Tài liệu Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp lai vu, huyện kim thành, tỉnh hải dương

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HỒNG DUY THIẾẾT KẾẾ HỆ THÔẾNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP LAI VU, HUYỆN KIM THÀNH, TỈNH HẢI DƯƠNG Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã sôố: 60 44 03 01 Người hướng dẫẫn khoa học: TS. Trịnh Quang Huy NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Lê Hồng Duy i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Trịnh Quang Huy đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn công nghệ , Khoa Môi trường. - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Công ty cổ phần xây dựng và CN môi trường Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Lê Hồng Duy ii MỤC LỤC Lời cam đoan.....................................................................................................................i Lời cảm ơn.......................................................................................................................ii Mục lục............................................................................................................................iii Danh mục các từ và ký hiệu viết tắt..............................................................................vi Danh mục bảng..............................................................................................................vii Danh mục hình................................................................................................................ix Trích yếu luận văn...........................................................................................................x Phần 1. Mở đầu...............................................................................................................xi 1.1 Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1 1.2 Giả thuyết khoa học.............................................................................................2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................2 1.4 Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................2 1.5 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn.......................................3 Phần 2. Tổng quan tài liệu..............................................................................................4 2.1 phân loại, đặc trưng tính chất nước thải đô thị và khu công nghiệp..............4 2.1.1 Phân loại, nguồn gốc phát sinh của nước thải đô thị và khu công nghiệp..................................................................................................................4 2.1.2 Đặc trưng của nước thải đô thị, khu công nghiệp..................................................5 2.2 Hiện trạng ô nhiễm và vấn đề xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp ở Việt Nam.............................................................................................9 2.3 Thực trạng áp dụng các công nghệ trong quản lý nước thải.........................10 2.3.1 Giai đoạn tiền xử lý..............................................................................................11 2.3.2 Giai đoạn xử lý cấp 1...........................................................................................11 2.3.3 Giai đoạn xử lý cấp 2...........................................................................................14 2.3.4 Sau xử lý..............................................................................................................21 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu.............................................................29 3.1 Địa điểm nghiên cứu..........................................................................................29 3.2 Thời gian nghiên cứu.........................................................................................29 iii 3.3 Đối tượng nghiên cứu........................................................................................29 3.4 Nội dung nghiên cứu..........................................................................................29 3.5 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................29 3.5.1 Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp..............................................................29 3.5.2 Phương pháp khảo sát thực địa............................................................................30 3.5.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản......................................................................30 3.5.4 Chỉ tiêu phân tích và phương pháp đo.................................................................31 3.5.5 Phương pháp tính toán công trình xử lý..............................................................32 3.5.8 Phương pháp so sánh...........................................................................................32 3.5.7 Phương pháp xử lý số liệu và trình bày kết quả...................................................32 Phần 4. Kết quả và thảo luận.......................................................................................33 4.1 Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của khu công nghiệp Lai Vu, tỉnh Hải Dương........................................................................................................33 4.1.1 Đặc điểm tự nhiên................................................................................................33 4.1.2 Đặc điểm kinh tế xã – xã hội khu vực nghiên cứu...............................................40 4.2 Hiện trạng môi trường nước thải khu công nghiệp Lai Vu, tỉnh Hải Dương...............................................................................................................43 4.2.1 Hiện trạng môi trường nước................................................................................43 4.2.2 Hiện trạng hệ thống cấp nước và thoát nước công nghiệp Lai Vu.......................44 4.3 Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý..................................................................46 4.3.1 Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ XLNT.....................................................46 4.3.2 Xác định đặc trưng ô nhiễm của khu vực đến năm 2020.....................................47 4.3.3 Phân tích một số công nghệ xử lý nước thải đã được áp dụng............................50 4.3.4 Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp Lai Vu, Tỉnh Hải Dương................................................................................................................57 4.4 Tính toán hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Lai Vu, tỉnh Hải Dương...............................................................................................................60 4.4.1 Ngăn tiếp nhận.....................................................................................................60 4.4.2 Mương dẫn nước thải...........................................................................................60 4.4.3 Bể lắng cát ngang.................................................................................................65 4.4.4 Máng đo lưu lượng..............................................................................................68 iv 4.4.5 Bể điều hòa..........................................................................................................69 4.4.6 Bể lắng đợt một....................................................................................................70 4.4.7 Hệ thống AAO.....................................................................................................74 4.4.8 Bể lắng đợt II.......................................................................................................80 4.4.9 Trạm khử trùng nước thải....................................................................................82 4.5 Tính toán kinh phí xây dựng công trình..........................................................83 4.5.1 Chi phí xây dựng (các bể, mặt bằng, nhà):..........................................................84 4.5.2 Chi phí máy móc, thiết bị điện và nước, hệ thống an toàn..................................85 4.5.3 Chi phí quản lý vận hành.....................................................................................87 Phần 5. Kết luận và kiến nghị......................................................................................88 5.1 Kết luận...............................................................................................................88 5.2 Kiến nghị.............................................................................................................89 Tài liệu tham khảo.........................................................................................................90 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BOD5 Nhu cầu oxy sinh học 5 ngày BVMT Bảo vệ môi trường BTCT Bê tông cốt thép COD Nhu cầu oxi hoá học CTNH Chất thải nguy hại ĐTM Đánh giá tác động môi trường KCN Khu công nghiệp HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải GHCP Giới hạn cho phép NM Nhà máy SX Sản xuất SP Sản phẩm QC Quy chuẩn QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCCP Tiêu chuẩn cho phép TSS Tổng rắn lơ lửng UBND Ủy ban nhân dân PCCC Phòng cháy chữa cháy vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tiêu chuẩn thải nước của một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng (Trần Đức Hạ, 2006)............................................................................6 Bảng 2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư (Trần Đức Hạ, 2006)..............7 Bảng 2.3 Nhu cầu cấp nước và lượng nước thải một số ngành công nghiệp (Trần Đức Hạ, 2006).....................................................................................8 Bảng 2.4 Lượng bức xạ cần thiết để khử trùng bằng tia cực tím (Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, 2006)....................................................................22 Bảng 3.1 Các thông số phân tích................................................................................31 Bảng 4.1 Tần suất các hướng gió và lặng gió............................................................36 Bảng 4.2 Tốc độ gió trung bình và lớn nhất..............................................................37 Bảng 4.3 Số giờ nắng trung bình...............................................................................37 Bảng 4.4 Lượng mưa các tháng trong năm................................................................38 Bảng 4.5 Độ ẩm không khí trung bình các tháng trong năm.....................................39 Bảng 4.6 Quy hoạch sử dụng đất khu công nghiệp Lai Vu, Hải Dương....................40 Bảng 4.7 Hiện trạng sử dụng đất của các doanh nghiệp trong Khu công nghiệp ....................................................................................................................41 Bảng 4.8 Chất lượng nước mặt tại các khu vực tiếp nhận xung quanh khu công nghiệp Lai Vu, Tỉnh Hải Dương.................................................................43 Bảng 4.9 Chất lượng nước ngầm tại một số doanh nghiệp thuộc khu công nghiệp.........44 Bảng 4.10 Tính toán tiêu chuẩn cấp nước tương đương..............................................45 Bảng 4.11 Giá trị tính toán các thông số ô nhiễm là cơ sở tính toán cho giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt........................................................47 Bảng 4.12 Lượng chất bẩn tính cho một người trong một ngày đêm (Bộ Xây dựng, 2008).................................................................................................48 Bảng 4.13 Đặc trưng ô nhiễm nước thải đô thị khu công nghiệp Lai Vu cần xử lý..........49 Bảng 4.14 Nồng độ giới hạn một số chất ô nhiễm trong nước thải đô thị...................49 Bảng 4.15 Kết quả tính toán song chắn rác..................................................................65 Bảng 4.16 Kết quả tính toán của bể lắng cát ngang.....................................................68 Bảng 4.17 Kết quả tính toán bể lắng đợt I...................................................................74 Bảng 4.18 Kết quả tính toán hệ thống AAO................................................................80 vii Bảng 4.19 Kết quả tính toán bể lắng đợt II..................................................................82 Bảng 4.20 Khối lượng xây dựng..................................................................................84 Bảng 4.21 Bảng tính giá trị xây lắp..............................................................................85 Bảng 4.22 Bảng giá các thiết bị...................................................................................86 Bảng 4.23 Bảng chi phí điện năng...............................................................................87 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Song chắn rác..............................................................................................12 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng.........................................................................14 Hình 2.3 Giá thể vi sinh vật của bể lọc sinh học ngập nước.....................................16 Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học.....................................................................17 Hình 2.5 Cấu tạo hoạt động đĩa quay sinh học..........................................................18 Hình 2.6 Bể hiếu khí truyền thống.............................................................................18 Hình 2.7 Bể hiếu khí thổi khí kéo dài........................................................................19 Hình 2.8 Mương oxy hóa...........................................................................................20 Hình 2.9 Bãi lọc trồng cây.........................................................................................21 Hình 2.10 Sân phơi bùn...............................................................................................28 Hình 4.1 Vị trí khu công nghiệp Lai Vu, Tỉnh Hải Dương........................................33 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên tắc dây chuyền công nghệ xử lý hoàn chỉnh........................51 Hình 4.3 Sơ đồ hoạt động của bể Aeroten truyền thống............................................52 Hình 4.4 Sơ đồ hoạt động của hệ thống aeroten hoạt động theo mẻ SBR.................53 Hình 4.5 Sơ đồ xử lý sinh học AAO..........................................................................54 Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể lọc sinh học.........................................55 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của kênh oxy hóa tuần hoàn..........................56 Hình 4.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đô thị..................................58 Hình 4.9 Sơ đồ cấu tạo song chắn rác........................................................................61 Hình 4.10 Sơ đồ bể lắng cát ngang hình chữ nhật.......................................................66 Hình 4.11 Sơ đồ cấu tạo của máng Parsan..................................................................69 ix TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Khu công nghiệp Lai Vu, Huyện Kim Thành, Tỉnh Hải Dương được phê duyệt năm 2007. Do suy thoái kinh tế và các vấn đề liên quan, năm 2015 tính chất của khu công nghiệp được điều chỉnh: là Khu công nghiệp tập trung bao gồm các nhà máy, xí nghiệp chuyên ngành phục vụ cho ngành đóng tàu; các nhà máy, xí nghiệp thuộc loại hình công nghiệp lắp ráp điện tử, tin học, cơ khí chế tạo, công nghệ kỹ thuật cao, công nghiệp dệt may (bao gồm cả giặt, nhuộm, in) và cụm tổ nhiệt điện (dùng nhiên liệu than) phục vụ dây chuyền dệt, các ngành công nghiệp nhẹ khác, kho ngoại quan,... KCN Lai Vu. Với tổng diện tích đất của KCN được giao quản lý hơn 212 ha, trong đó 192,3 ha đã được cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất. Hiện tại đã có 15 doanh nghiệp đăng ký và hoạt động tại khu công nghiệp, trong đó có 06 doanh nghiệp đang tiến hành hoạt động; 05 doang nghiệp đang tiến hành xây dựng hạ tầng, 04 doanh nghiệp tạm ngừng hoạt động. Khi lấp đầy, tổng nhu cầu cấp nước cho Khu công nghiệp Lai Vu là 10.000 m 3/ng.đ. Tổng lượng nước thải sinh hoạt xả thải ra môi trường ước tính 7500 m 3/ng.đ, tương đương khoảng 570 m 3/giờ. Nước thải của khu vực này có đặc trưng tương tự nước thải sinh hoạt nên rất thích hợp cho xử lý sinh học. Sau khi phân tích ưu nhược điểm của một số công nghệ đã được áp dụng và xem xét các yếu tố như lưu lượng, nồng độ và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải, điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội thì công nghệ được lựa chọn là hệ thống AAO (Anaerobic – Anoxic – Aerobic). Đề tài đã thực hiện tính toán, thiết kết hệ thống xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn xử lý QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), cho phép thải vào các nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. Từ khóa: Khu công nghiệp, Nước thải sinh hoạt, Công nghệ AAO. x THESIS ABSTRACT Lai Vu Industrial Park, Kim Thanh District, Hai Duong Province was approved in 2007. Due to the economic downturn and related issues, in 2015 the nature of the industrial zone to be adjusted: the centralized industrial park including factories, specialized factories serve the shipbuilding industry; factories and enterprises of industrial type electronic assembly, computer science, mechanical engineering, high technology, textile industry (including washing, dyeing, printing) and thermal structure clusters (coal-fueled) serving the textile chain, the other light industry, warehouse, ... Lai Vu industrial Park. With a total land area of the zone assigned to manage more than 212 hectares, including 192.3 hectares have been granted land use right certificates. Currently, there are 15 enterprises registered and operating in the industrial zone, which has 06 ongoing business operations; 05 enterprises the on going construction of infrastructure, 04 suspended business activities. When filled, the total demand for water for industrial parks Laiwu is 10.000 m 3/day. The total volume of waste water discharged into the environment estimated 7500 m 3/day, equivalent to about 570 m3/ hour. Waste water of this region have similar characteristics to domestic wastewater is suitable for biological treatment. After analyzing the advantages and disadvantages of a number of technologies have been applied, and consider factors such as traffic, the concentration and composition of pollutants in waste water, natural conditions, economy, society, technology was selected as the system AAO (Anaerobic - anoxic - Aerobic). The theme was carried out calculations, design of wastewater treatment systems ensure treatment standards QCVN 14: 2008/BTNMT (column A), allows the waste into water sources used for drinking water supply. Keywords: Industrial Park, Wastewater, Technology AAO. xi PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tốc độ đô thị hóa tăng nhanh đã đưa nền kinh tế nước ta phát triển lên tầm cao mới. Tuy nhiên, đô thị hóa cũng là một thách thức lớn đối với đất nước. Sự gia tăng dân số cùng với tốc độ phát triển của các ngành công nghiệp, thương mại, du lịch, dịch vụ đã gây áp lực không nhỏ cho môi trường, đặc biệt là vấn đề nước thải. Hiện nay, hệ thống cấp thoát nước ở các khu công nghiệp Việt Nam được xây chưa được phát triển đồng bộ và đang bị xuống cấp nghiêm trọng, không thể đáp ứng kịp thời sự phát triển mở rộng sản xuất. Xử lý không triệt để tại nguồn trước khi thải vào hệ thống thoát nước chung đã và đang diễn ra nhiều vấn đề ô nhiễm khó kiểm soát. Chính vì vậy, nước thải khu công nghiệp trở thành vấn đề cấp bách của các cấp các ngành. Lượng nước thải từ các khu công nghiệp thải ra hàng ngày rất lớn, chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao, đặc biệt là các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho), các vi sinh vật, kí sinh trùng gây bệnh và các nguyên tố độc hại. Đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn tới môi trường nước, phá vỡ cân bằng hệ sinh thái của môi trường nước, làm mất đi vẻ mỹ quan của các khu vực lân cận. Khu công nghiệp Lai Vu, Huyện Kim Thành, Tỉnh Hải Dương được phê duyệt năm 2007. Theo quyết định phê duyệt, là Khu công nghiệp tập trung bao gồm các nhà máy, xí nghiệp chuyên ngành phục vụ cho ngành đóng tàu. Các xí nghiệp công nghiệp đầu tư sản xuất trong Khu công nghiệp phải có dây chuyền công nghệ tiên tiến, phải đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường và phòng chống cháy nổ theo quy định. Do suy thoái kinh tế và các vấn đề liên quan, năm 2015 tính chất của khu công nghiệp được điều chỉnh: là Khu công nghiệp tập trung bao gồm các nhà máy, xí nghiệp chuyên ngành phục vụ cho ngành đóng tàu; các nhà máy, xí nghiệp thuộc loại hình công nghiệp lắp ráp điện tử, tin học, cơ khí chế tạo, công nghệ kỹ thuật cao, công nghiệp dệt may (bao gồm cả giặt, nhuộm, in) và cụm tổ nhiệt điện (dùng nhiên liệu than) phục vụ dây chuyền dệt, các ngành công nghiệp nhẹ khác, kho ngoại quan,... Đến nay Công ty TNHH một thành viên KCN Lai Vu đã cơ bản hoàn thành 1 đầu tư bổ sung giai đoạn 1 với tổng vốn 60 tỷ đồng gồm các hạng mục như: các tuyến đường chính, đường vành đai và nút giao với đường 5B, cải tạo cây xanh, hồ điều hòa, hệ thống thu gom nước mặt nhằm phục vụ các doanh nghiệp đầu tư lắp ráp điện tử, tin học, cơ khí chế tạo, công nghệ kỹ thuật cao, công nghiệp dệt may... Tỉnh Hải Dương cũng đã có chủ trương đầu tư giai đoạn 2 nhằm tiếp tục hoàn thiện hạ tầng KCN Lai Vu, gồm các hạng mục chính là xây dựng đường giao thông, hệ thống thoát nước, xử lý nước thải, chiếu sáng...Với tổng diện tích đất của KCN được giao quản lý hơn 212 ha, trong đó 192,3 ha đã được cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất. Chính vì lý do trên việc nghiên cứu lựa chọn công nghệ và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp Lai Vu, Tỉnh Hải Dương là nhu cầu cấp thiết để phục vụ cho công tác quản lý nước thải khu công nghiệp. Đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Lai Vu, huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương” góp một phần nhỏ vào việc hoàn thiện công tác quản lý nước thải cho khu vực, bảo vệ môi trường nước, phục vụ cho phát triển bền vững. 1.2. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Hiệu quả của một hệ thống xử lý nước thải phụ thuộc về nhiều yếu tố như công nghệ xử lý, cơ sở hạ tầng, kỹ năng người vận hành, hóa chất xử lý,… Xem xét có thể điều chỉnh để nâng cao hiệu quả của việc xử lý đối với công trình nước thải hiện tại của nhà máy. Từ đó, đưa ra giải pháp xử lý nước thải tối ưu. 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đánh giá hiện trạng hoạt động và định hướng phát triển của khu công nghiệp để xác định đặc trưng nước thải và xác định nhu cầu thiết kế hệ thống xử lý nước thải của toàn khu công nghiệp. - Phân tích, lựa chọn công nghệ và tính toán hệ thống xử lý nước thải (công nghệ, chi phí) đảm bảo các quy định về bảo vệ môi trường đối với khu công nghiệp. 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ khu công nghiệp Lai Vu, tỉnh Hải Dương đến năm 2020. - Thời gian: Từ tháng 01/2015 - tháng 05/2016. - Không gian: Khu công nghiệp Lai Vu, xã Lai Vu, huyện Kim Thành, tỉnh 2 Hải Dương. - Giới hạn về nội dung nghiên cứu + Đề tài tập trung nghiên cứu nước thải sinh hoạt sau xử lý sơ bộ tại các doanh nghiệp đổ vào hệ thống thoát nước chung của khu công nghiệp Lai Vu, tỉnh Hải Dương. + Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế và xác định chi phí đầu tư, vận hành đảm bảo QCVN 14:2008/BTNMT. 1.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN - Ý nghĩa khoa học + Bổ sung thông tin đặc trưng nước thải phát sinh từ khu công nghiệp. - Ý nghĩa thực tiễn + Góp phần nâng cao hiệu quả quản lý, xử lý nước thải tại khu công nghiệp Lai Vu, tỉnh Hải Dương chi phí và hiệu quả về mặt bảo vệ môi trường. + Là mô hình có thể tham khảo cho các đối tượng khu công nghiệp có cùng đặc trưng nước thải + Đề tài sẽ lựa chọn công nghệ và tính toán thiết kế. Chất lượng nước thải ra ngoài đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột A, giúp khu công nghiệp thực hiện tốt quy định của nhà nước về bảo vệ môi trường, nâng cao danh tiếng của khu công nghiệp và thu hút đầu tư. 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. PHÂN LOẠI, ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ KHU CÔNG NGHIỆP 2.1.1. Phân loại, nguồn gốc phát sinh của nước thải đô thị và khu công nghiệp Nước thải đô thị, khu công nghiệp là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố hoặc một khu công nghiệp. Đó là hỗn hợp của các loại nước thải: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải thấm qua và nước thải tự nhiên. Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng, trên cơ sở đó nước thải đô thị có thể phân thành các loại sau: Nước thải sinh hoạt: Là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt tắm rửa, vệ sinh nhà cửa, của các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, cơ sở dịch vụ... Như vậy, nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người. 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 (Trần Đức Hạ, 2006). Thành phần NTSH gồm 2 loại: Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các khu vệ sinh. Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất) (Trần Đức Hạ, 2006). Là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu. Nước thải sản xuất được chia thành 2 nhóm: nhóm nước thải sản xuất có độ ô nhiễm thấp (quy ước sạch) và nhóm nước thải có độ ô nhiễm cao. Nước thải công nghiệp qui ước sạch là loại nước thải sau khi được sử dụng để làm nguội 4 sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải công nghiệp nhiễm bẩn cần xử lý cục bộ trước khi xả vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào nguồn nước tùy theo mức độ xử lý. Nước thải thấm qua: Đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga (Trần Đức Hạ, 2006). Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên. Ở khu công nghiệp, nước thải tự nhiên được thu gom như một hệ thống thoát nước riêng. 2.1.2. Đặc trưng của nước thải đô thị, khu công nghiệp Tính gần đúng, nước thải đô thị thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% là các loại nước thấm và 36% là nước thải sản xuất (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2006). a. Nước thải sinh hoạt Lượng NTSH của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu, tập quán sinh hoạt của người dân và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chất đặc trưng của thành phố. Khoảng 65 đến 85% lượng nước cấp cho một người trở thành nước thải (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2006). Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của khu dân cư đô thị thường là từ 100 đến 250 l/người.ngày đêm (đối với các nước đang phát triển) là từ 150 đến 500 l/người.ngđ (đối với nước phát triển). Ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nước dao động từ 120 đến 180 l/người.ngày (Trần Đức Hạ, 2006). Lượng NTSH tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó. Tiêu chuẩn thải nước của một số loại cơ sở dịch vụ và công trình công cộng được nêu trong bảng 1.1. 5 Bảng 2.1.Tiêu chuẩn thải nước của một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng Nguồn nước thải Đơn vị tính Nhà ga, sân bay Hành khách Khách sạn Khách Lưu lượng (lít/đơn vị tính.ngày) 7,5 – 15 152 – 212 Nhân viên phục vụ 30 – 45 Nhà ăn Người ăn 7,5 – 15 Siêu thị Người làm việc 26 – 50 Bệnh viện Giường bệnh 473 – 908 Nhân viên phục vụ 19 – 56 Trường Đại học Sinh viên 56 – 113 Bể bơi Người tắm 19 – 45 Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15 -30 Nguồn: Trần Đức Hạ (2006) Đặc trưng của NTSH là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật. Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạng các virut và vi khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn... Đồng thời trong nước cũng chứa các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải. Chất hữu cơ chứa trong NTSH bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 – 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 – 10%). Có khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học và thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn (Lâm Minh Triết, 2004). Đặc điểm quan trọng của NTSH là thành phần của chúng tương đối ổn định. 6 Bảng 2.2. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư (Trần Đức Hạ, 2006) Chỉ tiêu Trong khoảng Trung bình 350 – 1.200 720 - Chất rắn hòa tan (TDS), mg/l 250 – 850 500 - Chất rắn lơ lửng (SS), mg/l 100 – 350 220 BOD5, mg/l 110 – 400 220 Tổng Nitơ, mg/l 20 – 85 40 - Nitơ hữu cơ, mg/l 8 – 35 15 - Nitơ Amoni, mg/l 12 – 50 25 - Nitơ Nitrit, mg/l 0 – 0,1 0 , 05 - Nitơ Nitrat, mg/l 0,1 – 0,4 0,2 Clorua, mg/l 30 – 100 50 Độ kiềm, mgCaCO3/l 50 – 200 100 Tổng chất béo, mg/l 50 – 150 100 Tổng Photpho, mg/l - 8 Tổng chất rắn (TS), mg/l Trong nước thải đô thị, tổng số coliform từ 10 6 đến 109 MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100ml (Trần Đức Hạ 2006). Như vậy, NTSH của đô thị có khối lượng lớn, hàm lượng chất ô nhiễm cao, nhiều vi khuẩn gây bệnh, là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước. b. Nước thải công nghiệp Lượng nước thải công nghiệp phụ thuộc nhiều vào các yếu tố: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm, công suất nhà máy… Lưu lượng nước thải của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản xuất. Ngoài ra, trình độ công nghệ sản xuất và năng suất của xí nghiệp cũng có ý nghĩa quan trọng. Lưu lượng tính cho một đơn vị sản phẩm rất khác nhau. Lưu lượng nước thải sản xuất dao động rất lớn. Trong các khu công nghiệp tập trung, lưu lượng nước thải sản xuất cũng có thể chọn từ 25 đến 40 m 3/ha.ngày, phụ thuộc vào các loại hình sản xuất trong các khu công nghiệp và chế xuất đó. Bảng 2.3. Nhu cầu cấp nước và lượng nước thải một số ngành công nghiệp 7 (Trần Đức Hạ, 2006). Ngành công nghiệp Đơn vị tính Nhu cầu cấp nước Lượng nước thải Sản xuất bia lít nước/lít bia 10 – 20 6 – 12 Công nghiệp đường m3 nước/tấn đường 30 – 60 10 – 50 Công nghiệp giấy m3 nước/tấn giấy 300 – 550 250 – 450 Dệt nhuộm m3 nước/tấn vải 400 – 600 380 – 580 Sợi nhân tạo m3 nước/tấn sản phẩm 150 – 200 100 Làm sạch khí lò cao m3 nước/m3 khí 4–6 3,5 – 5 , 5 Đúc gang m3 nước/tấn gang 2–5 1–4 Luyện đồng m3 nước/tấn đồng 300 – 400 300 – 400 Thành phần và tính chất NTCN rất đa dạng và phức tạp. Một số loại nước thải chứa các chất độc hại như nước thải mạ điện, nước thải chế biến thuốc phòng dịch... Thành phần ô nhiễm chính của NTCN là các chất vô cơ (nhà máy luyện kim, nhà máy sản xuất phân bón vô cơ...), các chất hữu cơ dạng hòa tan, các chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị (phenol, benzen...), các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học (thuốc trừ sâu, diệt cỏ...), các chất hoạt tính bề mặt ABS ( Alkyl benzen sunfonat), một số các chất hữu cơ có thể gây độc hại cho thủy sinh vật, các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học tương tự như trong nước thải sinh hoạt. Trong NTCN còn có thể có chứa dầu, mỡ, các chất lơ lửng, kim loại nặng, các chất dinh dưỡng (N, P) với hàm lượng cao. c. Nước mưa Nước mưa có nguồn gốc là nước ngưng. Vì vậy, nước mưa là nguồn nước tương đối sạch, đáp ứng được các tiêu chuẩn dùng nước. Ở những nước phát triển, nước mưa được sử dụng và thu gom rất hiệu quả. Nước mưa được thu gom sử dụng cho các mục đích sản xuất, sinh hoạt, phòng cháy chữa cháy và tưới cây… trường hợp không có nhu cầu sử dụng, nước mưa thường được được thu gom theo một hệ thống thoát riêng rồi xả vào nơi quy định, không chảy về trạm xử lý, giảm chi phí xử lý cho trạm. Nước mưa chỉ bẩn (bị ô nhiễm) khi chảy qua mặt bằng đã bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, vô cơ và cả các chất thải rắn: cát bụi, rác, phân gia súc, vi sinh vật. Hiện tượng này thường gặp ở các đô thị Việt Nam mỗi khi có mưa, chủ yếu 8