Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tối ưu chi phí đầu tư

Bạn đang cần hoàn thiện hồ sơ giấy phép môi trường để đưa nhà máy vào hoạt động. Bạn đang thiết kế tổng thể toàn bộ nhà máy và đang không biết lựa chọn phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt nào phù hợp. Đọc hết bài viết này tôi sẽ hướng dẫn bạn chi tiết.

Khi xây dựng nhà máy hoặc cơ quan, điều đầu tiên phải làm là Đánh giá tác động môi trường hoặc xin Giấy phép môi trường tùy thuộc vào đặc trưng của nhà máy.

Để xin được Giấy phép môi trường bạn sẽ phải thực hiện việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và xử lý khí thải nếu có phát sinh.

Xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sẽ là điều kiện cần và chắc chắn phải triển khai khi muốn xin giấy phép môi trường.

Khi luật Môi trường chưa nghiệm ngặt, nước thải sinh hoạt sau khi phát sinh chỉ cần được xử lý qua bể tự hoại 3 hoặc 5 ngăn là có thể xả ra ngoài môi trường. Nhưng hiện nay, để phát triển bền vững Nước thải sinh hoạt yêu cầu phải được xử lý đạt QCVN 14-2008:BTNMT trước khi thải ra môi trường.

Chi tiết tiêu chuẩn này mình sẽ trình bày ở phía sau

1. Quy trình hoàn thiện các hồ sơ môi trường và xử lý nước thải

Các thủ tục môi trường cần làm như sau:

• Đánh giá tác động môi trường hoặc giấy phép môi trường tùy theo quy mô và tính chất nhà máy
• Xây dựng hệ thống xử lý nước thải, xử lý khí thải…
• Xin Giấy phép môi trường
• Làm hoàn công các công tác bảo vệ môi trường thông thường hồ sơ này sẽ kèm theo công việc làm giấy phép môi trường
• Lập báo cáo giám sát môi trường (hay còn gọi là quan trắc môi trường) cho hệ thống xử lý nước thải và xử lý khí thải theo kế hoạch giám sát quy định trong ĐTM

2. Nước thải sinh hoạt bao gồm những gì?

Việc liệt kê các loại nước thải sinh hoạt tạo điều kiện thuận lợi cho các bạn đề trước phương án thu gom cho triệt để. Ta có thể tổng kết nước thải sinh hoạt bao gồm:

• Nước thải từ các hoạt động vệ sinh của cán bộ công nhân viên – thường được gọi là nước đen, nước này phải đi qua bể tự hoại trước khi vào hệ thống
• Nước thải từ các hoạt động rửa ráy, tắm giặt, nước thoát sàn – được gọi là nước xám sẽ được đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
• Nước thải từ các hoạt động nấu ăn

Làm sao để lựa chọn được công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đúng chuẩn

Để xác định được phương án xử lý nước thải nào là tối ưu cần phải hiểu rõ những chỉ tiêu cần xử lý để đạt được Quy chuẩn hiện hành

Hiện tại QCVN 14:2008/BTNMT bao gồm 11 chỉ tiêu được chia ra thành các nhóm như:

• pH, tổng các chất hoạt động bề mặt: Thông thường 2 chỉ tiêu này thường ít được chú ý và nói đến. Thực tế là cũng rất ít nguồn nước thải bị vượt hai chỉ tiêu này.
• Nồng độ chất hữu cơ BOD:
• Chất rắn TSS và TDS:
• Amoni, Tổng Nito, Phốt Pho: Các chỉ tiêu liên quan đến dinh dưỡng. Là các chỉ tiêu hay bị vượt nhất trong nước thải
• Coliform: Chỉ tiêu liên quan đến vi sinh vật trong nước. Cũng là chỉ tiêu hay vượt nhất trong xử lý nước thải. Lý do thì vô cùng đơn giản, là quên không cho hóa chất khử trùng hoặc cho hóa chất khử trùng không đúng.

2. Lựa chọn phương án xử lý nước thải sinh hoạt tiết kiệm nhất.

Nếu bạn có tìm hiểu trên internet về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt bạn sẽ tìm thấy rất nhiều kết quả khác nhau. Có rất nhiều phương án xử lý nước thải sinh hoạt hiện nay như mình liệt kê bên dưới:

• Phương pháp xử lý sử dụng công nghệ AO – thiếu khí hiếu khí kết hợp: Là phương pháp sử dụng vi sinh vật và hoạt động theo mẻ, tức là nước thải được bơm liên tục qua các bể xử lý. Lưu lượng bơm sẽ được khống chế = tổng lượng nước 1 ngày/20h hoạt động (hoặc 24h theo thiết kế)
• Phương pháp xử lý sử dụng công nghệ MBBR – là phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng các giá thể vi sinh bám dính nhằm tăng sự tiếp xúc giữa lớp vi sinh vật và nước thải nhằm nâng cao hiệu quả xử lý.
• Phương pháp xử lý sử dụng công nghệ MBR – vẫn là phương pháp sinh học, tuy nhiên thay bằng sử dụng bể lắng để thu nước trong ta sử dụng lớp màng MBR để tách hoàn toàn bùn ra khỏi nước trong
• Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ SBR – là công nghệ đang được áp dụng rộng rãi hiện nay do nhiều ưu điểm so với các công nghệ khác. Công nghệ này hoạt động theo mẻ chứ không liên tục.

3. Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ SBR

Nếu bạn đang suy nghĩ về một giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt tiết kiệm chi phí đầu tư, giảm thiểu sự cố và giảm thiểu chi phí vận hành thì nên lựa chọn phương án xử lý nước thải bằng công nghệ SBR.

Với các ưu điểm:

• Thiết kế cực kỳ đơn giản, nên bạn sẽ giảm được chi phí đầu tư hệ thống
• Số lượng thiết bị giảm 1 nửa, nên bạn sẽ giảm chi phí đầu tư, chi phí vận hành và bảo trì.
• Hoạt động hoàn toàn tự động, nên bạn sẽ bớt được tiền trả lương cho nhân viên vận hành

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ SBR được mô tả qua sơ đồ công nghệ sau:

Nước thải sẽ được xử lý qua các bước như sau:

Bước 1: Điều hòa nước thải

Nước thải được thu gom vào bể điều hòa, được điều hòa lưu lượng và nồng độ tại đây. Để dễ hiểu thì đây là bể trộn đều các nguồn nước thải với nhau. Đồng thời để tiếp nhận nước thải tránh cho nước thải tràn ra ngoài.

Bước 2: Công đoạn xử lý chính

Nước thải được bơm qua cụm bể xử lý sinh học gồm: ngăn Selector và ngăn SBR.

Ngăn Selector đảm nhiệm vai trò đẩy xử lý nito trong nước thải. Ngăn SBR đảm nhiệm vai trò nuôi cấy vi sinh để xử lý COD, BOD, các chất khác…

Có 3 chu trình được tích hợp trong cùng 1 cụm bể xử lý sinh học:

1. Pha phản ứng hiếu khí: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 – 4 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện, chuyển Nitơ từ dạng N-NH4+ sang N-NO2- và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO3-.

2. Pha phản ứng thiếu khí: Diễn ra đảo trộn thiếu khí, tạo sự xáo trộn hỗn hợp nước thải – bùn hoạt tính. Trong pha xử lý thiếu khí diễn ra quá trình chuyển hóa N-NO3- phát sinh trong pha hiếu khí thành N2.

3. Pha lắng: Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, sự phân tách pha giữa nước thải – bùn hoạt tính diễn ra nhờ trọng lục. Thời gian lắng thường kết thúc sớm hơn 2 giờ. 1 phần của quá trình khử Nitrat cũng xảy ra trong giai đoạn này.

Bước 3: Rút nước. Nước trong sau khi được lắng sẽ được thiết bị thu nước dạng Decanter thu sang ngăn bể khử trùng. Lượng bùn hoàn toàn còn lại trong bể sẽ tiếp tục tiếp nhận nước thải của chu kỳ xử lý tiếp theo.

Bước 4: Khử trùng và thoát nước thải.

Nước thải sau khi được bơm sang bể khử trùng sẽ tiếp xúc với viên Clo khô khử trùng, nhằm tiêu diệt hết các vi sinh vật có hại trong nước. Đây cũng chính là công đoạn xử lý coliform trong nước thải sinh hoạt.

4. Tại sao xử lý nước thải bằng công nghệ SBR lại tiết kiệm hơn các phương án khác

Tiết kiệm chi phí đầu tư

• Thể tích phần xây dựng được giảm đi
• Số lượng thiết bị cũng giảm đi

Số lượng thiết bị có thể giảm đi một nửa

Đối với hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo mẻ SBR số lượng thiết bị giảm đi một nửa. Hệ thống hoạt động không liên tục, do đó không cần hai thiết bị luân phiên. Các thiết bị đều có thời gian nghỉ cần thiết.

Việc giảm số lượng thiết bị sẽ giảm được:

• Chi phí điện năng,
• Chi phí bảo trì bảo dưỡng thiết bị

Loại trừ các sự cố hay xảy ra đối với hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

• Loại trừ các sự cố về thiết bị: số lượng thiết bị giảm đi một nửa do đó sự cố về mặt thiết bị cũng giảm đi.
• Tổng thời gian hoạt động của các thiết bị giảm đi do thiết bị được hoạt động với 100% công suất. Thông thường trong các hệ thống hoạt động liên tục, lưu lượng bơm được khống chế bằng với lưu lượng nước tính theo giờ. Dẫn đến lãng phí công suất bơm.
• Không có các sự cố liên quan đến vi sinh như: bùn nổi bể lắng, sự cố nổi bùn…

Tiết kiệm nhân công vận hành

Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động (ngoài khâu pha hóa chất). Do đó phù hợp đối với các khách hàng không có bộ phận chuyên trách vận hành hệ thống.

5. Các tiêu chuẩn và quy định liên quan đến việc xử lý nước thải sinh hoạt

Hiện nay đối với nước thải sinh hoạt đang áp dụng QCVN 14:2008/BTNMT

Quy chuẩn này quy định như sau:

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Phạm vi điều chỉnh

Quy chuẩn này qui định giá trị tối đa cho phép của các thông số  ô  nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi thải ra môi trường.

Không áp dụng quy chuẩn này đối với nước thải sinh hoạt thải vào hệ thống xử lý nước thải tập trung.

1.2. Đối tượng áp dụng

Quy chuẩn này áp dụng đối với cơ sở công cộng, doanh trại lực lượng vũ trang, cơ sở dịch vụ, khu chung c ư và khu dân cư, doanh nghiệp thải  nước thải sinh hoạt ra môi trường.

1.3. Giải thích thuật ngữ

Trong Quy chuẩn này, các thuật ngữ dưới đây được hiểu như sau:

1.3.1. Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân.

1.3.2. Nguồn nước tiếp nhận nước thải là nguồn nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ, có mục đích sử dụng xác định, nơi mà nước thải sinh hoạt thải vào.

2. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT

2.1. Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi thải ra nguồn nước tiếp nhận nước thải không vượt quá giá trị Cmax được tính toán như sau:

Trong đó:

Cmax = C x K

Cmax là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong n ước thải sinh hoạt khi thải ra nguồn nước tiếp nhận, tính bằng miligam tr ên lít nước  thải (mg/l);

C là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 1 mục 2.2 .

K là hệ số tính tới quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư quy định tại mục 2.3.

Không áp dụng công thức tính nồng độ tối đa cho phép trong nước thải cho thông số pH và tổng coliforms.

2.2. Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt.

Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép Cmax trong nước thải sinh hoạt khi thải ra các nguồn nước tiếp nhận nước thải được quy định tại Bảng 1.

Bảng 1 – Giá trị các thông số ô nhiễm l àm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt

Trong đó:

– Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột A1 và A2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất l ượng nước mặt).

– Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất l ượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ).

2.3. Giá trị hệ số K

Tuỳ theo loại hình, quy mô và diện tích sử dụng của cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng, khu chung cư và khu dân cư, doanh nghiệp, giá trị hệ số  K được áp dụng theo Bảng 2.

Bảng 2: Giá trị hệ số K ứng với loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư

6. Chi phí xử lý 1m3 nước thải sinh hoạt

Chắc chắn khi xây dựng hệ thống nước thải sinh hoạt bạn sẽ quan tâm đến chi phí xử lý 1m3 nước. Mình sẽ trình bày tóm tắt để bạn hình dung được như sau: (muốn chi tiết thì các bạn xem ở bài viết này: Chi phí xử lý 1m3 nước thải sinh hoạt)

Chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt này gồm 2 phần:

Chi phí hóa chất

Bao gồm 2 loại chính được sử dụng:

+ Hóa chất khử trùng:

Để xử lý coliform trong nước thải. Hóa chất này thường được sử dụng như: Viên nén Clo khô, Javen, Cloramin…

Với mỗi lưu lượng nước thải thì sẽ tốn một chi phí khác nhau, càng nhiều nước thì càng tốn nhiều hóa chất.

Chi phí hóa chất cho việc khử trùng này rất thấp

Ví dụ: Bạn xử lý 30m3 nước thải sinh hoạt/1 ngày. Bạn sử dụng viên nén Clo khô để khử trùng thì bạn sẽ mất khoảng 2 viên (1 viên 200gram) để xử lý trong vòng 1 tuần).

Giá của 1kg viên Clo khô rơi vào khoảng 20.000vnđ.

+ Dinh dưỡng để nuôi cấy vi sinh

Dinh dưỡng này có thể sử dụng: Metanol, mật rỉ đường, đường trắng…

Dinh dưỡng để cấp vào hệ thống nhằm mục đích cân bằng tỷ lệ BOD:N:P để xử lý nito trong nước thải sinh hoạt.
Với mỗi loại hình sản xuất khác nhau thì cần bổ sung lượng dinh dưỡng khác nhau.

Ví dụ: đối với loại hình sản xuất theo ca – công nhân chỉ đi vệ sinh nhẹ mà không nấu ăn thì thành phần nito rất cao, do đó phải tốn nhiều hơn lượng Dinh dưỡng để xử lý nito trong nước thải

Việc sử dụng bao nhiêu hóa chất sẽ được trình bày chi tiết trong hướng dẫn vận hành hệ thống xử lý nước thải, hoặc được hướng dẫn trực tiếp sau khi thi công hệ thống

Chi phí điện năng

Chi phí điện năng trong hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ SBR rẻ hơn nhiều so với các hệ thống khác. Lý do bởi các thiết bị được chạy với thời gian rất ngắn. Đồng thời tận dụng tối đa công suất của thiết bị lúc vận hành.

Chi phí điện năng có thể bằng một nửa các hệ thống hoạt động khác.

7. Xử lý nước thải sinh hoạt để tái sử dụng sau khi xử lý

Tái sử dụng nước sau xử lý là một phương pháp quan trọng để tận dụng tài nguyên nước và bảo vệ môi trường. Thay vì loại bỏ nước thải sau khi đã xử lý hoàn toàn, chúng ta có thể tái sử dụng nó cho các mục đích khác nhau, giúp giảm áp lực lên nguồn nước sạch và giảm thiểu sự lãng phí tài nguyên quý báu này

Để giảm thiệu lượng nước thải sinh hoạt xả ra môi trường, các nhà máy cơ quan khi xây dựng nhà máy có thể tính đến phương án tận dụng lại lượng nước thải sau xử lý bằng các cách:

– Sử dụng lượng nước này vào việc xả bồn cầu.

Do nước sau xử lý thường rất trong, được khử trùng đảm bảo tiêu chuẩn, nên việc tuần hoàn sử dụng vào mục đích xả bồn cầu là hoàn toàn hợp lý và tiết kiệm chi phí.

– Sử dụng vào việc tưới cây

Có rất nhiều đơn vị đăng ký sử dụng nước sau quá trình xử lý nước thải sinh hoạt làm nước xả bồn cầu hoặc tưới cây để tiết kiệm chi phí mua nước hàng tháng. Điều này không chỉ tiết kiệm tiền mà còn góp phần giảm thiểu lượng nước sử dụng nhằm góp phần tiết kiệm nước ngọt cho tương lai.

Tuy nhiên, việc tái sử dụng nước sau xử lý đòi hỏi sự quản lý chặt chẽ và đảm bảo rằng nước đã qua xử lý đủ an toàn cho mục đích sử dụng cụ thể. Điều này thường đòi hỏi sự kiểm tra và kiểm soát chất lượng nước liên tục để đảm bảo rằng nó không gây hại cho sức khỏe con người và môi trường.