Thiết Kế Trạm Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Khu Đô Thị Thủ Thiêm 105.000 m3/ngày

Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt khu đô thị Thủ Thiêm công suất 105.000 m3/ngày đêm. Giải pháp xử lý nước thải hiệu quả cho đô thị hiện đại.

• Tác giả: Đàm Đức Huy
• Người hướng dẫn: Ts. Ngô Hoàng Văn
• Trường học: Trường Đại học Tôn Đức Thắng
• Chuyên ngành: Môi trường và Bảo hộ lao động
• Đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt khu đô thị mới Thủ Thiêm công suất 105.000 m3/ngày
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU. CHƯƠNG MỞ ĐẦU
• I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• IV. PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN
• V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• VII. Ý NGHĨA KHOA HỌC
• VIII. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN PHẨM
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIÊU VỀ KHU ĐÔ THỊ MỚI THỦ THIÊM
• 1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
• 1.2. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN
• 1.2.1. Vị trí địa lý
• 1.2.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI
• 1.2.3. CƠ SỞ HẠ TẦNG
• 1.3. QUY MÔ KHU ĐÔ THỊ MỚI THỦ THIÊM
• 1.3.1. Quy mô xây dựng và giao thông
• 1.3.2. Quy mô cấp nước
• 1.3.3. Quy mô thoát nước mưa
• 1.3.4. Quy mô thoát nước thải
• 1.3.5. Quy mô hệ thống điện và thông tin liên lạc
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
• 2.1. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
• 2.2. Sơ đố dây chuyên xử lý nước thải của nhà máy XLNT Bình Hưng
• 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
• 2.3.1. Phương pháp cơ học
• 2.3.2. Phương pháp sinh học
• 2.3.3. Mô hình cấu tạo bể xử lý sinh học kết hợp USBF
• 2.3.4. Phương pháp hóa lý
• 2.3.5. Khử trung nước thải
• 2.4. QUY MÔ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA KHU ĐÔ THỊ MỚI
• 2.4.1. Thành phần tính chất
• 2.4.2. Tiêu chuẩn xả thải
• 2.4.3. Mức độ cần thiết phải xử lý
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
• 3.1. CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ
• 3.2. CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT
• 3.2.1. Thuyết minh phương án 1
• 3.2.2. Thuyết minh phương án 2
• 3.2.3. So sánh các phương án
• 3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
• 3.3.1. Các hạng mục công trình theo phương án 1
• 3.3.1.1. Bể xử lý sinh học hiếu khí dạng mẻ (SBR)
• 3.3.1.2. Bãi lọc cát ngập nước
• 3.3.1.3. Bể nén bùn
• 3.3.2. Hạng mục các bể xử lý theo phương án 2
• 3.3.2.1. Bể lọc sinh học cao tải
• 3.3.2.2. Bể lắng II
• 3.3.2.3. Bể khử trùng
• 3.3.2.4. Bể nén bùn
• 3.3.2.5. Sân phơi bùn
• 3.3.3. Thiết kế cao trình
• 3.3.3.1. Cao trình hạng mục các bể trong phương án 1
• 3.3.3.2. Cao trình hạng mục các bể trong phương án 2
• 4. CHƯƠNG 4: KHÁI TOÁN KINH TẾ
• 4.1. KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 1
• 4.1.1. Kinh phí đầu tư xây dựng
• 4.1.2. Kinh phí đầu tư thiết bị
• 4.1.3. Kinh phí quản lý, vận hành trạm xử lý
• 4.1.3.1. Chi phí điện năng
• 4.1.3.2. Chi phí nhân công
• 4.1.4. Chi phí đầu tư để xử lý một m3 nước thải
• 4.2. KHÁI TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 2
• 4.2.1. Kinh phí đầu tư xây dựng
• 4.2.2. Kinh phí đầu tư thiết bị
• 4.2.3. Kinh phí quản lý, vận hành trạm xử lý
• 4.2.4. Chi phí đầu tư để xử lý một m3 nước thải
• 4.3. ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Thủ Thiêm Hiện Nay

Thành phố Hồ Chí Minh, một trung tâm kinh tế và văn hóa lớn, đối mặt với thách thức về xử lý nước thải. Khu đô thị mới Thủ Thiêm, được quy hoạch để trở thành trung tâm hành chính và thương mại, cần một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả để bảo vệ môi trường. Nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm cần được xử lý triệt để để tránh gây ô nhiễm sông Sài Gòn. Dự án quy hoạch đã dành 30 ha cho trạm xử lý nước thải, thể hiện sự quan tâm đến vấn đề môi trường. Luận văn tốt nghiệp của Đàm Đức Huy, dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Hoàng Văn, đã nghiên cứu về "Thiết kế trạm xử lý nước thải khu đô thị mới Thủ Thiêm công suất 105.000 m3/ngày", cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại đây. Điều này thể hiện sự đầu tư và quan tâm đến vấn đề môi trường Thủ Thiêm. Việc bảo trì hệ thống xử lý nước thải sau này cũng cần được chú trọng.

1.1. Lịch Sử Hình Thành Khu Đô Thị Mới Thủ Thiêm

Thủ Thiêm, hình thành từ thế kỷ 18, được người Pháp sử dụng làm đồn hải quân và bến đò. Bán đảo này, rộng 737 ha, nằm giữa lòng TP.HCM nhưng kém phát triển do sông Sài Gòn chia cắt. Trước đây, giao thông khó khăn, kênh rạch chằng chịt. Nay, cầu Thủ Thiêm, hầm Thủ Thiêm đã cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, việc quy hoạch bài bản và xử lý nước thải khu dân cư Thủ Thiêm vẫn là yếu tố then chốt để phát triển bền vững.

1.2. Điều Kiện Tự Nhiên Ảnh Hưởng Đến Xử Lý Nước Thải

Thủ Thiêm có khí hậu cận nhiệt đới, địa hình kênh rạch, đầm lầy phức tạp. Khí hậu có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Địa hình thấp trũng gây khó khăn cho thoát nước. Theo quy hoạch, nhiều kênh rạch sẽ được san lấp và thay thế bằng kênh nhân tạo. Điều kiện địa chất yếu đòi hỏi xử lý nền móng kỹ lưỡng. Thủy văn chịu ảnh hưởng triều cường. Tất cả những yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị Thủ Thiêm.

1.3. Hiện Trạng Xã Hội và Yêu Cầu Xử Lý Nước Thải

Dân số Thủ Thiêm hiện khoảng 40.000 người, chủ yếu sống ven sông. Hoạt động kinh tế chủ yếu là nông nghiệp, ngư nghiệp. Đời sống dân cư còn thấp so với mặt bằng chung của TP.HCM. Khu vực này cần một sự đổi mới toàn diện. Vì vậy, việc thiết kế một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt không chỉ đáp ứng nhu cầu hiện tại, mà còn phải dự phòng cho sự phát triển trong tương lai. Việc xây dựng một hệ thống trạm xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm là vô cùng quan trọng.

II. Thách Thức Vấn Đề Trong Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt

Việc tập trung đông dân cư và các hoạt động kinh tế sẽ tạo ra lượng nước thải lớn. Nếu không được xử lý, nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến sông Sài Gòn. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu. Cần có giải pháp đồng bộ từ thu gom đến xử lý. Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống xử lý nước thải là một thách thức lớn. Bên cạnh đó, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về xử lý nước thải của Việt Nam.

2.1. Ô Nhiễm Sông Sài Gòn Do Nước Thải Chưa Xử Lý

Sông Sài Gòn đang bị ô nhiễm nặng nề do xả thải trực tiếp từ các khu dân cư, khu công nghiệp. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ, vi khuẩn gây bệnh. Điều này ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái sông. Việc xử lý nước thải sinh hoạt triệt để là giải pháp cấp bách để bảo vệ nguồn nước.

2.2. Hạ Tầng Thoát Nước Thiếu Đồng Bộ

Hệ thống thoát nước ở Thủ Thiêm còn nhiều bất cập. Nhiều khu vực chưa có hệ thống thoát nước riêng, dùng chung cho cả nước mưa và nước thải. Điều này làm tăng nguy cơ ô nhiễm khi trời mưa lớn. Cần đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước đồng bộ, tách riêng nước mưa và nước thải sinh hoạt.

2.3. Tiêu Chuẩn Xả Thải Mức Độ Đáp Ứng

Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại A của QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả ra sông. Tuy nhiên, nhiều cơ sở chưa tuân thủ quy định này. Cần tăng cường kiểm tra, giám sát và xử lý nghiêm các vi phạm. Việc đảm bảo nước thải đầu ra đạt chuẩn là trách nhiệm của các doanh nghiệp và chính quyền địa phương.

III. Phương Pháp Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Tiên Tiến

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt, từ cơ học, hóa lý đến sinh học. Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: lưu lượng, thành phần nước thải, chi phí đầu tư, vận hành và diện tích đất. Các công nghệ tiên tiến như SBR, MBR, AAO đang được ứng dụng rộng rãi.

3.1. Xử Lý Cơ Học Song Chắn Rác Bể Lắng Cát

Xử lý cơ học là bước đầu tiên trong quy trình xử lý nước thải. Song chắn rác loại bỏ rác thải kích thước lớn, ngăn ngừa tắc nghẽn. Bể lắng cát tách cát, xỉ than, bảo vệ thiết bị phía sau. Đây là công đoạn quan trọng, đảm bảo hiệu quả cho các công đoạn xử lý tiếp theo.

3.2. Xử Lý Sinh Học Aerotank Bể SBR MBR

Xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ. Aerotank là bể hiếu khí truyền thống. Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là công nghệ xử lý theo mẻ, hiệu quả cao. MBR (Membrane Bioreactor) kết hợp xử lý sinh học và màng lọc, cho chất lượng nước đầu ra tốt nhất. Lựa chọn mô hình xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp là yếu tố then chốt.

3.3. Xử Lý Hóa Lý Khử Trùng Keo Tụ Lắng

Xử lý hóa lý loại bỏ các chất ô nhiễm còn sót lại sau xử lý sinh học. Khử trùng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Keo tụ, lắng giúp loại bỏ các chất lơ lửng. Quy trình xử lý nước thải cần kết hợp các phương pháp để đạt hiệu quả cao nhất.

IV. Thiết Kế Trạm Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Thủ Thiêm Giải Pháp

Dựa trên các nghiên cứu và điều kiện thực tế, có thể đề xuất các phương án thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm. Các phương án cần tính đến lưu lượng nước thải, thành phần ô nhiễm và yêu cầu xả thải. Cần so sánh các phương án về hiệu quả, chi phí và tính khả thi. Việc lựa chọn giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt tối ưu cần dựa trên đánh giá toàn diện.

4.1. Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Phù Hợp

Xem xét kỹ lưỡng thành phần, lưu lượng nước thải sinh hoạt, từ đó quyết định công nghệ phù hợp. Ưu tiên công nghệ tiên tiến, tiết kiệm diện tích, dễ vận hành và bảo trì. Cần xem xét chi phí xử lý nước thải sinh hoạt và khả năng vận hành.

4.2. Bố Trí Mặt Bằng Thiết Kế Công Trình

Bố trí các công trình hợp lý trên mặt bằng, đảm bảo dòng chảy liên tục. Thiết kế các bể xử lý với kích thước phù hợp, đảm bảo hiệu quả xử lý. Cần có khu vực xử lý bùn thải, giảm thiểu tác động môi trường. Vấn đề bảo trì hệ thống xử lý nước thải cần được tính toán.

4.3. Tính Toán Kinh Tế Hiệu Quả Đầu Tư

Tính toán chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì trạm xử lý nước thải. So sánh chi phí với các phương án khác, lựa chọn phương án hiệu quả kinh tế nhất. Cần đánh giá hiệu quả về mặt môi trường và xã hội của dự án. Dịch vụ xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm cần được đánh giá và lựa chọn kỹ càng.

V. Ứng Dụng Nghiên Cứu Thực Tế Mô Hình Xử Lý Nước Thải

Nghiên cứu các trạm xử lý nước thải tương tự trong và ngoài nước. Áp dụng các kinh nghiệm thành công vào thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm. Đánh giá hiệu quả của các mô hình xử lý khác nhau. Cần có các nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt.

5.1. Học Hỏi Kinh Nghiệm Từ Các Dự Án Tương Tự

Nghiên cứu các trạm xử lý nước thải tương tự về công suất và thành phần nước thải. Tìm hiểu các vấn đề gặp phải và cách giải quyết. Điều chỉnh thiết kế cho phù hợp với điều kiện cụ thể của Thủ Thiêm. Cần tham khảo các công ty xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm và kinh nghiệm của họ.

5.2. Đánh Giá Hiệu Quả Các Mô Hình Xử Lý

So sánh hiệu quả của các mô hình xử lý khác nhau về khả năng loại bỏ ô nhiễm, chi phí và vận hành. Lựa chọn mô hình phù hợp với yêu cầu và điều kiện thực tế. Cần quan tâm đến tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt sau xử lý.

5.3. Kết Quả Nghiên Cứu Thử Nghiệm

Thực hiện các nghiên cứu và thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của các công nghệ mới. Tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường. Cần có các chương trình nghiên cứu về xử lý nước thải lâu dài.

VI. Kết Luận Tương Lai Của Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt

Xử lý nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm là nhiệm vụ cấp bách để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Cần có giải pháp đồng bộ, công nghệ tiên tiến và sự phối hợp của các bên liên quan. Tương lai của xử lý nước thải là hướng đến các công nghệ thân thiện môi trường và tái sử dụng nước thải.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Xử Lý Nước Thải Bền Vững

Xử lý nước thải bền vững không chỉ là loại bỏ ô nhiễm mà còn là bảo vệ nguồn tài nguyên nước. Cần hướng đến các giải pháp tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu chất thải và tái sử dụng nước. Cần đảm bảo công suất xử lý nước thải đáp ứng yêu cầu.

6.2. Hướng Đến Công Nghệ Thân Thiện Môi Trường

Ưu tiên các công nghệ xử lý nước thải ít sử dụng hóa chất, tạo ít bùn thải và có khả năng thu hồi năng lượng. Nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ tự nhiên như hồ sinh học, bãi lọc trồng cây. Cần đảm bảo môi trường Thủ Thiêm luôn xanh, sạch, đẹp.

6.3. Tái Sử Dụng Nước Thải Giải Pháp Tiết Kiệm

Nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng cho nhiều mục đích: tưới cây, rửa đường, sản xuất công nghiệp. Điều này giúp tiết kiệm nguồn nước sạch và giảm áp lực lên hệ thống cấp nước. Cần có quy trình xử lý nước thải chặt chẽ để đảm bảo an toàn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu đô thị mới Thủ Thiêm được quy hoạch trên bán đảo rộng 737 ha tại Thành phố Hồ Chí Minh, với định hướng trở thành trung tâm tài chính, thương mại và hành chính hiện đại bậc nhất. Quy mô dân số dự kiến đạt đỉnh điểm hơn 1.000.000 người sinh hoạt và làm việc, bao gồm 200.000 cư dân định cư, 450.000 nhân viên văn phòng và 200.000 lượt khách vãng lai mỗi ngày. Sự gia tăng dân số nhanh chóng kéo theo khối lượng nước thải sinh hoạt khổng lồ, ước tính lưu lượng trung bình đạt 69.125 m3/ngày và lưu lượng đỉnh lên tới 102.984 m3/ngày. Nếu nguồn thải này không được thu gom và xử lý triệt để, việc xả trực tiếp sẽ làm suy thoái nghiêm trọng hệ sinh thái sông Sài Gòn, nơi có lưu lượng mùa cạn chỉ khoảng 54 m3/s.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung quy mô lớn, vừa đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt, vừa tối ưu hóa diện tích đất 30 ha đã được phê duyệt quy hoạch. Mục tiêu cụ thể là xác lập dây chuyền công nghệ xử lý đạt công suất thiết kế 105.000 m3/ngày, loại bỏ triệt để các chất ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật gây hại theo quy chuẩn xả thải môi trường hiện hành. Nghiên cứu được thực hiện tại địa bàn Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh, bám sát các chỉ tiêu phát triển hạ tầng kỹ thuật đô thị bền vững. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc giảm thiểu 96% tải lượng BOD và 82% hàm lượng chất rắn lơ lửng trước khi xả ra nguồn tiếp nhận, bảo vệ an toàn nguồn nước mặt và cung cấp tiềm năng tái sử dụng hơn 30.000 m3 nước đã qua xử lý mỗi ngày cho các hoạt động tưới cây và rửa đường đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết động học bùn hoạt tính hiếu khí và quá trình chuyển hóa sinh hóa chất hữu cơ trong điều kiện nhân tạo. Quá trình này dựa trên hoạt động phân giải của quần thể vi sinh vật để oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan đo bằng chỉ số BOD5 (220 mg/l) và chuyển hóa các hợp chất Nito, Amoni (25 mg/l) thành dạng nitrat ổn định. Song song đó, cơ chế lắng trọng lực và tuyển nổi được vận dụng để tách các hạt chất rắn lơ lửng SS (220 mg/l) cùng dầu mỡ khoáng ra khỏi dòng thải.

Mô hình lan truyền chất ô nhiễm và tự làm sạch nguồn nước mặt theo phương pháp V. Rodzile được áp dụng để xác định hệ số pha loãng thủy lực giữa dòng thải và sông Sài Gòn. Ba khái niệm chuyên ngành trung tâm bao gồm: Hệ số không điều hòa chung (K0max = 1,49), Công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ SBR (Sequencing Batch Reactor) kết hợp chu trình sục khí - lắng - gạn nước tự động, và Mức độ xử lý cần thiết theo khả năng tự làm sạch của thủy vực tiếp nhận.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào được tổng hợp từ Đồ án quy hoạch chi tiết tỷ lệ 1/2000 và 1/500 của Khu đô thị mới Thủ Thiêm theo Quyết định số 6566/QĐ-UBND, các tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nước TCVN 7957:2008 và QCVN 14:2008/BTNMT. Dữ liệu thực nghiệm được tham chiếu đối sánh từ thông số vận hành của Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng (công suất 141.000 m3/ngày) và Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng Hòa (công suất 69.000 m3/ngày).

Cỡ mẫu tính toán bao quát toàn bộ 14 phân khu chức năng (từ khu A đến khu N), định mức sử dụng nước của 130.000 học sinh (60 l/người.ngày) và 3.250 giường bệnh (500 l/giường.ngày). Phương pháp chọn mẫu định ngạch theo từng nhóm đối tượng sử dụng đất được áp dụng để đảm bảo tính đại diện cho toàn đô thị. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp cân bằng vật chất thủy lực và tính toán giải tích phân đoạn vì phương pháp này cho phép định cỡ chính xác từng công trình đơn vị dưới điều kiện dao động lưu lượng lớn. Toàn bộ lộ trình tính toán và thiết kế kỹ thuật được chuẩn hóa thực hiện trong khung thời gian 14 tuần liên tục.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, tính toán cân bằng nước đã xác định tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày của toàn khu đô thị là 69.125 m3/ngày, trong đó nước thải sinh hoạt dân cư chiếm 92% (63.600 m3/ngày), trường học chiếm 5,6% (3.900 m3/ngày) và bệnh viện chiếm 2,4% (1.625 m3/ngày). Khi tích hợp hệ số không điều hòa giờ K0max = 1,49, lưu lượng giây lớn nhất đạt 1.192 l/s và lưu lượng ngày lớn nhất đạt 102.984 m3/ngày. Do đó, công suất thiết kế trạm được ấn định ở mức an toàn là 105.000 m3/ngày.

Thứ hai, đặc tính nước thải thô đầu vào chứa hàm lượng ô nhiễm cao với BOD5 đạt 220 mg/l, SS đạt 220 mg/l, Amoni đạt 25 mg/l và tổng Coliform lên tới 26x10^6 MPN/100ml.

Thứ ba, tính toán thủy lực theo mô hình pha loãng V. Rodzile với lưu lượng dòng chảy sông Sài Gòn 54 m3/s và hệ số xáo trộn a = 0,61 cho thấy tỷ lệ pha loãng đạt 28,6 lần. Để chất lượng nước sông duy trì an toàn, nồng độ BOD20 cho phép sau xử lý phải đạt 7,8 mg/l và SS đạt 40,6 mg/l, tương ứng với hiệu suất xử lý yêu cầu tối thiểu là 96% đối với BOD5 và 82% đối với SS.

Thứ tư, kết quả đánh giá kỹ thuật khẳng định phương án công nghệ SBR kết hợp bãi lọc ngập nước đạt hiệu quả xử lý Nito và Photpho cao hơn 15% so với phương án lọc sinh học cao tải, đồng thời tiết kiệm 20% quỹ đất xây dựng nhờ tích hợp quá trình lắng và phản ứng sinh học trong cùng một đơn vị bể.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm vượt trội của công nghệ SBR bắt nguồn từ việc kiểm soát linh hoạt chu kỳ làm việc gồm 5 pha: Điền đầy, Sục khí, Lắng tĩnh, Rút nước và Nghỉ. Tỷ lệ BOD/COD của nước thải sinh hoạt Thủ Thiêm đạt xấp xỉ 0,65, tạo điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật dị dưỡng phát triển mà không cần bổ sung nguồn cơ chất cacbon ngoại sinh.

So sánh với trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa sử dụng chuỗi hồ sinh học tự nhiên đòi hỏi quỹ đất mặt nước rộng lớn và hiệu suất khử COD chỉ đạt khoảng 60%, hoặc trạm Bình Hưng sử dụng bể Aerotank truyền thống cần diện tích lớn cho bể lắng thứ cấp, mô hình SBR đề xuất cho Thủ Thiêm giúp giảm 30% khối tích xây dựng công trình ngầm. Dữ liệu tính toán dao động lưu lượng được mô hình hóa qua các biểu đồ thủy lực theo giờ và bảng ma trận đánh giá kinh tế - kỹ thuật, chứng minh phương án SBR tối ưu hóa được chi phí điện năng vận hành ở mức 0,18 kWh/m3 nước thải.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, xây dựng và đưa vào vận hành trạm xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR công suất 105.000 m3/ngày trong khung thời gian 24 tháng, bảo đảm hiệu suất loại bỏ BOD5 trên 96% và khử Coliform đạt 99,9% theo cột A của QCVN 14:2008/BTNMT, do Ban Quản lý Đầu tư Xây dựng Khu đô thị mới Thủ Thiêm làm chủ đầu tư.

Thứ hai, thiết lập mạng lưới 5 trạm bơm nâng trung chuyển và tuyến cống bao tự chảy đường kính từ 400 mm đến 1.500 mm để thu gom 100% lượng nước thải sinh hoạt phát sinh từ 14 phân khu, tách rời hoàn toàn với hệ thống thoát nước mưa Bioswale, do Sở Xây dựng và Sở Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh giám sát thực hiện.

Thứ ba, triển khai hệ thống lọc cát ngập nước nhân tạo kết hợp khử trùng bằng dung dịch NaClO định lượng tự động nhằm đạt mục tiêu tái sử dụng 30% lượng nước sau xử lý (khoảng 31.500 m3/ngày) cho mục đích tưới công viên cây xanh và vệ sinh đường phố trong vòng 3 năm tới.

Thứ tư, áp dụng công nghệ nén bùn trọng lực kết hợp bể phân hủy kỵ khí Metan nhằm ổn định 100% bùn hoạt tính dư, giảm thiểu 50% thể tích bùn thải cần chuyên chở và thu hồi khí sinh học phục vụ nhu cầu năng lượng nội bộ, giao Công ty TNHH Một thành viên Thoát nước Đô thị Thành phố Hồ Chí Minh quản lý vận hành định kỳ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm kỹ sư môi trường và chuyên gia thiết kế công trình hạ tầng kỹ thuật có thể sử dụng toàn bộ chuỗi thuật toán, bảng thông số thủy lực chi tiết và bản vẽ thiết kế công nghệ trạm 105.000 m3/ngày làm mẫu chuẩn để áp dụng cho các dự án xử lý nước thải đô thị tương đương.

Các nhà quản lý đô thị và chuyên viên tại Sở Tài nguyên và Môi trường có thể ứng dụng mô hình dự báo tải lượng ô nhiễm dựa trên phân vùng chức năng và phương pháp tính toán pha loãng thủy lực V. Rodzile để xây dựng quy hoạch thoát nước bền vững cho các đại đô thị trên 1.000.000 dân.

Các doanh nghiệp phát triển bất động sản và tổng thầu EPC hạ tầng có thể khai thác các bảng khái toán chi phí xây dựng, chi phí mua sắm thiết bị và định mức tiêu hao điện năng để lập báo cáo nghiên cứu khả thi và dự toán tài chính chuẩn xác.

Học viên cao học, giảng viên và sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường có thể xem luận văn như một tài liệu học thuật hoàn chỉnh về việc so sánh công nghệ sinh học hiếu khí theo mẻ SBR với các công nghệ truyền thống trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tại miền Nam Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Công suất thiết kế 105.000 m3/ngày của trạm xử lý được xác định dựa trên cơ sở nào? Công suất trạm được tính toán dựa trên tổng lưu lượng trung bình ngày của 850.000 người cùng hệ thống trường học, bệnh viện đạt 69.125 m3/ngày. Khi nhân với hệ số không điều hòa chung K0max = 1,49, lưu lượng ngày lớn nhất đạt 102.984 m3/ngày, do đó công suất 105.000 m3/ngày được lựa chọn nhằm đảm bảo an toàn vận hành và dự phòng mở rộng.

Chất lượng nước thải sau xử lý của trạm Thủ Thiêm đáp ứng tiêu chuẩn môi trường nào? Nước thải sau xử lý bắt buộc đạt Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 14:2008/BTNMT Cột A với các chỉ tiêu kiểm soát chặt chẽ như BOD5 không vượt quá 30 mg/l, chất lơ lửng SS dưới 50 mg/l, Amoni dưới 5 mg/l và Coliform dưới 3.000 MPN/100ml trước khi đổ vào lưu vực sông Sài Gòn.

Tại sao công nghệ SBR lại được ưu tiên lựa chọn hơn công nghệ Aerotank truyền thống? Công nghệ SBR tích hợp toàn bộ chu trình sục khí sinh học và lắng cặn trong cùng một bể phản ứng, giúp tiết kiệm hơn 20% diện tích mặt bằng xây dựng trong quỹ đất 30 ha tại Thủ Thiêm. Đồng thời, công nghệ này cho phép kiểm soát quá trình nitrat hóa và khử nitrat linh hoạt, triệt tiêu nguy cơ trôi bùn thường gặp ở bể lắng thứ cấp Aerotank.

Khối lượng bùn thải phát sinh trong quá trình vận hành trạm được xử lý bằng giải pháp gì? Toàn bộ bùn vi sinh dư sinh ra từ bể SBR được thu gom về bể nén bùn trọng lực để giảm độ ẩm, sau đó chuyển sang bể phân hủy kỵ khí Metan nhằm phân giải chất hữu cơ dễ thối rữa, giảm 50% khối lượng chất rắn khô trước khi đưa qua máy ép bùn và vận chuyển xử lý hợp vệ sinh.

Hệ thống thoát nước của Khu đô thị mới Thủ Thiêm được thiết kế theo nguyên lý nào? Đô thị áp dụng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn: Nước mưa được gom qua mạng lưới 30 tiểu khu kết hợp hệ thống mương lọc sinh học Bioswale để thấm lọc tự nhiên ra kênh rạch, trong khi toàn bộ nước thải sinh hoạt được dẫn kín qua 5 trạm bơm chuyển tiếp về trạm xử lý trung tâm 105.000 m3/ngày.

Kết luận

• Luận văn đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung quy mô 105.000 m3/ngày cho toàn bộ Khu đô thị mới Thủ Thiêm.
• Xác lập quy trình công nghệ sinh học theo mẻ SBR kết hợp lọc ngập nước, bảo đảm loại bỏ 96% tải lượng BOD5 và 82% chất lơ lửng SS.
• Đảm bảo chất lượng nước xả thải đạt loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT, bảo vệ an toàn chất lượng nước và hệ sinh thái lưu vực sông Sài Gòn.
• Giải quyết bài toán tối ưu hóa quỹ đất quy hoạch 30 ha gắn liền với các giải pháp quản lý và tái sử dụng bùn cặn, khí sinh học tuần hoàn.
• Thiết lập cơ sở dữ liệu tính toán chi tiết, định mức chi phí vận hành kinh tế và lộ trình kiểm soát kỹ thuật mẫu mực cho hạ tầng đô thị hiện đại.

Trong giai đoạn 6 tháng tiếp theo, công trình cần tiến hành phê duyệt thiết kế bản vẽ thi công chi tiết và chuẩn bị hồ sơ đấu thầu mua sắm thiết bị công nghệ. Hãy áp dụng ngay các giải pháp tính toán và cấu hình công nghệ từ nghiên cứu này để tối ưu hóa hiệu quả thiết kế và vận hành các nhà máy xử lý nước thải đô thị quy mô lớn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIÊU VỀ KHU ĐÔ THỊ MỚI THỦ THIÊM 1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH Tên gọi Thủ Thiêm được xuất hiện vào thế kỷ thứ 18 do người dân sinh sống bên trong bán đảo gọi tên nơi mình sinh s ống. Người Pháp đã cho xây dưng đ ồn hải quân để kiểm soát việc đi lại trên sông Sài Gòn và bến đò Th ủ Thiêm để làm nơi tiếp nhận người và hàng hóa Bán đảo Thủ Thiêm được hình thành bởi sự uốn khúc của dòng sông Sài Gòn. Là một bán đảo diện tích 737 ha nằm giữa lòng thành phố Tp.

Hồ Chí Minh sầm uất nhưng khu vực bán đảo Thủ Thiêm lại kém phát triển bởi sự ngăn cách địa lý do dòng sông Sài Gòn. Do địa hình là một bán đảo trũng thấp nên Thủ Thiêm có nhiều kênh rạch ở bên trong, nhưng kênh rạch này được gọi tên theo nhưng đặc điểm chung của con rạch như rạch Cá Trê, Rạch Lá, Rạch Bần Cụt Hiện nay giao thông sang bán đảo Thủ Thiêm đã thuận tiện hơn do có nhiều đường hơn ngoài cầu Sài Gòn và bến phà Thủ Thiêm hiện nay đã có Th ủ Thiêm và hầm chui Thủ Thiêm vừa được thông xe đưa vào sử dụng tháng 11/2011 13 Quaän Bình Caà u Thaïnh Saø i Goø n Quaä n2 Quaä n1 Khu thòmôù i coâ ng nghieäp Thuûthieâ m Khu Caùt Laù i cheá Quaä n4 xuaá t Quaä n7 Hình 1. Bản đồ vi trí bán đảo Thủ Thiêm 1. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN 1.

Vị trí địa lý Bán đảo Thủ Thiêm nằm ở vị trí trung tâm của Tp. Hồ Chí Minh thuộc địa giới hành chính của Quận 2 với 3 mặt giáp với sông Sài Gòn, mặt còn lại giáp với Quận 2 của Tp. Hồ Chí Minh. Hướng địa hình thấp dần từ thượng lưu xuống hạ lưu và từ sông vào nội đồng.

Đồng thời dải đất cao ven sông có dạng các đê tự nhiên (giồng ven sông), song do lượng phù sa sông Sài Gòn ít ỏi, nên xuống đến khúc quanh Thủ Thiêm cao trình đê tự nhiên còn lại không đáng kể. Tuy vậy, người dân địa phương vẫn lợi dụng dải đê hẹp ven sông để tạo thành khu dân cư, đường xá nên hiện tại khó phân biệt phần nào là đê tự nhiên phần nào là nhân ạt o. Tất cả các lỗ khoan vùng này đều cho thấy có mặt lớp đất đắp phía trên dày khoảng 0,6 ÷ 0,8m. 14 Vùng đất cao nhất (1,4 ÷ 1,8m) nằm dọc theo đường Lương Định Của (chủ yếu là đất đắp), một vài vị trí có cao trình đến 2m.

Vùng thấp trũng nhất ở trung tâm bán đảo có cao trình bình quân 0,5m, với nhiều đầm đìa có cao trình < 0.0m thường xuyên ngập nước. Bản đồ vệ tinh vị trí bán đảo Thủ Thiêm 1. Khí hậu KĐTM Thủ Thiêm nằm trong vùng cận nhiệt đới với nhiệt độ trung bình hằng ngày là 27°C, nhiệt độ cao nhất là 36°C, và thấp nhất là 24°C. Số giờ nắng biến đổi từ 6 ở tháng 6 đến 9 ở tháng 4.

Khí hậu mùa mưa nhiệt đới có 2 mùa là mùa nắng (từ tháng 12 đến tháng 04) và mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11). Độ ẩm trung bình hằng ngày là 70-80%, lượng mưa trung bình hng năm là 1. Lượng mưa trong mùa mưa xấp xỉ 85% tổng lượng mưa hàng năm, cao nhất vào tháng 6 và tháng 9. Lượng mưa rất lớn, trung bình từ 0,8 đến 1,5 mm/phút 15 Hướng gió thịnh hành là Đông Nam đến Tây Bắc vào mùa khô, và Tây Nam đến Đông Bắc vào mùa mưa, từ 3 đến 4 m/giây 1.

Địa hình KĐTM Thủ Thiêm nằm trên bán đảo Thủ Thiêm với địa hình chủ yếu là kênh rạch và đầm lầy với đặc điểm riêng. Trên dọc 8,3 km chiều dài dọc sông có 7 cửa thoát nước và 7 rạch nối thông với nhau ũng trung tâm. Kích thước của các con rạch này lớn dần từ trên thông qua vùng tr xuống dưới với 2 rạch cá trê lớn, cá trê nhỏ ở xa nhất về phía hạ lưu có kích thước lớn nhất. Rạch cá trê lớn với chiều rông cửa rạch là 111m có cao độ đáy là -3,7m.

Rạch cá trê nhỏ với chiều rộng cửa là 68m, cao độ đáy là -2,54m. Các rạch khác có kích thước bé hơn. Càng đi về thượng lưu kích thước rạch càng bé, chứng tỏ trong điều kiện địa hình hiện tại, việc thoát nước về phía Tây Bắc - ít thuận lợi. Các bờ rạch không liên tục và thấp dần từ cửa rạch vào nội đồng và hòa dần vào vùng đầm lầy hai bên rạch.

Quá trình bồi lắng xảy ra mạnh mẽ. Các đầu rạch biến thành đầm lầy. Nhìn chung các ạr ch tự nhiên đang bị thoái hóa dần do những hoạt động của con người, điều kiện đất đai thay đổi (do san lấp) phần diện tích giao thông thủy không được tự nhiên do việc đắp đập, các đường giao thông phân lại thủy vực của các dòng chảy như lưu tốc tăng, giảm cục bộ gây xói, bồi làm cho diện mạo đầm lầy thay đổi. Trong quy hoạch dư án cho KĐTM Thủ Thiêm thì sẽ có một số lượng lớn kênh rạch tự nhiên được san lấp để thay vào đó là những kênh rạch nhân tạo nhằm mục đích tiêu thoát nước cho KĐTM Thủ Thiêm 16 Hình 1.

Bản đồ kênh rạch bên trong bán đảo Thủ Thiêm 1. Địa chất Điều kiện địa chất ở khu vực này rất yếu. Trong phạm vi một chiều dày rất lớn đất không có cấu tượng, độ ẩm tự nhiên rất cao > 75%, giới hạn chảy 79÷ 80%. Mực nước ngầm rất cao, cách mặt đất 0,4 ÷ 0,5m ở các vùng nội đồng và <1m ở các vùng cao ven sông.

Nói chung ớp l đất thuộc phù sa mới có tính chất cơ lý yếu không thuận lợi cho việc xây dựng công trình. Do đó đối với các công trình vĩnh cữu (cao tầng) cần xử lý nền móng một cách cơ bản, xử lý nước ngầm. Việc đào kênh mương mới trong vùng có đất mềm cũng phải được xử lý gia cố bờ, chống sụt, chảy, chú ý đến tác động của dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm … 17 1. Thuỷ văn Khu Đô Thị Mới Thủ Thiêm là bán đảo được bao quanh ba phía bởi sông Sài Gòn.

Vùng bán đảo này là khu đất lún do ảnh hưởng chế độ thuỷ triều 02 lần/ngày Chế độ thuỷ văn ở bản đảo Thủ Thiêm có các tính chất đặc trưng riêng với khoảng cách đến mặt chính sông Sài Gòn khoảng 8,5 km. Trên bán đảo Thủ Thiêm có vùng đất thấp trải dài từ 0.2 đến 1,8 m Với mực nước thủy triều cao hảng ngày trung bình H c = +1,1 m và mực nước thuỷ triều thấp hàng ngày trung bình H t = -2,1 m. Dao động biến thiên thủy triều trung bình hằng ngày là h bt = +3,2 m. Mực nước thuỷ triều của sông Sài Gòn được đo ở trạm Phú An hàng năm cho thấy thuỷ triều cao nhất 20 năm qua H max = +1,54 m và thuỷ triều thấp nhất 20 năm qua H min = - 2,46 m Hiện nay chưa có thiết bị nào để ngăn chặn hoặc kiểm soát lũ l ụt trong khu vực Thủ Thiêm.

Với tình hình thuỷ văn đặc trưng của bán đảo Thủ Thiêm như trên nên mặt bằng quy hoạch cốt cao độ của KĐTM Thủ Thiêm được đề nghị nâng cao từ 2,5 m đến 4.5 m để thích hợp với tình trạng lũ lụt 1. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI Dân số trên toàn bán đảo Thủ Thiêm hiện nay vào khoảng 40.000 người sống tập trung chủ yếu ở xung quanh những con đường lớn như Lương Định Của, Trần Não, Thủ Thiêm. Còn lại một số ít dân cư sống rải rác bên trong bán đảo Các khu vực bên trong của bán đảo Thủ Thiêm thường được sử dụng để canh tác nông nghiệp nhưng cho năng suất rất thấp. Do giao thông khó khăn nên đây là vùng kém phát triển nhất của khu vực.

Dân cư sinh sống trong bán đảo Thủ Thiêm chủ yếu tập trung ở những vùng ven sông với những hoạt động ngư nghiệp. Một số khu đất được quy hoạch nhỏ lẻ để làm các khu tái định cư như khu tái định cư An Lợi Đông và các khu dân cư. Đa phần dân cư sinh sống hiện tại trên bán đảo Thủ Thiêm có trình đ ộ thấp chủ yếu là người dân lao động, các trường học tập trung chủ yếu ở phía ngoài còn phần bên trong bán đảo hầu như không có trường học. 18 Do sự tách biệt về vị trí địa lý nên khu vực bán đảo Thủ Thiêm hầu như không có hoạt động sản xuất kinh doanh nào.

Hoạt động sản xuất chủ yếu là nông nghiệp, trồng trọt hoa màu ở những vùng đất bên trong bán đảo và hoạt động ngư nghiệp ven sông Sài Gòn. Hiện này diên tích nông nghiệp bên trong bán đảo Thủ Thiêm càng ngày càng bị thu hẹp do hiệu suất kinh tế thấp không còn phù hợp với mức sống đô thi cao như ở TP.Hồ Chí Minh, hoạt động ngư nghiêp hầu như không còn do sư ô nhi ễm vượt mức ở sông Sài Gòn. Đời sống của cư dân trên bán đảo Thủ Thiêm là rất thấp so với mặt bằng chung của Tp. Hồ Chí Minh nên phải cần có một sự đổi mới toàn diện cho cả khu vực bằng một dự án quy hoạch có tầm nhìn chiến lược phát triển trong tương lai 1.

CƠ SỞ HẠ TẦNG Giao thông trên bán đảo Thủ Thiêm chủ yếu ở các con đường như Lương Định Của, Trần Não, Thủ Thiêm. Ngoài ra sắp Đại Lộ Đông Tây vừa được thông xe vào cuối năm 2011. Ngoài ra giao thông giữa các khu vực bên trong bán đảo Thủ Thiêm còn có những đường đất đá nhỏ và một số đường bê tông xi măng được xây dựng thuộc phường An Khánh và một phần phường An Lợi Đông. Hiện trạng giao thông trên bán đảo Thủ Thiêm khá phực tạp do các con đường hầu hết đều nhỏ hẹp và có nhiều cầu tạm bắc qua các kênh rạch bên trong.

Tình hình xây dựng trên bán đảo Thủ Thiêm hiện này đa phần là nhà cấp 4 và nhà tạm. Rất ít nhà kiên cố. Những công trình xây dựng chủ yếu được đặt ở ven các trục đường lớn trên bán đảo thủ thiêm. Mạng lưới cấp nước hiên hữu trên bán đảo Thủ Thiêm hiện nay rất ít, các ống truyền tải chủ yêu đều được lắp đặt ở các trục đường chính vào các ống cung cấp vào các hẻm xung quanh các trục đường, ngoài ra bên trong bán đảo Thủ Thiêm không được cung cấp nước sạch, các hộ dân ở đây chủ yếu đều sử dụng nước ngầm và nước mưa để dùng cho sinh hoạt hằng ngày.

Việc sử dụng nguồn nước ngầm này càng ngày càng không phù hợp với vệ sinh mối trường.