NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU DÂN CƯ HUYỆN HÓC MÔN

Kỹ năng tính toán và thiết kế các quy trình hệ thống xử lý nước cấp, nước thải, khí thải, chất thải rắn,…là một trong những nhu cầu chính yếu, không thể thiếu được của sinh viên nghành Kỹ Thuật Môi Trường

TRƯỜNG CAO ĐẲNG TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ

LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU DÂN CƯ HUYỆN

HÓC MÔN

GVHD : BIỆN VĂN TRANH

TP.HCM, 1/2011

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 6

1.1 Giới thiệu chung về huyện Hóc Môn 6

1.1.1 Vị trí địa lý 6

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 6

1.1.3 Quy hoạch phát triển 7

1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt 7

1.2.1 Ô nhiễm nước 7

1.2.2 Khái niệm nước thải sinh hoạt 8

1.2.3 Nguồn thải 8

1.2.4 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt 8

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 11

2.1 Phương pháp xử lý cơ học 11

2.1.1 Song chắn rác 11

2.1.2 Bể lắng cát 12

2.1.3 Bể lắng đứng 12

2.1.4 Bể lắng ngang 13

2.1.5 Bể lắng ly tâm 13

2.1.6 Bể vớt dầu mỡ 13

2.1.7 Bể lọc 14

2.1.8 Bể điều hòa 14

2.1.9 Làm thoáng sơ bộ và đông tụ sinh học 15

2.2 Phương pháp xử hoá-lý 17

2.2.1 phương pháp tuyển nổi 17

2.2.2 Phương pháp hấp phụ 18

2.2.3 Phương pháp keo tụ - tạo bông 18

2.2.4 Phương pháp trao đổi ion 19

2.3 Phương pháp hóa học 19

2.3.1 Phương pháp trung hoà 20

2.3.2 Phương pháp oxy hoá khử 20

2.3.3 Khử trùng nước thải 20

2.3.4 Phương pháp xử lý sinh học 22

2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 22

2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 24

2.5 Xử lý cặn 30

2.5.1 Bể nén bùn 30

2.5.2 Bể mêtan 31

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 32

3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 32

3.2 Xác định các thông số tính toán 33

3.2.1 Xác định số dân dự đoán đến 2020 ở huyện hốc môn 33

3.2.2 Xác định lưu lượng tính toán của nước thải 34

3.2.3 Xác định hàm lượng bẩn của nước thải 36

3.3 Mức độ cần thiết để xử lý nước thải sinh hoạt: 37

3.3.1 Mức độ xử lý cần thiết được xác định theo công thức: 37

3.3.2 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt 38

3.4 Đề xuất các phương án xử lý 39

3.5 Tính toán bể SBR 44

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

4.1 Kết luận 57

4.2 Kiến nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

LỜI CẢM ƠN

Kỹ năng tính toán và thiết kế các quy trình hệ thống xử lý nước cấp, nước thải,khí thải, chất thải rắn,…là một trong những nhu cầu chính yếu, không thể thiếu đượccủa sinh viên nghành Kỹ Thuật Môi Trường qua các môn học lý thuyết sinh viên đãđược trang bị hệ thống kiến thức cần thiết tuy nhiên, để tiếp cận thực tế và nâng caocác kỹ năng này cần kết nối, cụ thể hóa các lý thuyết tính toán Là mắc xích then chốttrong việc hoàn bị kiến thức sinh viên Đồ án nước thải đã đáp ứng tốt vai trò này.Trước tiên em chân thành cảm ơn đến thầy Biện Văn Tranh đã tận tình chỉ dẫn,giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Cùng toàn thể các thầy cô khoa Môi Trường, thầy cô Trường Cao Đẳng TàiNguyên Và Môi Trường, đã giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạt nguồn kiến thức và nhữngkinh nghiệm quý báo cho em trong suốt thời gian học tại trường

Xin cảm ơn đến toàn thể bạn bè cùng lớp, đặc biệt là bạn Nguyễn Khắc Đạt đã giúp

đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đồ án này

Mặc dù đã nổ lực hết mình, nhưng với khả năng, kiến thức còn hạn chế khôngthể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện đồ án này Kính mong quý thầy

cô chỉ dẫn, giúp đỡ em để ngày càng hoàn thiện vốn kiến thức của mình và tự tinbước vào cuộc sống

Em chân thành cảm ơn!

cư, có hệ thống cống rãnh thải nước thải sinh hoạt, song hệ thống này thường dùngchung với hệ thống thoát nước mưa thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên, ao hồ, sôngsuối hoặc thải ra biển Hầu như không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thảiriêng biệt.

Do đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu đô thịHóc Môn” nhằm đề suất một hệ thống xứ lý nước thải sinh hoạt có hiệu quả cao vớigiá thành phù hợp để góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạtgây ra

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

1.1 Giới thiệu chung về huyện Hóc Môn

Nằm ở cửa ngõ của thành phố, Hóc Môn có hệ thống đường quốc lộ, đường vành đai,tỉnh lộ, hương lộ khá hoàn chỉnh Sông, kênh rạch cũng là thế mạnh về giao thôngđường thủy, tất cả tạo cho huyện một vị trí thuận lợi để phát triển công nghiệp và đôthị hóa, hỗ trợ cho nội thành giảm áp lực dân cư đồng thời là vành đai cung cấp thựcphẩm cho thành phố

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội

a) Xã hội

Trong 5 năm từ 2001 - 2005, ngành giáo dục huyện phát triển đồng đều ở cả 3ngành học mầm non, phổ thông, giáo dục thường xuyên Năm học 2004-2005, toànhuyện có 20 trường mầm non, mẫu giáo; 9 nhóm nhà trẻ gia đình; 23 trường tiểu học;

12 trường Trung học cơ sở và 3 đơn vị trực thuộc Cũng trong năm học này, thànhphố đồng ý cho Hóc Môn thành lập 2 trường Trung học phổ thông là trường NguyễnHữu Tiến (ở xã Đông Thạnh) và trường Nguyễn Văn Cừ (ở xã Xuân Thới Thượng)Trung tâm văn hóa huyện có một nhà hát với khán phòng 1.234 chỗ ngồi phục vụbiểu diễn nghệ thuật chuyên nghiệp và không chuyên, tổ chức các hoạt động hội thi,

hội diễn, Maketing, họp mặt chuyên đề… cùng với các chức năng có các hoạt động

sự nghiệp và để tổ chức các lớp năng khiếu, tập luyện, phòng khiêu vũ, thu âm, hộiquán sinh hoạt đờn ca tài tử… với các trang thiết bị phục vụ các hoạt động nêu trên

b) Kinh tế

Giai đoạn 2001 - 2005, cơ cấu kinh tế của huyện đã chuyển dịch từ Côngnghiệp – Tiểu thủ công nghiệp, Nông nghiệp, Thương mại - Dịch vụ sang cơ cấuCông nghiệp – Tiểu tủ công nghiệp, Thương mại – Dịch vụ, Nông nghiệp Dự kiếngiai đoạn 2006 - 2010 sẽ giữ vững cơ cấu này Dự báo đến năm 2010 tỷ trọng giá trịsản xuất ngành nông nghiệp giảm chỉ còn dưới 10% trong tổng giá trị sản xuất - kinhdoanh - dịch vụ

Huyện đã mời gọi đầu tư cơ sở hạ tầng nhiều khu dân cư và khu Công nghiệp.Nhiều cụm dân cư mới đã hoàn thiện cơ sở hạ tầng như: cụm dân cư của công ty ViệtTân, công ty Hoàng Hải, công ty Đại Hải, DNTN Anh Toàn, Công ty Thịnh HưngPhú, Công ty xây dựng và Phát triển Nhà Gò Môn, Công ty Xuất Nhập Khẩu; cụmcông nghiệp Xuân Thới Sơn đang xây dựng cơ sở hạ tầng Nhiều cụm dân cư và cụmcông nghiệp đang được lập dự án đầu tư

1.1.3 Quy hoạch phát triển

Trong những năm tới, huyện sẽ tiếp tục phát triển hệ thống hạ tầng kinh tế và

xã hội Trong đó, tập trung điều chỉnh quy hoạch tổng mặt bằng và hoàn thiện quihoạch chi tiết 1/2000 Thực hiện qui hoạch chi tiết 1/500 khi có nhà đầu tư Đẩymạnh và hoàn thiện các dự án cụm dân cư tập trung và công nghiệp - dân cư đã xácđịnh quy hoạch Cải tạo và nâng cấp đường giao thông nông thôn; Từng bước thựchiện kết nối giao thông của huyện với các đường vành đai do Bộ và thành phố đầu tư.Tiếp tục thực hiện quy hoạch mạng lưới tiêu thoát nước: hoàn thiện hệ thống tiêuthoát nước đầu mối, tiêu thoát nước dọc theo các tuyến đường; hoàn chỉnh tiêu thoátnước ở các khu dân cư tập trung, các khu thường bị ngập úng Phát triển mạng lướicung cấp nước công nghiệp theo nguồn nhà máy nước sông Sài Gòn; tiếp tục thựchiện chương trình nước sạch nông thôn

1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1.2.1 Ô nhiễm nước

- Ô nhiễm nước: là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý - hoá học - sinhhọc của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nênđộc hại với con người và sinh vật Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước Xét vềtốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn

ô nhiễm đất

1.2.2 Khái niệm nước thải sinh hoạt

- Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinhhoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,

- Thông thường nước thải sinh hoạt của hộ gia đình được chia làm 2 loại chính:nước đen và nước xám

- Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là:chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng

- Nước xám là nước phát sinh từ các quá trình rửa, tắm, giặt với thành phần các chất

ô nhiễm không đáng kể

1.2.3 Nguồn thải

- Nước thải sinh hoạt thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnhviện, chợ, và các công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khudân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thốngthoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khảnăng cung cấp nước của nhà máy nước hay trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đôthị có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn Nướcthải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn

ra sông rạch, còn ở các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thồng thoátnước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằngbiện pháp tự thấm

1.2.4 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt

- Nước thải sinh hoạt có màu nâu đen hoặc nâu, có mùi vị lạ đặc trưng của nước thảisinh hoạt do chứa nhiều tạp chất

- Đục do các chất hoà tan vào nước rồi sau đó kết tủa thành hạt rắn, do đất hoà vàonước ở dạng phân tán

- Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ đễ bị phân huỷ sinh hoc, ngoài ra còn

có cả các thành phần vô cơ Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm cáchợp chất như protein (40 ÷ 50%); hydratcarbon (40 ÷ 50%), gồm hồ tinh bột, đường

và xenlulô; và các chất béo (5 ÷ 10%) Nồng độ chất hưu cơ trong nước thải sinh hoạt

dao động trong khoảng 150 ÷ 450 mg/L theo trọng lương khô Có khoảng 20 ÷ 40%chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học

- Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt, đặc biệt là trongphân đó là các loại mầm bệnh lây truyền bởi các loại vi sinh vật có trong phân Visinh vật gây bệnh từ nước thải có khả năng lây lan qua nhiều nguồn khác nhau, quatiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, vật nuôi, cây trồng ), thâmnhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hô hấp và sau đó có thể gâybệnh Vi sinh vật gây bệnh cho con người bao gồm các nhóm chính là virut, vi khuẩn,nguyên sinh bào và giun sán

Ở các khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt khôngđược xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng

Bảng 1.1: Đặc điểm của nước thải sinh hoạt

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hoà tan vàmột phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Những công trình xừ lý cơ học bàogồm:

2.1.1 Song chắn rác

 Song chán rác, chắn giữ các cặn bẩn

có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy,

rau cỏ, rác, túi nilong, vỏ cây và các tạp

chất lớn có trong nước thải nhằm đảm

bảo cho máy bơm, các công trình và

thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn

định

 Song chắn rác là các thanh đan sắp

xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16 đến

50 mm, các thanh có thể bằng thép,

nhựa hoặc gỗ Tiết diện các thanh này là

hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Số lượng song chắn rác trong trạm xử lý nước thảitối thiểu là 2

 Các song chắn đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng nước chảy để giữ ráclại Song chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc 50 đến 900 Songchắn rác phải dễ tháo dỡ, dễ lấy rác và tổn thất áp lực qua nó phải nhỏ

 Người ta phân loại song chắn rác theo cách vớt như sau:

 Song chắn rác vớt thủ công, dùng cho trạm xử lý có công suất nhỏ lượng rác hàngngày dưới 0,1 m3/ngày

 Song chắn rác vớt rác cơ giới bằng các băng cào dùng cho trạm xử lý nước thảilớn hơn 0,1 m3/ngày

 Rác được vớt 2 đến 3 lần trong ngày và được nghiền để đưa về bể ủ bùn hoặc xảtrực tiếp phía trước thiết bị Trường hợp lượng rác nhỏ (dưới 0,1 m3/ngày) rác có thểtập trung vào thùng chứa thuê các công ty môi trường đô thị vận chuyển về bãi chônlấp Thiết bị chắn rác bố trí tại máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thải vàtrước các công trình xử lý nước thải

Hình 2.1: Song chắn rác

2.1.2 Bể lắng cát

- Trong thành phần cặn lắng nước thải

thường có cát với độ lớn thủy lực u>=18

mm/s Đây là các phần tử vô cơ có kích

thước và tỷ trọng lớn Mặc dù không độc

hại, nhưng chúng cản trở hoạt động của các

công trình xử lý nước thải như tích tụ trong

bể lắng, bể mêtan…làm giảm dung tích

công tác của công trình, gây khó khăn cho

việc xả bùn cặn, phá hủy quá trình công

nghệ của trạm xử lý nước thải,… để đảm

bảo cho các công trình xử lý sinh họcnước thải hoạt động ổn định cần phải có côngtrình và thiết bị lắng cát phía trước

- Dưới tác động của lực trọng trường, các phần tử rắn (cát, sỉ) có tỷ trọng lớn hơn tỷtrọng của nươc sẽ được lắng xuống đáy bể trong quá trình chuyển động

- Bể lắng cát phải được tính toán với vận tốc dòng chảy trong đó đủ lớn đẻ các phần

tử hữu cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ để cát và tạp chất rắn vô cơ giữ lại đượctrong bể Bể thường được cấu tạo để giữ lại các hạt cát có đường kính bằng 0,2 mm

và lớn hơn Vì vậy vận tốc dòng chảy trong bể không lớn hơn 0,3 m/s và không nhỏhơn 0,15 m/s

2.1.3 Bể lắng đứng

Trong nước thải, khoảng 20% chất bẩn ở dạng không hòa tan, phần là cát, xỉ đượcgiữ ở bể lắng cát (khoảng 20% lượng chất không hòa tan này) Lượng chất bẩn khônghòa tan chủ yếu là chất hữu cơ sẽ được giữ lại trong bể lắng đợt 1 Các chất bẩn hữu

cơ không hòa tan hình thành trong quá trình xử lý sinh học (bùn thứ cấp) sẽ lắng tại

bể lắng đợt 2

- Bể lắng (đợt 1), để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượngriêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sễ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhệhơn sễ nổi lên mặt nước Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩnlắng và nổi lên công trình xử lý cặn

- Bể lắng đứng thường có dạng hình tròn trên mặt bằng (trong một số trường hợp cóthể dùng bể dạng hình vuông), đường kính từ Nước thải chuyển động trongvùng lắng theo hướng thẳng đúng từ dưới lên

Hình 2.2: Bể lắng cát

- Trong bể lắng đứng nước thải được dẫn vào ống trung tâm và từ đấy được dẫn

động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Chiều cao công tác H ct của vùng lắng từ

2,7 đến 3,8 m Vận tốc dòng chảy trong vùng công tác không lớn hơn 0,7 mm/s Thờigian lắng thường từ 1,0 đến 2,0h Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên,cặn lắng được chứa vào phần bình nón hoặc chóp cụt phía dưới và được xả ra ngoàibằng bơm áp lực tĩnh qua ống số 2 với độ chênh giữa mực nước trong bể và cao độtrục ống trên 1,5m

- Do dòng chảy thay đổi đột ngột từ ống phân phối trung tâm sang vùng công tácnên trong bể thường tạo nhiều vùng xoáy Để hạn chế hiện tượng này tại ống trungtâm số 1 có bố trí tấm phản xạ để điều chỉnh vận tốc khi ra khỏi phễu phân phối phíadưới ống trung tâm không lớn hơn 0,02 m/s

2.1.5 Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dang hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40 m (cótrưòng hợp tới 60m) ,chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng lytâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ngđ Trong bểlắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặnđược xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quayhợp với trục 1 góc 450 Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05 Dànquay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theothành bể phía trên

2.1.6 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thảicông ngiệp) ,nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng

dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chấtnổi

2.1.7 Bể lọc

Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nướcthải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc Bể này được sử dụng chủ yếucho một số loại nước thải công nghiệp Quá trình phân riêng được thực hiện nhờvách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tácdụng của áp suất cột nước

2.1.8 Bể điều hòa

- Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ

thống cống thu gom chảy về nhà máy xử lý

thường xuyên dao động theo các giờ trong

ngày Khi hệ số không điều hòa K ≥ 14, xây

dựng bể điều hòa để các công trình xử lý

làm việc với lưu lượng đều trong ngày sẽ

kinh tế hơn

- Có 2 bể điều hòa:

 Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm

trực tiếp trên đường chuyển động của dòng

a) Bể điều hòa luu lượng và chất lượng: đặt sau bể lắng cát, trước bể lắng đợt 1.

- Trong bể điều hòa phải có thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng

độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể Trong bể cũng phải đặt các thiết bị thu gom và

xả bọt, váng nổi

- Để đưa nước từ bể điều hòa sang bể lắng đợt 1, có thể dùng bơm để bơm đều hoặctạo độ chênh để nước tự chảy, khi áp dụng sơ đồ tự chảy phải đặt van điều chỉnh lưu

Hình 2.3: Bể điều hòa

lượng ở đầu ống dẫn sao chokhi mực nước trong bể điều hòa thay đổi mà lưu lượngchảy sang bể lắng 1 vẫn không đổi

b) Bể điều hòa lưu lượng chỉ làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể đặt

sau song chắn rác trước trạm bơm, bơm đều nước thải lên bể lắng đợt 1

- Loại bể này không đòi hỏi có thiết bị khuấy trộn nhưng cần thiết bị vớt vật nổi vàbọt, chia bể làm nhiều ngăn, định kỳ có thể tháo khô từng ngăn để xúc cát và cặn lắng

ra ngoài

2.1.9 Làm thoáng sơ bộ và đông tụ sinh học

- BOD của nước thải giảm 10-20% Để hầm lượng cặn sau lắng đợt 1 giảm Bể lắngđợt 1 chỉ giữ lại 40-60% các chất không hòa tan trong nước thải; xuống 150 mg/l vàthu hồi các kim loại nặng, các chất bẩn khác có ảnh hưởng không tốt đến quá trình xử

lý nước thải bằng phương pháp sinh học tiếp theo, người ta thường tiến hành các biệnpháp sau đây:

 Thổi khí sơ bộ kết hợp với cung cấp bùn hoạt tính vào trong công trình làmthoáng

 Đông tụ sinh học cặn bằng cách cho bùn màng sinh vật hoặc bùn hoạt tính dư cókết hợp thổi khí trong ngăn đông tụ sinh học của bể lắng

 Làm thoáng tự nhiên nước thải kết hợp với lọc nước thải qua tầng cặn lơ lửng

 Nguyên tắc của quá trình này là khi thổi khí các hạt bé sẽ kết bông, đông tụ và tạonên hạt lớn, dễ lắng khi cho thêm bùn hoạt tính và thổi khí, ngoài các quá trình đông

tụ, keo tụ, hấp phụ…còn diễn ra các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan dễ bịoxy hóa sinh hóa, làm tăng hiệu quả lắng và giảm BOD rõ rệt

Quá trình làm thoáng có thể được tiến hành ngay trên máng dẫn nước thải vào bểlắng, trên các công trình làm thoáng sơ bộ hoặc trong công trình đông tụ sinh học

a) Làm thoáng sơ bộ:

- Quá trình làm thoáng sơ bộ thực hiện trên máng dẫn nước thải, trong các bể độclập hoặc trong các ngăn làm thoáng hợp khối trong bể lắng ngang Quá trình làmthoáng sơ bộ thực hiện trước khi lắng đợt 1 Số ngăn bể làm thoáng sơ bộ lớn hơnhoặc bằng hai, và tất cả chúng đều là ngăn công tác Có 2 cách làm thoáng sơ bộ: làmthoáng không có bùn hoạt tính (làm thoáng đơn giản) và làm thoáng có cung cấpthêm bùn hoạt tính

- Quá trình làm thoáng đơn giản không cho thêm bùn hoạt tính từ bể lắng đợt hai.Thời gian làm thoáng 10-20 phút Lưu lượng khí nén cấp cho quá trình này là 0,5 m3/m3 nước thải làm thoáng đơn giản sẽ làm tăng hiệu quả lắng trong bể lắng đợt mộtlên 5-8% BOD sau quá trình lắng có làm thoáng sơ bộ sẽ giảm được 5-8%

- Làm thoáng sơ bộ là ngoài việc cấp khí nén với lưu lượng 0,5m3/m3 nước thảinhư đã nêu còn cho thêm bùn từ bể lắng đợt hai.

- Bùn đưa về đây thông thường là bùn hoạt tính dư với liều lượng dưới 50% tổnglượng hình thành hoặc là bùn màng sinh vật với liều lượng từ 50% đến toàn bộ lượngbùn trong bể lắng đợt hai Trong ngăn làm thoáng sơ bộ cũng sẽ có quá trình đông tụsinh học diễn ra Thời gian thổi khí kéo dài đến 20 phút Hiệu suất lắng có thể tănglên 10-15% và tương tự BOD trong nước thải cũng sẽ được giảm 10-15%

- Các ngăn làm thoáng sơ bộ có thể được bố trí luôn đầu bể lắng ngang hoặc trong

bể lắng đứng, bể lắng ly tâm Để đảm bảo cho quá trình trộn đều bùn và nước thải,người ta thường cho nước thải đi zic zắc trong ngăn làm thoáng

b) Đông tụ sinh học:

- Khái niệm đông tụ sinh học được dùng khi trạm xử lý nước thải có công trình xử

lý sinh học hoạt động theo nguyên lý lọc dính bám như bể lọc sinh hoc, bể bioten, đĩalọc sinh học…vì trong quá trình này tạo nên bùn màng sinh vật có khả năng kết tụvới các cặn lơ lửng khác trong môi trường và lắng tốt để phục hồi khả năng hấp phụ

và oxy hóa các chất hữu cơ của bùn, người ta tái sinh lại bằng cách thổi khí trước khiđưa chúng về ngăn đông tụ

- Bể đông tụ sinh học thường là bể lắng đứng có ngăn đông tu phía trong Người tacũng có thể xây dựng ngăn đông tụ riêng, bố trí đầu bể lắng ngang Do hiệu quả lắngnước thải cao, có thể dùng một nửa hoặc tất cả số bể lắng đợt một làm bể đông tụ.việc lựa chọn số bể đông tụ sinh học được tính toán trên cơ sở đảm bảo cho nồng độcặn lơ lửng trong nước trong nước thải dòng chảy chung trước khi đưa đi xử lý sinhhọc không lớn hơn 150 mg/l

- Thời gian thổi khí trong ngăn đông tụ sinh học là 20 phút, lượng khí cấp là 0,5 m3/

m3 nước thải hiệu quả lắng của nước thải E có thể đạt tới 70% và BOD của nước thảisau bể đông tụ sinh học có thể giảm được 25-30%

 Hiệu quả của Phương pháp xử lý cơ học :

Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảmBOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thểdùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thểđạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại , bể lắng hai vỏ , bểlắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặnlắng

2.2 Phương pháp xử hoá-lý

- Thực chất phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó

để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác ởdạng cặn hoặc chất không hoà tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi trường

Ví dụ phương pháp trung hoà nước thải axit và kiềm, phương pháp oxy hoá

- Các phương pháp hoá học thường ứng dụng để xử lý nước thải là keo tụ, hấp thụ,trích ly, bay hơi, tuyển nổi, trao đổi ion, thấm lọc ngược, siêu lọc Căn cứ vào điềukiện địa phương và yêu cầu vệ sinh mà phương pháp hoá lý là giải pháp cuối cùnghoặc gian đoạn xử lý sơ bộ cho các giai đoạn xử lý tiếp theo

2.2.1 phương pháp tuyển nổi

- Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắnhoặc lỏng)phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong một số trườnghợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bềmặt Quá trình như vậy được gọi là quá trình tách hay làm đặc bọt

- Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử cácchất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học

- Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường làkhông khí) vàotrong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợpcác bóng khí và hạt đủlớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tậphợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏngban đầu

- Trong xử lý nước thải, người ta phân biệt các phương pháp tuyển nổi như sau:

 Tuyển nổi bằng việc tách không khí từ dung dịch

 Tuyển nổi phân tán không khí bằng phương pháp cơ học

 Tuyển nổi bằng cấp không khí qua đầu khuếch tán bằng vật liệu xốp

 Tuyển nổi điện và tuyển nổi hóa học

- Tác nhân thông dụng nhất trong các phương pháp tuyển nổi xử lý nước thải làkhông khí Không khí được cấp vào nước và tạo bọt theo các phương thức sau:

 Sục không khí vào nước ở áp suất cao, sau đó giảm áp – gọi là tuyển nổi bằng khíhòa tan

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

 Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suấtchân không gọi là tuyển nổi chân không

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

 Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hạt hấp phụ (vùng khuếch tánngoài)

 Thực hiện quá trình hấp phụ

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

- Người ta thường dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải củasản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khoáng chất như đất sét, keonhôm

- Quá trình làm sạch nước thải bằng hấp phụ được tiến hành ở điều kiện khuấy trộnmãnh liệt chất hấp phụ với nước, hoặc lọc nước thải qua lớp chất hấp phụ hay tronglớp lỏng giả trong các hệ thống thiết bị làm việc gián đoạn và lien tục Khi tiến hànhquá trình này có sự khuấy trộn chất hấp phụ với nước, người ta thường sử dụng thanhoạt tính ở dạng hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 0,1mm

2.2.3 Phương pháp keo tụ - tạo bông

- Hai quá trình hóa học này kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo nênnhững hạt có kích thước lớn hơn Nước thải có chứa các hạt keo có mang điện tích(thường là điện tích âm) Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va chạm vàkết hợp lại với nhau làm cho dung dịch được giữ ở trạng thái ổn định

- Việc cho thêm vào nước thải một số hóa chất (phèn, ferrous chloride ) làm chodung dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành nhữngbông cặn đủ lớn để có thể loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng cặn

- Các chất keo tụ thường được sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3 Các chấttạo bông cặn thường được sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử như polyacrilamid

- Hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành những tập hợp hạt cókích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống do trọng lực trong thời gian đủngắn được gọi là hiện tượng keo tụ Hiện tượng này được triệt tiêu Hiện tượng keo

tụ có tính thuận nghịch xảy ra khi thế nghĩa là hạt keo đã keo tụ lại có thể tích điệntrở lại và trở nên bền Các hoá chất gây keo tụ thường là các loại muối vô cơ và đượcgọi là chất keo tụ

- Một cách khác làm các hạt keo co cụm thành bông cặn lớn dễ lắng là dùng các tácnhân thích hợp “khâu” chúng lại thành các hạt lớn hơn đủ lớn, nặng để lắng Hiệntượng này được gọi là hiện tượng tạo bông được thực hiện nhờ những phân tử cácchất cao phân tử tan trong nước và có ái lực tốt với các hạt keo hoặc các hạt cặn nhỏ.Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, các chất có khả năng tạo bông được gọi là cácchất tạo bông hay trợ keo tụ, quá trình tạo bông là bất thuận nghịch.

- Như vậy, để kết tủa hệ keo có thể sử dụng các cách sau đây:

a) Phá tính bền của hệ keo (do lực đẩy tĩnh điện) bằng cách thu hẹp lớp điện kép tớimức thế zeta = 0, khi đó lực đẩy tĩnh điện hạt – hạt bằng không, tạo điều kiện cho cáchạt keo hút nhau bằng các lực bề mặt tạo hạt lớn hơn dễ kết tủa Cách này có thể thựchiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để trung hoà điện tích hạt keo.Điện tích trái dấu này thường là các ion kim loại đa hoá trị

b) Tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm với các bông kết tủa của chính chất keo tụnhờ hiện bám dính (hiệu ứng quét).tượng hấp phụ

c) Dùng những chất cao phân tử – trợ keo tụ để hấp phụ “khâu” các hạt nhỏ lại vớinhau tạo hạt kích thước lớn (gọi là bông hay bông cặn) dễ lắng

- Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ cải thi ệnđáng kể khả năng tạo bông cặn.Thông thường tối ưu người ta xài thí nghiệm jatet đểxác định lựong phèn tối ưu tại pH tối ưu

2.2.4 Phương pháp 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,phosphor, Xyanua, chất phóng xạ

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

- Trao đối ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đối vớiion 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

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

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

2.3 Phương pháp hóa học

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

và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương

pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan vàtrong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để

xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử

lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

2.3.1 Phương pháp trung hoà

- Nước thải chứa các chất vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếptheo

- Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

Bổ sung các tác nhân hoá học

Lọc nước axit qua vật liệu có tác nhân trung hoà

Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

- Việc lựa chọn phương pháp trung hoà còn tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nướcthải, chế độ thải nước thải, khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hoá học

- Trong quá trình trung hoà, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụthuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân

sử dụng cho quá trình

2.3.2 Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nướcthải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốnmột lượng lớn các tác nhân hoá học , do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùngtrong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thểtách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như : Clo khí

và lỏng , nước Javen NaOCl , Kalipermanganat KMnO4 , Hypocloric Canxi Ca(ClO)2

, H2O2 , Ozon …

2.3.3 Khử trùng nước thải

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 hoặc cánh đồng lọc còn 1-2% Nhưng

để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá,Ozon hoá, điện phân, tia cực tím …

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Chlor hoạttính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là : 10 g/m3 đối với nước thải sau xử

lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Chlor phải được trộn đều với nước và

để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phúttrước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Chlor hoá nước thải Chlor hơi bao gồm thiết

bị Chlorator , máng trộn và bể tiếp xúc Chlorato phục vụ cho mục đích chuyển hóaClor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2nhóm : nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lýnước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có khocất giữ các banlon này Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dùng phổ biến

Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ Các công trình vàthiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn , chuẩn bị dung dịch Cloruavôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Cloruavôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dungdịch , Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trụcđộng cơ điện

Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng Ozoncho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước Phương pháp Ozon hoá có thể

xử lý phenol , sản phẩm dầu mỏ , H2S , các hợp chất Asen , thuốc nhuộm … Sau quátrình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99% Ngoài ra, Ozon còn oxy

hoá các hợp chất Nitơ ,Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giáthành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

2.3.4 Phương pháp xử lý sinh học

- Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt cũngnhư nước thải sản xuất có nhiều chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ như H2S,các sunfit, amoniac, nitơ

- Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷcác chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ và một số chất khoáng làm nguôn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trìnhdinh dưỡng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinhsản nên sinh khối của chúng cũng tăng lên Quá trình phân huỷ các chất huỷ cơ nhờ

vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá

- Như vậy, nước thải có thể xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởichỉ tiêu BOD hoặc COD Để có thể xừ lý bằng phương pháp này nước thải sản xuấtcần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ củachúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỉ số BOD/COD ≥ 0,5

- Người ta có thể phân loại các phương pháp xử lý sinh học dựa trên các cơ sở khácnhau Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau:

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồngsinh học, bãi lọc, hồ sinh học Quá trình xử lý diễn ra chậm, dữa chhủ yếu vàonguồn oxy và vi sinh có trong đất và nước

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinhhọc (Biôphin), bể làm thoáng khí sinh học (Aeroten) Do các điều kiện tạo nên bằngnhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 2.4.1.1 Các công trình xử lý nước thải trong đất

- Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới nướcthải định kỳ và gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc) Cánhđồng ngập nước được tính toán và thiết kế dựa trên khả năng giữ lại, chuyển hóa chấtbẩn trong đất Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớptrên cùng Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh học có khả năng hấpphụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

- Ở lớp đất trên cùng (dày từ 0,2 0,5m) chế độ oxy là thuận lợi nhất Oxy tự do cósẵn trong nước thải), do cây cung cấp hoặc xâm nhập từ không khí bên trên qua cáckhe hở giữa các hạt đất,… được vi khuẩn sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ Cácchất hữu cơ được oxy hóa thành CO2 và nước Trong trường hợp còn dư oxy các vikhuẩn nitrit hóa và nitrat hóa sẽ chuyển hóa nito amon thành nito nitrit và nito nitrat.Các sản phẩm tạo thành là nguồn dự trữ oxy cho quá trình oxy hóa kỵ khí các chấthữu cơ ở các lớp đất sâu hơn Như vậy càng sâu xuống dưới, lượng oxy tự do cànggiảm và sẽ diễn ra quá trình khử nitrat trong diều kiện yếm khí để cung cấp oxy choviệc oxy hóa các chất hữu cơ còn lại.

- Trong cánh đồng ngập nước, khi nước thải lọc qua đất, một lượng lớn phosphorđược hấp thụ Hiệu quả khử nito và phosphor trong đất cao, nước thải khi xả vàonguồn nước mặt sẽ không gây hiện tượng phì dưỡng trong đó Ngoài ra, phần lớn cácloại vi khuẩn gây bệnh cũng được giữ lại và tiêu diệt trong đất Một số kim loại nặngtrong nước thải khi lọc qua đất cũng sẽ được giữ lại Mực nước trong đất và trên mặt

đủ độ sâu để đảm bảo phát triển một số loài thực vật đặc trưng, sống trong điều kiệnbão hòa nước

- Hiệu suất xử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tốnhư loại đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm; tải trọng, chế độ tưới, phương pháptưới, nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải

- Hiệu suất xử lý còn phụ thuộc vào loại cây trồng ở trên đó Trên cánh đồng tướingập nước có thể trồng nhiều loại cây, song chủ yếu là loài không than gỗ Vai tròcủa thực vật đối với quá trình xử lý nước thải trong đất gồm:

 Vận chuyển oxy vào vùng rễ cây

 Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng nước thải dòng ra

 Tạo màng vi sinh học để tăng cường cho quá trình chuyển hóa nito hoặc hấp thụcác chất độc hại khác

2.4.1.2 Các công trình xử lý nước thải trong hồ sinh học

- Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn, mà ở đấy sẽ diễn

ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tựlàm sạch trong các sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn và tảo

- Khi vào hồ do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy Cácchất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxy hóa mà sảnphẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit,… khí CO2 và các hợpchất nito, phosphor được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp Trong giaiđoạn này sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của vikhuẩn Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuạn lợi cho quá trình trao đổi chất

của vi khuẩn Tuy nhiên trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thểchuyển từ hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hóa các chấthữu cơ Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiện vai trò tương tự.

- Ngoài các hợp chất hữu cơ,các hợp chất nito, phosphor, cacbon,… trong hồ sinhhọc cũng được chuyển hóa theo các chu trình riêng với sự tham gia của vi khuẩn, tảo

và các loại thực vật bậc cao khác

- Yếu tố chính để đảm bảo quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong hồ sinh học làoxy và nhiệ t độ Hàm lượng oxy trong hồ phụ thuộc vào chiều sâu hồ, điều kiện khíhậu, thời tiết, chế độ dòng chảy ở tầng nước mặt do có oxy khuếch tán từ không khí

và oxy quang hợp, quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra mạnh, thế năng oxy hóa khửtrong hồ giảm dần theo chiều sâu ở tầng nước sâu hàm lượng oxy hòa tan giảm, tạonên điều kiện thiếu khí hoặc yếm khí, vi khuẩn phải sử dụng oxy liên kết từ NO2-,

NO3- hoặc SO42- để oxy hóa chất hữu cơ Trong lớp cặn đáy, các chất hữu cơ thườngphân hủy bằng cách lên men Sản phảm tạo ra ở lớp nước đáy hồ thường là mêtan

CH4, H2S và một số chất khí khác Như vậy trong hồ sinh học, có thể tồn tại và pháttriển các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùy tiện và vi khuẩn kỵ khí tại các tầngnước khác nhau Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ ở vùng hiếu khí là cao nhất vì vậy

để tăng cường quá trình xử lý nước thải người ta thương tăng dung tích vùng hiếu khíbằng các biện pháp cưỡng bức

- Trong hồ sinh học, các loại tảo và vi khuẩn dị dưỡng, phân hủy hiếu khí chất hữu

cơ đóng vai trò đối thủ, kình địch của các loại vi khuẩn gây bệnh Ngoài ra với thờigian nước lưu lại trong hồ lớn, phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh còn sẽ bị tiêu diệtbởi các tia cực tím của ánh sang mặt trời

Hình 2.4 : Hồ hiếu khí có sử dụng thực vật nước là lục bình

2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo.

a) Xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính

 Bể aerotank

-Nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa cácchất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng đivào bể phản ứng hiếu khí (Aerotank) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò làcác hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặngọi là bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là các bông căn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nướcthải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vikhuẩn và các vi sinh vật sống dung chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làmthức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan thành các tế bào mới

- Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau Một vàiloại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyểnhóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loại vi khuẩn khácdung các chất này làm thức ăn và lại thải ra các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn nữa,

và quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể làm thức ăn cho bất

cứ vi sinh vật nào nữa

- Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời

gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảmnhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bểlăng 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể Aerotank để duy trì nồng độ đủcủa vi khuẩn trong bể Bùn dư ở đáy bể lắng được thải ra khu xử lý bùn

- Quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính lơ lửng trong các bể phản ứng hiếukhí gồm các công đoạn sau:

Khuấy trộn đều nước thải với bùn hoạt tính trong thể tích V của bể phản ứng

Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn họattính có trong bể trong một thời gian đủ dài để lấy oxy cấp cho quá trình sinh hóa xảy

ra trong bể

Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng đợt

Tuần hoàn lại một lượng bàn cần thiết từ đáy bể lăng đợt 2 vào bể Aerotank để hòatrộn với nước thải đi vào

Xả bùn dư và xử lý bùn

Bể SBR

Hình 2.5: Bể aerotank

- SBR là một công trình xử lý sinh học nước

thải bằn bùn hoạt tính, trong đó tuần tự diễn ra

các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước

thải Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối

thiểu của bể là 2

- Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một

ngăn bể bao gồm: làm đầy nước thải, thổi khí,

để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư

 Trong bước 1, khi cho nước thải vào bể,

nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại

từ chu kỳ trước

 Sau đấy hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước 2 với thời gian thổi khíđúng như thời gian yêu cầu Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và cácchất hữu cơ được oxy hóa trong giai đoạn này

 Bước thứ 3 là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh Sau đó nước trong nằm phíatrên lớp bùn được xả ra khỏi bể

 Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí rakhỏi ngăn bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấpnước thải lên trạm xử lý nước thải liên tục

Hình 2.6: Bể SBR

b) Xử lý nước thải bằng phương pháp lọc – dính bám

- Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh hầm với tổng diệntích bằng 20% diện tích sàn thu nước Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũngnhư không khí vào lớp vật liệu lọc, sàng thu nước có các khe hở tổng diện tích bằng 5đến 8% diện tích đáy

- Nước thải được tưới trên bề mặt bể nhờ hệ thống ống phân phối vòi phun, khoan

lỗ hoặc nén răng cưa Thiết bị định lượng nước thải có thể là dạng thùng xi phônhoặc các loại máng tự lật Thời gian tưới dưới 5 phút, cường độ tưới nhỏ nên người tathường không tuần hoàn nước thải sau xử lý về bể

- Tuy nhiên bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải dưới 220mg/l Bể thườngdùng cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 1500 m3/ngày

 Bể lọc sinh học cao tải

- Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh học hiếu khí nước thải với tải trọng thủylực 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÷0,7m Tốc độ quay một vòng từ 8 đến 12 phút.Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu đến dàn ống là 0,2÷0,3m để lấy không khí vànước phun ra vỡ thành các hạt nhỏ đều trên mặt bể

- Bể lọc sinh học cao tải hoạt động có hiệu quả khi BOD của nước thải dưới 300mg/

l Để tăng hiệu quả xử lý nước thải người ta thường tuần hoàn nước sau bể lọc để xử

lý lại Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và vi sinh vật dính bám tăng lên, tải trọngchất bẩn hữu cơ giảm xuống Mặt khác khi tuần hoàn lại nước, tải trọng thủy lực tănglên, đẩy mạnh quá trình tách màng vi sinh vật cũ và hình thành màng mới trên bề mặtvật liệu, làm giảm hiện tương tắc ngẽn trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu, tăng lưulượng trong hệ thống phân phối, đảm bảo tốc độ quay của dàn ống

 Đĩa lọc sinh học

- Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theonguyên lý dính bám Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính từ 2÷4 m

dày dưới 10 mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30÷40 mm và các khối nàyđược bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải.

- Tốc độ quay của đĩa từ 1÷2 vòng/phút và đảm bảo dòng chảy rối, không cho bùncặn lắng lại trong bể nước thải Trong quá trình quay, phần dưới của đĩa ngập trongnước thải

- Quá trình hấp phụ và dính bám các chất hữu cơ dạng hòa tan, keo và vẫy bùn lênmàng sinh vật hình thành trước đó, được diễn ra Khi quay lên phía trên, vi khuẩn sẽlấy oxy để oxy hóa chất hữu cơ và giải phóng co2 Màng sinh vật dày từ 2 đến 4 mm,phụ thuộc vận tốc quay của đĩa Do sinh khối tăng màng sinh vật bám trên mặt đĩa:dày lên dần sau đó tự tách ra khỏi mặt đĩa.bùn cặn màng sinh vật được lắng lại trong

bể lắng đợt 2

- Đĩa lọc sinh học được sử dụng rỗng rãi để sử lý nước thải sinh hoạt với công suấtkhông hạn chế

 Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước (bể bioten)

- Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dínhbám Bể có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và aeroten Vật liệu lọc thườngđược đóng thành khối và để ngập trong nước khí được cấp với áp lực thấp và dẫnvào bể cùng chiều hoặc ngược chiều với nước thải khi nước thải qua khối vật liệu lọcBOD bị khử và NH4+ bị chuyển hóa thành NO3- trong lớp màng sinh vật nước đi từdưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài

- Để khử BOD, NO3- và BO43- trong nước thải, bể thường bố trí thành 2 bậc, trongđấy hệ thống phân phối khí của bể lọc bậc 2 được bố trí tạo điều kiện hình thànhvùng thiếu khí ở phía dưới độ trên mực nước giữa 2 bể lọc hoạt động gián tiếp là 0,5

m vật liệu lọc thường là các tấm, ống vật liệu nhựa

- Sơ đồ cấu tạo của bể bioten vật liệu là các khối tấm nhựa PVC hoạt động theonguyên tắc aeroten áp lực thấp kết hợp bể lắng đợt 2

- Ngoài các tấm nhựa, người ta còn dùng polystyrene dường kính 2÷5mm để làmvật liệu học của bioten Do tỷ trọng hạt polystyrene nhỏ nên nguyên tắc vận hành loại

bể này giống bể lọc vật liệu nổi để xử lý nước cấp hàm lượng cặn lơ lửng sau bể nhỏhơn 20mg/l nên không cần thiết xây dựng bể lắng đợt 2

2.4.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học yếm khí

Trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ vi sinh vật vàsản phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như metan (CH4) và cáccacbonic (CO2) được tạo thành Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kỵkhí chủ yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước sau đây:

 Bước 1: Thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu

cơ đơn giản hơn như monosacarit, amino acid hoặc các muối pivurat khác Đây lànguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động

 Bước 2: Các nhóm vi khuẩn kỵ khí thực hiện quá trình lên men acid, chuyển hóa

các chất hữu cơ đơn giản thành các loại acid hữu cơ thông thường như acid acetichoặc glixerin, acetat,…

Quá trình lên men yếm khí diễn ra trong 2 điều kiện nhiệt độ: lên men ấm ở nhiệt độ

từ 29 ÷ 38oC và lên men nóng ở nhiệt độ 49÷57oC Khi lên men nóng, tốc độ phânhủy chất hữu cơ tăng gần 2 lần so với lên men ấm Tuy nhiên ổn định được nhiệt độcao trong công trình rất phức tạp và chi phí năng lượng lớn

Các loại công trình xử lý nước thải trong điều kiện yếm khí

Theo nguyên tắc hoạt động và cơ chế quá trình xử lý nước thải, lên men bùn cặn lắngtrong công trình, người ta chia các loại bể xử lý nước thải như sau:

 Các loại bể lắng nước thải kết hợp lên men bùn cặn lắng:

Trong công trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải (xử lý sơ bộ hoặc xử lý bậc1) và lên men bùn vặn lắng Đó là các loại công trình: bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ (bểImhoff), bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men… đang được ứng dụng rộng rãi để

xử lý nước thải sinh hoạt và các loại nước thải khác có thành phần và tính chất tươngtự

 Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc : Trong bể này, nước thải chưa xử lý được trộnđều với bùn yếm khí tuần hoàn

 Bể lọc yếm khí:Trong bể này có lắp đặt các giá thể vi sinh vật kỵ khí dính bám,

là các loại vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, đóng vai trò như vật liệu học.Các dòng nước thải có thể đi từ dưới lên hoặc trên xuống Các chất hữu cơ được vikhuẩn hấp thụ và chuyển hóa để tạo thành CH4 và các loại chất khí khác Các loạikhí sinh học được thu gom tại phần trên bể

 Bể phản ứng yếm khí có dòng nước thải đi qua tầng cặn lơ lửng: Dạng điển hìnhcác loại bể này là bể lọc ngược qua tầng bùn kỵ khí

Quá trình xử lý sinh học trong điều kiên nhân tạo đối với xử lý sinh học hiếu khíBOD có thể giảm tới 90 – 95% và xử lý sinh học yếm khí BOD có thể giảm tới 40 –80% Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành ngay sau giai đoạn xử lý cơ học

2.5 Xử lý cặn

2.5.1 Bể nén bùn

Mục đích nén bùn cặn là tạo điều kiện cho các quá trình xử lý bùn cặn tiếp theo diễn

ra ổn định, thể tích công trình giảm Người ta thường tách nước sơ bộ bùn cặn bằngcác biện pháp:

 Trọng lực (tự nén trong các bể nén bùn);

 Tuyển nổi (có hiệu quả nén cao gấp 10-15 lần so với phương pháp nén trọnglực);

 Tách nước ly tâm hoặc phương pháp xung (ít sử dụng)

 Nguyên tắc hoạt động của bể nén bùn như sau:

- Bùn sau bể lắng đợt 2 thông thường có độ ẩm 96-99,2% nếu đưa về bể mêtanthì độ ẩm lớn, dung tích bể tăng, ảnh hưởng đến hiệu quả lên men cũng như khôngkinh tế Vì vậy trong trạm xử lý nước thải có aerotank, trước khi đưa bùn hoạt tính dư

đi ổn định trong bể mêtan, chúng cần giảm độ ẩm sơ bộ từ 99,2% đến 97-95% trongcác bể nén bùn

- Lượng bùn hoạt tính dư sau bể lắng đợt 2 đưa về bể nén bùn phụ thuộc vàohàm lượng chất hữu cơ (bod) của nước thải và hiệu suất lăng của bể lắng đợt 2

- Để tăng cường quá trình nén bùn cặn, người ta bổ sung thêm hóa chất đông tụ,khi đó thời gian nén giảm 2-3 lần và hàm lượng cặn lơ lửng trong nước bùn cũng sẽgiảm

- Người ta thường dùng các bể nén bùn sau đây:

 Bể nén bùn đứng (hình tròn hoặc hình vuông trên mặt bằng);

 Bể nén bùn li tâm có trang bị hệ thống gạt bùn

2.5.2 Bể mêtan

- Bể mêtan là công trình được xây dựng dể lên men các bùn cặn trong nướcthải Sản phẩm của quá trình lên men chủ yếu là ch4 (chiếm khoảng 60% lượng khí