Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Phú Thạnh, Quận Tân Phú công suất 750m3/Ngày

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Phú Thạnh, Quận Tân Phú công suất 750m3/Ngày

LỜI CẢM ƠN

Thành công của đề tài tốt nghiệp, ngoài sự nổ lực rất lớn của bản thân sinh viên thì sự tận tình hướng dẫn và giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình là hết sức quan trọng Trong quá trình thực hiện luận văn, em đã được các Thầy cô trong Khoa Môi Trường giúp đỡ tận tình Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy cô, những người đã dìu dắt em tận tình, đã truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quí báu trong suốt thời gian em học tập tại trường

Đặc biệt, Em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Truờng đã trực tiếp hướng dẫn

và tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp

Con xin ghi nhớ và biết ơn sâu sắc công lao của Ba mẹ và gia đình đã vất vả vì con để hôm nay con có thể hoàn thành luận văn này Cuối cùng tôi cảm ơn tất cả bạn của tôi, những người đã gắn bó, cùng học tập và giúp đỡ tôi trong những năm qua cũng như trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tp- Hồ Chí Minh, 06 tháng 03 năm 2012

Sinh viên

Võ Văn Dũng

Trang

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU DÂN CƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CÓ THỂ ÁP DỤNG ĐƯỢC 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ 3

1.1.1 Địa điểm 3

1.1.2 Quy mô căn hộ 3

1.1.3 Địa chất 3

1.1.4 Đặc trưng nước thải 4

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CÓ THỂ ÁP DỤNG ĐƯỢC CHO KHU DÂN CƯ VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 8

1.2.1 Một số phương pháp có thể áp dụng cho khu dân cư 8

1.2.1.2 Phương pháp cơ học 8

1.2.1.3 Phương pháp hóa học 12

1.2.1.4 Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo 14

1.2.2 Đề xuất công nghệ xử lý 27

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 34

2.1 TÍNH TOÁN TỔNG QUAN 34

2.2 BỂ TỰ HOẠI BA NGĂN 36

2.3 SONG CHẮN RÁC 38

2.4 HỐ GOM-HẦM BƠM 44

2.5 LƯỚI LƯỢC TINH 48

2.6 BỂ TÁCH DẦU MỠ - LẮNG CÁT 49

2.7 BỂ ĐIỀU HÒA 51

2.8 BỂ AEROTEN 60

2.9 BỂ LẮNG 76

Tính toán phương án 2 (bể lọc sinh học) 87

CHƯƠNG 3: DỰ TOÁN CHI PHÍ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 92

3.1 DỰ TOÁN CHI PHÍ 92

3.1.1 Phương án 1 92

3.1.2 Phương án 2 96

3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 101

3.3 TÍNH CHI PHÍ CHO 1M3 NƯỚC THẢI 101

3.3.1 Chi phí khấu hao cho toàn hệ thống 101

3.3.2 Chi phí vận hành 102

3.3.3 Chi phí xử lý 01m3 nước thải 103

CHƯƠNG 4: QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

104

4.1 GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG 104

4.2 GIAI ĐOẠN VẬN HÀNH 105

4.3 CÁC SỰ CỐ, BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VÀ KHẮC PHỤC SỰ CỐ 106

4.4 QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÝ 108

4.5 BẢO TRÌ 109

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110

7.1 KẾT LUẬN 110

7.2 KIẾN NGHỊ 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

PHỤ LỤC 114 BẢNG VẼ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ

Bảng 1.1 Thành phần nước xám và đen 5

Bảng 1.2 Tải luợng ô nhiễm nuớc thải sinh hoạt của dân cư trong dự án 6

Bảng 1.3 Nồng độ ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt 6

Bảng 1.4 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt 7

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào hệ thống xử lý 34

Bảng 2.2 Hệ số không điều hòa chung 35

Bảng 2.3 Các thông số lưu luợng dùng trong thiết kế 35

Bảng 2.4 Nồng độ ô nhiễm trong nuớc thải qua bể tự hoại 36

Bảng 2.5 Nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng trong nuớc thải sinh hoạt 37

Bảng 2.6 Nồng độ chất bẩn của hỗn hợp nuớc thải vào hố gom 39

Bảng 2.7 Các thông số tính toán song chắn rác 39

Bảng 2.8 Hệ số tính sức cản cục bộ song chắn 42

Bảng 2.9 Các thông số thiết kế song chắn rác 44

Bảng 2.10 Các thông số thiết kế hầm bơm 47

Bảng 2.11 Các thông số thiết kế lưới chắn rác hình nêm 48

Bảng 2.12 Các thong số thiết kế bể tách dầu mở 51

Bảng 2.13 Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí 52

Bảng 2.14 Thông số tính toán thiết kế bể điều hòa 59

Bảng 2.15 Tóm tắt các thông số cho bể aeroten 60

Bảng 2.16 Các kích thước điển hình cho aeroten xáo trộn hoàn toàn 64

Bảng 2.17 Công suất hòa tan của oxi vào nước của thiết bị bọt khí mịn 69

Bảng 2.18 Tóm tắt kết quả tính toán bể aerotank 76

Bảng 2.19 Các thông số đặc trưng thiết kế bể lắng 76

Bảng 2.20 Tóm tắt kết quả tính toán của bể lắng 83

Bảng 2.22 Liều lượng chlo cho vào bể khử trùng 84

Bảng 2.23 Các thông số thiết kế bể khử trùng 85

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng 10

Hình 1.2 Phân loại các công nghệ xử lý kỵ khí 15

Hình 1.3 Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược 16

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ đối với bể Aerotank truyền thống 21

Hình 1.6 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc 21

Hình 1.7 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh 22

Hình 1.8 Cấu tạo màng sinh học 24

Hình 1.9 Lọc sinh học 25

Hình 1.10 Quá trình vận hành của SBR 27

Hình 1.11 Quy trình công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt KDC phương án 1 29

Hình 1.12 Quy trình công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt KDC phương án 2 32

Hình 2.1 Bố trí mạng lưới thoát nước trong nhà 35

Hình 2.2 Cấu trúc bể tự hoại ba ngăn 36

Hình 2.3 Sơ đồ lắp đặt song chắn rác 43

Hình 2.4 Đĩa phân phối khí 54

Hình 2.5 Bơm nước thải 59

Hình 2.6 Sơ đồ làm việc của hệ thống xử lí bể aeroten 67

Hình 2.7 Sơ đồ ống phân phối khí 72

Hình 2.8 Máng răng cưa 80

Hình 2.9 Bơm bùn tuần hoàn sang bể aeroten 82

Hình 2.10 Khả năng diệt virus của chlorine ứng với nồng độ khác nhau 83

BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy sinh hóa, mgO2/L

COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy hóa học, mgO2/L

DO : Dissolved Oxygen – Ôxy hòa tan, mgO2/L

F/M : Food/Micro-organism – Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật trong mô hình

MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/L MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng, mg/L

SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/L

VS : Volatile Solid – Chất rắn bay hơi, mg/L

HRT : Hydrolic Retention Time - Thời gian lưu nước

SRT : Solids Retention Time - Thời gian lưu bùn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU DÂN CƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC

THẢI SINH HOẠT CÓ THỂ ÁP DỤNG

– Phía Đông Bắc giáp đường Nguyễn Sơn lộ giới 24 m

– Phía Tây Nam giáp đường Thoại Ngọc Hầu lộ giới 60 m

– Phía Tây Bắc giáp khu nhà ở liên kế đã xây dựng

– Phía Đông Nam giáp khu nhà ở liên kế đã xây dựng

+ Cách siêu thị Maximax Cộng Hòa 2km

+ Cách tòa nhà Etown 1.5km

+ Cách Công Viên Văn Hóa Đầm Sen 2km

+ Cách trung tâm hành chính Quận Tân Phú 500m

+ Cách sân bay Tân Sơn Nhất 5km

1.1.2 Quy mô căn hộ

– Quy mô diện tích khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh là 13.521m2, gồm có 2 khối chính là khối A và khối B cao 16 tầng

– Quy mô dân số : khoảng 2.983 người

– Lớp 3b : lớp sét, sét pha màu nâu đỏ xám xanh nửa cứng đến cứng, có bề dày trung bình từ 5.3-12m

– Lớp 4a : lớp cát pha màu hồng dẻo, có bề dày từ 4.7 – 27.5m

– Lớp 4b : lớp cát trung lẫn sét màu hồng, có bề dày từ 4 – 21.5m

– Lớp 4c : lớp cát pha màu hồng dẻo : có bề dày từ 4 -16.1m

– Lớp 4d : lớp sét pha màu xanh nhạt, dẻo, cứng

– Lớp 5 : lớp sét màu nâu đỏ, vàng cứng, có bề dày trung bình 10m

– Lớp 6 : lớp cát pha màu vàng, nâu dẻo

(Nguồn: Dự án đầu tư Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – Cienco 5, 5/2007 )

Nhìn chung, khu vực Dự án có địa chất tương đối tốt nên sử dụng phương án cọc khoan nhồi là thích hợp nhất

Tuỳ thuộc tải trọng cụ thể của từng công trình có thể chọn giải pháp móng cho hợp lý để đảm bảo độ ổn định của công trình

1.1.4 Đặc trưng nước thải

1.1.4.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thải

ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

1.1.4.2 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn

có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu

cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40-50%); hydrat cacbon (40-50%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt

không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Tính chất nước thải sinh hoạt khu dân cư

Để lựa chọn công nghệ thích hợp xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư trước tiên chúng ta cần biết tính chất nước thải sinh hoạt, từ đó rút ra phương án xử lý hiệu quả Nước thải khu dân cư trong dự án được chia thành hai loại chính: nước đen và nước xám Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, còn nước rửa, giặt, tắm là nước xám Phần lớn các chất ô nhiễm của nước thải sinh hoạt đều chứa trong nước đen: chất hữu cơ, các

vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng Bảng 1.1 giới thiệu các giá trị đặc trưng của các chất ô nhiễm chính ( BOD5, COD, N, P, K) trong các dòng nước thải sinh hoạt đen và xám

Bảng 1.1 Thành phần tính chất nước xám và nước đen

Cao (a) Thấp(b) Cao(a) Thấp(a)

(b)– Giá trị thấp ứng với tiêu chuẩn dùng nước cao

(Nguồn: Almeida và nnk, 2000; Eilersen và nnk, 1999; Henze, 1997; Sunberg, 1995)

Qua những bảng giới thiệu trên, nước thải sinh hoạt chứa các chất cặn bã, chất rắn

lơ lửng (SS), các hợp chất hữu cơ (BOD/COD), các hợp chất dinh dưỡng (N, P) và vi khuẩn,….Vì thế mà việc xử nước thải sinh hoạt là cần thiết, nếu không xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường

Tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khu dân cư của dự

án được trình bày trong bảng 1.2 và bảng 1.3

Bảng 1.2 Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt của dân cư trong dự án

(g/người/ngày)

Tải lượng (kg/ngày)

Bảng 1.3 Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

(Nguồn: [8])

Chất lượng nước thải sau khi xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn QCVN 14-2008_BTNMT, loại

B – Thông số ô nhiễm và giới hạn cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào nguồn tiếp nhận với mục đích không dung cho cấp nước sinh hoạt

Cấp nước: Tiêu chuẩn cấp nước:

+ Khu dân cư : 250 lít/người/ngày (2.983 người)

+ Dịch vụ: 30 lít/người/ngày (1.000 người)

+ Nhà trẻ : 70 lít/cháu/ngày (150 người)

Nhu cầu và nguồn cấp nước:

Q max/ngày = [(2.983 người x 0,25 m3/người) + (1.000 người x 0,03m3/người) + (150 cháu x 0,07 m3/cháu)] = 745,75 + 30 + 10,5 = 786,25m3/ngày

Lưu lượng tính toán cho hệ thống thoát nước thải sinh hoạt

Theo tính toán, lượng nước thải của toàn bộ khu căn hộ = lượng nước thải sinh hoạt + lượng nước thải từ hoạt động dịch vụ, nhà hàng + nước thải rửa ngược của

hệ thống hồ bơi = 80% lượng nước cấp cho toàn khu

Tất cả các khu vệ sinh đều phải có bể tự hoại ba ngăn xây dựng đúng qui cách, sau đó đưa qua hệ thống xử lý tập trung để xử lý đạt tiêu chuẩn qui định

Nước thải sau khi xử lý đạt QCVN 14-2008_BTNMT (loại A) trước khi thoát vào cống chung của khu vực

Bảng 1.4 - Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép trong nước thải sinh hoạt

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CÓ THỂ ÁP DỤNG ĐƯỢC CHO KHU DÂN CƯ VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

1.2.1 Một số phương pháp xử lý có thể áp dụng cho khu dân cư

Thành phần nước thải sinh hoạt hầu hết là chất hữu cơ, các cặn lơ lửng và các vi sinh vật tồn tại ở dạng hòa tan, phân tán nhỏ hay có kích thước lớn Đặc trưng ô nhiễm của nước loại này là chất hữu cơ, Nitơ, Phospho Tùy theo qui mô sản xuất, quỹ đất dùng cho xử lý, điều kiện kinh tế, thành phần và tính chất nước thải, tải lượng, yêu cầu của nguồn tiếp nhận… mà có thể áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp

 Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thuỷ tinh.v.v…

 Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

 Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình

xử lý hoá lý và sinh học

Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng căn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường và lọc

a Song chắn rác

Song chắn rác 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 lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác Rác được chuyển tới máy nghiền

để nghiền nhỏ Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Tùy vào kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chử nhật, hình tròn hoặc bầu dục Song chắn rác được chia làm 2 loại

di động hoặc cố định Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0

theo hướng dòng chảy Có hai loại song chắn rác đó là song chắn rác thô khoảng cách giữa các thanh từ 30mm – 100mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10mm – 30mm

b Lưới lọc

Lưới lọc 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÷1,0mm

Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay

còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa

Vùng chứa và cô đặc cặn

Vùng lắng các hạt cặn

Hình 1.1 Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng

lắng và nổi (ta gọi là cặn) tới cơng trình xử lý cặn Các bể lắng cĩ thể bố trí nối tiếp nhau Quá trình lắng tốt cĩ thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn cĩ trong nước thải Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học Để cĩ thể tăng cường quá trình lắng ta cĩ thể thêm vào chất đơng tụ sinh học

Thơng thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng:

 Vùng phân phối nước vào

 Vùng lắng các hạt cặn

 Vùng chứa và cơ đặc cặn

 Vùng thu nước ra

Dựa vào chức năng, vị trí cĩ thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước cơng trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau cơng trình xử lý sinh học

Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác

- Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chử nhật trên mặt bằng Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ngày.đêm Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới

- Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40m (có trưòng hợp tới 60m), chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ngày.đêm Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450 Đáy bể thường làm với độ dốc I = 0,02 – 0,05 Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên

e Bể vớt dầu mở

Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) Vì vậy ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các công trình phía sau Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể

Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mở không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

f Bể lọc

Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Đối với nước thải ngành chế biến thủy sản thì bể lọc ít được sử dụng vì nó làm tăng giá thành xử lý 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 được phân loại như sau:

 Lọc qua vách lọc

 Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt

 Thiết bị lọc chậm

 Thiết bị lọc nhanh

g Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén

Người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng dưới tác dụng của các lực li tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy li tâm

Tóm lại, phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất

không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng

1.2.1.2 Phương pháp hóa học

Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hoà, oxy hoá và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử

lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

a Phương pháp trung hòa

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp đưa pH về khoảng 6.5 – 8.5, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học:

H+ + OH- H2O Mặt dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra một số vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét rỉ thiết bị máy móc,…

Để trung hòa nước thải chứa acid bằng kiềm có thể sử dụng các tác nhân hóa học như: NaOH, KOH, Na2CO3, nước amoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3,…

Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính axit, trong khi axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ

Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ của nước thải, chế độ thải và chi phí hóa chất sử dụng

b Phương pháp oxy hóa – khử

Phương pháp này được dùng để:

 Kali permanganate (KMnO4)

Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác

1.2.1.3 Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân huỹ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy)

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc chất phân tán nhỏ, keo Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải bằng các quá trình đã trình bày ở phần trên Đối với các chất vô cơ chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử sunlfit, muối amon, nitrat – tức là những chất chưa bị ôxy hóa hoàn toàn Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn

sẽ là: khí CO2, nitơ, nước, ion sulfate, sinh khối… Cho đến nay, người ta đã biết nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo

Giải pháp xử lý bằng biện pháp sinh học có thể xem là giải pháp tốt nhất trong các phương pháp trên với các lý do sau:

 Phương pháp kỵ khí

Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxy Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Vi sinh vật Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử

- Giai đoạn 2: Acid hóa

- Giai đoạn 3: Acetate hóa

- Giai đoạn 4: Methane hóa

Phân loại công nghệ kỵ khí:

Hình 1.2 Phân loại các công nghệ xử lý kỵ khí

a Quá trình tăng trưởng kỵ khí lơ lửng (anerobic supended-growth process):

 UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor)

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy

ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong quá trình

kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ bám dính vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây quá trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí qua ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH (5 – 10%) Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo máng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo Vận tốc nước thải đưa vào

bể UASB được duy trì trong khoảng 0.6 – 0.9m/h

Vách ngăn

Sinh trưởng bám dính Sinh trưởng lơ lửng

Công nghệ kỵ khí

gas collector

biogas gas dome

inlet point sludge blanket

sludge outlets

baffle settling

zone

effluent gutter

deflector biogas

inlet box

Hình 1.3 Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược

- Ưu điểm:

+ Chi phí đầu tư, vận hành thấp

+ Lượng hóa chất cần bổ sung ít

+ Không đòi hỏi cấp khí, đỡ tốn năng lượng

+ Có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas

+ Lượng bùn sinh ra ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao

+ Giảm diện tích công trình

- Khuyết điểm:

+ Giai đoạn khởi động kéo dài

+ Phát sinh mùi

+ Dể bị sốc tải khi chất lượng nước vào biến động

+ Bị ảnh hưởng bởi các chất độc hại

+ Khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động

 Quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn

Bể phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn là một bể xáo trộn liên tục, không tuần hoàn bùn Bể này thích hợp xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan dễ phân

hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ Thiết bị khuấy trộn dùng trong bể có thể là cánh khuấy cơ khí hoặc tuần hoàn khí biogas Trong quá trình phân hủy lượng sinh khối mới sinh ra phân bố đều trên toàn thể tích bể Hàm lượng chất lơ lửng ở dòng ra phụ thuộc vào thành phần nước thải vào và yêu cầu xử lý Do bể phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn nên không có biện pháp nào để lưu giữ sinh khối bùn nên thời gian lưu sinh khối chính là thời gian lưu nước thời gian lưu bùn phân hủy kỵ khí thường từ 12 –

30 ngày Như vậy thể tích xáo trộn hoàn toàn đòi hỏi lớn hơn nhiều so với công nghệ

xử lý kỵ khí khác

Do hàm lượng sinh khối trong bể thấp và thời gian lưu nước lớn, bể kỵ khí xáo trộn hoàn toàn có thể chịu đựng tốt trong trường hợp có độc tố hoặc khi tải tăng đột ngột

 Ngoài ra, có thể áp dụng công nghệ tiếp xúc kỵ khí

Quá trình này cung cấp phân ly và hoàn lưu các vi sinh vật giống, do đó cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6  12 giờ

Cần có một thiết bị khử khí (Degasifier) để làm giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly

Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt

độ 32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi

b Quá trình sinh trưởng bám dính (anerobic attached-growth process)

Nước thải có thể được cung cấp từ trên xuống hoặc từ dưới lên

Bể lọc kị khí có khả năng khử được 7090% BOD

Nước thải trước khi vào bể lọc cần được lắng sơ bộ

Ưu điểm:

+ Đơn giản trong vận hành

+ Khả năng khử BOD cao, thời gian lọc ngắn

+ VSV dễ thích nghi với nước thải

+ Vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng, thể tích của hệ thống xử lý nhỏ + Không phải kiểm soát hiện tượng bùn nổi như trong UASB

+ Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ chậm phân hủy

Nhược điểm:

+ Phát sinh mùi

+ Thường hay bị tắc nghẽn, không có khả năng điều khiển sinh khối, giá thành của vật liệu lọc khá cao

+ Hàm lượng cặn lơ lửng ra khỏi bể lớn

+ Thời gian đưa công trình vào hoạt động dài

+ Tốc độ làm sạch bị hạn chế bởi quá trình khuếch tán

 Quá trình lọc kỵ khí tầng giá thể lơ lửng

Trong quá trình này nước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu hạt giá thể cho vi sinh bám Vật liệu này thường có đường kính nhỏ vì vậy tỷ lệ diện tích bề mặt/thể tích rất lớn (cát, than hoạt tính…) tạo sinh khối bám dính lớn Dòng thải ra tuần hoàn trở lại đẩy tạo vận tốc nước đi đủ lớn tạo cho lớp vật liệu hạt ở dạng lơ lửng, giản nở khoảng 15 – 30% hay lớn hơn Hàm lượng sinh khối có thể lớn hơn 10.000 ÷ 40.000mg/l Do lượng sinh khối lớn và thời gian lưu nước nhỏ, quá trình này có thể ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt

CxHyOz + O2 → (C5H7NO2) + CO2 + H2O – ΔH Phân hủy nội bào:

C5H7O2 + O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH

Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn nitơ và photpho cùng với một số nguyên tố vi lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối Bên cạnh đó quá trình hô hấp nội bào cũng diễn ra song song giải phóng ra CO2 và nước Cả hai quá trình dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật đều cần oxy Các hệ thống sục khí bề mặt bằng cách khuấy đảo hoặc sử dụng hệ thống khí nén được sử dụng để đáp ứng nhu cầu oxy hoà tan trong nước

Phân loại công nghệ hiếu khí:

Hình 1.4 Phân loại các công nghệ xử lý hiếu khí

a Quá trình sinh trưởng hiếu khí lơ lửng (aerobic suspended-growth process)

Bùn hoạt tính gồm sản phẩm của khối quần thể sinh vật có khả năng ổn định chất thải dưới điều kiện hiếu khí

Trong bể thổi khí, nước thải tiếp xúc với bông bùn vi sinh lơ lửng bằng cách khuấy trộn và cung cấp khí Thiết bị cơ khí được sử dụng để cung cấp cho việc khuấy trộn và cung cấp oxy

Sinh khối vi sinh vật lơ lửng được gọi là chất rắn lơ lửng hỗn dịch (MLSS) hoặc chất rắn bay hơi hỗn dịch (MLSS)

Hỗn hợp bùn hoạt tính chảy sang bể lắng, bùn hoạt tính lắng xuống và được nén Sinh khối lắng được tuần hoàn lại bể aerotank (nhằm duy trì mật độ cao của vi khuẩn)

để tiếp tục phân hủy sinh học những hợp chất hữu cơ đầu vào Một phần cặn lắng được loại bỏ hằng ngày hoặc theo định kỳ Sinh khối dư cùng với những cặn không phân hủy sinh học chứa trong nước thải đầu vào được lấy ra khổi hệ thống

Quá trình bùn hoạt tính là sự hình thành bông, có kích thước từ 50 – 200µm mà

có thể loại bỏ được bằng lắng trọng lực Hơn 99% cặn lơ lửng có thể loại bỏ được từ

Hồ sinh học hiếu khí

Công nghệ hiếu khí

Sinh trưởng bám dính Sinh trưởng lơ lửng

quá trình lắng Bùn hoạt tính là bùn sinh học tập hợp nhiều loại vi sinh chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí

 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank

Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế 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 mầu nâu sẫm 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 sống khác Các

vi sinh vật đồng hoá 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 trong nước thải được chuyển hoá thành các chất vô cơ như H2O, CO2không độc hại cho môi trường

Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau:

Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy  NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới

hay có thể viết :

Chất thải + bùn hoạt tính + không khí  Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư

Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:

 Bể Aerotank truyền thống:

Sơ đồ vận hành của bể Aerotank truyền thống như sau:

Hình 1.5 Sơ đồ cơng nghệ đối với bể Aerotank truyền thống

 Bể Aerotank tải trọng cao:

Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể cĩ dịng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp

Nước thải đi vào cĩ độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (khơng tro) trong một ngày đêm

 Bể Aerotank cĩ ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact

Stabilitation)

Bể cĩ hai ngăn: ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh

Tuần hoàn bùn

Bể Aerotank Ngăn tái sinh bùn hoạt tính Ngăn tiếp xúc

Bể lắng

đợt 1

Nước thải

Xả bùn tươi

nguồn tiếp nhận

Bể lắng đợt 2

Xả bùn hoạt tính thừa

Xả bùn hoạt tính thừa

Bể lắng đợt 1

Hình 1.6 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc

Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, có thể ứng dụng cho nước thải có hàm lượng keo cao

 Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

Hình 1.7 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

Ưu điểm:

Pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất ô nhiễm trong toàn thể tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng

b Quá trình tăng trưởng hiếu khí bám dính (aerobic attached-growth process)

Trong quá trình sinh trưởng bám dính (STBD), VSV bám trên các giá thể trơ (màng sinh học) sẽ chuyển hóa hợp chất hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng Những giá thể trơ cố định bao gồm: đá, sỏi, xỉ, cát, cây gỗ đỏ và những vật liệu tổng hợp khác

Quá trình STBD cũng có thể hoạt động như quá trình hiếu khí hay kỵ khí Giá thể cố định có thể đặt ngập hoặc không đặt ngập (có khoảng không tạo điều kiện thoáng khí trên bề mặt màng vi sinh)

Quá trình STBD hiếu khí được sử dụng là: Lọc nhỏ giọt mà nước thải được phân phối đều khắp diện tích bề mặt của bể chứa những giá thể không đặt ngập

Xả ra nguồn tiếp nhận

Xả bùn dư

Những vật liệu cố định bằng nhựa được thiết kế sau cho chiếm khoảng 90 – 95% thể tích của tháp gồm những khe hở khí được lưu thơng qua những khe hở, bằng thơng giĩ tự nhiên hay máy quạt giĩ, để cung cấp oxy cho những VSV phát triển

Thiết bị lọc sinh học là thiết bị được bố trí đệm và cơ cấu phân phối nước cũng như khơng khí Trong thiết bị lọc sinh học, nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật Các vi khuẩn trong màng sinh học thường cĩ hoạt tính cao hơn vi khuẩn trong bùn hoạt tính Màng sinh học hiếu khí là một hệ vi sinh vậttuỳ tiện Ở

ngồi cùng của màng là lớp vi khuẩn hiếu khí mà dễ thấy là trực khuẩn Bacillus ở giữa

là các vi khuẩn tuỳ tiện như Alkaligenes, Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococus

và cả Bacillus Lớp sâu bên trong màng là các vi khuẩn kỵ khí khử S và nitrat như Desulfovibrio Phần cuối cùng của màng là các động vật nguyên sinh và một số sinh

vật khác Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxi hĩa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng Như vậy, chất hữu cơ được tách ra khỏi nước, cịn khối lượng của màng sinh học tăng lên Màng vi sinh chết được cuốn trơi theo nước và đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học

Vật liệu đệm là vật liệu cĩ độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng phần lớn như sỏi, đá, ống nhựa, sợi nhựa, xơ dừa Màng sinh học đĩng vai trị tương

tự như bùn hoạt tính Nĩ hấp thụ và phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải Cường

độ oxi hĩa trong thiết bị lọc sinh học thấp hơn trong aerotank Phần lớn các vi sinh vật

cĩ khả năng xâm chiếm bề mặt vật rắn nhờ polimer ngoại bào, tạo thành một lớp màng nhầy Việc phân hủy chất hữu cơ diễn ra ngay trên bề mặt và ở trong lớp màng nhầy này Quá trình diễn ra rất phức tạp Ban đầu, oxy và thức ăn được vận chuyển tới bề mặt lớp màng Khi này, bề dày lớp màng cịn tương đối nhỏ, oxy cĩ khả năng xuyên thấu vào trong tế bào Theo thời gian, bề dày lớp màng này tăng lên, dẫn tới việc bên trong màng hình thành một lớp kỵ khí nằm dưới lớp hiếu khí Khi chất hữu cơ khơng cịn, các tế bào bị phân hủy, trĩc thành từng mảng, cuốn theo dịng nước

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí trong thiết bị lọc sinh học là: bản chất của chất hữu cơ ơ nhiễm, vận tốc oxi hĩa, cường độ thơng khí, tiết diện màng sinh học, thành phần vi sinh, diện tích và chiều cao thiết bị, đặc tính vật liệu đệm (kích thước, độ xốp và bề mặt riêng phân), tính chất vật li của nước thải, nhiệt độ của quá trình, tải trọng thủy lực, cường độ tuần hồn, sự phân phối nước thải

H2S Acid Hữu Cơ

Kị khí Màng vi sinh vật

NO3 NO2 O2

Lớp màng hiệu quả BOD Hiếu khí Nước thải

Hình 1.8 Cấu tạo màng sinh học

- Ưu điểm:

+ Khởi động nhanh: 2 tuần

+ Khả năng loại bỏ những cơ chất phân huỷ chậm

+ Khả năng chịu biến động về nhiệt độ và tải lượng ơ nhiễm

+ Sự đa dạng về thiết bị xử lí

+ Hiệu quả cao đối với nước thải cĩ nồng độ ơ nhiễm thấp

- Nhược điểm:

+ Khơng cĩ khả năng điều khiển sinh khối

+ Tốc độ làm sạch bị hạn chế bởi quá trình khuếch tán: vật liệu làm giá thể phải cĩ diện tích bề mặt riêng lớn Thêm vào đĩ vận tốc nước chảy trên bề mặt màng phải

đủ lớn

Hình 1.9 Lọc sinh học

 Bể lọc sinh học

Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc Trong bể thường chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám

Bể lọc sinh học thường được phân chia thành hai dạng: bể lọc sinh học nhỏ giọt

và bể lọc sinh học cao tải Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn

Bể lọc sinh học nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngày.đêm

Bể lọc sinh học cao tải có những đặc điểm: tải trọng nước tới 10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt

Tháp lọc sinh học: những tháp lọc sinh học có thể xử dụng ở các trạm xử lý với lưu lượng dưới 50000m3/ngày.đêm, với điều kiện địa hình thuận lợi và nồng độ nước thải sau khi làm sạch BOD là 20÷25mg/l

 Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)

Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC – Rotating Biological Contactors) được áp dụng đầu tiên ở CHLB Đức năm 1960 và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi để xử lý BOD và Nitrat hóa RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau Đĩa nhúng chìm khoảng 40% trong nước thải và quay ở tốc độ chậm Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí Đồng thời đĩa quay còn tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh

không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng đợt 2

Khác với quần thể vi sinh vật ở bùn hoạt tính, thành phần loài và và số lượng các loài là tương đối ổn định Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tùy tiện như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium,… các vi sinh vật hiếu khí như: Bacillus (thường thì có ở lớp trên của màng) Khi lượng không khí cung cấp không đủ thì vi sinh vật tạo thành màng mỏng gồm các chủng vi sinh vật yếm khí như: Desulfovibrio và một số vi khuẩu sunfua, trong điều kiện yếm khí vi sinh vật thường tạo mùi khó chịu Nấm và vi sinh vật hiếu khí phát triển ở màng trên, và cùng tham gia vào việc phân hủy các chất hữu cơ Sự đóng góp nấm chỉ quan trọng trong trường hợp pH nước thải thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp đặc biệt, vì nấm không thể cạnh tranh với các loại vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường

 Bể sinh học theo mẻ SBR

Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR - Sequence Batch Reactor)

là một dạng của bể Aerotank Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể Bể Aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí

Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát, tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước

 Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp ôxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý

VSV Nitrosomonas

VSV Nitrosomonas

 Giai đoạn 3: Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ

 Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận

 Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể

Ở những công ty có dòng chảy đều có thể bố trí lịch hoạt động để rút thời gian xuống còn bằng 0

Hình 1.10 Quá trình vận hành của SBR

 Xử lý sinh học trong điều kiện thiếu khí

Nguyên tắc của phương pháp này là trong điều kiện thiếu ôxy (hàm lượng ôxy hòa tan được giữ trong nước là 1mg/l) thì các chất dinh dưỡng như Nitơ, Photpho có trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật tùy nghi phân hủy Phương pháp chủ yếu là khử Nitrat:

2-NO2- + chất hữu cơ

1.2.2 Đề xuất công nghệ xử lý

Cơ sở lựa chọn công nghệ

 Các phương pháp dây chuyền công nghệ và các công trình XLNT trong đó phải được lựa chọn trên các cơ sở sau đây:

- Thành phần và tính chất nước thải

- Quy mô (công suất) và đặc điểm đối tượng thoát nước

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng làm sạch của nó

- Diện tích đất và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm XLNT

- Mức độ và các giai đoạn XLNT cần thiết

NO2

-N2 + CO2 + H2O

- Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thủy văn

- Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương

- Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương (nuôi cá, tưới cây…)

- Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác

- Sự chấp nhận tham gia của cộng đồng

 Trạm xử lý nước thải được thiết kế với thời hạn tính toán là 20-30 năm nên phải chú ý đến:

- Sự phát triển của thành phố, của khu vực

- Tiêu chuẩn dùng nước càng ngày càng tăng, nước thải sinh ra càng nhiều

- Trang thiết bị vệ sinh ngày càng hiện đại…

Đặc biệt các trạm xử lý công suất vừa và nhỏ nên đảm bảo yêu cầu xây dựng đơn giản,

dễ hợp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý và vận hành, kinh phí đầu tư không lớn Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất vừa và nhỏ ở điều kiện nước ta vì nó hạn chế được việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan đô thị…

 Đề xuất công nghệ

 Phương án 1

Hình 1.11 Quy trình công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt khu dân cư phương án 1

Bể chứa bùn

Nước thải từ nhà vệ sinh

Bể tự hoại

Nước tắm, giặt, rửa chén, dụng cụ

nấu ăn, lau sàn,……

Cống chung

Bể vớt dầu kết hợp lắng cát

Hố thu gom SCR thô

Bể điều hòa khí

Lưới lược tinh

Tuần hoàn bùn

Hút bùn định kỳ

Thuyết minh quy trình công nghệ phương án 1

- Nước thải từ nhà vệ sinh được cho qua bể tự hoại để xử lý một phần chất ô nhiễm (kích thước bể tự hoại khác nhau tùy thuộc vào lượng nước thải từ nhà vệ sinh), nước thải bể tự hoại được dẫn vào hố ga Nước thải từ tắm, giặt, rửa chén, rửa thức ăn,

….được dẫn vào hố ga tại đây có sự hòa trộn giữa nước thải từ nhà vệ sinh đa qua bể tự hoại sau đó hỗn hợp nước thải này chảy vào cống chung đi đến trạm xử lý tập trung

- Tại trạm xử lý tập trung, nước thải chảy vào hố gom (BO1) trước hố gom có đặt song chắn rác thô để loại rác có khích cỡ lớn BO1 tập trung nước thải, thu gom triệt để

lượng nước thải của khu dân cư và đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an toàn

- Nước từ hố gom-hầm bơm được bơm sang bể vớt dầu kết hợp lắng cát (BO3) trước

bể có lắp lưới lược tinh(BO2) để loại bỏ rác có cỡ nhỏ Chức năng bể BO3 là loại bỏ dầu mỡ và một phần cát để tăng cường khả năng xử lí của các công trình sau BO3

- Nước sau khi qua bể vớt dầu tự chảy qua bể điều hòa (BO4) Chức năng của bể điều

hòa là ổn định lưu lượng cũng như các thành phần có trong nước thải (BOD, COD, pH

…) Khí cung cấp cho bể điều hòa bằng thiết bị sục khí với tác dụng trộn đều nước thải

và tránh quá trình lên men yếm khí xảy ra

- Nước sau khi qua bể điều hòa được bơm vào bể aeroten (BO5) Tại đây sẽ xảy ra quá

trình xử lý các chất bẩn hữu cơ trong nước thải nhờ các vi sinh vật hiếu khí sống lơ lửng Các quần thể vi sinh này tiêu thụ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy cung cấp từ máy thổi khí, tạo ra biomass (bùn hoạt tính), CO2, H2O, …

- Nước thải cùng với bùn hoạt tính từ bể aeroten tự chảy vào bể lắng (BO6), tại đây

diễn ra quá trình tách cặn (xác vi sinh bị chết), bùn hoạt tính và các chất lơ lửng xem như sinh khối mới sẽ giữ trạng thái lắng xuống đáy làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải Bùn hoạt tính (bùn tuần hoàn và bùn dư) từ bể lắng tự chảy sang bể

chứa bùn (BO8) nhờ áp lực thủy tĩnh của nước trong BO6 Bùn tuần hoàn từ BO8 được bơm sang bể aeroten Bùn dư từ BO8 được công ty môi trường đô thị hút bỏ đưa

đi xử lý chung cùng cặn trong bể tự hoại, bể tách dầu mỡ

- Nước sau khi qua lắng tự chảy vào bể tiếp xúc khử trùng (BO7) nhờ hệ thống máng

tràn, nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh Nước được khử trùng bằng chlorin và đây

là giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý

- Nước sau khi xử lý được dẫn vào cống chung thoát nước thải qua xử lí và nước mưa của khu vực và cuối cùng đỗ vào nguồn tiếp nhận

- Để tạo cảnh quan cho hoạt động du lịch, toàn bộ hệ thống xử lý nước thải được đặt

âm dưới đất, nhà vận hành được xây dựng với tường bao cách âm và các thiết bị phát sinh ra tiếng ồn được cách âm triệt để

 Phương án 2

Hình 3.2 Quy trình công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt khu dân cư phương án 2

Hút bùn định kỳ

Nước tắm, giặt, rửa chén, dụng cụ

nấu ăn, lau sàn,……

Cống chung

Bể vớt dầu kết hợp lắng cát

Hố thu gom SCR thô

Bể điều hòa khí

Nước thải từ nhà vệ sinh

Bể tự hoại

Lưới lược tinh

Bùn

Thuyết minh quy trình công nghệ phương án 2

- Phương án 2 tương tự phương án 1 chỉ thay bể aeroten thành bể lọc sinh học hiếu khí

Sau bể điều hòa nước thải được bơm qua bể lọc sinh học hiếu khí (BO5) Tại BO5 sẽ

xảy ra quá trình xử lý các chất bẩn hữu cơ trong nước thải nhờ các vi sinh vật hiếu khí sống trên giá thể trơ( màng sinh học) sẽ chuyển hóa hợp chất hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng

- Nước thải cùng với những màng vi sinh tróc khỏi vật liệu từ bể lọc hiếu khí tự chảy

vào bể lắng (BO6), tại đây diễn ra quá trình tách cặn màng vi sinh, các chất lơ lửng và

lắng xuống đáy làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải Bùn sinh ra trong bể

lắng tự chảy về bể chứa bùn (BO8) và được hút định kỳ đưa đi xử lý chung cùng với

cặn trong bể tự hoại, bể tách dầu lắng cát

- Nước sau khi qua lắng tự chảy vào bể tiếp xúc (BO7) nhờ hệ thống máng tràn, nhằm

loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh Nước được khử trùng bằng chlorin và đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1 TÍNH TOÁN TỔNG QUAN

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào hệ thống xử lý

Chỉ tiêu Đơn vị Tính chất đầu vào QCVN 14-2008_BTNMT

 Các thông số lưu lượng đầu vào:

- Lưu lượng trung bình giờ:

) / ( 25 , 31 24

750 24

3

h m

Q Q

tb ngay tb

h   

- Lưu lượng trung bình giây:

)/(7,8)/(107,83600

25,313600

3 3

s l s

m x

Q Q

tb h tb

- Lưu lượng giờ lớn nhất:

) / ( 5 , 87 8 , 2 25 ,

max

h m x

xK Q

Q h  h tb ch  

Với Qtb

(l/s) = 8,7 (l/s), ta chọn Kch = 2,8

Bảng 2.3 Các thông số lưu lượng dùng trong thiết kế

Lưu lượng giờ trung bình Qhtb (m3/h) 31,25

Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax (m3/h) 87,5

Lưu lượng trung bình giây Qstb (m3/s) 8,7

- Lưu lượng nước từ nhà vệ sinh qua bể tự hoại :

NUOC THAI TU NGUON KHAC DAN RA CONG CHUNG

BE TU HOAI DAT DUOI WC

HO GA

Hình 2.1 Bố trí mạng lưới thoát nước trong nhà; ống dẫn nước nhà vệ sinh sau

khi qua bể tự hoại và ống dẫn nước tắm, giặt, rửa,…dẫn vào hố ga

Bảng 2.4 Nồng độ ơ nhiễm trong nước thải sinh hoạt qua bể tự hoại (nguồn

thải 1) và trong nước thải do ăn, uống, tắm, giặt, rửa,… (nguồn thải 2)

Hình 2.2 Cấu trúc bể tự hoại 3 ngăn

Nước thải đầu

vào

Thốt nước sau xử lý

hình 1: Cấu truc bể tự hoại ba ngăn

1 Ngăn chứa

2 Ngăn lắng đợt I

3 Ngăn lắng đợt II