các công nghệ trong xử lý nước thải

[1] Có thể hiểu nước thải = nước cấp + tạp chất Nước thải đô thị là hỗn hợp chất lỏng trong hệ thống cống thoát nước của một đô thị bao gồm các loại nước thải được liệt kê sau đây: - Nướ

Nhiệm vụ 1 : Nước thải đô thị và các phương pháp xử lý 1.1 Nước thải đô thị

1.1.1 Khái niệm

Nước thải là nước đã bị thay đổi đặc điểm, tính chất do sử dụng hoặc do các hoạt động của con người xả vào hệ thống thoát nước hoặc ra môi trường [1] Có thể hiểu nước thải = nước cấp + tạp chất

Nước thải đô thị là hỗn hợp chất lỏng trong hệ thống cống thoát nước của một

đô thị bao gồm các loại nước thải được liệt kê sau đây:

- Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt

của con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân.[1]

- Nước thải thương mại, dịch vụ: Nước thải không chứa các chất độc tố, chất nguy hại

từ các khu thương mại, có thành phần chính tương tự nước thải sinh hoạt, tuy nhiêncũng có thể có một hoặc một vài chất có nồng độ lớn hơn so với nước thải sinh hoạt.Loại hình nước thải này cũng bao gồm nước thải phát sinh từ các cơ sở dịch vu ănuống, cơ sở giặt là, cở sơ chăn nuôi gia súc gia cầm, dịch vụ chăm sóc sức khỏe vớiđiều kiện là không chứa các chất độc tố, chất nguy hại và chất thải công nghiệp.[2]

- Nước chảy tràn: Nước chảy tràn trên mặt đất do nước mưa, rửa đường sá.Đây là loại

nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và lôi kéo các chất cặn bã, dầu mỡ,… khi

đi vào hệ thống thoát nước.[3]

1.1.2 Lưu lượng, tính chất và thành phần

a. Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh họat là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinhhoạt của cộng đồng : tắm , giặt giũ , tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường đượcthải ra từ các các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình côngcộng khác Lượng nước thải sinh họat của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêuchuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạtcủa các khu dân cư dô thị thường là từ 100- 250 l/người ngđ với các nước đang pháttriển 150- 500 l/người ngđ với các nước phát triển Ở nước ta hiện nay tiêu chuẩn cấpnước giao động từ 120- 180 l/ người.ngđ đối với khu vực nông thôn tiêu chuẩn cấpSVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

nước sinh hoạt 50- 100 l/ người.ngđ Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấybằng 90-100% tiêu chuẩn cấp nước Ngoài ra lượng nước thải sinh hoạt của khu dân

cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết

và tập quán sinh hoạt của người dân.[4]

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 lọai:

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

- Nước thải nhiễm bẫn do các chất thải sinh họat: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi,

Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họaat khôngđược xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêmtrọng.[5]

Bảng1.1: Tải trọng chất thải trung bình 1 ngày tính theo đầu người [6]

Các đại lượng Khối lượng (g/người.ngày)

Các đại lượng Nồng độ (mg/l)

Clorua 175 100 15

-b. Nước thải thương mại, dịch vụ

Lượng nước sử dụng cho các hoạt động này thay đổi theo mức độ đô thị hóa vàcác thói quen địa phương Lượng nước thải một số cơ sở dịch vụ và công trình côngcộng thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn thải nước một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng: [4]

(lít/ đơn vị tính.ngày)

Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15 – 30

Nước thải thương mại: Nước thải không chứa các chất độc tố, chất nguy hại từ các khuthương mại, có thành phần chính tương tự nước thải sinh hoạt, tuy nhiên cũng có thể

có một hoặc một vài chất có nồng độ lớn hơn so với nước thải sinh hoạt

c. Nước chảy tràn:

Chủ yếu là nước mưa, Lượng phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện khí hậu, vị tríđịa lý, thời gian trong năm Tính chất phụ thuộc lớn vào điều kiện môi trường tại địaphương, đặc điểm mặt phủ

a Hệ thống thoát nước chung: là hệ thống trong đó nước thải, nước mưa được thugom trong cùng một hệ thống:

+ Tổng chiều dài mạng lưới thoát nước nhỏ do đó giá thành quản lý hệ thống nhỏ

- Hạn chế:

+ Chế độ thủy lực (Q, H) trong ống và trong các công trình (TXL, TB …) không điềuhòa nhất là trong điều kiện mưa lớn ở nước ta Khi lưu lượng nhỏ thì xảy ra tình trạngbùn cát lắng đọng, gây thối rửa; lưu lượng (Q) lớn dễ tràn ống, gây ngập úng Quản lývận hành phức tạp

+ Vốn đầu tư ban đầu cao vì không có sự ưu tiên cho từng loại nước thải

+ Chế độ công tác của hệ thống không ổn định dẫn đến vận hành trạm bơm, trạm xử lýkhó khan, làm chi phí quản lí tang lên

- Điều kiện áp dụng:

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

+ Giai đoạn đầu xây dựng của hệ thống thống thoát nước riêng

+ Những đô thị hoặc khu đô thị cao tầng, trong nhà có bể tự hoại

+ Nguồn tiếp nhận lớn, cho phép xả thải với mức độ xử lý thấp

+ Địa hình thuận lợi cho thoát nước, hạn chế được số lượng trạm bơm và cột nướcbơm Cường độ mưa nhỏ

b Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng biệt

+ Giảm được vốn đầu tư ban đầu

+ Chế độ thủy lực của hệ thống ổn định Quản lý, bảo dưỡng dễ

+ Đô thị lớn, tiện nghi, các xí nghiệp công nghiệp

+ Địa hình không thuận lợi đòi hỏi xây dựng nhiều trạm bơm, cột nước bơm lớn + Cường độ mưa lớn

+ Nước thải đòi hỏi phải xử lý sinh hóa

+ Hệ thống riêng không hoàn toàn phù hợp với những vùng ngoại ô hoặc giai đoạn đầuxây dựng hệ thống thoát nước của đô thị

c. Hệ thống thoát nước nửa riêng: là hệ thống thoát nước chung có tuyến cống bao đểtách nước thải đưa về nhà máy xử lý

- Ưu điểm:

+ Về vệ sinh thì tốt hơn hệ thống riêng vì trong thời gian mưa các chất bẩn không theonước mưa xả trực tiếp vào nguồn

+ Phối hợp được ưu điểm của 2 loại hệ thống trên

- Nhược điểm:

+ Vốn đầu tư ban đầu cao vì phải xây dựng đồng thời 2 hệ thống

+ Những chỗ giao nhau của 2 mạng phải xây dựng giếng tách nước mưa, thườngkhông đạt hiệu quả về mặt vệ sinh

- Điều kiện áp dụng:

+ Đô thị lớn hơn 50.000 người

+ Yêu cầu mức độ xử lý nước thải cao khi:

+ Nguồn tiếp nhận trong đô thị nhỏ và không có dòng chảy

+ Những nơi có nguồn tiếp nhận là nước dùng vào mực đích tắm, thể thao

+ Khi yêu cầu về tăng cường bảo vệ nguồn khỏi bị nhiễm bẩn do nước thải xả vào

Đặc điểm nước thải trong 2 loại hệ thống chung và riêng [8]

Hệ thống thoát nước riêng có nồng độ ô nhiễm cao hơn nhiều so với hệ thống thoát nước chung

1.2 Các phương pháp và quá trình công nghệ trong xử lý nước thải đô thị

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Khử trùng, diệt vi khuẩn gây bệnh dịch (Các biện pháp hóa học hoặc hóa lý)Khử các chất độc hại và đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của các công trình xử lý sinh học nước thải

Tách các chất hữu cơ trong nước thải (Biện pháp sinh học)

Khử các chất dinh dưỡng (N-P) và khử trùng nước thải (Các biện pháp sinh học, hóa học, hoặc hóa lý)

Xả nước thải ra nguồn và tăng cường quát trình tự làm sạch của nguồn nước

Tự làm sạch của nguồn nước

Xử lý bậc ba

Xử lý bậc hai

Xử lý sơ bộ và bậc 1

Tách rác, cát, và cặn lắng trong nước thải (Các biện pháp cơ học)

Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Áp dụng công nghệ MBBR để xử lý nước thải đô thị

Xử lý nước thải là quá trình tách các tạp chất bẩn trước khi thải vào nguồntiếp nhận và phải đảm bảo các tiêu chuẩn, quy chuẩn của cơ quan quản lý nhà nước

Các bước xử lý nước thải đô thị

• Bước thứ nhất ( xử lý bậc một )

Xử lý bậc một bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớn nhưrác, lá, cây, xỉ, cát,… có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếptheo và làm trong nước thải đến mức độ yêu cầu bằng phương pháp cơ học như chắnrác, lắng trọng lực, lọc,… Đây là bước bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền công

nghệ XLNT Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này phải

bé hơn 150 mg/l nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn hơn các quyđịnh nêu trong các tiêu chuẩn môi trường liên quan nếu xả nước thải trực tiếp vàonguồn nước mặt

• Bước thứ hai ( xử lý bậc hai hay xử lý sinh học )

Bước thứ hai thường là XLNT bằng phương pháp sinh học Giai đoạn xử lý nàyđược xác định trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn nướctiếp nhận nước thải Trong bước này chủ yếu là xử lý các chất hữu cơ dễ oxy hóa sinhhóa (BOD) để khi xả ra nguồn nước thải không gây thiếu hụt oxy và mùi hôi thối

• Bước thứ ba ( xử lý bậc ba hay xử lý triệt để )

Bước thứ ba là loại bỏ các hợp chất nitơ và phốt pho khỏi nước thải Giai đoạnnày rất có ý nghĩa đối với các nước khí hậu nhiệt đới, nơi mà quá trình phú dưỡng ảnhhưởng sâu sắc đến chất lượng nước mặt

• Xử lý bùn cặn trong nước thải

Trong nước thải có các chất không hòa tan như rác, cát, cặn lắng, dầu mỡ,…Các loại cát (chủ yếu là thành phần vô cơ và tỷ trọng lớn) được phơi khô và đổ sannền, rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp rác Cặn lắng được giữ lạitrong các bể lắng đợt một (thường được gọi là cặn sơ cấp) có hàm lượng hữu cơ lớnđược kết hợp với bùn thứ cấp (chủ yếu là sinh khối vi sinh vật dư) hình thành trongquá trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theo các bước tách nước sơ bộ, ổn định sinhhọc trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí và làm khô Bùn cặn sau xử lý có thể sửdụng để làm phân bón

• Giai đoạn khử trùng

Giai đoạn khử trùng sau quá trình làm sạch nước thải là yêu cầu bắt buộc đốivới một số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý trong điều kiệnnhân tạo

Ngoài ra, khi trạm XLNT bố trí gần khu dân cư và các công trình công cộng, ởmột khoảng cách ly không đảm bảo quy định, ngoài các khâu xử lý nước và bùn cặn

đã nêu, cần phải tính đến các biện pháp và công trình khử mùi hôi từ nước thải

Các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau:

- Phương pháp xử lý cơ học;

- Phương pháp xử lý hóa học, hóa lý

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

- Để giữ các tạp chất không hòa tan lớn và một phần chất bẩn lơ lững: dùng song chắnhoặc lưới lọc

- Để tách cac chất lơ lững có tỷ trọng lớn hơn hoặc bé hơn nước dùng bể lắng:

+ Các chất lơ lững nguồn gốc khoáng (chủ yếu là cát) được lắng ở bể lắng cát

+ Các hạt cặn đặc tính hữu cơ được tách ra ở bể lắng

+ Các chất cặn nhẹ hơn nước: dầu mỡ, nhựa, … để tách ở bể thu dầu, mỡ, nhựa (dùngcho nước thải công nghiệp)

+ Đê giải phóng chất thải khỏi các chất huyền phù, phân tán nhỏ, … dùng lưới lọc, vỉlọc hoặc lọc qua lớp vật liệu lọc

Sơ đồ hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp cơ học

Tách pha rắn – lỏng

Chắn rác

 Nguyên lý áp dụng

Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo Song trong

nhiều trường hợp đối với nước thải công nghiệp nó cũng là khâu độc lập trong vòng

cấp nước tuần hoàn hoặc có thể xả thắng ra nguồn XLNT 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 thiết bị, công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô

nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các công trình nước thải phía sau ổn

định

Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chất không

tan, tuy nhiên BOD nước không giảm

Để tăng cường quá trình xử lý sinh học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ

trước khi lắng nên hiệu suất xử lý của các công trình cơ hoc có thể tăng đến 75% và

BOD giảm đi 10 – 15%

Những công trình xử lý cơ học bao gồm:

- Song chắn rác

- Lưới chắn rác (lưới lược tinh) vận hành tự động

- Bể điều hoà ổn định lưu lượng

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Lọc tách nướcLọc cơ học

Lọc màngLắng cặn

Lắng cặn

Lọcchânkhông

Lọcáplực

Lọctrọnglực

Lắng qua tầng cặn

lơ lững

Lọc trọng lựctruyền thống kếthợp tách dầu mỡ

Éplọc

Lọcbăngchuyền

Lọc cơ học

Bể lắng cátSân phơi cát

Sân phơi bùnMáy nghiền rác

Nguồn tiếp nhận

Bể tiếp xúcMáng trộn

Hóa chất khử trùng

Bể lắng đợt mộtSong chắn rác

Làm khô bùn cặn bằng PP cơ học

Bể metan

Cát từ bể lắng cátHóa chất khử trùng

Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp cơ học

- Bể lắng đợt 1, bể lắng đợt 2 tách cặn lơ lửng

 Điều kiện áp dụng

- Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ và các chất độc hại nhỏ

- Nguồn nước có khả năng tự làm sạch, có thể tiếp nhận được nước thải sau xử lý cơ

 Nguyên lý áp dụng

- XLNT bằng phương pháp hóa học: Đó là quá trình khử trùng nước thải bằng hóa chất

(các chất clo, ozon), khử nitơ, photpho bằng các hợp chất hóa học hoặc keo tụ tiếp tụcnước thải trước khi sử dụng lại XLNT bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuốicùng trong dây chuyền công nghệ xử lý trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng caohoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải

- XLNT bằng phương pháp hóa lý: Đó là các hóa chất (keo tụ hoặc trợ keo tụ) để tăng

cường khả năng tách các tạp chất không tan, keo hoặc mât một phần các chất hòa tan

ra khỏi nước thải, chuyển hóa các chất tan thành không tan và lắng cặn hoặc thành cácchất không độc; thay đổi phản ứng (pH) của nước thải (phương pháp trung hòa), khửmàu nước thải …

Phương pháp hóa học và hóa lý thông thường dùng để xử lý nước thải côngnghiệp Nó có thể là khâu xử lý cuối cùng (nếu mức độ xử lý đạt được, nước thải cóthể sử dụng lại) hoặc là khâu xử lý sơ bộ (ví dụ: khử các chất độc hại hoặc các chấtngăn cản sự hoạt động bình thường của công trình xử lý, đảm bảo pH ổn định cho quáSVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Điện hóaOxy hóa

Ozon hóaOxy hóa UV (quang hóa)

Than hoạt tínhHấp phụ

Nhôm hoạt tínhTrao đổi ion Trao đổi cation

Trao đổi anion

trình XLNT bằng phương pháp sinh học tiếp theo, chuyển tiếp các chất độc hại khó xử

lý khó lắng thành đơn giản hoặc lắng đông keo tụ được

 Điều kiện và phạm vi áp dụng:

+ Thường dùng để XLNT công nghiệp

+ Nước thải không phải khử trùng và bùn cặn không phải ổn định

1.2.1.3 Phương pháp xử lý sinh học

 Cơ sở

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạtđộng của vi sinh vật có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ Các chất hữu cơsau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn giản

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được áp dụng để xử lý các chấthữu cơ hoà tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như H2S,sunfit, ammonia, nitơ… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu

cơ gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn đểsinh trưởng và phát triển Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chialàm 2 loại:

- Phương pháp sinh học kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điềukiện không có oxy;

- Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trongđiều kiện cung cấp oxy liên tục Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vậtgọi là quá trình oxy hoá sinh hoá

Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan, cả chất keo và các chấtphân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giaiđoạn chính như sau:

- Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;

- Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bêntrong và bên ngoài tế bào;

- Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bàomới

Tốc độ quá trình oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàmlượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý Ởmỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinhhoá là chế độ thuỷ động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng vànguyên tố vi lượng.

Các hợp chất hữu cơ 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 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 dựa trên sự oxy hóa các chất hữu cơ có trong nướcthải nhờ oxy tự do hoàn tan Nếu oxy được cấp bằng các thiết bị hoặc nhờ cấu tạocông trình, thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngượclại, nếu oxy được vận chuyển và hòa tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó làquá trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên Các công trình xử lý sinh học hiếukhí trong điều kiện nhân tạo dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bểaroten trộn, kênh oxy hóa tuần hoàn) hoặc màng vi sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa sinhhọc) Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tư nhiên thường được tiến hành trong (hồsinh học oxy hóa, hồ sinh học ổn định) hoặc trong đất ngập nước (các loại bãi lọc, đầmlầy nhân tạo)

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

- Oxy hoá các chất hữu cơ: CxHy Oz + O2 => CO2 + H2O + DH

- Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + NH3 + O2 => CO2 + H2O + DH

- Phân huỷ nội bào: C5H7NO2 + 5O2 => 5CO2 + 5 H2O + NH3 ± DH

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điềukiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điềuhiện tối ưu cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suấtcao hơn rất nhiều Tuỳ theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh họchiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sửdụng khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân huỷ hiếu khí Trong số nhữngquá trình này, quá trình bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) là quá trình phổ biến nhất.

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùnhoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitratehoá với màng cố định

- XLNT bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý dựa trên cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong công trìnhnhờ sự lên men kỵ khí Đối với hệ thống thoát nước quy mô nhỏ và vừa người tathường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng (làm trong nước) với phânhủy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng

Quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hoá phức tạp tạo rahàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phảnứng sinh hoá trong điều kiện kị khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ =====> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + tế bào mới

Một cách tổng quát, quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

- Giai đoạn 2: Acid hoá;

- Giai đoạn 3: Acetate hoá;

- Giai đoạn 4: Methane hoá

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo,carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thuỷ phân, sẽ được cắt mạch tạothành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ hơn Các phản ứng thuỷ phân sẽchuyển hoá protein thành amino acids, carbohydrates thành đường đơn, và chất béothành các acid béo

Trong giai đoạn acid hoá, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hoáthành acetic acid, H2 và CO2 Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionicacid và lactic acid Bên cạnh đó, CO2 và H2O, methanol, các rượu đơn giản khác cũngđược hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrates.Vi sinh vật chuyển hoámethane chỉ có thể phân huỷ một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate,acetate, methanol, methylamines và CO Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:

Đường nước thải Đường bùn cặn Cát từ bể lắng cát

Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Bể lắng cátSân phơi cát

Sân phơi bùnMáy nghiền rác

Nguồn

Máng trộn

Bể lắng đợt mộtSong chắn rác

Tuỳ theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc

kỵ khí, quá trình xử lý bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB)

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵkhí

- Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

+ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên :

b. Điều kiện ứng dụng

- Có đủ đất đai để xây dựng các bãi đất ngập nước hoạc hồ sinh học;

- Chế độ thoát nước phụ thuộc theo mùa: mưa hoặc khô;

- Mực nước ngầm trong khu vực thấp (nằm cách mặt đất tối thiểu là 1,5 m);

- Giá thành xây dựng và giá thành quản lý thấp,vận hành đơn giản;

- Phải được các cơ quan môi trường, cơ quan quản lý vệ sinh nguồn nước cho phép.+ Xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo

Đường nước thải Đường bùn cặn

Cát từ bể lắng cátĐường cấp khí

Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Sân phơi bùn Làm khô bùn cặn bằng PP cơ học

Máy nghiền rác

Các công trình XLNT theo nguyên lýCấp khí cưỡng bức

Bể lắng đợt mộtSong chắn rác

Bể metan Bể nén bùn

Bùn hoạt tínhLọc sinh học

Bùn hoạt tính tuần hoàn

+ Xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo gồm các công trình aroten, biophin, … Quá

trình oxy hóa sinh hóa ở các công trình này diễn ra mạnh hơn trên các cánh đồng tưới,

cánh đồng lọc hoặc hồ sinh học Bởi vì có thể tạo điều kiện để các quá trình này làm

việc tốt

Sinh trưởng lơ lững: (Aeroten )

Các VSV phát triển và tăng trưởng trạng thái lơ lững hình thành bông bùn hoạt tính

trong bể hoạt hóa

Các thông số quan tâm trong công nghệ Aeroten:

Thời gian lưu nước: t tính theo công thức:

t = V/Q = t: thời gian (h)

: Tốc độ oxi hóa chất hữu cơ : Nồng độ của bùn hoạt tính trong aeroten (từ 2 đến 5 g/l)

s : Độ tro của bùn : Tốc độ oxi hóa chất hữu cơ ( mg BOD5/ 1g bùn.ngày)

Tỉ số F/M: tỉ số khối lượng cơ chất trên khối lượng bùn hoạt tính (Food – to microorganism ratio)

Q Tr

100

F E

M = θ X = VX = MLSS g

.1000

V MLVSS

ρ

Chỉ số SVI (Sludge volume index) : Chỉ số thể tích của bùn

Chỉ số SVI được định nghĩa là thể tích (ml) của 1 gam bùn khô lắng trong 30 phút và được tính:

SVI =

=Thể tích bùn đã lắng sau 30 phút (ml/l) / Khối lượng chất rắn thu được (mg/l)

Tỷ lệ bùn tuần hoàn :

1000

X R

X SVI

=

−

Sinh trưởng dính bám (Lọc sinh học)

Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của

vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước Các màngsinh học, là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và tùy tiện.Các vi khuẩn hiếu khi được tập trung ở lớp ngoài của màng sinh học Ở đây chúngphát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc ( được gọi là sinh trưởng gắn kết haysinh trưởng dính bám)

Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuốngsau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2 Nước vào lắng 2 cóthể kéo theo những mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc Trong thực

tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nước pha loãng cho các loạinước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bởi quần thể vi sinh vật ởmàng sinh học Màng này thường dầy khoảng từ 0,1- 0,4mm Các chất hữu cơ trướchết bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòatan và sẽ chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kị khí Khi các chất hữu cơ có trongnước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khảnăng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc Hiện tượng này gọi là

“tróc màng” Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện

Lọc sinh học đang được dùng hiện nay chia làm 2 loại:

+ Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước

+ Lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước

Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (Lọc nhỏ giọt)

Lọc phun hay lọc nhỏ giọt (Trickling filter)

Lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trongnước Các vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớnSVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

nhất trong điều kiện có thể Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạtnhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu đồng thời tiếp xúc với màng sinhhọc ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí

và kị khí các chất hữu cơ có trong nước Các chất hữu cơ phân hủy hiếu khi sinh ra

CO2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật mang , bịnước cuốn theo Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới Hiệntượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần Kết quả BOD của nước thải bị vi sinh vật sửdụng làm chất dinh dưỡng và bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí: nước thải đượclàm sạch

Nước thải trước khi đưa vào xử lí ở lọc phun(nhỏ giọt) cần phải qua xử lí sơ bộ đểtránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu Nước sau khi xử lí ở lọc sinh học thường nhiềuchất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vàolắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn Trong trường hợp này, khác vớinước ra ở bể aeroten, nước ra khỏi lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra aeroten Nồng

độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 500 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạn chế Tảitrọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3/m2..ngày

- Vật liệu lọc: Vật liệu lọc khá phong phú: từ đá giăm, đá cuội, đá ong, vòng kim loại,vòng gốm, than đá, than cốc, gỗ mảnh, chất dẻo tấm uốn lượn v v Các loại đá nênchọn các cục có kích thước trung bình 60-100mm Chiều cao lớp đá chọn khoảng 0,4-2,5-4m, trung bình là 1,8-2,5m Nếu kích thước hạt, cục vật liệu nhỏ sẽ làm giảm độ

hở giữa các cục vật liệu gây tắc nghẽn cục bộ, nếu kích thước quá lớn thì diện tích tiếpxúc bị giảm nhiều dẫn đến giảm hiệu suất xử lí

Lọc sinh học với lớp vật liệu ngập trong nước

Trong thập kỷ cuối của thế kỷ XX loại lọc có lớp vật liệu ngập trong nước đã được sửdụng ở Pháp, Mỹ, Úc với công suất 4 vạn m3/ngày để xử lý nước thải đô thị và nướcthải công nghiệp thực phẩm

Trong quá trình làm việc, lọc có thể khử được BOD và chuyển hóa NH4+ thành NO3-,lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng Để khử được tiếp tục BOD và NO3-, Pngười ta thường đặt 2 lọc nối tiếp Giàn phân phối khí của lọc sau khi ở giữa lớp vậtliệu với độ cao sao cho lớp vật liệu nằm ở phía dưới là vùng thiếu khí(anoxic) để khử

NO3 – và P Ở lọc này, nước và không khí cùng chiều đi từ dưới lên và cho hiệu quả xử

lí cao

Lọc sinh học với vật liệu nổi ít bị tróc màng sinh học bám quanh các hạt vật liệu, mặc

dù tốc độ thông gió lớn, hàm lượng cặn lơ lửng có ở trong nước ra khỏi lọc đều nhỏhơn 20 mg/l Do đó có thể không cần bố trí bể lắng 2 trong hệ thống xử lí

Kĩ thuật này được áp dụng cho việc xử lí nước thải sinh hoạt đô thị đồng thời khửđược hợp chất hữu cơ cacbon và nitơ, loại bỏ được chất rắn huyền phù Đối với nướcsạch sinh hoạt, phương pháp lọc sinh học với vật liệu ngập nước rất thích hợp để nitrathóa và khử nitrat

Kĩ thuật này dựa trên hoạt động của quần thể vi sinh vật tập trung ở màng sinh học cóhoạt tính mạnh hơn ở bùn hoạt tính Do vậy nó có thể có những ưu điểm sau:

+ Chiếm ít diện tích vì không cần bể lắng trong(bể lắng 2) Đơn giản, dễ đang cho việcbao, che công trình, khử độc hại(ít mùi và ít ồn), đảm bảo mĩ quan

+ Không cần phải rửa lọc, vì quần thể vi sinh vật được cố định trên giá đỡ cho phépchống lại sự thay đổi tải lượng của nước thải

+ Dễ dàng phù hợp với nước thải pha loãng

+ Đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay cả sau một thời gian dừng làm việc kéo hànghàng tháng

+ Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hóa

Oxi hóa có thể thực hiện bằng cách hòa tan oxi trước oxi của không khí hoặc oxi kĩthuật hoặc không khí trực tiếp vào lọc Khi đó chiều chuyển dịch của dòng hỗn hợpkhí- nước có một ý nghĩa rất quan trọng Trong thực tế, kĩ thuật này đã có các bể lọcnước sạch sinh hoạt với nước chảy xuống, khí đi lên Quá trình này đưa tới sự dính kếtcác bọt khí với nhau và tạo nên các túi khí trong khối hạt vật liệu Hiện tượng này gâytắc nghẽn khí và gây nên một số nhược điểm của phương pháp:

+ Làm tăng tổn thất thải lượng, giảm lượng nước thu hồi

+ Tổn thất khí cấp cho quá trình, vì phải tăng lưu lượng khí không chỉ đáp ứng chonhu cầu của vi sinh vật mà còn cho nhu cầu cơ thủy lực

+ Phun khí mạnh tạo nên dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyền phù.SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Để khắc phục các nhược điểm trên hàng Degremont của Pháp đã sử dụng phương phápnày với vật liệu lọc dạng hạt và với các dòng thích ứng thu được kết quả khả quan.Lọc sinh học với lớp vật liệu là các hạt cố định

Phương pháp này gần như là phương pháp cải tiến của phương pháp lọc trên Nó đặcbiệt là rất gần với phương pháp lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước

Hãng Degremont đã chế tạo một loại vật liệu có tên là Biolite(L, P, F) có kích cỡ từ 4mm, khối lượng hạt từ 1,4 đến 1,8 g/cm3, có các đặc điểm chung như sau:

1-Trạng thái bề mặt rất ưa thích cho vi khuẩn dính bám.Ít bị vỡ vụn và chịu đựng đượcaxit

Các vật liệu có 2 nhiệm vụ:Làm giá mang màng sinh học(các vi sinh vật).Tác dụng lọcCác lọc sinh học có lớp vật liệu hạt Biolite rất thích hợp cho việc xử lí nước sạch sinhhoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp Các loại nước thải này cần phải xử lí sơ

bộ đặc biệt là qua lắng 1, trước khi cho vào lọc

Lọc sinh học với lớp vật liệu lọc dạng hạt được chia thành:

- Biofor: Bể lọc sinh học với chiều hỗn hợp dòng khí-nước đi từ dưới lên trên

- Biodrof: Bể lọc nước sinh học với chiều dòng khí-nước đi từ trên xuống dưới

- Nitrazur: Lọc có hòa tan trước không khí hoặc oxi kĩ thuật vào nước

1.2.2 Các quá trình công nghệ xử lý nước thải đô thị

1.2.2.1 Cơ học và sinh hóa trong điều kiện tự nhiên

1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt chứa mộthàm lượng N, P, K khá đáng kể Như vậy,nước thải là một nguồn phân bón tốt cólượng N thích hợp với sự phát triển củathực vật

- Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trongnước thải thường là 5:1:2 = N:P:K

- Nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại

- Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điềukiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc

- Nguyên tắc hoạt động: Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựatrên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ

có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạtđộng phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quátrình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉxảy ra quá trình khử nitrat Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ởlớp đất mặt sâu tới 1.5m Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng

ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất

- Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳnghoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất Nướcthải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, mángphân phối và hệ thống tưới trong các ô Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặcchứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc

- Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách

xa khu dân cư về cuối hướng gió Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ởnơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp

- Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tíchtrung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m, chiềurộng lấy căn cứ vào địa hình Mực nước ngầm và các biện pháp tưới không vượt quá

10 -200 m

- Cánh đồng tưới công cộng và cánh động lọc thường xây dựng với i~0,02.

2 Cánh đồng tưới nông nghiệp:

Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón

để tưới lên các cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô

Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại:

- Thu nhận nước thải quanh năm

- Thu nước thải theo mùa

Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trongcác đầm hồ (hồ nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánhđồng trồng cây ưa nước hay hay vào vùng dự trữ

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại câytrồng hiện có Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ quasong chắn rác, bể lắng cát hoặc bể lắng Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng côngcộng và có ý kiến chuyên gia nông nghiệp.

3 Hồ sinh học

- Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn

gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxyhóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinhvật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa cácchất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và cácloại thủy sinh vật khác

- Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng

oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí đểoxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ

sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thườngcần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60C Theoquá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồtùy nghi

- Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm sạchcủa hồ

- Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ:

+ Nuôi trồng thuỷ sản

+ Nguồn nước để tưới cho cây trồng

+ Điều hoà dòng chảy

- Có các loại sau đây:

+ Hồ kỵ khí

+ Hồ kỵ hiếu khí

+ Hồ hiếu khí

Hồ kỵ khí

- Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng phương pháp sinh học tự nhiên dựa trên sựphân giải của vi sinh vật kỵ khí.

- Chuyên dùng xử lý nước thải công nghiệp nhiễm bẩn

- Khoảng cách vệ sinh (cách XN thực phẩm): 1.5-2 km

- Chiều sâu: h = 2.4-3.6.m

Hồ kỵ hiếu khí: Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song

- Oxy hoá hiếu khí

- Phân hủy metan cặn lắng

- Có 3 lớp:

+ Hiếu khí

+ Trung gian

+ Kỵ khí

- Nguồn oxy cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong tảo

- Quá trình kỵ khí ở đáy phụ thuộc vào to

- Chiều sâu của hồ kỵ hiếu khí: 0.9 - 1.5 m

Hồ hiếu khí: Oxy hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí Có 2 loại:

a Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua mặt nước

và quang hợp của các thực vật

- Chiều sâu của hồ: 30-50 cm

- Tải trọng BOD: 250-300 kg/ha.ngày

- Thời gian lưu nước: 3-12 ngày

- Diện tích hồ lớn

b Hồ làm thoáng nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén, máy khuấy, …

- Chiều sâu: h = 2-4.5 m

- Tải trọng BOD: 400 kg/ha.ngày

- Thời gian lưu: 1-3 ngày

- Tuy nhiên hoạt động như hồ kỵ hiếu khí

1.2.2.2 Cơ học và sinh hóa trong điều kiện nhân tạo

1 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc – dính bám

a Bể lọc sinh học nhỏ giọt

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Cấu tạo

- Bể lọc sinh học nhỏ giọt chia ra bể lọc vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bình vànhanh, bể lọc cao tốc, bể lọc thô (xử lý nước thải sơ bộ trước giai đoạn xử lý thứ cấp),

bể lọc hai pha

- Bể lọc vận tốc chậm: có hình trụ hoặc chữ nhật, nước thải được nạp theo chu kỳ, chỉ

có khoảng 0,6 - 1,2 m nguyên liệu lọc ở phía trên có bùn vi sinh vật còn lớp nguyênliệu lọc ở phía dưới có các vi khuẩn nitrat hóa Hiệu suất khử BOD cao và cho ra nướcthải chứa lượng nitrat cao Tuy nhiên cần phải lưu ý đến vấn đề mùi hôi và sự pháttriển của ruồi Psychoda Nguyên liệu lọc thường dùng là đá sỏi, xỉ

- Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh: thường có hình trụ tròn, lưu lượng nạp chất hữu

cơ cao hơn, nước thải được bơm hoàn lưu trở lại bể lọc và nạp liên tục, việc hoàn lưunước thải giảm được vấn đề mùi hôi và sự phát triển của ruồi Psychoda Nguyên liệulọc thường sử dụng là đá sỏi, plastic

- Bể lọc cao tốc: có lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao, khác với bể lọc

vận tốc nhanh ở điểm có chiều sâu cột lọc sâu hơn do nguyên liệu lọc làm bằng plastic,

do đó nhẹ hơn so với đá sỏi

- Bể lọc thô: lưu lương nạp chất hữu cơ lớn hơn 1,6 kg/m3.ngày, lưu lượng nước thải là187m3/m2.ngày bể lọc thô dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp

- Bể lọc hai pha: thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao và

cần nitrat hóa đạm trong nước thải Giữa 2 bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ bớt chấtrắn sinh ra trong bể lọc thứ nhất Bể lọc thứ nhất dùng để khử BOD của các hợp chấtchứa carbon, bể thứ hai chủ yếu cho quá trình nitrat hóa

Nguyên tắc hoạt động

Trong bể lọc sinh học nhỏ giọt , chất các vật liệu rổng để cho diện tích bề mặttiếp xúc với thể tích nước là lớn nhất trong điều kiện có thể Nước thải được phân phốibằng cách phun đều lên bề mặt lớp vật liệu Nước thải tiếp xúc với vật liệu lọc chiathành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu lọc đi xuống Trong thờigian nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin bám quanh vật liệu lọc Sau một thờigian lớp nhầy gelatin dày lên ngăn cản oxy trong không khí đi vào lớp nhầy, ở điềukiện không có không khí vi sinh vật yếm khí bên trong lớp nhày gelatine phát triển

mạnh tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí mêtan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vậtliệu cứng rồi bị nước cuốn trôi xuống phía dưới Trên mặt lớp vật liệu cứng lại hìnhthành một lớp màng nhầy mới, hiện tượng này lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải

được làm sạch BOD và các chất ô nhiễm Đểtránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thốngphun, trong lớp vật liệu lọc, trước bể lọc sinhhọc nhỏ giọt phải có song chắn rác, lướichắn, bể lắng đợt một.Nước sau bể lọc sinhhọc sẽ có nhiều cặn bùn lơ lửng so các màngsinh học bong tróc ra nên phải xử lý tiếpbằng lắng đợt 2

b Bể loc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh học hiếu khí nước thải với tải trọngthủy lực từ 10 – 30 m3 nước thải/m2 bề mặt.ngày Hiệu quả khử BOD của bề từ 60 –85% Bể thường dùng để xử lý nước thải sinh hoạt hoặc các loại nước thải khác cóthành phần tính chất tương tự, công suất từ 500 đến hàng chục nghìn m3/ngày Tảitrọng chất bẩn hữu cơ theo BOD5 của bể thường từ 0,2 đến 1,5 kg BOD5/m3 ngày Đểđảm bảo tải trọng thủy lực vât liệu lọc từ 2 – 4 m và có thể tăng lên đến 6 – 9 m

Cấu tạo: Hình tròn trên mặt bằng để đảm bảo cho dàn ống phân phối nước tự quay.

Áp lực tại các lỗ phun thường từ 0,5 -0,7 m Tốc độ quay vòng từ 8 đến 12 phút.Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến dàn ống là 0,2 – 0,3 để lấy không khí vànước phun ra vỡ thành các hạt nhỏ đều trên mặt bể

Nguyên tắc hoạt động: Hoạt động hiệu quả khi BOD của nước thải dưới 300 mg/l.

Để tăng hiệu quả xử lý nước thải người ta thường tuần hoàn nước sau bể lọc để xử lýlại Thời gian tiếp xúc và vi sinh vật dính bám tăng lên, tải trọng chất bẩn hữu cơ giảmxuống 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 tắt nghẽn trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc, tăng lưu lượng trong hệ

thống phân phối, đảm bảo tốc độ quay của dàn ống

2 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

Phân loại theo nguyên lý làm việc:

- Các công trình sinh học không hoàn toàn: Thông thường đây là các loại arotentrộn có hoặc không có ngăn khôi phục bùn hoạt tính, thời gian nước lưu trong bể từ 2 –4h Nòng độ chất bẩn theo của BOD5 nước thải sau xử lý lớn hơn hoặc bằng 60 -80mg/l Trong nước thải sau xử lý chưa xuất hiện NO3-

- Các công trình sinh học hoàn toàn: Các loại bể aroten, kênh oxi hóa …Trongcác công trình này, thời gian nước lưu lại từ 4 – 8h không quá 12h Trong thời giannày các chất hữu cơ khó bị oxi hóa sẽ được oxy hóa và bùn hoạt tính được phục hồi.Giá trị BOD5của nước thải sau xử lý thường từ 10 – 20 mg/l Trong nước thải xuấthiện nitrat hàm lượng từ 0,1 đến 1,0 mg/l

- Các công trình xử lý sinh học kết hợp ổn định bùn: Đây là các bể aroten, hồsinh học thổi khí hoặc kênh oxi hóa tuần hoàn với thời gian, làm thoáng (cấp khí kéodài) Trong thời gian này, các chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị oxi hóa hầu hết Nướcthải sau xử lý có BOD dưới 10 mg/l Mọt phần bùn hoạt tính được phục hồi, một phầnkhác được ổn định (oxy hóa nội bào) Bun hoạt tính dư được đưa đi khử nước và vậnchuyển đến nơi sử dụng

- Các công trình xử lý sinh học nước thải có tách các nguyên tố dinh dưỡng nitơ

và photpho: Trong các công trình này, ngoài việc oxy hóa cacbon, còn diễn ra các quátrình nitơrát hóa (trong điều kiện hiếu khí), khử nitơrát hóa (trong điều kiện thiếu khí –anoxic) và hấp thụ photpho trong bùn Các công trình điển hình là các loại aroten hệBardenpho, kênh oxy hóa tuần hoàn, aroten hoạt động theo mẻ SBR, …thời gian lưunước lại trong các công trình này thường là từ 15 đến 20 giờ Sau quá trình xử lý,BOD trog nước thải giảm trên 90%, nitơ tổng số giảm 80% và photpho tổng số co thểgiảm đến 70%

Theo chế độ thủy động học công trình

- Aroten trộn: Trong công trình này nước thải được trộn và cung cấp oxy đều tại

mọi vị trí và mọi thời điểm Một phần bùn hoạt tính được phục hồi luôn trong ngăn bể

- Aroten đẩy: Trong công trình này, bùn hoạt tính được tiếp xúc dần với nước

thải theo chiều dài công trình Bùn hoạt tính không phải phục hồi hoặc phục hồi tại

ngăn riêng Các loại công trình này thường dùng cho các trạm xử lý nước thải quy môlớn

- Aroten phân phối nước phân tán: Chế độ hoạt động của aroten loại này giống

như aroten đẩy, tuy nhiên nước thải cấp phân tán theo chiều dài của bể với tỷ lệ phùhợp với sự phát triển của bùn hoạt tính (đối với nước thải sinh hoạt thường tỷ lệ là15% 35% và 15% lưu lượng Q)

Phân loại theo phương pháp làm thoáng: Các công trình xử lý nước thải theo

phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể phân loại theo các hình thức cấpkhí như máy nén khí (aroten làm thoáng áp lực cao), quạt thổi gió (aroten làm thoáng

áp lực thấp), máy khuấy, guồng quay (aroten khuấy trộn cơ học, kênh oxi hóa tuầnhoàn), thiết bị ejectơ (aroten trộn, …)

Phân loại theo chế độ thổi khí

Aroten có thể được phân ra các loại

- Aroten bình thường: Thời gian cấp khí trên 2 giờ và cường độ cấp khí đủ để

khuấy trộn bùn hoạt tính với nước thải và cung cấp oxy cho vi khuẩn thực hiện quátrình hô hấp hiếu khí

- Aroten thổi khí kéo dài: Chế độ cấp khí đảm bảo duy trì các vùng hiếu khí

(aerobic) và thiếu khí (anoxic) trong công trình Các vi khuẩn có đủ thời gian và oxy

để hô hấp nội bào cũng như khoáng hóa hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải

- Aroten hoạt động theo mẻ (Sequencing Biological Reactor – SBR): Trong các

công trình loại này bùn hoạt tính hoạt động tại chỗ theo chu trình trộn với nước thải,hấp thụ và oxy hóa chất hữu cơ và lắng tĩnh

SVTH: Phạm Thanh Tùng – Lớp 10MT

1.3 Các quá trình công nghệ XLNT áp dụng ở Việt Nam