đề cương ôn thi môn xử lý nước thải nước cấp

Khi thiết kế bể điều hòa cần xem xét các vấn đề sau: - Vị trí đặt bể điều hòa - Thể tích cần thiết của bể điều hòa - Các yếu tố cần kết hợp trong thiết kế - Làm thế nào kiểm sóat vấn đ

- Vận tốc dòng chảy qua song chắn

- Khỏang trống giữa các thanh

- Khỏang trống giữa các lưới

- Tổn thất áp lực qua song chắn

- Quy trình cào rác và xử lý

- Kiểm soát quá trình

Câu 2: hãy cho biết: Khi thiết kế bể điều hòa cần xem xét các vấn đề gì?

Khi thiết kế bể điều hòa cần xem xét các vấn đề sau:

- Vị trí đặt bể điều hòa

- Thể tích cần thiết của bể điều hòa

- Các yếu tố cần kết hợp trong thiết kế

- Làm thế nào kiểm sóat vấn đề mùi và lắng cặn trong bể điều hòa

Câu 3: hãy cho biết: Phương pháp rửa lọc được lựa chọn dựa vào các yếu tố nào?

Phương pháp rửa lọc được lựa chọn dựa trên:

- Kích thước vật liệu lọc

- Hình dạng vật liệu lọc: dạng tròn dễ rửa hơn góc cạnh hoặc phẳng

- Tỷ trọng vật liệu lọc: tỷ trọng càng cao, vận tốc ngược dòng càng lớn

- Chất lượng nước

- Chất keo tụ sử dụng: do khi sử dụng loại và nồng độ chất keo tụ khác nhau sẽ dẫn đến tính dính bám lên bề mặt hạt khác nhau và đặc tính bông cặn khác nhau

Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào các

yếu tố nào?

Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Diện tích bề mặt chất hấp phụ (m2/g)

- Nồng độ của chất bị hấp phụ

- Vận tốc tương đối giữa hai pha

- Cơ chế hình thành liên kết: hóa học hoặc lý học

Câu 5: hãy liệt kê các thông số cần phải tính khi tính toán thiết kế trao đổi ion?

Các thông số cần phải tính:

- Thể tích của tầng chất trao đổi ion (m3)

- Chu kỳ họat động của cột trao đổi

- Tốc độ dòng chảy qua cột

- Lượng chất tái sinh và chế độ tái sinh

- Tính tóan kích thước cột trao đổi

Câu 6: Hãy cho biết: Để tránh tắc màng, có mấy biện pháp thường được sử dụng? Hãy

liệt kê tên các biện pháp đó?

Để tránh tắc màng, người ta thường áp dụng ba biện pháp sau:

- Xử lý sơ bộ nước đầu vào (song chắn, vật liệu lọc sơ bộ)

- Lượng bùn sinh ra và cách xử lý

- Có tính an toàn cao và dễ dàng kiểm soát việc lưu giữ và đưa vào hệ thống

- Tổng chi phí bao gồm chi phí hóa chất và thiết bị châm hóa chất

- Chiều phản ứng bao gồm muối hòa tan, mức độ hoạt hóa và lượng nhiệt sinh ra

- Ảnh hưởng của việc cho dư hóa chất

Câu 8: hãy cho biết: Về cơ bản quá trình oxy hóa được đặc trưng theo mấy mức độ oxy

hóa? Liệt kê các mức độ đó và bản chất của nó?

1 Phân hủy sơ bộ: làm thay đổi cấu trúc của chất hữu cơ

2 Phân hủy đến mức có thể chấp nhận: làm thay đổi cấu trúc của chất hữu cơ và giảm độc tính của nó

3 Khoáng hóa: biến đổi chất hữu cơ thành chất vô cơ (CO2)

4 Phân hủy không mong muốn: làm biến đổi cấu trúc ban đầu của chất hữu cơ làm

cho nó độc hơn

Câu 9: hãy nêu cơ chế chung của quá trình oxy hóa chất hữu cơ?

Nhìn chung cơ chế của quá trình oxi hóa chất hữu cơ là:

1 Oxi hóa rượu thành aldehyde và sau đó thành acid

RCH2OH + O3  RCOOH

2 Thay 1 nguyên tử vào vòng thơm

3 Tách liên kết đôi của carbon

Câu 10: hãy nêu ba giai đoạn chính cần thiết để thực hiện quá trình phân hủy các chất

hữu cơ nhờ vi sinh vật?

- Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt vi sinh vật

- Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bêntrong và bên ngoài tế bào

- Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tếbào mới

Câu 11: hãy cho biết: Hệ số thu hoạch cực đại (Y) phụ thuộc vào các yếu tố nào?

Hệ số thu hoạch cực đại (Y) phụ thuộc vào:

- Trạng thái oxi hóa của nguồn carbon và nguyên tố cung cấp dinh dưỡng

- Mức độ polymer hóa cơ chất

- Chu trình trao đổi chất

- Tốc độ sinh trưởng

- Các thông số vật lý khác của quá trình nuôi cấy vi sinh vật

Câu 12: hãy nêu các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí? Nêu nhược điểm của quá

trình phân hủy bùn hiếu khí?

Quá trình phân hủy kị khí xảy ra theo bốn 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

Nhược điểm của quá trình phân hủy bùn hiếu khí:

 Chi phí vận hành cao hơn do phải duy trì hệ thống cấp oxy

 Bùn sau xử lý khó tách nước bằng phương pháp cơ học

 Quá trình bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, vị trí và vật liệu chế tạo bể

 Không thể thu hồi được khí CH4

Câu 13: hãy cho biết: Khi xác định thể tích và kích thước bể UASB cần xem xét các vấn

đề gì? Nêu nhược điểm của quá trình phân hủy bùn hiếu khí?

Để xác định thể tích và kích thước bể UASB cần xem xét:

- Tải trọng hữu cơ

- Vận tốc dòng chảy

- Thể tích xử lý hiệu quả là thể tích chiếm chỗ bởi lớp bùn và sinh khối hoạt tính

- Thể tích vùng lắng

Nhược điểm của quá trình phân hủy bùn hiếu khí:

 Chi phí vận hành cao hơn do phải duy trì hệ thống cấp oxy

 Bùn sau xử lý khó tách nước bằng phương pháp cơ học

 Quá trình bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, vị trí và vật liệu chế tạo bể

 Không thể thu hồi được khí CH4

Câu 14: hãy cho biết: Khi thiết kế thiết bị tách ba pha rắn – lỏng – khí của bể UASB cần

xem xét các điều kiện gì?

Khi thiết kế thiết bị tách ba pha rắn – lỏng – khí cần xem xét các điều kiện sau:

- Góc nghiêng của thành thiết bị tách pha ~ 45 – 60o

- Diện tích bề mặt của phần khe hở phải < 15 – 20% tổng diện tích bề mặt của bể

- Chiều cao của thiết bị tách pha dao động trong khoảng 1.5 – 2.0 m đối với bể UASB cóchiều cao 5 – 7

- Mặt phân cách lỏng – khí phải được duy trì trong thiết bị tách pha để đảm bảo hiệu quảtách bọt khí và khống chế sự hình thành váng

- Đường kính ống thoát khí phải đủ lớn để đảm bảo thoát khí dễ dàng, nhất là trongtrường hợp hình thành váng nổi

- Có thể thiết kế hệ thống phá bọt bên trên nếu cần

Câu 15: hãy nêu ưu điểm của quá trình phân hủy bùn hiếu khí?

Ưu điểm:

 Mức độ phân hủy chất rắn bay hơi trong hệ thống phân hủy hiếu khí tương đươngvới phân hủy kị khí

 Nồng độ BOD trong nước bề mặt thấp hơn

 Quá trình phân hủy ít hay không gây mùi hôi, tạo ra sản phẩm ổn định và dạngmùn

 Thu hồi được nguyên liệu có giá trị để sản xuất phân bón từ bùn

 Vận hành đơn giản

 Chi phí đầu tư thấp hơn

Câu 16: hãy nêu các giải pháp giảm thiểu và xử lý mùi phát sinh từ hệ thống xử lý nước

thải?

Để giảm thiểu và xử lý mùi phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải có thể áp dụng cácgiải pháp sau:

 Đối với mùi phát sinh từ bể điều hòa: việc sục khí liên tục hay rút ngắn thời gianlưu của nước trong bể điều hòa có thể giảm tối đa lượng mùi phát sinh Ngoài các

biện pháp trên có thể làm kín bể để tránh phát tán mùi

 Đối với khí thải từ hệ thống xử lý bùn: có thể thực hiện việc thông gió cục bộ đểphát tán mùi đối với hệ thống nhỏ Trong trường hợp công suất lớn, có thể lắp đặt hệthống thu khí và dẫn qua bể xử lý khí bằng phương pháp lọc sinh học để xử lý lượng

mùi trên

 Đối với khí thải phát sinh từ khu vực pha chế - lưu giữ hóa chất: Có thể giảm thiểubằng cách sử dụng các thiết bị kín, hay lắp đặt hệ thống thu gom và phát tán, hay điềuchỉnh pH của dung dịch cho phù hợp để tránh bay hơi,

COD(mgO2/l)

Như vậy đây là nước thải dễ phân hủy sinh học, hàm lượng SS nhỏ hơn giới hạn SS

có thể đưa vào bể sinh học, tuy nhiên giá trị pH của nước thải vượt quá khoảng giá trị pHhoạt động của vi sinh vì vậy cần điều chỉnh pH về khoảng giá trị cho phép Nhiệt độ củanước thải 35oC vẫn nằm trong khoảng nhiệt độ cho phép Vì vậy về cơ bản sơ đồ công

nghệ dự kiến như sau:

Nước thải > trung hòa > sinh học > khử trùng > thải ra môi trường

- Trung hòa: Nhằm mục đích chỉnh pH của nước thải về khoảng giá trị cho phép

- Sinh học: Nhằm xử lý thành phần hữu cơ có trong nước thải Khử trùng: Dùng để khử trùng

Câu 2: Một nhà máy sản xuất thải 3 ca một ngày, số liệu đo lưu lượng bằng cách sử

dụng máng đo đập chắn có khe chữ V, biết góc chữ V là 90o và chiều cao mực nước trênđập chắn đo được theo thời gian là như sau:

Thời điểm Chiều cao

mực nước(m)

Thời điểm Chiều cao

mực nước(m)

Thời điểm Chiều cao

a Hãy xác định lưu lượng thải của nhà máy?

b Hãy xác định thể tích cần thiết của bể điều hòa?

Cho biết lưu lượng khi sử dụng máng đo đập chắn có khe chữ V với góc 900 đượcxác định theo công thức Q = K.H2,5 (K = 4969)

Đáp án:

a Xác định lưu lượng thải:

- Lưu lượng khi sử dụng máng đo đập chắn có khe chữ V với góc 900 được xác địnhtheo công thức sau:

Q = K.H2,5

Với K = 4969 (theo góc 90)

- Áp dụng công thức trên, lưu lượng nước thải theo giờ được xác định như sau:

Thời điểm Lưu lượng

(m3/h)

Thời điểm Chiều cao

mực nước(m)

Thời điểm Chiều cao

mực nước(m)

Thời điểm Thể tích vào (m3) Thể tích ra Chênh lệch vào và ra Tổng chênh lệch

- Vậy thể tích bể điều hòa sẽ là 162 – 178 (m3)

Câu 3: Nước thải từ quá trình xeo giấy được đưa qua hệ thống tuyển nổi để thu hồi lượng

bột giấy có trong nước thải Hãy tính áp suất cần áp dụng trong các trường hợp sau:

a Hệ thống không có tuần hòan

b Hệ thống có tuần hòan

c So sánh 2 kết quả và cho biết nên dùng hệ thống nào thì có lợi hơn? Giải thích vìsao?

Cho biết nhiệt độ của nước thải là 250C (độ hòa tan của không khí sẽ là 17,2 ml/l),

tỷ lệ khí rắn sử dụng là 0,02, nồng độ chất rắn là 800 mg/l, lưu lượng nước thải là 20m3/h

và lưu lượng tuần hòan chiếm 50% lưu lượng nước thải vào trong trường hợp hệ thống cótuần hòan

,

3

1 1 3 , 1

1

3 ,

S S

A P

S

fP s S

A

a a a a

b Trong trường hợp có tuần hòan:

Áp dụng công thức:

(atm)

 

03 , 3 86 , 4

1 1 3 , 1

.

1

3 , 1

S R

Q S

A P

S Q

R fP s S

A

a a a a

c Như vậy trong trường hợp này khi sử dụng hệ thống không tuần hòan thì áp lực

nhỏ hơn vì vậy nên sử dụng hệ thống này do điện năng tiêu hao ít hơn

Câu 4: Hãy tính thể tích bể thổi khí và thời gian lưu bùn?

Cho biết:

- Nước thải xử lý 20m3/h

- Tỷ số F/M = 0,5

- Nồng độ bùn trong bể là 4000 mg/l

- BOD vào là 2000 mg/l, BOD sau xử lý 50 mg/l

- Hệ số thu họach là 0,5 gVSS/gBOD, kd = 0,06

Đáp án:

Dựa vào các thông số:

+ Nước thải xử lý 20m3/h, Tỷ số F/M = 0,5

+ Nồng độ bùn trong bể là 4000 mg/l

+ BOD vào là 2000 mg/l, BOD sau xử lý 50 mg/l

+ Hệ số thu họach là 0,5 gVSS/gBOD, kd = 0,06

- Thể tích bể thổi khí:

Thể tích bể thổi khí được xác định theo công thức sau:

480

5 , 0 4000

2000

* 24

* 20 0

S Q V

- Thời gian lưu bùn:

Mặt khác thể tích bể thổi khí có thể xác định theo công thức sau:

 d c

c

k X

Y S S Q V

0

(atm)

(m3)

 

4 , 5 352800 1920000

4000 480 06 , 0 5 , 0 50 2000 24 20

4000 480

VX

d c



Câu 5: Một nhà máy xi mạ quyết định xây dựng trạm xử lý nước thải nhằm thu hồi thành

phần kim lọai có trong nước thải và nước sạch sau xử lý để dùng lại

Cho biết:

- Lưu lượng đi qua cột là 0,5m3/h

- Dung lượng họat động của nhựa là 1,4 đl/l

- Đương lượng ion cần trao đổi trong dung dịch là 0,4đl/l

a Hãy tính thể tích tầng nhựa?

b Hãy tính chu kỳ họat động của cột trao đổi cation?

c Hãy cho nhận xét về kết quả chu kỳ hoạt động của cột trao đổi cation vừa xácđịnh?

b Chu kỳ họat động của cột trao đổi cation:

Chu kỳ họat động của cột trao đổi ion có thể xác định theo công thức sau:

aR VR = Q.t.aS

 t = (aR VR)/(Q.aS) = [1,4 (12,5 – 62,5)]/(500 = 0,875 – 0,44 (h)

(ngày)

c Chu kỳ họat động quá ngắn, như vậy sẽ cần tái sinh nhiều lần dẫn đến tiêu hao hóa chất nhiều Nên chọn lọai nhựa khác có dung lượng trao đổi cao hơn để giảm chi phí

vận hành

Câu 6: Một nhà máy sử dụng thiết bị lọc UF để lọai bỏ thành phần chất hữu cơ còn lại

sau quá trình xử lý nhằm tận dụng lượng nước sau xử lý để tuần hòan lại cho sản xuất.Cho biết:

- Lưu lượng dòng vào là 40 m3/h

- Lưu lượng dòng đậm đặc là 4 m3/h

- COD của nước lọc 10 mg/l

- COD của dòng đậm đặc là 1.500 mg/l

a Hãy tính lưu lượng dòng lọc?

b Hãy tính COD của dòng vào?

c Hãy tính tỷ lệ thu hồi tính theo COD?

Câu 7: Tính bể lắng ngang Cho biết:

- Lưu lượng cần xử lý Q = 2.400m3/ngày

- Tải trọng bề mặt v0 = 30m3/m2.ngày

- Thời gian lưu nước 2 giờ

- Chiều dài bằng 5 lần chiều ngang

Đáp án:

- Tải trọng bề mặt được xác định theo công thức:

 độ sâu hiệu quả của bể lắng:

200

V

Câu 8: Tính đường kính bể tuyển nổi kết hợp bể lắng để xử lý nước thải có lưu lượng

50m3/h Cho biết vận tốc nước trong bể tuyển nổi u =10,8m/h và vận tốc nước trong vùnglắng u = 4,7 m/h

Đáp án:

Dựa vào các thông số:

- Vận tốc nước trong bể tuyển nổi u =10,8m/h

- vận tốc nước trong vùng lắng u = 4,7 m/h

Đường kính bể tuyển nổi kết hợp bể lắng được xác định theo công thức sau:

2

4

D u

8 , 10

50 4 4

m

u

Q D

4 , 2 7 , 4

50 4

4

2 2

m

D u

- Lưu lượng bùn cần xử lý là 500 m3/ngày đêm

- Nồng độ bùn đầu vào tính theo BOD = 40.000mg/l

- Nồng độ bùn đầu ra tính theo BOD = 10.000 mg/l

- Thời gian lưu bùn là 14 ngày

- Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,3 ngày-1

 

k

 V: thể tích CH4 sinh ra ở điều kiện chuẩn (m3/ngđ);

 k: hằng số biến đổi theo lý thuyết = 0.35 m3 CH4/kg BODL

14 3 , 0 1

500 10 40 03 , 0

1

.

0

ngđ kg

k

Q S S Y P

c d x

 kd: hệ số phân hủy nội bào (ngày-1) = 0,3 ngày-1

 θc: thời gian lưu bùn (ngày) = 14 ngày

42 , 1 0

Đáp án:

- 90% SS có thể lắng và trong đó tỷ lệ % SS trong COD (nhu cầu oxy hóa hóa học)

và BOD (nhu cầu oxy hóa sinh học) chiếm 60%

+ pH = 4 nước thải có tính axit nhẹ vì vậy cần phải trung hòa nước thải

+ với SS = 800mg/l là tương đối cao bên cạnh đó theo kết quả thì 90% SS có thể

lắng, như vậy dùng phương lắng để loại bỏ SS

+ Thành phần của nước sau lắng sẽ là SS = 80 mg/l, BOD = 720mg/l) và COD =

1200 mg/l

+ Với tỷ lệ BOD/COD =0,6 > 0,4 do đó sẽ áp dụng phương pháp sinh học để loại

bỏ các thành phần hữu cơ

Câu 11: Nước thải từ quá trình xeo giấy được đưa qua hệ thống tuyển nổi để thu hồi

lượng bột giấy có trong nước thải

a Hãy tính áp suất cần áp dụng trong các trường hợp hệ thống không có tuần hòan?

b Nếu tăng áp suất này lên 1,5 lần và chuyển đổi hệ thống thành hệ thống có tuầnhòan thì lưu lượng tuần hoàn là bao nhiêu?

A 1,3  1

 Áp suất cần áp dụng là:

6 , 0

1

* 1 15 , 17

* 3 , 1

1000

* 02 , 0

1 1 3 , 1

C S

A P

a S

R fP S S

A

.1

3,

* 3 , 1

1000

* 80

* 02 , 0

1

*

3 , 1

C Q S

A R

- 80% chất rắn lơ lửng không có khả năng lắng và có khuynh hướng nổi

- 40% BOD và COD có trong 80% chất rắn lơ lửng không có khả năng lắng

- Nhiệt độ tuyển nổi là 300C [Sa = 17.9 (ml/l)]

- Phần khí hòa tan f = 0.8, tỷ lệ A/S = 0.02

Người ta dự tính thiết kế bể tuyển nổi tuần hoàn kết hợp bể lắng để loại bỏ lượng SStrên và hiệu quả xử lý của bể tuyển nổi kết hợp bể lắng dự kiến là 90% (tương ứng vớiphần lắng và phần không có khả năng lắng của SS)

a Hãy tính thành phần nước thải sau quá trình tuyển nổi?

b Hãy tính áp suất tuyển nổi cho biết tỷ lệ tuần hoàn là 0,25Q?

Đáp án:

a Thành phần nước thải sau quá trình tuyển nổi:

- Vì có thông tin về việc điều chỉnh pH trong quá trình tuyển nổi vì vậy pH sau quá

trình tuyển nổi pH = 5,6

- SS trong nước thải sau tuyển nổi:

Ta có khối lượng SS trong nước đầu vào:

Có thể tính SS trong nước thải sau bể tuyển nổi như sau:

Do hiệu quả 90%  nồng độ SS trong nước thải sau bể tuyển nổi:

= 400*0,1 = 40 (mg/l)

- COD và BOD trong nước thải sau xử lý:

Vì 40% BOD và COD có trong 80% chất rắn lơ lửng không có khả năng lắng,bên cạnh đó hiệu quả xử lý của bể tuyển nổi là 90%

Như vậy tỷ lệ % loại bỏ BOD và COD của bể tuyển nổi sẽ là:

0,4*0,9 = 0,36 (36%)

 COD trong nước thải sau tuyển nổi là:

COD = (1-0,36)*2500 = 1600 (mg/l) BOD = (1-0,36)*1800 = 1152 (mg/l)

b Áp suất tuyển nổi khi tỷ lệ tuần hoàn là 0,25Q

R fP S S

A

.1

3,



 áp suất sẽ là:

8 , 0

1 600

* 25 , 0

* 9 , 17

* 3 , 1

400

* 600

* 02 , 0

1 3

, 1

C Q S A

P

a S

= 2,97 (atm)