Tính toán, thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt, Lâm Đồng

Đồ án thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt TP Đà Lạt - ĐH SPKT TPHCM

• Tác giả: Đặng Văn Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thủy
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Tính toán, thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt, Lâm Đồng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải TP Đà Lạt

Thành phố Đà Lạt là trung tâm du lịch lớn của tỉnh Lâm Đồng. Tốc độ đô thị hóa nhanh tạo áp lực lớn lên cơ sở hạ tầng. Lượng nước thải sinh hoạt phát sinh ngày càng tăng cao. Nhà máy xử lý nước thải hiện hữu đạt công suất thiết kế ban đầu là 7.400 m3/ngày đêm. Nguồn tiếp nhận chính là suối Cam Ly đang chịu tải lượng ô nhiễm đáng kể. Dự án thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt TP Đà Lạt bổ sung thêm mô-đun công suất 5.000 m3/ngày đêm. Hệ thống mới vận hành độc lập với dây chuyền cũ. Lưu lượng đỉnh giờ tính toán đạt mức 300 m3/giờ. Công trình tiếp nhận toàn bộ nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư trung tâm và cơ sở lưu trú du lịch. Quy trình xử lý định hướng loại bỏ cặn lơ lửng, chất hữu cơ hòa tan cùng các hợp chất dinh dưỡng nito và photpho. Mục tiêu cốt lõi của công trình là bảo vệ cảnh quan tự nhiên và gìn giữ vệ sinh môi trường đô thị. Nước thải sau xử lý phải đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia trước khi xả ra môi trường tự nhiên.

1.1. Bối cảnh mở rộng công suất xử lý nước thải

Đà Lạt đón hàng triệu lượt du khách mỗi năm. Hoạt động kinh doanh nhà hàng, khách sạn và dịch vụ phát triển mạnh. Dân số cơ học tăng nhanh kéo theo nhu cầu sử dụng nước lớn. Lượng nước thải sinh hoạt xả ra môi trường tăng cao. Nhà máy xử lý hiện hữu thường xuyên rơi vào tình trạng quá tải vào mùa du lịch. Nguồn tiếp nhận chính là suối Cam Ly đứng trước nguy cơ ô nhiễm nặng nề. Việc mở rộng quy mô xử lý là giải pháp mang tính sống còn. Dự án giúp nâng cao công suất tiếp nhận nước bẩn toàn đô thị. Nguồn tài nguyên nước ngầm và mặt nước được bảo vệ an toàn. Đây là nền tảng quan trọng giúp thành phố phát triển du lịch bền vững.

1.2. Mục tiêu kỹ thuật và phạm vi thiết kế dự án

Dự án tập trung xây dựng đơn nguyên xử lý nước thải mới với công suất 5.000 m3/ngày đêm. Hệ thống hoạt động độc lập nhằm bảo đảm độ an toàn vận hành cao. Phạm vi thiết kế bao gồm toàn bộ chu trình xử lý cơ học, xử lý sinh học và khử trùng. Công trình tiếp nhận nước thải sinh hoạt có nồng độ chất hữu cơ cao. Chỉ số BOD5 và COD đầu vào lần lượt đạt khoảng 250 mg/l và 400 mg/l. Hàm lượng cặn lơ lửng SS đạt 220 mg/l. Nước thải sau khi qua các công trình đơn vị phải đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột A. Các thông số ô nhiễm được xử lý triệt để trước khi xả ra suối Cam Ly. Thiết kế bảo đảm tính mỹ quan và hạn chế tối đa mùi hôi phát tán ra xung quanh.

II. Phân tích hiện trạng và vấn đề xử lý nước thải tại TP Đà Lạt

Đặc thù địa hình đồi núi dốc tại Đà Lạt ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ thủy lực của mạng lưới thoát nước. Vận tốc dòng chảy thay đổi liên tục tạo ra hiện tượng lắng cặn cục bộ hoặc xói mòn đường ống. Hệ thống thoát nước hiện tại là cống chung thu gom cả nước mưa lẫn nước thải sinh hoạt. Khi mưa lớn xuất hiện, lưu lượng nước tràn vào trạm tăng vọt vượt khả năng dung nạp của bể sinh học. Sự biến động nồng độ ô nhiễm theo mùa du lịch cũng gây trở ngại lớn cho việc vận hành. Mùa lễ hội khiến tải lượng hữu cơ tăng gấp đôi so với ngày thường. Khí hậu cao nguyên lạnh với nền nhiệt độ trung bình năm thấp làm giảm đáng kể tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí. Bùn hoạt tính trong bể lắng dễ bị sốc tải và phân tán khó lắng. Thành phần nước thải chứa nhiều tạp chất rắn vô cơ và dầu mỡ từ các dịch vụ ẩm thực. Nếu thiếu giai đoạn tiền xử lý thích hợp, thiết bị cơ khí và bơm chìm rất dễ bị mài mòn, hư hỏng và tắc nghẽn.

2.1. Biến động tải lượng theo mùa du lịch và thời tiết

Lượng nước thải xả ra tại Đà Lạt thay đổi rõ rệt giữa mùa khô và mùa mưa. Vào mùa du lịch cao điểm, dân số lưu trú tăng vọt khiến hệ số không điều hòa k đạt mức 1,44. Lưu lượng thực tế thay đổi mạnh theo từng khung giờ trong ngày. Nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ và chất rắn dao động với biên độ rất rộng. Mùa mưa kéo dài mang theo lượng lớn đất cát sỏi tràn vào mạng lưới thu gom. Nhiệt độ môi trường lạnh làm chậm quá trình phân hủy sinh học trong nước thải. Hiện tượng này đòi hỏi hệ thống xử lý phải có dung tích điều hòa đủ lớn và thời gian lưu nước kéo dài. Khả năng chống chịu sốc tải là tiêu chí kỹ thuật mang tính sống còn.

2.2. Hạn chế về quỹ đất và hạ tầng kỹ thuật sẵn có

Khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải Đà Lạt nằm trong vùng địa hình thung lũng dốc hẹp. Diện tích đất mặt bằng dành cho việc mở rộng công trình bị giới hạn nghiêm ngặt. Việc đào đắp đất đá trên sườn đồi đòi hỏi chi phí gia cố cơ học rất tốn kém. Mặt khác, hệ thống đường ống thu gom nước thải cũ đã xuống cấp cục bộ sau nhiều năm khai thác. Nước ngầm xâm nhập vào đường ống làm loãng nồng độ chất hữu cơ đầu vào. Ngược lại, nước thải rò rỉ có nguy cơ gây ô nhiễm đất xung quanh trạm xử lý. Thiết kế mới bắt buộc phải tối ưu hóa diện tích mặt bằng xây dựng. Công nghệ được chọn cần tích hợp nhiều chức năng trong một khối công trình duy nhất.

III. Giải pháp công nghệ mở rộng nhà máy xử lý nước thải TP Đà Lạt

Dự án mở rộng lựa chọn công nghệ mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng làm giải pháp cốt lõi. Sơ đồ dây chuyền công nghệ gồm song chắn rác thô, song chắn rác tinh, bể lắng cát, mương oxy hóa, bể lắng đứng và bể tiếp xúc khử trùng. Công đoạn cơ học giữ lại rác thải thô và cát hạt lớn để bảo vệ máy bơm chìm. Song chắn rác được thiết kế độ dốc 0,008 với 18 thanh chắn tạo thành 19 khe hở rộng 16 mm. Mương oxy hóa vận hành theo chế độ sục khí kéo dài với tuổi bùn cao từ 20 đến 30 ngày. Thiết bị sục khí cơ học bề mặt tạo dòng chảy tuần hoàn liên tục trong rãnh mương. Cơ chế này hình thành đồng thời các vùng thiếu khí và hiếu khí xen kẽ. Nhờ đó, quá trình nitrat hóa và khử nitrat diễn ra triệt để ngay trong một công trình. Nước thải sau sục khí chuyển sang bể lắng đứng để tách bùn hoạt tính. Bùn lắng được tuần hoàn liên tục về mương oxy hóa để duy trì mật độ vi sinh vật. Nước trong sau lắng dẫn qua bể tiếp xúc khử trùng bằng dung dịch hóa chất trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

3.1. Tính toán thiết kế mương oxy hóa xử lý sinh học

Mương oxy hóa được tính toán dựa trên lưu lượng nước thải 5.000 m3/ngày đêm. Thời gian lưu nước trong mương dao động từ 18 đến 24 giờ. Thể tích công tác bảo đảm xử lý trọn vẹn chất hữu cơ ở nhiệt độ nước vùng cao nguyên. Thiết bị sục khí trục ngang hoặc sục khí bề mặt cung cấp lượng oxy hòa tan cần thiết. Nồng độ bùn hoạt tính MLSS trong mương duy trì ổn định ở mức 3.000 đến 4.500 mg/l. Quá trình xáo trộn thủy lực diễn ra liên tục với vận tốc dòng chảy tối thiểu 0,3 m/s. Tốc độ này ngăn chặn hoàn toàn nguy cơ lắng đọng bùn dưới đáy rãnh. Hiệu suất xử lý BOD5 đạt trên 90% và COD đạt trên 85%.

3.2. Tính toán bể lắng đứng và hệ thống xử lý bùn

Hỗn hợp bùn hoạt tính từ mương oxy hóa tự chảy vào ống trung tâm của bể lắng đứng. Nước chuyển động hướng tâm từ dưới lên trên với vận tốc lắng thích hợp. Bông bùn sinh học liên kết thành cụm lớn và lắng dần xuống đáy phễu thu gom. Tải trọng thủy lực bề mặt bể lắng dao động từ 15 đến 25 m3/m2.ngày. Bùn lắng ở đáy bể được bơm tuần hoàn liên tục về mương sinh học với tỷ lệ từ 50% đến 100%. Lượng bùn dư định kỳ được xả về bể nén bùn để giảm thể tích chứa nước. Bùn sau khi cô đặc chuyển qua máy ép bùn cơ học nhằm làm khô bã. Bánh bùn khô thu gom định kỳ để làm phân bón hoặc chôn lấp hợp vệ sinh.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết luận mở rộng xử lý nước thải Đà Lạt

Dự án tính toán thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt TP Đà Lạt mang lại giá trị thực tiễn rất cao. Giải pháp lựa chọn mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng chứng minh sự phù hợp vượt trội với điều kiện tự nhiên địa phương. Công nghệ này có khả năng chịu tải trọng hữu cơ dao động lớn và tiêu tốn ít năng lượng vận hành. Hệ thống không tạo mùi khó chịu ra cảnh quan du lịch xung quanh. Nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột A bảo đảm an toàn sinh thái cho nguồn tiếp nhận suối Cam Ly. Chất lượng nguồn nước phục vụ tưới tiêu nông nghiệp ở vùng hạ lưu cũng được bảo vệ trọn vẹn. Mô hình xử lý nước thải mới có tính module hóa cao. Thiết kế sẵn sàng mở rộng quy mô khi nhu cầu đô thị hóa tiếp tục gia tăng trong tương lai. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu kỹ thuật tin cậy cho các nhà quản lý đô thị và đơn vị vận hành môi trường. Việc đầu tư hạ tầng xử lý nước thải là bước đi chiến lược hướng tới phát triển đô thị xanh bền vững.

4.1. Hiệu quả bảo vệ môi trường và cảnh quan du lịch

Trạm xử lý mở rộng giúp thu gom và làm sạch triệt để nguồn nước thải sinh hoạt tại trung tâm thành phố. Các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và vi khuẩn gây bệnh bị loại bỏ trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Hiện tượng phú dưỡng hóa trên suối Cam Ly và các hồ nội thành được ngăn chặn hiệu quả. Mùi hôi thối phát sinh từ nước tù đọng không còn ảnh hưởng đến khu dân cư và du khách. Hệ sinh thái thủy sinh địa phương dần phục hồi khả năng tự làm sạch tự nhiên. Môi trường không khí trong lành tạo điều kiện thu hút dòng vốn đầu tư du lịch sinh thái. Dự án mang lại lợi ích kép về môi trường và phát triển kinh tế cho địa phương.

4.2. Khả năng nhân rộng mô hình cho đô thị vùng cao

Công nghệ mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng rất phù hợp với các đô thị có địa hình đồi dốc và khí hậu lạnh. Thiết kế đơn giản giúp giảm bớt chi phí xây dựng công trình ngầm phức tạp. Quy trình vận hành tự động hóa cao không đòi hỏi lượng nhân công vận hành lớn. Lượng bùn hoạt tính sinh ra ít và đã được ổn định hiếu khí hoàn toàn. Việc xử lý bùn thải thứ cấp trở nên dễ dàng và tiết kiệm chi phí hóa chất. Các địa phương có điều kiện tự nhiên tương tự như Sa Pa, Tam Đảo hay Mộc Châu hoàn toàn có thể áp dụng mô hình này. Đây là hướng đi khả thi nhằm giải quyết bài toán xử lý nước thải sinh hoạt phân tán.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài được xây dựng xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường nước tại các đô thị đang phát triển ở Việt Nam. Theo thống kê được tác giả trích dẫn, hệ thống thoát nước tại các đô thị lớn nhìn chung còn thô sơ, tiết diện nhỏ và không theo kịp tốc độ gia tăng dân số, khiến phần lớn nước thải bị xả thẳng ra nguồn tiếp nhận tự nhiên và chỉ có khoảng 10% lượng nước thải đô thị được xử lý tập trung. Đối với các trung tâm du lịch lớn như thành phố Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng), vào các dịp lễ tết, lượng du khách đổ về tăng gấp 2 đến 3 lần so với ngày thường, làm đột biến lượng rác thải và lưu lượng nước thải phát sinh, dẫn tới nguy cơ quá tải nghiêm trọng hệ thống xử lý hiện hữu.

Nhằm giải quyết yêu cầu cấp bách này, Ngân hàng Thế giới (WB) đã tài trợ nguồn kinh phí 200 triệu USD cho dự án Cấp nước và nước thải đô thị, trong đó bao gồm hạng mục xây dựng và hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải tập trung cho khu vực nội thành cùng một phần ngoại ô thành phố Đà Lạt. Đồ án tập trung nghiên cứu phương án kỹ thuật nhằm mở rộng trạm xử lý nước thải của thành phố, bảo đảm chất lượng nước sau xử lý đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

1. Mục tiêu tổng quát: Tính toán, thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng, đảm bảo nước thải sau khi xử lý đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột B trước khi xả ra nguồn tiếp nhận (thác Cam Ly).
2. Nhiệm vụ 1: Tổng quan cơ sở lý thuyết về các phương pháp xử lý nước thải nói chung và các quy trình công nghệ xử lý nước thải đô thị nói riêng.
3. Nhiệm vụ 2: Thu thập số liệu kỹ thuật, khảo sát và đánh giá hiện trạng mạng lưới thu gom cùng quy trình xử lý nước thải sinh hoạt đang vận hành tại thành phố Đà Lạt.
4. Nhiệm vụ 3: Dự báo mức độ phát sinh, tổng khối lượng và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt của thành phố Đà Lạt đến mốc quy hoạch năm 2030.
5. Nhiệm vụ 4: Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế kỹ thuật và quy hoạch mặt bằng trạm xử lý nước thải mở rộng cho thành phố Đà Lạt đến năm 2030.
6. Nhiệm vụ 5: Phân tích, dự toán kinh phí đầu tư xây dựng công trình và lắp đặt thiết bị.
7. Nhiệm vụ 6: Tính toán và chế tạo mô hình thực nghiệm một công trình đơn vị (mô hình mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng).

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sinh hoạt phát sinh từ mạng lưới dân cư và dịch vụ du lịch tại trung tâm thành phố Đà Lạt.
• Phạm vi không gian: Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt, phục vụ khu vực nội thị và một phần ngoại vi thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng.
• Phạm vi thời gian: Đề tài được nhóm tác giả thực hiện trong thời gian 5 tháng (từ tháng 01/2017 đến tháng 05/2017, thời gian giao nhận nhiệm vụ chính thức từ 01/03/2017 đến 17/07/2017).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý kỹ thuật môi trường, động học quá trình bùn hoạt tính, quá trình lắng cơ học và cơ chế khử trùng nước thải. Các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật và tài liệu chuyên khảo được sử dụng bao gồm:

• Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt: QCVN 14:2008/BTNMT (áp dụng giá trị giới hạn cột B).
• Tiêu chuẩn thiết kế mạng lưới thoát nước và công trình bên ngoài của Bộ Xây dựng (2008).
• Tài liệu chuyên ngành xử lý nước thải đô thị của các tác giả: Metcalf & Eddy (1991), Hoàng Huệ (1996), Trần Hiếu Nhuệ (2001), Trần Văn Nhân (2001), Trịnh Xuân Lai (2002), Lương Đức Phẩm (2002), Lâm Minh Triết và Nguyễn Thanh Tùng (2011).

Phương pháp nghiên cứu được triển khai kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thực tế và tính toán kỹ thuật:

• Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu: Thu thập số liệu thống kê dân số, điều kiện kinh tế - xã hội thành phố Đà Lạt, các báo cáo quan trắc chất lượng nước và hiện trạng vận hành hệ thống thoát nước do Ban quản lý Nhà máy xử lý nước thải Đà Lạt cung cấp.
• Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Trao đổi với giảng viên hướng dẫn và các kỹ sư vận hành tại địa phương để định hướng lựa chọn dây chuyền công nghệ phù hợp với điều kiện địa hình và khí hậu vùng cao nguyên.
• Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát thực tế công trình xử lý nước thải hiện hữu tại Đà Lạt (vận hành bể Imhoff và lọc sinh học cao tải) cùng trạm xử lý nước thải sinh hoạt của Công ty TNHH Dreamtech Việt Nam (công suất 350 $m^3$/ngày đêm).
• Phương pháp tính toán công nghệ kỹ thuật: Sử dụng hệ thống công thức giải tích chuyên ngành kỹ thuật môi trường đã được chuẩn hóa để tính toán cân bằng vật chất, xác định kích thước hình học, thời gian lưu nước, lưu lượng bùn và nhu cầu oxy hóa của từng công trình đơn vị.
• Phương pháp thiết kế đồ họa và mô hình hóa: Ứng dụng phần mềm AutoCAD để thể hiện chi tiết 09 bản vẽ mặt bằng và cấu tạo kỹ thuật của hệ thống xử lý; tiến hành chế tạo mô hình vật lý mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng phục vụ kiểm chứng vận hành.

Nguồn dữ liệu đầu vào sử dụng trong đồ án do Ban quản lý Nhà máy xử lý nước thải Đà Lạt cung cấp từ các đợt đo đạc thực tế tại trạm bơm chính và hệ thống tiếp nhận.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp công nghệ

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt mở rộng cho thành phố Đà Lạt được thiết kế với công suất bổ sung là 5.000 $m^3$/ngày đêm, vận hành hoàn toàn tách biệt với hệ thống hiện hữu (công suất 7.412 $m^3$/ngày đêm).

Lưu lượng tính toán kỹ thuật:

• Lưu lượng trung bình ngày: $Q = 5.000\ m^3/\text{ngày đêm} \approx 208,3\ m^3/\text{h}$.
• Hệ số không điều hòa: $k = 1,44$.
• Lưu lượng giờ lớn nhất: $Q_{\text{max}} = Q \times k = 208,3 \times 1,44 = 300\ m^3/\text{h}$ (tương đương $0,083\ m^3/\text{s}$).

Bảng thông số nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào và tiêu chuẩn xả thải mục tiêu:

Thông số ô nhiễm	Đơn vị đo	Giá trị nước thải đầu vào	Giới hạn QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B)
$\text{BOD}_5$	mg/L	273	50
Chất rắn lơ lửng (SS)	mg/L	365,75	50 - 100
Tổng Nitơ (N tổng)	mg/L	64	50
Coliform	MPN/100 mL	$10^5$	5.000
pH	-	7	5 - 9

Tác giả xây dựng và so sánh 2 phương án công nghệ kỹ thuật:

Tiêu chí so sánh	Phương án 1 (Mương oxy hóa)	Phương án 2 (Bể lọc sinh học nhỏ giọt)
Quy trình công nghệ	Song chắn rác $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Bể lắng cát thổi khí $\rightarrow$ Mương oxy hóa $\rightarrow$ Bể lắng đứng $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Thác Cam Ly. Bùn lắng được tuần hoàn một phần, bùn dư dẫn ra sân phơi bùn.	Song chắn rác $\rightarrow$ Bể lắng cát $\rightarrow$ Bể lọc sinh học nhỏ giọt (tháp trụ kín có máy thổi khí) $\rightarrow$ Bể lắng đứng $\rightarrow$ Bể tiếp xúc khử trùng $\rightarrow$ Thác Cam Ly. Bùn cặn qua máy nén bùn và sân phơi.
Ưu điểm kỹ thuật	- Quy trình vận hành đơn giản, ổn định. - Chi phí đầu tư thiết bị vừa phải. - Khả năng khử đồng thời hữu cơ và Nitơ triệt để. - Bùn hoạt tính ổn định, ít mùi hôi.	- Giảm chi phí nhân công vận hành thường trực. - Tiết kiệm năng lượng thông qua khả năng đối lưu tự nhiên.
Nhược điểm	- Thời gian lưu nước kéo dài. - Diện tích mặt bằng chiếm đất của mương lớn.	- Dễ bị tắc nghẽn vật liệu đệm. - Nhạy cảm lớn với nhiệt độ lạnh tại Đà Lạt. - Khó kiểm soát thông khí, dễ phát sinh mùi hôi. - Bùn dư kém ổn định, giá thành xây dựng cao.

Luận chứng kỹ thuật lựa chọn công nghệ: Hệ thống xử lý hiện tại của Đà Lạt đang sử dụng bể Imhoff kết hợp lọc sinh học cao tải plastic dạng tổ ong. Bể Imhoff bộc lộ các hạn chế: hiệu suất khử chất hữu cơ chỉ đạt khoảng 35% BOD và 65% SS, đòi hỏi trình độ vận hành cao, dễ phát sinh mùi hôi do phân hủy kỵ khí hở và suy giảm hiệu quả nghiêm trọng nếu không xả bùn định kỳ. Do đó, Phương án 1 (sử dụng mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng) được lựa chọn làm giải pháp kỹ thuật chính thức. Công nghệ này khắc phục triệt để mùi hôi, đảm bảo quá trình nitrat hóa và khử nitơ diễn ra hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ thấp ở Đà Lạt mà không cần xây dựng bể lắng đợt 1.

Kết quả tính toán công trình đơn vị đầu vào (Song chắn rác cơ học):

• Độ dốc đáy mương đặt song chắn: $I = 0,008$.
• Vận tốc dòng chảy trước song chắn: $v = 1\ \text{m/s}$.
• Chiều cao lớp nước trong mương: $h_1 = H = 0,3\ \text{m}$.
• Khoảng cách khe hở: $b = 16\ \text{mm} = 0,016\ \text{m}$.
• Hệ số cào rác thu hẹp dòng chảy: $K = 1,05$.
• Số khe hở tính toán: $n = \frac{Q_{\text{max}} \times K}{v \times b \times h_1} = \frac{0,083 \times 1,05}{1 \times 0,016 \times 0,3} = 18,2\ \text{khe}$. Tác giả chọn quy chuẩn $n = 19\ \text{khe}$.
• Số thanh chắn rác: $m = n - 1 = 19 - 1 = 18\ \text{thanh}$.

Các công trình tiếp theo trong dây chuyền gồm: hố thu gom, bể lắng cát thổi khí (giữ hạt vô cơ kích thước $> 0,2\ \text{mm}$), mương oxy hóa bùn hoạt tính lơ lửng, bể lắng đứng đợt 2 (thời gian lưu 1,5 - 3 giờ), bể tiếp xúc khử trùng châm Clo (duy trì nồng độ Clo dư 0,3 - 0,5 mg/L tại trạm) và sân phơi bùn để làm phân bón sinh học.

Nội dung chính theo từng chương

Chương Mở đầu

Chương này thiết lập cơ sở khoa học và tính cấp thiết của đề tài. Tác giả trình bày bức tranh tổng thể về tình trạng ô nhiễm nước mặt do quá trình đô thị hóa, nêu bật áp lực dân số và du khách tại thành phố Đà Lạt khiến hệ thống thu gom hiện hữu bị quá tải. Đồ án xác lập mục tiêu thiết kế phân hệ mở rộng đạt QCVN 14:2008/BTNMT cột B, nêu 6 nhiệm vụ trọng tâm, phạm vi giới hạn nghiên cứu trong 5 tháng, phương pháp luận kỹ thuật và cơ cấu 7 chương của văn bản.

Chương 1: Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Nội dung chương tập trung mô tả đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của Đà Lạt và đặc tính nước thải sinh hoạt:

• Thành phố Đà Lạt nằm trên cao nguyên Lâm Viên ở độ cao 1.500 m so với mực nước biển, diện tích 393,29 $km^2$, gồm 12 phường và 4 xã. Dân số năm 2011 đạt 214.443 người với tỷ lệ gia tăng dân số tự nhiên 1,79%/năm; mật độ dân số trung bình 536 người/$km^2$. Cơ cấu kinh tế dịch vụ - du lịch chiếm tới 70% tổng sản phẩm nội địa (năm 2007).
• Hệ thống thu gom hiện hữu tiếp nhận nước thải từ hơn 7.400 hộ gia đình thuộc trung tâm thành phố với 53.000 người được đấu nối. Tổng tải lượng nước thải về nhà máy hiện tại là 7.412 $m^3$/ngày đêm (gồm trạm bơm chính 7.369 $m^3$/ngày, nước từ các bể tự hoại 15 $m^3$/ngày và nước tách từ sân phơi bùn 28 $m^3$/ngày). Lưu lượng cao điểm giờ đạt 553 $m^3$/giờ (140 L/s).
• Nồng độ ô nhiễm đo đạc thực tế: $\text{BOD}_5$ là 273 mg/L, SS là 365,75 mg/L, N tổng là 64 mg/L và Coliform đạt $10^5$ MPN/100 mL.
• Tác giả phân tích ý nghĩa các chỉ số môi trường: chất rắn lơ lửng (SS), mùi ($H_2S$, indol, skatol), nhiệt độ, độ màu, pH, COD, BOD, oxy hòa tan (DO), các hợp chất Nitơ, Phốt pho, chất hoạt động bề mặt và hệ vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn tả Vibrio comma, thương hàn Salmonella typhosa, virus đường ruột, giun sán); đồng thời đối chiếu bảng thành phần nước thải khu dân cư theo nghiên cứu của Metcalf & Eddy (1991).

Chương 2: Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải

Chương 2 tổng hợp toàn diện các công nghệ xử lý nước thải hiện hành:

• Xử lý cơ học: Song chắn rác (khe thô 60 - 100 mm, khe mịn 10 - 25 mm, góc nghiêng $60^\circ - 75^\circ$, vận tốc $0,8 - 1\ \text{m/s}$), lưới lọc (0,5 - 1 mm); lắng cát tách hạt sỏi vô cơ 0,2 - 2 mm; các loại bể lắng ngang (chiều sâu 1,5 - 4 m, $L/H = 8 - 12$, lưu nước 1 - 3 giờ), bể lắng đứng (công suất dưới 3.000 $m^3$/ngày, vận tốc dâng tâm không quá 30 mm/s, lưu nước 45 - 120 phút), bể lắng ly tâm (đường kính 16 - 60 m cho trạm trên 20.000 $m^3$/ngày); thiết bị tách dầu mỡ và lọc cơ học vật liệu hạt.
• Xử lý hóa lý: Cơ chế keo tụ - tạo bông bằng phèn nhôm $Al_2(SO_4)_3 \cdot 18H_2O$, muối sắt $FeCl_3, FeSO_4$, kết hợp chất trợ keo tụ (1 - 5 mg/L); tuyển nổi bọt khí; hấp phụ bằng than hoạt tính; trao đổi ion tách kim loại nặng; lọc màng thẩm thấu ngược (RO), siêu lọc (UF); xử lý điện hóa và trích ly chất ô nhiễm.
• Xử lý sinh học: Phân tích các quá trình tự nhiên (cánh đồng tưới công cộng, bãi lọc ngầm, chuỗi hồ sinh học kỵ khí - tùy tiện - hiếu khí) và nhân tạo hiếu khí (bể Aerotank bùn hoạt tính lơ lửng, bể phản ứng theo mẻ SBR bám dính, bể lọc sinh học nhỏ giọt trickling filter); xử lý kỵ khí sinh trưởng lơ lửng và bám dính (lọc kỵ khí giá thể cố định, lọc kỵ khí lớp vật liệu trương nở tải trọng COD 30 - 60 $kg/m^3 \cdot \text{ngày}$, hiệu suất 70 - 90%).
• Khử trùng nước thải: Khử trùng bằng Clo lỏng, Canxi hypoclorit $Ca(OCl)_2$, Natri hypoclorit $NaClO$ (nước Javel 6 - 8 g/L Clo hoạt tính), phân tích ảnh hưởng của pH đến tỷ lệ tạo thành $HOCl$ và $OCl^-$ (ở pH = 6, $HOCl$ chiếm 99,5%; pH = 8, $HOCl$ giảm còn 25%); khử trùng bằng Ozone (hòa tan gấp 13 lần oxy, diệt khuẩn nhanh hơn Clo 3.100 lần trong 3 - 8 giây, liều lượng nước thải 5 - 15 mg/L); khử trùng bằng tia cực tím UV (bước sóng tối ưu 254 nm, đèn thủy ngân áp lực thấp tiêu thụ năng lượng 6.000 - 13.000 $\mu W/s$, áp dụng khi SS $< 50\ \text{mg/L}$ để giảm Coliform xuống dưới 200 MPN/100 mL).
• Khảo sát thực tế: Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải Công ty Dreamtech (công suất 350 $m^3$/ngày đêm: Bể điều hòa $\rightarrow$ Thiếu khí/Hiếu khí $\rightarrow$ Bể lắng $\rightarrow$ Khử trùng Clo) và hệ thống thực tế giai đoạn 1 của Nhà máy xử lý nước thải Đà Lạt (công suất thiết kế ban đầu kết nối trạm bơm chính 7.412 $m^3$/ngày, gồm: Lưới chắn rác $\rightarrow$ Lắng cát ngang $\rightarrow$ Ngăn phân phối $\rightarrow$ Bể Imhoff $\rightarrow$ Lọc sinh học cao tải vật liệu tổ ong $\rightarrow$ Lắng thứ cấp $\rightarrow$ Hồ sinh học).

Chương 3: Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho hệ thống

Chương này đưa ra căn cứ kỹ thuật để lựa chọn dây chuyền xử lý. Tác giả xác lập các tiêu chí gồm: bảo đảm chất lượng xả thải ra nguồn tiếp nhận, tiết kiệm diện tích, quản lý vận hành phù hợp trình độ địa phương, chi phí hợp lý, thích ứng thời tiết sương mù và lạnh của Đà Lạt, kiểm soát bùn phát sinh. Trên cơ sở lưu lượng mở rộng 5.000 $m^3$/ngày đêm, tác giả thiết lập quy trình chi tiết cho Phương án 1 (mương oxy hóa) và Phương án 2 (tháp lọc sinh học nhỏ giọt), tiến hành so sánh đối chiếu kỹ thuật và quyết định chọn Phương án 1 nhằm giải quyết triệt để các nhược điểm bốc mùi và hiệu suất thấp của bể Imhoff hiện hữu.

Chương 4: Tính toán các công trình đơn vị

Nội dung chương trình bày toàn bộ các bước tính toán thủy lực, kích thước hình học và thiết bị cho các hạng mục công trình của Phương án 1 và Phương án 2:

• Tính toán lưu lượng: $Q_{\text{tb}} = 208,3\ m^3/\text{h}$, hệ số không điều hòa $k = 1,44$, $Q_{\text{max}} = 300\ m^3/\text{h} = 0,083\ m^3/\text{s}$.
• Thiết kế song chắn rác: Xác định số khe hở dòng chảy $n = 19$ khe, số thanh chắn kim loại $m = 18$ thanh, vận tốc nước qua khe $v = 1\ \text{m/s}$, chiều cao mực nước mương dẫn $h_1 = 0,3\ \text{m}$, khoảng cách giữa các thanh $b = 16\ \text{mm}$, độ dốc kênh dẫn $I = 0,008$.
• Danh mục tính toán các công trình tiếp theo: Hố thu gom gom nước thải; Bể lắng cát thổi khí; Mương oxy hóa (tính toán hệ số động học nitrat hóa ở $20^\circ C$, nhu cầu cấp khí qua đĩa phân phối khí, cân bằng vật chất pha bùn hoạt tính); Bể lắng đứng đợt 2 (kích thước ống trung tâm, máng thu nước răng cưa, vùng lắng và vùng chứa bùn); Bể tiếp xúc khử trùng châm Clo; Sân phơi bùn; Bể lọc sinh học cao tải của phương án 2 (tính toán đĩa phân phối, khoảng cách các lỗ ống phân phối nước và tải trọng vật liệu đệm).

Chương 5: Tính toán chi phí

Chương này tổng hợp dự toán kinh tế cho việc hiện thực hóa công trình mở rộng. Tác giả bóc tách thành hai nhóm chi phí chính:

• Chi phí xây dựng: Dự toán đào đắp đất, gia cố nền móng địa chất dốc, đổ bê tông cốt thép cho cụm hố thu gom, mương oxy hóa, bể lắng đứng, bể khử trùng và các ô sân phơi bùn.
• Chi phí thiết bị: Dự toán mua sắm máy cào rác cơ học, máy bơm nước thải chìm, máy thổi khí, hệ thống đĩa phân phối khí mịn bọt, dàn gạt bùn bể lắng, bơm tuần hoàn bùn, thiết bị định lượng châm Clo (Cloratơ) và hệ thống đường ống công nghệ.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tác giả đúc kết lại kết quả tính toán thiết kế của đồ án, khẳng định hệ thống xử lý mở rộng 5.000 $m^3$/ngày đêm bằng công nghệ mương oxy hóa đáp ứng đầy đủ yêu cầu làm sạch nước thải sinh hoạt đô thị, bảo vệ lưu vực thác Cam Ly. Đồng thời, chương đưa ra các kiến nghị kỹ thuật gửi Ban quản lý trạm về quy trình quản lý xả bùn, công tác quan trắc nồng độ DO trong mương và việc tiếp tục hoàn thiện mạng lưới cống tách nước mưa riêng biệt trên địa bàn thành phố Đà Lạt.

Kết quả và đóng góp

Về kết quả kỹ thuật:

• Đã xác lập thành công chuỗi thông số thiết kế mở rộng trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt với công suất $5.000\ m^3/\text{ngày đêm}$, chịu tải lưu lượng giờ cực đại đạt $300\ m^3/\text{h}$ ($0,083\ m^3/\text{s}$).
• Thiết kế hoàn chỉnh các công trình đơn vị thuộc Phương án 1, kiểm soát nồng độ các chất ô nhiễm đầu ra từ mức ô nhiễm cao ($\text{BOD}_5 = 273\ \text{mg/L}$, $\text{SS} = 365,75\ \text{mg/L}$, $\text{N tổng} = 64\ \text{mg/L}$, $\text{Coliform} = 10^5\ \text{MPN/100 mL}$) hạ xuống dưới ngưỡng giới hạn cho phép của cột B QCVN 14:2008/BTNMT ($\text{BOD}_5 \le 50\ \text{mg/L}$, $\text{SS} \le 100\ \text{mg/L}$, $\text{N tổng} \le 50\ \text{mg/L}$, $\text{Coliform} \le 5.000\ \text{MPN/100 mL}$).
• Sản phẩm hoàn thành bàn giao gồm: 02 bản báo cáo thuyết minh tính toán chi tiết, 09 bản vẽ thiết kế kỹ thuật thể hiện mặt bằng và mặt cắt công trình bằng AutoCAD, cùng 01 mô hình thực nghiệm mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả:

• Kiến nghị thay thế tư duy mở rộng công nghệ bể Imhoff lạc hậu bằng công nghệ mương oxy hóa bùn hoạt tính lơ lửng, kết hợp vùng thiếu khí (anoxic) và hiếu khí (aerobic) để xử lý triệt để dinh dưỡng Nitơ mà không cần xây dựng bể lắng sơ cấp.
• Bùn thải sau bể lắng đứng được tuần hoàn một phần nhằm duy trì mật độ vi sinh trong mương oxy hóa, lượng bùn dư đưa ra sân phơi bùn để làm khô tự nhiên và tái sử dụng làm phân vi sinh phục vụ sản xuất nông nghiệp tại địa phương.
• Đề xuất chính quyền địa phương hoàn thiện mạng lưới tách nước mưa và nước thải riêng biệt nhằm kiểm soát chính xác tải lượng thủy lực đưa về nhà máy.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài:

• Khắc phục các tồn tại lớn của hệ thống xử lý nước thải hiện hữu tại thành phố Đà Lạt (vốn phụ thuộc vào bể Imhoff có hiệu suất khử BOD chỉ đạt 35%, dễ bốc mùi kỵ khí hôi thối làm ảnh hưởng mỹ quan du lịch).
• Đưa ra phương án công nghệ thích ứng tốt với đặc thù khí hậu nhiệt độ thấp của vùng cao nguyên Lâm Viên và giải quyết triệt để vấn đề quá tải dòng thải sinh hoạt trong các mùa cao điểm du lịch.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Chuỗi số liệu phân tích đặc tính nước thải đầu vào được thu thập trong phạm vi giới hạn của một thời điểm khảo sát thực địa do ban quản lý trạm cung cấp, chưa phản ánh đầy đủ biến thiên nồng độ ô nhiễm qua tất cả các tháng mùa khô và mùa mưa của Đà Lạt.
• Phương án mương oxy hóa được lựa chọn tuy có ưu điểm vận hành ổn định nhưng chiếm diện tích xây dựng mặt bằng tương đối lớn, đặt ra thách thức về quỹ đất công trình tại địa hình đồi dốc.
• Thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài giới hạn trong 5 tháng, phần dự toán chi phí mới dừng lại ở mức tính toán chi phí đầu tư ban đầu (xây dựng và thiết bị), chưa có điều kiện lượng hóa chi tiết chi phí vận hành thường xuyên (điện năng tiêu thụ của máy thổi khí, hóa chất khử trùng, nhân công bảo dưỡng) theo chu kỳ nhiều năm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Khảo sát, tính toán phương án tự động hóa quá trình cấp khí cho mương oxy hóa dựa trên cảm biến đo DO và thế oxy hóa khử (ORP) trực tuyến nhằm tối ưu hóa chi phí điện năng vận hành.
• Nghiên cứu sâu hơn về đặc tính hóa học và độ an toàn vi sinh của bùn thải sau sân phơi, từ đó xây dựng quy trình kỹ thuật chế biến bùn khô thành phân hữu cơ sinh học đạt chuẩn phục vụ vùng chuyên canh nông nghiệp công nghệ cao của Lâm Đồng.
• Tiếp tục nghiên cứu các giải pháp tận dụng nguồn nước thải sau xử lý đạt chuẩn để tái sử dụng phục vụ tưới tiêu công viên cây xanh đô thị, giảm thiểu áp lực khai thác tài nguyên nước mặt.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho:

• Sinh viên và học viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Môi trường, Kỹ thuật Cấp thoát nước và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị đang thực hiện các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa ($3.000 - 10.000\ m^3/\text{ngày đêm}$).
• Các kỹ sư thiết kế và cán bộ quản lý kỹ thuật tại các ban quản lý dự án thoát nước đô thị đang tìm kiếm phương án nâng cấp, cải tạo các trạm xử lý cũ sử dụng bể Imhoff hoặc lọc sinh học kém hiệu quả.

Nội dung đáng tham khảo nhất trong tài liệu:

• Phương pháp tính toán chi tiết từng bước cho công trình song chắn rác, mương oxy hóa và bể lắng đứng kèm theo các thông số động học chuẩn ở nhiệt độ $20^\circ C$.
• Bảng tổng hợp số liệu thực tế về lưu lượng xả thải theo từng nguồn phân tán (trạm bơm chính, bể tự hoại, sân phơi bùn) và nồng độ ô nhiễm đặc trưng của đô thị du lịch Đà Lạt.
• Phần phân tích, so sánh khách quan về ưu nhược điểm kỹ thuật giữa công nghệ mương oxy hóa bùn hoạt tính và tháp lọc sinh học nhỏ giọt trong điều kiện tự nhiên vùng cao nguyên.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế của phân hệ mở rộng nhà máy xử lý nước thải Đà Lạt trong đồ án là bao nhiêu và được bố trí vận hành ra sao?
Phân hệ mở rộng được tính toán thiết kế với công suất độc lập là 5.000 $m^3$/ngày đêm (lưu lượng giờ lớn nhất $Q_{\text{max}} = 300\ m^3/\text{h}$ với hệ số không điều hòa $k = 1,44$). Phân hệ này được xây dựng hoàn toàn tách biệt với hệ thống hiện hữu đang xử lý 7.412 $m^3$/ngày đêm nhằm tiếp nhận lưu lượng nước thải gia tăng của thành phố đến năm 2030.

2. Vì sao tác giả đề xuất thay thế công nghệ bể Imhoff của trạm hiện hữu bằng mương oxy hóa?
Hệ thống hiện hữu dùng bể Imhoff bộc lộ nhiều hạn chế: hiệu suất khử chất hữu cơ thấp (chỉ khử được khoảng 35% BOD và 65% SS), đòi hỏi trình độ vận hành cao, dễ suy giảm hiệu quả nếu không xả bùn thường xuyên và quá trình phân hủy kỵ khí hở gây mùi hôi nồng nặc. Mương oxy hóa vận hành theo nguyên lý bùn hoạt tính hiếu khí kéo dài kết hợp vùng thiếu khí, khắc phục triệt để mùi hôi, khử đồng thời BOD và Nitơ, vận hành đơn giản và thích ứng tốt với khí hậu lạnh tại Đà Lạt.

3. Thành phần ô nhiễm nước thải đầu vào tại trạm xử lý Đà Lạt có đặc điểm gì nổi bật?
Nước thải sinh hoạt tại đây có nồng độ chất ô nhiễm khá cao: $\text{BOD}_5$ đạt 273 mg/L (vượt 5,46 lần mức cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT cột B là 50 mg/L), chất rắn lơ lửng SS đạt 365,75 mg/L (vượt tiêu chuẩn), Nitơ tổng đạt 64 mg/L (vượt mức chuẩn 50 mg/L) và tổng khuẩn Coliform lên tới $10^5$ MPN/100 mL (vượt 20 lần mức cho phép 5.000 MPN/100 mL).

4. Kết quả tính toán thông số kỹ thuật cho công trình song chắn rác của trạm mở rộng đạt các chỉ số nào?
Với lưu lượng lớn nhất $Q_{\text{max}} = 0,083\ m^3/\text{s}$, vận tốc dòng chảy qua song $v = 1\ \text{m/s}$, chiều cao lớp nước $h_1 = 0,3\ \text{m}$, khoảng cách khe hở $b = 16\ \text{mm}$, độ dốc mương $I = 0,008$ và hệ số cào rác $K = 1,05$, kết quả tính ra số khe hở dòng chảy là 18,2 khe (chọn chuẩn 19 khe) và số thanh chắn kim loại tương ứng là 18 thanh.

5. Sản phẩm bàn giao cụ thể của đồ án tốt nghiệp này bao gồm những gì?
Sản phẩm hoàn thành của đề tài bao gồm 02 bản báo cáo thuyết minh tính toán kỹ thuật, 09 bản vẽ kỹ thuật chuyên ngành (bản vẽ thiết kế mặt bằng tổng thể và cấu tạo chi tiết công trình) và 01 mô hình vật lý hoàn chỉnh về mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán, thiết kế mở rộng nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt, Lâm Đồng" đã giải quyết trọn vẹn bài toán kỹ thuật nâng công suất xử lý nước thải thêm 5.000 $m^3$/ngày đêm nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển đô thị và du lịch của thành phố đến năm 2030. Bằng việc phân tích thực trạng nhược điểm của công nghệ bể Imhoff hiện hữu, tác giả đã luận chứng khoa học để lựa chọn dây chuyền mương oxy hóa kết hợp bể lắng đứng và khử trùng bằng Clo, bảo đảm nước thải đầu ra đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột B trước khi xả ra thác Cam Ly. Toàn bộ các công trình đơn vị từ song chắn rác, bể lắng cát, mương oxy hóa, bể lắng đứng đến sân phơi bùn đều được tính toán thủy lực cụ thể và minh chứng bằng 09 bản vẽ kỹ thuật cùng mô hình thực nghiệm, mang lại giá trị thực tiễn rõ rệt cho công tác bảo vệ môi trường đô thị vùng cao nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Tổng quan về thành phố Đà Lạt – tỉnh Lâm Đồng 1.1 Tình hình kinh tế xã hội - Diện tích: 393.29 km² - Dân số: 214.443 người (năm 2011), tỉ lệ gia tăng dân số hằng năm 1,79% - Lâm Đồng là một trong năm tỉnh thuộc vùng Tây Nguyên, có tọa độ địa lý từ 11˚12’- 12˚15’ vĩ độ bắc và 107˚45’ kinh độ đông, phía đông giáp với các tỉnh là Khánh Hoà và Ninh Thuận, phía tây giáp Đắk Nông, phía tây nam giáp tỉnh Đồng Nai và Bình Phước, phía nam và đông nam gáp tỉnh Bình Thuận, giáp tỉnh Đắc Lắc ở phía Bắc. Nằm trên cao nguyên cao nhất của Tây Nguyên là Lâm Viên - Di Linh với độ cao 1500 m so với mực nước biển và là tỉnh duy nhất ở Tây Nguyên không có đường biên giới quốc tế. - Tỉnh Lâm Đồng có diện tích đất tự nhiên 9.773,5 km2 với dân số năm 2014 là 1. Về địa lý hành chính, tỉnh Lâm Đồng có 2 thành phố (Đà Lạt và Bảo Lộc) và 10 huyện gồm Bảo Lâm, Cát Tiên, Di Linh, Đam Rông, Đạ Huoai, Đạ Tẻh, Đơn Dương, Lạc Dương, Lâm Hà và Đức Trọng.

- Tổng sản phẩm (GRDP) trên địa bàn toàn tỉnh năm 2014 theo giá hiện hành đạt 51.470 tỷ đồng, tăng 9,84% so cùng kỳ. Trong đó, khu vực nông nghiệp,lâm nghiệp, thủy sản đạt 22.736 tỷ đồng, tăng 5,21% so cùng kỳ; khu vực công nghiệp, xây dựng đạt 9.960 tỷ đồng, tăng 20,74%; khu vực du lịch đạt 18.774 tỷ đồng, tăng 10,42% so cùng kỳ. - Đà Lạt là một thành phố trực thuộc tỉnh và tỉnh lị tỉnh Lâm Đồng, nằm trên cao nguyên Lâm Viên, ở độ cao 1.500 m so với mặt nước biển và diện tích tự nhiên: 393,29 km². Thành phố Đà Lạt có 12 phường (được đánh số từ 1 đến 12) và 4 xã.

Tính đến cuối năm 2012 dân số Đà Lạt là 214.443 người trên 64.132 hộ, mật độ trung bình 536 người/km². - Đà Lạt có kinh tế thiên về du lịch, dịch vụ và nông nghiệp. Vào năm 2007, các ngành du lịch và dịch vụ chiếm đến 70% tổng sản phẩm nội địa của thành phố. Trong lĩnh vực công nghiệp, thu hút nhiều lao động nhất là các ngành công nghiệp chế biến.

Nhờ điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng thích hợp, Đà Lạt còn là vùng đất trồng nhiều chè và cà phê, cũng là hai sản phẩm quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp chế biến của thành phố. Một nghề mới phát triển trong những năm cuối thế kỷ 20 tại Đà Lạt là nghề thêu. Năm 2011, thành phố Đà Lạt có tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt 17%, tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu đạt 42,7 triệu đô la Mỹ và thu nhập bình quân đầu người khoảng 26,6 triệu đồng.2 Nguồn gốc và các thông số nước thải tại thành phố Đà Lạt. - Nước thải sinh hoạt được đưa về nhà máy xử lý là nước thải bỏ sau khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt của cộng đồng bao gồm: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, nhà vệ sinh… Ở thời điểm hiện tại thì đây là nước thải ra của hơn 7.400 hộ gia đình ở trung tâm thành phố.1: Lưu lượng nước thải ở thời điểm hiện tại.

Thông số Đơn vị Tải lượng nước thải tại NMXL Từ Trạm Từ các bể từ sân phơi Tổng cộng bơm tự hoại bùn tại tải lượng chính bên ngoài NMXL sẽ phải xử (TBC) lý tại NMXL Người được đấu nối người 53,000 53,000 Bình quân ngày m3/ngày 7,369 15 28 7,412 Bình quân giờ /ngày m3/giờ 307 2 4 312 Cao điểm giờ/ngày m3/giờ 504 2 47 553 Cao điểm giờ/ngày l/giây 140 0.2: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Thông số Đơn vị Giá trị QCVN-14/2008 loại B BOD5 mg/l 273 50 SS mg/l 365,75 50 N tổng mg/l 64 50 Coliform MPN/100 ml 105 5000 1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt - Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…chúng thường được thải ra từ các căn hộ, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. - Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các cặn hữu cơ, các chất hữu cơ hòa tan (thông qua thông số BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (Nito, Photpho…) và các vi khuẩn gây bệnh (E.

5 - Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào lưu lượng nước thải, tải trọng nước thải tính theo đầu người. Tải trọng chất bẩn nước thải tính theo đầu người thì phụ thuộc vào mức sống, điều kiện sống, phong tục tập quán và các điều kiện địa phương.3 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt - Thành phần nước thải sinh hoạt gồm hai loại: • Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. • Nước thải bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ bếp, các chất tẩy rửa, các hoạt đồng bề mặt từ nhà tắm… - Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu thải ra đa số giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy. Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ trên thành CO2, N2, H2O, CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật đó chính là chỉ số BOD5.

Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải. Như vậy chỉ số BOD5 càng cao cho thấy lượng chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn.1 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải sinh hoạt và tác động môi trường.1 Thông số vật lý a. Hàm lượng chất rắn lơ lửng - Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – SS) có thể có bản chất là: • Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét); • Các chất hữu cơ không tan; • Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). • Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng gây cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý.

Mùi - Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S. Nhiệt độ - Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nhiệt độ của nước cấp do việc xả thải ra các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại…và nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn không khí. Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng vì phần lớn các công nghệ xử lý đều dùng biện pháp sinh học mà nó thì bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ.

Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật, sự hòa tan oxy trong nước. Độ màu - Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co). - Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải.2 Thông số hóa học a.

Độ pH của nước - pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. - Độ pH của nước có liên quan đến dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước.

Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường. Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD) - COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học có trong nước bao gồm cả hữu cơ và vô cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hóa toàn bộ các chất hóa học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật. - COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD) - BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ theo phản ứng: Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian - Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của 7 một dòng thải đối với nguồn nước. BOD có ý nghĩa biểu thị lượng chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật. Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO) - DO là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các vi sinh vật nước (cá, thủy sinh, côn trùng…) thường được tạo ra do sự hòa tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. - Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh học trong nước: • Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3.

• Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. - Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển.