Tiêu Chuẩn Thiết Kế Bể Xử Lý Nước Thải: Hướng Dẫn Chuyên Sâu và Quy Định Cập Nhật

Ô nhiễm nguồn nước là một trong những thách thức môi trường nghiêm trọng nhất hiện nay, chủ yếu do việc xả thải trực tiếp nước thải từ các hoạt động công nghiệp, y tế và sinh hoạt mà chưa qua xử lý. Điều này không chỉ làm suy thoái hệ sinh thái mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và chất lượng cuộc sống. Để giải quyết vấn đề cấp bách này, việc xây dựng và vận hành hiệu quả các bể xử lý nước thải là một yêu cầu tất yếu đối với mọi doanh nghiệp, tổ chức có phát sinh nước thải.

Các bể xử lý nước thải không chỉ là công trình kỹ thuật đơn thuần mà còn là giải pháp bảo vệ môi trường bền vững. Trong quá trình thiết kế và thi công các bể này, việc áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt cùng với các giải pháp địa kỹ thuật môi trường tiên tiến như sử dụng màng chống thấm HDPE và kỹ thuật hàn nhựa chất lượng cao đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Những vật liệu và công nghệ này giúp đảm bảo tính kín khít, ngăn ngừa rò rỉ, kéo dài tuổi thọ công trình và tối ưu hóa hiệu quả xử lý, góp phần xây dựng một hệ thống xử lý nước thải bền vững, đáng tin cậy.

Tổng quan về bể xử lý nước thải và vai trò của địa kỹ thuật môi trường

Bể xử lý nước thải là một hạng mục công trình được thiết kế và xây dựng để tiếp nhận, xử lý các dòng nước thải từ nhiều nguồn khác nhau (sinh hoạt, công nghiệp, y tế) nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm trước khi xả ra môi trường. Mục tiêu chính là đảm bảo nước thải sau xử lý đạt các quy chuẩn xả thải cho phép, ngăn chặn ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Một hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm ba giai đoạn xử lý cơ bản:

• Giai đoạn xử lý cơ học (tiền xử lý): Loại bỏ các chất rắn lơ lửng, cặn bã có kích thước lớn như rác, cát, dầu mỡ thông qua các công trình như song chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ.
• Giai đoạn xử lý sinh học: Loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng bằng vi sinh vật trong các bể Aerotank, SBR, hồ sinh học.
• Giai đoạn xử lý bùn cặn: Xử lý bùn phát sinh từ các quá trình lắng và xử lý sinh học, thường bao gồm nén bùn, làm khô và tiêu hủy.

Trong xây dựng các bể xử lý, vai trò của địa kỹ thuật môi trường, đặc biệt là việc sử dụng màng chống thấm HDPE, là không thể thiếu. Màng HDPE với khả năng chống thấm tuyệt đối, độ bền hóa học cao và tuổi thọ dài, được dùng để lót đáy và thành các bể, đảm bảo không có sự rò rỉ nước thải hoặc chất ô nhiễm vào lòng đất, bảo vệ nguồn nước ngầm và đất đai xung quanh. Quy trình hàn bạt HDPE bằng máy hàn nhựa chuyên dụng cũng là yếu tố then chốt để tạo ra một lớp lót liên tục, kín khít.

Quy định chung về thiết kế và xây dựng công trình xử lý nước thải

Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Quy hoạch xây dựng ban hành kèm Thông tư 22/2019/TT-BXD (có hiệu lực ngày 01/7/2020), mục 2.11.3, việc xây dựng các công trình xử lý nước thải phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định sau:

• Nước thải sinh hoạt đô thị, y tế, khu công nghiệp, làng nghề phải được xử lý đảm bảo các quy định tại các quy chuẩn môi trường đối với nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận và các quy chuẩn liên quan khác. Bùn thải từ hệ thống thoát nước phải được thu gom, xử lý theo quy định hoặc vận chuyển đến cơ sở xử lý chất thải rắn tập trung. Việc tuân thủ nội dung iso 14001 cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hệ thống quản lý môi trường hiệu quả.
• Diện tích đất xây dựng nhà máy, trạm xử lý nước thải (XLNT) quy hoạch mới được xác định trên cơ sở công suất, công nghệ xử lý hoặc tính toán theo tiêu chuẩn được lựa chọn áp dụng, nhưng phải đảm bảo không được vượt quá chỉ tiêu 0,2 ha/1.000 m³/ngày.

Việc tuân thủ các quy định này là bắt buộc để đảm bảo hiệu quả xử lý, an toàn môi trường và sự phát triển bền vững của khu vực.

Vị trí đặt bể xử lý nước thải: Yếu tố then chốt cho hiệu quả và an toàn

Vị trí đặt bể xử lý nước thải là một yếu tố cực kỳ quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành, chi phí đầu tư và tác động môi trường. Theo Thông tư 22/2019/TT-BXD, vị trí nhà máy/trạm xử lý nước thải quy hoạch mới phải ưu tiên đặt ở cuối dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý và cuối hướng gió chính của đô thị. Điều này nhằm hạn chế tối đa ảnh hưởng của mùi hôi và các tác động tiêu cực khác đến khu dân cư. Đồng thời, cần đảm bảo khu vực có đủ đất dự phòng cho việc mở rộng trong tương lai. Vị trí điểm xả nước thải cũng phải phù hợp với các quy định của pháp luật về quản lý tài nguyên nước.

Tiêu chuẩn thiết kế và khoảng cách an toàn môi trường cho các bể xử lý

Thiết kế bể xử lý nước thải đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về các thông số kỹ thuật và đặc biệt là khoảng cách an toàn môi trường (ATMT) giữa các công trình xử lý. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực như mùi, tiếng ồn mà còn đảm bảo an toàn cho khu vực xung quanh. Bảng dưới đây cung cấp khoảng cách an toàn môi trường tối thiểu ứng với các công suất xử lý nước thải khác nhau:

Bảng tiêu chuẩn khoảng cách an toàn giữa các bể xử lý nước thải theo công suất

Chú thích: Đối với trường hợp không quy định thông số và các công nghệ xử lý khác, khoảng cách an toàn về môi trường phải được xác định thông qua đánh giá tác động môi trường.

Việc áp dụng màng chống thấm HDPE trong các bể xử lý đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu nguy cơ rò rỉ, giúp kiểm soát mùi và các tác động tiêu cực khác ra môi trường, qua đó hỗ trợ việc đáp ứng các tiêu chuẩn về khoảng cách an toàn này.

Hướng dẫn chi tiết tiêu chuẩn thiết kế các công trình đơn vị chính trong hệ thống bể xử lý nước thải

Các bể xử lý nước thải bao gồm nhiều công trình đơn vị, mỗi loại có chức năng và tiêu chuẩn thiết kế riêng. Việc thiết kế chính xác từng hạng mục là nền tảng để đảm bảo toàn bộ hệ thống hoạt động hiệu quả.

Thiết kế song chắn rác

Song chắn rác là công trình đầu tiên trong hệ thống xử lý nước thải, có nhiệm vụ loại bỏ các vật rắn có kích thước lớn, ngăn chúng làm tắc nghẽn hoặc hư hại các thiết bị phía sau. Tất cả các bể xử lý nước thải đều cần trang bị song chắn rác.

Số khe hở n giữa các thanh của song chắn rác được xác định theo công thức:

q = ê·.Vs = b.n.h1.Vs

Suy ra: n = qmax / (b.h1.Vs)

Trong đó:

• qmax: Lưu lượng tối đa của nước thải (m³/s)
• b: Chiều rộng khe hở giữa các thanh (m)
• ê·: Diện tích tiết diện ướt (diện tích các khe hở) của song chắn rác (m²)
• h1: Chiều sâu lớp nước trước song chắn rác (m)
• Vs: Tốc độ nước thải qua song chắn rác (m/s)

Thiết kế bể lắng cát

Bể lắng cát được sử dụng để loại bỏ cát, sỏi và các hạt vô cơ nặng có trong nước thải. Có các loại bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng và bể lắng cát thổi khí. Kích thước bể lắng cát phải được xác định chính xác; nếu quá nhỏ sẽ không đảm bảo hiệu quả lắng, còn nếu quá lớn thì cặn lắng sẽ chứa nhiều chất bẩn hữu cơ, không thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.

Tính toán thiết kế bể lắng cát ngang theo thời gian lưu nước lại trong bể:

• Chiều dài bể lắng cát ngang L được xác định theo công thức:
  L = Vmax . t
  Trong đó:
  • Vmax: Tốc độ dòng chảy khi lưu lượng tối đa (m/s)
  • t: Thời gian nước lưu lại trong bể, chọn từ 30 – 60s
• Từ điều kiện liên tục của dòng chảy, ta có:
  Ω = qmax / Vmax
  Trong đó:
  • Ω: Tiết diện ướt của bể (m²)
  • qmax: Lưu lượng tối đa của nước thải (m³/s)
• Số ngăn trong bể n:
  n = Ω / (b.h1)
  Trong đó:
  • b: Chiều rộng của mỗi ngăn (thường chọn bằng 0,6 – 1,6m đối với bể lắng cát thông thường và 4 – 6m đối với bể lắng cát có thanh gath)
  • h1: Chiều sâu công tác của bể, chọn lớn hơn chiều sâu dòng nước trong kênh dẫn nước vào bể một chút, nhưng không quá 1,2m (thường h1 = 0,5 – 1,2m)
  • n: Số ngăn trong bể (phải là một số tròn)

Thiết kế bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ được sử dụng để loại bỏ dầu, mỡ và các chất nổi khác từ nước thải, đặc biệt quan trọng đối với nước thải công nghiệp và nhà hàng.

• Thể tích của bể W được tính theo công thức:
  W = Q . t (m³)
  Trong đó:
  • Q: Lưu lượng nước thải (m³/h)
  • t: Thời gian lưu nước, t = 1,2 ÷ 2,5h
• Thể tích ngăn thứ nhất: W1 = 2/3 W (m³)
• Thể tích ngăn thứ hai: W2 = 1/3 W (m³)

Thiết kế bể điều hòa

Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, đảm bảo dòng chảy vào các công trình xử lý sinh học phía sau ổn định, tránh sốc tải.

• Thể tích bể điều hòa W được tính theo công thức:
  W = Q . t (m³)
  Trong đó:
  • Q: Lưu lượng nước thải (m³/h)
  • t: Thời gian lưu nước, t = 4 ÷ 6h
• Diện tích bể S:
  S = W / h (m²)
  Trong đó:
  • h: Chiều cao công tác của bể, h = 2 – 4m
• Chiều cao xây dựng của bể Hxd:
  Hxd = h + h0
  Trong đó:
  • h0: Chiều cao mực nước đến thành bể, h0 = 0,3 – 0,4 m

Việc lót đáy bể điều hòa bằng màng chống thấm HDPE là một giải pháp tối ưu để đảm bảo chống thấm tuyệt đối, đặc biệt khi bể chứa nước thải có nồng độ chất ô nhiễm biến động.

Thiết kế bể Aerotank

Bể Aerotank là công trình xử lý sinh học hiếu khí, nơi vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có cung cấp oxy liên tục. Dung tích bể Aerotank phụ thuộc vào lưu lượng và nồng độ bẩn của nước thải, lượng và nồng độ bùn hoạt tính, và lượng không khí cần thiết.

• Dung tích bể Aerotank được xác định theo lượng không khí cần thiết D cho một m³ nước thải:
  D = (La – Lt) / (K . H . d)
  Trong đó:
  • La, Lt: BOD20 nước thải vào và ra khỏi bể (g/m³)
  • K: Hệ số sử dụng không khí
  • H: Chiều sâu của bể Aerotank (m)
  • d: Độ thiếu hụt oxy (tính bằng phần mười) trong nước ở nhiệt độ cho trước so với lúc hòa tan bão hòa.

Thiết kế bể SBR (Sequencing Batch Reactor)

Bể SBR là hệ thống xử lý sinh học hoạt động theo mẻ, tích hợp các quá trình phản ứng, lắng và xả nước trong cùng một bể. Đây là công nghệ linh hoạt, phù hợp với nước thải có lưu lượng biến động. Tiêu chuẩn xử lý nước thải sinh hoạt thường áp dụng công nghệ này.

Nội dung tính toán gồm:

• Tính thể tích của bể SBR, VT
• Chiều cao xây dựng của bể, Hxd
• Diện tích mặt bằng của bể, F

Thể tích của bể SBR được tính dựa vào phương trình cân bằng vật chất: Tổng hàm lượng SS đầu vào bằng tổng hàm lượng SS sau lắng:

VT . XMLSS = Vb . Xb hoặc Vb / VT = XMLSS / Xb

Trong đó:

• VT: Thể tích của một bể (m³)
• XMLSS: Hàm lượng XMLSS đầu vào (g/m³)
• Vb: Thể tích bùn lắng sau chắt nước (m³)
• Xb: Hàm lượng XMLSS trong bùn lắng (mg/l)

Các tiêu chuẩn thải nước thải công nghiệp cũng thường được áp dụng nghiêm ngặt cho các công trình này.

Những lưu ý quan trọng khi triển khai thiết kế bể xử lý nước thải

Để đảm bảo hiệu quả và tính bền vững của hệ thống bể xử lý nước thải, cần lưu ý một số điểm quan trọng sau trong quá trình thiết kế:

• Song chắn rác: Bất kỳ bể xử lý nước thải nào, dù công suất lớn hay nhỏ, đều cần lắp đặt song chắn rác để bảo vệ hệ thống khỏi các vật cản lớn.
• Bể lắng cát: Nếu bể xử lý nước thải có công suất từ 100 m³/ngày đêm trở lên, bắt buộc phải có bể lắng cát để loại bỏ các hạt vô cơ, bảo vệ các thiết bị phía sau.
• Thiết bị thu dầu mỡ: Đối với nước thải có nồng độ dầu mỡ lớn hơn 100 mg/l, cần thiết phải trang bị thiết bị thu dầu mỡ chuyên dụng để tránh ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sinh học và chất lượng nước thải đầu ra.

Việc lựa chọn công nghệ và vật liệu tiên tiến cũng là yếu tố then chốt. Sử dụng màng chống thấm HDPE và kỹ thuật hàn nhựa chất lượng cao không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế, đảm bảo tính kín khít cho các bể mà còn tăng cường độ bền, khả năng chống ăn mòn và kéo dài tuổi thọ của công trình. Đây là những giải pháp địa kỹ thuật môi trường hiện đại, góp phần nâng cao hiệu quả và tính bền vững của các hệ thống xử lý nước thải.

Kết luận

Việc tuân thủ các Tiêu Chuẩn Thiết Kế Bể Xử Lý Nước Thải là nền tảng để xây dựng một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Từ việc xác định vị trí, khoảng cách an toàn đến thiết kế chi tiết từng công trình đơn vị như song chắn rác, bể lắng cát, bể Aerotank hay bể SBR, mỗi bước đều đòi hỏi sự chính xác và chuyên môn cao.

Áp dụng các giải pháp địa kỹ thuật môi trường tiên tiến, đặc biệt là sử dụng màng chống thấm HDPE kết hợp với công nghệ máy hàn nhựa chuyên dụng, là yếu tố then chốt để đảm bảo tính kín khít, chống rò rỉ và tăng cường tuổi thọ cho các bể xử lý. “Bạt lót ao hồ” với vai trò là chuyên gia trong lĩnh vực này, cam kết cung cấp những thông tin, giải pháp và sản phẩm chất lượng cao, đồng hành cùng quý đối tác trong việc xây dựng các công trình xử lý nước thải đạt chuẩn, thân thiện với môi trường.

Nếu quý khách hàng có nhu cầu tư vấn chuyên sâu hoặc tìm hiểu thêm về các giải pháp màng chống thấm HDPE và máy hàn nhựa cho các dự án môi trường, xử lý chất thải, hãy liên hệ với chúng tôi để nhận được sự hỗ trợ tốt nhất từ các chuyên gia hàng đầu.