ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐIỂN HÌNH

Điển hình như tuyến phố Hoàng Tích Chí với hệ thống thu nước thải cho khu tập

thể Kim Liên bao gồm các ga thăm và tuyến cống tròn D300 thu gom nước thải về

trạm bơm Kim Liên theo hai hướng: Một hướng chảy vào tuyến cống D300 của phố

Lương Đình Của, một hướng chảy dọc vào trường Nguyễn Trường Tộ; tuyến

Lương Đình Của với hệ thống cống D200 thu gom nước thải cho toàn bộ khu tập

thể C4, C5,…, C12 về thẳng trạm bơm Kim Liên. Toàn bộ nước thải sinh hoạt (bao

gồm tất cả nước thải sau khi sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày của người dân trong

đó có cả nước thải từ bể phốt) được gom lại bởi hệ thống thoát nước của các khu tập

thể A, B, C và tuyến cống bao D400 thu gom nước thải quanh hồ Kim Liên (nước

thải từ các cửa cống xả ra hồ) về trạm bơm nước thải Kim Liên và được bơm đến

trạm XLNT Kim Liên. Do vậy, nước thải xử lý tại trạm XLNT Kim Liên chủ yếu là

nước thải sinh hoạt có chứa nhiều tạp chất vô cơ, hữu cơ dễ bị phân hủy và nhiều

loại vi khuẩn gây bệnh.

Theo tính toán thiết kế, trạm XLNT Kim Liên về căn bản được thiết kế để

khử các hợp chất hữu cơ (BOD 5 , COD), các hợp chất chứa Nitơ (T-N), Phốtpho (TR



R



P) và các cặn lơ lửng trong nước thải bằng phương pháp xử lý sinh học. Hồ sơ thiết

kế đưa ra 14 thông số thiết kế trong đó tập trung vào các thông số pH, COD, BOD,

SS, T-N, T-P và Coliform. Trong thành phần nước thải sinh hoạt chủ yếu bao gồm

các chất chứa Nitơ, Phốt pho, không chứa nhiều thành phần kim loại và các chất

độc hại như Chì, Thủy ngân, Đồng, Kẽm, Crôm... Vì vậy để đánh giá chất lượng

nước thải sinh hoạt chủ yếu cần đánh giá 8 thông số: pH, COD, BOD 5 , SS, T-N, TR



R



P, Coliform và Clo dư.

Bảng 2.1: Đặc tính nước thải đầu vào theo thiết kế

Chất lượng



Chất lượng



Hiệu quả xử



nước dòng vào



nước sau xử lý



lý (%)



-



6.5-8.0



6.5-8.0



-



BOD 5



Mg/l



150



20



87



COD



Mg/l



225



35



84



Chỉ tiêu



Đơn vị



pH

R



Chất rắn lơ lửng SS



Mg/l



180



20



89



Tổng Photpho



Mg/l



5



1



80



Tổng Nitơ



Mg/l



40



15



63



Tổng Coliorm



MNP/100ml



106-107

P



P



20.000



P



Clo dư

Ghi chú: “-“: không có giá trị

/Nguồn: Công ty Thoát nước Hà Nội/



B. Công nghệ xử lý nước thải

Như đã trình bày trong chương 1, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải.

Trong đó, phương pháp xử lý sinh học là phương pháp được áp dụng khá phổ biến,

đặc biệt là trong xử lý nước thải sinh hoạt, vì đây là biện pháp xử lý tương đối hiệu

quả và có tính kinh tế cao (do không phải tiêu tốn nhiều vật tư, hóa chất như các

phương pháp hóa học). Phương pháp này cũng được áp dụng tại trạm XLNT Kim

Liên. Về căn bản, trạm được thiết kế để khử Nitơ, Phôtpho, chất rắn lơ lửng, BOD 5 ,

R



R



COD. Hệ thống áp dụng công nghệ A2O, là công nghệ bao gồm sự kết hợp của các

bể kị khí, hiếm khí và sục khí. Ngoài ra trong bể sục khí còn được cấp thêm các hạt

Bioerg nhằm tăng hiệu quả xử lý.

Bể kị khí chủ yếu dùng để loại bỏ Phốtpho, trong điều kiện không có oxi,

phốtpho giữ lại trong các vi sinh vật được loại bỏ ra khỏi nước thải. Bể hiếm khí

chủ yếu dùng để loại bỏ Nitơ. Bể này hầu như không có thành phần oxi nhưng có

chứa nhiều nitơrit và nitơrat. Bể hiếu khí được sục khí bởi các máy sục khí để cung

cấp không khí vào trong nước thải. Việc kết hợp bể hiếm khí và bể hiếu khí rất hữu

hiệu cho quá trình nitơrat hóa và khử Nitơ. Nitơ được tạo ra sẽ giải phóng ra ngoài

môi trường ở dạng khí.

Quá trình nitơrat hóa: Oxi hóa amoni thành nitơrat trong bể hiếu khí.

NH 4 + + 1.5 O 2 → NO 2 - + H 2 O

R



RP



P



NO 2 - +

R



RP



P



R



R



R



RP



P



R



R



0.5 O 2 → NO 3 R



R



R



RP



P



Quá trình khử Nitơ: Nitơrat được chuyển thành khí Nitơ trong bể hiếm khí



NO 3 - +



2 H 2 → NO 2 -



NO 2 - +



3 H 2 → N 2 + 2 OH- + 2 H 2 O



R



R



RP



RP



P



P



R



R



R



R



R



R



RP



+ 2 H2O



P



R



R



P



P



R



R



R



Sơ đồ công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng của trạm xử lý nước thải Kim Liên

được trình bày trong hình 2.1

Bổ sung chất keo tụ

Tuần hoàn nitơrat

Bể lắng sơ

cấp



Bể kị

khí



Bể hiếm

khí



Bể hiếu

khí



Bùn hoạt tính hồi lưu



Bể lắng

cuối



Dòng xả



Bùn hoạt tính

thải bỏ



Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng của trạm XLNT Kim Liên



M



F

15

4



p



p



p



M



M



p



5



p



p



M



M



3



2



14



M



6

7



p



M



p

8

12



M

p

M

9



p

1



p



p



p



p

10



11



f



p

13



Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động trạm XLNT Kim Liên



Thuyết minh công nghệ

Toàn bộ nước thải được đưa về trạm bơm nước thải Kim Liên và được dẫn

đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Sau khi qua song chắn rác thô, nước thải được

đưa tới ngăn tách cát. Tại đây các chất rắn như cát và các chất tương đối nặng khác

trong nước thải sẽ lắng xuống và được chuyển đi bằng bơm cát. Cát thu được sẽ

được chuyển đến thiết bị tách cát để tiếp tục tách nước. Rác trôi nổi trong nước thải

sẽ được tách ra bởi song chắn rác thô vận hành bằng tay và song chắn rác tinh vận

hành bằng điện.

Sau khi qua song chắn rác tinh nước thải tự chảy sang bể điều hòa nhằm điều

hòa sự dao động của chất lượng nước thải dòng vào và kiếm soát lưu lượng đến bể

lắng sơ cấp thông qua việc kiếm soát lưu lượng của bơm chuyển tiếp bể điều hòa.

Hai máy khuấy đặt chìm được lắp đặt trong bể để duy trì các chất hạt trong bể ở

trạng thái lơ lửng. Một đồng hồ điện từ đo lưu lượng được nối với đường ống của

bơm chuyển tiếp bể điều hòa để ghi lại lưu lượng đến bể lắng sơ cấp.

Lắng sơ cấp là bước đầu tiên của dây chuyền xử lý. Mục đích của bể lắng sơ

bộ là để loại bỏ các chất thải rắn hữu cơ có thể lắng được. Trước khi đi vào bể lắng

sơ cấp, nước thải đi qua hộp phân chia lưu lượng và song chắn rác tinh bể phản ứng.

Một thiết bị tay cào bùn được lắp đặt để thu gom chất rắn lắng vào hố bùn, ngoài ra

còn thu gom váng bọt và các chất trôi nổi đưa vào bể thu váng bọt. Bùn sẽ được hút

ra bằng bơm bùn bể lắng sơ cấp và được đưa tới bể nén bùn.

Từ bể lắng sơ cấp, nước thải tràn qua máng ra và đưa tới bể phản ứng sinh

học gồm 2 bể kị khí, 2 bể hiếm khí và 2 bể hiếu khí. Việc kết hợp bể ki khí, bể hiếm

khí và bể hiếu khí rất hữu hiệu cho việc khử Phôtpho. Việc kết hợp bể hiếm khí và

bể hiếu khí rất hữu hiệu cho quá trình nitơrat hóa và khử nitơ. Bể hiếu khí rất hữu

hiệu cho quá trình khử cacbon hữu cơ và hyđro. Các máy khuấy được lắp đặt trong

bể kị khí, hiếm khí, hiếu khí để khuấy trộn hỗn hợp bùn lỏng trong bể và cung cấp

đầy đủ oxi cho phản ứng trong bể hiếu khí. Oxi được cấp bởi máy sục khí. Một bơm

tuần hoàn được lắp để tuần hoàn hỗn hợp bùn lỏng trở lại bể hiếm khí cho quá trình

khử Nitơ.



Bể lắng cuối là công trình lắng được sử dụng với bể phản ứng bùn hoạt tính

để loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bùn lỏng từ dòng ra của bể phản ứng. Bể

lắng cuối có thể đạt được hiệu suất loại bỏ 70 – 90% chất rắn lơ lửng. Bùn lắng

đọng được gom lại bởi thiết bị cào cơ khí vào hố bùn và được đưa tới thiết bị nén

bùn cho các bước xử lý bùn tiếp theo. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn trở lại bể kị

khí bởi bơm tuần hoàn bùn. Nước sau xử lý được xả vào máng thoát và đưa tới bể

khử trùng trước khi xả ra sông Lừ.

Bể khử trùng có tác dụng giảm số lượng sinh vật gây bệnh trong nước. Các

sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt thông qua tiếp xúc dung dịch Javen (NAOCl-7%) với

dòng chảy. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi vì có độ tin cậy, đơn giản, chi

phí vận hành và bảo dưỡng thấp và không độc hại. Bên cạnh đó, việc tiếp xúc với

Clo góp phần vào việc khử mùi của nước thải.

Quá trình nén bùn không thể thiếu được cho hệ thống vì lợi ích kinh tế.

Thông qua quá trình nén bùn, độ ẩm và thể tích của bùn sơ cấp và bùn hoạt tính thải

bỏ sẽ giảm. Bùn đã nén được chuyển đến bể chứa bùn bằng bơm bùn. Bùn lưu trữ

sẽ được chuyến đến thiết bị tách nước cơ khí để tiếp tục giảm lượng nước.

Bùn đã nén trong bể chứa bùn sẽ được xử lý tiếp bởi thiết bị tách nước kiểu

băng ép nhằm tiếp tục giảm lượng nước cho khâu xử lý cuối cùng. Trước tiên bùn

được đưa tới thiết bị keo tụ, bổ sung thêm polimer để tạo thành các bông bùn có

kích thước lớn hơn sau đó được đưa tới thiết bị tách nước cơ học (kiểu băng tải ép).

Bùn đã tách nước sẽ được chứa trong phễu chứa bùn để mang đi chôn lấp.

Hệ thống khử mùi là tháp khử mùi chứa đầy than hoạt tính được sử dụng để

hấp phụ mùi trong trạm xử lý. Các ống hút được bố trí ở những hạng mục chính và

được thu gom tập trung bằng quạt hút mùi.



Hệ thống song chắn rác



Bể xử lý sinh học



Bể lắng thứ cấp



Hệ thống xử lý bùn



Hình 2.3: Một số hình ảnh của trạm XLNT Kim Liên



C. Đánh giá công nghệ xử lý của trạm XLNT Kim Liên

a. Ưu điểm: Công nghệ xử lý nước thải trạm XLNT Kim Liên là công nghệ tiên

tiến, hiện đại của Nhật Bản có khả năng xử lý nước thải, khí thải, bùn thải:

- Chất lượng nước thải đầu vào có nồng độ BOD dao động trong khoảng 150mg/l

nên áp dụng công nghệ bùn hoạt tính là hoàn toàn hợp lý.

+ Công trình xử lý sinh học gồm bể kị khí, bể hiếm khí, bể hiếu khí. Mỗi bể gồm 2

đơn nguyên nên trong trường hợp một trong 2 đơn nguyên gặp sự cố về vi sinh thì

hệ thống vẫn có thể tiếp tục hoạt động với đơn nguyên còn lại trong thời gian khắc

phục sự cố.



+ Trong bể hiếu khí được bổ sung thêm các hạt Bioerg giúp ổn định nồng độ sinh

khối và tăng hiệu suất của quá trình xử lý sinh học.

- Nước sau xử lý đạt QCVN 08:2008/BTNMT, cột B 2 , được xả ra sông Lừ và một

R



R



phần được bơm bổ cập cho hồ Kim Liên.

- Hiệu quả xử lý của hệ thống tương đối tốt với hiệu quả loại bỏ BOD, SS, COD đạt

xấp xỉ 90%

- Hệ thống xử lý là hệ thống kín có nắp đậy để tránh gây ảnh hưởng tới dân cư xung

quanh, không gây ra mùi khó chịu.

- Bùn thải của hệ thống xử lý được đóng bánh, vận chuyển và chôn lấp theo quy

định nên không gây ảnh hưởng tới môi trường đất.

- Thiết bị tương đối hiện đại và đồng bộ.

- Công nghệ sử dụng ít hóa chất.

- Công tác quan trắc nước thải được thực hiện thường xuyên với tần suất 1lần/tuần

b. Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm trên, hệ thống xử lý nước thải của trạm

XLNT Kim Liên còn tồn tại một số nhược điểm sau:

- Hệ thống còn gặp một số hạn chế về vấn đề xử lý kim loại nặng, yếu tố này có thể

ảnh hưởng tới hoạt động sống của vi sinh vật và ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý của

cả hệ thống.

- Hiệu quả xử lý Nitơ thấp. Nguyên nhân ở đây là BOD đầu vào thấp, T-N đầu vào

cao do phần lớn nước thải coi như đã được xử lý sơ bộ ở bể phốt và xử lý kị khí ở

hệ thống cống ngầm trước khi đưa về trạm XLNT.

- Chi phí đầu tư ban đầu cao, chi phí vận hành tương đối lớn (8.000 VNĐ/ m3 nước

P



P



thải), chi phí điện năng tiêu thụ cho hệ thống XLNT ở mức trung bình (900 VNĐ/

m3 nước thải).

P



P



D. Chi phí vận hành

- Lưu lượng thực tế đúng bằng lưu lượng thiết kế = 3700m3/ngày

P



P



- Chi phí xử lý 1 m3 nước thải: 8000 VND/ m3

P



P



P



- Điện năng tiêu thụ cho hệ thống xử lý thực tế: Tổng tiền điện tiêu thụ một tháng

tại trạm Kim Liên: 90 - 100 triệu VNĐ.



- Lượng bùn phát sinh: 60 tấn/tháng → lượng bùn phát sinh thấp, giảm tác động xấu

tới môi trường.

- Lượng dầu, mỡ, hóa chất sử dụng:

Định mức sử dụng dầu mỡ, hóa chất cho công tác vận hành tại trạm XLNT

Kim Liên được quy định tại công văn số 2357/BXD-KTTC ngày 18/11/2005 của

Bộ Xây Dựng

Bảng 2.2: Hóa chất sử dụng cho trạm XLNT Kim Liên

Loại



Hóa chất



Liều lượng sử dụng



Chất trợ keo tụ



Polimer C525H



3kg/ca ↔ 3.285kg/năm



Hóa chất keo tụ



PAC N95



90kg/ca ↔ 74.274 kg/năm



Hóa chất khử trùng



NaClO 7%



192lít/ca ↔ 210.240 l/năm



Dầu



Shell Turbo T46



0,1 lít/ca ↔ 109,5 l/năm



Mỡ



Alvania EP2



0,05kg/ca ↔ 54,75 kg/năm



Than hoạt tính



3.6 tấn/năm



Giấy đo DO và lưu lượng



2 cuộn/tháng ↔ 24 cuộn/năm



E. Hiệu quả xử lý

Để đánh giá chất lượng nước sau xử lý của trạm XLNT Kim Liên, công tác

lấy mẫu nước được tiến hành vào sáng thứ 4 hàng tuần. Mẫu nước được lấy theo

đúng tiêu chuẩn lấy mẫu và được phân tích tại phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn ISO

của Xí nghiệp XLNT thuộc Công ty Thoát nước Hà Nội.

- Số mẫu: 04 mẫu/lần

- Vị trí lấy mẫu: hố thu nước đầu vào; bể sục khí A, B; nước sau xử lý

- Kết quả phân tích chất lượng nước trạm XLNT Kim Liên được trình bày trong

bảng 2.3.

Bảng 2.3: Tính chất nước thải đầu vào, đầu ra trạm XLNT Kim Liên

Thông số



BOD



SS



T-N



T-P



Coliform



Cl dư



(mg/l)

Đầu vào



COD



(mg/l)



(mg/l)



(mg/l)



(mg/l)



(MPN/100ml)



(mg/l)



180



105



89



39



4.7



134x105



0.06



P



Đầu ra



24.3



16.4



13.7



13.8



1.8



1265



0.13



QCVN 08/2008,



50



25



100



-



-



5000



-



20



4



Cột B 2

R



QCVN 40/2011,



1



cột A

/Nguồn: Công ty Thoát nước Hà Nội/



Có thể thấy trên bảng trên chất lượng nước đầu ra đều đáp ứng QCVN để xả

ra nguồn tiếp nhận.

Để kiểm chứng số liệu do nhà máy cung cấp, tháng 5/2013 đề tài đã lấy mẫu

nước thải đầu vào và đầu ra để phân tích. Mẫu được đưa về phòng thí nghiệm

thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường - Trường Đại học xây dựng để phân

tích. Kết quả phân tích mẫu được thể hiện trong hình 2.4

mg/l

160



142



140

120

100



87



80

50



60



59



40

14.3



20



1



9.5



3.3



0

SS



COD

Đầu vào



Tổng N



Coliform x1000



Đầu ra



Hình 2.4: Kết quả phân tích mẫu nước trại trạm XLNT Kim Liên



-



Đánh giá và so sánh kết quả xử lý của hai nguồn:

Số liệu phân tích kiểm chứng khá thống nhất. Đặc biệt là chất lượng đầu ra



đều thấp hơn quy chuẩn cho phép.

F. Các vấn đề khó khăn trong quá trình hoạt động

 Hệ thống quản lý (Con người):

Phần lớn các nhân viên của trạm đều có tinh thần trách nhiệm chung về công

việc khi có yêu cầu đột xuất đều tham gia nhiệt tình, tinh thần đoàn kết cao. Tuy



nhiên vì thiếu chuyên môn về công nghệ xử lý nước thải nên trong công tác vận

hành công nghệ vẫn còn hạn chế, đặc biệt là theo dõi và khắc phục các sự cố vi

sinh.

Hầu hết các nhân viên vận hành trong trạm đều được tham gia vào các khóa

học hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng thiết bị xử lý nước thải ngay từ khi trạm mới

bắt đầu hoạt động. Tuy nhiên công tác đào tạo không được tổ chức thường xuyên, ý

thức tự giác chấp hành các quy định còn thấp, việc tự trau dồi chuyên môn nghiệp

vụ còn yếu nên trong quá trình vận hành vẫn còn nhiều thiếu sót.

Do đó, cần bổ sung thêm các khóa đào tạo ngắn hạn theo từng chủ đề về vận

hành xử lý nước thải hoặc tuyển cán bộ đảm nhiệm công tác quản lý hệ thống xử lý

nước thải có chuyên môn về môi trường.

 Các thiết bị, công nghệ:

Đôi khi xảy ra hiện tượng bùn nhiều và nổi trong các bể. Nguyên nhân có thể

là do quá trình khử nitơ và sự hình thành những bong bong nitơrat nhỏ trong bể lắng

gây ra.

Việc tạo bọt trong quá trình hoạt hóa bùn, đây là vấn đề phổ biến và xảy ra

rất nhiều ở các trạm XLNT. Bọt thường nổi và tụ lại trên mặt bể, chiếm phần lớn

khối lượng chất rắn và thể tích bể phản ứng. Do đó, làm giảm chất lượng đầu ra và

ảnh hưởng tới thời gian lưu bùn. Bọt cũng có thể tràn ra đường đi và các khu lân

cận, gây nên những vấn đề nghiêm trọng cho môi trường xung quanh cũng như quá

trình vận hành trạm. Có nhiều lí do gây ra bọt:

- Sự có mặt của các chất bề mặt chậm phân hủy sinh học (như bột giặt gia dụng) từ

nước thải sinh hoạt.

- Sự sinh sôi nảy nở của các vi sinh vật dạng sợi và chất khí từ các bể sục khí, bể kị

khí hay bể lắng thứ cấp.

Bùn khó lắng, nước thải đã qua xử lý bị đục. Nguyên nhân của vấn đề này là

do sự phát triển của các vi khuẩn hình sợi trong bùn. Cần kiểm tra lại toàn bộ các

thông số hoạt động, thường thì chỉ số oxy hòa tan thường quá ít.

 Yếu tố khác: