CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.! Đặc điểm nước thải đô thị và hoạt động của nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung 1.! Thành phần và tính chất của nước thải đô thị a) Thành phần nước thải Nước thải đô thị là nước thải được hình thành trên khu vực đô thị, bao gồm 3 loại như sau [19]. - Nước thải sinh hoạt: là nước đã được sử dụng trong quá trình sinh hoạt của con người cho các mục đích ăn uống, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa. của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn…cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt.
Nước thải sinh hoạt bao gồm hai loại nước đen (thường gọi là nước vệ sinh) và nước xám. Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước. Theo TCVN 7957:2008, thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn cấp nước. Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của nhân dân.
Nước thải từ các khu dân cư có thành phần chủ yếu là chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng N, P,. nên được dẫn về NMXLNT tập trung; nước thải tại các cơ sở y tế có thành phần gần giống như nước thải tại các khu dân cư nhưng chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh nên trước khi đưa về trạm xử lý tập trung thì cần khử trùng; còn nước thải tại các cơ sở sản xuất công nghiệp có thành phần tính chất phức tạp, có thể chứa nhiều chất độc hại nên trước khi đưa về NMXLNT tập trung thì cần loại bỏ các chất độc hại. Thành phần ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt là chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng với hàm lượng lớn (từ 50 đến 55%), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Trong nước thải đô thị còn có vi khuẩn gây bệnh phát triển, tổng số coliform từ 106 đến 109 MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100mL [12].
9" " - Nước thải sản xuất: Trong đô thị có thể có các cơ sở sản xuất và dịch vụ tạo nên nước thải sản xuất. Tại đây nước được sử dụng như nguyên liệu, phương tiện sản xuất như: để giải nhiệt, làm nguội thiết bị, làm sạch bụi và khí độc hại,. Ngoài ra nó còn được sử dụng để vệ sinh công nghiệp, tưới cây rửa đường trong khuôn viên nhà máy. Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm, công suất nhà máy, đặc điểm cấp nước,.
Nước thải sản xuất trong các nhà máy xí nghiệp được chia thành hai nhóm: nhóm nước thải sản xuất không bẩn (quy ước sạch) và nước bẩn. Nước thải sản xuất không bẩn chủ yếu tạo ra khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước. Nước thải sản xuất bẩn có thể chứa các loại tạp chất khác nhau và nồng độ khác nhau. Có loại chứa chất bẩn chủ yếu là chất vô cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là hữu cơ.
Đa số nước thải sản xuất đều chứa hỗn hợp chất bẩn. Thành phần và tính chất nước thải sản xuất rất đa dạng và phức tạp. - Nước chảy tràn: mưa từ các khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp cuốn trôi các chất bẩn trên bề mặt và khi chảy vào sông, hồ sẽ gây nhiễm bẩn thuỷ vực. Hàm lượng các chất bẩn trong nước mưa phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: tình trạng vệ sinh và đặc điểm mặt phủ, độ dốc địa hình, mức độ ô nhiễm môi trường không khí khu vực, cường độ mưa, thời gian mưa, khoảng thời gian không mưa.
Phụ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn đồng thời để dễ tách nước mưa khu cần thiết xử lý, người ta chia nước mưa thành hai loại: nước mưa đợt đầu tính từ khi mưa bắt đầu hình thành dòng chảy trên bề mặt cho đến 15 hoặc 20 phút sau đó và nước mưa đợt sau đó [13]. Hàm lượng chất bẩn trong nước mưa đợt đầu ở các khu vực khác nhau sẽ khác nhau. Nước mưa từ các khu vực bến bãi, kho tàng,. thường chứa nhiều váng dầu, các chất rắn vô cơ.
Nước mưa chảy tràn từ công viên, sân vận động,. có thể rửa trôi và cuốn theo rác, hoá chất bảo vệ thực vật và phân bón. b) Tính chất của nước thải đô thị Nước thải đô thị là nước thải phát sinh từ các đô thị, có sự pha trộn giữa nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất từ các hoạt động công nghiệp, dịch vụ trong đô thị và 10" " nước mưa chảy tràn. Trong nước thải đô thị Việt Nam, lượng nước thải sinh hoạt chiếm từ 67 đến 85% [2].
Lượng nước thải sinh hoạt ở các nước đang phát triển ước tính bằng 80% lượng nước cung cấp tại các vùng có mức độ phát triển bình thường và bằng 90% tại các vùng phát triển mạnh [9]. Nhìn chung, tại các ThP lớn, mức độ sử dụng nước nằm trong khoảng 100 – 200 lít/ngày/người. Tại các vùng ven đô và nông thôn, mức độ sử dụng nước thường thấp hơn so với thành phố, từ 50 đến 100 lít/người/ngày [12]. Hàm lượng đơn vị chất thải trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào lượng nước tiêu thụ và chất lượng cuộc sống tại các khu vực nghiên cứu.
Tải lượng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ở đô thị một số nước (Đơn vị: g/ người/ngày) Khu vực, thời Quốc gia BOD SS TN TP điểm và nguồn 1970[64] 36 41 7 1.0 Chaopia [62] 53 25 - - Thái Lan Puket [62] 42 - - - Hà Nội [9] 40 - - - ThP Hồ Chí Minh 55 55 - - [31] Việt Nam 65 (Tổng) 60-65 TCVN 7957:2008 8 (NH4- 3,3 (P2O5) 30-35(đang 21-30 (đang và [39] N) 1,44(P) thay đổi) thay đổi) Ở Việt Nam, nước thải đô thị nói chung được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại và sau đó sẽ được thu gom vào mạng lưới cống thoát nước chung để dẫn đến đến trạm xử lý nên hàm lượng cặn từ trung bình đến thấp. Mặc khác tỷ lệ đấu nối từ bể tự hoại vào 11" " HTTN thành phố rất thấp nên nồng độ chất bẩn giảm đến một nửa. Nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường, 2016, cho thấy: thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc rõ rệt vào đặc điểm HTTN đô thị [11].! Tổ chức thoát nước đô thị và quá trình xử lý trong nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung Hiện nay, có 3 mô hình tổ chức thoát nước đô thị như sau: Thoát nước XLNT tập trung; Thoát nước và XLNT phân tán; và Thoát nước và XLNT tại chỗ. - Thoát nước và XLNT tập trung.
Nước thải sản xuất và sinh hoạt được thu gom và được đưa đến một nhà máy xử lý tập trung (thường ở ngoài khu vực đô thị) qua HTTN thành phố. Thường ở các thành phố nhỏ thì có 1 nhà máy, các thành phố lớn thì có vài NMXLNT. Ưu điểm của mô hình này là dễ quản lý và vận hành; không ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường đô thị. Nhược điểm là kinh phí đầu tư xây dựng công trình xử lý, hệ thống cống vận chuyển lớn.
- Thoát nước và xử lý nước thải XLNT tập trung phân tán. Hệ thống thu gom và xử lý theo các lưu vực độc lập, thường là tuyến cống cấp 2 đưa về. Đô thị thường có nhiều NMXLNT theo lưu vực. Nước thải sau khi làm sạch được đưa lên mạng lưới thoát nước mưa hoặc sông hồ, kênh mương.
Mô hình này có giá thành xây dựng không lớn trong phạm vi trong công suất nhỏ, hệ thống đơn giản; giảm được khả năng ô nhiễm đất và nước ngầm do rò rỉ khi vận chuyển; dễ dàng lựa chọn công nghệ xử lý tùy thuộc đặc tính của từng loại nước thải. Tuy nhiên, mô hình này dễ làm mất cảnh quan đô thị do việc xây dựng nhiều trạm hoặc nhà máy xử lý bên trong đô thị; khó khăn trong việc tìm vị trí xây dựng, chi phí giải phóng mặt bằng không nhỏ. Do đó, thoát nước và XLNT tập trung phân tán thích hợp với các đô thị có HTTN chung hoặc nửa chung, nằm trong vùng địa hình bằng phẳng, nhiều sông hồ tiếp nhận nước thải. - Thoát nước và XLNT tại chỗ.
Nước thải thu gom từ các đối tượng xả nước từ bể tự hoại hoặc không có bể tự hoại sau đó được xử lý cục bộ (quy mô nhỏ) rồi xả ra nguồn tiếp nhận trong lưu vực. Chi phí xây dựng và quản lý hệ thống này thấp. Mô 12" " hình phù hợp với các lưu vực thoát nước nhỏ, độc lập, cách xa HTTN tập trung hoặc cho các đối tượng xả thải không có hệ thống thu gom. Tuy nhiên, do công trình bố trí gần nhà ở nên điều kiện vệ sinh còn hạn chế.
Để bảo vệ môi trường đô thị, hệ thống thu gom và XLNT tập trung cần được xây dựng tại những khu vực có mật độ dân số trên 100 người/ha. Ngoài ra, các khu vực có mật độ dân số từ 60-100 người/ha cũng sẽ được nghiên cứu quy hoạch xây dựng hệ thống thu gom và XLNT. Đối với những khu vực có mật độ dân số thấp dưới 50 người/ha, quản lý nước thải phân tán sẽ có hiệu quả hơn. Mô hình này sẽ được áp dụng cho các khu vực thị trấn sinh thái, khu vực vùng ven, đô thị nông thôn, làng nghề đồng thời mô hình quản lý phân tán cũng phải được áp dụng cho các cơ sở y tế và khu công nghiệp (KCN).
Nước thải khu dân cư, cơ sở dịch vụ, sản xuất và công trình công cộng được thu gom về NMXLNT tập trung của đô thị để xử lý đảm bảo quy chuẩn môi trường. Để lựa chọn các phương pháp XLNT hợp lý cần dựa vào đặc điểm nguồn thải và nguồn tiếp nhận để tìm ra mức độ xử lý cần thiết, phương pháp xử lý, biện pháp và dây chuyền công nghệ. Sản phẩm của quá trình XLNT đô thị là nước đảm bảo chất lượng để xả thải vào nguồn nước mặt loại A hay loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.