Chuyên đề xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên pptx

Khái niệm:Là những thủy vực trong tự nhiên gồm hệ sinh vật nguyên sinh động vật, thực vật, VSV đóng vai trò chủ chốt trong quá trình xử lý nước thải Trong hồ xảy ra các quá trình sinh

Khái niệm:

Là những thủy vực trong tự nhiên gồm hệ

sinh vật (nguyên sinh động vật, thực vật,

VSV ) đóng vai trò chủ chốt trong quá trình

xử lý nước thải

Trong hồ xảy ra các quá trình sinh hóa : hiếu khí, tùy tiện, yếm khí mà tùy thuộc vào độ sâu , nhu cầu oxy mà quá trình nào là chủ đạo

 Tầng mặt : SX bậc I

P/Ư quang hợp CO2 + H2O (CH2O)n + O2 d

Hô hấp ( CH2O)n + O2  CO2 + H2O +∆H

SX bậc IIphytoplankton  zooplankton(grazing)

 Tầng dưới : Quá trình oxy hóa CHC và Nitrat hóa

CHC vsv CO2 + H2O

Nhữucơ NH3 NO3

 Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong hồ do quá

trình khử BOD tính theo công thức :

X = Y× ( S0 S)/(1 + Kd×t) (mg/l)

• Kd : hệ số phân hủy nội bào (ngày-1)

• Y : hệ số tạo bùn max tính theo bùn tạo ra khi khử 1mg BOD5 (mg/mg)

 Chất lượng nước sau xử lý

BOD5 giảm, cặn lắng gồm chất rắn lơ lửng (SS) với lượng bùn X (mg/l) tạo thành và có thể thêm sinh khối tảo

 Lượng oxy cần thiết gồm phần để khử BOD , oxy hóa

NH4+ thành NO3- được tính theo công thức:

OC 0 = Q×(S 0 S)/1000×f -1,42×P x + 4,57× Q×(N 0 –

N)/1000 (kgO 2 /ngày)

Trong đó:

OC0: lượng oxy cần thiết ở đktc của phản ứng là 20°C

Q: lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày)

S0, S : BOD5 đầu vào , đầu ra (g/m3)

f :hệ số chuyển đổi BOD5 ra COD hay BOD20, thường f = 0,45-0,68

Px : phần sinh khối ra ngoài xả theo bùn dư =Yb×Q×(S0

-S)×1000 (kg/ngày)

1,42 : hệ số chuyển đổi từ sinh khối ra COD

N0,,N: tổng nitơ đầu vào, đầu ra (g/m3)

4,57 : hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3

-Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:

OCt = OC0×( Cs20/(β×Csh-Cd))/(1,024T-20×α)Trong đó

 β: hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng

muối Đối với nước thải thường lấy β=1

 Csh: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở T°C (mg/l)

 Cs20: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20°C

(mg/l)

 Cd: nồng độ oxy cần duy trì trong ao hồ (mg/l)

 Khi xử lý nước thải Cd =1,5-2 mg/l

 α: hệ số điều chỉnh lượng oxy tổn hao do các phần tử

có trong nước thải, như các chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng ,hình dạng và kích thước bể…

 Để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy.

 Loại ao hồ này có thể tiếp nhận loại nước thải (kể cả nước thải công nghiệp ) có độ nhiễm bẩn lớn, tải trọng BOD

cao và không cần vai trò quang hợp của tảo.

 Nước thải lưu ở hồ kị khí sinh ra mùi hôi thối khó chịu Vì vậy không nên bố trí các hồ này gần khu dân cư và xí

nghiệp chế biến thực phẩm.

 Để duy trì điều kiện kị khí và gữi ấm nước trong hồ

trong những ngày đông giá lạnh, chiều sâu hồ là khálớn (từ 2-6m, thường lấy ở khoảng 2.5-3.5m)

 diện tích mặt thoáng không cần lớn Thời gian lưu

nước có thể dài, nhưng cần tính toán sao cho mùa hèchỉ cần lưu nước từ 1.5 đến 2 ngày, mùa đông là 5

ngày BOD trong hồ này vào mùa hè có thể khử tới 80%, mùa đông có thể khử tới 45-65%

65- Cấu tạo của hồ nên có 2 ngăn, 1 ngăn làm việc và 1 ngăn dự phòng khi vét bìn cặn

 Cửa dẫn nước vào ao hồ nên đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng đều trong hồ Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt, có tấm ngăn bùn không cho ra cùng với nước.

 ở thành phố có vùng ngoại ô rộng và nhiều đầm phátrũng có thể cải tạo thành các đầm hồ kị khí để xử lý nước thải Trên thế giới đã có thành phố xử lý nước thải trong hồ có bề mặt tới 5km2

 Các hồ kị khí có thể xây dựng nhiều bậc

Chiều sâu của bậc sau lớn hơn bậc trước hồ 1 bậc

thường có diện tích 0,5-7ha, nhiều bậc diện tích mỗi bậc 2,25ha

 Khái niệm

Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực

tế, đó là kết hợp của 2 quá trình song

song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan trong nước và phân hủy kị khí

vùng đáy.

 Đặc điểm

 Phân tầng : lớp trên là vùng hiếu chi

vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện, vùng đáy sâu là vùng kị khí

 Vùng hiếu khí chủ yếu ở lớp nước mặt có độ sâu 1m

 Phân hủy kị khí sinh ra các khí có mùi hôi và có thể gây cháy

nổ hoặc gây ô nhiễm bầu khí quyển

 vùng kị khí ở đáy hồ Các chất hữu cơ bị phân hủy kị khí sinh

ra các khí CH4,H2S,H2,N2,CO2…chủ yếu là CH4 Quá trình này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.

 Nguồn oxy:

 khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo,

 nồng độ oxy ban ngày nhiều hơn ban đêm

 Ở nhiệt độ cao quá trình lên men xảy ra nhanh hơn

 Phân tầng theo nhiêt:

 tầng nước phía trên có nhiệt độ cao hơn, tảo phát triển , tiêu thụ CO2 làm pH nước mang tính kiềm có khi lên tới 9,8 Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi chết và tự phân làm cho

nước thiếu oxy hòa tan, ảnh hưởng đến VSV hiếu khí,

 tầng dưới: VSV kị chi, tùy tiện hoạt động mạnh Trong trường hợp này nên khuấy đảo nước hồ để tránh hồ bị quá tải chất

hữu cơ.

 Xây dựng hồ

 chọn chiều sâu khoảng 1-1,5m

 tỉ lệ chiều rộng và chiều dài là 1:1 hoặc 1:2.

 Những nơi nhiều gió , diện tích hồ nên cho rộng còn nơi ít gió xây hồ nhiều ngăn.

 Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm, có thể lớp đất sét dày 15cm Bờ hồ nên gia cố chắc chắn tránh xói lở

Khả năng khử BOD tính như hồ có sục khuấy:

E= S/S 0 =1/(1+K T ×t)

K T = K 20 ×Ө T-20

Đối với nước thải sinh hoạt thì 0,5<K20<1, với nước thải công nghiệp 0,3<K20<2,5

Với nước hồ tự nhiên Ө=1,035-1,074

Thời gian lưu nước trong hồ tính theo công thức

t= (S 0 -S)/K t ×S Nếu trong nước có nồng độ kim loại nặng cao thì cần

dùng các biện pháp hấp phụ, trao đổi ion,…Quần thể vi tảo trong hồ rất mẫn cảm với độ độc của KLN

 với ao hồ hiếu khí và tùy tiện cần loại bùn vàtảo, thay nước và làm cỏ thường xuyên

 Với ao kị khí 2-3 năm mới loại bùn

 Đặc điểm

Thường là hồ tùy tiện

Thực vật thủy sinh ở đây thường là bèo cái bèo tây , rau muống

• khái quát về bãi lọc

•Thực trạng trên thế giới

•Thực trạng tại Việt Nam.

• Nguyên tắc xử lý trong bãi lọc.

•Ví dụ áp dụng

 Bãi lọc trồng cây là những vùng đất trong đó có mức nước cao hơn hoặc ngang bằng so với mặt đất trong

thời gian dài, đủ để duy trì tình trạng bão hòa của đất

và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống

trong môi trường đó

 Các loài thực vật được trồng phổ biến nhất

trong bãi lọc là các loại thực vật thủy sinh lưu niên, thân tảo, thân xốp, rễ chùm nổi ở trên mặt nước, ngập hẳn trong nước hay trồng

trong nước nhưng thân cây nhô hẳn lên trên mặt nước

 Nhược điểm: hạn chế trong quá trình vận hành do kiểm soát chế độ thủy lực, có thể gây ảnh hưởng đến môi trường sống của động vật.

 Ưu điểm: xử lý nước thải trong điều kiện tự

nhiên, chi phí đầu tư thấp, mức độ xử lý ô nhiễm cao, sinh khối và bùn tạo ra có giá trị kinh tế nuôi thủy sản …

 Có thể chia làm 2 loại :

 Bãi lọc trồng cây ngập nước

 Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm

 Năm 1991, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt đầu tiên đã được xây dựng ở Na Uy.

 Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau các trạm

xử lý nước thải đô thị với mục đích chính là khử nitơ, mặc dù hiệu quả xử lý tổng Phốtpho và BOD cũng khácao

 Tuy mới nhưng rất phù hợp ở Việt Nam do: đặc điểm thời tiết,khí hậu, đất trồng, loại cây tảo, cây thân xốp,

dễ chùm …

 Trên thế giới đã thực hiện : Na Uy, Thụy Điển, Đan Mạch …

 Việt Nam : công ty công nghệ xanh Đức Phát đã áp dụng và xử lý tốt COD, SS , N ,P …

1 Cơ sở của phương pháp.

Dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước tiếp nhận.Việc

xử lý nước thải trên cánh đồng tưới, bãi lọc được thực hiện do kết quả tổ hợp của các quá trình hóa lý và sinh học phức tạp xảy ra ở trong lớp đất bề mặt bao gồm quá trình hiếu khí và yếm khí.

Ưu điểm:

- Phương pháp đơn giản, ít tốn kém, kết hợp xử lý nước thải và canh

tác, ít ảnh hưởng tới hệ thống nước ngầm Công suất xử lý từ 370 đến 1830 kg BOD 5 /ha.năm.

- Nhược điểm: diện tích lớn, hệ thống kênh mương để dẫn nước thải

chiếm nhiều diện tích.

- Cánh đồng tưới, bãi lọc được xây dựng ở những nơi đất xốp, mực nước ngầm thấp hơn 1,5 m tính từ mặt đất Bao gồm 2 phần chính là: các ô tưới và hệ thống tưới tiêu.

- Độ dốc tự nhiên khoảng 2% cách xa khu dân cư về cuối hướng gió( từ 200-1000m)

- Hệ thống tiêu nước đặt ở dưới các ô ở độ sâu 1,2 - 2m và các mương máng hở bao quanh.

- Kích thước các ô lấy phụ thuộc vào địa hình, tính chất của đất đai và phương pháp canh tác, diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3,0 ha (thường từ 3-5 ha cho 1 ô)chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m; chiều rộng lấy căn cứ vào địa hình, mực nước ngầm và biện pháp tưới nhưng không vượt quá 100-200 m.

- Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc xác định theo công thức:

Ftd = Q / qo

Trong đó: Q – lưu lượng trung bình ngày của nước thải,

m 3 /ngày.

q o - tiêu chuẩn tưới nước, lấy theo bảng.

- Diện tích dự trữ của cánh đồng tưới có thể xác định theo công thức:

Fdt = α ×Q/ qtd = α× Ftd × qo/qtd

Trong đó: q td – tiêu chuẩn tưới nước lên khu đất dự trữ, có thể tham khảo bảng.

q o /q td - tỉ lệ lấy 0,3-0,5.

Lưu lượng nước tiêu tính theo công thức: q t =α q o .T/t , m3/(ha.ngày).

Trong đó : q o – tiêu chuẩn nước tưới, m3/ngày.

T – thời gian giữa các lần tưới trong ngày, h.

α– hệ số tính đến lượng bay hơi ẩm, thấm xuống đất và cây trồng hút đi, thường lấy bằng 0,5.

T – thời gian tiêu nước từ ô, t = 0,4-0,5.T

Vì tiêu nước không đồng đều theo thời gian, nên để tính toán lưu lượng cực đại cần đưa vào hệ số không điều hòa n=1,5, nghĩa là có:

qm = n.α qo .T.1000/86400.t , l/s.ha.

Lượng q m gọi là môdun dòng chảy tiêu nước.

- Lưu lượng giây tính cho 1 ống tiêu nước xác định theo công thức:

q1 = qm .F1

trong đó: F1 là diện tích phục vụ cho 1 ống tiêu nước, xác định như sau:

F1 =b.l /1000 , ha

Ở đây: l – chiều dài ống tiêu nước, m.

b – khoảng cách giữa các ống tiêu nước.

- Chiều dài ống tiêu nước xách định theo công thức:

l = (H – h).√ k/p ,

Trong đó: H – chiều sâu chôn chân ống.

h – chiều sâu của lớp đất cần tiêu nước ( đối với cánh

đồng trồng cỏ h=0,6 m; cánh đồng trồng rau =1m).

k – hệ số thấm, cm/s, m.ngày tra theo bảng dưới

p – chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày:

p = α qo .T/1000.t

• Tổng quan

• Nguyên tắc xử lý

• Ví dụ thực tiễn

 Trong hệ thủy sinh có nhiều loài cây có tính chất đặc biệt có thể ứng dụng trong XLNT như: tảo, lục bình, bèo tấm, sậy…

 Trên thế giới đã áp dụng và xử lý thành công ở rất

nhiều nước như: Thái lan, Trung Quốc, Phi lip pin,

Nhật Bản …

 Việt Nam đã đưa vào nghiên cứu và áp dụng

Ví dụ ở trung tâm môi trường và an toàn hóa chất thuộc Viện hóa học công nghiệp đã thửnghiệm thành công NCSWT tại Hà Nội

 Dựa trên hoạt động của vi sinh vật

 Quá trình lắng lọc

 Quá trình hóa học

Có thể chia thành 2 nhóm sau:

 Tảo

 Thủy sinh thực vật có kích thước lớn

 Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng

 Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật

 Tiêu diệt các mầm bệnh

 Dưỡng chất : Tỉ lệ P : Mg : K = 1.5 : 1 : 0.5

 Độ sâu của ao: độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 4.5 đến

5 inches ( 12.5 cm ) nhưng thực tế độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20 cm và nằm trong khoảng 40 đến 50 cm

để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp

và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng

 Thời gian lưu: từ 1.8 cho đến 8 ngày

 Lượng BOD nạp cho ao tảo

 Khuấy trộn và hoàn lưu

 Thu hoạch tảo

Thủy sinh thực vật :

 Sống chìm

 Sống nổi

 Sống trôi nổi

 Xử lý nước thải bằng lau sậy

 Xử lý nước thải bằng ao Lục Bình

Xử lý nước thải bằng lau sậy:

 amoni, nitrat, phosphat và BOD 5, COD, coliform khi

xử lý nước thải sinh hoạt đạt hiệu suất 92 – 95 %

 đối với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu quả xử lý COD, BOD 5 , crom, đồng, nhôm, sắt, chì,

kẽm đạt 90 – 100%

 Nước thải thô

 Nước thải qua xử lý cấp I

 Đối với nước thải thô

 Thời gian lưu tồn nước: >50 ngày

 Lưu lượng nạp nước thải : 200 m3/ha.ngày

 Độ sâu tối đa : < 1.5 m

 Nước thải qua xử lý cấp I

 Thời gian lưu tồn nước : > 6 ngày

 Lưu lượng nạp nước thải : 800 m3/ha.ngày

 Độ sâu tối đa 0.91 m

 Việt Nam là đất nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm rất thích nghi cho sự phát triển của các loại lau sậy.

 Đất nông nghiệp bị bỏ hoang cũng còn khá lớn