(Đồ án hcmute) tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu nhà ở phương trường an 06, dân số 6 991 người

NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ - Giới thiệu về khu nhà ở Phương Trường An 06 - Tổng quan về thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt - Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải - Xác định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý Nước Thải Sinh Hoạt khu nhà ở Phương Trường An 06, dân số 6.991 người

SVTH: Trần Út Thương MSSV: 18150058

Khoá: 2018 GVHD: TS Hoàng Thị Tuyết Nhung

Nghiên cứu ☒ Thiết kế ☐ Quản lý ☐

2 NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ

- Giới thiệu về khu nhà ở Phương Trường An 06

- Tổng quan về thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt

- Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

- Xác định được tính chất của nước thải và đề xuất hai phương án xử lý

- Tính toán các công trình đơn vị theo phương án đề xuất

- Xây dựng bản vẽ : bản vẽ công nghệ, mặt bằng, bản vẽ bố trí thiết bị,

- Khai toán chi phí đầu tư, chi phí quản lý, chi phí vận hành

3 THỜI GIAN THỰC HIỆN: từ 01/09/2022 đến 06/01/2023

4 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Hoàng Thị Tuyết Nhung

Đơn vị công tác : Trường Đh Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Tp HCM, ngày 06 tháng 01 năm 2023

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

 Lưu ý

- Sinh viên hoàn thành và nộp về bộ môn sau khi được cán bộ hướng dẫn đồng ý và ký duyệt

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đồ án: Tính toán Thiết kế hệ thống XLNT khu nhà ở Phương Trường An 06, dân

số 6.991 người

Thời gian thực hiện từ 01/09/2022 đến 06/01/2023

- Thực hiện chương 2: Tổng quan về các phương pháp xử

- Aerotank: Thời gian lưu

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

01/01/2023 - Triển khai bản vẽ chi tiết

- Khai toán chi phí

- Chỉnh sửa mặt cắt

- Chỉnh sửa layer, đường nét

TP.HCM, ngày 06 tháng 01 năm 2023

Giảng viên hướng dẫn

TS Hoàng Thị Tuyết Nhung

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn đến đã tận tình hướng dẫn, cung cấp những kiến thức quý báu, những kinh nghiệm thực tiễn để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên với kiến thức còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những sai sót, kính mong các thầy cô góp ý, sữa chữa để em hoàn thiện tốt hơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Thời gian học tập vừa qua tại Trường Đại học Sư pham Kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã đem đến cho em rất nhiều điều bổ ích Suốt quãng thời gian đó, các thầy cô luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện cho chúng em học tập, tiếp thu những kiến thức mới, đó là nguồn động lực để em không ngừng học tập, trao dồi kiến thức trong những năm tháng qua

Em xin cảm ơn các thầy cô ngành Công nghệ Kĩ thuật Môi trường – khoa Công nghệ Hóa Học & Thực phẩm – trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh

đã truyền đạt những kiến thức quý giá đến với em Đồ án tốt nghiệp này là cơ hội để vận dụng, tổng hợp kiến thức mà em đã học, hơn nữa là một bước đệm giúp em hiểu được phần nào công việc của một kỹ sư môi trường trong tương lai

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Trần Út Thương, là sinh viên khóa K18 chuyên ngành Công Nghệ Kĩ

Thuật Môi Trường, mã số sinh viên: 18150058 Tôi cam đoan: đồ án tốt nghiệp này là công

trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của

giáo viên TS Hoàng Thị Tuyết Nhung.

Các thông tin tham khảo trong đề tài này được thu thập từ những nguồn đáng tin

cậy, đã được kiểm chứng và công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở

phần Danh mục tài liệu kham thảo Các kết quả nghiên cứu trong đồ án này là do chính tôi

thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác

Tôi xin được lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

TP.HCM, ngày 06 tháng 01 năm 2023

Sinh viên thực hiện

Trần Út Thương

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống Xử Lý Nước Thải khu nhà ở Phương Trường An 06, dân số 6.991 người

Đề tài bao gồm các nội dung sau:

- Tìm hiểu về thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

- Tìm hiểu về khu nhà ở Phương Trường An 06

- Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Đề xuất 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý:

Phương án 1:

Nước thải sinh hoạt từ bể tự hoại và bể tách mỡ → Giỏ lược rác thô → Bể thu gom

→ Giỏ lược rác tinh → Bể điều hòa → Bể Anoxic → Bể Aerotank → Bể lắng ly tâm→

Bể trung gian → Bồn lọc áp lực → Bể khử trùng → Nguồn tiếp nhận

Xử lý bùn bao gồm các quá trình:

Bơm bùn → Bể chứa bùn → Máy ép bùn → Đem đi xử lý

Phương án 2:

Nước thải sinh hoạt từ bể tự hoại và bể tách mỡ → Giỏ lược rác thô → Bể thu gom

→ Giỏ lược rác tinh → Bể điều hòa → Bể SBR → Bể trung gian → Bồn lọc áp lực → Bể khử trùng → Nguồn tiếp nhận

Xử lý bùn bao gồm các quá trình:

Bơm bùn → Bể chứa bùn → Máy ép bùn → Đem đi xử lý

Tính toán các công trình đơn vị của cả 2 phương án

Tính toán chi phí cho phương án 1 và giá thành 1m3 nước thải

Bản vẽ sơ đồ công nghệ phương án 1, sơ đồ thủy lực phương án 1 và chi tiết phương

án 1

Kết luận và kiến nghị

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

1 Sự cần thiết của đề tài 5

2 Mục tiêu chung của đồ án 6

3 Đối tượng nghiên cứu 6

4 Phạm vi và giới hạn thực hiện thiết kế 6

5 Nội dung của đồ án 6

6 Phương pháp thực hiện 6

7 Đối tượng, phạm vi thực hiện 7

8 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT 8

1.1 Tổng quan nước thải sinh hoạt 8

1.1.1 Nguồn gốc thải sinh hoạt 8

1.1.2 Thành phần nước thải sinh hoạt 8

1.1.3 Các thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt 9

1.2 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đối với môi trường và con người 13

1.2.1 Đối với môi trường 13

1.2.2 Đối với con người 14

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 16

2.1 Phương pháp xử lý cơ học 16

2.1.1 Song chắn rác 16

2.1.2 Bể lắng 17

2.1.3 Bể điều hòa 19

2.1.4 Bể tách dầu 20

2.1.5 Bồn lọc 21

2.2 Phương pháp hóa lý 21

2.2.1 Keo tụ, tụ bông 22

2.2.2 Tuyển nổi 23

2.2.3 Phương pháp hấp phụ 24

2.2.4 Trao đổi ion 24

2.2.5 Phương pháp xử lý hóa học 25

2.3 Phương pháp xử lý sinh học 27

2.3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên 27

2.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 28

2.4 Xử lý bùn cặn 37

2.4.1 Xử lý bùn thải bằng sân phơi bùn 37

2.4.2 Xử lý bùn thải bằng thiết bị 38

2.5 Tổng quan khu khu nhà ở phương trường an 06 41

2.5.1 Vị trí địa lý 41

2.5.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 43

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN 45

3.1 Đề xuất & lựa chọn công nghệ xử lý 45

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 45

3.1.2 Công suất hệ thống xử lý nước thải 45

3.1.3 Thành phần tính chất nước thải cho hệ thống xử lý nước thải 46

3.1.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải 49

3.1.4 Phân tích ưu, nhược điểm của 2 phương án đề xuất 59

3.1.5 Chọn công nghệ phù hợp và triển khai chi tiết công nghệ 60

3.2 Tính toán các công trình đơn vị 61

3.2.1 Phương án 1 61

3.2.2 Phương án 2 92

CHƯƠNG 4: KHAI TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ – VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ THIẾT BỊ 108

4.1 Chi phí đầu tư 108

4.1.1 Chi phí xây dựng 108

4.1.2 Chi phí thiết bị 108

4.1.3 Chi phí khác 109

4.1.4 Tổng chi phí đầu tư 110

4.2 Chi phí quản lý vận hành 111

4.2.1 Chi phí điện năng 111

4.2.2 Chi phí hóa chất 111

4.2.3 Chi phí nhân công 111

4.2.4 Chi phí khác 112

4.2.5 Chi phí xử lý 1m3 nước thải 112

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 113

Kết luận 113

Kiến nghị 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1.Ứng dụng của các quá trình hóa lý 26

Bảng 3.1 Lượng chất bẩn cả một người xả vào hệ thống thoát nước theo quy định của 20 TCN51-84 46

Bảng 3.2 Thông số đầu vào của nước thải và tiêu chuẩn đầu ra của nước thải (QCVN 14:2008/BTNMT) sau khi qua hệ thống xử lý 47

Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý phương án 1 55

Bảng 3.4 Hiệu suất xử lý phương án 2 59

Bảng 3.5 So sánh công nghệ 60

Bảng 3.6 Hệ số không điều hòa 61

Bảng 3.7 Thông số thiết kế hố thu gom 63

Bảng 3.8 Thông số thiết kế bể lắng cát 65

Bảng 3.9 Thông số đĩa thổi khí 66

Bảng 3.10 Thông số thiết kế bể điều hòa 68

Bảng 3.11 Thông số thiết kế bể Anoxic 72

Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể Aerotank 80

Bảng 3.13 Thông số thiết kế bể lắng ly tâm 83

Bảng 3.14 Thông số thiết kế bể trung gian 84

Bảng 3.15 Thông số thiết kế bồn lọc áp lực 87

Bảng 3.16 Thông số thiết kế bể khử trùng 88

Bảng 3.17 Thông số thiết kế bể chứa bùn 90

Bảng 3.18 Hệ số động học của quá trình sinh trưởng hiếu khí ở 20oC 94

Bảng 3.19 Thông số kỹ thuật đĩa phân phối khí 101

Bảng 4.1 Chi phí xây dựng phương án 1 108

Bảng 4.2 Chi phí thiết bị phương án 1 108

Bảng 4.3 Chi phí phụ kiện đường ống phương án 1 109

Bảng 4.4 Chi phí đường ống phương án 1 109

Bảng 4.5 Tổng chi phí đầu tư 110

Bảng 4.6 Lượng tiêu thụ điện năng phương án 1 111

Bảng 4.7 Chi phí hóa chất phương án 1 111

Bảng 4.8 Chi phí nhân công phương án 1 112

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Song chắn rác thô 16

Hình 2.2 Bể lắng cát ngang 17

Hình 2.3 Bể lắng đứng 18

Hình 2.4 Bể lắng ngang 19

Hình 2.5 Bể lắng ly tâm 19

Hình 2.6 Bể điều hòa 20

Hình 2.7 Bể tách dầu ngang 20

Hình 2.8 Bể tách dầu dạng tròn 21

Hình 2.9 Bồn lọc áp lực 21

Hình 2.10 Bể keo tụ - tạo bông 22

Hình 2.11 Bể tuyển nổi DAF 23

Hình 2.12 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 29

Hình 2.13 Bể lọc sinh học cao tải 30

Hình 2.14 Bể Aerotank 32

Hình 2.15 Bể SBR 33

Hình 2.16 Mương oxy hóa 33

Hình 2.17 Bể MBBR hiếu khí 34

Hình 2.18 Bể MBBR thiếu khí 34

Hình 2.19 Bể lọc sinh học RBC 35

Hình 2.20 Bể UASB 36

Hình 2.21 Bể CSTR 37

Hình 2.22 Sân phơi bùn 37

Hình 2.23 Máy ép bùn khung bản 38

Hình 2.24 Máy ép bùn trục vít đa đĩa 39

Hình 2.25 Máy ép bùn băng tải 39

Hình 2.26 Máy ép bùn ly tâm 40

Hình 2.27 Vị trí dự án Phường Trường An 06 42

Hình 2.28 Mặt bằng dự án 42

Hình 2.29 Hình ảnh thực tế 43

Hình 2.30 Hình ảnh thực tế 43

Hình 2.31 Hình ảnh thực tế 43

Hình 2.32 Hình ảnh thực tế 43

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1 49

Hình 3.2 Song chắn rác thô 50

Hình 3.3 Hố thu gôm 50

Hình 3.4 Bể điều hòa 51

Hình 3.5 Bể Anoxic 52

Hình 3.6 Bể Aerotank 53

Hình 3.7 Bể lắng ly tâm 53

Hình 3.8 Bồn lọc áp lực 54

Hình 3.9 Bể khử trùng 54

Hình 3.10 Sơ đồ công nghệ phương án 2 56

Hình 3.11 Bể SBR 57

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD : (Biological Oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh học

BTCT : Bê tông cốt thép

BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trường

COD : (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học

DO : (Dissolved Qxygen) Hàm lượng oxy hòa tan

F/M : (Food and Microorganism ratio) Tỉ số thức ăn/vi sinh vật

TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Việt Nam đang dần phát triển về mọi mặt kinh tế – văn hóa – chính trị – xã hội

Đó là thành quả trong việc xác định hướng đi đúng đắn của Đảng và Nhà nước và nỗ lực lao động, phát triển đời sống của nhân dân Trong thời gian qua, Thành phố Hồ Chí Minh luôn giữ vững được vị trí đầu tàu kinh tế, là trung tâm văn hóa xã hội trọng điểm phía Nam Để giữ vị trí đứng đầu thì Thành phố đã có những quyết sách thích hợp cho quá trình phát triển

Bình Dương là cửa ngõ giao thương với TP.HCM, cách trung tâm TP.HCM 30km theo Quốc lộ 13, cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất và các cảng biển chỉ từ 10-15km… thuận lợi cho phát triển kinh tế và xã hội Đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế, cơ cấu lao động theo hướng phát triển công nghiệp, dịch vụ Tiếp tục giữ vững tốc độ tăng trưởng kinh tế cao hơn tốc độ tăng trưởng kinh tế của Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam; chú trọng phát triển dịch vụ nhà ở, đào tạo phát triển nguồn nhân lực và chăm sóc sức khoẻ Hoàn thành sự nghiệp công nghiệp hoá và tạo ra sự phát triển cân đối, bền vững

Xây dựng Bình Dương thành một tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, toàn diện đảm bảo mối quan hệ giữa tăng trưởng kinh tế với giải quyết tốt các vấn đề xã hội, xoá đói giảm nghèo, không ngừng nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân Với việc phát triển mạnh như vậy sẽ thu hút một số lượng lớn các lao động tập trung sinh sống và làm việc tại tỉnh, thế nên nhu cầu nhà ở là rất cao Các khu dân cư, chung

cư, khu đô thị mọc lên sẽ đáp ứng được các nhu cầu về nhà ở Cùng với vấn đề nhu cầu nhà ở thì Thành phố sẽ gặp vấn đề rất nghiêm trọng về môi trường, đặc biệt là nước thải,

cụ thể là nước thải sinh hoạt

Nước sau khi được sử dụng cho mục đích sinh hoạt, sản xuất sẽ bị nhiễm bẩn trở thành nước thải chứa nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ dễ bị phân hủy và chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh Nếu xả thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ra những tác động lớn, làm mất đi vẻ mỹ quan và gây ô nhiễm ảnh hưởng trực tiếp đến vi sinh vật, động thực vật bao gồm cả con người Do đó, việc đầu tư xây dựng trạm xử lý cho khu dân cư là yêu cầu cấp thiết để gìn giữ môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng nên đề tài “Thiết kế

hệ thống Xử Lý Nước Thải khu nhà ở Phương Trường An 06, dân số 6.991 người.” là rất cần thiết để quản lý nước thải tốt hơn, môi trường sống sẽ xanh – sạch – đẹp

2 Mục tiêu chung của đồ án

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của khu dân cư với dân số 6.991 người, nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT, Cột A

3 Đối tượng nghiên cứu

Thành phần, tính chất, đặc điểm của nước thải mà Trạm xử lý nước thải cho khu dân cư

Công nghệ xử lý nước thải cho nước thải sinh hoạt

4 Phạm vi và giới hạn thực hiện thiết kế

Phạm vi nghiên cứu:

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải củakhu dân cư

Giới hạn thiết kế:

- Trạm xử lý nước có công suất 1125 m3/ ngày đêm

- Toàn bộ nước thải sẽ được xử lý đạt chuẩn cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT trước khi thải ra sông

5 Nội dung của đồ án

Tổng quan về nước thải sinh hoạt và các phương pháp xử lý

Xác định đặc tính nước thải: Thành phần, tính chất, nguồn xả thải

Đưa ra các phương án xử lý và lựa chọn phương án xử lý hiệu quả nhất để thiết

kế hệ thống xử lý nước thải của khu nhà ở phức hợp

Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo sơ đồ công nghệ đã đề xuất chi tiết

Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành cho hệ thống xử lý nước thải

Vẽ bản vẽ công trình đơn vị hoàn chỉnh

Vẽ mặt cắt sơ đồ công nghệ (bao gồm cao độ công trình)

Vẽ mặt bằng tổng thể trạm xử lý

6 Phương pháp thực hiện

Phương pháp thực tế: Thu thập số liệu về dân số, điều kiện tự nhiên làm cơ sở để đánh giá hiện trạng và tải lượng ô nhiễm do nước thải sinh hoạt gây ra

Phương pháp tổng hợp tài liệu và xử lý các tài liệu cần thiết cho đề tài một cách thích hợp nhất

Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài đã tham khảo ý kiến của giảng viên hướng dẫn về những vấn đề có liên quan

Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống

Phương pháp đồ họa: Dùng các phần mềm REVIT, AUTOCAD để mô tả hệ thống xử lý nước thải

7 Đối tượng, phạm vi thực hiện

Đối tượng: Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Phạm vi thực hiện: Nước thải sinh hoạt tại khu dân cư

8 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Về môi trường: Nước thải sau khi xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn xả thải tránh tình trạng

ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến môi trường sống xung quanh

Về kỹ thuật: Áp dụng các công nghệ xử lý nước thải đem lại hiệu quả cao cho quá trình xử lý

Về kinh tế: Công nghệ xử lý đảm bảo chi phí thấp nhất nhưng vẫn đem lại hiệu quả cao nhất

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC

THẢI SINH HOẠT

1.1 Tổng quan nước thải sinh hoạt

1.1.1 Nguồn gốc thải sinh hoạt

Nước thải phát sinh từ dự án chủ yếu là nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt bao gồm: nước thải đen từ nhà vệ sinh (ước tính khoảng 30% tổng lượng nước thải phát sinh), nước thải xám từ nhà vệ sinh (ước tính khoảng 40% tổng lượng nước thải phát sinh), và nước thải từ nhà bếp ước (tính khoảng 30% tổng lượng nước thải phát sinh) Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, trung tâm thương mại, dịch vụ và các công trình công cộng khác

Đối với nước thải đen từ nhà vệ sinh và nước thải nhà bếp, đặc trưng của hai loại nước thải này là có nhiều chất lơ lửng, nồng độ chất hữu cơ cao (nhất là nước thải

từ nhà vệ sinh), mang các loại vi khuẩn gây bệnh như Ecoli, Coliform, các loại dầu mỡ,

chất hoạt động bề mặt, nếu không được tập trung và xử lý thì cũng sẽ ảnh hưởng xấu đến nguồn nước bề mặt Ngoài ra, khi tích tụ lâu ngày, các chất hữu cơ này sẽ bị phân hủy gây ra mùi hôi thối

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào: lưu lượng nước thải, tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

1.1.2 Thành phần 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 trong các phòng vệ sinh

- Chất 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…

Theo Trịnh Xuân Lai (2009), nước thải sinh hoạt thông thường chiếm khoảng 65% - 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu

cơ dễ phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt thường dao động từ 150 đến 450 mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20 đến 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học

1.1.3 Các thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt

1.1.3.1 Các thông số vật lý

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Chất rắn lơ lửng trong nước (Total Suspended Solids – TSS) có thể có bản chất:

- Các chất hàm lượng chất rắn lơ lửng

- Các chất hữu cơ không tan

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý

Mùi

Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thối Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S

Độ màu

Màu của nước thải do các chất thải sinh hoạt hoặc do các sản phẩm được tạo ra

từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt – Co) Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)

Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh), về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước

Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh đồng thời lại thực thiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt

độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều Đây là

ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn

Theo Trịnh Xuân Lai (2009), COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức

độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD)

Theo Trịnh Xuân Lai (2009), thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để

vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°C, ủ mẫy 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrate, protein, lipid,…)

BOD là thông số quan trọng:

- Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải

- Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thủy vực thiên nhiên

- Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục

vụ công tác quản lý môi trường

Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO)

Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác

Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh

- Oxy hóa các hữu cơ trong nước và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ một số vi sinh vật hiếu khí trong nước

Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật trong nước tồn tại và phát triển Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan Khả năng hòa tan của oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là có giới hạn Cũng vì đó mà hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ ô nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước

Nitơ và các hợp chất chứa nitơ

Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên Trái Đất Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các axit amin trong nhân tế bào Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải ra môi trường với lượng lớn Theo Trịnh Xuân Lai (2009), các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH4+, NO2- và NO3- để có thể trả lại N2 cho không khí

Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nitơ từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các axit amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vô cơ

là sản phẩm của quá trình khoáng hóa các chất kể trên Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng

kế trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein

Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng hòa tan bao gồm cả Nitơ hữu cơ và Nitơ vô cơ (NH4+,NO3-, NO2-) Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nitơ tồn tại ở tất cả các dạng trên

Nitơ là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật

Photpho và các hợp chất chứa Photpho

Nguồn gốc các hợp chất chứa Photpho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và lượng phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa Photphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước

Trong các loại nước thải, Photpho hiện diện chủ yếu dưới các dạng Photphate Các hợp chất Photphate được chia thành Photphate vô cơ và Photphate hữu cơ Photpho

là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật Việc xác định Photpho tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1)

Photpho và các hợp chất chứa Photpho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam

Chất hoạt động bề mặt

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tác của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp

1.1.3.3 Các thông số sinh học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống kí sinh, phát triển sinh sản Một số các vi sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh như vi khuẩn, vi rút, giun sán,…

Vi khuẩn

Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây ra các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa, …

Vi rút

Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan, … Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi rút

sống và phát triển Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tủy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.Coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.Coli chứng

tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng số lượng E.Coli đơn giản và nhanh chóng Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước

1.2 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đối với môi trường và con người

1.2.1 Đối với môi trường

Ảnh hưởng đến sinh vật trong nước

Nước thải sinh hoạt tại các kênh, cống rãnh có màu đen ngòm và có mùi hôi thối bốc lên nồng nặc

Ô nhiễm nước ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật nước, đặc biệt là vùng song,

do nước chịu tác động của ô nhiễm nhiều nhất Nhiều loài thủy sinh do hấp thụ các chất độc trong nước, thời gian sau lâu ngày gây biến đổi trong cơ thể nhiều loài thủy sinh, một số trường hợp gây đột biến gen, tạo nhiều loài mới, một số trường hợp làm cho nhiều loài thủy sinh chết

Ảnh hưởng đến sinh vật trong đất

Khi các chất ô nhiễm từ nước thấm vào đất không những gây ảnh hưởng đến đất

mà còn ảnh hưởng đến các sinh vật đang sinh sống trên trái đất

- Các chất ô nhiễm làm giảm quá trình hoạt động phân hủy chất của một số vi sinh vật trong đất

- Nguyên nhân làm cho nhiều cây cối còi cọc, khả năng chống chịu kém, không phát triển đươc hoặc có thể bị thối gốc mà chết

- Có nhiều loại chất độc bền vững khó bị phân hủy có khả năng xâm nhập tích lũy trong cơ thể sinh vật Khi vào cơ thể sinh vật chất độc cũng có thể phải cần thời gian để tích lũy đến lúc đạt mức nồng độ gây độc

Ảnh hưởng đến môi trường không khí

Ô nhiễm môi trường nước không chỉ ảnh hưởng đến con người, đất, nước mà còn ảnh hưởng đến không khí Các hợp chất hữu cơ, vô cơ độc hại trong nước thải thông qua vòng tuần hoàn nước, theo hơi nước vào không khí làm cho mật độ bụi bẩn trong không khí tăng lên Không những vậy, các hơi nước này còn là giá bám cho các vi sinh vật và các loại khí bẩn độc hại khác

Một số chất khí được hình thành do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải như SO2, CO2, CO,…ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường khí quyển và con người, gây ra các căn bệnh liên quan đến đường hô hấp như: niêm mạc đường hô hấp trên, viêm phổi, viêm phế quản mãn tính, gây bệnh tim mạch, tăng mẫn cảm ở những người mắc bệnh hen,…

Ảnh hưởng đến môi trường đất

Nước bị ô nhiễm mang nhiều chất vô cơ và hữu cơ thấm vào đất gây ô nhiễm nghiêm trọng cho đất Nước ô nhiễm thấm vào đất làm cho liên kết giữa các hạt keo đất

bị bẻ gãy, cấu trúc đất bị phá vỡ Thay đổi đặc tính lý học, hóa học của đất: Vai trò đệm, tính oxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trường đất thay đổi mạnh Thành phần chất hữu cơ giảm nhanh làm khả năng giữ nước và thoát nước của đất bị thay đổi

1.2.2 Đối với con người

Nước thải sinh hoạt không được xử lý mà quay trở lại vòng tuần hoàn của nước tạo điều kiện cho bệnh tật lây lan và gây ô nhiễm môi trường Nước thải không được xử

lý chảy thẳng ra sông rạch và ao hồ gây thiết hụt oxy làm cho nhiều loại động vật và cây

cỏ không thể tồn tại

Ảnh hưởng do vi khuẩn trong nước

Vi khuẩn có hại trong nước bị ô nhiễm có từ chất thải sinh hoạt của con người

và động vật như bệnh tả, thương hàn và bại liệt

Bệnh đường ruột

Bệnh đường ruột gây nên chủ yếu do các loại vi khuẩn sống trong nước như vi khuẩn đại tràng, thương hàn, tả, lị,…ngoài ra trong nước tự nhiên và nước sinh hoạt còn có thể có các loại vi khuẩn gây bệnh ở trẻ em như Leptospira, Brucella, Tularensis, các siêu vi khuẩn bại liệt, viêm gan, ECHO, Coksaki,…

Bệnh do kí sinh trùng, vi khuẩn, nấm mối

Con người có thể mắc các bệnh do kí sinh trùng gây ra như Amip, giun sán các loại, bệnh ngoài da, viêm mắt, do các loại vi khuẩn, vi rút, nấm mốc và các loại kí sinh trùng khác Nguyên nhân chủ yếu là do thiếu nước sạch và vệ sinh cá nhân kém Nước

bị ô nhiễm kí sinh trùng là do việc quản lý phân và chất thải không tốt, gây ô nhiễm môi trường xung quanh và tăng tỉ lệ mắc bệnh trong dân

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Theo Trịnh Xuân Lai (2009), những phương pháp loại các chất rắn có kích thước

và tỉ trọng lớn trong nước thải được gọi chung là phương pháp cơ học Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ, … Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định

2.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác thường 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 Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiên về phía dòng nước chảy để giữ lại rác Song chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng nước chảy một góc 50° đến 90°

2.1.2 Bể lắng

Bể lắng cát

Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt 1 Để đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải sinh học, nước thải ổn định hoạt động cần phải có các công trình và thiết bị phía trước

Nhiệm vụ:

- Loại bỏ các cặn vô cơ lớn như cát, sỏi, … có kích thước hạt > 0,2mm

- Bảo vệ các trang thiết bị động (bơm) tránh hư tổn, mài mòn

- Giảm cặn lắng trong ống, mương dẫn về bể phân hủy

- Giảm tần suất làm sạch bể phân hủy

Có thể chia làm 3 loại bể lắng: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát thổi cơ khí, bể lắng cát ly tâm Các loại bể lắng cát chuyển động quay có hiệu quả lắng cao và hàm lượng chất hữu cơ có trong cát thấp Do cấu tạo đơn giản, bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả Tuy nhiên trong điều kiện cần thiết phải kết hợp các công trình xử lý nước thải, người ta có thể dùng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị cyclone

hở 1 tần hoặc cyclone thủy lực

Cát lưu giữ trong bể từ 2 đến 5 ngày Các loại bể lắng cát thường được sử dụng cho các trạm xử lý nước thải có công suất trên 100m3/ngày Từ bể lắng cát, cát được chuyển ra sân phơi để làm khô bằng biện pháp trọng lực trong điều kiện tự nhiên

Hình 2.2 Bể lắng cát ngang

Bể lắng nước thải

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu có thể bố trí nối

tiếp nhau, quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90% - 95% lượng cặn có trong nước hay sau xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá trình lắng, có thể thêm vào chất đông tụ sinh học Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực

Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học Theo cấu tạo

và hướng dòng chảy, người ta phân ra các loại bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng

ly tâm

1 Bể lắng đứng

Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ có đáy chop Nước thải được đưa vào hệ thống theo ống trung tâm, sau đó nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy tràn Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên vận tốc nước là 0,5 – 0,6m/s Chiều cao vùng lắng khoảng 4 – 5m với độ dốc từ 45 – 60, mỗi hạt chuyển động theo dòng nước lên trên với vận tốc v và lắng dưới tác dụng của trọng lực, hạt chuyển động xuống dưới với vận tốc Nếu 𝜔 >v thì hạt lắng nhanh, còn 𝜔 <v thì hạt sẽ bị cuốn lên trên Các hạt cặng lắng xuống dưới đáy bể được lấy ra bằng hệ thống hút bùn Hiệu quả lắng của bể lắng đứng thấp hơn bể lắng ngang 10 – 20%

Hình 2.3 Bể lắng đứng

2 Bể lắng ngang

Bể lắng ngang là bể hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời Nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể Chiều sâu của bể lắng ngang nằm trong khoảng H = 1,5 – 4m, chiều dài L = (8-12) H và chiều rộgn dao động từ 3 đến 6m

bể lắng ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000m3/ngày với hiệu quả lắng 60%

Trong bể lắng ngang, hạt chuyển động theo dòng nước có vận tốc v và dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc Như vậy, bể lắng ngang có thể lắng những hạt mà quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó Vận tốc chuyển động của dòng nước trong bể lắng ngang không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lắng thường từ 1 đến 3 giờ

Hình 2.5 Bể lắng ly tâm

2.1.3 Bể điều hòa

Do đặc điểm công nghệ sản xuất của một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày, đêm Sự dao động lớn về lưu lượng và nồng độ dẫn đến những hậu quả xấu vể chế độ công tác của mạng lưới và các công trình xử lý phía sau

Nhiệm vụ

- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải

- Tiết kiệm hóa chất để khử trùng nước thải

Hình 2.7 Bể tách dầu ngang

2 Bể tách dầu dạng tròn

Nguyên lý hoạt động: Nước thải đi vào từ dưới lên trong ống đặt giữa bể, dầu nổi lên bề mặt bể, nước sạch dầu được thu qua một máng chắn dầu hở ở đáy bể đi lên qua máng thu qua công trình tiếp theo Dầu được thu và xử lý

Hình 2.8 Bể tách dầu dạng tròn

Ưu điểm so với bể dạng ngang:

- Đáy rất dốc, có ngăn cô đặc dầu, có thanh gạt bùn Quét được tất cả các vị trí trên bể lắng

- Ống phân phối trung tâm có thể được lắp đặt thêm các thiết bị hút dầu ra ngoài

- Thời gian lưu nước từ 2 – 5 phút, cô đặc được dầu Tránh được ảnh hưởng của gió và ít gây mùi

- Tốn ít diện tích hơn

2.1.5 Bồn lọc

Thường được đặt sau bể lắng 2, là giai đoạn cuối cùng dùng để làm sạch nước 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 các, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ, … Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc

Hình 2.9 Bồn lọc áp lực

2.2 Phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình

lắng ra khỏi nước thải Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp hóa học bao gồm:

2.2.1 Keo tụ, tạo bông

Khi chất keo tụ cho vào nước và nước thải, các hạt keo bản thân trong nước bị mất tính ổn định, tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn, dễ lắng Quá trình mất tính ổn định hạt keo là quá trình hóa lý phức tạp, có thể giải thích dựa trên các cơ chế như sau:

- Giảm điện thế zeta tới giá trị mà tại đó dưới tác dụng lực hấp dẫn Van der Waals cùng với năng lượng khuấy trộn cung cấp thêm, các hạt keo trung hòa điện kết cụm và tạo thành bông cặn;

- Các hạt kết cụm do sự hình thành cầu nối giữa các nhóm hoạt tính trên hạt keo;

- Các bông cặn đã hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên quĩ đạo lắng,

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO3.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp

Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo bông cặn, các bông cặng lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các chất phântán không tan gây ra màu

Hình 2.10 Bể keo tụ - tạo bông

2.2.2 Tuyển nổi

Quá trình tuyển nổi là quá trình tách các hạt rắn (cặn lơ lửng) hoặc hạt chất lỏng (dầu, mỡ) ra khỏi pha lỏng (nước thải) Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào pha lỏng Bọt khí mịn dính bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy các hạt bám dính lên bề mặt Trong quá trình xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi có thể

sử dụng để loại bỏ dầu mỡ, cặn lơ lững và nén bùn sinh học (bùn hoạt tính, màng vi sinh vật)

Quá trình tuyển nổi phụ thuộc rất nhiều vào loại bể mặt hạt lơ lửng, vì vậy thí nghiệm qui mô phòng thí nghiệm và qui mô vừa (pilot scale) cần thiết xây dựng để tìm các thông số thiết kế hợp lý Yếu tố cần quan tâm trong thiết kế công trình tuyển nổi bao gồm hàm lượng chất lơ lửng, lượng khí sử dụng, vận tốc của hạt và tải trọng chất rắn

Hình 2.11 Bể tuyển nổi DAF

Ưu điểm:

- Vận hành ổn định và đơn giản

- Cho phép tách SS với nồng độ cao 4 – 5 g/l

- Tạo bọt khí đều mịn

- Có thể sử dụng cho công suất lớn từ 5 – 10 đến 1000 – 2000 m3/h

- Cấu tạo đơn giản, dễ thực hiện thi công lắp ráp hoạt động bảo trì, chi phí đầu

tư thấp

Nhược điểm:

- Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ của nước áp, áp suất làm thoáng, hàm lượng không khí, đòi hỏi trình độ, kinh nghiệm khi vận hành

2.2.3 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân hủy bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi,

vị và màu rất khó chịu

Tốc độ quá trình hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ, bản chất và cấu trúc của các chất tan, nhiệt độ của nước, loại và tính chất của các chất hấp phụ

Trong trường hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:

- Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hạt hấp phụ (vùng khuyếch tán ngoài)

- Thực hiện quá trình hấp phụ

- Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (vùng khuếch tán trong)

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xi tro, xi mạ sắt Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị hấp phụ Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng của từng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn có trong nước Phương pháp này có thể hấp phụ 58 – 95% các chất hữu cơ và màu Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được là phenol, akyllbenzen, sunfonic axit, thuốc nhuộm và các hợp chất mạch thơm

2.2.4 Trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Pb, Hg, Cd, Mn, … cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Cyanua, chất phóng xạ

Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cao Vì vậy, nó là một phương pháp được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử

lý nước và nước thải

Trao đổi là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion), chúng ta hoàn toàn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit Chất này mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo

2.2.5 Phương pháp xử lý hóa học

Các phương pháp hóa học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa

và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hóa học nên là phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sợ 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

1 Trung hòa

Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6,6 đến 7,6 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách như: trộng lẫn nước thải acid với nước thải kiềm, bổ sung các tác nhân hóa học, lọc nước thải acid qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa, hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước thải acid Để trung hòa nước thải chứa acid có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH, Na2CO3, nước ammoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômít (CaCO3.MgCO3) và xi măng Tác nhân rẻ nhất là vôi sữa 5 – 10% Ca(OH)2, tiếp đó là soda và NaOH ở dạng phế thải

Trong trường hợp trung hòa nước thải acid bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa, vật liệu lọc sử dụng có thể là magiecacbonate (MgCO3), đôlômít, đá vôi, đá phấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xả tro Khi lọc nước thải chứa HCL và HNO3 qua lớp đá vôi, thường chọn tốc độ lọc từ 0,5 – 1 m/h Trong trường hợp lọc nước thải chứa tới 0,5% H2SO4 qua lớp đôlômít, tốc độ lọc lấy từ 0,6 – 0,9 m/h Khi nồng độ

H2SO4 lên đến 2% thì tốc độ lọc lấy bằng 0,35 m/h Để trung hòa nước thải kiềm có thể

sử dụng khí acid (chứa CO2, SO2, NO2, N2O3,…) Việc sử dụng khí acid không những cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu quả làm sạch chính khí thải khỏi các chất độc hại

2 Oxy hóa khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hóa như: Clo, khí và lỏng, nước Javen NaOCL, Kalipermanganat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO)2, H2O2, Ozone, …

3 Khử trùng

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi xử

lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng

Có các phương pháp khử trùng sau:

- Dùng hợp chất Clo, Clorua vôi, Clorua nước

- Dùng Ozone

- Dùng tia cực tím

Trước đây, việc dùng Clo hoặc các hợp chất Clo được sử dụng rất phổ biến trong

xử lý nước thải vì đem lại hiệu quả cao, giá thành rẻ Tuy nhiên, lượng Clo dư trong nước (0,5 mg/l) để đảm bảo an toàn và ổn định cho quá trình khử trùng sẽ gây ảnh hưởng đến các sinh vật có ích khác Do vậy gần đây việc khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo dần được thay thế bằng Ozone và tia cực tím

Bảng 2.1.Ứng dụng của các quá trình hóa lý

Trung hòa Để trung hòa nước thải có độ kiềm hoặc axit cao

trong các công trình lắng sơ cấp

Hấp phụ Loại bỏ các chất hữu cơ không thể xử lý được bằng phương pháp

hóa học hay sinh học thông dụng Cũng được dùng để khử Clo của nước thải sau xử lý, trước khi thải vào môi trường

Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh Các phương pháp này thường

được sử dụng là: Chlorine, Chlorine Dioxide, Bromide Chlorine, Ozone,…

2.3 Phương pháp xử lý sinh học

Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của vi sinh vật Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hóa hoặc khử các hợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí: quá trình xử lý nước thải được dựa trên sự oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hòa tan Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó là quá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu oxy được vận chuyển và hòa tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí: quá trình xử lý được dựa trên

cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kỵ khí Đối với các hệ thống thoát nước quy mô vừa và nhỏ, người ta thường dùng các công trình kết hợp với việc tách cặn lắng với phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng

2.3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

2.3.1.1 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (Hồ hiếu khí)

Hoạt động dựa trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí Hiện nay người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại: Hồ làm thoáng tự nhiên: Oxy cung cấp cho quá trình Oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước

và quá trình quang hợp của thực vật nước (rong, tảo, …) Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt nhất là từ 0.3 – 0.5 m Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo chỉ tiêu BOD vào khoảng 250 - 300 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước trong

hồ khoảng 3 - 12 ngày Tuy nhiên do độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nên diện

tích của hồ đòi hỏi phải đủ lớn Vì thế nó chỉ hợp lý về kinh tế khi kết hợp với việc nuôi trồng thủy sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Loại này nguồn ô xy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết vị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học Do được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 – 3.5 m, sức chứa tiêu chuẩn theo chỉ tiêu BOD khoảng 400 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1– 3 ngày

2.3.1.2 Hồ sinh học

Phương pháp hồ sinh học đã được áp dụng từ rất lâu Phương pháp này không đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động thấp, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao Quy trình được tóm tắt như sau: Nước thải Loại bỏ Rác, cát, sỏi,…

Hồ sinh học là phương pháp lợi dụng quá trình tự làm sạch hồ Lượng oxy hóa cho quá trình sinh hóa chủ yếu là do không khí xâm nhập qua mặt hồ và do quá trình tự quang hợp của thực vật trong nước Được áp dụng rộng rãi hơn cả vì có những ưu điểm như: tạo dòng nước tưới tiêu và điều hòa dòng thải, điều hòa vi khí hậu trong khu vực, không yêu cầu vốn đầu tư, bảo trì, vận hành và quản lý đơn giản, hiệu quả xử lý cao Tuy nhiên, nhược điểm của hồ sinh học là yêu cầu diện tích lớn và khó điều khiển được quá trình xử lý, nước hồ thường có mùi khó chịu đối với khu vực xung quanh

2.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

2.3.2.1 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo

1 Bể lọc sinh học

Quá trình xử lý hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho VSV hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển Nhiệm vụ: Chuyển hóa (oxy hóa) các chất hòa tan và những chất dễ phân hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng

có thể chấp nhận được; hấp phụ và kết tủa cặn lơ lửng và chất keo không lắng thành bông đông tụ sinh học hay màng sinh học; chuyển hóa/ khử chất dinh dưỡng (N và P)

tạo thành màng gọi là màng vi sinh Vi sinh hấp thu chất hữu cơ và nhờ đó mà quá trình oxy hóa được thực hiện

Những loại bể Biophin thường dùng:

Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng Do tải trọng thủy lực

và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn hơn 30 mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1,5 đến 2m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thành với diện tích bằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảng cách giữa đáy bể và sàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 – 0,6m Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng như không khí vào trong lớp vật liệu lọc, sàn thu nước có khác khe hở Nước thải được tưới

từ trên bờ mặt nhờ hệ thống phân phối vòi phun, khoan lỗ hoặc máng rang cưa

Tuy nhiên bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải ≤ 200mg/l Bể thường dùng cho các trạm xử lý nước thải công suất trên 100m3/ngđ

Hình 2.12 Bể lọc sinh học nhỏ giọt

✓ Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh hiếu khí nước thải với tải trọng thủy lực từ 10 đến 30m3 nước thải/m2 bề mặt bể.ngày

Bể cấu tạo hình tròn trên mặt bằng để đảm bảo cho dàn ống phân phối nước tự quay Áp lực từ các lỗ phun từ 0,5 đến 0,7m Tốc độ quay một vòng từ 8 đến 12 phút

Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu đến dàn ống là 0,2 đến 0,3m để lấy không khí và nước phun ra vỡ thành các hạt nhỏ đều trên bề mặt Bể lọc sinh học cao tải hoạt động có hiệu quả khi BOD của nước thải dưới 300mg/l Để tăng hiệu quả xử lý nước thải người

ta thường tuần hoàn nước sau bể lọc để xử lý lại Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và

vi sinh vật dính bám tăng lên, tải trọng chất bẩn hữu cơ giảm xuống Mặt khác khi tuần hoàn lại nước, tải trọng thủy lực tăng lên, đẩy mạnh quá trình tách màng vi sinh vật cũ

và hình thành màng mới trên bề mặt vật liệu, làm giảm hiện tượng tắc nghẽn trong các

lỗ rỗng của lớp vật liệu, tăng lưu lượng trong hệ thống phân phối, đảm bảo tốc độ quay của dàn ống Thường xử lý cho các trạm có lưu lượng < 50000 m3/ngđ

Hình 2.13 Bể lọc sinh học cao tải

Cấu tạo: Bể Aerotank là công trình là bằng bê tông, bê tông cốt thép, với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật, là công trình sử dụng bùn hoạt tính để xử lý các chất

ô nhiễm trong nước