Bể tự hoại sử dụng phổ biến ở nhiều nơi bơi có nhiều ưu điểm như hiệu suất xử lý ổn định, kể cả khi dòng nước thải đầu vào có dao động lớn, chiếm ít diện tích, giá thành rẻ và việc xây dựng, quản lý đơn giản, nên dễ được chấp nhận.
Tuy nhiên, để phát huy vai trò của công trình xử lý nước thải tại chỗ này, cần thiết kế, thi công xây dựng, lắp đặt và quản lý vận hành, bảo dưỡng bể tự hoại đúng cách.
Nhất là với điều kiện ở nước ta hiện nay, khi phần lớn nước thải, sau khi xử lý sơ bộ ở bể tự hoại, được xả trực tiếp ra nguồn tiếp nhận mà không qua bất kỳ một khâu xử lý nào tiếp theo. Việc hiểu rõ và làm tốt công tác thiết kế, thi công lắp đặt và quản lý vận hành – bảo dưỡng bể tự hoại còn góp phần nâng cao nhận thức và huy động sự tham gia của cộng đồng trong xây dựng, quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị và bảo vệ môi trường.
Bể tự hoại được thiết kế và xây dựng đúng cho phép đạt hiệu suất lắng cặn trung bình 50 – 70% theo cặn lơ lửng (TSS) và 25 – 45% theo chất hữu cơ (BOD và COD) (Nguyễn Việt Anh và nnk, 2006, Bounds, 1997, Polprasert, 1982).
Các mầm bệnh có trong phân cũng được loại bỏ một phần trong bể tự hoại, chủ yếu nhờ cơ chế hấp phụ lên cặn và lắng xuống, hoặc chết đi do thời gian lưu bùn và nước trong bể lớn, do môi trường sống không thích hợp. Cũng chính vì vậy, trong phân bùn bể tự hoại chứa một lượng rất lớn các mầm bệnh có nguồn gốc từ phân.
Đúng ra, bùn cặn trong bể tự hoại phải được hút theo chu kỳ từ 1 đến 3 năm, nhưng trong thực tế, nhiều bể tới 7 hoặc 10 năm mới được hút, khi hộ gia đình gặp phải những vấn đề như tắc, tràn nước, mùi hôi, …, nên hiệu quả làm việc thấp.
Thiết kế bể tự hoại:
Tổng dung tích của bể tự hoại V (m3) được tính bằng tổng dung tích ướt (dung tích hữu ích) của bể tự hoại VƯ, cộng với dung tích phần lưu không tính từ mặt nước lên ấm đan nắp bể Vk.
V = VƯ + Vk (1)
Dung tích ướt của bể tự hoại bao gồm 4 vùng phân biệt, tính từ dưới lên trên:
– Vùng tích luỹ bùn cặn đã phân huỷ Vt
– Vùng chứa cặn tươi, đang tham gia quá trình phân huỷ Vb
– Vùng tách cặn (vùng lắng) Vn
– Vùng tích luỹ váng – chất nổi Vv
Vư = Vn + Vb + Vt + Vv (2)
Dung tích vùng lắng – tách cặn Vn: được xác định theo loại nước thải, thời gian lưu nước tn và lượng nước thải chảy vào bể Q, có tính đến giá trị lưu lượng tức thời của dòng nước thải. Thời gian lưu nước tối thiểu tn được xác định theo Bảng 1.
Bảng 1 : Thời gian lưu nước tối thiểu trong vùng lắng của bể tự hoại
| Lưu lượng nước thải Q, m3/ngày | Thời gian lưu nước tối thiểu tn, ngày | |
| Bể tự hoại xử lý nước đen + xám | Bể tự hoại xử lý nước đen từ WC | |
| <6 | 1 | 2 |
| 7-8 | 0,9 | 1,8 |
| 9 | 0,8 | 1,6 |
| 10-11 | 0,7 | 1,4 |
| 12 | 0,6 | 1,3 |
| 13 | 0,6 | 1,2 |
| >14 | 0,5 | 1 |
Dung tích cần thiết vùng tách cặn của bể tự hoại Vn (m3) bằng:
Vn = Q.tn = N.qo.tn /1000 (3)
Trong đó:
N – số người sử dụng bể, người;
qo – tiêu chuẩn thải nước, tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và mức độ trang thiết bị vệ sinh của ngôi nhà. Có thể sơ bộ lấy qo cho bể tự hoại chỉ tiếp nhận nước đen là 30 – 60 l/người.ngày, hỗn hợp nước đen và nước xám là 100 – 150 l/người.ngày.
– Dung tích vùng phân huỷ cặn tươi Vb (m3):
Vb = 0,5.N.tb/1000 (4)
Giá trị của tb được nêu trong Bảng 2.
Bảng 2: Thời gian cần thiết để phân hủy cặn theo nhiệt độ
| Nhiệt độ nước thải oC | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| Thời gian cần thiết để phân hủy cặn tb, ngày | 104 | 63 | 47 | 40 | 33 | 28 |
– Vùng lưu giữ bùn đã phân huỷ Vt (m3): Sau khi cặn phân huỷ, phần còn lại lắng xuống dưới đáy bể và tích tụ ở đó làm thành lớp bùn. Dung tích bùn này phụ thuộc tải lượng đầu vào của nước thải, theo số người sử dụng, thành phần và tính chất của nước thải, nhiệt độ và thời gian lưu, được tính như sau:
Vt = r.N.T/1000 (5)
Với: r – lượng cặn đã phân huỷ tích luỹ của 1 người trong 1 năm.
– Với bể tự hoại xử lý nước đen và nước xám: r = 40 l/(người.năm).
– Bể tự hoại chỉ xử lý nước đen từ khu vệ sinh: r = 30 l/(người.năm).
T – khoảng thời gian giữa 2 lần hút cặn, năm.
– Dung tích phần váng nổi Vv thường được lấy bằng (0,4 – 0,5)Vt hay có thể lấy sơ bộ với chiều cao lớp váng bằng 0,2 – 0,3 m. Trong trường hợp bể tự hoại tiếp nhận nước thải từ nhà bếp, nhà ăn, cần tăng dung tích vùng chứa bùn cặn và váng lên thêm 50%.
– Dung tích phần lưu không trên mặt nước của bể tự hoại Vk được lấy bằng 20% dung ích ướt, hoặc theo cấu tạo bể, với chiều cao phần lưu không (tính từ mặt nước đến nắp bể) không nhỏ hơn 0,2 m. Phần lưu không giữa các ngăn của bể tự hoại phải được thông với nhau và có ống thông hơi.
*** Cách tính giản lược, áp dụng cho bể tự hoại hộ và nhóm hộ gia đình:
Đối với bể tự hoại xử lý nước thải sinh hoạt cho các hộ và nhóm hộ gia đình, để cho đơn giản lấy nhiệt độ trung bình của nước thải bằng 20oC. Dung tích ướt tối thiểu của bể tự hoại xử lý nước đen và nước xám bằng:
Vư = (N.qo.tn + 24 + 56.T)/1000 (6)
Tương tự, dung tích ướt của bể tự hoại xử lý nước đen từ khu vệ sinh bằng:
Vư = (N.qo.tn + 24 + 42.T)/1000 (7)
Hiểu đơn giản là bể tự hoại dùng để chỉ chứa nước thải từ bồn cầu, tiểu thì áp dụng công thức (7), còn nếu tắm giặt,.. đều cho vào thì áp dụng công thức (6).
– Đối với bể tự hoại xử lý nước thải cho các hộ gia đình đơn lẻ, có thể xác định sơ bộ dung tích ướt tối thiểu của bể một cách đơn giản hơn nữa, theo số người thực tế sử dụng bể, theo công thức:
Vư = N.Vo (8)
Trong đó: Vo là dung tích ướt đơn vị của bể tự hoại:
Vo = 0,34 m3/người đến 0,60 m3/người, nếu bể xử lý cả nước đen và nước xám;
Vo = 0,27m3/người đến 0,30m3/người, nếu bể chỉ xử lý nước đen từ khu vệ sinh.
Số người sử dụng tăng thì dung tích đơn vị giảm.
Bảng 3: Kích thước tối thiểu của bể tự hoại xử lý nước đen và nước xám
| Số người sử dụng N, người | Chiều cao lớp nước Hư, m | Chiều rộng bể B, m | Chiều dài ngăn thứ nhất L1, m | Chiều dài ngăn thứ hai L2, m | Dung tích ướt Vư, m3 | Dung tích đơn vị m3/người |
| 5 | 1.2 | 0.8 | 2.1 | 1.0 | 3.0 | 0.60 |
| 10 | 1.2 | 0.8 | 2.6 | 1.0 | 3.4 | 0.34 |
| 20 | 1.4 | 1.2 | 3.1 | 1.0 | 6.8 | 0.34 |
| 50 | 1.4 | 1.8 | 4.5 | 1.4 | 17.1 | 0.34 |
| 100 | 2.0 | 2.0 | 5.5 | 1.6 | 28.2 | 0.28 |
Kích thước bể tự hoại nêu trong bảng là kích thước hữu ích tối thiểu, không kể tường và vách ngăn, được tính với tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt 150 lít/người.ngày, nhiệt độ trung bình của nước thải là 20oC, chu kỳ hút cặn 3 năm/lần.
Bảng 4: Kích thước tối thiểu của bể tự hoại xử lý nước đen
| Số người sử dụng N, người |
Chiều cao lớp nước Hư, m |
Chiều rộng bể B, m |
Chiều dài ngăn thứ nhất L1, m |
Chiều dài ngăn thứ hai L2, m |
Dung tích ướt Vư , m3 |
Dung tích đơn vị m3/người |
| 5 | 1.2 | 0.7 | 1.2 | 0.6 | 1.5 | 0.30 |
| 10 | 1.2 | 1.0 | 1.6 | 0.7 | 2.8 | 0.28 |
| 20 | 1.4 | 1.0 | 2.9 | 1.0 | 5.4 | 0.27 |
| 50 | 1.6 | 1.8 | 3.3 | 1.4 | 13.5 | 0.27 |
| 100 | 2.0 | 2.0 | 4.4 | 1.6 | 24.0 | 0.24 |
Kích thước bể tự hoại nêu trong bảng là kích thước hữu ích tối thiểu, không kể tường và vách ngăn, được tính với lượng nước đen từ khu vệ sinh chảy vào bể tự hoại 60 lít/người.ngày, nhiệt độ trung bình của nước thải là 20oC, chu kỳ hút cặn 3 năm/lần.
Để tránh lớp váng nổi trên mặt nước, phải bố trí Tê dẫn nước vào ra ngập dưới mặt nước không ít hơn 0,4m (đảm bảo cách mặt dưới lớp váng cặn không dưới 0,15m).
Đồng thời, để tránh sục cặn, bùn từ đáy bể, miệng Tê dẫn nước vào và ra phải cách lớp bùn cao nhất không dưới 0,3m. Đầu trên của Tê cao hơn mặt nước không ít hơn 0,15m.
Không nên dẫn nước vào bể qua ống đứng thoát nước để tránh xáo trộn và sục bùn, cặn trong bề.
Cốt đáy ống vào cao hơn đáy ống ra ít nhất 5cm. Để đảm bảo chế độ tự chảy và tránh ngập cục bộ, đáy ống ra phải cao hơn mực nước cao nhất trong cống tiếp nhận nước thải sau bể tự hoại và mực nước ngầm cao nhất.
Các ống dẫn nước vào, ra và giữa các ngăn phải được đặt so le nhau để quảng đường nước chảy trong bể dài nhất, tránh hiện tượng chảy tắt.
Trên các vách ngăn trong bể có cửa thông nước hoặc cút dẫn nước. Khoảng cách mép trên cửa thông nước đến mặt nước không dưới 0,3m để tránh váng cặn tràn sang ngăn sau.
Phổ biến ở Việt Nam là bể tự hoại cấu tạo gồm 2 ngăn hoặc 3 ngăn. Bể thường có dạng chữ nhật, vuông hoặc tròn;
Bể tự hoại 2 ngăn gồm: ngăn chứa chiếm 2/3 V và ngăn lắng chiếm 1/3 V
Bể tự hoại 3 ngăn gồm: ngăn chứa chiếm ½ V, ngăn lắng và ngăn lọc chiếm ¼ V
Bể tự hoại phải có ống thông hơi, đường kính không dưới 60mm, dẫn lên cao trên mái nhà ít nhất 0,4m để tránh mùi, khí độc hại.