(Đồ án 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

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ

CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT MÔI TRƯỜNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU NHÀ Ở PHƯƠNG TRƯỜNG

AN 06, DÂN SỐ 6.991 NGƯỜI

GVHD: TS HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG SVTH: TRẦN ÚT THƯƠNG

SKL010305

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Nghiên cứu ☒ Thiết kế ☐ Quản lý ☐

2 NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ

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

Lưu ý

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

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: Tổngquan về các phương pháp xửlý

nước thải

- Đề xuất 2 sơ đồ công nghệ

án 1 và 2

- Aerotank: Thời gian

lưu

15/11/2022 - Sơ đồ công nghệ - Sửa sơ đồ công nghệ

đường nét

TP.HCM, ngày 06 tháng 01 năm 2023

Giảng viên hướng dẫn

TS Hoàng Thị Tuyết Nhung

LỜI CẢM ƠN

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

Em xin cảm ơn các thầy cô ngành Công nghệ Kĩ thuật Môi trường – khoa Côngnghệ 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 vậndụng, tổng hợp kiến thức mà em đã học, hơn nữa là một bước đệm giúp em hiểu đượcphần nào công việc của một kỹ sư môi trường trong tương lai

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

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

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Trần Út Thương, là sinh viên khóa K18 chuyên ngành Công Nghệ KĩThuật Môi Trường, mã số sinh viên: 18150058 Tôi cam đoan: đồ án tốt nghiệp này làcông trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng

Các thông tin tham khảo trong đề tài này được thu thập từ những nguồn đáng tincậy, đã được kiểm chứng và công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ởphần Danh mục tài liệu kham thảo Các kết quả nghiên cứu trong đồ án này là do chínhtôi 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:

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 thugom → Giỏ lược rác tinh → Bể điều hòa → Bể Anoxic → Bể Aerotank → Bể lắng lytâm→ Bể trung gian → Bồn lọc áp lực → Bể khử trùng → Nguồn tiếp nhận Xử lý bùnbao gồm các quá trình:

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

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

2.4.2 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 2.31 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

: (Mixed Lipuor Suspended Solid) Cặn lơ lửng của hỗn hợp bùn

: Nghị Định – Chính Phủ: Quy chuẩn Việt Nam: Song chắn rác

: (Suspended Solid) Hàm lượng cặn lơ lửng: 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 nỗlực lao động, phát triển đời sống của nhân dân Trong thời gian qua, Thành phố Hồ ChíMinh luôn giữ vững được vị trí đầu tàu kinh tế, là trung tâm văn hóa xã hội trọng điểmphía Nam Để giữ vị trí đứng đầu thì Thành phố đã có những quyết sách thích hợp choquá trình phát triển

Bình Dương là cửa ngõ giao thương với TP.HCM, cách trung tâm TP.HCM30km 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 điểmphía Nam; chú trọng phát triển dịch vụ nhà ở, đào tạo phát triển nguồn nhân lực vàchăm sóc sức khoẻ Hoàn thành sự nghiệp công nghiệp hoá và tạo ra sự phát triển cânđối, bền vững

Xây dựng Bình Dương thành một tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, toàndiện đảm bảo mối quan hệ giữa tăng trưởng kinh tế với giải quyết tốt các vấn đề xãhội, xoá đói giảm nghèo, không ngừng nâng cao đời sống vật chất và tinh thần củanhân dân Với việc phát triển mạnh như vậy sẽ thu hút một số lượng lớn các lao độngtập 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 bẩntrở thành nước thải chứa nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ dễ bị phân hủy và chứa nhiều vikhuẩn gây bệnh Nếu xả thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ra những tác động lớn, làmmất đi vẻ mỹ quan và gây ô nhiễm ảnh hưởng trực tiếp đến vi sinh vật, động thực vậtbao gồm cả con người Do đó, việc đầu tư xây dựng trạm xử lý cho khu dân cư là yêucầu 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

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải củakhu dân cư

Giới hạn thiết kế:

- 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

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

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

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 sinhhoạt bao gồm: nước thải đen từ nhà vệ sinh (ước tính khoảng 30% tổng lượng nướcthải phát sinh), nước thải xám từ nhà vệ sinh (ước tính khoảng 40% tổng lượng nướcthải phát sinh), và nước thải từ nhà bếp ước (tính khoảng 30% tổng lượng nước thảiphát 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 hailoại 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 hưởngxấu đến nguồn nước bề mặt Ngoài ra, khi tích tụ lâu ngày, các chất hữu cơ này sẽ bịphân 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:

rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà…

Theo Trịnh Xuân Lai (2009), nước thải sinh hoạt thông thường chiếm khoảng65% - 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chấthữu cơ dễ phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vitrùng gây bệnh rất nguy hiểm Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạtthường 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:

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chấttrong 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 kiệnyếm 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 thểđược sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải

1.1.3.2 Các thông số hóa học

Độ pH của nước

có trong dung dịch, thường đượcdùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trongnước Độ pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước Độ pH có ảnhhưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật Do vậy rất có

ý nghĩa về khí cạnh môi trường

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 trongnước 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 20ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất Tuy nhiên, nếu tiến hành oxyhóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh đồng thời lại thực thiện phản ứng oxy hóa ởnhiệt 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 ônhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn.

Theo Trịnh Xuân Lai (2009), COD là một thông số quan trọng để đánh giámức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giáphần 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

bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxyhòa 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:

sinh học trong nước thải

nhiên

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 duytrì 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 thủysinh 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 bẩntrở 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 Cácquá 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 tựnhiên là có giới hạn Cũng vì đó mà hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng chomức 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 làthành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các axit amin trongnhân tế bào Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàntích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải ra môi trường với lượng lớn TheoTrịnh Xuân Lai (2009), các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy,

để có thểtrả 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 thôđang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độđáng 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

Photpho và các hợp chất chứa Photpho

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

Trong các loại nước thải, Photpho hiện diện chủ yếu dưới các dạng Photphate

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

Photpho và các hợp chất chứa Photpho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượngphú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự pháttriển 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 ưanước tạo nên sự phân tác của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra cácchất 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 bệnhcho 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 dàitrong nước và là nguy cơ truyền bệnh như vi khuẩn, vi rút, giun sán,…

Giun sán (helminths)

Giun sán là loại sinh vật kí sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vậtchủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và động vật lànguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệtgiun sán rất hiệu quả Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác,

sống và phát triển Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môitrường Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khảnăng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tủy thuộc vàomức độ nhiễm bẩn Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.Coli cao hơn các vi khuẩn gâybệnh khác Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.Colichứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác địnhmức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng số lượngE.Coli đơn giản và nhanh chóng Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặctrưng 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

do nước chịu tác động của ô nhiễm nhiều nhất Nhiều loài thủy sinh do hấp thụ các chấtđộc 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 loàithủy 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

sinh vật trong đất

không phát triển đươc hoặc có thể bị thối gốc mà chết

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 thôngqua vòng tuần hoàn nước, theo hơi nước vào không khí làm cho mật độ bụi bẩn trongkhông khí tăng lên Không những vậy, các hơi nước này còn là giá bám cho các vi sinhvật và các loại khí bẩn độc hại khác

Một số chất khí được hình thành do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơtrong nước thải như SO2, CO2, CO,…ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường khíquyển và con người, gây ra các căn bệnh liên quan đến đường hô hấp như: niêm mạcđường hô hấp trên, viêm phổi, viêm phế quản mãn tính, gây bệnh tim mạch, tăng mẫncảm 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 nhiễmnghiêm trọng cho đất Nước ô nhiễm thấm vào đất làm cho liên kết giữa các hạt keođất bị bẻ gãy, cấu trúc đất bị phá vỡ Thay đổi đặc tính lý học, hóa học của đất: Vai tròđệm, tính oxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trường đất thay đổi mạnh Thànhphần 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 nướctạo 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 vikhuẩn đại tràng, thương hàn, tả, lị,…ngoài ra trong nước tự nhiên và nước sinh hoạtcòn 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 cácloại, bệnh ngoài da, viêm mắt, do các loại vi khuẩn, vi rút, nấm mốc và các loại kísinh 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 ônhiễm môi trường xung quanh và tăng tỉ lệ mắc bệnh trong dân.

2.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại cácmiệng 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 đặtsong song với nhau, nghiên về phía dòng nước chảy để giữ lại rác Song chắn rácthường đặt nghiêng theo dòng nước chảy một góc 50° đến 90°

Phân loại:

mịn (khoảng cách giữa các thanh từ 5 ÷ 25mm)

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 lắngđợt 1 Để đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải sinh học, nước thải ổnđịnh hoạt động cần phải có các công trình và thiết bị phía trước

Nhiệm vụ:

Có thể chia làm 3 loại bể lắng: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát thổi cơ khí, bểlắng cát ly tâm Các loại bể lắng cát chuyển động quay có hiệu quả lắng cao và hàmlượng chất hữu cơ có trong cát thấp Do cấu tạo đơn giản, bể lắng cát ngang được sửdụng 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 dụngcho các trạm xử lý nước thải có công suất trên 100m3/ngày Từ bể lắng cát, cát đượcchuyển 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 tắcdựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải Vì vậy, đây làquá 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 haysau xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá trình lắng, có thể thêm vào chất đông tụsinh 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 1trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học Theocấu tạo và hướng dòng chảy, người ta phân ra các loại bể lắng ngang, bể lắng đứng và

bể lắng ly tâm

Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ có đáy chop Nước thải được đưa vào hệ thốngtheo ống trung tâm, sau đó nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy tràn Nhưvậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên vận tốc nước là 0,5 – 0,6m/s Chiềucao vùng lắng khoảng 4 – 5m với độ dốc từ 45 – 60, mỗi hạt chuyển động theo dòngnước lên trên với vận tốc v và lắng dưới tác dụng của trọng lực, hạt chuyển độngxuống dưới với vận tốc Nếu >v thì hạt lắng nhanh, còn <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 quảlắng 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 nằmtrong khoảng H = 1,5 – 4m, chiều dài L = (8-12) H và chiều rộgn dao động từ 3 đến6m bể lắng ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000m3/ngày vớihiệu quả lắng 60%

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

Nhiệm vụ

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, dầunổi lên bề mặt bể, nước sạch dầu được thu qua một máng chắn dầu hở ở đáy bể đi lênqua 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:

trên bể lắng

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

của gió và ít gây mùi

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 kíchthước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc nhưcác, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ, … Bể lọc thường làm việcvới 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 cácquá 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 họcbao 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 bịmất 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 dựatrên các cơ chế như sau:

cùng với năng lượng khuấy trộn cung cấp thêm, các hạt keo trung hòa điện kết cụm vàtạo thành bông cặn;

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 gốcthiên nhiên hay tổng hợp

Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạobông cặn, các bông cặng lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo cácchất 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 đưacác bọt khí mịn vào pha lỏng Bọt khí mịn dính bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớnđẩy 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 thínghiệm qui mô phòng thí nghiệm và qui mô vừa (pilot scale) cần thiết xây dựng để tìmcác thông số thiết kế hợp lý Yếu tố cần quan tâm trong thiết kế công trình tuyển nổi baogồm 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:

tư thấp

Nhược điểm:

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 khỏicác chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nướcthải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân hủy bằngcon đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất khử bị hấp phụ tốt và khichi 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 cómùi, vị và màu rất khó chịu

Tốc độ quá trình hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ, bản chất và cấu trúc của cácchất 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:

khuyếch tán ngoài)

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keonhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xi tro, xi mạsắt Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ, kim loạinặng và các chất màu dễ bị hấp phụ Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng củatừng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn có trong nước Phương pháp này có thểhấp phụ 58 – 95% các chất hữu cơ và màu Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được làphenol, 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 khỏicác 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 làmsạch 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 vớiion 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 chúngmang tính kiềm Nếu các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọichúng là các ionit lưỡng tính

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên 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, oxyhóa và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hóa học nên là phươngpháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan vàtrong 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 nướcthải 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 khoảng6,6 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 acidvới 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 bằngnước thải acid Để trung hòa nước thải chứa acid có thể sử dụng các tác nhân hóa họcnhư 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 dụngtrung hòa, vật liệu lọc sử dụng có thể là magiecacbonate (MgCO3), đôlômít, đá vôi, đáphấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xả tro Khi lọc nước thải chứa HCL và HNO3qua lớp đá vôi, thường chọn tốc độ lọc từ 0,5 – 1 m/h Trong trường hợp lọc nước thảichứa 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 cóthể sử dụng khí acid (chứa CO2, SO2, NO2, N2O3,…) Việc sử dụng khí acid khôngnhững cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu quả làm sạch chính khíthải khỏi các chất độc hại.

2 Oxy hóa khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhhiễm độc hại trong nướcthải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn mộtlượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong nhữngtrường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng nhữngphương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hóa như: Clo, khí và lỏng, nước JavenNaOCL, 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 vikhuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gâybệnh, nước thải cần phải khử trùng

Bảng 2.1.Ứng dụng của các quá trình hóa lý

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 củanước thải sau xử lý, trước khi thải vào môi trường

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 visinh vật Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hóa hoặc khử các hợp chấthữu 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 thảiđược 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 sinhhọc hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu oxy được vận chuyển và hòa tantrong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trongđiều kiện tự nhiên

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí: quá trình xử lý được dựatrên 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 côngtrình kết hợp với việc tách cặn lắng với phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong pharắn 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: Oxycung cấp cho quá trình Oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quátrình quang hợp của thực vật nước (rong, tảo, …) Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyênqua, thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt nhất là từ 0.3 – 0.5 m Sức chứa tiêu chuẩn lấy theochỉ 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 việcnuôi trồng thủy sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp Hồ hiếu khí làmthoáng nhân tạo: Loại này nguồn ô xy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng cácthiết vị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học Do được tiếp khí nhân tạo nên chiềusâu 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 khôngđòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động thấp, quản lý đơn giản vàhiệu 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 hóacho 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 ưuđiểm như: tạo dòng nước tưới tiêu và điều hòa dòng thải, điều hòa vi khí hậu trong khuvực, không yêu cầu vốn đầu tư, bảo trì, vận hành và quản lý đơn giản, hiệu quả xử lýcao Tuy nhiên, nhược điểm của hồ sinh học là yêu cầu diện tích lớn và khó điều khiểnđược 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 VSVhiếu 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 thànhbông 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 mmthường là các loại đá cục, cuội, than cục Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1,5 đến2m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thành với diện tíchbằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảng cách giữa đáy bể vàsàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 – 0,6m Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng nhưkhông 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 dùngcho 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 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 tựquay Áp lực từ các lỗ phun từ 0,5 đến 0,7m Tốc độ quay một vòng từ 8 đến 12 phút