đô thị với các số liệu sau: (a) Dân số : 150 000 người (b) Bệnh viện : 1 000 giường (c) Nhà hàng : 40 tiệm ăn, số thực khách trung bình 40 người/tiệm (d) Đại học và cao đẳng : 1 trường với 15 000 sinh viên, có căn tin. (e) Trung tiểu học : 30 000 học sinh, không có căn tin.

Giải: Sử dụng bảng 2.3, ta có: Nguồn thải Mức thải Lưu lượng BOD5 BOD5 (m3/ngày) (m3/ngày) (kg/ngày) (kg/ngày) Dân cư 150 000 x 0.2: Xác định lượng tập trung BOD5 trung bình của lượng nước thải đô thị đo được trong liên tiếp 12 ngày đêm như sau: Ngày thứ BOD5 (mg/l) Ngày thứ BOD5 (mg/l) 1 525 7 300 2 350 8 375 3 475 9 425 4 200 10 525 5 250 11 475 6 300 12 400 Xác định thêm độ lệch chuẩn, độ tập trung ở mức 90% và 50%. Giải: Sắp xếp chuỗi số liệu đo BOD5 từ nhỏ đến lớn. Tính xác suất xuất hiện nhỏ -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 15 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- hơn hoặc bằng giá trị quan trắc được (vị trí điểm) theo công thức, trong đó m khoảng thứ tự giá trị và n là tổng số quan trắc. Bảng tính như sau: Thứ tự BOD5 Vị trí điểm Thứ tự BOD5 Vị trí điểm 1 200 4.2 Quan hệ BOD5 ~ P (x ≤ xi) % Lấy kết quả đã tính chấm điểm lên giấy bán logarit (giấy tần suất, trục hoành vẽ theo logarit).

Trục tung chỉ lượng BOD5, trục hoành là P (x ≤ xi) %. Vẽ đường thẳng đi qua trung tâm các điểm, sao cho khoảng lệch là nhỏ nhất. Trung bình = 383 mg/l Trị ở 90% = 510 mg/l Trị ở 50% = 380 mg/l Trị ở 10% = 255 mg/l Độ lệch chuẩn=(2/3).(90% - 10%) = 2/3 (510 - 255) = 170 mg/l *Ghi chú: Phương pháp này tương tự cách xác định tần suất lũ xuất hiện trong thủy văn. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chương 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 16 Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lê Anh Tuấn -------------------------------------------------------------------------------- 2.2 NƯỚC THẢI SẢN XUẤT 2.1 Khối lượng Chúng ta cần phân biệt 2 loại: • nước thải công nghiệp (industrial wastewater) là nước thải của quá trình sản xuất công nghiệp.

• nước thải khu công nghiệp (industrial zone wastewater) là nước thải sản xuất cộng thêm lượng nước thải sinh hoạt từ các nhà vệ sinh, nhà ăn,. và lượng nước mưa rơi trong khu vực. Để so sánh giữa nước thải sản xuất công nghiệp (nếu nước thải có khả năng bị phân hủy do vi sinh vật) và nước thải sinh hoạt, người ta đưa ra khái niệm "số dân tương đương" (the population equivalent, PE) qua đặc trưng chỉ tiêu nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 để chỉ nhu cầu oxy của vi sinh vật trong mẫu nước thải trong 5 ngày, ở 20°C. Giá trị BOD5 tính trên toàn bộ lượng nước thải cho 1 người trong 1 ngày đêm là 60 - 100 gram (nếu lấy giá trị BOD20 thì thường tính 140 gr/người/ngày đêm).

Đem chia toàn bộ khối lượng nước thải của cơ sở sản xuất công nghiệp cho giá trị trên để tính ra số dân tương đương. Tổng quát, PE (một số sách dùng ký hiệu Np) tính theo: C cn × Q cn PE = (2-1) Tp với Ccn và Qcn là nồng độ và lưu lượng nước thải công nghiệp. Tp lượng nước thải trên mỗi đầu người.3: Một xí nghiệp công nghiệp thải ra 2 500 m3 nước thải/ngày với lượng BOD5 là 200 mg/l. Xác định số dân tương đương PE ứng với chỉ tiêu BOD5 đơn vị là 95 g/người/ngày.

ngay PE = × × × × = 5263 người l 1000 .g Ta có thể dựa vào bảng qui số dân tương đương ứng với qui mô sản xuất sau: Bảng 2.