Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải

Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 1 Mục Lục Phần 1. Đặt vấn đề ......................................................................................................................... 3 Phần 2. Nội dung ............................................................................................................................ 4 I. Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải ................................................................. 4 1. Khái Niệm ............................................................................................................................ 4 2. Lí do tái sử dụng nước thải ................................................................................................... 4 3. Các loại nước thải tái sử dụng .............................................................................................. 4 4. Ưu nhược điểm của cấp nước tuần hoàn tái sử dụng nước thải ........................................... 5 5. Chất lượng nước thải tái sử dụng ......................................................................................... 5  Độ mặn (đặc biệt quan trọng ở những vùng đất khô cằn) .................................................... 6  Kim loại nặng và các chất hữu cơ có hại .............................................................................. 6  Vi khuẩn gây bệnh ................................................................................................................ 6 II. Khả năng cấp nước tuần hoàn tái sử dụng nước thải ..................................................... 7 1. Tái sử dụng cho thủy lợi ....................................................................................................... 7 1.1 Tưới tiêu nông nghiệp .......................................................................................................... 7 1.2. Cảnh quan đô thị ................................................................................................................... 8 2. Tái sử dụng nước công nghiệp ............................................................................................. 9 3. Tái sử dụng chất thải bùn ................................................................................................... 12 4. Tái sử dụng gián tiếp .......................................................................................................... 12 III. Khả năng áp dụng cấp nước tuần hoàn, tái xử dụng nước thải các nhà máy xí nghiệp trên Tp. Đà Nẵng ......................................................................................................................... 12 1. Ứng dụng công nghệ khử mặn trong nước rửa ở các nhà máy thuỷ sản. ........................... 12 Kết Luận ....................................................................................................................................... 16 Tài Liệu Tham Khảo ................................................................................................................... 17 Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 2 Danh Mục Bảng: Bảng 1: Ưu điểm, nhược điểm và rủi ro tiềm tàng của việc Cấp nước tuần hoàn tái sử dụng nước thải Bảng 2: Các chỉ số hoá - lý, ý nghĩa của nó và mức độ xử lý nước thải Bảng 3: Một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, biện pháp xử lý và thành phần của nước thải Bảng 4: Các loại và các ví dụ của việc tái sử dụng nước công nghiệp Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 3 Phần 1. Đặt vấn đề Với sự phát triển của con người hiện nay, đặc biệt là nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng cao theo sự gia tăng dân số, bên cạnh đó nguồn nước sạch có thể sử dụng đã ít nay lại càng khan hiếm. Việc tiết kiệm nước trong các hoạt động sản xuất, sinh hoạt,... không đủ để khắc phục tình trạng thiếu nước đang ngày càng lan rộng,... Chất lượng nước đã bị xuống cấp bởi các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người gây ô nhiễm nguồn nước và hoạt động sản xuất công nghiệp là một trong những nguyên nhân chính. Ở một số nơi, nước sử dụng dduwwocj lấy trực tiếp từ nguồn nước bị ô nhiễm do thiếu cơ sở hạ tầng và các dịch vụ vệ sinh môi trường. Hiện tại nguồn nước ngầm cũng đã hợp suy thoái chất lượng nước do muối, thuốc trừ sâu, asen tự nhiên, và các chất gây ô nhiễm khác gây ra. Trong khu vực đô thị, nhu cầu về nước ngày càng tăng đều đặn, do tăng dân số, phát triển công nghiệp, mở rộng nông nghiệp ven đô tưới tiêu. Tăng dân số ở khu vực thành thị là quan tâm đặc biệt cho các nước đang phát triển. Nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đang phải đối mặt với những thay đổi trong điều kiện khí hậu, chẳng hạn như lượng mưa thay đổi, chu kỳ lũ và hạn hán xảy ra thất thường làm ảnh hưởng đến chu kỳ nước. Đối mặt với những vấn đề trên vấn đề cần thiết đặt ra là nâng cao hiệu quả sử dụng nước nhằm hướng tới việc phát triển kinh tế bền vững. Do đó việc “ Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải” là một trong những biện pháp góp phần bảo vệ chất lượng nguồn nước bên cạnh đó cũng góp phần giảm chi phí xử lí nước thải, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống ngày một tốt hơn. Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 4 Phần 2. Nội dung I. Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải 1. Khái Niệm Cấp nước tuần hoàn: là sự tồn tại và vận động của một lượng nước nhất định trong một chu trình hoạt động (sinh hoạt, sản xuất…..) Tái sử dụng nước: Có thể xem như đồng nghĩa với thu hồi nước thải và tái chế nước thải. Trong chu trình nước tự nhiên Trái Đất đã cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải hàng triệu năm. Khoảng 100 năm gần đây do nhu cầu con người tang cao nên hoạt động xả thải các chất ô nhiễm ra môi trường khá lớn dẫn đến chu trình vòng tuần hoàn nước tự nhiên không kịp khả năng làm sạch nguồn nước nên cần có sự can thiệp của con người. 2. Lí do tái sử dụng nước thải Cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường sẽ trở thành một trong những thách thức trong tương lai trong một thế giới mà tốc độ gia tăng dân số và công nghiệp hoá đang bùng nổ. ý thức về sự khan hiếm nguồn nước đang dần được nâng cao, các mâu thuẫn về nguồn nước và những ảnh hưởng tiêu cực của nước bị ô nhiễm đối với sức khoẻ con người và môi trường đã làm nảy sinh nhu cầu phát triển các chiến lược về quản lý tài nguyên nước. Bên cạnh việc phát triển các chiến lược quản lý mới về cung cấp nước sạch, việc xử lý và tái sử dụng nước thải cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng để giải quyết các vấn đề cấp bách đang xảy ra. Thiếu nước thường là động lực chính thúc đẩy con người biết bảo vệ và duy trì nguồn nước. Việc duy trì, bảo vệ nguồn nước được thể hiện qua việc định giá nước, công nghệ xử lý nước thải và tái sử dụng nước thải. 3. Các loại nước thải tái sử dụng Có hai phương thức tái sử dụng nước thải đã được phát triển và áp dụng trên toàn thế giới là: (1) sử dụng làm nước uống - sử dụng trực tiếp nước tái chế để bổ sung thêm nguồn nước uống với công nghệ xử lý cao - gián tiếp sử dụng sau khi thải nước qua môi trường thiên nhiên (2) không sử dụng làm nước uống - tưới cho nông nghiệp - sử dụng trong công viên nước, các khu rừng công cộng - phục vụ nuôi trồng thuỷ sản - nạp cho tầng ngậm nước (tái sử dụng gián tiếp) - sử dụng trong công nghiệp và khu đô thị mới Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 5 4. Ưu nhược điểm của cấp nước tuần hoàn tái sử dụng nước thải Bảng 1: Ưu điểm, nhược điểm và rủi ro tiềm tàng của việc Cấp nước tuần hoàn tái sử dụng nước thải Ưu điểm Nhược điểm Rủi ro - Nâng cao hiệu quả kinh tế trong đầu tư tưới tiêu và sử dụng nước thải - Bảo tồn nguồn nước sạch - Nạp cho tầng nước ngầm thông qua lượng nước thấm (xử lý tự nhiên) Nước thải thường phải được sản xuất liên tục trong năm, việc tưới bằng nước thải bị hạn chế về mùa vụ. Có thể ảnh hưởng tới nước ngầm do nồng độ metan, nitrat và chất hữu cơ cao Sử dụng chất dinh dưỡng của nước thải (như nitơ và phốtphát)  giảm sử dụng phân bón tổng hợp  cải thiện đặc tính của đất (độ màu mỡ; năng suất cao) Một vài chất có trong nước thải với nồng độ mà có thể có hại cho cây trồng hoặc có thể dẫn tới huỷ hoại môi trường Có hại cho sức khoẻ con người bằng cách làm phát tán vi trùng gây bệnh Giảm chi phí xử lý: giảm chi phí xử lý đất do sử dụng nước thải qua xử lý (không cần thiết xử lý cấp thứ ba, phụ thuộc nhiều vào nguồn nước thải) Có hại cho đất do nồng độ kim loại nặng và bị axit hoá ảnh hưởng có lợi từ một chu trình nước tự nhiên quy mô nhỏ Giảm tác động đến môi trường (làm giàu dinh dưỡng và giảm thiểu yêu cầu thải) 5. Chất lượng nước thải tái sử dụng Các dự án tái sử dụng nước thải bền vững thường quan tâm đến chất lượng nước thải và ảnh hưởng của nó đối với môi trường. Các hộ gia đình chính là đối tượng bị ô nhiễm cao do họ thản nhiên thải ra "một hỗn hợp các chất hoá học vào môi trường, cùng với các chất rắn có thể bị vi khuẩn làm cho thối rữa hoặc không bị thối rữa" mà không hề băn khoăn bởi họ nghĩ rằng các chất thải này sẽ được xử lý để đạt đến chất lượng mong muốn. Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 6 Trong khi đó, nước thải của ngành thương mại và công nghiệp qua hệ thống cống lại được kiểm tra một cách chặt chẽ thông qua chương trình giám sát và được cấp giấy phép của Chính phủ. Như đã đề cập ở trên thông qua xác định rõ các ưu điểm, ngành nông nghiệp có thể được hiểu như một hệ thống xử lý thông qua đất và được xem như một phần của chu trình tái sinh chất dinh dưỡng. Đất là một lò phản ứng sinh học và có khả năng làm giảm ô nhiễm đáng kể. Tuy nhiên, yêu cầu chất lượng của nước thải đã qua xử lý sử dụng cho trồng trọt vẫn phải được tuân thủ tuyệt đối ( Tiêu chuẩn quan trọng nhất để đánh giá nước thải đã qua xử lý như sau:  Độ mặn (đặc biệt quan trọng ở những vùng đất khô cằn)  Kim loại nặng và các chất hữu cơ có hại  Vi khuẩn gây bệnh Bảng 2: Các chỉ số hoá - lý, ý nghĩa của nó và mức độ xử lý nước thải Chỉ số ý nghĩa Mức độ xử lý Tổng lượng chất phù sa lơ lửng (TSS) TSS có thể bồi lắng. Lượng bồi lắng quá cũng ảnh hưởng đến hệ thống thuỷ lợi < 1 – 30 mg/l Chỉ thị hữu cơ (TOC Chất hữu cơ phân huỷ (COD, BOD) Đo lượng carbon hữu cơ Sự phân huỷ sinh học có thể gây ra thiếu oxi. Chất hữu cơ phân huỷ quá mức cũng ảnh hưởng xấu tới chất lượng tưới, vì vậy cần giảm lượng chất hữu cơ phân huỷ 1 -20 mg/l 10 -30 mg/l Chất dinh dưỡng N,P,K Khi thải vào môi trường nước, các chất dinh dưỡng làm giàu dinh dưỡng cho chất lượng nước. Trong công tác tưới, các chất này là nguồn dinh dưỡng. Tuy nhiên, lượng Nitơ quá nhiều có thể dẫn tới ô nhiễm nguồn nước ngầm. N: 10 -30 mg/l P: 0.1 – 30 mg/l Chất hữu cơ khó phân huỷ (ví dụ như phenol, thuốc trừ sâu, hydrocarbon được khử trùng bằng clo) Một số độc tính đối với môi trường, tích tụ trong đất Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 7 Nồng độ pH ảnh hưởng tới tính tan của kim loại, tính kiềm, cấu trúc của đất và sự tăng trưởng của cây trồng Kim loại nặng (Cd, Zn, Ni,...) Tích tụ trong đất, gây độc cho cây trồng Vi khuẩn gây bệnh Các virut đường ruột, vi khuẩn và vi sinh vật đơn bào gây bệnh có hại cho sức khoẻ. Vi khuẩn dạng trực khuẩn ruột: <1 – 104/100 ml Các vi khuẩn khác: Được kiểm soát bởi các công nghệ xử lý nước thải Các chất vô cơ phân huỷ (TDS, EC, SAR) Độ mặn cao có thể gây hại cho cây trồng. Clorua, Natri và Boron là những chất độc hại đối với một số cây trồng. Lượng Natri quá nhiều có thể gây thấm. II. Khả năng cấp nước tuần hoàn tái sử dụng nước thải 1. Tái sử dụng cho thủy lợi 1.1 Tưới tiêu nông nghiệp Rõ ràng là tưới trong ngành nông nghiệp thì yêu cầu xử lý nước thải không cao như đối với nước dùng để uống. Tuy nhiên, do nhu cầu tưới đối với cây nông nghiệp cũng không cao nên tái sử dụng nước thải về mặt kinh tế có thể chấp nhận được. Như vậy, không chỉ nguồn nước thải, các chất thải mà việc lập kế hoạch sử dụng nước thải cũng rất quan trọng để đưa ra những lựa chọn xử lý thích hợp. Tưới hạn chế đối với những trường hợp: - Sử dụng nước thải chất lượng thấp trong một vùng nhất định và chỉ sử dụng cho một số loại cây trồng nhất định; - Tưới hạn chế phụ thuộc vào loại đất trồng, khoảng cách từ vùng được tưới tới tầng nước ngầm mà nguồn nước ngầm có thể sử dụng làm nước uống, phương pháp tưới, kỹ thuật thu hoạch và tỷ lệ sử dụng phân bón. - Trường hợp xử lý đơn giản, chi phí thấp thì chỉ sử dụng lượng nước nhỏ ở những vùng cụ thể, và đối với loại cây trồng nhất định. - Quản lý và thực hiện tưới hạn chế cho các loại cây trồng không cần tưới nhiều. - Nông dân cần được đào tạo để sử dụng hợp lý các nguồn nước thải chất lượng thấp để tưới . Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 8 Tưới không hạn chế đối với những trường hợp: - Tái sử dụng nước thải chất lượng cao thay nước sạch để tưới bất kỳ một loại cây trồng hay loại đất nào, không hạn chế. - Tiếp xúc hay thậm chí tình cờ uống phải cũng không ảnh hưởng tới sức khỏe. - Cây trồng là các loại cây không hạn chế tưới, bao gồm cả rau sống - Tiêu chuẩn chất lượng của nước thải tái sử dụng để tưới có thể khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, giai đoạn phát triển của cây trồng. Nước thải tái sử dụng dành nông nghiệp cần được xử lí đầy đủ và giám sát chặt chẽ để đảm bảo rằng nó phù hợp cho các ứng dụng dự kiến. Nếu dòng nước thải từ các nguồn công nghiệp và đô thị chạy, hóa chất độc hại, muối, hoặc các kim loại nặng trong nước thải có thể hạn chế nông nghiệp. Tính chất và thành phần nước không đảm bảo như vậy có thể thay đổi tính chất của đất, ảnh hưởng đến cây trồng phát triển, và gây tích lũy sinh học độc hại trong các loại cây lương thực. Trong khi tách nước thải hộ gia đình và dòng chảy từ nước thải công nghiệp là thích hợp hơn, điều này có thể không khả thi. Xử lý nước thải tái sử dụng cho nông nghiệp cần phải được lên kế hoạch với sự chú ý sang các cây trồng mục tiêu và phương pháp cung cấp nước hiện có. Các chất dinh dưỡng trong nước khai hoang rất quan trọng đối với nông nghiệp bao gồm nitơ, kali, kẽm, boron và lưu huỳnh (Asano và Levine, 1998). Tuy nhiên, dư thừa nitơ có thể gây phát triển quá mức, sự trưởng thành chậm, chất lượng kém của cây trồng. Trong khi boron là một yếu tố thiết yếu cho sự phát triển của thực vật, dư thừa boron trở nên độc hại (FAO, 1985). Hơn nữa, chăm sóc đúng nên được thực hiện để kiểm soát nguyên nhân gây ra vấn đề mặn bởi nước thải tái sử dụng (Weber và Juanico 2004). 1.2. Cảnh quan đô thị Các diện tích công cộng lớn như quảng trường, bãi đỗ xe, vỉa hè, thậm chí đường giao thông - như một số nước đã làm, phải sử dụng các vật liệu cho nước bề mặt thấm xuống, qua lớp sỏi đệm ở dưới rồi mới tới được các đường ống ngầm thu nước. Hai bên và giữa đường cao tốc phải thiết kế lõm xuống, trồng cỏ và tạo các bãi thấm lọc tự nhiên, vừa làm chậm dòng chảy, vừa cho phép làm sạch nước bề mặt khỏi cặn, kim loại nặng, dầu mỡ..., chứ không làm gồ lên và dồn nước mưa ngay xuống cống. Thực tế cho thấy, diện tích xây dựng để khai thác kinh tế đang chiếm phần lớn chứa đất dành cho những bãi thấm, thảm thực vật và công trình công cộng ở các đô thị Việt Nam còn chưa được quan tâm. Nhìn một cách tổng thể, cách làm vậy thực ra lại gây thiệt hại về kinh tế, khi thành phố bị úng ngập, lụt lội do mưa. Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 9 Hiện có nhiều giải pháp thích hợp có thể giảm thiểu sự úng ngập mà mỗi hộ dân có thể đóng góp sức vào đó như làm các bể chứa thu nước mưa tại mỗi gia đình, mỗi tòa nhà. Cách làm này vừa cho phép sử dụng nguồn nước quý trời cho trong sinh hoạt, tưới vườn, rửa xe... mà còn giảm thiểu đáng kể lưu lượng nước mưa tập trung vào hệ thống thoát nước đô thị. Đó cũng là giải pháp quan trọng khi mà nhiều đô thị còn đang thiếu nước sạch. Theo tính toán, với lượng mưa 1600 mm/năm ở Đà Nẵng, mỗi hộ chỉ cần một bể nước mưa 6 m3 thì cũng đủ dùng để dội toilet cho cả năm, đồng thời làm chậm dòng chảy nước mưa đi rất nhiều. Có thể xây dựng các bể chứa nước ngầm dưới mỗi tòa nhà và cho cả khu nhà hay các khu vực công cộng, làm thành các hồ điều hòa thu nước mưa. Nước trữ có thể dùng để tưới đường, rửa cây, cứu hỏa... hay cho thấm xuống bổ cập cho nước ngầm. Trên Thế giới đã có nhiều nước phát triển các mô hình khu đô thị sinh thái rấtthành công và ngày càng phổ biến, trong đó phương thức tiếp cận thoát nước đô thị bền vững, thu gom và tái sử dụng nước mưa được áp dụng, lồng ghép hài hòa với các giải pháp quy hoạch đô thị, kiến trúc và kỹ thuật hạ tầng khác 2. Tái sử dụng nước công nghiệp Tái chế nước thải là lý tưởng đối với nhiều người mục đích công nghiệp, mà không yêu cầu nước chất lượng cao. Tùy thuộc vào mỗi ngành công nghiệp mà áp dụng tái sử dụng nước phù hợp. Nước có thể được dung để làm mát máy móc, so với yêu cầu chất lượng nước thì yêu cầu chất lượng của nước làm mát không cao do đó là cơ hội tốt để tái Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 10 sử dụng nước. Khoảng 20% sản lượng nước thế giới được sử dụng trong ngành công nghiệp, trong khi chỉ có 7% sản lượng nước phục vụ các đô thị. Trong tổng sản lượng nước thải công nghiệp, chiếm nhiều nhất là nước thải từ các khu chế biến thực phẩm. Đây cũng là lượng nước thải có tiềm năng tái sử dụng cao nhất trong nông nghiệp với thành phần chính là các chất hữu cơ Bảng 3: Một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, biện pháp xử lý và thành phần của nước thải Nguồn nước thải Tiền xử lý Chất gây ô nhiễm N (mg/l) P (mg/l) K (mg/l) Nhà máy rượu Tinh lọc cơ khí, trung hoà Kiềm, axít, natri cacbonat, hợp chất clo 25 1 20 Nhà máy sản xuất nước giải khát Tinh lọc cơ khí, trung hoà Men bia, cacbon hydrat, chất rắn 40 5 50 Chế biến cá Tinh lọc cơ khí, tách chất béo, làm loãng, khử trùng bằng clo, Vảy cá, chất béo, dầu, axít hữu cơ, muối, H2O2 500 - - Bột khoai tây Tinh lọc cơ khí Không có 550 140 95 Đóng hộp Tinh lọc cơ khí, trung hoà, Muối, axit hữu cơ, chất tẩy, chất ăn mòn 60 10 35 Chế biến sữa Tinh lọc cơ khí Chất tẩy 35 10 20 Chế biến tinh bột Tinh lọc cơ khí, trung hoà, làm loãng Muối, axít 300 45 415 Chế biến rượu táo Tinh lọc cơ khí, trung hoà, làm kết tủa Chất tẩy 70 160 - Sản xuất đường Tinh lọc cơ khí Stronti, nhựa đường, axít xyanhydric 50 10 - Lợi ích: Tái sử dụng nước công nghiệp có những lợi ích cụ thể sau đây, ngoài những lợi ích về môi trường nói chung được thảo luận trong các phần trước đó:  Tiềm năng cắt giảm chi phí sản xuất từ sự phục hồi của các nguyên liệu thô trong nước thải và giảm sử dụng nước Cấp nước tuần hoàn và tái sử dụng nước thải NHóm 1 – Lớp 09QLMT GVHD: Phan Thị Kim Thủy Page 11  Thu hồi nhiệt;  Tiềm năng cắt giảm chi phí liên quan đến xử lý nước thải và xả. Bảng 4: Các loại và các ví dụ của việc tái sử dụng nước công nghiệp Các loại tái sử dụng nước Ví dụ Tái sử dụng nước thải, thành phố trực thuộc Trung ương Tháp giải nhiệt nước khi qua các ứng dụng quá trình làm mát Tái chế nội bộ và sử dụng tầng nước quá trình Tháp giải nhiệt nước Sau khi qua làm mát và tái sử dụng của nó Giặt tái sử dụng (nước, sưởi ấm và chất tẩy rửa phục hồi) Tái sử dụng của nước rửa Làm sạch mặt bằng Không sử dụng nước thải công nghiệp Đun nước cho hồ bơi v