Chương 3: Xử lý nước thải

2 xử lý sinh học hiếu khí như cụm bể bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí activated sludge và bể thiếu khí bể anoxic 3 mương oxy hóa Tùy thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải QCVN với các nhà m

Trang 1

Chương 3:

Xử lý nước thải

Trang 2

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI

TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản

Chương 3 TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản

Trang 3

• Các phương pháp sinh học thường được áp dụng:

(1) kết hợp cả hai quá trình kỵ khí và hiếu khí như cụm

bể UASB và bể bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí (activated sludge) và bể thiếu khí (bể anoxic)

Trang 4

(2) xử lý sinh học hiếu khí như cụm bể bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí (activated sludge) và bể thiếu khí (bể anoxic)

(3) mương oxy hóa

Tùy thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải QCVN

với các nhà máy CBTS nằm trong KCN mà hệ thống

xử lý nước thải không cần hoặc cần phải có các bước tiền xử lý hay quá trình xử lý bậc ba

Trang 5

Thông số Đơn vị Giá trị C

Trang 6

QCVN 40: 2011/BTNMT (dùng cho công nghiệp)

Trang 7

Trang 8

- Đối với chế biến tôm, nồng độ photpho trong nước thải thường rất cao nên trong dây chuyền công nghệ

xử lý: kết hợp giữa quá trình keo tụ/tạo bông và sinh học (kỵ khí, hiếu khí và thiếu khí) được áp dụng rất có hiệu quả

- Bùn phát sinh từ hệ thống xử lý có thể tái sử dụng làm compost

- Lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quy chuẩn đầu ra, thành phần, lưu lượng của nước thải, và giá thành xử lý

Trang 9

 Sơ đồ công nghệ: người ta chia quá trình (hoặc hệ

thống) xử lý nước thải thành 3 công đoạn:

• Xử lý sơ bộ hay xử lý cấp/bậc I

• Xử lý cơ bản hay xử lý cấp/bậc II

• Xử lý bổ sung hay xử lý cấp/bậc III

Trang 10

Trang 11

XỬ LÝ SƠ BỘ HAY XỬ LÝ

BẬC I

Trang 12

- Nước thải CBTS chứa một lượng đáng kể chất lơ

lửng không tan → xử lý sơ bộ để loại các chất lơ lửng

nhanh càng tốt

bể điều hòa, tuyển nổi bằng sục khí (dissolved air

Trang 13

a) Song, lưới chắn rác (SCR)

Loại bỏ phần lớn các tạp chất thô (> 0,7 mm) → thường sử dụng do làm giảm nhanh hàm lượng rắn

rắn như vây, xương, đầu cá được giữ lại và chuyển vào giỏ chứa rác → thu gom

http://home.howstuffworks.com http://lycomfg.com/

Trang 14

như xương, dè, vây, thịt cá và một phần mỡ được giữ lại và được thu gom về khu vực lưu trữ chất thải rắn tập trung của nhà máy

- Hai loại hay sử dụng trong xử lý

nước thải CBTS:

Tiếp tuyến: 40 – 75% TSS

Trống quay

- Trong các nhà máy quy mô nhỏ:

SCR thường dùng với bể lắng đơn

giản

(Tay et al., 2006)

Trang 15

b) Bể lắng: tách các hạt lơ lửng có khối lượng riêng

lớn hơn khối lượng riêng của nước bằng trọng lực

Bể lắng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

xử lý nước thải

Công đoạn này còn được dùng trong xử lý bậc 2: loại bỏ cặn phát sinh trong công đoạn xử lý sinh học (bùn hoạt tính hoặc lọc nhỏ giọt)

Phụ thuộc vào đặc tính của chất rắn có trong nước

thải, quá trình lắng có thể là lắng phân tán (discrete

settling), lắng tạo bông (flocculent settling) hoặc lắng

theo vùng (zone settling)

Trang 16

(Tay et al., 2006)

Lắng phân tán xảy ra khi nước thải tương đối loãng

và các hạt rắn không tương tác nhau → hạt không thay đổi kích thước trong quá trình lắng

Hướng dòng chảy

Vùng lắng

Bùn

Hướng lắng

Lắng phân tán

Trang 17

Loại bỏ đá, cát trong nước thải

Tạo

bông

Trong quá trình lắng các hạt liên kết lại với nhau hoặc tạo thành bông cặn do đó tăng trọng lượng và lắng nhanh hơn

Loại bỏ một phần SS

ở nước thải chưa xử lý

và nước thải sau quá trình xử lý sinh học Lắng

theo

vùng

Lực tương tác giữa các hạt đủ lớn

để ngăn cản các hạt bên cạnh Mặt phân cách giữa chất lỏng và chất rắn xuất hiện ở phía trên khối lắng

Xảy ra ở bể lắng thứ cấp đặt sau bể xử lý sinh học

Phân loại các hiện tượng lắng

(http://www.ctu.edu.vn/colleges/tech/bomon/ttktmoitruong/daotao/giao%20trinh%20dien%20tu/xlnt/primasedimentation.htm)

Trang 18

Trang 19

c) Bể điều hòa (flow equalization): công đoạn tiếp sau

SCR/lắng và trước bể tuyển nổi bằng sục khí → giảm sức tải thủy lực trong dòng thải

Bể điều hòa gồm bể chứa và hệ thống bơm → giảm

Trang 20

e) Bể tuyển nổi: biện pháp hiệu quả để xử lý dầu mỡ

Thường sử dụng là bể tuyển nổi bằng sục khí (DAF) → loại dầu mỡ và chất lơ lửng

DAF dùng các bóng khí nhỏ để loại bỏ các chất lơ lửng có trong nước thải → các bóng khí bám vào các hạt cặn phân tán làm cho tỷ trọng của tổ hợp cặn-khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện → nổi lên và được gạt bỏ nhờ các thiết bị (máy) cào bọt

Trang 21

Các yếu tố quan trọng để vận hành thành công hệ thống DAF là: duy trì pH thích hợp (thường là 4,5 – 6; với pH = 5 là thích hợp nhất để hạn chế sự hòa tan của protein và phá vỡ các hạt nhũ tương), vận tốc dòng chảy thích hợp, người quản lý phải hiện diện thường xuyên

DAF không thích hợp cho các nhà máy có qui mô nhỏ → giá thành cao

Trang 22

(Tay et al., 2006)

Trang 23

Công nghệ xử lý nước thải CBTS được khuyến khích áp

dụng (Tổng cục Môi trường, 2011)

Trang 24

XỬ LÝ CƠ BẢN HAY XỬ

LÝ CẤP/BẬC II (SINH HỌC)

Trang 25

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa

trên hoạt động sống của vi sinh vật để loại bỏ các

chất dinh dưỡng hòa tan có trong nước thải

thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật (hiếu khí, kị khí hoặc tùy nghi)

thải (HTXLNT) dùng chất hữu cơ như nguồn năng lượng cho tăng trưởng → dị dưỡng

đa dạng, phức tạp và có liên hệ với nhau

Trang 26

- Trong hệ thống xử lý hiếu khí hiện diện

Pseudomonas, Nocardia, Flavobacterium, Achromobacter và Zooglea, cùng với vi sinh vật

dạng sợi

sinh động vật và luân trùng → ăn các loại vi khuẩn, hạt lơ lửng,…

hữu cơ hòa tan và keo thành các sản phẩm cuối bền

và 2/3 chất hữu cơ còn lại thành sinh khối vi sinh vật → loại bỏ bằng trọng lực

Trang 27

- Xử lý hiếu khí tạo CO2, kị khí CO2 và CH4

rất ít

(vi sinh vật hiếu khí và tùy nghi) và kị khí (vi sinh

vật kị khí)

sinh trưởng lơ lửng (suspended growth process)

trưởng dính bám (attached growth process)

Trang 28

I Quá trình sinh học hiếu khí

phốtpho → nhưng phải cung cấp đủ ôxy

bùn hoạt tính (activated sludge), hồ sinh học (lagoon), lọc nhỏ giọt (trickling filter) và lọc đĩa quay (rotating disc contractor)

Trang 29

Đặc điểm vận hành

Hệ thống Mức chịu đựng với

tải lượng thay đổi (chất hữu cơ hoặc độc chất)

Độ nhạy với hoạt động gián đoạn

Kỹ năng vận hành

Hồ sinh học Cao Thấp Thấp

Lọc nhỏ giọt Trung bình Trung bình Trung bình

Bùn hoạt tính Thấp Cao Cao

Chi phí Đất cần Chi phí ban đầu Chi phí vận hành

Hồ sinh học Cao Thấp Thấp

Lọc nhỏ giọt Trung bình Trung bình Trung bình

Bùn hoạt tính Thấp Cao Cao

Trang 30

 Bùn hoạt tính (activated sludge systems)

nhau, chủ yếu là vi khuẩn

tăng trưởng → chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan

sẽ lơ lửng trong nước → tăng dần về kích cỡ

xuống đáy bể/hồ → bùn hoạt tính

Trang 31

Nước thải

sau cụm xử

lý sơ bộ

Bể thổi khí (Bể sinh học)

Sơ đồ làm việc của bể bùn hoạt tính

(Tay et al., 2006)

Trang 32

sục khí kéo dài (thường BOD < 800 mg/l): thời gian sục khí kéo dài + tải lượng chất hữu cơ thấp

→ thời gian lưu nước là 1 – 2 ngày

có bể xử lý sơ bộ và bể điều hòa → hiệu quả xử lý

SS và BOD từ 95 – 98%

(1,3 kg ôxy/kg BOD), nước thải nhà máy CBTS cần nhiều ôxy hơn (3 kg ôxy/kg BOD)

Trang 33

- Trong bể bùn hoạt tính, các tế bào vi khuẩn được

tách khỏi pha lỏng và một phần tuần hoàn trở lại bể; sinh khối vi sinh vật càng cao thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ càng nhanh  có hai loại thời gian lưu khác nhau:

+ thời gian lưu thủy lực = thể tích bể phản ứng

+ thời gian lưu tế bào = số tế bào hiện diện trong

bể/sinh khối tế bào thải mỗi ngày (3 – 15 ngày)

Trang 34

- Các thông số cần khi thiết kế hệ thống bùn hoạt

tính:

+ tỷ lệ xử lý BOD

+ nhu cầu ôxy để phân hủy chất hữu cơ và tế bào chết + sinh khối bùn

+ tỷ lệ tách rắn/lỏng: bể lắng đợt 2 phải được thiết kế

để đạt hiệu quả lắng nhanh nhất → nước thải

Trang 35

- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch của

bể bùn hoạt tính:

+ lượng ôxy hòa tan trong nước: nước ra khỏi bể lắng

đợt 2 có nồng độ ôxy hòa tan là 2 mg/l

+ thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật: BOD:N:P

= 100:5:1

+ tải lượng chất hữu cơ: BOD = 500 mg/l

+ các chất có độc tính

Trang 36

 Hồ thổi khí (aerated lagoon)

hồ xáo trộn hoàn toàn và hồ tùy nghi

Trang 38

Trang 39

 Ao ổn định nước thải (stabilization/polishing

pond)

sục khí

hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ hòa tan

khuẩn

Trang 40

- Ao ổn định nước thải hiếu khí thường sâu từ 0,2 –

0,9 m → tảo phát triển (bão hòa ôxy toàn cột nước)

Trang 41

(http://www.sswm.info)

Ao ổn định nước thải

Trang 42

 Lọc nhỏ giọt (trickling filter)

Trang 43

- Ôxy từ không khí khuếch tán qua màng vi sinh vật này và đi vào bên trong

- Khi chất hữu cơ nhiều, lớp màng này dày thêm → bên trong thiếu ôxy/dinh dưỡng → tróc lớp màng này

Trang 44

- Để đạt hiệu quả tối ưu:

Trang 45

Bể lọc nhỏ giọt

Bể tròn, chiều cao lớp vật

liệu lọc 1 – 2,5 m (đá) hoặc

10 m (các tấm chất dẻo)

Trang 46

II Quá trình sinh học kị khí

cao

kị khí do một quần thể vi sinh vật, sản phẩm cuối

ứng: đầu tiên chất hữu cơ có trong nước thải chuyển hóa thành các hợp chất dễ tan, các chất này được các vi khuẩn sinh axít tạo thành các các axít

Trang 47

- Vi khuẩn sinh methane sử dụng các cơ chất này để

methane là Metanobacterium, Methanobacillus,

Metanococcus và Methanosarcina

loại nước thải có tải lượng chất ô nhiễm cao: nước

thải chứa máu cá, nước cá nguyên chất (stickwater)

Trang 48

(Tay et al., 2006)

Trang 49

 Bể phân hủy kị khí (digestion system)

chăn nuôi → các chất hữu cơ dễ phân hủy

kị khí cho phép mở rộng sang các loại chất thải khác: chất thải rắn đô thị, chất thải hữu cơ của các ngành công nghiệp (CBTS)

25% → bổ sung thêm chất lỏng để xử lý các chất thải ô nhiễm hữu cơ cao

Trang 50

- Trong các bể phản ứng sinh methane cần phải

khuấy trộn giống như trong bể bùn hoạt tính (nhưng không có sự hiện diện của ôxy)

trước khi thải ra môi trường, chất rắn được tuần hoàn trở lại

Trang 52

Trang 53

XỬ LÝ BỔ SUNG HAY XỬ

LÝ CẤP/BẬC III (HÓA LÝ)

Trang 54

1 Keo tụ/tạo bông

thải ra và loại bỏ mỡ/bọt

cơ tích điện cùng dấu → đẩy nhau, lơ lửng

và xáo trộn → tạo bông → lắng

→ nước thải chứa máu cá

Trang 55

- Bùn từ quá trình keo tụ → làm thức ăn gia súc →

chất keo tụ/tạo bông không có tính độc

CBTS: vô cơ như nhôm sunfát, sắt (III) clorua, sắt (III) sunfát; hữu cơ: chitosan, vảy cá

Trang 56

2 Khử trùng (disinfection)

bệnh

pháp sau: phá hủy thành tế bào, thay đổi độ thấm của tế bào, thay đổi bản chất keo của nguyên sinh chất và ức chế hoạt động của men

ozone, tia cực tím

Trang 57

• Khử trùng bằng chlorine

- Chlorine hóa là quá trình thường sử dụng cho cả nước thải công nghiệp/sinh hoạt

- Trong xử lý nước thải CBTS, chlorine chủ yếu dùng

để diệt hoặc ức chế vi khuẩn, tảo

- Nước thải thường được khử trùng bằng chlorine trước khi thải vào nguồn tiếp nhận

- Nước thải CBTS chứa nhiều amôn và amine → phản ứng với chlorine → chloramine → tăng nhu cầu chlorine (pH, nồng độ amôn/amine)

Trang 58

- Khử trùng bằng chlorine → tạo ra trihalomethane → gây ung thư

Trang 59

- Các tác nhân khử sẽ khử chlorine thành chloride → lượng chlorine dư không đáng kể

Trang 60

Bể tiếp xúc chlor

Thời gian tiếp xúc 15 – 30 phút → loại chlorine dư trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận

Tiêu đề	Chương 3: Xử lý nước thải
Tác giả	TS Nguyễn Phỳc Cẩm Tỳ
Trường học	Khoa Thủy sản, Trường Đại Học
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xử Lý Nước Thải
Thể loại	Chương

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	3 MB