Luận văn: Thiết kế hệ thống thu gom và xử lý nước thải đô thị tại TP. Hạ Long

Tài liệu tham khảo thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại TP. Hạ Long. Phân tích hiện trạng, lựa chọn công nghệ và tính toán chi phí.

• Tác giả: Bùi Văn Trung
• Người hướng dẫn: TS. Đặng Minh Hằng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Quản Lý Môi Trường
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Thu Gom Và Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Đô Thị Trên Địa Bàn Thành Phố Hạ Long – Tỉnh Quảng Ninh
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Hiện Trạng Môi Trường Nước và Nước Thải tại Thành Phố Hạ Long

Thành phố Hạ Long hiện đang đối mặt với những thách thức lớn về quản lý nước thải sinh hoạt. Với sự phát triển du lịch và tăng trưởng dân số nhanh chóng, lượng nước thải phát sinh hàng ngày đang gia tăng đáng kể. Theo tài liệu điều tra, dân số các phường tại Hạ Long đã tăng từ 2006 đến 2010, dẫn đến nhu cầu cấp thiết phải có hệ thống xử lý nước thải hiệu quả. Chất lượng nước tại các nguồn tự nhiên bị ảnh hưởng bởi các chất ô nhiễm chính như BOD, COD và chất rắn lơ lửng (SS). Hiện trạng hệ thống thoát nước còn chưa đủ để xử lý toàn bộ lượng nước thải, khiến một phần lớn nước thải từ các hộ gia đình được xả trực tiếp vào môi trường.

1.1. Đặc Điểm Tự Nhiên và Xã Hội của Hạ Long

Hạ Long là một thành phố ven biển với nền kinh tế chủ yếu dựa vào du lịch và dịch vụ. Địa hình địa lý pha trộn giữa nước và đất liền tạo nên những điều kiện khó khăn trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng nước thải. Định hướng quy hoạch thành phố Hạ Long tập trung vào phát triển bền vững, nhưng việc quản lý nước thải vẫn là một trong những vấn đề cấp bách cần được giải quyết ngay.

1.2. Chất Lượng Nước và Ô Nhiễm Hiện Nay

Tải trọng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bao gồm các chỉ số quan trọng như nhu cầu oxy sinh hoá (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), chất rắn lơ lửng (SS) và oxy hòa tan (DO). Các chỉ số này cho thấy mức độ ô nhiễm đáng lo ngại, vượt quá các quy chuẩn Việt Nam (QCVN). Hệ thống vệ sinh môi trường hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu của thành phố phát triển.

II. Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Đô Thị Hiện Đại

Trên thế giới, có nhiều công nghệ xử lý nước thải tiên tiến được áp dụng thành công. Các nhà máy xử lý nước thải ở Nhật Bản như trạm Okutama và ChuBu đạt hiệu quả xử lý nước thải rất cao, loại bỏ được hơn 90% các chất ô nhiễm. Tại Việt Nam, các trạm xử lý nước thải như Kim Liên và Bãi Cháy đã áp dụng công nghệ xử lý hiện đại. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp phụ thuộc vào đặc tính nước thải, công suất thiết kế và điều kiện địa phương. Các phương pháp chủ yếu bao gồm xử lý vật lý, hóa học và sinh học.

2.1. Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Trên Thế Giới

Công nghệ tiên tiến từ các quốc gia phát triển như Nhật Bản, Malaysia đã chứng minh hiệu quả cao. Các trạm xử lý sử dụng bể phản ứng làm việc theo mẻ (SBR), hệ thống lọc sinh học và xử lý khử trùng bằng tia UV. Hiệu quả xử lý đạt 95-98%, đáp ứng các tiêu chuẩn cho phép xả thải quốc tế. Việc áp dụng các công nghệ này tại Hạ Long sẽ nâng cao chất lượng môi trường nước đáng kể.

2.2. Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Tại Việt Nam

Các nhà máy xử lý nước thải tại Kim Liên và Bãi Cháy đã áp dụng công nghệ xử lý sinh hoạt với bể lắng sơ cấp và xử lý sinh học. Tỉ lệ F/M được kiểm soát chặt chẽ để đạt hiệu quả xử lý nước thải tối ưu. Chi phí vận hành tại các trạm này đã được tính toán kỹ lưỡng, góp phần quản lý môi trường hiệu quả.

III. Lựa Chọn Công Nghệ cho Hệ Thống XLNT Lộ Phong Hạ Long

Để thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu vực phía đông thành phố Hạ Long, đặc biệt là trạm xử lý nước thải Lộ Phong, cần phải phân tích kỹ lưỡng các yếu tố. Công suất thiết kế được lựa chọn dựa trên dự báo phát triển dân số giai đoạn 2010-2020, với lượng nước thải phát sinh từ 150-200 lít/người/ngày. Đặc tính nước thải đầu vào cho thấy nồng độ BOD, COD cao, cần xử lý bằng công nghệ sinh học kết hợp xử lý vật lý. Khoảng cách ly và vị trí xây dựng được chọn cách xa khu dân cư và nguồn nước ngọt.

3.1. Lựa Chọn Công Suất và Các Thông Số Đầu Vào

Công suất thiết kế của trạm XLNT Lộ Phong được xác định là 15.000 m³/ngày dựa trên dự báo phát triển dân số và tổng lượng nước thải của khu vực. Đặc tính nước thải được phân tích chi tiết, với nồng độ BOD trung bình 250-300 mg/L, COD 400-500 mg/L. Khoảng cách ly tối thiểu 1.000m từ khu dân cư, địa điểm được chọn tại Lộ Phong do có điều kiện tự nhiên thuận lợi.

3.2. Phân Tích Lựa Chọn Công Nghệ Phù Hợp

Sau khi phân tích các công nghệ xử lý nước thải khác nhau, hệ thống xử lý sinh hoạt được lựa chọn bao gồm: song chắn rác, bể lắng sơ cấp, bể lắng cát, cụm bể xử lý sinh học (hệ thống SBR), bể khử trùng và bể nén bùn. Lựa chọn này đạt hiệu quả xử lý 90-95%, đáp ứng quy chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn xây dựng.

IV. Tính Toán Thiết Kế và Kinh Tế Hệ Thống XLNT Lộ Phong

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Lộ Phong bao gồm các công trình chính như song chắn rác – bể lắng cát, máy tách rác tinh, bể điều hoà, bể lắng sơ cấp, cụm bể xử lý sinh học, bể khử trùng, bể nén bùn và máy ép bùn băng tải. Tổng diện tích mặt bằng xây dựng khoảng 2.5 hectare, phù hợp với địa hình địa phương. Chi phí xây dựng cơ bản ước tính 45-50 tỷ đồng, bao gồm chi phí thiết bị công nghệ 20-25 tỷ đồng. Chi phí điện năng hàng năm khoảng 1.5 tỷ đồng, phụ thuộc vào hoạt động thực tế của trạm.

4.1. Thiết Kế Chi Tiết các Công Trình Xử Lý

Song chắn rác – bể lắng cát loại bỏ các vật chất lơ lửng lớn và cát. Bể điều hoà ổn định lưu lượng nước thải biến động. Bể lắng sơ cấp loại bỏ chất rắn lơ lửng 60%. Cụm bể xử lý sinh học sử dụng hệ thống SBR với tỉ lệ F/M tối ưu. Bể khử trùng dùng chlorine hoặc UV. Máy ép bùn xử lý bùn thải tạo ra từ quá trình xử lý.

4.2. Tính Toán Chi Phí Vận Hành Hệ Thống

Tổng chi phí của hệ thống xử lý nước thải Lộ Phong gồm chi phí xây dựng cơ bản 48 tỷ đồng, chi phí thiết bị 22 tỷ đồng, tổng cộng 70 tỷ đồng. Chi phí điện năng hàng năm 1.8 tỷ đồng, chi phí hóa chất 200 triệu đồng/năm. Chi phí vận hành được thiết kế để đạt hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng nhu cầu quản lý môi trường bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TP HẠ LONG 1. Vài nét đặc trưng của thành phố Hạ Long [11] Thành phố Hạ Long là trung tâm văn hoá, kinh tế, chính trị của tỉnh Quảng Ninh. Thành phố Hạ Long được thành lập theo Nghị định số 102/NĐ-CP ngày 27/3/1993 của Thủ tướng Chính phủ, Thành phố được thành lập trên cơ sở thị xã Hòn Gai. Phía Đông Hạ Long giáp thành phố Cẩm Phả, Tây giáp thị xã Quảng Yên, Bắc giáp huyện Hoành Bồ, Nam là vịnh Hạ Long với bờ biển dài trên 20 km.

Thành phố Hạ Long nằm hai bên Cửa Lục, phía đông Hạ Long là khu vực phát triển công nghiệp và tập trung hầu hết các cơ quan quản lý của tỉnh. Khu vực phía Tây thành phố Hạ Long (Bãi Cháy) là khu du lịch hoạt động sôi động. Dân cư sống ở thành phố Hạ Long chủ yếu là dân tộc Việt (Kinh), hầu hết là người từ các vùng khác đến lập cư ở đây. Vịnh Hạ Long nổi tiếng ở trong và ngoài nước và được công nhận là Di sản Thiên nhiên Thế giới với hàng nghìn hòn đảo được làm nên bởi tạo hoá kỳ vĩ và sống động.

Hạ Long còn có những đền, miếu, di tích lịch sử văn hoá (núi Bài Thơ, đền Đức Ông, chùa Long Tiên.) làm cho phong cảnh hữu tình, nên thơ bởi cảnh quan thiên nhiên lại càng thêm hấp dẫn bởi bàn tay con người.Kinh kế của thành phố ngoài hoạt động du lịch là sôi động nhất, còn có các hoạt động kinh tế khác như: thương mại, cảng biển, công nghiệp than, khai thác và chế biến hải sản, sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất bia. Thành phố Hạ Long có 20 phường, cụ thể các phường là: Tuần Châu, Đại Yên, Việt Hưng, Hùng Thắng, Hà Khẩu, Giếng Đáy, Bãi Cháy, Hà Khách, Cao Xanh, Yết Kiêu, Hồng Gai, Trần Hưng Đạo, Bạch Đằng, Cao Thắng, Hồng Hải, Hồng Hà, Hà Tu, Hà Phong, Hà Trung, Hà Lầm.1 Điều kiện tự nhiên 1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình [11] a. Vị trí địa lý 13 Thành phố Hạ Long được thành lập ngày 27/12/1993 theo Nghị định số 102/NĐ - CP của Thủ tướng Chính phủ. Thành phố Hạ Long được mở rộng, sát nhập 2 xã Việt Hưng và Đại Yên của huyện Hoành Bồ theo Nghị định số 51/2001/ NĐ-CP ngày 16/08/2001 của Chính phủ.

Như vậy thành phố Hạ Long có toạ độ địa lý: Từ 20055’ đến 21005’ vĩ độ bắc. Từ 106050’ đến 107030’ kinh độ đông. Phía Bắc - Tây bắc giáp huyện Hoành Bồ, phía Nam thông ra biển giáp vịnh Hạ Long và thành phố Hải Phòng, phía Đông - Đông Bắc giáp thị xã Cẩm Phả, Phía Tây - Tây Nam giáp huyện Yên Hưng. Tổng diện tích tự nhiên của thành phố Hạ Long là 27.

Có quốc lộ 18A chạy qua, có cảng biển, có bờ biển dài 50 km, có vịnh Hạ Long hai lần được UNESCO công nhận là di sản thiên nhiên thế giới, với diện tích 434 km2. Vị trí địa lý của thành phố Hạ Long có nhiều thuận lợi để phát triển kinh tế, xã hội. Với những lợi thế về đường bộ, đường sắt, đường biển, đường sông và cảng biển, đặc biệt cảng than Nam Cầu Trắng và cảng nước sâu Cái Lân cho phép thành phố giao lưu quan hệ quốc tế với nhiều nước trên thế giới và các huyện, tỉnh, thành phố trong cả nước. Đặc điểm địa hình - Hạ Long là thành phố ven biển vịnh Bắc Bộ, có địa hình đa dạng và phức tạp, gồm cả đồi núi, thung lũng, vùng ven biển và hải đảo, được chia thành 3 vùng rõ rệt bao gồm: vùng đồi núi, vùng ven biển và vùng hải đảo.2 Điều kiện thủy văn [5] a.

Hệ thống sông chính: Các sông chính chảy qua địa phận thành phố gồm có sông Diễn Vọng, sông Vũ Oai, sông Man, sông Trới đổ vào vịnh Cửa Lục và sông Míp đổ vào hồ Yên Lập. Ngoài ra còn có các dòng suối nhỏ và ngắn chảy dọc sườn núi phía Nam từ Hồng Gai ra Hà Tu, Hà Phong. Sông, suối chảy trên địa phận Hạ Long nhỏ và ngắn, 14 lưu lượng nước không nhiều và phân bố không đều trong năm, do địa hình dốc nên mực nước dâng lên nhanh và thoát cũng nhanh. Chế độ thuỷ triều: Vùng biển Hạ Long chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ nhật triều vịnh Bắc Bộ, biên độ dao động thuỷ triều trung bình là 3,6 m.3 Đặc điểm địa chất Cấu trúc địa chất khu vực thành phố Hạ Long gồm các thành tạo và trầm tích biến chất tuổi từ Paleozoi đến Kailozoi.

Địa tầng trầm tích tại đây thể hiện ở các đặc điểm về thành phần khoáng vật, kiến trúc đất đá, màu sắc, cấu tạo các lớp đất đá, hoá thạch đang được bảo tồn và quan hệ không gian của các hệ địa tầng. Nhìn chung kết cấu địa chất của thành phố Hạ Long rất vững chắc rất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình.4 Khí hậu Thành phố Hạ Long thuộc khí hậu vùng ven biển, một năm có 2 mùa, mùa đông từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa hè từ tháng 5 đến tháng 10. Là vùng ven biển với hệ thống đảo và đồi núi nên khí hậu của Hạ Long bị chi phối mạnh mẽ của biển[5]. Nhiệt độ không khí.

Nhiệt độ trung bình năm 23,70C dao động từ 16,70C - 28,60C. Nhiệt độ trung bình cao nhất 34,90C, nhiệt độ tối cao tuyệt đối lên tới 380C, mùa đông nhiệt độ trung bình thấp nhất 13,70C, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 50C. Lượng mưa trung bình năm là 1832 mm, phân bố không đều trong năm và chia thành 2 mùa. - Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm từ 80 - 85% tổng lượng mưa cả năm, cao nhất là tháng 7 và tháng 8 đạt 350 mm.

- Mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ đạt từ 15 - 20% tổng lượng mưa cả năm, tháng có lượng mưa ít nhất là tháng 12 và tháng 1 từ 4 - 40 mm. Độ ẩm không khí. Độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 84%. Cao nhất có tháng lên tới 90% và thấp nhất là 68%.

Chế độ gió – bão: Do đặc điểm vị trí địa lý, ở Hạ Long có 2 loại gió: Gió mùa Đông Bắc và gió Tây Nam. Tốc độ gió trung bình năm 2,8 m/s, hướng gió mạnh nhất là Tây Nam 45 m/s. Là vùng biển kín, Hạ Long ít chịu ảnh hưởng của các cơn bão lớn, sức gió mạnh nhất là cấp 9. Tuy nhiên những trận mưa bão lớn thường gây ra thiệt hại, đặc biệt là các khu vực ven biển.

Sương muối, sương mù: Mùa đông thường có sương mù dày đặc, sương muối thường xuất hiện từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau, tập trung nhiều ở những vùng đồi núi.2 Điều kiện xã hội 1.1 Dân số và phân bố dân cư a. Dân số - Dân số thành phố năm 2006 là 202.839 người đến năm 2010 là 234.753 người so với năm 2006, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên năm 2006 là 1,005% đến năm 2010 là 1,102%, và tỷ lệ tăng dân số tự nhiên cả giai đoạn 2006-2010 trung bình là 1,051%[11].1 Kết quả điều tra dân số ở các phường giai đoạn 2006-2010[11] Đơn vị tính: người Năm Năm Năm Năm Năm STT Đơn vị 2006 2007 2008 2009 2010 Thành phố 202839 218238 223474 229122 234592 1 Hồng Gai 8590 9286 8995 9215 9385 2 Bạch Đằng 11840 12519 11996 12829 12447 3 Trần Hưng Đạo 9750 10266 9962 10188 10820 4 Yết Kiêu 8452 9553 9233 9785 9995 16 5 Cao Xanh 14875 15839 16521 17038 17424 6 Hà Khánh 5743 6524 6090 6217 6487 7 Cao Thắng 15448 16650 17147 17378 18230 8 Hà Lầm 9179 9797 10093 10125 10336 9 Hà Trung 7146 7570 8019 8034 7745 10 Hà Tu 11618 11991 12174 12197 12575 11 Hà Phong 8705 9427 9772 9804 9824 12 Hồng Hà 12714 15140 15668 15569 15602 13 Hồng Hải 15439 16584 18005 18440 18323 14 Bãi Cháy 18361 18619 18981 19472 19890 15 Giếng Đáy 10671 12003 13317 14071 15423 16 Hà Khẩu 10016 10769 11369 11845 12547 17 Hùng Thắng 4168 5582 5643 5717 5866 18 Tuần Châu 2387 2573 2256 2355 2394 19 Đại Yên 8253 8443 8526 8678 9036 20 Việt Hưng 9484 9103 9707 10165 10243 - Mật độ dân cư trên toàn thành phố năm 2006 là 820 người/km2, đến năm 2010 mật độ dân cư tăng lên 834 người/km2. - Số lao động năm 2010 được giải quyết việc làm năm 2006 là 51.967 người đến năm 2010 số lao động được giải quyết việc làm ước đạt 50.500 người trong đó tỷ lệ lao động qua đào tạo là 70%. - Năm 2010 thu nhập bình quân đầu người ước đạt 2.2 Tình hình phát triển kinh tế [11] - Tốc độ tăng trưởng kinh tế trong 5 năm (2006-2010) luôn duy trì ở mức cao và ổn định, tổng sản phẩm (GDP) năm 2010 ước đạt 11.968 tỷ đồng (giá thực tế), tăng 2,06 lần so với năm 2005, bình quân 5 năm (2006-2010) tăng 15,55%/năm; GDP bình quân đầu người năm 2010 ước đạt 2.680 USD, bằng 1,61 lần năm 2005.

17 - Cơ cấu kinh tế tiếp tục chuyển dịch theo hướng công nghiệp - du lịch và dịch vụ - nông nghiệp. Năm 2006: Tỷ trọng ngành công nghiệp và xây dựng : 54,7%, ngành dịch vụ và du lịch: 44,0%, ngành nông lâm ngư nghiệp: 1,3%. Đến năm 2010, tỷ trọng trong cơ cấu nền kinh tế tương ứng là công nghiệp và xây dựng chiếm 54,8%, dịch vụ chiếm 44,2% và nông - lâm - thủy sản chiếm 1%.3 Định hướng quy hoạch thành phố Hạ Long Theo báo cáo quy hoạch tổng thể thành phố Hạ Long đến năm 2020 và báo cáo điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Hạ Long đến năm 2020 được Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh phê duyệt theo Quyết định số 619/QĐ-UBND ngày 05 tháng 3 năm 2010, định hướng quy hoạch thành phố như sau: 1.1 Định hướng phát triển không gian đô thị [10] + Hướng Tây: Phát triển về hướng Đại Yên, là vùng đát bờ biển kết hợp với đồi núi, phát triển các khu đô thị mới và khu du lịch sinh thái. + Hướng Nam: Chủ yếu dành cho du lịch và nghỉ dưỡng kết hợp với bảo tồn vùng vịnh Hạ Long, đặc biệt kà khu bảo tồn di sản thiên nhiên thế giới; hạn chế việc lấn biển để xây dựng.

+ Hướng Bắc: Chủ yếu dành cho Công nghiệp và khu dân cư; có phát triểnvề phía đồi kết hợp với việc trồng và bảo vệ rừng; + Hướng Đông: Chủ yếu là không gian cây xanh có chức năng cách ly và bảovệ môi trường giữa các khu đô thị với các khu mỏ và nhà máy sàng tuyển Nam Cầu Trắng.2 Phân khu chức năng Tổ chức không gian đô thị thành phố Hạ Long được chia thành các khu chức năng như sau [10]: a.