Bài giảng Công trình xử lý nước thải (Phần 2)
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Chương
Û
CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC THẢI DƯỚI ĐẤT
--- oOo ---
4.1 CÔNG TRÌNH NHÀ VỆ SINH
4.1.1 Khái quát
Con người và gia súc luôn luôn tạo ra chất thải từ chính mình, chủ yếu là phân và
nước tiểu. Các chất thải người và gia súc là nguồn mang nhiều vi trùng mang
mầm bệnh (germs) như tiêu chảy (diarrhoea), dịch tả (cholera), thương hàn
(typhoid) hoặc viêm gan siêu vi loại A (hepatitis A), ..., ngoài vấn đề gây mùi hôi
khó chịu và mất thẩm mỹ. Hình 4.1 cho thấy các đường đi của bệnh tật do ô
nhiễm vi khuẩn từ chất thải người.
Hình 4.1 : Đường đi của sự lây nhiễm bệnh tật từ chất thải con người và gia súc
Vì vậy, các chất thải này cần phải có công trình tiếp nhận và xử lý tại chỗ trước
khi cho vào hệ thống chung. Các hố xí gia đình hay tập thể trở thành một nhu cầu
không thể thiếu trong một xã hội hiện đại và văn minh. Bảng 4.1 cho thành phần
chất thải người.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
48
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Bảng 4.1: So sánh thành phần hóa học của phân, nước tiểu của người và gia súc
Hàm lượng theo % trọng lượng
Loại chất thải
P2O5
0,45 - 0,6
0,07 - 0,15
0,60
K2O
0,32 - 0,50
0,2 - 0,7
0,60
N
Phân heo
Nước tiểu heo
Rác thải sinh hoạt
Phân chuồng heo
Phân người
0,5 - 0,6
0,3 - 0,5
0,60
0,25
0,49
0,48
0,50
0,37
1,00
Nước tiểu người
Phân lẫn nước tiểu người
0,13
0,20 - 0,4
0,19
0,2 - 0,3
0,50
0,5 - 0,8
(Nguồn: Nguyễn Đăng Đức, Đặng Đức Hữu (1968), Bùi Thanh Tâm (1984)
trích bởi Trần Hiếu Nhuệ, 2001)
4.1.2 Bố trí Nhà vệ sinh
Ở các vùng nông thôn, nơi có diện tích rộng rãi, kinh phí và vật liệu xây dựng khó
khăn, nhà vệ sinh thường bố trí bên ngoài nhà ở, mang tính cộng đồng (cho 1
hoặc vài nông hộ sử dụng chung), cấu trúc đơn giản nhưng để đảm bảo yêu cầu
vệ sinh môi trường, một số khoảng cách tối thiểu ở hình 4.2 cần được tham khảo.
Hình 4.2 : Khoảng cách tối thiểu tham khảo khi bố trí hố xí công cộng ở vùng
nông thôn
Nhà vệ sinh nên bố trí nơi thấp nhất, cần cách xa giếng và các nguồn nước khác
ít nhất 30 m, hướng chảy của nước ngầm phải chảy theo hướng từ giếng đế hố xí
để tránh nước thải người chảy vào giếng. Đáy hố xí phải cao hơn mực nước
ngầm tầng trên. Lượng phân thải tính trung bình cho mỗi người là 0,06 m3/năm.
Hố xí dành cho một gia đình trung bình từ 4 - 6 người trong 5 năm, cần có khối
tích khoảng 1,5 m3 - 1,8 m3 (đào sâu 1,5 - 1,8 m + 0,5 m, đáy rộng 1 x 1 m2). Nếu
có điều kiện nên xây thành xi măng - gạch ngăn một phần nước phân tiểu thấm
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
49
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
vào đất. Một số hộ nông dân có thể sử dụng chất thải người đã hoai để làm phân
bón cho cây trồng (tuy nhiên cách này không được khuyến khích vì có thể gây
nhiễm bẩn đất và lây lan giun sán, vi khuẩn), hố chứa chất thải có thể dẫn đến
một hầm ủ biogas thì tốt hơn (vừa có chất đốt, vừa có thể tận dụng phân bón,
nuôi cá, ...). Nhà vệ sinh có thể xây dựng theo như một kiểu như hình 4.3.
Hình 4.3 : Một kiểu nhà vệ sinh đơn giản vùng nông thôn
Thông thường ở các đô thị, nhà vệ sinh (bao gồm trung chỗ tắm rửa, chỗ tiểu, chỗ
xí, ...) phải gần nơi ở và làm việc và được bố trí ở vị trí thuận lợi, một phần nhằm
tiết kiệm diện tích đất đai, một phần để tiện việc đi lại. Các chất thải của người
phải được dòng nước có áp lực mạnh tống xuống các bể tự hoại hoặc bể phân
hủy.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
50
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
4.1.3 Phân loại nhà vệ sinh
Có 3 dạng chính để chọn lựa khi quyết định xây dựng nhà vệ sinh:
Bảng 4.2: Phân loại nhà vệ sinh theo nguyên lý xử lý phân
Dạng
nhà vệ sinh
Nguyên lý
xử lý phân
Tính chất
Ưu điểm
Nhược điểm
• Vi khuẩn yếm khí
sẽ phân hủy các
chất thải người
sau một thời gian
trong bể tự hoại.
• Sạch sẽ, gọn gàng, • Chi phí cao.
không hoặc ít gây
rò rỉ mùi hôi
• Không thể dùng
nước mặn và
nước phèn được
vì các loại nước
này không giúp
cho phân tự hoại
được.
• Thích hợp cho
những vùng đất
cao, đất phù sa
nước ngọt.
Tự hoại
• Chất thải thấm
qua các tầng đất
và tự làm sạch
• Thích hợp cho các
vùng đất thấm nước
tốt như các vùng
cao, vùng đồi núi,
vùng giồng cát ven
biển
• Có thể ảnh
hưởng phần nào
đối với nền đất
nơi đặt nhà vệ
sinh.
Tự thấm
• Được UNICEF đề
xuất xây dựng khá
nhiều nơi khô hạn.
• Rẻ tiền
• Phân người sau
một thời gian ủ trộn • Có mùi hôi
với tro bếp có thể
dùng để làm phân
bón cho cây trồng.
• Dạng này không
dùng nước,
• Không được vệ
sinh và thẩm mỹ
thường dùng tro
bếp, tro trấu hoặc
cát mịn để phủ lấp
phân.
• Nếu không che
đậy cần thận,
ruồi có thể đến
sinh sản.
Dạng khô
• Có thể thiết kế để
phân và nước tiểu
đi đến những
thùng chứa riêng
biệt.
Khi xét đến việc có hay không sự chuyển vận phân đi nơi khác kết hợp với khả
năng có hoặc không có nước để dội cầu thì ta có thể theo sự khuyến cáo ở Bảng
4.3 và 4.4:
Bảng 4.3 : Phân loại bể thải liên quan đế sự dùng nước và vận chuyển phân
Có sự vận chuyển phân
1. Xây dựng nhà vệ sinh
loại có nút nhấn xả nước
Không vận chuyển phân
3. Xây dựng loại nhà vệ
sinh có nút xả nối hố chứa
Có dùng nước
nối với hệ thống dẫn thoát phân hoặc ao cá hoặc hầm
nước
biogas
2. Xây dựng loại nhà vệ
sinh với loại hố xí thùng
4. Xây dựng loại nhà vệ
sinh với hố ủ phân
compost
Không dùng
nước
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
51
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Bảng 4.4: Các hình thức chuyển phân
Hình thức vận chuyển
Đặc điểm
• Vận chuyển phân bùn bằng xe hút
hầm cầu
• Phù hợp với các vùng đô thị và ven
đô, thị trấn
• Chi phí cao
• Vệ sinh tốt
• Vận chuyển phân bằng công lao
động (người cào và xe đẩy)
• Phù hợp với vùng nông thôn và
vùng núi, nơi khan hiếm nước
• Tiết kiệm phân bón
• Thiếu vệ sinh
• Vận chuyển phân bằng thùng
• Phù hợp với vùng nông thôn và
vùng núi, nơi khan hiếm nước
• Tiết kiệm phân bón
• Thiếu vệ sinh
• Vận chuyển phân bằng thùng dạng
cơ giới
• Phù hợp với vùng nông thôn và
thành thị
• Có thể làm phân bón
• Vệ sinh ở mức độ vừa
Phân biệt bể tự hoại theo kết cấu:
Bảng 4.5 : Phân loại bể thải theo kết cấu
Số người sử dụng
Loại bể
Dung tích
15 - 20
20 - 50
> 50
Bể tự hoại 2 ngăn
Bể tự hoại 3 ngăn
Bể tự hoại nhiều ( > 3) ngăn
Bể phân hủy
3.000 - 4.000 lít
4.000 - 10.000 lít
1.000 lít/người
1.000 lít/người
4 – 200
Ngoài ra người ta còn phân loại theo kiểu nhà xí có hay không sự chia tách phân
và nước tiểu cho các mục tiêu xử lý và sử dụng khác nhau.
Nếu xem xét đến việc vận chuyển, xử lý và tái sử dụng phân thì có thể theo sơ đồ
hình 2.2 sau. Quan hệ này là một phần của mô hình canh tác sinh thái khép kín
VACB (Vườn - Ao - Chuồng - Biogas) ở nông thôn.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
52
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Người
HỐ XÍ
Dùng nước
Xuống ao, hồ *
Không dùng nước
Thùng
chứa
Hầm
cố định
Hố ủ
tạm
Bể chứa phân/
Bể tự hoại
Cống
rãnh
Xe hút
hầm cầu
Xe bò
chuyển phân
Ao trữ
Hố trữ
Hố ủ
Biogas
Nuôi
trùn
Nuôi
tảo
Nuôi
cá
Tưới, bón ruộng
/ Trồng cỏ
Nuôi trâu,
Nuôi
gà, vịt
Thực phẩm
Hình 2.2: Mô hình VACB liên quan đến việc sử dụng hố xí
Ghi chú:
* Nhà xí thải chất bài tiết xuống ao hồ (như nhà xí ao cá), trong một số phân loại,
được xem là loại nhà xí không dùng nước.
4.1.4 Bể tự hoại
Bể tự hoại (septic tank) thường được thiết kế theo dạng hình tròn bằng các cấu
kiện lắp ghép sẵn, một số nơi có xu hướng xây theo hình chữ nhật (hình 4.4). Cần
lưu ý rằng, bể tự hoại khác bể lắng ở chỗ là nước thải không chảy liên tục vào bể
tự hoại nên tính ổn định thủy lực không ứng dụng được.
Hình 4.4: Kết cấu hầm chứa phân và nước tiểu
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
53
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
4.1.4.1 Kích thước bể tự hoại
Qui mô xây dựng nhà vệ sinh được hiểu là dung tích cần thiết của hố chứa phân
hay kích thước hố chứa, dung tích chứa của nhà vệ sinh tùy thuộc vào 3 yếu tố:
mức thải của từng cá nhân (người lớn hoặc trẻ em), số lượng người sử dụng nhà
vệ sinh và thời gian sử dụng (thời gian phải hút sạch hầm cầu). Thật sự, khó có
thể xác định chính xác dung tích này, nó mang tính gần đúng, việc tính toán thiên
về an toàn, nghĩa là kết quả đủ thừa so với nhu cầu thực tế.
Thể tích hố chứa phân có thể xác định theo (Kalbermatten et al., 1980):
• Nếu kích thước hố chứa nhỏ hơn độ sâu 4 m:
V = A.d = 1.33 x C.P.N
(4-1)
(4-2)
• Nếu kích thước hố chứa lớn hơn độ sâu 4 m:
V = A.(d - 1) = C.P.N
Trong đó:
V
= thể tích hố chứa phân (m3)
C
P
N
A
d
= mức thải phân (m3/người.năm). Lấy theo bảng 4.6.
= số người sử dụng (người)
= thời gian sử dụng (năm)
= diện tích mặt cắt ngang hố đào (m2)
= độ sâu hố đào (m)
Hệ số 1.33 được xem là hệ số gia tăng an toàn 30% cho thể tích hố chứa phân.
Bảng 4.6: Mức thải phân theo m3/người.năm
Hố chứa ướt
Hố chứa khô
Dùng nước để rửa Dùng giấy để chùi Dùng nước để rửa Dùng giấy để chùi
sạch hậu môn
sạch hậu môn
sạch hậu môn
sạch hậu môn
0.04
0.06
0.06
0.09
(Nguồn: Kalbermatten et al., 1980)
Ví dụ 4.1: (theo tài liệu ESIC, Bangkok, 1987)
Một gia đình 6 người cần một hố chứa chi phí thấp. Đất trong khu vực là loại đất
có độ thấm rút thuận lợi và ổn định. Mực thủy cấp là 7 m dưới mặt đất. Xác định
kích thước hố chứa phân cho yêu cầu sử dụng 10 năm trong 2 trường hợp: hố
hình trụ tròn và hố hình khối chữ nhật. Lưu ý rằng gia đình dùng nước để rửa hậu
môn sau khi đi tiêu.
Giải: Theo công thức (4-1):
V
= 1,33 x C.P.N = 1,33 x 0,06 x 6 x 10
= 4,8 m3
• Hố chứa phân nếu làm theo hình trụ tròn, đường kính hình trụ thường
được chọn vào khoảng 1,0 - 1,5 m. Chọn đường kính 1,25 m thì độ sâu của
hố chứa phân là:
Thể tích hố
Độ sâu của hố chứa phân =
(4-3)
Diện tich chung quanh hố hình trụ
π
4
3.1416
4
Diện tich chung quanh hố = × D2
=
×1,252
= 1,23 m2
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
54
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
4,8
Độ sâu của hố chứa phân =
= 3,91 m
1,23
Bảng 4.7 và 4.8 là bảng tính thể tích cho các hố chứa khô (hố xí không dội nước)
và hố chứa ướt (hố xí có dội nước) theo công thức 4-1.
Bảng 4.7: Thể tích hố chứa khô
Số năm
sử dụng
(năm)
Thể tích (m3)
Số người sử dụng
Số người sử dụng
Dùng nước để rửa sạch hậu môn Dùng giấy để chùi sạch hậu môn
4
6
8
10
12
4
6
8
10
12
1,28
1,92
2,56
3,20
3,84
4,60
1,92
2,88
3,84
4,79
5,32
6,40
2,56
3,84
4,84
5,80
6,76
8,20
3,20
4,60
5,80
7,00
8,20
10,0
3,84
5,32
6,67
8,20
9,64
11,8
1,92
2,80
3,84
4,60
5,32
6,40
2,88
4,20
5,32
6,40
7,48
9,10
3,84
5,32
6,67
8,20
9,64
11,8
4,60
6,40
8,20
10,0
11,8 13,96
14,5 17,2
5,32
7,48
9,64
11,8
4
6
8
10
12
15
(Nguồn: ESIC, Bangkok, 1987)
Bảng 4.8: Thể tích hố chứa ướt
Thể tích (m3)
Số năm
sử dụng
(năm)
Số người sử dụng
Số người sử dụng
Dùng nước để rửa sạch hậu môn Dùng giấy để chùi sạch hậu môn
4
6
8
10
12
4
6
8
10
12
0,85
1,28
1,71
2,13
2,56
3,20
1,28
1,92
2,56
3,20
3,84
4,60
1,71
2,5
3,41
4,20
4,84
5,80
2,13
3,20
4,20
5,00
5,80
7,00
2,56
3,83
4,84
5,80
6,76
8,20
1,28
1,92
2,56
3,70
3,84
4,60
1,92
2,88
3,84
5,80
6,76
8,20
2,56
3,84
4,84
5,80
6,76
8,20
3,20
4,60
5,80
7,00
8,20
10,0
3,88
5,32
6,76
8,20
9,64
11,9
4
6
8
10
12
15
(Nguồn: ESIC, Bangkok, 1987)
Bảng sau cho thể tích hố chứa phân theo mặt cắt ngang và chiều sâu, tính theo
công thức 4 - 2.
Bảng 4.9: Thể tích hố chứa phân theo kiểu và kích thước
Kiểu và kích
Chiều
sâu →
Thể tích hố chứa phân (m3)
1,0
0,785 1,18
1,23
1,77
1,00
1,56
2,25
1,5
2,0
1,57
2,45
3,53
2,00
3,13
4,50
2,5
1,96
3,07
4,42
2,50
3,91
5,63
3,0
2,36
3,68
5,30
3,00
4,69
6,75
3,5
2,75
4,29
6,18
3,50
5,47
7,88
4,0
3,14
4,91
7,07
4,00
6,25
4,5
3,66
5,71
8,22
4,66
7,28
5,0
4,18
6,53
9,40
5,32
8,31
thước ↓
Hình tròn, Φ 1,00 m
Hình tròn, Φ 1,25 m
Hình tròn, Φ 1,50 m
1,84
2,65
1,50
2,34
3,38
Hình vuông, cạnh 1,00 m
Hình vuông, cạnh 1,25 m
Hình vuông, cạnh 1,50 m
9,00 10,48 11,97
(Nguồn: ESIC, Bangkok, 1987)
(Các ô bôi đậm trong bảng trên là dùng cho ví dụ 4.2).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
55
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Ví dụ 4.2: (theo tài liệu ESIC, Bangkok, 1987)
Như ví dụ 4.1, dùng bảng tra để xác định thể tích và hình dạng hố chứa.
Giải: Tra bảng 4.7 cho hố xí khô, với 6 người trong hộ và sử dụng hố chứa 10
năm, dùng nước để rửa hậu môn, ta được thể tích thiết kế là 4.79 m3. Sử dụng
bảng 2.6 với thể tích 4.79 m3, ta có các chọn lựa các kiểu hố chứa sau (xem các ô
bôi đậm, chọn số gần 4.79 m3, nghiêng về an toàn):
• Hố tròn: đường kính 1,25 m x chiều sâu 4,0 m
• Hố tròn: đường kính 1,50 m x chiều sâu 3,0 m
• Hố vuông: cạnh 1,00 m x cạnh 1,00 m x chiều sâu 5,0 m
• Hố vuông: cạnh 1,25 m x cạnh 1,25 m x chiều sâu 3,0 m (thể tích hơi hụt)
• Hố vuông: cạnh 1,50 m x cạnh 1,50 m x chiều sâu 5,0 m
Ta cũng có thể sử dụng toán đồ sau (hình 4.6) để xác định thể tích hố chứa:
•
•
•
•
Đoạn OA
Đoạn OB
Đoạn OC
Đoạn DE
- Thời gian sử dụng (năm)
- Mức thải phân (m3 /người.năm), lấy ở bảng 2.3.
- Thể tích hố chứa (m3)
- Số người sử dụng (người)
B
15
14
13
12
11
10
T
9
8
E
14
7
6
5
12
10
4,8
4
8
6
3
2
1
P
4
2
A
C
N
O
D
18
0
10
2
4
8
12
14 16
0.09 0.06 0.04
Mức thải phân (m3/người.năm) ↑
20
6
Số năm sử dụng (năm) →
Hình 4.5: Toán đồ xác định thể tích hố chứa phân
(Nguồn: ESIC, Bangkok, 1987)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
56
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Ví dụ 4.3: Dùng ví dụ 4.1, sử dụng toán đồ để xác định thể tích hố chứa phân.
Giải:
1. Chọn điểm C. Từ bảng 4.6, mức thải phân là C = 0,06
2. Chọn điểm P, là số người sử dụng, ví dụ này là 6.
3. Nối CP để được điểm T trên đoạn OB.
4. Kẻ đường nối 2 điểm A và T được đoạn AT.
5. Chọn điểm N, là số năm thiết kế, ở đây là 10 năm.
6. Từ điểm N, kéo thẳng lên gặp đoạn AT, từ điểm giao, kéo ngang qua đoạn
OB, điểm cắt trên đoạn OB là thể tích thiết kế: # 4,8 m3.
Theo nghiên cứu của Viện Pasteur Nha Trang, để ước tích thể tích ngăn chứa
phân ở qui mô gia đình, có thể dùng công thức kinh nghiệm sau (Dương Trọng
Phỉ, 2003):
Thể tích ngăn chứa V (m3) = Số người trong hộ x 0.04
(4-4)
Công thức này cũng tương đối phù hợp với mức thải phân theo số liệu ở bảng 2.3
của Kalbermatten et al. (1980).
4.1.4.2 Kết cấu và vận hành bể tự hoại
Chiều sâu nước trong bể tự hoại lấy khoảng chừng 1,2 - 2,0 m. Lưu ý cần bố trí
tường chắn giữa các ngăn nhằm giữ lại các chất cặn ở đáy và ngăn các váng bọt
nổi ở phía trên mặt nước. Tấm ngăn chữ T phải đặt ngập trong nước ít nhất 300
mm và nhô lên khỏi mặt nước 200 mm. Trên nắp bể tự hoại cần có nắp đậy nhỏ
để hút cặn (hút hầm cầu) thường kỳ (khoảng 3 - 5 năm). Các hầm vệ sinh tự hoại
phải có ống thông khí để thải các khí hydrogen-sulfide (H2S), carbon-dioxite (CO2)
và methane (CH4) tránh ăn mòn phá hoại cấu kiện bê tông cốt thép của bể.
Hình 4.6: Bể tự hoại 2 ngăn kiểu hình khối chữ nhật
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
57
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Hình 4.7: Bể tự hoại 3 ngăn kiểu hình khối chữ nhật
Hình 4.8: Một kiểu bể tự hoại 3 ngăn hình tròn
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
58
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Đối với bể tự hoại 2 ngăn, dung tích của ngăn thứ 1 không nhỏ hơn 2/3 dung tích
của cả bể, còn đối với bể tự hoại 3 ngăn, dung tích của ngăn thứ 1 bằng 1/2 dung
tích bể. Để tránh lắng cặn, đường ống dẫn nước thải ra tới bể phải đặt nghiêng
với độ dốc ≥ 1:50. Đối với các đường ống dẫn quá dài, cần đặt giếng kiểm tra.
Đối với đường ống thoát nước thải ra khỏi bể, có thể đặt đường ống có độ dốc
nhỏ hơn, khoảng 1:100 đến 1:50.
Ngoài ra, nhằm cản các các chất khí trong bể xâm nhập vào các ống ra chữ T
mang theo các chất thải lơ lửng (ống T còn có chức năng ngăn không cho váng
theo nước thải ra ngoài), ta có thể thiết kế thêm các kết cấu làm lệch khí như hình
4.9.
Hình 4.9: Kiểu ngăn để giới hạn khí mang các chất thải lơ lửng vào ống ra T
Bể tự hoại cần được xác định như là một công trình vệ sinh sử dụng lâu dài nên
cần xem xét kết cấu của bể cho chắc chắn. Không được sử dụng các chất alkalis
hoặc các chất tẩy rửa như thuốc tẩy chlorine đổ vào bể tự hoại. Những hóa chất
này sẽ hủy hoại hoặc làm chậm các tiến trình sinh học trong bể. Trước khi sử
dụng bể, cần thiết phải đổ đầy nước đến ống ra của bể. Nếu có thể, đổ thêm vào
bể một ít phân gia súc như phân heo, bò đang phân hủy để tạo điều kiện cho các
vi khuẩn trong bể hoạt động. Điều này làm cho bể hoạt động hiệu quả trong
những thời gian đầu. Ngoài ra, một số chế phẩm vi sinh cho bể tự hoại (có bán
ngoài thị trường) có thể được sử dụng để gia tăng thời gian giữa 2 lần lấy cặn.
Sau một thời gian (hình 4.11), khi bể tự hoại đã đầy các chất lắng đọng thì cần
phải hút loại ra ngoài. Thông thường, có những xe hút hầm cầu chuyên nghiệp với
các bơm hút, ống dẫn và thùng chứa của các Công ty Vệ sinh sẽ đảm nhận công
việc này, như hình dưới.
Hình 4.10: Xe hút hầm cầu
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
59
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Hình 4.11: Biểu đồ xác định thời gian bơm hút bể tự hoại
Nguồn: Bounds, T.R., Design and Performance of Septic Tanks, 1997
Ví dụ 4.4: Hai gia đình cần bạn tư vấn cho thời gian cần thiết để hút bể tự hoại
của họ. Một gia đình 4 người có bể tự hoại với dung tích chứa (1,8 x 2,0 x 1,0) m3
và gia đình kia có 5 người có bể tự hoại (2,0 x 2,2 x 1,3) m3.
Giải:
• Gia đình có 4 người và bể tự hoại (1,8 x 2,0 x 1,0) m3 = 3,6 m3 = 3,600 L sẽ
phải bơm hút hầm cầu khoảng sau 6 năm (chọn đường cong gần nhất thiên
về an toàn: V = 3,785 L, trong biểu đồ của Bounds).
• Gia đình có 5 người và bể tự hoại (2,0 x 2,2 x 1,3) m3 = 5,72 m3 = 5720 L
sẽ phải bơm hút hầm cầu khoảng sau 9 năm.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
60
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
4.3 HỆ THỐNG GÒ LỌC
Gò lọc (mound) là một hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp thấm lọc qua
đất được xây dựng trên nền đất cát xếp lớp. Phương pháp xử lý nước thải bằng
gò lọc được phát triển vào đầu thập niên 1970 tại Đại học Wisconsin (Mỹ). Gò lọc
được sử dụng hiệu quả ở:
• Các vùng đất thấm rút chậm được;
• Các vùng đất thấm rút cạn trên nền đá;
• Các vùng đất thấm rút được với mức nước ngầm cao trong mùa mưa.
Ở Việt Nam, có thể xây dựng gò lọc ở các gò cát, đồi cát hoặc các giồng cát dọc
theo bờ biển hoặc sườn núi. Ta có thể cho nước thải từ nhà vệ sinh qua bể tự
hoại, sau đó chuyển sang bể bơm chuyền và từ đây nước thải được bơm vào gò
lọc trên mặt đất. Đây là biện pháp xử lý nước thải đơn giản nhưng bị hạn chế là
cần một diện tích tương đối lớn và phải có cát. Trên gò lọc có thể trồng cỏ, cây
xanh hoặc vườn hoa. Sơ đồ như sau:
Hình 4.12: Sơ đồ bố trí gò lọc trong xử lý nước thải nhà vệ sinh
Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý lọc nước thải từ bể tự hoại qua đất
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
61
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Kích thước gò lọc xê xích trong khoảng 8 - 10 m chiều rộng, 35 - 40 m chiều dài
và khoảng 0,5 - 0,8 m chiều cao. Tuyến bố trí gò là nơi thấp hơn khu vực nhà ở,
xa nguồn lấy nước, độ dốc khoảng 12%. Đất đắp cho gò lọc là các loại đất cát, cát
pha thịt hoặc sét, nơi lỗ ra của ống bơm nước có rải sạn sỏi hoặc cát thô.
Hình 4.13 : Mặt cắt ngang gò lọc
Hình 4.14: Mặt cắt ngang một hệ thống gò lọc (theo Converse and Tyler, 1990)
4.2 CÔNG TRÌNH GIẾNG THẤM
4.2.1 Nguyên lý và Sơ đồ giếng thấm
Giếng thấm là một biện pháp công trình tương đối đơn giản nhằm xả nước thải đã
qua một phần xử lý đi vào đất để được tiếp tục làm sạch vào thấm vào nguồn
nước chung.
Hình 4.15: Sơ đồ một giếng thấm
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
62
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Nguyên tắc cần tôn trọng là giếng thấm không được làm nhiễm bẩn và nhiễm
bệnh nguồn nước ngầm và các nguồn nước tự nhiên khác. Ngoài ra, khi thiết kế
giếng thấm cần lưu ý là thành phần nước thải đi vào giếng thấm không có cặn lơ
lửng để không làm tắc nghẽn giếng. Muốn như vậy, cần có bể tự hoại lớn hoặc bể
phân hủy. Đối với nước ngầm tầng mặt, đáy giếng phải cao hơn mực nước ngầm
cao nhất trong mùa mưa ít nhất 1,00 m. Nếu mực nước ngầm quá cao, sát mặt
đất thì có thể xây dựng hệ thống tưới ngầm, hoặc gò lọc như phần trước, lúc đó
chi phí sẽ cao hơn. Nên xây giếng ở vị trí dưới hướng nước chảy của giếng lấy
nước. Sau khi sử dụng một thời gian dài, cần làm sạch lại giếng thấm hoặc xây
giếng mới. Trong tính toán giếng thấm, cần xác định diện tích thấm. Diện tích
thấm cần thiết được định nghĩa là diện tích bề mặt đáy thấm nước và thành ngoài
nằm trong đất thấm nước. Độ thấm nước tùy thuộc vào loại đất và chiều cao áp
lực cột nước trong giếng. Trường hợp không có điều kiện khảo nghiệm, có thể lấy
1 - 2 m2 diện tích thấm cho 1 người sử dụng. Có thể dùng bảng tra sau:
Bảng 4.3 : Diện tích thấm có ích (m2, cho 1 người) khi xây giếng thấm
Loại đất
Nhà ở
Trạm trại
Trường học
(200 l/ng/day)
(100 l/h/d)
(65 l/h/d)
Cát thô hoặc sỏi
Cát mịn
0,93
1,40
0,23
0,37
0,14
0,23
Cát pha sét
2,30
0,60
0,37
Sét trộn nhiều cát hoặc sỏi
Sét trộn ít cát hoặc sỏi
Sét nặng, đặt, đất cứng,
không thấm nước,...
3,70
7,10
không dùng
0,93
1,85
không dùng
0,60
1,25
không dùng
Nguồn: J. Gruhler, 1980, Công trình làm sạch nước thải loại nhỏ, V.K. Long dịch
Có thể làm thí nghiệm đơn giản sau để xác định độ thấm của đất ngoài hiện
trường: tại chỗ đặt giếng, nơi độ sâu đáy giếng, đào 1 hố có kích thước hình
vuông 30 x 30 cm, sâu 20 cm. Đổ đầy nước (làm từ 3 - 5 lần), tính trung bình thời
gian (phút) mực nước hạ xuống 10 cm. Thêm điều kiện tắt bùn, lưu lượng thấm:
1200
q s ≈
(4-5)
2,5.t + 6,2
trong đó:
qs - lưu lượng thấm (l/m2/ngày)
t - thời gian (phút) cần thiết để
mực nước hạ xuống 10 cm
Ví dụ 4.5: Đo t trung bình = 2 phút
Î qs = 107 l/m2/ngày
Hình 4.16: Bố trí đo thời gian thấm
Lưu ý: Khi mới đào giếng không nên đo ngay mà phải đổ nước nhiều lần rồi đo thì
chính xác hơn.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
63
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
4.2.2 Kết cấu giếng thấm
Rất nhiều tác giả đã thiết kế nhiều kiểu giếng thấm khác nhau. Dưới đây là một số
kiểu tiêu biểu:
Hình 4.17: Giếng thấm cạn khi lớp đất thấm nước sát mặt đất
Hình 4.11: Giếng thấm đặt sâu khi lớp không thấm nước dày
Tùy theo lớp đất không thấm phía trên mặt dày hay mỏng mà ta quyết định chọn
kiểu giếng nông hay sâu. Giếng thấm nông có kinh phí xây dựng rẻ so với giếng
thấm đặt sâu nhưng cần thay thế các lớp đá vụn, sỏi, cát thường xuyên. Một tấm
chắn nhỏ cũng cần thiết nếu lượng nước thải đổ vào khá nhiều (≈ 0,5 l/s) có khả
năng gây xói. Để tăng khả năng thấm, phía bên ngoài đáy của giếng nên đổ thêm
sỏi. Trên nắp giếng có thể bố trí lỗ thông hơi. Một số giếng thấm được thiết kế kết
hợp giữa lọc nước thải và thoát nước mưa. Khi đó, lượng nước nhận được vào
giếng thấm phải cộng thêm lượng nước mưa, hay cường độ mưa (tính bằng
l/s.m2 hoặc l/s. ha hoặc mm/phút).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
64
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
4.3 CÁNH ĐỒNG LỌC, TƯỚI
4.3.1 Nguyên lý
Nước thải có khả năng tự làm sạch qua quá trình thấm rút qua đất cát như là một
phương thức xử lý tự lọc sinh học và hóa lý, được gọi tổng quát là là xử lý nước
thải qua đất (land treatment). Bằng cách xả nước thải sau khi xử lý sơ bộ qua một
hào lọc ngầm hay một cánh đồng tưới hay bãi lọc có diện tích tương đối rộng, các
chất cặn lơ lửng trong nước sẽ bị giữ lại ở tầng đất mặt. Nhờ có ôxy và vi khuẩn
háo khí mà các hạt chất bẩn đó được ôxy hóa và nước được làm sạch thấm
xuống mặt đất. Điều kiện quan trọng trong phương pháp này là phải có lớp đất cát
khá đủ dày để lọc, chiều dày tối thiểu khoảng 0,2 - 0,5 m. Thực tế cho thấy khả
năng xử lý nước thải hữu hiệu diễn ra ở độ sâu 1,50 m từ mặt đất. Sử dụng
phương pháp lọc nước thải theo chu kỳ. Chu kỳ lọc được thay đổi bằng chu kỳ
thông thoáng với lớp vật liệu lọc. Ngoài ra, lượng nước này có thể sử dụng để
tăng độ ẩm trong lớp thổ nhưỡng và cung cấp một phần dưỡng chất cho cây
trồng.
Do trong nước thải chứa một lượng N:P:K khá cao (theo tác giả Hoàng Huệ,
1996, trong nước thải, đạm Nitơ khoảng 15 - 60 mg/l, Lân khoảng 3 - 12 mg/l và
Kali khoảng 6 - 25 mg/l) đạt tỉ lệ 5:1:2 so với nhu cầu của thực vật nói chung
khoảng 2:1:2 thì ta có thể sử dụng nước thải để tưới được nhất là các vùng trồng
rau xanh, cỏ gia súc, ... nếu trong nước thải không có các chất dầu mỡ công
nghiệp, lượng muối khoáng không quá 2 mg/l và không chứa các kim loại nặng
độc hại có hàm lượng cao khác.
Một vấn đề cần lưu ý khác là trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, có
chứa nhiều mầm bệnh và trứng giun sán. Như vậy khi tưới vào các cánh đồng
cần phải có bước xử lý sơ bộ qua bể lắng ngang với tốc độ chảy khoảng 1 mm/s
và tốt hơn nếu được xử lý ở nhiệt độ khoảng 50 - 60°C trong vài giờ thì có thể tiêu
diệt được các trứng giun sán. Trong các yếu tố, khâu vệ sinh là một trong các điều
kiện xem xét quan trọng.
4.3.2 Thiết kế
Việc dùng nước thải để tưới cũng cần xem xét nhu cầu nước của cây trồng theo
các yếu tố loại cây trồng, thời vụ, loại đất và giai đoạn sinh trưởng. Kích thước các
ô tưới cũng không nhỏ hơn 3 ha, nếu ô hình chữ nhật thì bố trí tỉ lệ chiều
rộng/chiều dài khoảng 1:4 đến 1:8, chiều dài của ô khoảng 300 - 1.500 m để thuận
lợi cho việc cơ giới hóa. Độ dốc khu tưới chọn khoảng 0,02 và khu tưới nên để xa
khu dân cư theo bảng sau:
Bảng 4.4 :
Khoảng cách vệ sinh đến khu dân cư
Lượng nước thải
Khoảng cách đến khu dân cư (m)
(m3/ngày)
Bãi lọc
Cánh đồng tưới
200 - 5.000
5.000 - 50.000
> 50.000
300
500
1.000
200
400
1.000
Nguồn: Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, 1996
Ba hình thức xử lý nước thải qua đất thông dụng là: lọc chậm (slow rate), thấm
nhanh (rapid infiltration) và chảy tràn mặt (overland flow). Trong hình thức lọc
chậm còn có các kiểu tính toán khác là: Kiểu (1) tính mức tải thủy lực dựa vào tính
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
65
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
thấm của đất, kiểu (2) tính mức tải thủy lực dựa vào nhu cầu tưới, ngoài ra còn có
kiểu tính mức tải thủy lực dựa vào mức giới hạn Nitrogen (xem cách tính toán ở
4.3.3). Mỗi kiểu phù hợp với tính chất công trình nơi xử lý, có thể tham khảo ở
bảng 4.5.
Hình 4.12: Xử lý nước thải bằng cách lọc chậm qua đất
Hình 4.13: Xử lý bằng cách cho thấm nhanh qua đất
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
66
Giáo trình CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Lê Anh Tuấn
--------------------------------------------------------------------------------
Hình 4.14: Cánh đồng lọc bằng chảy tràn mặt
Trong 3 phương cách làm sạch nước thải qua đất nói trên, cách thức cho tưới
chảy tràn mặt cho hiệu quả cao hơn, xem bảng 4.6.
Bảng 4.5: So sánh chất lượng nước thải xử lý qua 3 phương thức lọc chậm, thấm
nhanh và chảy tràn mặtcủa hệ thống xử lý tự nhiên qua đất
Giá trị đo, mg/L
Thành phần
Lọc chậm a
Thấm nhanh b
Chảy tràn mặt c
Trung
bình
< 2
< 1
< 0.5
3
< 0.1
Lớn
nhất
< 5
< 5
< 2
Trung
bình
2
2
0.5
10
Lớn
nhất
< 5
< 5
< 2
Trung
bình
10
15
1
Lớn
nhất
< 15
< 25
< 3
BOD
Chất rắn lơ lửng
Dung dịch nitrogen (N)
Tổng nitrogen N
Tổng phoshorus P
< 8
< 0.3
< 20
< 5
5
4
< 8
< 6
1
a. Thấm của nước thải sau khi xử lý sơ cấp hoặc thứ cấp qua độ sâu 1,5 m đất
b. Thấm của nước thải sau khi xử lý sơ cấp hoặc thứ cấp qua độ sâu 4,5 m đất
c. Chảy tràn của lượng nước thải thành phố liên tục chừng 450 m mặt dốc
Tùy theo hiện trạng của đất (loại đất, hướng dốc, độ dốc, tầng nước ngầm, mục
tiêu sử dụng đất,...) người ta có thể một phương thức xử lý hoặc kết hợp nhiều
phương thức khác nhau.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 4: CÔNG TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC DƯỚI ĐẤT
67
Tải về để xem bản đầy đủ
53 trang
13/01/2024
14900
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công trình xử lý nước thải (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_cong_trinh_xu_ly_nuoc_thai_phan_2.pdf
