xu ly nuoc thai

Các phương pháp xử lí nước thải sau:- Xử lí bằng phương pháp cơ học - Xử lí bằng phương pháp hoá lí và hoá học - Xử lí bằng phương pháp sinh học - Xử lí bằng phương pháp tổng hợp... Quá

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ

NƯỚC THẢI

Các phương pháp xử lí nước thải sau:

- Xử lí bằng phương pháp cơ học

- Xử lí bằng phương pháp hoá lí và hoá học

- Xử lí bằng phương pháp sinh học

- Xử lí bằng phương pháp tổng hợp

.1 XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG

PHÁP CƠ HỌC

.1.1 Song chắn rác Nhằm giữ lại các vật thô như: giẻ, giấy, rác, vỏ

hộp, mẩu đất đá, gỗ… ở trước song chắn Song được làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn có Φ = 8 – 10 mm) thanh nọ cách thanh kia một khoảng bằng 60 – 100 mm để chắn vật thô và 10 – 25 mm

để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy một góc 65-700

.1.2 Lưới lọc: Người ta thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước

chảy từ ngoài vào hoặc từ trong ra

1.3 Lắng cát: Dựa vào nguyên lí trọng lực dòng nước thải được cho

chảy qua “bẫy cát” Bẫy cát là các loại bể, hố, giếng… cho nước chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và toả ra chung quanh vv… Nước qua bể lắng (qua bẫy) dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ

lắng xuống đáy, và kéo theo một phần chất đông tụ

.1.4 Các loại bể lắng:Ngoài lắng cát, sỏi, trong quá trình xử lí cần phải lắng cát loại hạt lơ lửng, các loại bùn (kể cả bùn hoạt tính)… nhằm làm cho nước trong Nguyên lí làm việc của các loại bể này đều dựa trên cơ sở trọng lực

.1.5 Tách dầu mỡ:

• a) Loại nằm ngang:

• 1 Thân thiết bị; 2 Bộ phận tách cặn bằng thuỷ lực; 3 Lớp dầu mỡ; 4 Ống gom dầu, mỡ; 5 Vách ngăn dầu, mỡ; 6 Răng cào trên băng tải; 7 Hố chứa đựng cặn.

cơ học, không bị trương nở và và bị phá huỷ ở điều kiện lọc

- Vật liệu lọc dạng hạt:cát thạch anh, than gầy (anthracit), than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm trí cả than nâu, than bùn hay than gỗ

• Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt nghiêng Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc

• Trong xử lí nước thải thường dùng loại thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở Ngoài ra còn dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiện đại

a.bể lọc trọng lực ;

b thiết bị lọc áp lực

5.2 XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP

HOÁ LÍ VÀ HOÁ HỌC

• Cơ sở của phương pháp hoá học là các phản ứng hoá học, các quá trình hoá lí diễn ra giữa chất bẩn với hoá chất cho thêm vào Các phương pháp hoá học là oxi hoá, trung hoà, đông keo tụ.

• 5.2.1 Trung hoà: Muốn nước thải được xử lí tốt bằng

phương pháp sinh học phải tiến hành trung hoà và điều chỉnh pH về vùng 6,6 - 7,6.

• Trung hoà bằng cách dùng dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà

dịch nước thải.

HOÁ CHẤT THƯỜNG DÙNG ĐỂ ĐIỀU CHỈNH pH

NƯỚC THẢI

Tên hoá chất Công thức hoá học Lượng chất cần thiết tính bằng mg/l để trung

hoà 1mg/l axit hoặc kiềm tính theo

CaCO 3 (mg/l)

Vôi sống dolomit [CaO­0,6MgO­0,4] 0,497

Vôi tôi dolomit [Ca(OH)2)0,6(Mg(OH)2)0,4] 0,677

• Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng Các muối nhôm gồm có:

Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O

Trong số này dùng phổ biến nhất là: Al2(SO4)3 vì chất này hoà tan tốt trong nước giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở pH = 5 – 7,5

• Các muối sắt dùng làm chất keo tụ là: Fe2(SO4)3.2H2O,

Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O và FeCl3 Các muối sắt có

ưu điểm hơn so với muối nhôm trong việc làm đông tụ các chất lơ lửng của nước vì:

-Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp.

- Khoảng pH tác dụng rộng hơn.

- Tạo kích thước và độ bền bông keo lớn hơn.

- Có thể khử được mùi vị khi có H2S.

- Nhưng muối sắt cũng có nhược điểm: Chúng tạo thành phức hoà tan có màu làm cho nước có màu.

• Dùng phèn thì phản ứng phosphat kết lắng như sau:

- Al2(SO4)3 + PO4-3 → 2 AlPO4↓ + 3 SO4-2

pH tối ưu 5,6 - 8

- Dùng vôi để loại các muối bicacbonat, phot phat và magiê.

- Dùng muối clorua hoặc sulfat sắt (III) để loại phosphat:

FeCl3 + H2O + PO4-3 → FePO4↓ + Cl- + H2O

- Dùng natri aluminat để loại phosphat:

Na2Al2O4 + 2PO4-3 + H2O → 2AlPO4↓ +NaOH +

OH-Trong quá trình tạo thành bông keo của hidroxit nhôm hoặc sắt người

ta thường thêm chất trợ đông tụ (floculant) Các chất trợ đông tụ này là tinh bột, dextrin, các ête, xenluloza, dioxit silic hoạt tính với liều lượng 1 – 5 mg/l Ngoài ra người ta còn dùng chất đông tụ tổng hợp chất hay dùng nhất là polyacrilamit Việc dùng các chất bổ trợ này làm giảm liều lượng các chất đông tụ, giảm thời gian quá trình đông tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo

Sơ đồ thíêt bị làm sạch nước thải

bằng đông tụ

2.3 Hấp phụ

• Phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất hoà tan vào nước mà phương pháp xử lí sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm

lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính hoặc các chất có mùi, vị và mầu rất khó chịu.

- Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất xét hoạt tính, silicagen, kẹo nhôm, một số chất tổng hợp

hoặc chất thải trong sản xuất, như xỉ tro, xỉ mạt sắt vv.

- Phương pháp này có khả năng hấp phụ 58 – 95% các chất hữu cơ và màu Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính đến là phenol, ankylbenzen, sulfonic axit,

thuốc nhuộm các hợp chất thơm…

Sơ đồ các hệ thống hấp phụ

2.4 Tuyển nổi

• Phương pháp tuyển nổi đựa trên nguyên tắc: các phần

tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng

có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước, sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần

tử dính ra khỏi nước.

• Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải: Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên mặt nước.

• Tuyển nổi bọt nhằm tách các chất lơ lửng không tan và một số chất keo hoặc hoà tan ra khỏi pha lỏng, kỹ thuật này có thể dùng cho xử lí nước thải đô thị và nhiều lĩnh vực như chế biến dầu béo, thuộc da, dệt, chế biến thịt vv

Có hai hình thức tuyển nổi với:

Sục khí ở áp suất khí quyển gọi là tuyển nổi bằng không khí

Bão hoà không khí ở áp suất khí quyển sau đó thoát khí ra khỏi nước ở

áp suất chân không gọi là tuyển nổi chân không

a, không có tuần hoàn; b có tuần hoàn

Buồng tuyển nổi; 2 Tấm lọc; 3

Cào bã; 4 Rãnh gom căn.

d, Thiết bị tuyển nổi theo phương

2.5 Trao đổi ion

• Thực chất của phương pháp này là quá trình trong đó các ion trên

bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong

dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion) Chúng hoàn toàn không tan trong nước

• Phương pháp này được dùng để làm sạch nước nói chung, trong

đó có nước thải, loại ra khỏi nước các ion kim loại như: Zn, Cu, Cr,

Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn Cũng như các hợp chất chứa asen,

phospho, xianua và cả chất phóng xạ Phương pháp này được

dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và ion Mg+2 ra khỏi nước cứng

+ Các chất vô cơ tổng hợp có khả năng trao đổi ion là silicagen,

pecmutit (chất làm mềm nước), các oxit khó tan và các oxit của một

số kim loại như nhôm, crom, ziriconi

- Các chất hữu cơ

+ Các chất hữu cơ tự nhiên có khả năng này gồm chất mùn có trong đất, các dẫn xuất sulfo từ than, các chất điện li cao phân tử các ionit hữu cơ tự nhiên có độ bền cơ học, hoá học thấp, dung lượng không lớn

+ Các chất trao đổi ion, là hợp chất hữu cơ tổng hợp rất phong phú, chúng là các cao phân tử, có bền mặt riêng lớn Các gốc hidro của chúng tao thành lưới không gian với các nhóm chức năng trao đổi ion cố định Các loại nhựa tổng hợp cũng có tính chất trao đổi ion, người ta chia thành 2 loại: nhựa anionit và cationit Nhựa anionit có

độ bền kém hơn nhựa cationit

5.2.6 Khử khuẩn.

- Dùng các chất có tính độc với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán để làm sạch nước đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hoá chất hay tác nhân vật lí như: ozon, tia tử ngoại Hoá chất để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh trong một

khoảng thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hay bay

hơi, không còn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác

- Các chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước javen, vôi clorua, các hipoclorit, cloramin B đây là các hợp chất của clo, đảm bảo là nhưng chất khử khuẩn đáp ứng được các yêu cầu trên, đồng thời cũng là các chất oxi hoá

- Trong quá trình xử lí nước thải, công đoạn khử khuẩn thường đặt ở cuối quá trình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn

5.3 XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

• Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn di dưỡng hoại sinh, có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và trở thành các chất vô

cơ, các chất khí đơn giản và nước.

3.1 Các quá trình sinh học chủ yếu dùng trong

xử lí nước thải

Một số thuật ngữ hay gặp trong quá trình sinh học xử lí nước thải.

• Các quá trình hiếu khí (Aerobic (hay oxic) process) các quá trình xử lí sinh học xảy ra trong điều kiện có mặt của oxi.

• Các quá trình kị khí hay yếm khí (Anaerobic process) Các quá trình xử lí sinh học xảy ra trong điều kiện không có oxi.

• Quá trình thiếu khí hay thiếu khí oxi (anoxic process).

• Quá trình chuyển hoá nitrat thành nitơ trong điều kiện không cấp thêm oxi từ ngoài vào Quá trình này cũng được gọi là quá trình khử nitrat kị khí.

• Quá trình sinh học tuỳ tiện (Facultative process) Quá trình xử lí sinh học trong đó các vi sinh vật

có thể hoạt động trong điều kiện có oxi hoặc không có oxi phân tử Quá trình này được gọi là quá trình tự phát.

• Quá trình loại bỏ (hoặc khử) chất dinh dưỡng (nutrient removal) Trong quá trình này các chất dinh dưỡng là N và P được loại bỏ khi xử lí sinh học.

• Khử BOD dạng cacbon (carbonaceous BOD removal) là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ

có nguồn gốc cacbon trong nước thải thành tế bào chất của vi sinh vật và sản phẩm cuối cùng ở dạng khí Trong quá trình chuyển hóa, giả định rằng các hợp chất có chứa nitơ đều chuyển thành amon.

• Nitrat hoá (nitrification) là quá trình chuyển hoá amon thành nitrit và nitrit thành nitrat.

• Khử nitrat (denitrification) là quá trình chuyển hoá nitrat thành nitơ phân tử ở dạng khí.

• Cơ chất hay chất nền (Substrate) là thuật ngữ để chỉ các chất hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng sẽ

bị chuyển hoá trong quá trình xử lí sinh học Trong nước thải các chất hữu cơ có chứa cacbon được biểu hiện là BOD - được coi là cơ chất hay chất nền, sẽ được chuyển hoá trong quá trình sinh học.

• Quá trình sinh trưởng lơ lửng (suppended grewth process) Vi sinh vật sinh sản và phát triển trong các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong các bể xử lí sinh học Các vi sinh vật này tạo thành bùn hoạt tính có vai trò phân huỷ các chất hữu cơ để xây dựng tế bào mới và tạo thành sản phẩm cuối cùng là dạng khí Chúng sinh trưởng ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn cùng với nước, cuối cùng các chất dinh dưỡng cạn kiệt, các bông cặn lắng thành bùn.

• Quá trình sinh trưởng dính bám (attached growth process) trong quá trình xử lí sinh học, các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân huỷ các chất hữu cơ phát triển thành màng (biofilm) dính bám vào các vật liệu trơ như đá, xỉ, gỗ, sành sứ, chất dẻo Quá trình này còn được gọi là quá trình màng sinh học hay màng cố định, xẩu ra ở các công trình xử lí nước thải, như lọc sinh học

(biofilter) hay đĩa quay sinh học.

• Bùn hoạt tính (activative slugde) là tập hợp các vi sinh vật có trong nước thải, hình thành những bông cặn có khả năng hấp thu và phân huỷ khi có mặt oxi Về khối lượng, bùn hoạt tính được tính bằng sinh khối vi sinh vật là tổng cặn bùn khô không tro.

• Hồ sinh học (lagoon process) là thuật ngữ chung để chỉ quá trình xử lí xẩy ra trong các ao hồ có chiều sâu và cường độ xử lí khác nhau.

• Bể aeroten (aerotank) là công trình xử lí nước thải có dạng bể được thực hiện bằng bùn hoạt tính và cấp oxi bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên tục Với điều kiện như vậy, bùn được phát triển ở trạng thái lơ lửng và hiệu suất phân huỷ (oxi hoá) các hợp chất oxi hoá là khá cao Aeroten thường được gọi là bể phản ứng hiếu khí.

• Bể có dòng khuấy trộn hoàn chỉnh (complete – mixe process) dòng chảy vào bể được khuấy trộn đều ngay tức khắc với lượng nước có sẵn trong bể để làm cho nồng độ các chất nhiễm bẩn đồng đều khắp mọi điểm của bể.

• Bể có dòng chảy đều (plug – flow process) Các phần tử trong dòng chảy vào bể chuyển động với vận tốc đều nhau dọc chiều dài của bể từ đầu vào đến đầu ra sao cho thời gian lưu của từng phần từ là đều nhau và bằng thời gian lí thuyết:

• t = V: dung tích của bể (m3), Q: lưu lượng nước thải cần xử lí (m3/ngày).

Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử

lí nước thải

• Các quá trình sinh học dùng trong xử lí nước thải đều có xuất xứ trong tự nhiên Nhờ thực hiện các biện pháp

tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong các công

trình nhân tạo quá trình làm sạch các chất bẩn diễn ra nhanh hơn Trong thực tế, hiện nay người ta vẫn tiến

hành xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo tuỳ thuộc vào khả

năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, địa lí cùng hàng loạt các yếu tố khác

Loại Tên chung Áp dụng

­ Thông thường (dòng đẩy)

­ Xáo trộn hoàn toàn

­ Làm thoáng theo bậc

­ oxi nguyên chất

­ Bể phản ứng hoạt động gián đoạn

­ Ổ định tiếp xúc

­ Làm thoáng kéo dài

­ Kênh oxi hoá

­ Bể sâu (90ft = 30m)

­ Bể rộng – sâu Nitrat hoá sinh trưởng lơ lửng

Hồ làm thoáng Phân huỷ hiếu khí:

­ Không khí thông thường

­ Oxi nguyên chất

Khử BOD chứa cacbon (Nitrat hoá)

Nitrat hoá Khử BOD ­ chứa cacbon (nitrat hoá)

Ổn định, khử BOD chứa cacbon

Khử BOD chứa cacbon – Nitrat hoá

Khử BOD chứa cacbon Khử BOD chứa cacbon – Nitrat hoá

Khử BOD chứa cacbon – Nitrat hoá

Đĩa ­ tiếp xúc sinh học quay Bể phản ứng với khối vật liệu

Quá trình sinh học hoạt tính:

­ Lọc nhỏ giọt ­ vật liệu rắn tiếp xúc

­ Quá trình bùn hoạt tính ­ lọc sinh học

­ quá trình lọc sinh học – bùn hoạt tính nối tiếp nhiều bậc

Nitrat hoá Khử BOD ­ chứa cacbon (nitrat hoá)

Ổn định, khử BOD chứa cacbon

Khử BOD chứa cacbon – Nitrat hoá

Khử BOD chứa cacbon Khử BOD chứa cacbon – Nitrat hoá

Khử BOD chứa cacbon – Nitrat hoá

Sinh trưởng lơ lửng khử nitrat hoá

Quá trình lọc kị khí Lớp vật liệu ­ thời gian kéo dài

Ổn định, khử BOD chứa cacbon

Khử BOD chứa cacbon Khử BOD chứa cacbon

Ổn định chất thải ­ khử nitrat hoá

Ổn định chất thải ­ khử nitrat hoá

­ Các quá trình một bậc hoặc nhiều bậc

Khử BOD chứa cacbon, nitrat hoá, khử nitrat hoá, khử phospho

Khử BOD chứa cacbon, nitrat hoá, khử nitrat và khử phospho

Khử BOD chứa cacbon Khử BOD chứa cacbon (ổn định chất thải ­ bùn)

3.1.3 Sinh trưởng lơ lửng – Bùn hoạt

tính.

• Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh

vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn,

kết lại thành dạng hạt bông với trung

tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong

nước Các bông này màu vàng nâu dễ

lắng có kích thước từ 3 – 150 µm

Nhưng bông này gồm các vi sinh vật

sống và cặn rắn (khoảng 30 – 40%

thành phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí

bằng thổi khí và khuấy đảo đầy đủ

trong thời gian ngắn thì con số này

khoảng 30 %, thời gian dài khoảng

35% và kéo dài tới vài ngày có thể tới