Thiết kế và công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ và đơn giản

Hệ thống xử lý nước thải đơn giản, quy mô nhỏ được thiết kế cho hộ gia đình, nhà hàng nhỏ, quán cà phê, nhà nghỉ, văn phòng, trường học và các cơ sở có lưu lượng nước thải tương đối thấp. Hệ thống ưu tiên các tiêu chí thiết kế nhỏ gọn, vận hành đơn giản, tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu quả xử lý ổn định.

1. Công suất xử lý điển hình

Hệ thống quy mô nhỏ có thể được thiết kế với các công suất:

• 1–5 m³/ngày: Hộ gia đình và các cơ sở rất nhỏ.
• 5–20 m³/ngày: Nhà hàng, quán cà phê, nhà nghỉ và văn phòng nhỏ.
• 20–50 m³/ngày: Trường học, nhà hàng quy mô lớn hơn và các cơ sở thương mại nhỏ.

Ví dụ, hệ thống công suất 5 m³/ngày có thể phù hợp với hộ gia đình hoặc cơ sở có lưu lượng nước thải tương đối thấp và ổn định.

2. Công nghệ xử lý được đề xuất

Một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đơn giản có thể áp dụng quy trình:

Nước thải → Song chắn rác → Bể tách dầu mỡ → Bể điều hòa → Bể thiếu khí → Bể MBBR hiếu khí → Bể lắng → Khử trùng → Nước sau xử lý

Các công đoạn xử lý chính

1. Song chắn rác

• Loại bỏ túi nilon, tóc, giấy, thức ăn thừa và các chất rắn thô.
• Bảo vệ máy bơm và các thiết bị xử lý sinh học phía sau.

2. Tách dầu mỡ

• Đặc biệt cần thiết đối với nước thải từ nhà bếp, nhà hàng và quán ăn.
• Tách dầu mỡ trước khi nước thải đi vào công đoạn xử lý sinh học.

3. Bể điều hòa

• Cân bằng sự biến động về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm.
• Máy bơm chìm có thể được sử dụng để cấp nước thải liên tục vào công đoạn xử lý sinh học.

4. Bể thiếu khí

• Tạo môi trường thích hợp cho quá trình khử Nitơ.
• Có thể kết hợp tuần hoàn Nitrat nội bộ khi yêu cầu xử lý Nitơ được đặt ra.

5. Bể MBBR hiếu khí

• Sử dụng các giá thể vi sinh chuyển động làm bề mặt cho vi sinh vật phát triển.
• Máy thổi khí cung cấp oxy thông qua các đĩa phân phối khí mịn.
• Công nghệ tương đối nhỏ gọn và phù hợp với các hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ.

6. Bể lắng

• Tách bùn sinh học ra khỏi nước sau xử lý.
• Có thể bố trí hệ thống tuần hoàn bùn hoặc xả bùn tùy theo thiết kế công nghệ.

7. Khử trùng

• Có thể sử dụng đèn UV hoặc hóa chất khử trùng gốc Chlorine tùy theo yêu cầu chất lượng nước đầu ra.
• Phương pháp lựa chọn cần phù hợp với mục đích xả thải hoặc tái sử dụng nước sau xử lý.

3. Cấu hình tham khảo cho hệ thống 5 m³/ngày

Sơ đồ công nghệ có thể bố trí:

Nước thải đầu vào
↓
Song chắn rác
↓
Bể tách dầu mỡ
↓
Bể điều hòa
↓
Bể thiếu khí
↓
Bể MBBR hiếu khí
↓
Bể lắng
↓
Bể khử trùng
↓
Nước sau xử lý

Đường ống bùn riêng có thể được bố trí từ bể lắng đến bể chứa bùn.

4. Các thiết bị chính

5. Nguyên tắc thiết kế

Hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ cần được thiết kế dựa trên lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm thực tế, thay vì chỉ lựa chọn kích thước bể theo một mẫu cố định.

Các thông số quan trọng cần xem xét:

• Lưu lượng nước thải trung bình mỗi ngày.
• Lưu lượng giờ cao điểm.
• BOD₅.
• COD.
• TSS.
• Tổng Nitơ và Photpho nếu cần kiểm soát.
• Độ pH.
• Dầu mỡ.
• Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý.
• Diện tích lắp đặt.
• Nhu cầu điện năng và bảo trì.

Đối với hệ thống 5 m³/ngày, công suất thiết bị và kích thước các bể cần được xác định thông qua tính toán thủy lực và sinh học. Không nên áp dụng một kích thước cố định cho mọi công trình vì đặc tính nước thải giữa các hộ gia đình và cơ sở có thể khác nhau đáng kể.

6. Các phương án kết cấu hệ thống

Đối với những công trình có diện tích hạn chế, có thể lựa chọn:

Phương án 1 – Bể bê tông cốt thép

• Phù hợp với công trình lắp đặt cố định.
• Có thể xây dựng âm đất.
• Cho phép linh hoạt về kích thước và bố trí các ngăn xử lý.

Phương án 2 – Hệ thống composite FRP/HDPE dạng module

• Được chế tạo sẵn tại nhà máy.
• Thiết kế nhỏ gọn và tương đối nhanh chóng khi lắp đặt.
• Phù hợp với lưu lượng nước thải nhỏ.

Phương án 3 – Hệ thống dạng container/module thép

• Các thiết bị xử lý được tích hợp trong một module nhỏ gọn.
• Thuận tiện khi cần di chuyển hoặc lắp đặt nhanh.

7. Ưu điểm

Một hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ được thiết kế phù hợp có thể mang lại:

• Diện tích lắp đặt nhỏ gọn.
• Vận hành đơn giản.
• Tự động hóa quá trình bơm và cấp khí.
• Giảm nhu cầu nhân công vận hành thường xuyên.
• Có thể thiết kế dạng module.
• Dễ dàng kết nối với hệ thống thoát nước hiện có.
• Có khả năng tái sử dụng nước sau xử lý cho một số mục đích phù hợp nếu chất lượng nước đáp ứng yêu cầu và được phép theo quy định.

Lưu ý: Công nghệ cuối cùng cần được lựa chọn dựa trên đặc tính nước thải thực tế và các quy định hiện hành về chất lượng nước thải tại Việt Nam. Đối với nước thải công nghiệp, có thể cần bổ sung các công đoạn xử lý hóa lý hoặc công nghệ chuyên biệt khác.