MỞ ĐẦU Môi trƣờng là một trong những vấn đề mà hầu hết các quốc gia đều quan tâm. Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ngày càng trở nên nghiêm trọng, nguyên nhân do sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trƣờng mà không qua xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống toàn cầu. Để phát triển mà không làm suy thoái môi trƣờng thì việc đầu tƣ xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải phù hợp là việc làm cần thiết. Hiện nay, tại các đô thị lớn, rất nhiều chung cƣ đƣợc xây dựng nhƣng hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt còn nhiều yếu kém.
Do đó việc đầu tƣ xây dựng trạm xử lý nƣớc thải cho các khu dân cƣ trƣớc khi xả ra kênh rạch thoát nƣớc tự nhiên là một yêu cầu cấp thiết, nhằm mục tiêu phát triển bền vững môi trƣờng bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Chính vì vậy “Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho khu chung cƣ định mức sử dụng nƣớc là 100m3/ngàyđêm” là việc làm cần thiết, đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn, góp phần bào vệ môi trƣờng. Sinh viên: Phạm Thủy Tiên - MT1701 1 Khoá luận tốt nghiệp Trƣờng ĐH Dân Lập Hải Phòng CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT 1. Khái niệm nƣớc thải sinh hoạt [4,5] Theo Quy Chuẩn Việt Nam QCVN 14:2008/BTNMT: Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc thải của hoạt động sinh hoạt từ các khu dân cƣ, khu vực hoạt động thƣơng mại, khu vực công sở, trƣờng học và các cơ sở tƣơng tự khác.
Nƣớc thải sinh hoạt gồm 2 loại: Nƣớc đen: nƣớc thải có độ nhiễm bẩn rất cao do chất bài tiết của con ngƣời từ nhà vệ sinh, thƣờng đƣợc xử lý sơ bộ qua bể tự hoại. Tuy nhiên, hầu nhƣ chất lƣợng đầu ra sau bể tự hoại vẫn chƣa đạt tiêu chuẩn, nhƣng nhờ bể tự hoại mà một lƣợng lớn các chất ô nhiễm đƣợc xử lý. Nƣớc xám: Nƣớc thải có độ ô nhiễm bẩn thấp hơn so với nƣớc đen, phát sinh từ các hoạt động tại nhà bếp, tắm, giặt, vệ sinh sàn nhà. Nƣớc xám hầu nhƣ chƣa đƣợc xử lý mà thải thẳng ra ngoài môi trƣờng.
Lƣu lƣợng nƣớc thải sinh hoạt [8,10] Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chiếm từ 65% đến 90% lƣợng nƣớc cấp đi qua đồng hồ các hộ đân, cơ quan, trƣờng học, khu thƣơng mại…(65% áp dụng cho nơi khô nóng, nƣớc cấp dùng cho cả việc tƣới cây cỏ). Lƣợng phát sinh nƣớc thải sinh hoạt rất lớn, tùy thuộc vào mức thu nhập, thói quen của ngƣời dân và điều kiên khí hậu mà có lƣợng nƣớc thải phát sinh khác nhau. Tác hại của nƣớc thải sinh hoạt đến môi trƣờng [8] Tác hại đến môi trƣờng của nƣớc thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nƣớc thải gây ra. COD, BOD: gây thiếu hụt oxi của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hƣởng đến hệ sinh thái môi trƣờng nƣớc, nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khi có thể hình thành.
Trong quá trình phân hủy yếm khí sẽ sinh ra các sản phẩm H2S; NH3; CH4… làm cho nƣớc có mùi hôi, giảm pH của môi trƣờng. Sinh viên: Phạm Thủy Tiên - MT1701 2 Khoá luận tốt nghiệp Trƣờng ĐH Dân Lập Hải Phòng SS: lắng đọng nguồn tiếp nhận gây điều kiện yếm khí. Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đƣờng nƣớc nhƣ tiêu chảy, ngộ độc thức ăn… Hàm lƣợng N, P: nếu nồng độ trong nƣớc quá cao dẫn đến hiện tƣợng phú dƣỡng ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo làm nồng độ oxi trong nƣớc thấp làm các sinh vật trong nƣớc không thể sinh tồn). Dầu mỡ: gây mùi và ngăn cản sự khuếch tán oxi trên bề mặt.
Màu nƣớc: gây mất mỹ quan. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt [3,9] 1. Tổng chất rắn (TS) Tổng các chất rắn có thể chia ra làm hai thành phần: Chất rắn lơ lửng (có thể lọc đƣợc, TSS) và chất rắn hòa tan (không lọc đƣợc, TDS) Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nƣớc thải là phần còn lại sau khi đã cho nƣớc thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103 – 105oC. Các chất bay hơi ở nhiệt độ này không đƣợc coi là chất rắn.
Tổng các chất rắn đƣợc biểu thị bằng đơn vị mg/l. Trong nƣớc thải sinh hoạt có khoảng 40 – 65% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng. Mùi Việc xác định mùi của nƣớc thải ngày càng trở nên quan trọng. Mùi của nƣớc thải còn mới thƣờng không gây ra các cảm giác khó chịu, nhƣng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ tỏa ra trƣớc khi nƣớc thải bị phân hủy sinh học dƣới các điều kiện yếm khí, hợp chất gây mùi đặc trƣng nhất là hydrosulfua (H2S – mùi trừng thối), hợp chất khác, chẳng hạn nhƣ: Indol, skatol, cadaverin… đƣợc tạo dƣới các điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn H2S.
Độ màu Độ màu của nƣớc thải là do chất mùn, các chất hòa tan, chất dạng keo hoặc do thực vật thối rữa, sự có mặt của một số ion kim loại (Fe, Mn), tảo, than bùn… Nó có thể làm cản trở khả năng khuếch tán của ánh sang vào nguồn nƣớc gây ảnh hƣởng đến khả năng quang hợp của hệ thủy sinh thực vật. Độ màu còn Sinh viên: Phạm Thủy Tiên - MT1701 3 Khoá luận tốt nghiệp Trƣờng ĐH Dân Lập Hải Phòng làm mất vẻ mỹ quan của nguồn nƣớc nên rất dễ bị sự phản ứng của cộng đồng lân cận. Độ đục Độ đục của nƣớc thải là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong nƣớc thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thông dụng là NTU.
Nhiệt độ Nhiệt độ của nƣớc thải thƣờng cao hơn so với nhiệt độ của nƣớc cáp do việc xả ra các dòng nƣớc nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thƣơng mại… và nhiệt độ của nƣớc thải thƣờng tấp hơn nhiệt độ không khí. Nhiệt độ của nƣớc thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phần lớn các sơ đồ xử lý nƣớc đều ứng dụng quá trình xử lý sinh học mà quá trình đó thƣờng ảnh hƣởng mạnh bởi nhiệt độ. Nhiệt độ của nƣớc thải ảnh hƣởng đến đời sống thủy sinh vật, sự hòa tan oxy trong nƣớc. pH pH của nƣớc thỉa có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý.
Các công trình xử lý nƣớc thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 – 7,6. Nhƣ chúng ta đã biết môi trƣờng thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trƣờng có pH từ 7 – 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ngoài ra pH còn ảnh hƣởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm.
Nƣớc thải sinh hoạt có pH dao động trong khoảng 6,9 – 7,8. Nhu cầu oxy sinh hóa (Bioceical Oxygen Demand, BOD) Nhu cầu oxy sinh hóa là lƣợng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và đƣợc ký hiệu bằng BOD, với đơn vị tính là mg/l. chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nƣớc thải , giá trị BOD càng lớn thì nƣớc thải bị ô nhiễm càng cao. Đối với nƣớc thải sinh hoạt thì giá trị này thƣờng dao động trong khoảng 100 – 350 mg/l.
Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nƣớc thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nƣớc thải. Để chuẩn hóa Sinh viên: Phạm Thủy Tiên - MT1701 4 Khoá luận tốt nghiệp Trƣờng ĐH Dân Lập Hải Phòng các số liệu ngƣời ta thƣờng báo cáo kết quả dƣới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC). Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cƣờng độ mạnh hơn và sau đó giảm dần.
Nhu cầu oxy hóa (Chemical Oxygen Demand, COD) COD là lƣợng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ thành CO2 và H2O dƣới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh, với đơn vị tính là mg/l. Chỉ tiêu COD đƣợc dùng để xác định hàm lƣợng chất hữu cơ có trong nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải công nghiệp, giá trị COD trong nƣớc thải sinh hoạt thƣờng dao động trong khoảng 210 – 740 mg/l. Oxy hòa tan (Dissolved oxygen, DO) Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí, đơn vị tính là mg/l. lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thƣờng bằng không hoặc rất nhỏ.
Trong khi đó, đối với các công trình xử lý sinh học hiếu khí thì lƣợng oxy hòa tan cần thiết không nhỏ hơn 2mg/l. Chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nƣớc và ƣa nƣớc, tạo nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nƣớc. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt. sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trong nƣớc thải ảnh hƣởng đến tất cả các giai đoạn xử lý, các chất này làm cản trở quá trình lắng và các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tƣợng sủi bọt trong các công trình xử lý, kìm hãm các quá trình xử lý sinh học.
Nitơ Nitơ có trong nƣớc thải ở dạng các lien kết ở dạng vô cơ và hữu cơ. Trong đó nƣớc thải sinh hoạt, phần lớn N ở dạng lien kết hữu cơ là các chất có ngồn gốc protit, thực phẩm dƣ thừa. Nitơ trong các lien kết vô cơ gồm các dạng khử nhƣ NH4+, NH3 và các dạng oxy hóa: NO2- và NO3-. Tuy nhiên trong nƣớc thải chƣa xử lý, về nguyên tắc thƣờng không có NO2- và NO3-.
Sinh viên: Phạm Thủy Tiên - MT1701 5 Khoá luận tốt nghiệp Trƣờng ĐH Dân Lập Hải Phòng 12. Photpho Photpho là một chất dinh dƣỡng đa lƣợng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật, Photpho và các hợp chất chứa Photpho có lien quan chặt chẽ đến hiện tƣợng phú dƣỡng nguồn nƣớc, do sự có mặt quá nhiều của các chất này kích thích sự phát triển của tảo và vi khuẩn lam. Hợp chất photphat tìm thấy trong nƣớc thải sinh hoạt thƣờng phát sinh từ: phân bón, chất thải của ngƣời và động vật, các hóa chất tẩy rửa và làm sạch.