nước thải trong sản xuất và gia công kim loại

trình bày nước thải trong sản xuất và gia công kim loại

Chương 1 : GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, vấn đề môi trường đang rất được quan tâm, đặc biệt là vấn đềnước thải trong các quy trình sản xuất công nghiệp Hầu hết nước thải từ các nhàmáy, xí nghiệp chế biến, sản xuất khi xả ra môi trường đều chưa đạt tiêu chuẩncho phép (TCCP), đã dẫn đến chất lượng môi trường ngày càng bị suy thoáinghiêm trọng, đặc biệt là chất lượng nước Tính đến ngày 14 tháng 7 năm 2006,trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh có 3 khu chế xuất (KCX), 12 khu côngnghiệp (KCN), 851 doanh nghiệp đang hoạt động với tổng vốn đầu tư đăng ký là2.45 tỷ USD Tại các khu công nghiệp, khu chế xuất này, các doanh nghiệp hoạtđộng sản xuất thải ra một lượng lớn chất thải Trong đó, khu công nghiệp TânTạo có 42 nhà máy có nước thải nhưng chỉ khoảng 20 nhà máy có hệ thống xử lý,khu công nghiệp Tân Bình có 24 nhà máy có nước thải gây ô nhiễm thì chỉ có 11nhà máy có hệ thống xử lý

Hàng năm, hoạt động của các khu công nghiệp, khu chế xuất cùng với các

cơ sở trọng điểm bên ngoài khu công nghiệp thì mỗi ngày thải vào hệ thống sôngSài Gòn – Đồng Nai tổng cộng 1.740.000 m3 nước thải công nghiệp, trong đó cókhoảng 671 tấn cặn lơ lửng, 1130 tấn BOD5, 1789 tấn COD, 104 tấn Nitơ, 15 tấnPhốtpho và kim loại nặng (nguồn www.nea.gov.vn) Trước tình hình đó, thànhphố Hồ Chí Minh đã có hai khu công nghiệp, hai khu chế xuất đầu tư xây dựngvà vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung với công suất KCX Tân Thuận10.000 m3/ngày (công suất thực tế là 2.500m3/ ngày), KCX Linh Trung 5.000

m3/ngày ( công suất thực tế là 3.000m3/ ngày), KCN Lê Minh Xuân 2.000

m3/ngày, KCN Tân Tạo 5.000 m3/ngày Tuy nhiên, để các hệ thống xử lý nướcthải tập trung xử lý đạt hiệu quả thì đòi hỏi mỗi nhà máy, công ty trong KCN,

KCX phải xử lý nước thải trước khi thải vào hệ thống xử lý tập trung Bởi vìthành phần, tính chất của các chất gây ô nhiễm môi trường nước trong từng loạingành công nghiệp khác nhau nên những thành phần đó sẽ có những tác độngđến tính chất của nước thải cũng khác nhau

Riêng với ngành sản xuất gia công kim loại thì thành phần, yếu tố được quantâm nhiều nhất hàm lượng kim loại nặng, rỉ sắt, dầu mỡ, xút, axít, chất rắn lơlửng, chất tẩy rửa… Đặc tính nước thải của mỗi loại hình gia công kim loại thườngkhác nhau, nó phụ thuộc vào công nghệ gia công, vào loại hoá chất sử dụng vàphương pháp làm sạch bề mặt

Đối với Công ty VMMP là một trong những công ty chuyên sản xuất khuônvà sản phẩm kim loại phục vụ cho nhu cầu thị trường trong và ngoài nước, trongquy trình sản xuất không phát sinh nước thải Nước thải chủ yếu là nước sinh hoạtcủa công nhân, nhà ăn và vệ sinh máy móc, hàng ngày lượng nước thải ra khoảng30m3 với hàm lượng kim loại nặng, dầu mỡ, các chỉ tiêu COD, BOD5, SS… vượtquá tiêu chuẩn cho phép nhưng chưa được xử lý tốt do chưa có hệ thống xử lýnước thải Trước tình hình đó, Công ty cần xây dựng hệ thống xử lý nước thảitrước khi thải vào nguồn tập trung Do đó, em đã chọn đề tài “ nghiên cứu tínhtoán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty VMMP (nằm trên đường số 6– khu chế xuất Tân Thuận – quận 7 – Thành phố Hồ Chí Minh) công suất 30m3/ngày đêm” nhằm góp phần cùng công ty bảo vệ môi trường nước nói riêng vàmôi trường nói chung

1.2 Nội dung của đề tài

Đề tài nghiên cứu để tìm hiểu thực trạng sản xuất và gia công kim loại, xácđịnh thành phần tính chất nước thải và ảnh hưởng của nó đến môi trường

Từ kết quả khảo sát đề xuất công nghệ xử lý nước thải thích hợp trên mặt bằnghiện trạng của Công ty, góp phần giảm thiểu ô nhiễm cục bộ tại Công ty VMMP

(sản xuất khuôn và sản phẩm kim loại Vina).

1.3 Phạm vi và giới hạn đề tài

Phạm vi giới hạn đề tài là “Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải choCông ty VMMP” ( được xây dựng tại đường số 6 - khu chế xuất Tân Thuận -Quận 7 - Thành phố Hồ Chí Minh)

Thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp: 04/10/2006 đến 27/12/2006

1.4 Phương pháp thực hiện đề tài

Trên cơ sở thu thập thông tin, điều tra, khảo sát và đưa ra hướng thiết kế hệthống xử lý nước thải cho Công ty Có thể đưa ra các phương pháp thực hiện nhưsau:

 Phương pháp tổng hợp tài liệu

Thu thập số liệu và tổng hợp tài liệu về công ty VMMP và các tài liệu liênquan về ngành sản xuất và gia công kim loại

 Phương pháp điều tra khảo sát

Điều tra khảo sát quy trình sản xuất khuôn, sản xuất nhôm Nguyên vật liệudùng trong quá trình sản xuất, nguồn gốc gây ô nhiễm chủ yếu

Lưu lượng và chế độ xả thải của Công ty, cần biết được thành phần và tínhchất của nước thải

 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải như COD, SS, độmàu, pH theo giáo trình đã học và được tiến hành tại phòng thí nghiệm củaTrường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh

 Phương pháp thực hiện trên mô hình phòng thí nghiệm

Mô hình thí nghiệm được thực hiện là mô hình Jartest (phòng thí nghiệmKhoa Môi trường & Công nghệ sinh học, trường Đại Học Kỹ Thuật CôngNghệ Tp Hồ Chí Minh) nhằm xác định giá trị pH tối ưu và hàm lượng phèntối ưu

Chương 2:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY VMMP

VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM TẠI CÔNG TY2.1 Tổng quan về công ty VMMP (Vina Mold – Metal Products Co, LTD)

Công ty VMMP là doanh nghiệp 100% vốn của Nhật Bản, toạ lạc tại đườngsố 6 - khu chế xuất Tân Thuận - Quận 7

Công ty VMMP (Công ty khuôn mẫu và sản phẩm kim loại Vina) được thành lậptheo giấy phép đầu tư số 166/GP - KCX – HCM ngày 22/01/2002

Chủ đầu tư của công ty bao gồm hai công ty ở Nhật Bản:

 Công ty Honda Metal Industries

Địa chỉ: 33 -22 Sakae, 3 – Chome, Nakaku Nagoya Aichi, Japan

 Công ty Masuoka

Địa chỉ: 690 Tutiya, Fukuoka Machi - Nisitonami – Gun,Toyama, Japan.Tổng diện tích mặt bằng của Công ty VMMP là 3313.97 m2, nằm ở lô I.07 – 09a.Số lượng lao động trong công ty là 120 người

Công ty chuyên sản xuất khuôn mẫu xuất khẩu sang thị trường Nhật Bản Bêncạnh đó, công ty có một số sản phẩm tiêu thụ ở thị trường nội địa Tổng sản phẩmxuất khẩu hàng năm là: khuôn 6.000 cái, nhôm 10.000 cái

Các mặt tiếp giáp của Công ty như sau:

- Phía Bắc: giáp Công ty Tanaka

- Phía Nam: giáp Công ty Tokyo Precision

- Phía Đông: giáp Công ty Vĩ Thái

- Phía Tây: giáp mương thoát nước, đường số 6, KCX Tân Thuận, quận 7,Thành phố Hồ Chí Minh

Hiện nay, tên đăng ký chính thức và địa chỉ liên lạc của Công ty:

- Tên Công ty: Công ty khuôn mẫu và sản phẩm kim loại Vina

- Tên giao dịch: Công ty VMMP (Vina Mold – Metal Products Co, LTD)

- Địa chỉ liên lạc: đường số 6 – KCX Tân Thuận – quận 7 – Thành phố HồChí Minh

- Điện thoại: (08) - 7701476 – Fax: (08) - 7700128

- E-mail: vmmp@vmmp.com

2.2 Quy trình sản xuất, mặt bằng tổng thể và nguyên nhiện vật liệu sử dụng 2.2.1 Quy trình sản xuất

2.2.1.1 Quy trình sản xuất khuôn

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất khuôn

Nguyên liệuTiệnLấy tâm phôiPhay

Lắp ráp

Phóng điện, cắt dây

Rửa khuôn (aceton)

Đóng gói,

2.2.1.2 Quy trình sản xuất nhôm

Sơ đồ 2: quy trình sản xuất nhôm

Nguyên liệuCắtDập

Khoan hoặc phay

Lắp rápKiểm tra

Đóng gói, thành phẩm

2.2.2 Mặt bằng tổng thể

Hình 1: Mặt bằng tổng thể của công ty

Tây

BắcNam

Đông

Phòng nhiệt

luyện

Cổng vàoBảo vệ

Văn phòng

Nhà ăn

Nhà vệ sinh

Nhà xe

Hồ nước

Phòng biến

thế

Phòng thiết kế

Đất trống Nhà kho

2.2.3 Nhu cầu về nguyên nhiên liệu, điện, nước

2.2.3.1 Nhu cầu về nguyên nhiên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất là sắt, thép, nhôm và đồng

Bảng 1: Nguyên nhiên liệu sản xuất

STT Nguyên nhiên liệu Thành phần hoá học Số lượng

4 Dầu phóng điện Caltex

dùng cho máy phóng điện

Độ nhớt CST ở 400C là 2.1 200 lít/ tháng

5 Caltex regal R068: dầu

bôi trơn trục máy mài, NC

Chỉ số độ nhớt 104; cấpchịu tải FZC :10; hàmlượng kẽm % kim loại0.027

20lít / tháng

6 Rando HD 32: dầu bôi trơn

cho máy mài

Cấp chịu tải FZC :10; hàmlượng kẽm % kim loại0.027

2.2.3.2 Nhu cầu về điện

Nhu cầu về điện của Công ty sử dụng cho sản xuất công nghiệp, sinh hoạt vàchiếu sáng vào khoảng 60.000.000 Kwh/năm Nguồn cung cấp: hệ thống điệnlưới quốc gia

2.2.3.3 Nhu cầu về nước

Nhu cầu sử dụng nước cấp của Công ty khoảng 30m3/ngày Trong đó chủyếu là nước sử dụng cho sinh hoạt của 100 công nhân, nhà ăn, vệ sinh máy mócvà một phần sử dụng cho tưới cây.

2.3 Thành phần và tính chất nước thải của công ty VMMP

Công ty chuyên sản xuất khuôn và các sản phẩm kim loại, trong quy trìnhsản xuất không phát nước thải, nước thải chủ yếu ở đây là vệ sinh của công nhân,nhà ăn, rửa máy móc Thành phần tính chất của nước thải chứa hàm lượng kimloại nặng, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng

Kết quả lấy mẫu phân tích hàm lượng ô nhiễm nước thải công ty VMMPngày 30/08/2006 được thể hiện như sau:

Bảng 2 : Kết quả phân tích mẫu nước thải công ty VMMP

11 Dầu mỡ thực vật mg/l 0.3

(Nguồn: công ty VMMP )

2.4 Vấn đề môi trường tại công ty VMMP

2.4.1 Về không khí và tiếng ồn

Khí thải sinh ra từ các nhà máy bao gồm:

 Bụi sinh ra do quá trình sản xuất, vận chuyển

 Khí thải sinh ra từ các phương tiện vận chuyển, máy phát điện, lò hơi,phòng nhiệt luyện với các thành phần chủ yếu là: CO , NOx, SO , CO

Nguồn ô nhiễm này rất khó kiểm soát vì phải phụ thuộc vào chất lượngcác phương tiện vận chuyển, điện áp của mỗi lưới điện.

Công ty sản xuất khuôn và sản phẩm kim loại nên trong quá trình sản xuất sẽphát sinh ra tiếng ồn lớn gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thính giác của con người,làm giảm thính lực của người lao động, giảm hiệu suất lao động và phản xạ củacông nhân, ngoài ra tiếng ồn cũng tạo ra các vết nứt

Bảng 3: Chất lượng không khí đo tại công ty (tháng 07/2006)

Bảng 4: Chất lượng không khí tại các công ty (tháng 8/2005)

Bụi NO 2 SO 2 CO 2 Tiếng ồn

2.4.2 Về nước thải

Nước thải chủ yếu là sinh hoạt của công nhân, nhà ăn, vệ sinh máy móc,hàm lượng các chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn cho phép

Bảng 5 : Chất lượng nước thải các Công ty trong khu chế xuất (tháng 8/2005)

Chỉ tiêu nước

Tổng nitơ

Tổng phốtpho

(Nguồn: công ty VMMP )

2.4.3 Về chất thải rắn

Lượng chất thải rắn phát sinh rất nhiều trong quá trình sản xuất như ba vớ,giẻ lau… Sau đây là bảng liệt kê các chất thải nguy hại phát sinh trong một tháng

Bảng 6: Chất thải nguy hại phát sinh trong một tháng

STT Tên chất thải Thành phần chất thải Số lượng

1 Macï cưa dính dầu Mạc cưa, dầu 100 kg/ tháng

2 Giẻ lau dính dầu Giẻ lau, dầu 100 kg/ tháng

3 Bao tay dính dầu Bao tay, dầu 20 kg/ tháng

4 Ba vớ dính dầu Vụn sắt, dầu 300 kg/ tháng

5 Cặn phóng điện, máy mài Vụn sắt, vụn đá mài, dầu 7 kg/ tháng

7 Bo mạch điện tử bị hư Chì, sắt 0.3kg/năm

8 Bóng đèn hư Thuỷ ngân 14 cái /năm

9 Chì vụn, chất có dính chì

>2%

Chì, tạp chất 0.5kg/ tháng

10 Chất có dính chì <2% Chì, đồng 2 kg/ tháng

11 Dầu nhớt thải Dầu, nước 20lít/ tháng

13 Thùng dầu nhớt Thùng đựng dầu, dầu 2 thùng/ tháng

(Nguồn: công ty VMMP )Ngoài ra còn có một số chất thải khác

Bảng 7 : Chất thải phát sinh khác

STT Tên chất thải Rắn / lỏng/ nhão Số lượng

5 Đồng vụn, các phế liệu Rắn 10 kg/ tháng

6 Dây đồng phế liệu Rắn 10 kg/ tháng

(Nguồn: công ty VMMP )

2.5 Một số công tác bảo vệ môi trường đã thực hiện tại Công ty

Hiện nay, công ty đang áp dụng một số biện pháp bảo vệ môi trường nhưsản xuất sạch, tiết kiệm nguyên nhiên liệu, áp dụng ISO 14001 Đồng thời, banquản lý môi trường còn hướng dẫn công nhân, nhân viên trong công ty phân loạirác ngay tại nguồn theo đúng thành phần, chủng loại chất thải, ký hợp đồng vớicác công ty thu gom chất thải nguy hại nhằm góp phần bảo vệ môi trường

Bên cạnh đó, công ty đang tích cực chuẩn bị xây dựng hệ thống xử lý nướcthải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận chung của khu chế xuất

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rấtkhác nhau: từ các loại chất rắn không tan đến các loại khó tan và những hợp chấttan trong nước Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại và có thểđưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng Để đạt được những mục đích đó,chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phươngpháp xử lý thích hợp

Thông thường các phương pháp xử lý nước thải như sau:

3.1 Phương pháp cơ học

Trong nước thải thường chứa các loại tạp chất rắn có kích cỡ khác nhau bịcuốn theo như rơm cỏ, mẫu gỗ, bao bì chất dẻo, giấy giẻ, dầu mỡ nồi, cát sỏi, cácvụn gạch ngói … Ngoài ra, còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khólắng Tuỳ theo kích cỡ, các hạt huyền phù được chia ra thành hạt chất rắn lơ lửngcó thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng keo tụ Các loại tạp chất trêndùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừ loại hạt dạng rắn keo)

Một số công trình xử lý cơ học như sau:

3.1.1 Song chắn rác

Nhằm giữ lại các vật thô như rác, giẻ, giấy, vỏ hộp, mẫu đất đá…ở trước songchắn rác Song làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn có  = 8 -10mm), thanh nọ

cách thanh kia một khoảng bằng 60 – 100mm để chắn vật thô và 10 -25mm đểchắn vật nhỏ hơn, đặt nghiên theo dòng chảy một góc 600 -750 Vận tốc dòngchảy thường lấy 0.8 – 1m/s để tránh lắng cát

3.1.2 Bể lắng cát

Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bẫy cát” Bẫy cát là các loại bể, hố, giếng … cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khácnhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và toả ra xungquanh… Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuốngđáy và kéo theo một phần chất đông tụ Cát lắng ở bẫy cát thường ít chất hữu cơ.Sau khi được lấy ra khỏi bể lắng cát, sỏi được loại bỏ

Các loại bể lắng thông dụng là bể lắng cát ngang Thường thiết kế hai ngăn:một ngăn cho nước qua, một ngăn cào cát sỏi lắng Hai ngăn này làm việc luânphiên

3.1.3 Bể tách dầu mỡ

Nước thải một số ngành công nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xínghiệp ép dầu… thường có lẫn dầu mỡ Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổilên trên mặt nước Nước thải sau xử lý không có lẫn dầu mỡ được phép cho vàocác thuỷ vực Ngoài ra, nước thải chứa dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bítcác lổ hỏng ở các vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng các cấu trúcbùn hoạt tính trong bể aerotank…

Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi trên mặt nước, còn cóthiết bị tách dầu mỡ đặt trước dây chuyền xử lý nước thải

3.1.4 Bể lọc cơ học

Lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏinước mà bể lắng không làm được Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọcdùng vật liệu lọc dạng tấm và loại hạt Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng

tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau và cácloại vải khác nhau Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bịtrương nở và bị phá huỷ ở điều kiện lọc Vật liệu lọc dạng hạt là các thạch anh,than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm chí có than nâu, than bùn hay than gỗ Đặc tínhquan trọng của lớp vật liệu lọc là độ xốp và bề mặt riêng Quá trình lọc có thểxảy ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất caotrước vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc.

3.2 Phương pháp hóa học và hóa lý

Phương pháp hoá học và hoá lý là phương pháp dùng các phẩm hoá học, cơchế vật lý để loại bỏ các thành phần lơ lửng, các tạp chất hoà tan, kim loại nặnggóp phần làm giảm COD, BOD

Bao gồm hai phương pháp:

 Phương pháp hoá học

 Phương pháp hoá lý

3.2.1 Phương pháp hoá học

3.2.1.1 Trung hoà

Phương pháp hoá học thường được áp dụng nhiều nhất là phương pháp trunghoà Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, muốn nước thải được xử lýtốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hoà và điều chỉnh pH về 6.6 -7.6

Trung hoà bằng cách dùng các dung dịch axít hoặc muối axít, các dung dịchkiềm hoặc oxít kiềm để trung hoà nước thải

Một số hoá chất dùng để trung hoà: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2,NaOH, H2SO4…

3.2.1.2 Phương pháp oxy hoá và khử

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hoá như clo ởdạng khí và hoá lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclotit canxi và natri,pemanganat kali, bicromat kali, peoxythydro (H2O2), oxy không khí, ozon,pyroluit (MnO2)…

Trong quá trình oxy hoá, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thànhcác chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớncác tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong nhữngtrường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằngnhững phương pháp khác

Hoạt động của các chất oxy hoá được xác định bởi đại lượng thế oxy hoá.Các chất được biết trong tự nhiên, flour là chất oxy hoá mạnh nhất nhưng cũngchính vì vậy mà nó không được ứng dụng trong thực tế

3.2.2 Phương pháp hoá lý

3.2.2.1 Keo tụ

Quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thướclớn hơn 10-2mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được Ta có thểlàm tăng kích cỡ của chúng nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kếtvào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy, trước hết cần trung hòa điệntích của chúng, để liên kết chúng lại với nhau Quá trình trung hòa điện tích cáchạt được gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạtnhỏ gọi là quá trình keo tụ

Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương Các hạt cónguồn gốc từ silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hidroxit sắtvà hidroxit nhôm mang điện tích dương Khi thế điện động của nước bị phá vỡ,các hạt mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các tổ hợp các phần tử,nguyên tử hay các ion tự do Các tổ hợp này chính là các hạt bông keo Có hai

loại bông keo: loại kị nước và loại ưa nước Loại ưa nước thường ngậm thêm cácphân tử nước cùng vi khuẩn, vi rút Loại keo kị nước đóng vai trò chủ yếu trongcông nghệ xử lý nước nói chung và trong xử lý nước thải nói riêng.

Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt, muốinhôm hoặc hỗn hợp của chúng

Các muối sắt có ưu điểm hơn so với các muối nhôm trong việc làm đông tụcác chất lơ lửng của nước vì:

 Tác dụng tốt hơn 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 khi có H2S

Nhưng muối sắt cũng có nhược điểm: chúng tạo thành phức hòa tan làm cho nướccó màu Những chất kết lắng thành bùn và trong bùn có chứa nhiều hợp chất khótan Việc sử dụng làm phân bón cần phải xem xét, cân nhắc, vì bùn này có thểlàm cho cây trồng khó tiêu hóa

3.2.2.2 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan trong nước màphương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được vớihàm lượng nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặccác chất có mùi, vị và mùi rất khó chịu

Các chất hấp phụ thông thường là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,keo nhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉtro, xỉ mạ sắt… trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các hydroxitkim loại ít được sử dụng để hấp phụ các chất khác nhau trong nước thải vì nănglượng tác dụng tương hỗ của chúng với các phân tử của nước rất lớn, đôi khi caohơn cả năng lượng hấp phụ Lượng chất hấp phụ tuỳ thuộc vào khả năng của từng

loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn có trong nước Phương pháp này có thểhấp phụ 58 – 95% các chất hữu cơ và màu Các chất hữu cơ có thể hấp phụ đượclà phenol, alkybenzen, sunfonit axit, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm

3.2.2.3 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trongnước có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổilên trên mặt nước Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏinước Thực chất quá trình này là quá trình tách bọt hoặc làm đặc bọt Trong mộtsố trường hợp, quá trình này cũng được dùng để tách các chất hoà tan như cácchất hoạt động bề mặt

Phương pháp tuyển nổi được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoángsản quý và cũng được dùng trong lĩnh vực xử lý nước thải Quá trình này đượcthực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải Các bọt khí dínhcác hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước, khi nổi lên các bọt khí tập hợp thànhbông hạt đủ lớn rồi tạo thành một lớp bọt chứa nhiều hạt bẩn

Tuyển nổi có thể đặt ở giai đoạn xử lý sơ bộ (bậc I)trước khi xử lý nước cơbản (bậc II) Bể tuyển nổi có thể thay thế cho bể lắng, trong dây chuyền xử lý nócó thể đứng trước hoặc sau bể lắng, đồng thời có thể ở giai đoạn xử lý bổ sung(hay triệt để – bậc III) sau xử lý cơ bản

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 ápsuất chân không gọi là tuyển nổi chân không

3.2.2.4 Trao đổi ion

Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đó các iontrên 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 toànkhông tan trong nước.

Phương pháp này được dùng để làm sạch nước nói chung trong đó có nướcthải, loại ra khỏi nước các ion kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Pb, Cd, Mn…cũngnhư các hợp chất chứa asen, photpho, xianua và các chất phóng xạ Phương phápnày được dùng phổ biến để làm mềm nước loại ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nướccứng Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên hoặc hỗn hợp

3.3 Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống vàhoạt động của vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ Do kết quảcủa quá trình sinh hóa phức tạp mà những chất bẩn hữu cơ được khoáng hóa vàtrở thành nước, những chất vô cơ và những chất khí đơn giản

Nhiệm vụ của các công trình kỹ thuật xử lý nước thải bằng phương pháp sinhhọc là tạo điều kiện sống và hoạt động của các vi sinh hay nói cách khác là đảmbảo điều kiện để các chất hữu cơ phân hóa được nhanh chóng

Các công trình xử lý sinh học có thể phân thành hai nhóm: các công trình xửlý sinh học trong điều kiện tự nhiên và các công trình xử lý sinh học trong điềukiện nhân tạo

3.3.1 Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất vànguồn nước Việc xử lý nước thải dựa trên các công trình: cánh đồng tưới, bãi lọc,hồ sinh học

Việc xử lý nước thải trên cánh đồng tưới, bãi lọc diễn ra do kết quả tổ hợpcủa các quá trình hóa lý và sinh hóa phức tạp Thực chất là khi cho nước thảithấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại ở đấy, nhờ có oxy và các vi khuẩn

hiếu khí mà quá trình oxy hóa được diễn ra Như vậy việc có mặt của oxy khôngkhí trong các mao quản đất đá là điều kiện cần thiết cho quá trình xử lý nước thải.Càng sâu xuống lớp đất phía dưới, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa giảmdần Cuối cùng đến độ sâu mà ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat Thực tế chothấy rằng, quá trình xử lý nước thải qua lớp đất bề mặt diễn ra ở độ sâu tới 1,5m.Cho nên cánh đồng tưới, bãi lọc thường xây dựng ở những nơi mực nước ngầmthấp hơn 1,5m tính đến mặt đất.

Nhiều nước trên thế giới phổ biến việc dùng các khu đất thuộc nông trường,nông trại ở ngoại ô đô thị để xử lý nước thải Việc dùng nước thải đã xử lý sơ bộđể tưới cho cây trồng so với việc dùng nước ao hồ, năng suất của mùa màng tănglên 2 - 3 lần có khi lên tới 4 lần Chính vì vậy, khi lựa chọn phương pháp xử lýnước thải và vị trí các công trình xử lý, trước tiên phải xét đến khả năng sử dụngnước thải sau khi xử lý phục vụ cho lợi ích nông nghiệp Chỉ khi không có khảnăng đó người ta mới dùng phương pháp xử lý sinh hóa trong điều kiện nhân tạo.Như vậy xây dựng cánh đồng tưới phải tuân theo hai mục đích:

- Vệ sinh tức là xử lý nước thải

- Kinh tế nông nghiệp, tức là sử dụng nước thải để tưới ẩm và sử dụng cácchất dinh dưỡng có trong chất thải để bón cho cây trồng

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán Vì vậykhi xây dựng và quản lý các công trình trên phải tuân theo những yêu cầu vệ sinhnhất định Nếu khu đất chỉ dùng để xử lý nước thải hoặc chứa nước thải khi cầnthiết thì được gọi là bãi lọc

Xử lý nước thải ở hồ sinh học là lợi dụng quá trình tự làm sạch của hồ.Lượng oxy cấp cho quá trình sinh hóa chủ yếu là do không khí xâm nhập qua mặthồ và do quá trình quang hợp của thực vật nước

3.3.1.1 Hồ sinh vật

Hồ sinh học là hồ chứa dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học,chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ Trong số những công trình xử lýnước thải trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn.Ngoài ra, xử lý nước thải trong hồ sinh học còn đem lại những lợi ích sau:

- Nuôi trồng thủy sản

- Nguồn nước để tưới cho cây trồng

- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị

- Không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư

- Bảo trì vận hành đơn giản, không đòi hỏi có người quản lý thường xuyên

- Hầu hết các đô thị có nhiều ao hồ hay khu ruộng trũng đều có thể tận dụnglàm hồ sinh học mà không cần xây dựng thêm

- Có nhiều điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồngthuỷ sản và điều hoà nước mưa

3.3.1.2 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt có chứa các thành phần chất dinh dưỡng cho câytrồng như: đạm, lân, kali,… hàm lượng của chúng phụ thuộc vào tiêu chuẩn thảinước Những nguyên tố này chủ yếu ở dạng hòa tan, một phần ở dạng lơ lửng.Để tránh cho đất đai không bị dầu mỡ và các chất lơ lửng bịt kín các mao quản thìnước thải trước khi đưa lên cánh đồng tưới, bãi lọc cần phải được xử lý sơ bộ.Cánh đồâng tưới và bãi lọc là những ô đất được san phẳng hoặc dốc khôngđáng kể và được ngăn cách bằng những bờ đất Nước thải được phân phối vàonhững ô đất đó nhờ hệ thống mạng lưới tưới Mạng lưới tưới bao gồm: mươngchính, mương phân phối và hệ thống mạng lưới tưới trong các ô

Việc xác định diện tích cánh đồng tưới còn phụ thuộc vào tiêu chuẩn tưới.Tiêu chuẩn tưới chỉ có thể xác định được khi tính đến tất cả các yếu tố khí hậu,thủy văn và kỹ thuật cây trồng Trong mọi trường hợp, điều kiện vệ sinh là yếu tố

chủ đạo Từ yêu cầu về bón và độ ẩm đối với cây trồng, người ta định ra tiêuchuẩn tưới và bón Những số liệu xác định tiêu chuẩn tưới là những yêu cầu vềchất dinh dưỡng của cây trồng và hàm lượng các chất đó ở trong nươc thải.

3.3.2 Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo

Các phương pháp sinh học xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên là cácphương pháp dựa vào khả năng tự làm sạch của các nguồn nước ô nhiễm, nhờ vàohoạt động sống của sinh vật sống trong những nguồn nước ô nhiễm đó Nhữngphương pháp này có những ưu điểm sau:

- Đầu tư cho xử lý thấp

- Dễ vận hành

Đối với những loại nước thải không ô nhiễm nặng và chứa nhiều chất hữu cơđều có thể sử dụng cho mục đích trồng trọt và chăn nuôi theo hướng tái sử dụng.Biện pháp này vừa có ý nghĩa làm sạch môi trường vừa có ý nghĩa kinh tế rất cao.Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhiều nhược điểm rất cơ bản Quá trìnhxử lý hay quá trình hoạt động của các vi sinh vật trong nước cần xử lý không đượckiểm soát chặt chẽ, do đó sản phẩm cuối cùng của các quá trình chuyển hóa rấtkhó kiểm soát Chính vì thế, các quá trình này thường gây ô nhiễm không khí khácao Thực tế cho thấy việc kiểm soát ô nhiễm không khí từ các ao sinh học haycác hồ sinh học là không dễ dàng, bởi vì mặt thoáng của chúng quá rộng

Hiệu suất xử lý theo phương pháp này không cao, do sự không ổn định về sốlượng và số loài vi sinh vật tự nhiên có trong nước ô nhiễm và có trong nước thải.Các yếu tố khác như nhiệt độ, pH cũng không đồng nhất trong quá trình xử lý.Trong đó yếu tố nhiệt độ thay đổi không chỉ ở các mùa trong năm mà còn thayđổi rất mạnh trong khoảng thời gian ngày và đêm Các yếu tố này ta hoàn toànkhông kiểm soát được Do đó các quá trình sinh học trong xử lý nhanh hay chậmlà khác nhau Sự mất ổn định làm cho hiệu suất xử lý kém Chính vì những nhược

điểm trên đã dẫn tới tình trạng xử lý sinh học ở điều kiện tự nhiên không phải lúcnào cũng cho kết quả như mong muốn.

Để giải quyết những nhược điểm nêu trên và phát huy hiệu quả của phươngpháp xử lý nước ô nhiễm hay nước thải, phương pháp xử lý sinh học trong điềukiện nhân tạo được áp dụng ngày càng nhiều ở tất cả các nước trên thế giới.Chúng thay dần các phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Những ưuđiểm của phương pháp này cho phép các nhà đầu tư thiết kế và xây dựng trạm xửlý nước ô nhiễm và nước thải ngay trong khu vực nhà máy, thậm chí ngay trongkhu dân cư

Những ưu điểm chính của phương pháp sinh học xử lý nước ô nhiễm và nướcthải trong điều kiện nhân tạo như sau:

- Phương pháp sinh học xử lý nước ô nhiễm và nước thải trong điều kiệnnhân tạo thường chiếm diện tích rất nhỏ vì toàn bộ các quá trình sinh họcđược thực hiện trong các thiết bị lên men hay còn gọi là quá trình phảnứng sinh học Các thiết bị này thường có kích thước nhỏ, gọn và hoàntoàn kín Bề mặt tiếp xúc giữa pha lỏng và pha khí thường nhỏ

- Toàn bộ quá trình sinh học xảy ra trong thiết bị kín, do đó ta hoàn toàn cóthể kiểm soát được lượng khí thải phát sinh Đồng thời kiểm soát đượchiện tượng ô nhiễm không khí và hạn chế tối đa nguồn ô nhiễm này.Chất lượng nước sau khi xử lý được đảm bảo theo các tiêu chuẩn môi trường hiệnhành và hoàn toàn ổn định trong suốt quá trình xử lý, khi ta điều chỉnh các yếu tốảnh hưởng ở mức độ ảnh hưởng tối ưu

3.3.2.1 Bể lọc sinh học - Biôphin

Bể Biôphin là một công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhântạo nhờ các vi sinh vật hiếu khí dính bám Quá trình xử lý diễn ra khi cho nướcthải tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc Ở bề mặt của hạt vật

liệu lọc và giữa các khe hở giữa chúng, các cặn bẩn được giữ lại và tạo thànhmàng gọi là màng vi sinh Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất bẩn hữu cơthâm nhập vào bể cùng với nước thải Vi sinh hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxymà quá trình oxy hóa được thực hiện Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng vớinước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt hai.

Vật liệu lọc của các loại bể này thường được dùng là than đá, đá cục, sỏi, đáong hoặc bằng các vật liệu tổng hợp, kích thước trung bình vào khoảng 40 –80mm, chiều cao của lớp vật liệu lọc có thể từ 6 - 9m

a) Bể Biôphin nhỏ giọt

Biôphin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàm lượngBOD của nước sau khi xử lý đạt 15mg/l Đặc điểm riêng của bể Biôphin nhỏ giọtlà kích thước của hạt vật liệu lọc không lớn hơn 25 - 30mm và tải trọng tưới nướcnhỏ Bể Biôphin nhỏ giọt thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nhỏ từ

20 –1.000 m3/ngày.đêm, hiệu suất xử lý cao, có thể đạt tới 90% hay cao hơn thế

b) Bể Biôphin cao tải

Bể Biôphin cao tải khác với bể Biôphin nhỏ giọt ở chỗ bể Biôphin cao tải cóchiều cao công tác và tải trọng tưới nước cao hơn

Vật liệu lọc có kích thước từ 40 - 60mm, vì vậy giữa các hạt có khe hở lớn Nếu ởbể biôphin nhỏ giọt là thoáng gió tự nhiên thì ở bể Biôphin cao tải là thoáng giónhân tạo Như vậy sự trao đổi không khí xảy ra ở trong thân bể với cường độ caohơn Nhờ có tốc độ lọc lớn và sự trao đổi không khí nhanh mà quá trình oxy hóacác chất hữu cơ xảy ra với tốc độ cao Để các màng vi sinh tích động lại khônglàm tắc nghẽn các khe hở giữa các hạt vật liệu lọc thì phải thường xuyên rửa bể.Nếu hàm lượng BOD cao hơn mức quy định thì phải cần pha loãng với nước sônghoặc với nước đã được xử lý Tùy theo mức độ yêu cầu xử lý mà bể Biôphin cao

tải có thể thiết kế với sơ đồ một bậc hoặc hai bậc Bể Biôphin một bậc thườngdùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học không hoàn toàn.

Bể Biôphin cao tải hai bậc được áp dụng trong những trường hợp khi mức độ yêucầu xử lý đòi hỏi cao mà sơ đồ một bậc không thực hiện được

3.3.2.2 Quá trình bùn hoạt tính (aerotank)

Ở các trạm xử lý nước thải, người ta thường xây dựng các bể Aerotankbằngbê tông cốt thép theo hình khối chữ nhật hay hình trụ Trong đó hình khối chữnhật được sử dụng rộng rãi hơn

Quá trình chuyển hóa vật chất trong bể Aerotank khi cho nước thải vào hoàntoàn do hoạt động sống của nhiều loại vi sinh vật khác nhau Các vi sinh vật trongbể Aerotank tồn tại ở dạng huyền phù Các huyền phù vi sinh vật có xu hướnglắng đọng xuống đáy, do đó việc khuấy trộn các dung dịch trong bể Aerotank làđiều kiện rất cần thiết

Trong xử lý hiếu khí, người ta thường dùng các hệ thống cánh khuấy hay hệthống thổi khí Khi không khí vào bể Aerotank, gây ra những tác động chủ yếusau:

- Cung cấp oxy cho tế bào vi sinh vật

- Làm xáo trộn dung dịch, tăng khả năng tiếp xúc giữa vật chất và tế bào visinh vật

- Phá vỡ tế bào vây của sản phẩm trao đổi chất xung quanh tế bào vi sinhvật, giúp cho cơ chất thẩm thấu từ ngoài tế bào vào trong tế bào và quátrình vận chuyển các chất từ trong tế bào ra ngoài tế bào nhanh hơn

- Tăng nhanh quá trình sinh sản của vi khuẩn

- Tăng nhanh sự thoát nhiệt

- Vi sinh vật trong các bể Aerotank chủ yếu là các vi sinh vật hiếu khí, vìthế trong quá trình vận hành bể Aerotank, bắt buộc phải cung cấp oxy

cho chúng hoạt động Oxy cần thiết cho quá trình tăng trưởng tế bào vàtiến hành các quá trình oxy hóa sinh học.

- Thời gian đầu vi sinh vật sử dụng oxy rất ít có sẵn trong bể Aerotank,lượng oxy này sẽ nhanh chóng bị tiêu thụ hết Do đó ta phải cung cấpoxy từ bên ngoài vào

Khi cung cấp khí vào bể Aerotank, không khí cần phải được cung cấp đầy đủ vàđều khắp bể Aerotank để làm tăng hiệu quả xử lý

Khi có mặt oxy trong bể Aerotank sẽ xảy ra quá trình oxy hóa Các quá trình oxyhóa trong bể Aerotank thường trải qua ba giai đoạn:

1 Giai đoạn thứ nhất

Tốc độ oxy hóa sẽ bằng tốc độ tiêu thụ oxy, khi đó bùn hoạt tính được hìnhthành và phát triển Vi sinh vật thích nghi với điều kiện mới và tăng nhanh khốilượng, đồng thời nhu cầu về oxy tăng dần

2 Giai đoạn thứ hai

Ở giai đoạn này khối lượng vi sinh vật đạt được mức độ tối đa và dần tớimức ổn định Khi đó nhu cầu oxy cũng đạt tới mức ổn định Trong giai đoạn này,các chất hữu cơ được phân hủy mạnh nhất

3 Giai đoạn thứ ba

Nhu cầu về oxy trong giai đoạn này bắt đầu giảm Sau đó nhu cầu về oxybắt đầu tăng, do ở giai đoạn này quá trình nitrat hóa mới xảy ra Cuối giai đoạnnày, lượng oxy cần thiết mới bắt đầu giảm dần cho tới cuối

Một số bể Aerotank thường gặp :

a) Bể Aerotank tải trọng thấp

Đây là loại Aerotank được ứng dụng vào xử lý nước thải từ rất lâu và nhiềunước trên thế giới Loại bể này thường được thiết kế đơn giản, dễ vận hành BểAerotank truyền thống được sử dụng để xử lý nước thải có BOD < 400mg/l, lượng

không khí cấp trung bình bằng 20 – 30% nước thải trong bể Aerotank Hiệu suấtxử lý BOD đạt từ 80 – 95% Loại bể Aerotank này thường chỉ áp dụng cho nướcthải ô nhiễm nhẹ.

b) Bể Aerotank tải trọng cao một bậc

Trong trường hợp nước ô nhiễm có BOD cao, chúng ta phải thiết kế hệ thốngthổi khí liên tục vào bể Aerotank Ở đây không khí được thổi vào liên tục trongkhoảng thời gian 6 – 8 giờ Nhờ đó khả năng oxy hóa vật chất xảy ra rất nhanh.Hệ thống cung cấp khí được phân phối theo suốt chiều dài của bể Trong thời giancuối của quá trình, nên hạ thấp mức độ nén khí để quá trình nitrat hóa và khửnitrat hóa tiến triển mạnh, làm giảm lượng nitơ có trong nước thải

c) Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc

Khi thiết kế bể Aerotank nhiều ngăn, các quá trình sinh hóa được tiến hành

ở nhiều ngăn hoặc ở nhiều bể Aerotank Ở bể Aerotank nhiều bậc nằm ngang,không khí được phân phối đều khắp theo chiều dài của bể

Ở bể Aerotank nhiều bậc đứng, người ta chỉ phân phối khí ở ngăn đầu, từ đókhông khí sẽ theo dòng chảy và chuyển đến những ngăn sau Như vậy, càng vềsau lượng oxy càng giảm Ưu điểm của bể này là ở ngăn đầu BOD giảm rấtnhanh Điều đó cho thấy là quá trình chuyển hóa chính, còn những ngăn sau làquá trình khử nitrat Kiểu bể này thích hợp cho những loại nước thải có BOD >500mg/l, chất rắn trong bể < 150mg/l, pH = 6.5 – 9.0, nhiệt độ không khí khôngnhỏ hơn 60C và không cao quá 300C

d) Bể Aerotank tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn

Bể Aerotank xen kẽ bể lắng bùn nhằm tăng thêm việc khử BOD và đặc biệtlà khử nitrat Nhờ việc thiết kế tách rời những bể Aerotank mà việc điều khiểnchế độ thổi khí và quá trình kiểm soát được dễ dàng hơn

Bùn hoạt tính tuần hoàn khi xử lý nước thải thường có độ tuổi 3 – 7 ngày và cókhả năng chứa tải trọng BOD không nhỏ hơn 0,5kg tính trên 1kg chất hữu cơtrong ngày, hiệu suất xử lý BOD đạt tới 70 – 75%.

e) Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

Trong bể Aerotank có bố trí các máy khuấy trộn bề mặt và được lắp đặt ởnhiều vị trí có khoảng cách đều trong toàn bộ bề mặt bể Do đó oxy, các chất hòatan, huyền phù vi sinh vật sẽ được phân phối đều trong bể Những bể theo kiểunày thường có diện tích rộng, do đó mức độ pha loãng ngay từ đầu rất cao

3.3.2.3 Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay (RBC)

RBC gồm một loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystylen hay PVC Nhữngđĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ Trong khi vận hành, sinhvật tăng trưởng sẽ dính bám vào bề mặt đĩa và tạo thành một lớp màng nhầy trêntoàn bộ bề mặt ướt của đĩa

Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải vàvới không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khốitrong điều kiện hiếu khí Sự quay cũng là cơ chế tách những chất rắn dư thừabằng sức trượt và duy trì chất rắn bị rửa trôi trong huyền phù, do vậy thực hiệnquá trình làm sạch RBC có thể được sử dụng như công trình xử lý thứ cấp, và cóthể được vận hành cho những công trình nitrate hoá và khử nitrate liên tục theomùa

3.3.2.4 Mương oxy hóa

Mương oxy hoá là loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họctuần hoàn Thời gian làm thoáng kéo dài từ 1 -3 ngày Có thể dùng để xử lý nướcthải với nồng độ BOD20 = 1000 – 1500 mg/l và đối với nước thải sinh hoạt thìkhông cần qua lắng mà chỉ cần qua song chắn rác với khe hở mắt lưới 8mm Sức

chứa tính theo bùn hoạt tính vào khoảng 200gr BOD5/(kg.ngày đêm) Một phầnbùn hoạt tính được khoáng hoá ngay trong mương Khi tải trọng bùn khoảng 50grBOD5/(kg.ngày đêm), thì thực tế bùn hoạt tính được khoáng hoá hoàn toàn Do đósố lượng bùn hoạt tính giảm khoảng 2.8 lần, tức còn khoảng 30gr chất khô tínhcho một người trong một ngày.

Mương oxy hoá hoàn toàn có hình dạng chữ nhật hoặc hình tròn, đáy và bờthường được gia cố, chiều sâu công tác từ 0.7 đến 1m, tốc độ chuyển động củanước ở trong mương không nhỏ hơn 0.3m/s, thể tích công tác khoảng 0.3m3/người, làm thoáng bằng cơ học

3.4 Phương pháp xử lý cặn

Bùn cặn của nước thải trong nhà máy xử lý là hỗn hợp của nước và cặn lắngcó chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ, dễ bị thoái rữa và có các vikhuẩn có thể gây độc hại cho môi trường vì thế cần có biện pháp xử lý trước khithải ra nguồn tiếp nhận

Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là:

- Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạt một phần hay phầnlớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý vàgiảm trọng lượng phải vận chuyển đến nơi tiếp nhận

- Phân huỷ các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các hợp chấthữu cơ ổn định và các hợp chất vô cơ để dễ dàng tách nước ra khỏi bùncặn và không gây tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận

3.4.1 Sân phơi bùn

Điều kiện áp dụng: nơi có đất rộng, cách xa khu dân cư, mực nước ngầmthấp dưới mặt đất >1m, có sẵn lao động phổ thông để xúc bùn khô từ sân phơibùn lên xe tải

Cấu tạo: sân phơi bùn chia thành nhiều ô, kích thước mỗi ô phụ thuộc vàocách bố trí đường xe vận chuyển bùn ra khỏi sân phơi và độ xa khi xúc bùn từ ôphơi lên xe Đáy và thành ô phơi bùn thường làm bằng bê tông cốt thép hay xâygạch đảm bảo cách ly hoàn toàn dung dịch bùn với môi trường xung quanh Trênđáy ô phơi đổ một lớp sỏi cỡ hạt 8 -10mm, dày 200mm, trong lớp sỏi đặt hệ thốngkhoan lỗ D8 - D10 mm hình xương cá để rút nước về hhố thu, đáy sân phơi bùnphải cao hơn mực nước ngầm để dễ thu nước.

Trên lớp sỏi và lớp cát lọc cỡ hạt 0.5 – 2mm, dày 150 – 200mm Làm khô bùntrên sân phơi xảy ra theo hai giai đoạn, giai đoạn 1: lọc hết nước qua lớp cát, sỏi;giai đoạn 2: làm khô bằng cách bốc hơi nước tự nhiên trên bề mặt rộng Cặn đãxử lý ổn định có chu kỳ phơi khô ngắn hơn cặn chưa xử lý ổn định

Sân phơi bùn có thể có mái che hay không có mái che, nếu không có mái che vềmùa mưa sân phơi không làm việc được

Các chỉ tiêu thiết kế: đạt nồng độ cặn 25%( độ ẩm 75%)

- Chiều dày bùn 8 cm : thời gian phơi là 3 tuần

- Chiều dày bùn 10 cm : thời gian phơi là 4 tuần

- Chiều dày bùn 12 cm : thời gian phơi là 6 tuần

3.4.2 Máy lọc cặn chân không

Máy lọc cặn chân không là thiết bị làm khô bùn có thể giảm độ ẩm của bùntừ 99% xuống 70 - 85% tuỳ thuộc vào tính chất của cặn và tốc độ quay củamáy( thời gian làm khô) Loại thiết bị này thường được áp dụng nhiều trong thờigian trước, mười năm gần đây do có nhiều loại thiết bị có hiệu suất cao hơn, chiphí đầu tư và chi phí quản lý rẻ hơn nhiều lần, lại có quá trình vận hành đơn giảnhơn, nên thiết bị lọc chân không đã không được sử dụng

Thiết bị lọc cặn chân không gồm trống lọc hình trụ đặt nằm ngang, vànhngoài bọc vải lọc bằng sợi nilông hoặc sợi thép không rỉ, mắc lưới 80 – 100

micromet Trống lọc đặt ngập trong thùng chứa cặn 1/4 đến 1/3 đường kính Khilọc trống quay quanh trục nằm ngang, bên trong trống lọc được đặt máy bơm chânkhông từ 300 – 650mmHg Bên ngoài trống là áp lực khí trời, bên trong là chânkhông nên nước đi qua vải lọc vào phía trong còn cặn được giữ lại trên mặt trống,cặn được làm khô đến độ ẩm 70 -80%.

Chỉ tiêu thiết kế là năng suất làm khô cặn đến 75% là 17kg cặn / m2 bề mặt trốngtrong một giờ

3.4.3 Máy lọc ép băng tải

Máy làm khô cân bằng lọc ép trên băng tải được dùng phổ biến nhất hiệnnay vì quản lý đơn giản, ít tốn điện, hiệu suất làm khô cặn chấp nhận được

Nguyên tắc hoạt động: Hệ thống lọc ép cặn trên băng tải gồm máy bơm bùntừ bể cô đặc đến thùng hoà trộn hoá chất keo tụ (nếu cần) và định lượng cặn,thùng này đặt trên đầu vào của băng tải, hệ thống băng tải và trục ép, thùng đựngvà xe vận chuyển cặn khô, bơm nước sạch để rửa băng tải, thùng thu nước lọc vàbơm nước lọc về đầu khu xử lý.đầu tiên cặn từ thùng định lượg và phân phối đivào đoạn đầu của băng tải ở đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyêntắc lọc trọng lực, đi qua cần gạt để san đều cặn tên toàn chiều rộng băng, rồi điqua trục ép và có lực ép tăng dần Hiệu suất làm khô cặn phụ thuộc vào nhiềuthông số như: đặc tính của cặn, cặn có trộn với hoá chất keo tụ hay không, độrỗng của băng lọc, tốc độ di chuyển và lực nén của băng tải Nồng độ cặn sau khilàm khô trên máy lọc ép băng tải đạt được từ 15 – 25%

Chỉ tiêu thiết kế : Máy ép bùn băng tải có trên thị trường có chiều rộâng băngtừ 0.5 -3.5m, phổ biến là loại máy có chiều rộng băng 1.0m, 1.5m và 2m

Tải trọng cặn trên 1m rộng của băng tải dao động từ 90 -680 kg/m chiềurộâng băng.h, tuỳ thuộc vào loại cặn và loại máy Lượng nước lọc qua băng từ 1.6

-6.3l/m rộng giây Máy lọc ép băng tải nên đặt nơi rộng, thoáng gió đề phòngnồng độ H2S quá mức cho phép.

3.4.4 Máy ép cặn ly tâm

Làm khô cặn theo nguyên tắc lắng và ép cặn bằng lực ly tâm Dung dịch cặnđược bơm vào máy theo ống cố định đặt ở dọc tâm máy, nằm trong lõi của trụcbánh vít chuyển động chậm và ngược chiều với thùng quay để dồn cặn khô đếncửa xả cặn Cặn đi ra khỏi đầu ống đặt ở cuối thùng quay, cặn chịu tác động củalực ly tâm dính vào mặt trong thùng, nước trào ra được tháo qua lỗ đặt ở cuốithùng quay.Các thông số thiết kế: lưu lượng cấp vào q, đặc tính và nồng độ cặn P,nhiệt độ t, vận tốc quay của thùng ly tâm và vận tốc quay ngược chiều của trục vítdồn cặn w

Máy ép cặn ly tâm đang được dùng phổ biến ở các nhà máy xử lý nước thảivì: vốn đầu tư ít, chi phí quảnlý thấp, tuy có tốn diệân tích hơn các loại máy khác,hệ thống kín không có mùi, chiếm ít diệân tích, không phải thường xuyên theo dõi.Nhược điểm: tốn điện hơn các máy ép băng tải, lượng cặn còn trong nước lọc caohơn băng tải

3.4.5 Bể Mêtan

Bể lắng hai vỏ sử dụng trên những trạm xử lý nhỏ và trung bình (q <1000

m3/ngày đêm) Nhược điểm chính của bể lắng hai vỏ là dung tích buồng tự hoạivà chiều cao xây dựng lớn, nên không thể xây dựng ở những nơi mực nước ngầmcao và đất xấu Mặt khác, quá trình lên men của cặn diễn ra trong điều kiện tựnhiên nên chậm chạp và không kiểm tra điều chỉnh được Vì vậy trong nhiềutrường hợp cần thiết phải xây dựng bể mêtan

Bể mêtan là kết quả của quá trình phát triển các công trình xử lý cặn Đó làcông trình thường có mặt bằng hình tròn hay hình chữ nhật, đáy hình nón hay hìnhchóp đa giác và có nắp đậy kín Ơû trên cùng của nắp đậy làm chóp mũ để thu hơi

khí Cặn ở trong bể mêtan được khuấy trộn đều và sấy nóng nhờ thiết bị đặc biệt.Căn cứ vào nhiệt độ của quá trình lên men mà người ta phân biệt là quá trình lênmen ấm (10 - 430C) và quá trình lên men nóng (>430C).

3.5 Phương pháp khử trùng

Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 –

106 vi khuẩn trong 1ml Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phảilà vi trùng gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại một vài loàivi khuẩngây bệnh nào trong nước thải ra nguồn nước cấp, hồ bơi, hồ nuôi cá thì khả năngtruyền bệnh sẽ rất cao, do đó phải có biện pháp tiệt trùng nước thải trước khi xảvào nguồn tiếp nhận Các biện pháp tiệt trùng nước thải phổ biến nhất hiện naylà:

- Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo

- Dùng hypocorit canxi dạng bột -Ca(ClO)2 hoà tan trong thùng dung dịch 3– 5% rồi định lượng vào bể tiếp xúc

- Dùng hypocorit natri, nước zavel NaClO

- Dùng ozon, ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon đặt trong nhàmáy xử lý nước thải Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hoà tan vàtiếp xúc

Từ trước đến nay, khi tiệt trùng nước thải hay dùng clo hơi và các hợp chất củaclo vì clo là hoá chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thịtrường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao Nhưng hiện nay, cácnhà khoa học đang khuyến cáo hạn chế dùng clo để tiệt trùng nước thải vì:

- Lượng clo dư 0.5mg/l trong nước thải để đảm bảo sự an toàn và ổn địnhcho quá trình tiệt trùng sẽ gây hại đến cá và các vi sinh vật có ích khác

- Clo kết hợp với hydrocacbon thành hợp chất có hại cho môi trường sống

Trong xử lý nươc thải, công đoạn khử khuẩn thường được đặt ở cuối quátrình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn tiếp nhận.

Keo tụ là quá trình làm cho các hạt cặn phân tán trong nước tạo thành dạngbông để lắng Trong quá trình keo tụ lượng chất lơ lửng, màu, mùi sẽ giảm xuống.Ngoài ra, các chất như silicát, hyđrôcacbon, chất béo, màu mỡ và lượng lớn vitrùng bị loại bỏ

Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào nước một loại hóa chất là chấtkeo tụ có thể đủ làm cho các hạt rất nhỏ tạo thành các hạt lớn hơn và lắng xuống.Thông thường quá trình keo tụ tạo bông xảy ra 2 giai đoạn :

- Bản thân chất keo tụ phát sinh thủy ngân, quá trình hình thành dungdịch keo và ngưng tụ

- Trung hòa hấp phụ lọc các tạp chất trong nước

Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất keo tụ thíchhợp như phèn nhôm Al2(SO4), phèn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các phèn này đượcđưa vào nước dưới dạng hòa tan Khi cho phèn nhôm vào nước chúng phân lythành các ion Al3+ sau đó các ion này phân hủy thành Al(OH)3 theo phương trìnhsau: Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + H+

Trong phản ứng thủy phân trên thì ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đếnhiệu quả keo tụ tạo thành, còn giải phóng ra ion H+ Các ion H+ sẽ được khử bằngđộ kiềm tự nhiên của nước (được đánh giá bằng HCO-

3) Trường hợp độ kiềm tựnhiên của nước thấp, không đủ trung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hóa nước, chấtdùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi (CaO), một số trường hợp khác có thểdùng sôđa (Na2CO3), xút (NaOH) Hàm lượng chất keo tụ đưa vào nước phải cầnxác định bằng thực nghiệm Liều lượng chất keo tụ dựa vào các yếu tố sau :

- Dạng và nồng độ chất bẩn

- Loại chất keo tụ

- Biện pháp hòa trộn chất keo tụ với nước thải

- Aûnh hưởng của chất keo tụ đến các quá trình làm sạch tiếp theo và quátrình xử lý cặn (làm sạch bằng phương pháp sinh học, lên men cặn, khửnước trong cặn)

Hiệu suất quá trình keo tụ phụ thuộc vào giá trị pH tối ưu Ví dụ để keo tụbằng phèn nhôm, pH tối ưu từ 4.5 – 8.0 hoặc nếu dùng phèn sắt (FeSO4) phảiduy trì pH từ 9.0 – 11 Để tạo các bông cặn lớn dễ lắng người ta cho các chất trợkeo tụ Đó là các cao phân tử tan trong nước và dễ phân ly thành ion Tùy thuộcnhóm ion phân ly mà chất trợ keo tụ có điện tích âm hoặc dương ( loại anion,cation, nonion) Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo có trong nước thải thườngtích điện âm Vì vậy nếu dùng các chất trợ keo tụ dạng cation thì sẽ không cầnthêm chất trợ keo tụ

Việc lựa chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu và thứ tự cho vào nước, xácđịnh lượng cặn tạo thành phải tiến hành thí nghiệm.

4.2 Mô hình phòng thí nghiệm

Mô hình nghiên cứu là mô hình có sẵn trong phòng thí nghiệm Khoa MôiTrường của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Quátrình thực hiện nghiên cứu được sự hướng dẫn của thầy cô và sự giúp đỡ của cácbạn bè

Thí nghiệm Jartest được tiến hành nhằm xác định liều lượng chất keo tụ vàgiá trị pH tối ưu cho mẫu nước thải Thiết bị gồm 6 cánh khuấy quay cùng tốc độnhờ hộp điều chỉnh tốc độ quay (có thể điều chỉnh ở tốc độ quay từ 10 – 140vòng/ phút) Cánh khuấy dạng turbine gồm hai bản phẳng nằm cùng mặt phẳngđứng, cánh khuấy đặt trong beaker dung tích 1 lít chứa cùng mẫu nước thải chomột lần thí nghiệm

4.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

4.3.1 Dụng cụ thiết bị và hóa chất sử dụng trong mô hình jartest

4.3.1.1 Dụng cụ thí nghiệm

Mô hình jartest :1 bộ

4.3.1.2 Hoá chất thí nghiệm

- Phèn nhôm 5% (Al2(SO4)3.18H2O)

- PAC ( polymer aluminum clorinre )30%

4.3.2.1 Thí nghiệm 1: xác định pH tối ưu

Mẫu nước thải có giá trị pH từ 6 đến 7.3

Liều lượng phèn cố định là 300mg/lít

Thí nghiệm này pH được điều chỉnh bằng dung dịch xút NaOH 0.5N và axít

H2SO4 0.1N Các bước tiến hành thí nghiệm được tiến hành như sau:

 Xác định thông số đầu vào của nước thải như: độ màu, SS, COD Chọnhàm lượng phèn cố định Lấy một lít nước thải cho vào 6 beaker và đặtchúng vào mô hình jartest, chỉnh cánh khuấy quay ở tốc độ120 vòng/phút

 Chuẩn bị sẵn thể tích dung dịch phèn nhôm 5% ứng với nồng độ phèn đãchọn ban đầu 300 mg/lít

 Cho cùng một lúc dung dịch keo tụ phèn nhôm vào các mẫu đang khuấynhanh và điều chỉnh pH ở 6 beaker với pH tăng dần từ 5.5 đến 8.0,khuấy đều với tốc độ 120 vòng/ phút trong vòng 1phút và sau đó giảm20-30 vòng /phút và khuấy trong 20 phút

 Tắt máy khuấy để lắng trong 30 phút sau đó lấy mẫu trên mặt xác địnhcác chỉ tiêu như độ đục, độ màu, COD, SS.

 pH tối ưu là pH ứng với hiệu quả khử màu, COD, SS cao nhất

Từ kết quả thí nghiệm sẽ kết luận được pH tối ưu ứng với độ màu, COD được khửcòn thấp nhất

4.3.2.2 Thí nghiệm 2: xác định lượng phèn tối ưu khi có điều chỉnh pH

Sau khi xác định được pH tối ưu (pH =6.5) ở thí nghiệm 1 thì việc lựa chọnhàm lượng phèn tối ưu được tiến hành dựa trên pH đó

Thí nghiệm này sẽ được thực hiện với hàm lượng phèn thay đổi từ 250mg/lít đến500mg/lít (mỗi hàm lượng phèn tại các beaker cách nhau 50 mg/lít : 250 :300 :350:400 :450 :500) Vì hàm lượng phèn đưa vào mỗi beaker khác nhau nên để giữ pHcố định là 6.5 phải điều chỉnh pH cho thích hợp bằng dung dịch xút NaOH 0.5N.Các bước tiến hành thí nghiệm được tiến hành như sau:

 Xác định thông số đầu vào của nước thải như: độ màu, SS, COD Lấymột lít nước thải cho vào 6 beaker và đặt chúng vào mô hình jartest,chỉnh cánh khuấy quay ở tốc độ120 vòng/ phút

 Chuẩn bị sẵn thể tích dung dịch phèn nhôm 5% ứng với nồng độ phènthay đổi từ 250mg/lít đến 500mg/lít

 Cho cùng một lúc dung dịch keo tụ phèn nhôm vào các mẫu đang khuấynhanh và điều chỉnh pH ở 6 beaker về pH tối ưu (pH =6.5), khuấy đềuvới tốc độ 120 vòng/ phút trong vòng 1 phút và sau đó giảm 20-30 vòng/phút và khuấy trong 20 phút

 Tắt máy khuấy để lắng trong 30 phút sau đó lấy mẫu trên mặt xác địnhcác chỉ tiêu như độ đục, độ màu, COD, SS

 Hàm lượng phèn tối ưu là lượng phèn ứng với hiệu quả khử màu, COD,

SS cao nhất

Từ kết quả thí nghiệm sẽ kết luận được lượng phèn tối ưu khi có điều chỉnh pH về

pH tối ưu tương ứng với độ màu, COD được khử còn thấp nhất

4.3.2.3 Thí nghiệm 3: xác định lượng phèn tối ưu khi không điều chỉnh pH

Ơû thí nghiệm 2 thực hiện việc xác định hàm lượng phèn tối ưu dựa trên cơ sở điềuchỉnh giá trị pH về gần giá trị tối ưu bằng dung dịch NaOH 0.5N để nâng pH vìkhi cho phèn nhôm vào nước thải, pH trong các beaker chứa nước thải sẽ giảmxuống do sinh ra H2SO4

3Al2(SO4)3.18H2O  6Al(OH)3 + 9 H2SO4Trong thực tế, việc điều chỉnh pH sẽ tốn kém hoá chất, thao tác chỉnh pH sẽ khókhăn trong khi chỉnh chính xác pH Từ những vấn đề đó tiến hành thêm thínghiệm 3 giống như thí nghiệm 2 nhưng không điều chỉnh pH

4.3.2.4 Thí nghiệm 4: xác định liều lượng phèn tối ưu ở pH tối ưu khi có sử dụng PAC

Sau khi xác định pH tối ưu và hàm lượng phèn tối ưu các thông số ứng vớikết quả keo tụ, lượng nước sau khi keo tụ màu đã giảm Tuy nhiên, để so sánhhàm lượng phèn tối ưu ở pH tối ưu khi không sử dụng và có sử dụng PAC, ta tiếnhành thí nghiệm 4 xác định lượng phèn tối ưu khi có sử dụng PAC

 Xác định thông số đầu vào của nước thải như: độ màu, SS, COD Lấymột lít nước thải cho vào 6 beaker và đặt chúng vào mô hình jartest,chỉnh cánh khuấy quay ở tốc độ120 vòng/ phút

 Chuẩn bị sẵn thể tích dung dịch phèn nhôm 5% ứng với nồng độ phènthay đổi từ 250 mg/lít đến 500 mg/lít

 Cho cùng một lúc dung dịch keo tụ phèn nhôm vào các mẫu đang khuấynhanh và điều chỉnh pH ở 6 beaker về pH tối ưu (pH =6.5), tiếp tục chomột lượng PAC (1.5ml)vào mỗi beaker khuấy đều với tốc độ 120 vòng/