Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải (ngành cấp thoát nước trình độ cao đẳng)

Nội dung của giáo trình bao gồm các chương sau: Chương 1: Nguồn gốc, đặc tính và hệ thống thu gom nước thải Chương 2: Kỹ thuật xử lý sơ cấp Chương 3: Kỹ thuật xử lý bậc 1 Chương 4: Xử

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

NGÀNH: CẤP THOÁT NƯỚC TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: 377/QĐ-CĐXD ngày 12 tháng 05 năm 2023 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

(Lưu hành nội bộ)

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình môn Kỹ thuật xử lý nước thải được biên soạn trên cơ sở phục vụ

nhu cầu học tập của sinh viên ngành Cấp Thoát nước tại trường cao đẳng Tp.HCM Tài liệu trình bày các vấn đề cơ bản cũng như các nguyên tắc thiết kế một hệ thống

xử lý nước thải

Nhằm tạo điều kiện cho người học có một bộ tài liệu tham khảo mang tính tổng hợp, thống nhất và mang tính thực tiễn sâu hơn Giảng viên Trung tâm chúng tôi đề

xuất và biên soạn Kỹ thuật xử lý nước thải dành riêng cho người học trình độ Cao

đẳng Nội dung của giáo trình bao gồm các chương sau:

Chương 1: Nguồn gốc, đặc tính và hệ thống thu gom nước thải

Chương 2: Kỹ thuật xử lý sơ cấp

Chương 3: Kỹ thuật xử lý bậc 1

Chương 4: Xử lý bậc 2

Chương 5: Quá trình sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải

Chương 6: Quá trình tăng trưởng bám dính

Chương 7: Quá trình sinh học kị khí trong xử lý nước thải

Chương 8: Xử lý bùn trong nhà máy xử lý nước thải

Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều tài liệu được liệt kê tại mục Danh mục tài liệu tham khảo Chúng tôi chân thành cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo

Bên cạnh đó, giáo trình cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Nhóm tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, các bạn người học và bạn đọc Trân trọng cảm ơn./

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Tham gia biên soạn Chủ biên ThS Trần Thanh Quỳnh

MỤC LỤC

TRANG

THU GOM NƯỚC THẢI

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CHƯƠNG TRÌNH CHI TIẾT HỌC PHẦN

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD ngày tháng năm 2021 của

Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng thành phố Hồ Chí Minh)

Tên học phần: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Mã học phần: 23700110

Thời gian thực hiện học phần: 30 giờ (Lý thuyết: 28 giờ; thực hành, thí nghiệm:

0 giờ; kiểm tra: 04 giờ)

- Về kiến thức: Học phần trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản cần thiết

về kỹ thuật xử lý nước thải sinh họat và công nghiệp Các bước tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải

- Về kỹ năng: Tính toán thiết kế được công trình xử lý nước thải

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Sinh viên có tinh thần học tập nghiêm túc và cầu tiến

III Nội dung học phần:

3.1 Chương trình khung

Mã MH Tên môn học

Số tín chỉ

Thời gian học tập (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành/Thực tập, Thảo luận, Bài tập

Kiểm tra

23700204 Mạng lưới thoát nước 2 30 27 0 3

23700205 Công trình thu, trạm bơm cấp thoát

23700118 Thiết kế hệ thống Cấp thoát nước 3 75 15 60 0

3.2 Chương trình chi tiết môn học

1 Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Chương 1: Tổng quan cấp thoát nước

công trình

3 Chương 3: Hệ thống thoát nước công

5 Chương 5: Quản lý kỹ thuật hệ thống cấp

thoát nước công trình

2 Nội dung chi tiết:

Chương 1: NGUỒN GỐC, ĐẶC TÍNH VÀ HỆ THỐNG THU GOM NƯỚC THẢI

Thời gian: 02 giờ

1.Mục tiêu: Nắm bắt được nguồn gốc và đặc tính của nước thải

2.1 Nguồn gốc nước thải

2.2 Đặc tính của nước thải

2.3 Tác động của nước thải chưa được xử lý

2.4 Hệ thống thu gom nước thải

2.5 Mục tiêu xử lý nước thải

2.6 Phân loại mức độ xử lý nước thải

Chương 2: KỸ THUẬT XỬ LÝ SƠ CẤP

Thời gian: 04 giờ

1 Mục tiêu: Tính toán được các công trình xử lý sơ cấp

2 Nội dung chương:

2.1 Chức năng của các công trình xử lý sơ cấp đơn vị 2.2 Song chắn rác

2.3 Bể lắng cát

2.4 Bể tách dầu mỡ

2.5 Bể điều hòa cân bằng

Chương 3: KỸ THUẬT XỬ LÝ BẬC 1

Thời gian: 04 giờ

1 Mục tiêu: Tính toán được các công trình xử lý bậc 1

2 Nội dung chương:

2.1 Chức năng của các công trình xử lý bậc 1 đơn vị 2.2 Quá trình keo tụ, tạo bông

2.3 Bể lắng bậc một

2.4 Bể tuyển nổi

Thời gian: 05 giờ

1 Mục tiêu: Tính toán được các sự tăng trưởng của bùn

2 Nội dung chương:

2.1 Chức năng của các công trình xử lý bậc 2 đơn vị

Thời gian: 05 giờ

1 Mục tiêu: Tính toán được bể sinh học hiếu khí

2 Nội dung chương:

2.1 Mô hình hóa quá trình bùn hoạt tính

2.2 Lượng bùn tuần hoàn cần thiết

2.3 Bể arotank

2.3.1 Cấu tạo bể

2.3.2 Nguyên lý hoạt động bể

2.3.3 Tính toán các thông số cơ bản của bể

2.4 Bể lắng bậc hai cho bùn hoạt tính

Chương 6: QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH

Thời gian: 05 giờ

1 Mục tiêu: Tính toán được bể sinh học kỵ khí

2 Nội dung chương:

2.2 Lọc nhỏ giọt

2.2.1 Cấu tạo bể

2.2.2 Nguyên lý hoạt động bể

2.2.3 Tính toán các thông số cơ bản của bể

2.3 Bể sinh học tiếp xúc quay

2.3.1 Cấu tạo bể

2.3.2 Nguyên lý hoạt động bể

Chương 7: QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỊ KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Thời gian: 03 giờ

1 Mục tiêu: Nắm được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kỵ khí

2 Nội dung chương:

2.1 Giới thiệu chung về quá trình sinh học kị khí

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kỵ khí

2.3 Các quá trình xử lý kỵ khí

Chương 8: XỬ LÝ BÙN TRONG NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Thời gian: 02 giờ

1 Mục tiêu: Nắm được các phương pháp xử lý bùn thải tại nhà máy

2 Nội dung chương:

2.1 Mục tiêu của việc xử lý bùn

2.2 Phân loại bùn thải

2.3 Nén bùn, tách nước và sấy khô

2.4 Ổn định bùn

IV Điều kiện thực hiện học phần:

2 Trang thiết bị máy móc: Laptop, Máy chiếu

3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: giáo trình, tài liệu tham khảo

- Về kỹ năng: Tính toán được các thông số cơ bản của công trình xử lý nước thải

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: đánh giá thái độ học tập

2 Phương pháp kiểm tra, đánh giá

2.1 Đánh giá điểm quá trình:

2.2 Thi kết thúc học phần:

VI Hướng dẫn thực hiện học phần:

1 Phạm vi áp dụng học phần: Chương trình học phần được sử dụng để giảng

dạy cho sinh viên bậc cao đẳng ngành Cấp Thoát nước

2 Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập học phần:

- Đối với giáo viên, giảng viên: Giáo viên trước khi giảng dạy cần phải căn cứ vào nội dung của từng bài học chuẩn bị đầy đủ các điều kiện thực hiện bài học để đảm bảo chất lượng giảng dạy Linh hoạt về phương pháp trên cơ sở đề cương học phần, mục tiêu đào tạo và đối tượng học viên

- Đối với người học: chuẩn bị tài liệu, xem trước bài học khuyến khích sinh viên

tự nghiên cứu

3 Những trọng tâm cần chú ý:

- Sinh viên cần chủ động trong quá trình học tập

- Sinh viên phải tính toán được bể xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí

4 Tài liệu giảng dạy và học tập:

4.1 Tài liệu bắt buộc:

[1] Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình (Domestic and industrial wastewater treatment), NXB Đại học Quốc Gia

4.2 Tài liệu tham khảo:

[1] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước thải công nghiệp, NXB Xây dựng, 2009

[2] Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải, NXB Xây dựng

[3] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp theo công nghệ O/A,

NXB Xây dựng

CHƯƠNG 1 NGUỒN GỐC ĐẶC TÍNH VÀ HỆ THỐNG THU GOM NƯỚC

THẢI

A GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1

Chương 1 là chương giới thiệu tổng quan về nguồn gốc đặc tính nước thải giúp người học có kiến thức làm tiền đề tính toán thiết kế các công trình đơn vị xử lý nước thải

B MỤC TIÊU CHƯƠNG 1

Về kiến thức:

- Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về tính chất nước thải

- Các phương pháp tính toán lưu lượng nước thải các đối tượng sử dụng

Về kỹ năng:

- Rèn luyện kỹ năng đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải

- Lập bảng tổng hợp số liệu, phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải

Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Xác định được vị trí của nội dung của chương trong tổng thể của dự án

- Tuân thủ các tiêu chuẩn ngành

C PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy

đủ câu hỏi thảo luận và bài tập chương và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

D ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và laptop

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

E KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1

Nội dung:

- Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

Phương pháp:

- Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: bài tập về nhà)

- Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

F NỘI DUNG CHƯƠNG 1

I NGUỒN GỐC NƯỚC THẢI

Nước thải có nguồn gốc từ các nguồn nước sử dụng trong công nghiệp và sinh hoạt Nước mưa cũng là một nguồn nước thải khá lớn Bản thân nước mưa là nước sạch nhưng khi rơi xuống mặt đất sẽ bị pha trộn và nhiễm bẩn

1 Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải đen và nước thải xám Nước thải từ toilet được gọi là nước thải đen Nước thải đen chứa hàm lượng cao chất rắn và một lượng đáng

kể chất dinh dưỡng cho vi khuẩn (nitơ và photpho) Nước thải đen có thể được tách thành hai phần: phân và nước tiểu Mỗi một người, hàng năm có thể thải ra trung bình 4 kg N và 0,4 kg P trong nước tiểu và 0,55 kg N và 0,18 kg P trong phân

Nước thải xám bao gồm nước giặt giũ quần áo, tắm rửa và nước sử dụng trong nhà bếp Nước từ trong nhà bếp có thể chứa lượng lớn chất rắn và dầu mỡ

Cả hai loại nước thải đen và thải xám có thể chứa mầm bệnh của người, đặc biệt là nước thải đen

2 Nước thải công nghiệp

Rất khó phân loại nước thải từ tất cả các ngành công nghiệp Mỗi một ngành công nghiệp có nước thải đặc trưng của ngành đó Ví dụ, nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm chứa các chất hữu cơ mang màu và một số hóa chất độc hại khó phân hủy Nước thải của các cơ sở xi mạ chứa hàm lượng kim loại nặng cao và có pH thấp Nước thải chế biến thực phẩm chủ yếu là chứa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy bằng vi sinh

II ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI

1 Tính chất vật lý của nước thải

Tính chất vật lý của nước thải bao gồm nhiệt độ, màu sắc, mùi vịvà chất rắn

Nhiệt độ:

Nhiệt độ của nước thải thay đổi rất lớn, phụ thuộc vào mùa trong năm Sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ lắng, mức độ oxy hòa tan và hoạt động của vi sinh vật Nhiệt

độ của nước thải là một yếu tố hết sức quan trọng đối với một số bộ phận của nhà máy xử

lý nước thải như bề lắng và bề lọc

Màu sắc:

Nước thải chứa oxy hòa tan (DO) thường có màu xám Nước thải có màu đen thường

có mùi hôi thối chứa lượng oxy hòa tan rất ít hoặc không có

Chất rắn:

Chất rắn bao gồm các chất lơ lửng hoặc các chất hòa tan trong nước và nước thải Chất rắn được chia thành các phần khác nhau, nồng độ của chúng cho biết chất lượng của

nước thải và là tham số quan trọng để kiểm soát các quá trình xử lý Thành phần chất rắn trong nước thải bao gồm:

- Tổng chất rắn (TS): bao gồm tổng chất rắn lơ lửng và tổng chất rắn hòa tan Mỗi một phần của chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan có thể chia thành phần bay hơi hoặc phần

cố định Tổng chất rắn là các chất còn lại trong cốc sau khi bay hơi mẫu nước thải trong một giờ trong lò nung ở nhiệt độ từ 103oC đến 105oC

- Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): bao gồm cặn không có khả năng lắng ở dạng keo và cặn lắng được TSS là một tham số quan trọng đối với nước thải và là một trong những tiêu chuẩn trong xử lý nước Tiêu chuẩn TSS đối với nước thải sau khi xử lý sơ cấp và thứ cấp thường bằng 30 và 12 mg/l TSS được xác định bằng cách lọc mẫu đã được trộn đều qua giấy lọc có kích thước lỗ bằng 0,2 μm Cặn giữ lại trên giấy lọc được nung trong lò nung trong thời gian ít nhất là 1 giờ ở nhiệt độ từ 103 oC đến 105 °C cho đến khi khối lượng không đổi

- Tổng chất rắn hòa tan (TDS): chất rắn hòa tan được gọi là cặn không có khả năng lọc Tổng chất rắn hòa tan trong nước thải thô nằm trong khoảng từ 250 - 850 mg/l TDS được xác định như sau: mẫu sau khi được trộn đều, lọc qua giấy lọc sợi thủy tỉnh có kích thước lỗ bằng 2,0 μm Dịch lọc được bay hơi trong thời gian ít nhất là 1 giờ trong lò nung

ở nhiệt độ 180 °C Trọng lượng tăng lên của cốc nung là trọng lượng của TDS

- Chất rắn bay hơi được nung ở 550°C Trọng lượng bị mất sau khi nung là chất rắn bay hơi Ngược lại, chất rắn còn lại là chất rắn cố định

- Chất rắn có khả năng lắng: các chất rắn lơ lửng có khả năng lắng trong một thời gian xác định Chất rắn lắng được biều diễn theo đơn vị ml/l hoặc mg/l Phương pháp thể tích để xác định chất rắn có khả năng lắng như sau: Cho nước thải vào lống đong hình trụ

có các vạch chia thể tích Sau khi hỗn hợp được trộn đều, để im trong thời gian 45 phút Dùng đũa thủy tỉnh đầu bọc cao su đảo nhẹ quanh thành ống Sau đó, để im thêm 15 phút nữa Ghi thể tích chất rắn lắng theo ml/l

2 Tính chất hóa học của nước thải

Chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan trong nước thải chứa các chất hữu cơ và vô cơ Chất hữu cơ có thể là hydrat cacbon, mỡ, dầu, chất béo, chất hoạt động bề mặt, protein, thuốc trừ sâu, các hợp chất hữu cơ bay hơi, các chất hóa học độc hại, v.v Các chất vô cơ

bao gồm kim loại nặng, chất dinh dưỡng (N, P), pH, độ kiềm, clo, sulfua Các chất khí như CO2, N2, O2, H2S và CH4 cũng có thể có mặt trong nước thải

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): Là lượng oxy cần thiết cho vi khuẩn sống và hoạt

động để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

Nhu cầu oxy sinh hóa là chỉ tiêu rất quan trọng và tiện dùng để chỉ mức độ nhiễm bẩn của nước thải bằng các chất hữu cơ Trị số BOD đo được cho phép tính toán lượng oxy hòa tan cần thiết để cấp cho các phần ứng sinh hóa của vi khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ có trong nước thải

Có thể mô tả sơ lược việc xác định trị số BOD như sau : Lấy mẫu nước đã bão hòa oxy, đo lượng oxy hòa tan bản đầu trong mẫu (mg), cho 1 lượng nhất định nước thải vào mẫu khuấy đều thành dung dịch rồi đưa vào tủ nuôi cấy ở nhiệt độ 20°C, sau 5 ngày, đưa mẫu ra và đo lượng oxy hòa tan còn lại trong mẫu (mg) Lấy hiệu số giữa lượng oxy ban đầu và lượng oxy còn lại trong mẫu sau 5 ngày (mg) chia cho thể tích lượng nước thải cho vào mẫu (ml) sẽ được trị số BOD5 biểu thị bằng (mg/l) Thực nghiệm chỉ ra rằng muốn phân hủy hoàn toàn (> 99,2%) chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện hiếu khí tự nhiên, phải để mẫu trong tủ nuôi cấy ở 20°C trong 20 ngày Lượng oxy đã tiêu thụ sau 20 ngày gọi là BOD20 (mg/l) Đối với nước thải sinh hoạt BOD5 thường bằng 0,68 ~ 0,7 BOD20

Nhu cầu oxy hóa học COD: Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn chất hữu

cơ và một phân nhỏ các chất vô cơ dễ bị oxy hóa có trong nước thải

Chỉ tiêu nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 không đủ để phản ánh khả năng oxy hóa các chất hữu cơ khó bị oxy hóa và các chất vô cơ có thể bị oxy hóa có trong nước thải, nhất là nước thải công nghiệp Vì vậy, cần phải xác định nhu cầu oxy hóa học (COD (mg/)) để oxy hóa hoàn toàn các chất bẩn có trong nước thải Việc xác định COD có thể tiến hành bằng cách cho chất oxy hóa mạnh vào mẫu thử nước thải ở điều kiện dung dịch có tính axít Trị

số COD luôn luôn lớn hơn trị số BOD; và tỷ số COD trên BOD luôn thay đổi tùy thuộc vào tính chất của nước thải Tỷ số COD : BOD càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ

Oxy hòa tan: Nông độ oxy hòa tan trong nước thải trước và sau xử lý là chỉ tiêu rất

quan trọng Trong quá trình xử lý hiếu khí luôn phải giữ nồng độ oxy hòa tan trong nước thải từ 1,5 - 2mg/l để quá trình oxy hóa diễn ra theo ý muốn và để hỗn hợp không rơi vào tình trạng yếm khí Oxy là khí có độ hòa tan thấp và nồng độ oxy hòa tan phụ thuộc vào

nhiệt độ, và nồng độ muối có trong nước Trong quá trình xử lý nước thải, vi sinh vật tiêu thụ oxy hòa tan để đồng hóa các chất dinh dưỡng và chất nền BOD, N, P cần thiết cho việc duy trì sự sống, sinh sản và tăng trưởng của chúng

3 Thành phần sinh học của nước thải

Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật chủ yếu là vi sinh với số lượng từ 105 – 106con trong 1 ml Hai nguồn chủ yếu đưa vi sinh vào nước thải là phân, nước tiểu và từ đất

Nước thải và đất chứa vô số vi sinh đặc biệt là vi khuẩn Tế bào vi sinh hình thành

từ chất hữu cơ nên có thể coi tập hợp vi sinh là một phần của tổng chất hữu cơ có trong nước thải, phần này sống, hoạt động, tăng trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải

Phần lớn vi sinh có trong nước thải không phải là vi khuẩn gây bệnh Có thể có một

số ít vi khuẩn gây bệnh như : thương hàn, tả, lỵ

Thường phân loại vi sinh có trong nước thải bằng hình dạng (hình thái học) Vì sinh trong xử lý nước thải có thể phân làm ba nhóm là : Vị khuẩn, nấm và tế bào nguyên sinh

Vi khuẩn (Bacteria):

Đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ, nó là cơ thể sống đơn bào, có khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn lơ lửng hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng Có rất nhiều loại vi khuẩn không thể chỉ tên và mô tả hết được, loại

dễ nhận biết nhất là vi khuẩn Coli Vi khuẩn có khả năng sinh sản rất nhanh, khi tiếp xúc với chất dinh dưỡng có trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua thành tế bào

Có ba loại vi khuẩn cơ bản là: Khuẩn que, khuẩn cầu và khuẩn xoắn thường có trong nước thải dưới dạng tụ tập lại thành màng mỏng như lưới, hoặc liên kết với nhau thành khối như bông cặn:

Đại đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng, nhưng thường cũng có loại vi khuẩn dạng lông tơ (filamentous) kết với nhau thành lưới nhẹ nổi lên bề mặt làm ngăn cầnquá trình lắng ở bể lắng đợt 2

Vi khuẩn ký sinh (paracitic bacteria) là vì khuẩn sống bám vào vật chủ, thức ăn của

nó là thức ăn đã được vật chủ đồng hóa, chúng thường sống trong đường ruột của người và

động vật, và đi vào nước thải theo phân và nước tiểu Vi khuẩn ký sinh có nhiều loại là vi trùng gây bệnh, đi vào nước thải theo phân và nước tiểu của người bị bệnh

Vị khuẩn hoại sinh (saprophytic bacteria) vi khuẩn hoại sinh dùng chất hữu cơ không hoạt động làm thức ăn, nó phân hủy cặn hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sống và sinh sản rồi thải ra các chất gồm cặn hữu cơ có cấu tạo đơn giản và cặn vô cơ Bằng quá trình hoạt động như vậy, vi khuẩn hoại sinh đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc làm sạch nước thải Nếu không có hoạt động sống và sinh sản của vi khuẩn, quá trình phân hủy

sẽ không xảy ra Có rất nhiều loại vi khuẩn hoại sinh, mỗi loài đóng một vai trò đặc biệt trong một công đoạn của quá trình phân hủy hoàn toàn cặn hữu cơ có trong nước thải và mỗi loài sẽ tự chết khi hoàn thành quy trình sống và sinh sản ở giai đoạn đó

Tất cả các vi khuẩn ký sinh và hoại sinh cần có thức ăn và oxy để đồng hóa Một số loài trong số vi khuẩn này chỉ có thể hô hấp bằng oxy hòa tan trong nước gọi là vi khuẩn hiếu khí và quá trình phân hủy chất hữu cơ của chúng gọi là quá trình hiếu khí hay quá trình oxy hóa Một số loài khác trong số các vi khuẩn này không thể tồn tại được khi có oxy hòa tan trong nước mà lấy oxy cần cho sự đồng hóa từ các hợp chất hữu cơ và vô cơ

có chứa oxy trong quá trình phân hủy chúng Những vi khuẩn loại này gọi là vi khuẩn yếm khí và quá trình phân hủy gọi là quá trình yếm khí, quá trình này tạo ra mùi khó chịu:

Còn một số loài vi khuẩn hiếu khí trong quá trình phân hủy chất hữu cơ nếu thiếu hoàn toàn oxy hòa tan chúng có thể tự điều chỉnh để thích nghị với môi trường gọi là vi khuẩn hiếu khí lưỡng nghỉ (facultative aerobic bacteria} Ngược lại cũng tồn tại một số loài vi khuẩn yếm khí khi có oxy hòa tan trong nước chúng không bị chết mà lại làm quen được với môi trường hiếu khí gọi là vi khuẩn yếm khí lưỡng nghỉ (facultative anaerobic bacieria)

Sự tự điều chính để thích nghi với môi trường có sự thay đổi của oxy hòa tan của vi khuẩn hoại sinh là rất quan trọng trong quy trình phân hủy chất hữu cơ của nước thải trong các công trình xử lý

Nhiệt độ nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động và sinh sản của vi khuẩn, phần lớn vi khuẩn hoại sinh hoạt động có hiệu quả cao và phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 20 - 40 °C

Khi duy trì các điều kiện môi trường: thức ăn, nhiệt độ, pH, oxy, độ ẩm thích hợp

để vi khuẩn phát triển thì hiệu quả xử lý sinh học trong công trình sẽ đạt cao nhất

về da có thể có trong nước thải

Tế bào nguyên sinh (Protozoa)

Là một loại động vật được đặc trưng bằng một vài giai đoạn hoạt động trong quá trình sống của nó, nguyên sinh động vật là một phần trong tổng số các loại vi sinh có trong nước thải Thức ăn chính của nguyên sinh động vật là vi khuẩn cho nên chúng là chất chỉ thị quan trọng chỉ hiệu quả xử lý của các công trình xử lý nước thải

Trong số thành phần vi sinh khác có số lượng ít trong nước thải là virut (viruses) Virut rất bé chỉ có thể phát hiện bằng kính hiển vi điện tử Virut đóng vai trò rất quan trọng

vì chúng lấy năng lượng để hoạt động và sinh sản từ mô tế bào sống và là ký sinh trùng Trong số các virut: gây bệnh tìm thấy trong nước thải có virut gây viêm gan (hepatilis), viêm tủy, bại liệt (polio) và một số virut gây bệnh đường ruột Chúng có số lượng ít và thường có liên hệ với vi khuẩn coli

Tảo (algae) là loại vi thảo mộc sống dưới nước cần có năng lượng ánh sáng mặt trời

để phát triển Nước thải nếu không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thường không có táo Tảo thường đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp oxy cho hồ xứ lý ổn định nước thải thông qua quá trình quang hợp

Tảo phát triển rất nhanh khi trong nước có dư chất dinh dưỡng là Nitơ và Photpho (đặc biệt là photpho) Sự phát triển quá mạnh của tảo làm bẩn nước trong suối, hồ, sông Thường tảo được phân loại theo mầu sắc: xanh, xanh lơ, nâu, đỏ

III TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI CHƯA ĐƯỢC XỬ LÝ

Các chất bẩn trong nước thải là tác nhân tác động trực tiếp đối với môi trường và sức khỏe con người Đó là chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ phân hủy sinh học, vi khuẩn gây

bệnh, hợp chất hữu cơ khó phân hủy, chất dinh dưỡng (N, P), kim loại nặng và các chất vô

cơ hòa tan

Chất rắn trong nước thải có thể lắng đọng thành cặn, làm tắc hệ thống ống thoát nước, lấp đầy kênh rạch và sông ngòi Dầu mỡ tạo thành bọt trôi nổi gây mất thẩm mỹ của nguồn nước tự nhiên

Chất dinh dưỡng N và P gây ra sự phú dưỡng trong nước Các hồ và nước sông chảy với tốc độ chậm bị ảnh hưởng nhiều hơn so với nước sông chảy tốc độ nhanh hơn Trong các hồ và sông có dòng chảy chậm, tảo được nuôi dưỡng bằng các chất dinh dưỡng, khi chúng bị phân hủy sẽ lắng xuống mặt đáy như trầm tích Sau đó, chất dinh dưỡng lại được giải phóng khỏi trầm tích trở lại pha nước Đây là chu trình sinh sản và chết của tảo trong môi trường nước Trong giai đoạn đầu, sự sống dưới nước phú dưỡng khá phong phú, tảo phát triển rất mạnh, sau đó một lượng lớn tảo bắt đầu chết để cho một chu kỳ sinh sản mới

Sự phân hủy tảo chết làm cho BOD của nước tăng lên, dẫn đến nước bị suy giảm lượng oxy Một số loại tảo tiết ra chất độc có thể làm nguy hại đến các loại chim ăn cá và làm gây bỏng lên da khi tiếp xúc với nước Nước bị phú dưỡng sẽ nâng giá thành xử lý, đặc biệt trong xử lý nước cho mục đích sinh hoạt

Kim loại nặng và các chất độc hại khác được sử dụng trong nhà là những nguồn ô nhiễm cho nguồn nước Kim loại nặng bao gồm Cu, Zn, Cd, Ni, Cr và Pb có nguồn gốc từ những vật liệu chế tạo đường ống cung cấp nước, các chất tẩy rửa, các loại vật liệu sử dụng

để lợp mái nhà, hệ thống thoát nước, v.v Khi hàm lượng kim loại nặng trong nước thải đủ cao, chúng sẽ đầu độc vi khuẩn, thực vật, động vật và con người Các nguồn khác của những vật liệu độc hại có trong nước thải gia đình là thuốc chữa bệnh quá đát, chất diệt côn trùng và diệt cỏ, các dung môi hữu cơ, sơn và các chất hóa học khác Các chất này có thể ăn mòn đường ống dẫn nước thải và làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hệ thống của nhà máy xử lý nước thải Khi có mặt với hàm lượng cao, kim loại nặng trong nước thải sẽ gây bất lợi cho quá trình xử lý

Để ngăn cản sự hủy hoại môi trường, nước thải cần phải được xử lý Xử lý nước thải là loại bỏ các chất rắn và COD của nước thải Trên cơ sở đó, cần phải đưa ra mức độ

xử lý nước thải đề đạt được nồng độ tới hạn của chất bẩn trước khi thải ra môi trường Mức

độ xử lý nước thải sẽ phụ thuộc vào các tiêu chuẩn cho phép của từng quốc gia

IV HỆ THỐNG THU GOM NƯỚC THẢI

Trước khi đưa vào hệ thống xử lý, nước thải cần phải được thu gom từ các cơ sở sản xuất (nước thải công nghiệp) hoặc từ các khu vực dân cư (nước thải sinh hoạt) Hệ thống thu gom nước thải được tính toán thiết kế đồng bộ và phù hợp với công suất của nhà máy

xử lý

Để thiết kế và lắp đặt hệ thống thu gom nước thải cần thiết phải nắm được những điềm chính sau đây:

- Xây dựng bản đồ chỉ tiết của khu vực

- Nghiên cứu về thổ nhưỡng các loại đất

- Nghiên cứu thủy văn nước ngầm

- Các số liệu về thời tiết (mưa)

- Xây dựng chi tiết sơ đồ nơi giao nhau của các con đường, các khu vực lắp đặt hệ thống điện, cáp viên thông

- Nghiên cứu khả năng tiêu thụ nước và cung cấp nước sạch

- Ghi nhận những vùng phát triển công nghiệp, dịch vụ thương mại, các khu vực dân cư

- Chỉ ra những điểm thu nước thải, trạm bơm và nơi xây trạm xử lý nước thải để xử

lý

- Dự đoán phát triển dân số

- Dự đoán các vùng sẽ phát triển

V MỤC TIÊU XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Mục đích của xử lý nước thải là đảm bảo nước sau khi xử lý thải ra môi trường phải

an toàn, không làm nguy hại đến sức khỏe cộng đồng và không làm ô nhiễm các nguồn nước hoặc gây ra thiệt hại cho môi trường khác

Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế để làm giảm một số thành phần trong nước thải như các chất hữu cơ, chất rắn, chất dinh dưỡng (N, P), các vi sinh vật gây bệnh và các chất ô nhiễm khác tới mức chấp nhận theo quy định của từng quốc gia Ở Việt Nam, có bộ tiêu chuẩn nước thải công nghiệp và tiêu chuần thải TCVN

Các nguồn tiếp nhận của nước thải sau khi xử lý chủ yếu là sông, suối, ao, hồ

Nước thải sau khi được xử lý phải đạt được nồng độ tới hạn Nghĩa là, khi thải ra nguồn tiếp nhận không làm cho các chất bẩn vượt quá ngưỡng mà sông, suối, hồ, ao có khả năng tự làm sạch

VI PHÂN LOẠI MỨC ĐỘ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Tiền xử lý: Loại bỏ các thành phần thô, rắn, kích thước lớn của nước thải như là rễ, mảnh gỗ, vật trôi nổi, cát và dầu mỡ

Xử lý bậc một: Loại bỏ hoàn toàn hoặc từng phần chất rắn lơ lửng và các chất hữu

cơ trong nước thải

Xử lý bậc hai: Loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ có khả năng phân rã sinh học (hòa tan

và lơ lửng) và các chất lơ lửng

Xử lý bậc ba: Loại bỏ các chất lơ lửng tàn dư (sau xử lý bậc hai) thường được sử dụng bằng phương pháp lọc với môi trường lọc là cát hoặc lọc bằng lưới lọc kích thước lỗ nhỏ hoặc lưới lọc mịn Loại bỏ các chất dinh dưỡng N, P cũng có thể tiến hành trong giai đoạn này

Xử lý bậc cao: Loại bỏ các vật liệu lơ lửng và hòa tan còn lại sau khi xử lý sinh học khi mà nước thải được yêu cầu sử dụng lại

Mục tiêu của xử lý bậc một là hạn chế sự hư hại gây ra bởi các chất rắn có độ cứng

và rác cho các thiết bị và đường ống ở các quá trình xử lý tiếp theo Trong xử lý sơ bộ, sử dụng phương pháp vật lý (lọc, lắng sơ bộ) có thể được tăng cường bằng cách thêm vào các chất hóa học Các chất hữu cơ được loại bỏ chủ yêu trong xử lý bậc hai với các quá trình hóa học và sinh học Trong xử lý bậc cao, chất rắn lơ lửng còn lại và các thành phần khác của nước thải không thể giảm thiểu trong quá trình xử lý trước đó được loại bỏ bằng sự kết hợp các quá trình khác nhau như hấp phụ, oxy hóa, lọc sâu, v.v

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Nêu nguồn gốc và các tính chất đặc trưng của nước thải

2 Nước thải chưa được xử lý sẽ ảnh hưởng tới con người như thế n

CHƯƠNG 2

KỸ THUẬT XỬ LÝ SƠ CẤP

A GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2

Chương 2 là chương giới thiệu về các phương pháp để tính toán thiết kế các công trình đơn vị xử lý sơ cấp

- Rèn luyện kỹ năng tính toán thiết kế các công trình xử lý sơ cấp

- Lập bảng tổng hợp số liệu, phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải

Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Xác định được vị trí của nội dung của chương trong tổng thể của dự án

- Tuân thủ các tiêu chuẩn ngành

C PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy

đủ câu hỏi thảo luận và bài tập chương và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

D ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và laptop

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

E KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2

Nội dung:

- Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

Phương pháp:

- Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: bài tập về nhà)

- Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

F NỘI DUNG CHƯƠNG 2

I CHỨC NĂNG CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SƠ CẤP ĐƠN VỊ

Xử lý sơ cấp là giai đoạn đầu tiên của nhà máy xử lý nước thải Nó có tính quan trọng và cần thiết phải áp dụng trong hầu hết mọi hệ thống xử lý nước thải

Mục đích chính là loại bỏ rác thô, cặn thô ra khỏi nguồn nước thông qua các biện pháp cơ học đơn giản Từ đó, góp phần giảm tải áp lực cho các công trình phía sau Điều này góp phần quan trọng vào việc nâng cao tuổi thọ của hệ thống xử lý nước thải

Tác dụng chính của các công trình xử lý sơ cấp:

- Loại bỏ các tạp chất có trọng lượng lớn như sỏi, thuỷ tinh, cát ra khỏi nguồn nước

- Điều hoà lưu lượng và nồng độ của nước thải Từ đó, giúp ổn định tính chất của nước thải, giúp các quá trình xử lý sau diễn ra hiệu quả hơn

- Góp phần giảm tải áp lực cho các hệ thống, công trình lọc phía sau Từ đó, đảm bảo tính an toàn, hiệu quả cho công tác làm sạch nước thải

II SONG CHẮN RÁC

Song chắnn oặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào hầm bơm Song chắn rác thường đặt đứng vuông góc với dòng chảy, song chắn gồm các thanh kim loại thép không rỉ tiết diện 5 x 20 mm đặt cách nhau 20 ~ 50 mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua song v < 1 m/s (ứng với Qmax):

- Khoảng cách giữa các thanh b = 20 ÷ 50mm

- Góc nghiêng α = 60 – 90o

- Vận tốc trung bình qua các khe: v = 0,6 - 1 m/s

- Số khe hở giữa các thanh n:

𝑛 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝐾𝑧

𝑏 ℎ 𝑣

Trong đó:

- Kz: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy: 1.05

- Qmax: lưu lượng lớn nhất

- h: chiều cao mức nước qua song chắn rác

- Chiều dài tổng cộng của song chắn rác:

B = s.(n - 1) + b.n

Đặc tính của cát lắng từ nước thải dao động rất lớn, tuy vậy đây là loại cặn làm ráo nước tương đối dễ, sau khi làm khô thường có độ ẩm từ 13 - 65%, cặn hữu cơ bay hơi chiếm từ 1 - 56%, tỷ trọng cát trở đã làm sạch 2,7, khi cát trơ bị các chất hữu cơ dính bám,

tỷ trọng còn khoảng 1,3 Tỷ trọng khi đổ thành đống khoảng 1 600 kg/m” Cỡ hạt cát >0,2

mm thường gây trở ngại cho các công đoạn xử lý tiếp theo, thành phần phân bố các cỡ hạt cát trong nước thải phụ thuộc vào mạng lưới cống thu gom, phần lớn cát lắng trong các hố thăm và trong bể lắng cát, có kích thước không lọt qua sàng kích cỡ 0,15 mm

Số lượng cát trong nước thải dao động tùy thuộc vào điều kiện địa phương, tình trạng vệ sinh mặt phố, cơ cấu thu gom và vận chuyển nước thải, hàm lượng cát trong nước thải thu gom và vận chuyển bằng hệ cống chung lớn hơn trong hệ thống cống riêng biệt,

số lượng cát thường dao động từ 0,0037 đến 0,22 m3 cát trong 1000 m3 nước thải Cát lắng trong các hố thăm và bể lắng cát khi chưa rửa có thể chứa > 50% cặn hữu cơ có khả năng thối rữa, nếu để lâu không được xứ lý sẽ gây mùi hôi thối, là nơi sinh sản của ruồi, muỗi

và côn trùng, do đó ở các nhà máy lớn thường lắp hệ thống rửa và phân loại cát, còn ở các nhà máy nhỏ, ở vùng xa thành phố thường được rắc vôi bột hoặc chế phẩm chống mùi EM (effective microoganis) trước khi đem chôn cùng với rắc lấy từ song chắn và lưới chắn

Tính toán bể lắng cát ngang xuất phát từ độ lớn của hạt cát muốn giữ lại Tốc độ lắng của hạt cát trong nước thải còn gọi là độ lớn thủy lực của hạt hay là tải trọng bề mặt của bể lắng cát: U = Q/F (m/h)

Diện tích mặt nước phần hình chữ nhật của bể lắng cát xác định theo công thức:

𝐹 = 𝐾 𝑄

𝑈𝑜

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước thải lớn nhất, (m3/s)

Uo: Độ lớn thủy lực của hạt cần giữ (m/s)

Tỷ số chiều dài và chiều sâu của bể:

L: Chiều dài phần chữ nhật của bể (m)

H: Chiều cao phần công tác của bể (m)

v: Vận tốc chuyển động của nước trong bể (m/s)

Uo: Độ lớn thủy lực của hạt cần giữ trong bể (m/s)

K: Hệ số kinh nghiệm tính đến ảnh hưởng của dòng chảy rối cục bộ trong

bể, làm cần trở tốc độ lắng của hạt

Chiều rộng bể: B= F/L

Chiều cao H phần công tác của bể chọn theo tỷ lệ giữa chiều dài và chiều cao, và kiểm tra theo thể tích bể để thời gian lưu nước trong bể ứng với Qmax phải lớn hơn 30 giây

và có thể đến 90 giây, thường là 60 giây

Bể lắng cát trong các nhà máy xử lý nước thải công suất 100 m3/ngày trở lên được thiết kế để giữ được cát cỡ hạt > 0,2 mm Nếu chọn kích thước hạt bé hơn, nhiều cặn hữu

cơ lắng xuống, bùn cặn bị thối rữa khó xử lý

Muốn cho cặn hữu cơ không lắng trong bể lắng cát, vận tốc dòng chảy trong bể phải giữ không đổi v = 0,15 m/s - 0,2 m/s mặc dù lưu lượng qua bể thay đổi

IV BỂ TÁCH DẦU MỠ

Nước thải của một số xí nghiệp công nghiệp có chứa dầu, mỡ cần phải loại bỏ bớt trước khi cho nước vào các khâu xử lý, lý hoá và sinh hoá tiếp theo với mục đích:

- Tiết kiệm hoá chất keo tụ, và giữ ổn định cho các quá trình xử lý tiếp sau

- Lắng cát, cặn bẩn có dính dầu mỡ để loại trừ tắc, trít các thiết bị

Tách sơ bộ dầu mỡ khỏi nước thải có thế thực hiện bằng hai quy trình:

- Quy trình tách dầu bằng trọng lực: Các giọt dầu, mỡ nhẹ hơn nước, sẽ nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài, còn các hạt cặn dính dầu nặng hơn nước sẽ lắng xuống đáy và được tháo ra ngoài

- Quy trình tách dầu bằng lực nhân tạo như lực ly tâm, cyclon thuỷ lực, keo tụ bằng hoá chất hoặc lọc qua lớp lọc có khả năng dính bám dầu mỡ

Việc lắng, gạn dầu ra khỏi nước dựa vào sự chênh lệch tỷ trọng giữa dầu và nước Trong điều kiện chảy tầng Re < 200 vận tốc nổi V của các giọt dầu, mỡ có thể xác định theo công thức Stoke:

Để tính toán sơ bộ có thể lấy tỷ trọng các loại dẩu như sau:

Dầu làm nhiên liệu cho động cơ: 0,71 – 0,73

Dầu hỏa : 0,78

Kerosine : 0,79

Dầu diesel : 0,81 – 0,89

Dầu bôi trơn : 0,9 – 0,93

V BỂ ĐIỀU HÒA CÂN BẰNG

Nước thải chảy vào nhà máy xử lý nước thải có sự thay đổi về lưu lượng và tính chất của nó Để đạt được hiệu quả xử lý tốt nhất, lưu lượng dòng thải cần phải ổn định Ổn định lưu lượng dòng thải bằng cách xây dựng bể điều hòa dòng chảy trước khi vào các hệ thống xử lý Trong hầu hết các trường hợp, bề điều hòa dòng chảy được đặt sau lưới chắn rác, bề lắng cát và trước bề lắng sơ cấp

Mục đích của bể điều hoà trong quy trình xử lý nước thải là:

1 Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải không đều

2 Tiết kiệm hoá chất để trung hoà nước thải

3 Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý nước tiếp sau

4 Làm giảm và ngăn cản lượng nước có nồng độ các chất độc hại cao đi trực tiếp vào các công trình xử lý sinh học

Để đảm bảo hoà trộn đều nồng độ các chất bẩn trong nước thải và ngăn ngừa sự lắng đọng, trong bể điều hoà cần đặt các thiết bị khuấy trộn Các thiết bị khuấy trộn thường là:

- Hệ phân phối lưu lượng vào bể bằng các máng và vách ngăn

- Khuấy trộn bằng turbine

- Khuấy trộn bằng dàn ống phân phối không khí nén

- Máy khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt

- Máy khuấy cơ khí đặt chìm

Hình dáng của bể điều hòa phụ thuộc vào chức năng của bể Nếu bể chỉ dùng để điều hòa lưu lượng, có thể chọn hình dạng bất kỳ miễn là phù hợp với quy hoạch sử dụng đất của nhà máy xử lý, còn nếu bể dùng để điều hòa chất lượng và lưu lượng, đòi hỏi phải

có thiết bị khuấy trộn, hình dáng bể, vị trí ống đưa nước vào, ống lấy nước ra phải xem xét

tính toán kỹ phù hợp với thiết bị khuấy trộn định dùng để thể tích nước được luân chuyển đều không có vùng nước chết

Vật liệu xây dựng: bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hay bằng đất, nếu là bể bằng đất đào hoặc đắp phải chú ý chống thấm thành và đáy, chống xói mòn thành và đáy bằng các tấm bê tông lát hoặc lát đá miết mạch Nếu dùng thiết bị khuấy trộn cơ khí đặt trên phao nổi phải tính thể tích hồ sao cho luôn có mực nước chết cao hơn đáy 1,5 - 2m để đảm bảo cho hệ thống phao và máy khuấy làm việc an toàn

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Hãy cho biết mục đích của song chắn rác và bể lắng cát

2 Khi thiết kế bể lắng cát phải chú ý những điểm gì

3 Mục đích phải xây dựng bể điều hòa

CHƯƠNG 3

KỸ THUẬT XỬ LÝ BẬC 1

A GIỚI THIỆU CHƯƠNG 3

Chương 3 là chương giới thiệu về các phương pháp để tính toán thiết kế các công trình đơn vị xử lý bậc 1

- Rèn luyện kỹ năng tính toán thiết kế các công trình xử lý bậc 1

- Lập bảng tổng hợp số liệu, phân tích lựa chọn sơ đồ xử lý nước thải

Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Xác định được vị trí của nội dung của chương trong tổng thể của dự án

- Tuân thủ các tiêu chuẩn ngành

C PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 3

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy

đủ câu hỏi thảo luận và bài tập chương và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

D ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 3

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và laptop

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

E KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 3

Nội dung:

- Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

Phương pháp:

- Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: bài tập về nhà)

- Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

F NỘI DUNG CHƯƠNG 3

I CHỨC NĂNG CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ BẬC 1

Mục tiêu của xử lý bậc1 là loại bỏ các chất rắn hữu cơ và vô cơ có thể lắng được bằng cách lắng cặn, và loại bỏ các vật liệu nổi (váng) bằng cách hớt váng Khoảng 25 đến 50% nhu cầu oxy sinh hóa đầu vào (BOD5), 50 đến 70% tổng chất rắn lơ lửng (SS), và 65% dầu mỡ được loại bỏ trong quá trình xử lý bậc 1 Một số nitơ hữu cơ, phốt pho hữu

cơ và kim loại nặng liên kết với chất rắn cũng được loại bỏ trong quá trình xử lý bậc 1 nhưng các thành phần dạng keo và hòa tan không bị ảnh hưởng Nước thải từ các đơn vị

xử lý bậc 1 được gọi là nước thải sơ cấp

Ở nhiều nước công nghiệp phát triển, xử lý bậc 1 là mức độ xử lý sơ bộ tối thiểu cần thiết cho việc tưới nước thải Nó có thể được coi là xử lý đủ nếu nước thải được sử dụng để tưới các loại cây trồng mà con người không tiêu thụ hoặc để tưới các vườn cây ăn quả, vườn nho và một số cây lương thực đã qua chế biến Tuy nhiên, để ngăn ngừa các điều kiện phiền toái tiềm ẩn trong các hồ chứa hoặc điều chỉnh dòng chảy, một số hình thức xử

lý thứ cấp thường được yêu cầu ở các quốc gia này, ngay cả trong trường hợp tưới tiêu không phải là cây lương thực

Bể lắng hoặc bể lắng sơ cấp có thể là bể tròn hoặc hình chữ nhật, sâu thường từ 3 đến 5 m, với thời gian lưu thủy lực từ 2 đến 3 giờ Chất rắn lắng (bùn sơ cấp) thường được loại bỏ khỏi đáy bể bằng cào bùn để nạo bùn đến giếng trung tâm, từ đó nó được bơm đến các đơn vị xử lý bùn Váng được quét qua bề mặt bể bằng các tia nước hoặc các phương tiện cơ học, từ đó cũng được bơm đến bộ phận xử lý bùn

Trong các nhà máy xử lý nước thải lớn bùn sơ cấp thường được xử lý sinh học bằng phương pháp phân hủy kỵ khí Trong quá trình phân hủy, vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn dễ chuyển hóa chất hữu cơ trong bùn, do đó làm giảm thể tích cần thải bỏ cuối cùng, làm cho bùn ổn định (không thể trộn lẫn) và cải thiện đặc tính khử nước của nó Thời gian cư trú trong bể phân hủy có thể thay đổi từ tối thiểu khoảng 10 ngày đối với bể phân hủy tốc độ cao (trộn đều và đun nóng) đến 60 ngày hoặc hơn đối với bể phân hủy tốc độ tiêu chuẩn Khí chứa khoảng 60 đến 65% mêtan được tạo ra trong quá trình phân hủy và có thể được phục hồi như một nguồn năng lượng Trong các nhà máy xử lý nước thải nhỏ, bùn được xử

lý theo nhiều cách khác nhau bao gồm: phân hủy hiếu khí, lưu trữ trong các đầm chứa bùn

II QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG

Keo tụ là phá vỡ độ bền và liên kết của các hạt keo; bông tụ là tạo thành các hạt lớn hơn từ các hạt keo nhỏ

Các hạt keo bắt gặp trong nước tự nhiên và nước thải bao gồm sét, silica, sắt, các kim loại nặng khác, chất màu và những chất rắn hữu cơ như các mẫu xác chết sinh vật Người ta phân biệt ra hai loại: keo ưa nước (hydrophilic) và keo kỵ nước (hydrophobic) Hầu hết các loại sét tự nhiên là keo kỵ nước Các chất hữu cơ gây màu là keo ưa nước

Các hạt keo tồn tại trong dung dịch với kích thước rất bé và chúng mang điện cùng dấu nên giữa các hạt keo luôn xuất hiện lực đẩy tĩnh điện và không bị lắng Sự chênh lệch điện thế giữa lớp bề mặt biến dạng của hạt keo và dung dịch luôn tồn tại được gọi là thế zeta Đối với hạt keo trong các nguồn nước tự nhiên ở pH trong khoảng từ 5 đến 8, thế zeta

có giá trị từ -14 đến — 30 mV Hạt keo càng có thế zeta âm thì hạt keo đó càng bền Khi

thế zeta biến mất, các hạt keo có thể tiền lại gần với nhau hơn dẫn đến làm tăng khả năng

va chạm Đề làm trong nước, các chất điện ly được thêm vào để khử thế zeta của hạt keo

Quá trình keo tụ có thể xảy ra theo một số cơ chế chính sau đây:

- Nén lớp kép: Khi có mặt chất điện ly mang điện tích trái dấu, lớp ion tích điện

xung quanh hạt keo sẽ bị nén lại Nếu lực nén đủ lớn, lực Van der Walls giữa các hạt keo

sẽ thắng được lực đầy giữa các hạt keo Lớp kép khuếch tán tạo ra bởi các cation tấn công

các hạt mang điện âm (lớp có định), các cation và anion gắn với nhau một cách lỏng lẻo

trong lớp khuếch tán ở ngoài cùng

- Trung hòa điện tích: Thêm các ion tích điện dương hấp phụ trên bề mặt của hạt

keo có thể giảm điện tích bề mặt và giảm lực đẩy

- Bẫy trong kết tủa: Các muối của Al và Fe thêm vào ở khoảng pH thích hợp sẽ kết

tủa như là những bông tụ với nhân là các hạt keo

- Cầu nổi các hạt keo: Các phân tử hữu cơ kích thước lớn (cả anion và cation) gắn

nhiều hạt lại với nhau tạo ra một bông tụ lớn làm tăng tốc độ lắng

Hình cấu tạo hạt keo

III BỂ LẮNG BẬC 1

Bể lắng bậc 1 có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hay hình tròn, được thiết kế để loại bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước theo dòng chảy liên tục vào bể và ra bể

Trong những tài liệu viết về bể lắng, các tác giả phân chia bể lắng làm 4 vùng:

- Nước có chứa các hạt cặn lơ lửng đi vào vùng phân phối nước ở đầu bể với mục đích phân phối đều trên toàn bộ tiết diện ngang của vùng lắng

- Việc tách các hạt cặn ra khỏi nước bằng trọng lực xảy ra trong vùng lắng

- Nước đã lắng chảy đều vào vùng thu nước ra để dẫn đi

- Cặn lắng tích lũy trong vùng chứa và cô đặc cặn nằm ở đáy bể

Bể lắng dùng trong xử lý nước thải được thiết kế để loại bỏ ra khỏi nước ba loại cặn khác nhau:

a Cặn cứng (cát) là các hạt phân tán, có kích thước và vận tốc lắng không đổi trong suốt quá trình lắng:

- Tốc độ lắng không phụ thuộc vào nồng độ các hạt

- Tốc độ lắng bằng tải trọng bề mặt bể Uo = Q/F

Đó là các thông số và đặc tính để thiết kế bể lắng cát

b Cặn lơ lửng có bề mặt thay đổi, có khả năng dính kết và keo tụ với nhau trong quá trình lắng làm cho kích thước và vận tốc lắng của các bông cặn thay đổi theo chiều cao lắng:

- Chiều cao bể lắng, chế độ dòng chảy trong bể để các hạt cặn keo tụ, lớn lên, tăng trọng lượng là quan trọng

- Tải trọng bề mặt và thời gian lắng là thông số quyết định

Đó là thông số và đặc tính của nước thải khi thiết kế bể lắng đợt 1, vì sẽ được đề cập đến trong chương này

c Bông cặn có khả năng liên kết và có nồng độ lớn trên 1000 mg/1

Cặn lắng được máy có các tấm gạt cặn bằng gỗ chạy bằng dây xích đặt ngập trong

bể, hay máy có các tấm gạt cặn gắn vào dầm cầu chạy đặt trên 2 thành dọc bể, gạt cặn và dồn về máng thu đặt ở đầu vào của bể, hay về các máng thu cặn đặt suốt chiều ngang bể nếu là bể lớn Bơm hút cặn đặt gần máng đầu bể, một bơm có thể hút cho nhiều máng thu cặn hay nhiều bể

Bọt nổi được thanh gạt của máy cào cặn đặt ngập dưới mực nước 0,05 m - 0,10 m gạt về máng thu bọt ở cuối bể

2 Bể lắng hình tròn

Trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo hướng bán kính (radian) Nước thải

có thể đi vào buồng phân phối trung tâm, chảy đều theo hướng bán kính qua vùng lắng đi vào máng thu nước đặt theo chu vi vành ngoài của bể Hoặc phân phối nước thải vào bể