Hệ thống quan trắc nước thải tự động liên tục là một hệ thống gồm các thiết bị đáp ứng yêu cầu kỹ thuật được quy định chi tiết tại Thông tư 24/2017/TT-BTNMT nhằm thực hiện theo dõi tình trạng và chất lượng nguồn thải nước thải một cách liên tục, tự động giúp chủ nguồn thải, cơ quan quản lý nhà nước giám sát chặt chẽ việc xả nước thải tại mọi thời điểm và có các biện pháp giải quyết, ứng cứu kịp thời khi xảy ra sự cố (nếu có).
1. Một hệ thống quan trắc nước thải tự động liên tục bao gồm các thiết bị cơ bản như:
Cảm biến đo các chỉ tiêu (sensors): phụ thuộc vào tính chất nguồn xả thải mà có các sensor đo tương ứng như: lưu lượng vào ra, COD, BOD, TSS, độ màu, pH, nhiệt độ, Tổng Nito (TN), Tổng phốt pho (TP), PO4, NH3, tổng dầu mỡ khoáng, các kim loại,…
Thiết bị lưu trữ, truyền nhận dữ liệu (Datalogger): Mục đích lưu trữ và hiển thị dữ liệu tại trạm, đồng thời truyền dữ liệu theo đúng định dạng chuẩn được quy định tại Thông tư 24/2017/TT-BTNMT về Sở Tài nguyên Môi trường địa phương.
Hệ thống lấy mẫu nước tự động: nhằm giúp cơ quan quản lý có thể lấy mẫu tự động hoặc thủ công từ xa thông qua các thiết bị có kết nối internet mọi lúc mọi nơi khi có bất kỳ thông số nào vượt ngưỡng.
Các thiết bị phụ trợ như: hệ thống làm sạch bằng khí nén, tủ hệ thống chứa các module hiển thị và cấp nguồn cho hệ thống, camera giám sát nguồn thải, các thiết bị phụ trợ khác.
2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống quan trắc nước thải tự động liên tục
Sơ đồ nguyên lý hệ thống quan trắc nước thải tự động liên tục Chú thích:
Bộ đo lưu lượng kênh hở
Bơm nước
Bể chảy tràn
Các sensor đo
Dataloger: quản lý hệ thống
Thiết bị truyền tín hiệu
Thiết bị nhận tín hiệu
PC: tại trung tâm quản lý hệ thống từ xa.
UPS: cấp nguồn duy trì hoạt động hệ thống
Hệ thống làm sạch tự động
Thiết bị lấy mẫu nước tự động
3. Các sensor đo trong nhà trạm quan trắc nước thải tự động online
Theo Điều 25 Mục 6 về Quan trắc nước thải của Thông tư 24/2017/TT-BTNMT quy định: Căn cứ vào mục tiêu quan trắc, các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường hiện hành và yêu cầu của cơ quan nhà nước có thẩm quyền để xác định các thông số cần quan trắc.
Như vậy các thông số cần quan trắc trong hệ thống quan trắc tự động được quy định bởi cơ quan nhà nước có thẩm quyền, cụ thể là Sở tài nguyên, Trung tâm quan trắc của các địa phương. Đồng thời các thông số cần quan trắc cũng phụ thuộc vào tính chất nguồn xả thải ví dụ như nước thải nhà máy thực phẩm, nhà máy dệt nhuộm có các thông số quan trắc khác nhau.
Tuy nhiên, cơ bản các thông số quan trắc của một trạm quan trắc nước thải online cần có bao gồm các thông số như Nhiệt độ, pH, COD, TSS, Lưu lượng thải đầu vào và đầu ra, ngoài ra còn có các thông số khác theo tính chất nguồn thải. Thông số kỹ thuật các chỉ tiêu đo a. Sensor đo pH/Nhiệt độ (tích hợp)
- Dải đo: 0 – 14 pH
- Độ chính xác: ± 0.1 pH
- Cấp bảo vệ: IP 68
- Nhiệt độ: 0 - 80 oC
- Chiều dài cáp tiêu chuẩn: 6m b. Sensor đo COD/TSS
- Phương pháp đo: công nghệ đo UV
- Dải bước sóng: 200 – 800 nm
- Dải đo COD: 0 – 500 mg/l hoặc tùy chọn dải đo theo yêu cầu
- Dải đo TSS: 0 – 300 mg/l hoặc tùy chọn dải đo theo yêu cầu
- Chu kỳ đo: tối thiểu 60s, có thể cài đặt
- Nhiệt độ: -5 tới 60oC
- Cấp bảo vệ: IP68
- Tự động làm sạch bằng khí nén c. Tổng nito
- Phương pháp đo: Quang phổ
- Dải đo: 0 – 200 mg/l (có thể tùy chọn dải đo khác)
- Thời gian đo: tùy chọn thời gian đo hoặc thủ công
- Nhiệt độ làm việc: 5 tới 50 oC
- Đầu ra: 4-20mA
- Nguồn cấp: 220V, 50Hz d. Tổng phốt pho
- Phương pháp đo: quang phổ
- Dải đo: 0 – 30 mg/l (có thể tùy chọn dải đo khác)
- Thời gian đo: tùy chọn thời gian đo hoặc thủ công
- Nhiệt độ làm việc: 5 tới 50oC
- Đầu ra: 4-20 mA
Nguồn cấp: 220V, 50Hz.
e. Đo các kim loại nặng như Cr, Zn, As, Cu, Ni, Fe, Mn, Pb….
- Phương pháp đo: Quang phổ
- Dải đo: có thể tùy chọn đáp ứng theo thông tư 24/2017/TT-BTNMT
- Nhiệt độ làm việc: 5 tới 50oC
- Đầu ra: 4-20mA
- Nguồn cấp: 220V, 50Hz
*Ngoài ra còn một số các chỉ tiêu khác theo QCVN 40/2011/ BTNMT, VITES sẽ gửi báo giá theo yêu cầu của khách hàng.
4. Đo lưu lượng kênh hở dùng máng Parshall
- Công nghệ đo siêu âm không tiếp xúc
- Dải đo: 0 – 5 m/s
- Độ chính xác: ± 1%
- Đầu ra: 4-20mA hoặc RS485
- Nhiệt độ hoạt động: -22 tới 60oC
- Cấp bảo vệ: IP68
- Nguồn cấp 24VDC
* Ngoài việc sử dụng sensor đo bằng sóng siêu âm trong máng Parshall để đo lưu lượng nước thải, trong thực tế, tùy từng điều kiện mà có thể sử dụng phương án đo lưu lượng trong ống kín bằng công nghệ điện từ với độ chính xác cao hơn, giá thành rẻ hơn và thời gian thi công nhanh hơn so với dùng máng Parshall.
5. Thiết bị lấy mẫu nước tự động
Thiết bị lấy mẫu nước tự động theo nguyên lý hút mẫu chân không với khả năng kiểm soát ổn nhiệt.
Chức năng: khi một trong các chỉ tiêu phân tích nào đó vượt mức giới hạn đã cài đặt trước thì thiết bị tự động lấy mẫu, lưu mẫu, bảo quản lạnh và ghi nhận thời gian lấy mẫu lấy mẫu
Số lượng mẫu lấy: 12 chai, 2,9 lit/chai
Nhiệt độ bảo quản: +4oC
Sensor nhiệt độ: Pt100
Chiều cao hút mẫu 7,5m
Thể tích lấy mẫu: 20-350ml
Đầu vào: 0/ 4-20mA
Khả năng kết nối với máy tính để lấy dữ liệu lấy mẫu
6. Phần mềm quản lý và truyền dữ liệu
- Kết nối tới các sensor/analyzer/transmitter để hiển thị các giá trị đo lường.
- Phần mềm có chức năng ghi lại dữ liệu quan trắc, trạng thái trạm, tình trạng vượt ngưỡng các thông số đo.
- Phần mềm cho phép quan sát nhanh xu hướng thay đổi của các thông số đo thông qua đồ thị.
- Dữ liệu được lưu giữ đồng thời tại cơ sở dữ liệu và hai dạng file text (*.txt) (theo qui định) và file *.csv, truyền file *.txt đến các FTP server theo nhịp thời gian khai báo.
- Tên và cấu trúc file *.txt tuân theo qui định hiện hành của nhà nước Việt Nam. Cho phép xuất báo cáo theo nhiều định dạng thông dụng.
- Tích hợp phần mềm WebServer phục vụ các chức năng tra cứu nhanh số liệu đo và điều khiển thủ công thiết bị lấy mẫu. Cho phép người dùng có thể truy cập tới Datalogger tại trạm bằng địa chỉ IP tĩnh của trạm quan trắc từ máy tính hoặc điện thoại, máy tính bảng có kết nối Internet.
Máy đo đa chỉ tiêu kim loại nặng tại hiện trường và PTN Trace2O
Model: HM5000
Hãng sản xuất: Trace2O (Wagtech) – Anh
Xuất xứ: Anh
Tính năng của thiết bị:
- Máy phân tích kim loại nặng với nhiều cải tiến mới, khắc phục một số điểm hạn chế của phương pháp phân tích Vôn-Ampe. Các điện cực điện hóa chất lượng cao tích hợp trong vỏ bọc tĩnh, giảm thiểu nhiễu điện từ. Công nghệ phun mẫu nito mới giảm thiểu nhiễu khỏi oxy, cải thiện độ lặp lại.
- Cung cấp trọn bộ với phần mềm, nguồn cấp, cốc đựng mẫu, và gói khởi động với các phương pháp đã được tích hợp sẵn. Kết nối Bluetooth cho phép người dùng truy cập thiết bị từ xa.
Nguyên tố
Dải đo (ppb)
WHO khuyến cáo (ppb)
Arsenic (III)
1 – 500
<10
Cadimi (Cd)
1 – 500
<3
Crom (VI)
50 – 500
<50
Đồng (Cu)
1 – 500
<2000
Chì Pb
1 – 500
<10
Mangan (Mn)
5 – 200
<100
Thủy ngân (Hg)
1 – 500
<6
Nickel (Ni)
20 – 500
<70
Kẽm (Zn)
1 – 500
<4000
- Với các tùy chỉnh khác nhau, cho phép người dùng điều chỉnh theo phân tích và phát triển phương pháp
- Phần mềm Metaware cho phép điều hoàn toàn kiểm soát các phương pháp đo điện hóa. Phần mềm cho phép người dùng thay đổi thời gian và điện áp, cũng như các kỹ thuật strip: sóng vuông, xung vi sai, quét tuyến tính…
- Thiết bị phân tích kim loại năng trong dung dịch trong phòng thí nghiệm ở nồng độ từ ppm đến ppb
- Chi phí đầu tư thấp, không cần đường khí, điều chỉnh nhiệt độ môi trường.
- Sử dụng được với nhiều mẫu nền khác nhau
- Các phương pháp phân tích tích hợp sẵn cho As, Au, Bi, Cd, Co, Cr (VI), Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, Sn, Tl và Zn.
- Ba mô-đun cảm biến điện cực có thể thay thế với đầu dò nhiệt độ và máy khuấy tích hợp
- Điều khiển nâng cốc mẫu từ xa để giảm thiểu xáo trộn mẫu.
Thông số kỹ thuật:
- Đo các nguyên tố: As, Au, Bi, Cd, Co, Cr (VI), Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, Sn, Tl và Zn.
- Phương pháp đo: Anodic and Cathodic Stripping Voltammetry (ASV) (Phương pháp Von-Ampe hòa tan Anot - Catot)
- Nhiệt độ hoạt động: 0oC đến 70oC
- Đánh giá dữ liệu: Chiều cao peak, phép trừ đường cơ sở, phép thêm chuẩn, đường chuẩn, phép hồi quy tuyến tính / bảng tính
- Giao diện kết nối: Điều khiển qua máy tính với phần mềm qua cổng USB hoặc Bluetooth
- Nguồn cấp: 12 – 15V
- Đáp ứng tiêu chuẩn CE
- Khối lượng: 3.5kg
- Kích thước: 200 x 370 x 210mm
Cung cấp bao gồm:
- HM5000 - Máy đo đa chỉ tiêu kim loại nặng tại hiện trường và PTN kèm cốc mẫu.
- Cáp nguồn, cáp USB, dongle.
- Bộ kit vệ sinh.
- Phần mềm.
- Vật tư tiêu hao cho 50 test mỗi kim loại.
- Dung dịch đệm và dung dịch chuẩn cho 50 test cho tất cả các chỉ tiêu kim loại.
HỆ THỐNG QUAN TRẮC NƯỚC THẢI TỰ ĐỘNG WEKO-IOT-CON
Hãng sản xuất: Wekotec
Model: WEKO-IOT-CON
Xuất xứ: Hàn Quốc Hệ thống WEKO-IOT-CON bao gồm: bộ điều khiển hỗ trợ liên kết nhiều cảm biến.
10.1 inch Touch Screen, Windows 10, Intel Core I3
Giao diện thân thiện với người sử dụng: hỗ trợ thiết lập cảm biến dễ
dàng, điều chỉnh, giám sát dữ liệu...
Trang bị sẵn các cổng viễn thông kết nối bên ngoài
Điều kiển van và bơm bên ngoài
Khả năng lưu trữ dữ liệu tối đa trong 3 năm: giá trị đo, dữ liệu giám
sát, lịch sử hư hỏng, thông tin khác... Thông số kỹ thuật: Lựa chọn cảm biến đo (phụ thuộc vào nhu cầu khách hàng)
MÁY LẮC TRÒN KM CO2-FL
Hãng sản xuất: Edmund Buhler
Model: KM CO2-FL
Thông số kỹ thuật:
Kích thước bàn lắc: 200x295mm
Tải trọng tối đa: 2Kg
Dải điều khiển tốc độ: 5-220 rpm
Thời gian lắc: 1h-100h/ hoạt động liên tục
Kích thước: 230x340x145mm
Khối lượng: 7.6kg
Cấp bảo vệ: IP21
Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ các khu nhà bếp, khu nhà ăn, tắm giặt, vệ sinh… các nguồn nước thải này tập trung nhiều ở các khu căn hộ, cơ quan, khu chung cư, trường học, bệnh viện, các công trình công cộng... Chính vì vậy việc xây dựng một hệ thống XLNT và nghiêm cứu các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho phù hợp với đặc tính của từng khu dân cư là điều hết sức cần thiết.
Từ đặc điểm của từng khu dân cư và thành phần của nước thải, chúng ta có các phương pháp xử lý cơ bản như sau:
Phương pháp xử lý cơ học:
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học là phương pháp xử lý nhằm loại bỏ các loại tạp chất không hòa tan trong nước thải và thường được xử lý bằng các loại song chắn rác, các bể lọc, bể lắng các loại. Song chắn rác sẽ có nhiệm vụ giữ lại các loại rác hữu cơ không tan và có kích thước lớn nhằm hạn chế việc tắc đường ống dẫn nước thải. Bể lắng cát là nơi làm nhiệm vụ loại bỏ các chất vô cơ trong hệ thống XLNT. ở đây chất vô cơ chủ yếu là cát.
Phương pháp xử lý sinh học:
Đây là phương pháp xử lý dựa vào khả năng ô xy hóa các liên kết hữu cơ dạng không tan và hòa tan của các loại vi sinh vật. Để thuận tiện trong công tác xử lý nước thải, chúng ta thường xây dựng các công trình xử ý sinh học trong điều kiện nhân tạo. các công trình này bao gồm Bể lọc sinh học các loại, bùn hoạt tính, Hồ sinh học thổi khí, mương oxy hóa. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
THUYẾT MINH: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Các quy trình xử lý chính trong Trạm xu ly nuoc thai bao gồm các bước sau đây:
1. Bước 1: Điều hoà lưu lượng và ổn định nồng độ pH ở giá trị thích hợp tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý vi sinh tiếp theo.
2. Bước 2: Xử lý BOD, COD bằng phương pháp oxy hoá sinh học, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn thức ăn (đồng thời với quá trình tiêu thụ oxy không khí và nito, photpho).
3. Bước 3: Loại bỏ các chất lơ lửng, các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải bằng biện pháp cơ học.
4. Bước 4: Tiêu diệt các vi khuẩn có hại bằng phương pháp khử trùng, điều chỉnh pH
Công nghệ xử lý áp dụng trong hệ thống:
Xử lý sinh học: là sự kết hợp của 2 quá trình cơ bản: + Xử lý thiếu khí: nồng độ ô xy gần như bằng 0 như yếm khí nhưng có mặt NO3-
HC + NO3- + vi khuẩn dị dưỡng → CO2 + N2 + H2O + sinh khối mới + Xử lý hiếu khí:
HC (chất hữu cơ) + O2 + vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí → CO2 + H2O + sinh khối mới
Như vậy trong quá trình này, hệ vi sinh xử lý được các chất hữu cơ. Nếu phản ứng kéo dài ở điều kiện hiếu khí, khi HC còn rất ít ta sẽ thực hiện được quá trình nitrat hóa:
NH3 + O2 + vi khuẩn tự dưỡng hiếu khí → NO3- + H2O + sinh khối mới
Trong quá trình này, hệ vi sinh xử lý được các hợp chất hữu cơ chứa N và NH3, biến N thành NO3-
Việc đưa thêm giá thể vi sinh nhằm phát huy cao nhất khả năng tham gia của các loài vi sinh vật lơ lửng và VSV bám dính, đồng thời làm ổn định mật độ vi sinh và tăng hiệu suất xử lý.
Nguyên lý hoạt động:
Với đặc trưng của nước thải sinh hoạt chứa chủ yếu là hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học; thành phần bã thải lớn; thành phần dinh dưỡng N, P cao; các chất kiềm hãm quá trình phát triển của vi sinh vật thấp. Dựa trên các yếu tố đó công nghệ được xây dựng tập trung vào các công đoạn xử lý chính đó là: Xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính và khử trùng.
Qua đó, quy trình công nghệ đưa ra như hình 1 dựa trên các quá trình cơ bản sau:
+ Quá trình bùn hoạt tính (diễn ra trong Bể Aerotank);
+ Quá trình lắng bùn (diễn ra trong Bể lắng);
+ Quá trình phá huỷ tế bào vi sinh vật gây hại.
Sau quá trình khử trùng để tiêu diệt lượng vi sinh vậy còn sót lại trong nước bằng hóa chất, nước thải sẽ được dẫn ra hệ thống thoát nước chung của đô thị.
Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ các khu nhà bếp, khu nhà ăn, tắm giặt, vệ sinh… các nguồn nước thải này tập trung nhiều ở các khu căn hộ, cơ quan, khu chung cư, trường học, bệnh viện, các công trình công cộng... Chính vì vậy việc xây dựng một hệ thống XLNT và nghiêm cứu các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho phù hợp với đặc tính của từng khu dân cư là điều hết sức cần thiết.
Từ đặc điểm của từng khu dân cư và thành phần của nước thải, chúng ta có các phương pháp xử lý cơ bản như sau:
Phương pháp xử lý cơ học:
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học là phương pháp xử lý nhằm loại bỏ các loại tạp chất không hòa tan trong nước thải và thường được xử lý bằng các loại song chắn rác, các bể lọc, bể lắng các loại. Song chắn rác sẽ có nhiệm vụ giữ lại các loại rác hữu cơ không tan và có kích thước lớn nhằm hạn chế việc tắc đường ống dẫn nước thải. Bể lắng cát là nơi làm nhiệm vụ loại bỏ các chất vô cơ trong hệ thống XLNT. ở đây chất vô cơ chủ yếu là cát.
Phương pháp xử lý sinh học:
Đây là phương pháp xử lý dựa vào khả năng ô xy hóa các liên kết hữu cơ dạng không tan và hòa tan của các loại vi sinh vật. Để thuận tiện trong công tác xử lý nước thải, chúng ta thường xây dựng các công trình xử ý sinh học trong điều kiện nhân tạo. các công trình này bao gồm Bể lọc sinh học các loại, bùn hoạt tính, Hồ sinh học thổi khí, mương oxy hóa. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
THUYẾT MINH: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Các quy trình xử lý chính trong Trạm xu ly nuoc thai bao gồm các bước sau đây:
1. Bước 1: Điều hoà lưu lượng và ổn định nồng độ pH ở giá trị thích hợp tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý vi sinh tiếp theo.
2. Bước 2: Xử lý BOD, COD bằng phương pháp oxy hoá sinh học, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn thức ăn (đồng thời với quá trình tiêu thụ oxy không khí và nito, photpho).
3. Bước 3: Loại bỏ các chất lơ lửng, các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải bằng biện pháp cơ học.
4. Bước 4: Tiêu diệt các vi khuẩn có hại bằng phương pháp khử trùng, điều chỉnh pH
Công nghệ xử lý áp dụng trong hệ thống:
Xử lý sinh học: là sự kết hợp của 2 quá trình cơ bản: + Xử lý thiếu khí: nồng độ ô xy gần như bằng 0 như yếm khí nhưng có mặt NO3-
HC + NO3- + vi khuẩn dị dưỡng → CO2 + N2 + H2O + sinh khối mới + Xử lý hiếu khí:
HC (chất hữu cơ) + O2 + vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí → CO2 + H2O + sinh khối mới
Như vậy trong quá trình này, hệ vi sinh xử lý được các chất hữu cơ. Nếu phản ứng kéo dài ở điều kiện hiếu khí, khi HC còn rất ít ta sẽ thực hiện được quá trình nitrat hóa:
NH3 + O2 + vi khuẩn tự dưỡng hiếu khí → NO3- + H2O + sinh khối mới
Trong quá trình này, hệ vi sinh xử lý được các hợp chất hữu cơ chứa N và NH3, biến N thành NO3-
Việc đưa thêm giá thể vi sinh nhằm phát huy cao nhất khả năng tham gia của các loài vi sinh vật lơ lửng và VSV bám dính, đồng thời làm ổn định mật độ vi sinh và tăng hiệu suất xử lý.
Nguyên lý hoạt động:
Với đặc trưng của nước thải sinh hoạt chứa chủ yếu là hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học; thành phần bã thải lớn; thành phần dinh dưỡng N, P cao; các chất kiềm hãm quá trình phát triển của vi sinh vật thấp. Dựa trên các yếu tố đó công nghệ được xây dựng tập trung vào các công đoạn xử lý chính đó là: Xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính và khử trùng.
Qua đó, quy trình công nghệ đưa ra như hình 1 dựa trên các quá trình cơ bản sau:
+ Quá trình bùn hoạt tính (diễn ra trong Bể Aerotank);
+ Quá trình lắng bùn (diễn ra trong Bể lắng);
+ Quá trình phá huỷ tế bào vi sinh vật gây hại.
Sau quá trình khử trùng để tiêu diệt lượng vi sinh vậy còn sót lại trong nước bằng hóa chất, nước thải sẽ được dẫn ra hệ thống thoát nước chung của đô thị.
