Giáo trình cấp nước trong nhà

1. Các chất không tan trong nước thảiCác chất không tan trong nước thải có thể ở dạng phân tán nhỏ (huyền phù, nhũ tương, bọt).2. Các chất dạng keo và tan trong nước thảiCác chất dạng keo trong nước thải sinh hoạt thường do ảnh hưởng của các chất đạm, mỡ, đường trong thực phẩm và các chất chứa trong nước cấp như cabônat, hydrôxit, sunfat, clorua của sắt, mangan, silic...Các chất bẩn dạng tan trong nước thải cũng rất đa dạng. Đối với nước thải sinh hoạt, một dạng chất tan đáng chú ý khi là khí amôniăc, amôn, nitrit, nitrat. Ngoài ra trong nước thải còn có cacbon, lưu huỳnh, phôtpho, kali, natri, clo ở dạng muối tan.3. Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): Đó là lượng oxy tiêu thụ để oxy hoá các chất bẩn hữu cơ trong quá trình sống hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí.4. Nhu cầu oxy hoá học (COD): Giá trị nhu cầu oxy hoá học (COD) sẽ phản ánh toàn bộ các chất hữu cơ, thậm chí cả một ít các chất thải vô cơ. COD được xác định bằng cách đun sôi hợp chất hữu cơ (nước thải) với axit sunfuric đậm đặc tinh khiết và cho thêm kali iodat hoặc muối của axit cromic (kali đicromat

Xö lý n íc th¶i vµ bïn cÆn

Ch ơng 11: thành phần, tính chất n ớc thải, các ph ơng pháp xử lý

11.1 Thành phần n ớc thải và các dạng chất bẩn

1 Các chất không tan trong n ớc thải

Các chất không tan trong n ớc thải có thể ở dạng phân tán nhỏ (huyền phù, nhũ t

ơng, bọt)

2 Các chất dạng keo và tan trong n ớc thải

Các chất dạng keo trong n ớc thải sinh hoạt th ờng do ảnh h ởng của các chất

đạm, mỡ, đ ờng trong thực phẩm và các chất chứa trong n ớc cấp nh cabônat, hydrôxit, sunfat, clorua của sắt, mangan, silic

Các chất bẩn dạng tan trong n ớc thải cũng rất đa dạng Đối với n ớc thải sinh hoạt, một dạng chất tan đáng chú ý khi là khí amôniăc, amôn, nitrit, nitrat Ngoài

ra trong n ớc thải còn có cacbon, l u huỳnh, phôtpho, kali, natri, clo ở dạng muối tan

3 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): Đó là l ợng oxy tiêu thụ để oxy hoá các chất bẩn

hữu cơ trong quá trình sống hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí

4 Nhu cầu oxy hoá học (COD): Giá trị nhu cầu oxy hoá học (COD) sẽ phản ánh

toàn bộ các chất hữu cơ, thậm chí cả một ít các chất thải vô cơ COD đ ợc xác

định bằng cách đun sôi hợp chất hữu cơ (n ớc thải) với axit sunfuric đậm đặc tinh khiết và cho thêm kali iodat hoặc muối của axit cromic (kali đicromat)

 Đặc tính n ớc thải xả vào môi tr ờng (Ng ời / ngày đêm):

-Cặn lơ lửng (SS) :35-50 g/ng ời - ngày đêm, Cặn hữu cơ chiếm 55-60 %

- Hàm l ợng chất hữu cơ cao:

BOD5 ch a lắng: 30  35 g/ng ời, đã lắng: 25-30 g/ng.ngđ

- Chứa nhiều nguyên tố dinh d ỡng:N, P, K

N = 8g/ng,ngđ; P = 1.5 - 1.8 g/ng,ngđ

- Tiêu chuẩn thải n ớc:

+Các n ớc tiên tiến 200  500 l/ng,ngđ

+Các đô thị Việt Nam 180  200 l/ng,ngđ

+ Nông thôn 50  100 l/ng,ngđ

 N ớc cống:

Cặn : 200 290 mg/l

Coliform/100 ml: a 104  b 108 MPN/100 ml a,b=19

11.3 Điều kiện xả n ớc thải ra nguồn

 Nguồn loại I: bao gồm các nguồn n ớc dùng vào mục đích cấp n ớc sinh hoạt, ăn uống hoặc cho sản xuất trong các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm.

 Nguồn n ớc loại II: bao gồm các nguồn n ớc để tắm - bơi lội - thể dục thể thao, vui chơi giải trí.

11.4 Các ph ơng pháp xử lý n ớc thải

 Ph ơng pháp cơ - lý học: dùng để loại bỏ các chất không tan và một phần các chất dạng keo trong n ớc thải

 Ph ơng pháp hóa- lý: Để xử lý n ớc thải sản xuất

Ph ơng pháp tuyển nổi, keo tụ, trung hòa, oxy - hóa khử

 Ph ơng pháp sinh học: Phổ biến nhất và kinh tế nhất Thực chất của ph ơng pháp này

là sử dụng khả năng sống hoạt động của những vi sinh vật để phân huỷ - ôxy hoá các hất bẩn hữu cơ trong n ớc thải

Có thể thực hiện xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên nh cánh đòng t ới, cánh đồng lọc, hồ sinh vật, hoặc trong điều kiện nhân tạo nh bể lọc sinh vật, bể aêrooten với bùn hoạt tính, đĩa sinh vật.

Ch ơng 12: các công trình xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp cơ học

12.1 Song chắn rác

- Song chắn rác đ ợc dùng để giữ rác và các tạp chất rắn kích th ớc lớn trong n ớc thải

- Song chắn rác đ ợc đặt trên các máng dẫn n ớc thải vào trạm bơm hay đến trạm xử

lý n ớc thải

- Cờu tạo:- Song tròn hoặc chữ nhật, đặt cách nhau 16-25mm

- Đặt nghiêng 60 - 900.

- Loại cố định và di động

12.2 Bể lắng cát

- Bể lắng cát dùng để tách cát và các chất vô cơ không tan khác khỏi n ớc thải

- Vai trò: Việc tách cát và các tạp chất này là cần thiết cho các quá trình ổn định bùn cặn phía sau (trong bể mêtan, bể lắng hai vỏ.v.v ) diễn ra bình th ờng

- V = 0,15 - 0,3 m/s

- Các loại bể: ngang, đứng, chảy theo ph ơng tiếp tuyến

- Sân phơi cát: thiết kế theo tải trọng 3 m3cát/m2.năm

12.3 Bể lắng

 Chức năng: Lắng các chất hữu cơ không tan ra khỏi n ớc

 Phân loại:

- Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm, bể lắng

trong có tầng cặn lơ lửng

- Dựa vào vị trí: lắng đợt 1, lắng đợt 2

- Theo nguyên tắc hoạt động: bể lắng hoạt động gián đoạn hay hoạt động liên tục.

 Tính toán:

- Lắng ngang: V< 10 mm/s; H = 1,5 -4m

hoặc tính toán theo tải trọng: 1- 3 m 3 n ớc/m2 h

- Lắng đứng: V<0,7mm/s, Thời gia n ớc l u lại trong bể T = (1 -3) h

- Lắng ly tâm: D = 12 - 60 m; h = 1,5 - 5 m; D/h = 6 - 12;

V = 5 - 10 mm/s (tại vị trí R/2)

12.4 Làm thoáng sơ bộ và đông tụ sinh học

- Trong những điều kiện làm việc thuận lợi hiệu suất lắng tối đa của các loại bể lắng đợt một cũng không v ợt quá 60%

- Để tăng c ờng quá trình lắng ng ời ta dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ bằng cách thổi khí vào n ớc thải 10 - 20 phút tr ớc khi lắng Quá trình làm thoáng sơ bộ có bổ sung thêm bùn hoạt tính d hoặc bùn màng sinh vât từ bể lắng đợt hai về, đ ợc gọi là đông tụ sinh học.

Ch ¬ng 13: c¸c c«ng tr×nh xö lý n íc th¶i b»ng ph ¬ng ph¸p sinh häc

13.1 CT xö lý n íc th¶i b»ng ph ¬ng ph¸p sinh häc trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn

- Hå sinh vËt lµ c¸c ao hå cã nguån gèc tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o Trong hå sinh vËt diÔn ra qu¸ tr×nh «xy ho¸ c¸c chÊt bÈn h÷u c¬ nhê vi khuÈn, t¶o vµ c¸c lo¹i thuû sinh vËt kh¸c, t ¬ng tù nh qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch nguån n íc mÆt

- Theo b¶n chÊt qu¸ tr×nh sinh ho¸, ng êi ta chia hå sinh v©t sau:

+ Hå sinh vËt hiÕu khÝ: h = 0,5 - 1,5 m + Hå sinh vËt tuú tiÖn : h = 1,5 - 2,5 m + Hå sinh vËt yÕm khÝ h>3m

+ Thêi gian n íc l u l¹i trong hå 2 - 10 ngµy + T¶i l îng: 300 - 500 m3/ha.ng.®

Ch ơng 13: các công trình xử lý n ớc thải bằng ph ơng pháp sinh học

 Cánh đồng t ới

- Cơ chế: Cánh đồng t ới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý n ớc thải Các chất bẩn của n ớc thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất Sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ N ớc thải sau khi ngấm vào đất, một phần đ ợc cây trồng sử dụng, phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu n ớc ra sông hồ hoặc hồ sung cho n ớc ngầm.

- Hiệu quả sau xử lý: BOD 5 = 8 - 15 mg/l; NO 3- tới 25 mg/l; vi khuẩn tiêu diệt tới 99%

- Tải trọng: 40 - 60 m 3 /ha.ngđ.

 Cánh đồng lọc

 u nh ợc điểm:

- Giá thành hạ, thích hợp Q < 15.000 m 3 /ng.đ

- Quản lý đơn giản, kết hợp nuôi cá, trồng cây

- Đòi hỏi diện tích đất lớn

- Mất vệ sinh môi tr ờng

13.2 Các loại bể lọc sinh học (bể Biophil)

 Nguyên tắc hoạt động

 Các bộ phận chính: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối n ớc đảm bảo t ới

đều n ớc trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn n ớc sau khi lọc, hệ thống dẫn và phân phối khí cho bể lọc

 Bể lọc sinh học nhỏ giọt: áp dụng Q <1000 m3/ng.đ

- Vật liệu lọc: cuội, đá;

- chiều cao lớp VLL~1,5 - 2 m

- D = 20 - 30 m

- Tải trọng thấp:0,5-1,5 m3/m2

- Lấy khí ở thành bể

 BÓ läc sinh häc cao t¶i

- §iÒu kiÖn ¸p dông: Q <50.000 m3/ng.®

NÕu BOD lín cÇn pha lo·ng

- § êng kÝnh trung b×nh 40 - 70mm

- N íc th¶i ® îc t íi lªn mÆt bÓ nhê

hÖ thèng ph©n phèi ph¶n lùc

- T¶i träng bÒ mÆt q = 10 - 20 m3 /m2

- ChiÒu cao líp VLL >2m

th«ng giã c ìng bøc

13.3 Bể thổi khí có bùn hoạt tính (bể AÊRÔTEN)

 Bể aêrôten là công trình nhân tạo, trong đó ng ời ta cung cấp oxy và khuấy trộn n

ớc thải với bùn hoạt tính Bùn hoạt tính trong aêrôten tồn tại d ới dạng bông xốp, tập hợp chủ yếu các quần thể vi khuẩn khoáng hoá có khả năng hấp thụ và ôxy hoá chất bẩn hữu cơ nhờ oxy có trong n ớc thải

- Phân loại: Theo sơ đồ chuyển động của dòng n ớc thải và sự tuần hoàn của bùn hoạt tính ng ời ta chia ra :

+ Aêrôten đẩy dùng cho n ớc thải có BODtp d ới 300mg/l

+ Aêrôten trộn dùng cho n ớc thải có BODtp tới 1000mg/l

13.4 Bể lắng đợt II và bể nén bùn

- Bể lắng đợt hai dùng để tách l ợng bùn tạo thành từ quá trình xử lý n ớc thải bằng ph

ơng pháp sinh học tr ớc đó

- Bể nén bùn dùng để giảm sơ bộ độ ẩm cho bùn hoạt tính d từ 99% xuống 97 - 98%

tr ớc khi đ a đi ổn định trong bể mêtan

Ch ơng 14: các công trình xử lý bùn cặn

14.1 Thành phần, tính chất của bùn cặn và các ph ơng pháp xử lý

- Trong trạm xử lý n ớc thải một l ợng lớn bùn cặn đ ợc giữ lại tại song chắn rác, bể lắng đợt I và bể lắng đợt II Rác đ ợc nghiền nhỏ và xả vào máng dẫn tr ớc song chắn rác, sau đó cùng cặn, lắng lại tại bể lắng đợt một

- Nếu trạm xử lý n ớc thải có bể lọc sinh học thì màng sinh vật của nó theo định kỳ bị lão hoá và trôi theo n ớc, tạo thành bùn màng sinh vật

- Bùn hoạt tính giữ lại trong bể lắng đợt II, phần lớn quay trở lại bể aêrôten và gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn

- Cặn và bùn ở trạng thái t ơi, có mùi hôi, hàm l ợng chất hữu cơ dễ gây thối rữa cao, nhiều trứng giun sán, dễ gây ô nhiễm môi tr ờng và khó sử dụng

- Thành phần chính của bùn cặn t ơi là các loại hydratcabon, các chất mỡ và protit, chiếm tới 80 - 85% Phần còn lại 15 - 20% là các chất mùn - lignin

Ch ơng 14: các công trình xử lý bùn cặn

14.1 Bể tự hoại

- Cơ chế:Nhờ quá trình phân hủy kị khí; trong bể diễn ra đồng thời các quá trình lắng

n ớc thải, giữ và lên men cặn lắng

- Nguyên tác hoạt động: Cặn giữ lại trong bể từ 3 đến 12 tháng D ới tác động của vi khuẩn kỵ khí có trong bể, cặn đ ợc phân huỷ tạo thành các chất khí hoặc các chất khoáng hoà tan Do thời gian n ớc l u lại trong bể lớn (một đến ba ngày đêm), hiệu quả lắng rất cao Tuy nhiên khí tạo thàn từ pha cặn đẩy một l ợng chất không tan

từ đó trở vào pha n ớc, làm nhiễm bẩn lại n ớc thải đã lắng Đây là một trong những nguyên nhân hạn chế việc sử dụng bể tự hoại

- Phạm vi áp dụng: Dùng để xử lý n ớc thải cho các ngôi nhà hoặc nhóm các ngôi nhà (khi l u l ợng n ớc thải của chúng không lớn hơn 25m3/ngđ), độc lập với hệ thống thoát n ớc thành phố và đặc biệt là trong các tr ờng hợp công trình xử lý sinh học n

ớc thải phía sau là bãi, rãnh hoặc giếng lọc ngầm

14.3 Bể lắng hai vỏ

- Bằng gạch hoặc bêtông cốt thép, hình tròn hay hình chữ nhật, đáy tạo hình nón hoặc chóp cụt để chứa và phân huỷ bùn cặn

- Phía trên bể là các máng lắng đóng vai trò

nh bể lắng ngang

- Bùn cặn lắng trong máng theo khe tr ợt

xuống ngăn lên men Tại đây diễn ra quá trình lên men, phân huỷ và ổn định bùn cặn

14.4 Bể lắng trong ổn định bùn kỵ khí (bể UASB)

 Bể lắng trong ổn định bùn kỳ khí là công trình bằng gạch hoặc bê tông bể có nắp kín bằng nhựa, kim loại, gỗ hoặc bê tông

 Trong bể sẽ diễn ra hai quá trình; lọc

trong n ớc thải qua tầng cặn lơ lửng và lên men yếm khí l ợng cặn giữ lại

Ch ơng 14: các công trình xử lý bùn cặn

Ch ơng 14: các công trình xử lý bùn cặn

14.5 Bể mêtan

 Bể mê tan là công trình bê tông cốt thép hình trụ, đáy và láp hình nón, dùng để lên men ổn định yếm khí bùn cặn

 Quá trình lên men phụ thuộc vào pH,T, Thành phần bùn cặn

 Hai chế độ lên men: ấm (30 -35oC), nóng (50- 55oC)

 Hiệu quả: phân hủy 40% chất hữu cơ

 Tải trọng chất hoạt tính đạt đ ợc 40 g/m3bể

 Khí thu đ ợc chiếm 63-64% CH4, làm nhiên liệu

14.6 Sân phơi bùn

- Bùn cặn chín từ bể mêtan có độ ẩm 96 - 97% và từ bể lắng hai vỏ có độ ẩm 90% có thể đ ợc làm khô sơ bộ trong điều kiện tự nhiên trên sân phơi bùn

- Bùn cặn phơi khô đến độ ẩm 75% và thể tích giảm 3 - 8 lần, dễn vận chuyển và sử dụng

Ch ơng 15: Các công trình khử trùng và xả n ớc thải ra nguồn

15.1 Khử trùng n ớc thải

 Chức năng: khử trùng n ớc thải

 Ph ơng pháp phổ biến nhất hiện nay là ph ơng pháp clo hoá n ớc thải

- Liều l ợng:

+ 10gm3 đối với n ớc thải sau xử lý cơ học,

+ 5g/m3 - sau xử lý sinh học không hoàn toàn

+ 3g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn

- Clo phải đ ợc trộn đều với n ớc và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa n ớc và hoá chất là 30 phút tr ớc khi xả n ớc thải ra nguồn

 Ph ơng pháp clo hoá n ớc thải bằng vôi clorua: áp dụng cho trạm xử lý n ớc thải công suất d ới 1000m3.ngđ

 Dùng n ớc gia ven

 Ph ơng pháp ôzôn hoá, bắt đầu đ ợc áp dụng rộng rãi để xử lý n ớc thải, ôzôn hoá,

số l ợng vi khuẩn bị tiêu diệt đạt tới 99,8%

- Ngoài việc khử trùng, ôzôn còn ôxy hoá các hợp chất nitơ, phôpho là các nguyên tố dinh d ỡng trong n ớc thải, góp phần chống hiện t ợng phì d ỡng trong nguồn n ớc

- Nh ợc điểm chính của ph ơng pháp này là các thiết bị ôzôn hoá phức tạp và giá thành khử trung cao

Ch ơng 15: Các công trình khử trùng và xả n ớc thải ra nguồn

15.2 Xả n ớc thải ra nguồn

 Các ph ơng án làm tăng khả năng xáo trộn

 Điều kiện xáo trộn n ớc thải với n ớc nguồn càng tốt, khả năng tự làm sạch của sông

hồ càng cao, khả năng tiếp nhận đ ợc thải trong đó càng lớn.

- Cấu tạo miệng xả n ớc thải đặc biệt

Tạo áp lực nhất định đầu vòi để tăng quá trình khuếch tán rối và đạt vận tốc yêu cầu nhằm thắng đ ợc sự tích tụ các hạt cặn tại khu vực đầu miệng xả.

- Cống xả ẹjectơ

+ Tăng điều kiện xáo trộn

+ Góp phần làm giàu ô xy trong n ớc

- Xả theo kiểu đập tràn

Hình 2.4 Sơ đồ cống xả phân tán 1

3

2

4

C B

Z2

H=Z1-Z

CA

Z1