Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m3/ngày đêm

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m3/ngày đêm

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và Tên: LÊ TIẾN KỲ MSSV: 106108040 Ngành học: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Lớp: 07DMT1 1 Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m3/ ngày.đêm 2 Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp: - Tổng quan về xử lý nước thải sinh hoạt - Giới thiệu điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hóa – xã hội, điều kiện cơ sở hạ tầng và hiện trạng môi trường thành phố Tân An, tỉnh Long An - Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An - Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất - Dự trù kinh phí thực hiện 3 Ngày giao Đồ án tốt nghiệp: 01/04/2011 4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/07/2011 5 Họ tên giáo viên hướng dẫn: Th.S Trần Thị Tường Vân

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn TP.HCM, ngày… tháng….năm 2011 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): ………

Đơn vị: ………

Ngày bảo vệ: ………

Điểm tổng kết: ………

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined

1 Lý do chọn đề tài Error! Bookmark not defined

2 Mục tiêu của đề tài Error! Bookmark not defined

3 Giới hạn của đề tài Error! Bookmark not defined

4 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined

5 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢIError! Bookmark not defined 1.1 Phương pháp xử lý cơ học Error! Bookmark not defined

1.1.1 Song chắn rác và lưới chắn rác Error! Bookmark not defined

a Song chắn rác Error! Bookmark not defined

b Lưới chắn rác Error! Bookmark not defined

1.1.2 Bể lắng cát Error! Bookmark not defined

1.1.3 Bể tách dầu mỡ Error! Bookmark not defined

1.1.4 Bể điều hòa Error! Bookmark not defined

1.1.5 Bể lắng 7

1.1.6 Bể lọc Error! Bookmark not defined

1.2 Phương pháp xử lý hóa học Error! Bookmark not defined

1.2.1 Phương pháp trung hoà Error! Bookmark not defined

1.2.2 Phương pháp đông tụ và keo tụ Error! Bookmark not defined

1.2.3 Phương pháp điện hoá học Error! Bookmark not defined

1.2.5 Phương pháp quang xúc tác Error! Bookmark not defined

1.3 Phương pháp xử lý hóa lý Error! Bookmark not defined

1.3.1 Tuyển nổi Error! Bookmark not defined

1.3.2 Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.Error! Bookmark not defined

1.3.3 Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi

phun, qua các tấm xốp) Error! Bookmark not defined

1.3.4 Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không; tuyển nổi

không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).Error! Bookmark not defined 1.3.5 Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.Error! Bookmark not defined 1.3.6 Trích ly Error! Bookmark not defined

1.3.7 Hấp thụ Error! Bookmark not defined

1.3.8 Hấp phụ Error! Bookmark not defined

1.3.9 Chưng bay hơi Error! Bookmark not defined

1.3.10 Trao đổi ion Error! Bookmark not defined

1.3.11 Tách bằng màng Error! Bookmark not defined

a Thẩm thấu ngược Error! Bookmark not defined

b Siêu lọc Error! Bookmark not defined

c Thẩm tách và điện thẩm tách Error! Bookmark not defined

1.4 Phương pháp xử lý sinh học Error! Bookmark not defined

1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thảiError! Bookmark not defined 1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiênError! Bookmark not defined

1.4.2.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọcError! Bookmark not defined

1.4.2.2 Ao hồ sinh học Error! Bookmark not defined

1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo Error! Bookmark not defined

1.4.3.1 Các công trình xử lý sinh học hiếu khíError! Bookmark not defined

1.4.3.2 Các công trình xử lý sinh học kị khíError! Bookmark not defined

1.5 Phương pháp khử trùng Error! Bookmark not defined

1.5.1 Khử trùng bằng Clo và hợp chất của CloError! Bookmark not defined

1.5.3 Khử trùng bằng tia cực tím Error! Bookmark not defined

1.5.4 Khử trùng bằng một số phương pháp khácError! Bookmark not defined

1.6 Phương pháp xử lý cặn: Error! Bookmark not defined

1.7 Một số công nghệ xử lý nước thải của các đô thị ở Việt NamError! Bookmark not defined

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ TÂN AN, TỈNH LONG AN

Error! Bookmark not defined

2.1 Sơ lược về tỉnh Long An Error! Bookmark not defined

2.1.1 Điều kiện tự nhiên, xã hội tỉnh Long AnError! Bookmark not defined

2.2 Sơ lược về thành phố Tân An, tỉnh Long An: 48

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝError! Bookmark not defined

3.1 Nguồn gốc, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt.Error! Bookmark not defined

3.2 Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạtError! Bookmark not defined

3.2.1 Các chỉ tiêu lí học Error! Bookmark not defined

3.2.2 Các chỉ tiêu hóa học và sinh hóa Error! Bookmark not defined

3.3 Xác định các thông số tính toán Error! Bookmark not defined

3.3.1 Xác định lưu lượng tính toán nước thải sinh hoạt thành phố Tân AnError! Bookmark not defined

3.3.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An.Error! Bookmark not defined 3.3.3 Xác định mức độ cần xử lý nước thải Error! Bookmark not defined

3.4 Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạtError! Bookmark not defined

3.4.1 Phương án 1 Error! Bookmark not defined

3.4.2 Phương án 2 70

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Error! Bookmark not defined

4.1 Các thông số tính toán: Error! Bookmark not defined

4.2 Tính toán thiết kế các phương án: Error! Bookmark not defined

4.2.1 Phương án 1 Error! Bookmark not defined

4.2.1.1 Song chắn rác (SCR) Error! Bookmark not defined

4.2.1.2 Ngăn tiếp nhận Error! Bookmark not defined

4.2.1.3 Bể điều hòa Error! Bookmark not defined

4.2.1.4 Bể lắng I Error! Bookmark not defined

4.2.1.5 Bể Aerotank Error! Bookmark not defined

4.2.1.6 Bể lắng II Error! Bookmark not defined

4.2.1.7 Bể tiếp xúc – khử trùng Khử trùng bằng ClorinError! Bookmark not defined

4.2.1.8 Bể chứa bùn Error! Bookmark not defined

4.2.1.9 Máy ép bùn Error! Bookmark not defined

4.2.2 Phương án 2 Error! Bookmark not defined

4.2.2.1 Bể lọc sinh học nhỏ giọt Error! Bookmark not defined

4.2.2.2 Bể lắng II Error! Bookmark not defined

4.2.2.3 Sân phơi bùn Error! Bookmark not defined.1

CHƯƠNG V: KHAI TOÁN KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁNError! Bookmark not defined 5.1 Tính toán kinh tế cho phương án 1: Error! Bookmark not defined

5.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Error! Bookmark not defined

5.1.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Error! Bookmark not defined

5.1.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị Error! Bookmark not defined

5.1.2 Chi phí quản lý và vận hành: Error! Bookmark not defined

5.1.2.1 Chi phí nhân công Error! Bookmark not defined

5.1.2.2 Chi phí điện năng Error! Bookmark not defined.4

5.1.2.3 Chi phí hóa chất Error! Bookmark not defined

5.1.2.4 Chi phí bảo trì, sửa chữa Error! Bookmark not defined

5.1.3 Tổng chi phí đầu tư Error! Bookmark not defined

5.2 Tính toán kinh tế cho phương án 2: Error! Bookmark not defined

5.2.1 Vốn đầu tư xây dựng: Error! Bookmark not defined

5.2.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Error! Bookmark not defined

5.2.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị Error! Bookmark not defined

5.2.2 Chi phí quản lý và vận hành: Error! Bookmark not defined

5.2.2.1 Chi phí nhân công Error! Bookmark not defined

5.2.2.2 Chi phí điện năng Error! Bookmark not defined

5.2.2.3 Chi phí hóa chất Error! Bookmark not defined

5.2.2.4 Chi phí bảo trì, sửa chữa Error! Bookmark not defined

5.2.3 Tổng chi phí đầu tư Error! Bookmark not defined.8

5.3 So sánh 2 phương án 118

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined 6.1 Kết luận Error! Bookmark not defined 6.2 Kiến nghị Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt 56

Bảng 3.2 Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt 60

Bảng 3.3: Kết quả phân tích các mẫu nước thải 65

Bảng 3.4: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu của các mẫu phân tích 65

Bảng 3.5 Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L) 66

Bảng 3.6: Mức độ xử lý cần đạt được 67

Bảng 4.1: Kết quả tính toán mương dẫn và SCR 75

Bảng 4.2: Tóm tắt thông số tính toán ngăn tiếp nhận 77

Bảng 4.3: Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa 80

Bảng 4.4: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng 1 85

Bảng 4.5: Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank 92

Bảng 4.6: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng 2 97

Bảng 4.7: Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng 101

Bảng 4.8: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt 107

Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể lắng 2 phương án 2 111

Bảng 5.1: chi phí đầu tư xây dựng phương án 1 113

Bảng 5.2: chi phí đầu tư trang thiết bị phương án 1 113

Bảng 5.3: Chi phí điện năng phương án 1 114

Bảng 5.4: Chi phí đầu tư xây dựng phương án 2 115

Bảng 5.5: Chi phí đầu tư trang thiết bị phương án 2 116

Bảng 5.6: chi phí điện năng phương án 2 117

Bảng 5.7: So sánh chi phí 2 phương án 118

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Song chắn rác 4

Hình 1.2: Quá trình tạo bông cặn 9

Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác 13

Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học 22

Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học 23

Hình 1.6: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten truyền thống 26

Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc 27

Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thoáng kéo dài 27

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh 28

Hình 1.10: Bể Oxytank 28

Hình 1.11: Bể USAB 32

Hình 2.1: Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An 42

Hình 3.1: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 1 64

Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 3 64

Hình 3.3: Phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm 66

Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 1 68

Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 2 70

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại Vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão Để phát triển bền vững chúng ta cần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi trường Một trong những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại thành phố Tân An diễn

ra nhanh chóng, với bước phát triển từ thị xã trở thành thành phố trực thuộc tỉnh đạt chuẩn đô thị loại 3 Kéo theo đó là sự gia tăng dân số nhanh chóng, nhất là sự gia tăng dân số do di cư đến thành phố Tân An Nước thải, rác thải sinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của người dân chưa được thu gom xử lý, hoặc có nhưng ở quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trường tại đây ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng

Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của nước thải khi xả ra nguồn tiếp nhận là sông Vàm Cỏ Tây

2 Mục tiêu của đề tài

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt mới cho thành phố Tân An, đáp ứng được yêu cầu xử lý đặt ra hiện nay

3 Giới hạn của đề tài

Quá trình thực hiện đề tài có một số giới hạn sau:

- Thời gian thực hiện đề tài ngắn: từ 01.04.2011 đến 12.07.2011

- Đề tài được thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính nước thải sinh hoạt của khu dân cư thành phố Tân An trên địa bàn phường 1, 2, 3, từ đó tính

- Nước thải sinh hoạt phường 1, 2, 3 được phân tích qua các chỉ tiêu chính gồm pH, BOD, COD, MLSS, tổng Nitơ, tổng Photpho, từ đó làm số liệu tính toán thiết kế hệ thống xử lý

4 Nội dung của đề tài

- Tổng hợp các tài liệu có liên quan về các phương pháp xử lý nước

thải

- Thu thập các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và

hiện trạng môi trường của thành phố Tân An

- Tìm hiểu đặc tính nước thải sinh hoạt nói chung và phân tích thành

phần tích chất nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An

- Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân

An

- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và khai toán kinh tế cho các phương án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp để thiết kế trạm

xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân An

- Thể hiện sơ đồ công nghệ xử lý của phương án lựa chọn trên các bản

vẽ kỹ thuật

5 Phương pháp thực hiện

- Phương pháp tổng hợp tài liệu

- Phương pháp điều tra khảo sát

- Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước thải

- Phương pháp so sánh các qui trình công nghệ xử lý nước thải khu dân

1.1.1 Song chắn rác và lưới chắn rác

a Song chắn rác

Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lơn như: nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau như tránh hỏng bơm, tránh tắc nghẽn đường ống, mương dẫn

Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại:

* Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm

* Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm

Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s) Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe

hở của các song thay đổi

Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có

dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục Song chắn rác với cào rác cơ giới

hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động

rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn Khi lượng rác trên 1 Tấn/ngày.đêm cần phải thêm máy nghiền rác dự phòng Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hóa Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy

b Lưới chắn rác

Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm

Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa

Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho

đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn

1.1.2 Bể lắng cát

Hình 1.1: Song chắn rác

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình

và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có

bể lắng cát Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng

Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn

− Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn

ra ngoài

− Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh lượng chất hữu

cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tượng

Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựng nền nhân tạo Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nước thấm xuống Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát

1.1.3 Bể tách dầu mỡ

Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép dầu thường có lẫn dầu mỡ Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước Nước thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các thủy vực Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu,

mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lí nước thải

1.1.4 Bể điều hòa

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Có 2 loại bể điều hòa:

− Bể điều hòa lưu lượng

− Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng

kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương

án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý,

và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải

− Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian)

1.1.6 Bể lọc

Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ cơ học

Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử và xả lại vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý

sơ bộ trước khi qua giai đoạn xử lý sinh học

Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc thường được phân loại như sau:

+ Lọc qua vách lọc

+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt

trường

Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là

giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải

1.2.1 Phương pháp trung hoà

Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 -7.6

Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải

Một số hóa chất dung để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO,

Các phương pháp trung hòa bao gồm:

- Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm

- Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH,

- Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid

Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:

- Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng

Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học

1.2.2 Phương pháp đông tụ và keo tụ

Trong nước tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau Các chất này có thể dùng phương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng:

 d > 10-4 mm : dùng phương pháp lắng lọc

 d < 10-4 mm : phải kết hợp phương pháp cơ học cùng phương pháp hoá học Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửng lắng theo => gọi là phương pháp keo tụ trong xử lý nước Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn

Phèn nhôm: Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O Độ hòa tan của phèn

Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

 pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân

 pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất

 pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt

C Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như: thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng…

Phèn sắt: Phèn sắt FeSO4.7H2O Độ hòa tan của phèn nhôm

C là 265 g/l Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở

pH >9

Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):

- Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị

- pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn

- Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4

 Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6

1.2.3 Phương pháp điện hoá học

Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý

Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở catod

Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có

lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc

1.2.4 Oxy hóa khử

Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ

và vô cơ Dạng hữu cơ bao gồm đam, mỡ đường, các chất chứa phenol, nitơ,

Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp sinh hoá Nhưng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí được bằng phương pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng như đồng, chì, niken, coban, sắt, mangan, crom, ) Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hoá khử

 Oxy hoá bằng Clo

Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi

ra khỏi nước thải

 Oxy hoá bằng hyđro peoxit

xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh

 Oxy hoá bằng oxy trong không khí

Ngoài chức năng là oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt ra khỏi nước cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nước thải của nhà

máy giấy, chế biến dầu mỏ Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hoá trị của lưu huỳnh từ -2 đến -6

S 2- > S > S 10 O 6 2- > S 2 O 3 2- > SO 3 2- > SO 4

2- Oxy hoá bằng pyroluzit

sau :

Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá Chế độ oxy hoá tối ưu như sau: Lượng MnO2 tiêu tốn: MnO2 bằng 4 lần so với lượng tính toán theo

Quá trình oxy hoá này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2

 Ozon hóa

Phương pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị

lạ có trong nước Quá trình oxy hoá có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản

có thể tóm tắt như sau:

Cat + năng lượng ánh sáng → * Cat

* Cat + chất thải → * chất thải + Cat

* Chất thải → sản phẩm

Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc

chất cho hiệu quả cao TiO2 rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và urea (Kogo et al 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ nhƣ dimethyl phosphate

bị

giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị oxy hóa

+ Loại đƣợc các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học

+ Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật

+ Có thể thu hồi các chất khác nhau

+ Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn

1.3.1 Tuyển nổi

Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên

Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng đẻ khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng

là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Phân loại :

1.3.2 Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học

Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ

1.3.3 Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp)

 Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thường được sử dụng

để xử lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị

cơ giới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động

 Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp

 Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với các biện pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của aeroten, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử

lý nước thải có tính xâm thực cao

 Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu về kích thướt các bọt khí

1.3.4 Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không ; tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước)

Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thướt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch (nước thải) bão hoà không khí Sau đó không khí tự tách

ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các chất bẩn

Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành : tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nồi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước

1.3.5 Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học

 Tuyển nổi điện

Khi dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trong các điện cực (catot)

sẽ tạo ra khí hydro Kết quả nước thải được bão hoà bởi các bọt khí và khi nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt Ngoài ra nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện

đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nước, trạng thái các chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá khử xãy ra

Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:

 Thành phần hoá học nước thải

 Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)

 Các thông số của dòng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất

 Tuyển nổi sinh học và hoá học

Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 Cặn từ bể lắng đợt 1 được tập trung vào

C trong vài ngày Do sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùng

nổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt Kết quả cặn giảm được độ ẩm tới 80 % 1.3.6 Trích ly

Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ

ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố Như vậy trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân

bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch Phương pháp tách chất bẩn hoà tan như vậy gọi là phương pháp trích ly

Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi

Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau: cho dung môi vào trong nước thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng Tiếp đó cho qua bể lắng

Do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ tách biệt chúng ra bằng phương pháp cơ học

Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thải thì phải trích ly nhiều lần Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thải thì dẫn nước thải từ trên xuống và dung môi từ dưới lên Ngược lại nếu dung môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước thải thì cho nước chuyển động từ dưới lên, dung môi từ trên xuống

Phân loại:

Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm):

Tháp trích ly với vòng đệm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp

và cho hiệu suất cao Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầu than đá hay bằng butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl

Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun Chiều cao tháp thương lấy bằng 6m

Tháp trích ly kiểu vòi phun tia

Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tố quyết định Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích thướt và điều kiện công tác của

nó có thể đạt được mức độ phân tán cao

Tháp trích ly với đĩa roto quay

Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành nhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly được các chất bẩn dạng nhũ tương trong nước thải

Hiệu suất và khả năng vận chuyển cũa thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vào kích thướt bên trong: đường kính tháp, đường kính đĩa, đường kính các vòng stato và chiều cao mỗi ngăn

Tháp trích ly kiểu rung

Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha nước – dung môi được phân tán và khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp

Tháp trích ly kiều lắng – trộn

Tháp trích ly kiểu lắng trộn được dùng với lưu lượng lớn và số bậc khá cao Theo cấu tạo, có thể là loại đứnghoặc loại ngang

1.3.7 Hấp thụ

Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hoà tan vào nước

mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu

Các chất hấp thụ thướng dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ mạ sắt,… Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ Lượng chất hấp thụ này tuỳ thuộc vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm

Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất

hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động

Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp phụ có thể bị giải hấp phụ và chuyển ngược lại vào chất thải Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính, và các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng

1.3.9 Chưng bay hơi

Khi chất hữu cơ dễ bay hơi cùng với nước tạo thành hỗn hợp đẳng sôi thì người ta dùng phương pháp chưng bay hơi để tách các chất đó cùng bay theo hơi nước

Nhiều hỗn hợp đẳng sôi khi ngưng tụ sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do

đó dễ dàng tách các chất bẩn ra khỏi dung dịch bão hoà Tuy nhiên nhiều khi chúng không hình thành các lớp riêng biệt do độ hoà tan của lớp ngưng với chất bẩn rất lớn Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sử dụng sau khi xử lý bằng phương pháp trích ly

1.3.10 Trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, … cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và chất phóng xạ

Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức

độ xử lý cao Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nứơc thải

 Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan

 Các chất trao đổi ion

Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc

tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm

có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, …

- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước) ,

humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu

lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử Ví dụ, các chất trao đổi cation

cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R –

 Cơ sở quá trình trao đổi ion

Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau:

lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion

năng trao đổi ion

pha

màng chất lỏng

1.3.11 Tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng

Phân loại:

 Khái niệm: Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm Ơ tại một áp suất nhất định, sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất thẩm thấu

 Cơ chế: Người ta cho rằng nếu như chiều dày của lớp phân tử nước

bị hấp phụ bằng hay lớn hơn nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của áp suất thì chỉ có nước sạch đi qua; mặt dầu kích thứơt của nhiều ion nhỏ hơn kích thướt của phân tử nứơc Các màng hydrat cùa các ion này đã cản trở không cho chúng đi qua mao quản của màng Kích thướt lớp màng hydrat của các ion khác nhau sẽ khác nhau

 Thiết bị: Để có thể thiết kế một thiết bị thẩm thấu ngược ta cần biết thành phần và số lượng nước thải, nhiệt độ và áp suất thẩm thấu

b Siêu lọc

 Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào

áp suất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một số cấu tử khác Điều khác biệt là ở chỗ siêu lọc thưởng sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi khuẩn, tinh bột, đất sét, …) Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để

khử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao

 Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phân tách các chất hoà tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải Sau quá trình siêu lọc nhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá

trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc của chất vô cơ

c Thẩm tách và điện thẩm tách

 Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng khuếch tán không bằng nhau qua màng Tốc độ khuếch tán có liên quan đến gradien nồng độ qua màng

1.4 Phương pháp xử lý sinh học

1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thải

 Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải

Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí, kị khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ tạo thành tế bào vi khuẩn mới Vi khuẩn trong bể bùn hoạt

Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn

nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter Ngoài ra còn có các loại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum Ngoài các

vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn

hoạt tính Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm

cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh

 Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn

có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống

xử lý vào hoạt động ổn định có thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đó cho thêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử

lý Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn:

Giai đoạn thích nghi (lag-phase): Xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào

Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường

Giai đoạn cân bằng (stationary phase): Lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết,

số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi

Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số lượng

vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khả

Đồ thị trên chỉ mô tả sự tăng trưởng của một quần thể vi khuẩn đơn độc Thực tế trong bể xử lý có nhiều quần thể khác nhau và có đồ thị tăng trưởng giống nhau về dạng nhưng khác nhau về thời gian tăng trưởng cũng như đỉnh của đồ thị Trong một giai đoạn bất kỳ nào đó sẽ có một loài có số lượng chủ đạo do ở thời điểm đó các điều kiện như pH, oxy, dinh dưỡng, nhiệt độ phù hợp cho loài đó Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong bể xử lý được biểu diễn như sau:

Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học

Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian tồn lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có thể sinh sản được Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn ) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn

1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên

1.4.2.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật

Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K

Nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại

Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc

Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học

Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất

1.4.2.2 Ao hồ sinh học

Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao Quy trình được tóm tắt như sau:

Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi → Các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý

 Hồ tùy nghi

Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu

 Hồ ổn định bậc ba

để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III) Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá

1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo

Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo có thể kể đến hai quá trình

1.4.3.1 Các công trình xử lý sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt động sống của si sinh vật hiếu khí Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẩm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô

số vi khuẩn và vi sinh vật khác Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh Như vậy các chất hữu cơ có

độc hại cho môi trường

Quá trình sinh học hiếu khí có thể diễn ra tóm tắt như sau:

Vi sinh vật hiếu khí

Một số loại công trình thường dùng trong xử lý nước thải:

Hình 1.6: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten truyền thống

b Bể Aeroten tải trọng cao

Hoạt động của bể Aeroten tải trọng cao tương tự như bể có dòng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và có hiệu suất làm sạch cũng cao, sử

dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp

Nước thải đi vào có đọ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500 mg/l Tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000 mg BOD/g bùn (không cho) trong một ngày đêm

c Bể Aeroten có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy

Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aeroten được giảm dần từ đầu đến cuối bể do

đó nhu cầu cung cấp oxy cũng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ

Ưu điểm:

máy thổi khí

trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất Nitơ

d Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định(Contact Stabilitation)

Bể có 2 ngăn: Ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh

Tuần hoàn bùn

Nước thải

nguồn tiếp nhận

Bể lắngđợt 2

Xả ra

Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc

Ưu điểm của dạng bể này là Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc cĩ dung tích nhỏ,

chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, cĩ thể ứng dụng

cho nước thải cĩ hàm lượng keo cao

e Bể Aeroten làm thống kéo dài

Tuầ n hoà n bù n hoạt tính

Bể Aerotank là m thoá ng ké o dà i

20 -30 giờ lưu nươc trong bể Nướ c thả i

Lướ i chắ n rá c

Bể lắ ng đợt 2

Xả ra nguồ n tiế p nhậ n

Định kỳ xả bù n hoạt tính thừ a

Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thống kéo dài

f Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh

Xả bù n tươi

Bể lắ ng đợt 1 Nướ c thả i

Xả bù n hoạt tính thừ a Tuầ n hoà n bù n

Bể lắ ng đợt 2 nguồn tiếp nhận

Xả ra Má y khuấ y bề mặ t

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh

Ưu điểm: Pha lỗng ngay tức khác nồng độ các chất ơ nhiễm trong tồn

thể tích bể, khơng xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp

dụng thích hợp cho loại nước thải cĩ chỉ số bùn cao, cặn khĩ lắng

g Oxytank

Dựa trên nguyên lý làm việc của Aeroten khuấy đảo hồn chỉnh người ta

thay khơng khí nén bằng sục khí oxy tinh khiết

Hình 1.10: Bể Oxytank

Ưu điểm:

h Mương oxy hĩa

Mương oxy hĩa là dạng cải tiến của bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh cĩ

dạng vịng hình chữ O làm viếc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch

bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương

i Bể lọc sinh học – Biofilter

Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các chất hữu cơ có

trong nước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám Có 2 dạng:

+ Bể lọc sinh học nhỏ giọt: Là bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập nước Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l Với lưu

j Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors)

RBC gồm một loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC Những đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ Trong khi vận hành, sinh vật tăng trưởng sẽ bám dính vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên toàn bộ bề mặt ướt của đĩa

Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí

k Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor)

SBR là một bể dạng của bể Aeroten Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn rác, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào

bể Ưu điểm là khử được các hợp chất Nitơ, photpho khi vận hành đúng quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí

Bể SBR hoạt động theo 5 pha:

+ Pha làm đầy (fill): Thời gian bơm nước vào bể kéo dài từ 1 – 3 giờ Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy Trong bể