Xử lý nước thải trong hồ sinh học

Tảo:thường là Chlamydomonas chịu sulphide, tạo lớp mỏng trên bề mặt vận hành hồ sinh vật kỵ khí • lắng các chất rắn có thể lắng được và • phân huỷ kỵ khí mạnh >15oC và lượng khí sinh học

Dù ¸n:

Biªn so¹n tµi liÖu gi¶ng d¹y

vÒ VÖ sinh chi phÝ thÊp vµ bÒn v÷ng

(Dù ¸n LCST)

M· sè: ASI/B7-301/98/679-024

Đơn vị tài trợ: Khối Cộng đồng Châu Âu (EU)

Thuộc chương trình: Cộng đồng châu Âu liên kết với Châu á (EU ASIA link program) Các đơn vị tham gia Dự án:

•Trường Đại học Xây dựng Hà nội (Việt nam)

•Trường Đại học Tổng hợp Linkoeping (Thuỵ điển)

•Trường Đại học Tổng hợp Leeds (Anh)

•Trường Đại học Kỹ thuật Hamburg - Harburg (Đức)

Chủ nhiệm dự án: TS Nguyễn Việt Anh

Bộ môn Cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật Môi trường, ĐHXD Hà Nội

Địa chỉ liên hệ: Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, Hà Nội, Việt Nam.

Xö lý n−íc th¶i trong Hå sinh häc

Gi¸o s− Duncan Mara Tr−êng §HTH Leeds, V−¬ng quèc Anh

Hå sinh häc Andora Giai ®o¹n I

Nairobi, Kenya -1980

Hå tuú tiÖn: 700 × 300 m

Hå hiÕu khÝ: 300 × 300 m C«ng suÊt thiÕt kÕ:

30 000 m3/ ngµy

1992: Dandora G.đoạn sáu đơn nguyên bổ sung

II-C.suất thiết kế giai đoạn I

và II: 80 000m3/ ngày

Giai đoạn II: xây dựng thêm hồ sinh vật kỵ khí trước từng đơn nguyên trong số 8 ư C.suất thiết kế sẽ là: 160 000 m 3 / ngày

Tr¹m xö lý n−íc th¶i T©y Melbourne, Australia

1667 ha WSP, xö lý

~366 000 m 3 / ngµy

← Ca’ng VÞnh Phillip

Melbourne: 1 trong 3 hÖ thèng WSP

“55 §«ng”

‘Hå thø nhÊt cao t¶i:

phÇn kþ khÝ s©u , phÇn n«ng h¬n ®−îc

sôc khÝ

9 hå sinh vËt hiÕu khÝ nh»m lo¹i bá FC vµ N

Mçi hå réng:

200 × 1500 m

USA:

~7500

sè d©n

<5000)

Ginebra, Valle del Cauca, Colombia

Hå sinh häc kþ khÝ, thêi gian lưu nưíc 2 ngµy

Hå sinh vËt tuú tiÖn, lưu nưíc 5 ngµy

MÝa ®ưîc tưíi nưíc hå

N−íc hå sinh vËt tuú tiÖn vµ hiÕu khÝ cã mµu xanh do t¶o

sinh tr−ëng trong n−íc hå

T¶o tù di chuyÓn

®−îc th−êng cã mét hoÆc nhiÒu

‘roi’

T¶o di chuyÓn

®−îc vµ kh«ng di chuyÓn

®−îc

Vi khuÈn

BOD n−íc th¶i TÕ bµo

míi

Xây dựng hồ rất đơn giản,

chỉ cần đào đất

Phải lót nếu đất có độ thấm cao

and reliable

Nhược điểm của các quy trình

xử lý truyền thống tại các nước

đang phát triển

• chi phí ư rất cao, xét về vốn đầu tư và chi phí VH&BD

• - nhu cầu ngoại hối lớn

• (kể ca’ mua t.bị, phụ tùng thay thế)

• đòi hỏi Nhân công lành nghề để đảm bảo VH&BD tốt

• Khả năng loại bỏ mầm bệnh từ phân rất kém

– chỉ 90 – 99 % — chỉ chỉ 90ư99% ?? ??

ặ

So sánh giữa xử lý nước thải trong

™ Cơ bản là sự lựa chọn giữa

đất và điện:

• Chi phí mua đất là một khoản đầu tư

• Chi phí mua điện mất đi vĩnh viễn

hồ kỵ khí

• Tải trọng chất hữu cơ (BOD) cao → không có

ôxy hoà tan

• độ sâu từ 1–5 m; tuỳ thuộc vào điều kiện đất – thông thường 2–4 m

• không có (hoặc rất ít) ta’o → di → di ện tích bề mặt không quan trọng

Tảo:thường là

Chlamydomonas

chịu sulphide, tạo lớp mỏng trên bề mặt

vận hành hồ sinh vật kỵ khí

• lắng các chất rắn có thể lắng được và

• phân huỷ kỵ khí mạnh (>15oC) và lượng khí sinh học (CH4 & CO2) sinh ra lớn

• Hiệu suất loại bỏ BOD & SS cao

• Hoạt động tương tự một bể phốt hở

‘Biogas’: CH4, CO2

lớp bùn lớp váng

Khoảng 30% dòng BOD đầu vào thoát ra là biogas

ƒ Các vi khuẩn kỵ khí có mặt tương tự như trong

bể phốt và các bể phân huỷ kỵ khí khác → đòi hỏi các điều kiện môi trường giống như các

trường hợp trên (ví dụ như, pH >6,5)

Li = BOD ®Çu vµo

c¸c gi¸ trÞ thiÕt kÕ lo¹i bá λv & BOD

Thêi gian lưu nưíc tèi thiÓu

• TÝnh θ a

• Min θ a = 1 ngµy

• NÕu gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña θ a <1 ngµy

thi` lÊy θ a = 1 ngµy vµ tÝnh diÖn tÝch tÝnh to¸n dùa theo c«ng thøc:

A a = (Q × 1)/D a

• chủ yếu là do khí hydrogen sulphide (H2S)

• trong hồ sinh vật kỵ khí, sulphates (SO4 2ư) bị

khử nhờ vi khuẩn kỵ khí khử sulphate (như,

S2ư)

• Tỷ lệ sulphide tồn tại dưới dạng H2S phụ thuộc vào độ pH:

Lß mæ trung t©m CYPRUS

BOD trung b×nh = 1500−2000 mg/

Hå sinh vËt kþ khÝ , Cyprus

Hồ sinh vật tuỳ tiện

‰ có thể tiếp nhận nước thải thô: “hồ sinh vật

(ví dụ như nước từ hồ sinh vật kỵ khí hoặc hệ thống ‘cống đã tách cặn’): “ “ hồ sinh vật tuỳ tiện

bậc hai”

‰ xuất hiện rất nhiều các loại vi tảo, phần lớn di

động được – Nồng độ chlorophyll a khoảng

500ư2000 àg/l Bởi vậy nước hồ sinh vật tuỳ

tiện thường (hoặc phải) mang màu xanh đậm.

‰ thuyết hỗ sinh về vi khuẩn và tảo: tảo sản xuất

ra O2, lượng O2 này được các vi khuẩn dị dưỡng tiêu thụ và đến lượt mình sinh ra CO2

đựơc tiêu thụ bởi tảo.

‰ một lớp bùn mỏng dưới đáy hồ sinh vật tuỳ

tiện XL nước thải thô (phân huỷ kỵ khí mạnh

& sinh ra CH4).

‰ Giảm BOD đầu ra chủ yếu nhờ tảo (70– 90%) BOD “tảo” này rất khác biệt với BOD “nước

thải”.

T¶o s¶n xuÊt O2, chØ trong thêi gian cã ¸nh s¸ng ban ngµy

∴ c¸c møc biÕn ® ® æi DO hµng ngµy trong hå:

○ ~10 cm

● ~80 cm

d−íi bÒ mÆt

Sự biến đổi độ pH ban ngày:

• Tảo quang hợp - tiêu thụ CO2

• Nếu tốc độ tiêu thụ CO2 nhanh hơn tốc độ cung cấp CO2 từ quá trình trao đổi chất của VK hoặc từ khí quyển thì các ion Bicarbonate và Carbonate sẽ tách ra:

CO2 bị tảo tiêu thụ; OH OH− tích luỹ lại, do đó pH tăng

lên

• pH có thể tăng lên đến hơn 9, thậm chí tới 10.

ắ Rất quan trong trong quá trình loại trừ vi khuẩn có mặt trong phân:

pH >9.4 nhanh chóng loại trừ vi khuẩn trong

đó có E coli − ngoại lệ chính là Vibrio cholerae (vi khuẩn này sẽ bị sulphides trong hồ

sinh vật kỵ khí loại trừ).

§é s©u cña hå sinh vËt tuú tiÖn

Tỷ lệ dài – rộng của hồ sinh vật tuỳ tiện

‰ 2-3 – 1 nếu hồ tiếp nhận nước thải thô [nếu

nhiều hơn, bùn sẽ đọng lại gần cửa vào của hồ

(thay vì phân bố đều dưới lòng hồ) và có thể →

làm xuất hiện các đống bùn nhỏ làm tắc cửa vào hồ]

‰ có thể >3 – 1 nếu hồ tiếp nhận dòng thải đầu ra của hồ sinh vật kỵ khí

Thiết kế hồ sinh vật tuỳ tiện dựa vào tải trọng bề mặt Bod

‰ Ta’i trọng thiết kế là hàm của nhiệt độ:

Li = BOD đầu vào, mg/l *

:

c«ng thøc thiÕt kÕ chung:

™ C¨n cø vµo:

25 ° C

λ s = 350(1.107 − 0.002T) T−25

Thêi gian lưu nưíc tèi thiÓu

• Min θ f = 4 ngµy

• NÕu gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña θ f <4 ngµy, ta lÊy θ f = 4 ngµy vµ tÝnh l¹i diÖn tÝch hå theo c«ng thøc:

A f = (Q × 4)/D f

• Cho D f = 1.5 m

20 °C

Hồ sinh vật tuỳ tiện:

‰ Ta đã tính được diện tích, chọn chiều

sâu, tính thời gian lưu nước và BOD đầu ra

‰

‰ Gi Gi ờ ta kiểm tra khả năng sử dụng

nước thải sau xử lý để tưới hạn chế cho cây trồng (Hướng dẫn mới của WHO):

• ≤1 trứng giun/l (nhưng ≤0.1 trứng/l đối với trẻ dưới 15 bị phơi nhiễm)

2 Loại bỏ trứng giun

• Phương trình:

R (%) = 100[1 ư exp(ư0.41θ + 0.0085θ2)], Lấy: r = r = [1 ư exp(ư0.41θ + 0.0085θ2)]

• đầu tiên tính với Hồ kỵ khí (θa), sau đó

với hề tuỳ tiện (θf); sau đó:

‰ Lượng trứng giun trong nước ra khỏi hồ tuỳ tiện = [(Lượng trứng giun trong NT thô) ì (1 ư ra) ì (1 ư rf)]

Chất lượng nước sau hồ sinh học

BOD chưa lọc hay đã lọc?

‰ BOD ‘chưa lọc’ bao gồm cả BOD tảo

ắ Lọc qua giấy lọc GF/C (giảm cả BOD do một phần nhỏ không phải là BOD tảo ư nhưng ta’o chiếm tới 70ư90% giá trị của BOD đầu ra)

Tiªu chuÈn chÊt l−îng

h×nh thøc t¸i sö dông n−íc th¶i phæ biÕn ö ViÖt Nam – do vËy

th−êng kh«ng cÇn hå hiÕu khÝ