Nước thải sinh hoạt là gì?

Nước thải sinh hoạt là nước đã qua sử dụng từ các hoạt động thường ngày của con người tại các hộ gia đình, khu dân cư, cơ quan, trường học, bệnh viện, khách sạn, nhà hàng, v.v. Các hoạt động này bao gồm tắm rửa, giặt giũ, nấu ăn, vệ sinh cá nhân, xả bồn cầu, và các hoạt động khác.

Tại sao phải xử lý nước thải sinh hoạt?

Xử lý nước thải sinh hoạt là bắt buộc vì nhiều lý do quan trọng sau:

• Bảo vệ sức khỏe cộng đồng: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, virus, ký sinh trùng) có thể lây truyền các bệnh nguy hiểm như tả, thương hàn, kiết lỵ, bại liệt. Nếu không được xử lý, chúng có thể gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
• Bảo vệ môi trường: Nước thải sinh hoạt chứa các chất hữu cơ, vô cơ, chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) và đôi khi là các chất độc hại. Khi xả thải trực tiếp ra môi trường, chúng sẽ gây:
  • Ô nhiễm nguồn nước: Làm giảm oxy hòa tan trong nước, gây mùi hôi, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh và hệ sinh thái.
  • Phú dưỡng hóa: Hàm lượng nitơ và photpho cao gây ra hiện tượng phú dưỡng, khiến tảo phát triển mạnh, làm mất cân bằng hệ sinh thái và ảnh hưởng đến chất lượng nước.
  • Tích tụ chất độc hại: Một số hóa chất tẩy rửa, thuốc bảo vệ thực vật (nếu có lẫn vào) có thể tích tụ trong môi trường, gây ảnh hưởng lâu dài đến sinh vật và con người.
• Tuân thủ pháp luật: Nhiều quốc gia và địa phương có quy định pháp luật chặt chẽ về việc xử lý nước thải trước khi xả ra môi trường. Việc không tuân thủ có thể dẫn đến phạt hành chính nghiêm trọng.
• Tái sử dụng nước: Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn có thể được tái sử dụng cho các mục đích không uống được như tưới cây, rửa đường, vệ sinh công nghiệp, giảm áp lực lên nguồn nước sạch.

Nguồn phát thải và tính chất nước thải sinh hoạt

Nguồn phát thải

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, chủ yếu bao gồm:

• Nước thải từ nhà vệ sinh: Chứa nhiều chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, vi sinh vật gây bệnh, nitơ và photpho.
• Nước thải từ nhà bếp: Chứa dầu mỡ, chất hữu cơ, cặn thức ăn.
• Nước thải từ hoạt động giặt giũ: Chứa xà phòng, chất tẩy rửa, chất rắn lơ lửng, và một số chất dinh dưỡng.
• Nước thải từ tắm rửa: Chứa xà phòng, dầu gội, tế bào chết, tóc.
• Nước thải từ các cơ sở công cộng: Trường học, bệnh viện, khách sạn, nhà hàng, chợ, v.v., với thành phần và nồng độ chất ô nhiễm tương tự như nước thải hộ gia đình nhưng thường với lưu lượng và nồng độ cao hơn.

Tính chất nước thải sinh hoạt

Tính chất nước thải sinh hoạt thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc, thói quen sinh hoạt và mức sống của người dân. Tuy nhiên, nhìn chung, nước thải sinh hoạt có những đặc điểm sau:

• Màu sắc: Thường có màu đục hoặc hơi vàng, có thể có váng dầu mỡ hoặc bọt.
• Mùi: Có mùi hôi đặc trưng do quá trình phân hủy các chất hữu cơ.
• Nhiệt độ: Thường cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh một chút.
• Độ pH: Dao động trong khoảng trung tính (6.5 - 8.5).
• Hàm lượng chất hữu cơ cao: Biểu thị bằng BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa) và COD (Nhu cầu oxy hóa học) cao. Các chất hữu cơ này dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật.
• Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) cao: Bao gồm các vật liệu không hòa tan như cặn bẩn, tóc, giấy, rác thải nhỏ.
• Hàm lượng chất dinh dưỡng cao: Chủ yếu là Nitơ (N) và Photpho (P) dưới các dạng khác nhau (amoni, nitrat, phosphat) do phân, nước tiểu, và chất tẩy rửa.
• Chứa nhiều vi sinh vật: Bao gồm vi khuẩn, virus, nấm, ký sinh trùng, đặc biệt là vi khuẩn E.coli và Coliform, là các chỉ số ô nhiễm phân.

Dưới đây là bảng so sánh một số chỉ tiêu đặc trưng của nước thải sinh hoạt với QCVN 14:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt) cột A và B:

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt, thường được kết hợp lại trong một hệ thống xử lý hoàn chỉnh để đạt hiệu quả cao nhất. Các phương pháp này được chia thành các bậc:

Xử lý sơ bộ (Pre-treatment)

Mục đích là loại bỏ các chất rắn lớn, cát, dầu mỡ có thể gây hư hại hoặc tắc nghẽn thiết bị trong các bước xử lý tiếp theo.

• Song chắn rác: Loại bỏ các vật rắn có kích thước lớn như rác, giấy, vải, túi nilon.
• Bể lắng cát: Loại bỏ cát, sỏi và các hạt vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nước.
• Bẫy mỡ (hầm tách mỡ): Loại bỏ dầu mỡ và các chất nổi khác bằng cách cho nước thải chảy qua một bể có vách ngăn, dầu mỡ sẽ nổi lên và được vớt bỏ.

Xử lý bậc một (Primary treatment)

Mục đích là loại bỏ các chất rắn lơ lửng và một phần chất hữu cơ hòa tan thông qua quá trình lắng.

• Bể lắng đợt 1: Nước thải chảy chậm trong bể, cho phép các hạt rắn lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn nước lắng xuống đáy tạo thành bùn sơ cấp. Một phần chất hữu cơ cũng được loại bỏ ở giai đoạn này.

Xử lý bậc hai (Secondary treatment / Biological treatment)

Đây là giai đoạn quan trọng nhất, sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và một phần chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) trong nước thải. Các phương pháp phổ biến:

• Phương pháp hiếu khí: Vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy chất hữu cơ.
  • Bể Aerotank (Activated Sludge): Nước thải được sục khí liên tục, tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí phát triển thành bông bùn hoạt tính và phân hủy chất hữu cơ. Sau đó, bùn được lắng tại bể lắng thứ cấp.
  • Bể lọc sinh học (Biofilter/Trickling Filter): Nước thải chảy qua vật liệu lọc có lớp màng sinh học bám dính (vi sinh vật) để phân hủy chất hữu cơ.
  • Bể SBR (Sequencing Batch Reactor): Là một hệ thống xử lý theo mẻ, tích hợp các quá trình làm đầy, phản ứng, lắng và xả nước trong cùng một bể.
  • Bể MBR (Membrane Bioreactor): Kết hợp bể sinh học hiếu khí với công nghệ màng lọc (microfiltration hoặc ultrafiltration) để loại bỏ chất rắn lơ lửng và vi sinh vật, cho chất lượng nước sau xử lý cao.
• Phương pháp kỵ khí: Vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy, thường tạo ra khí metan.
  • Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Nước thải chảy ngược từ dưới lên qua lớp bùn kỵ khí, tạo điều kiện cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ và tạo khí biogas.
  • Hầm tự hoại cải tiến/Bể Imhoff: Là các dạng bể kỵ khí đơn giản, kết hợp lắng và phân hủy bùn.

Xử lý bậc ba (Tertiary treatment / Advanced treatment)

Mục đích là loại bỏ các chất ô nhiễm còn lại sau xử lý bậc hai, bao gồm chất dinh dưỡng (nitơ, photpho), vi sinh vật, chất rắn lơ lửng siêu nhỏ, và các chất độc hại khác để đạt tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt hoặc tái sử dụng nước.

• Khử trùng: Loại bỏ vi sinh vật gây bệnh.
  • Khử trùng bằng Clo: Sử dụng hóa chất chứa Clo để tiêu diệt vi sinh vật.
  • Khử trùng bằng tia UV: Sử dụng tia cực tím để phá hủy DNA của vi sinh vật.
  • Khử trùng bằng Ozon: Sử dụng Ozon là chất oxy hóa mạnh để tiêu diệt vi sinh vật và oxy hóa các chất hữu cơ.
• Loại bỏ Nitơ và Photpho:
  • Quy trình Nitrat hóa/Khử Nitrat: Chuyển hóa amoni thành nitrat (hiếu khí) và sau đó nitrat thành khí nitơ (kỵ khí).
  • Sử dụng hóa chất: Kết tủa photpho bằng muối nhôm hoặc sắt.
• Lọc (Filtration): Loại bỏ các hạt rắn lơ lửng còn sót lại sau lắng thứ cấp bằng các bể lọc cát, lọc than hoạt tính.
• Hấp phụ (Adsorption): Sử dụng than hoạt tính để hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan, màu, mùi.

Xử lý bùn

Bùn thải phát sinh từ các quá trình xử lý nước thải cần được xử lý riêng.

• Làm đặc bùn: Giảm thể tích bùn bằng cách loại bỏ nước.
• Ổn định bùn: Giảm mùi hôi và khả năng phân hủy của bùn bằng các phương pháp kỵ khí hoặc hiếu khí.
• Khử nước bùn: Loại bỏ nước triệt để hơn bằng máy ép bùn, sân phơi bùn.
• Xử lý cuối cùng: Bùn sau khi khử nước có thể được chôn lấp, đốt, hoặc tái sử dụng (ví dụ: làm phân bón sau khi ổn định).

Sơ đồ quy trình xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến nhất

Dưới đây là sơ đồ khối quy trình xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến, thường áp dụng cho các hệ thống quy mô vừa và lớn, sử dụng công nghệ bùn hoạt tính (Activated Sludge):