Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty dệt nhuộm Sài Gòn công suất 2000m3ngày

trình bày về Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty dệt nhuộm Sài Gòn công suất 2000m3ngày

Nội dung

Chương I GIỚI THIỆU 6

a Đặt vấn đề 6

a Đặt vấn đề 6

b Nội dung của đề tài 6

b Nội dung của đề tài 6

Chương II TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT 7

I Tổng quan 7

I Tổng quan 7

b Quy trình công nghệ 7

b Quy trình công nghệ 7

i Làm sạch nguyên liệu 8

i Làm sạch nguyên liệu 8

ii Chải 8

ii Chải 8 iii Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi 9

iii Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi 9

iv Hồ sợi dọc 9

iv Hồ sợi dọc 9

v Dệt vải 9

v Dệt vải 9 vi Giũ hồ 9

vi Giũ hồ 9 vii Nấu vải 9

vii Nấu vải 9

viii Làm bóng vải .9

viii Làm bóng vải .9

ix Tẩy trắng 9

ix Tẩy trắng 9

x Nhuộm vải và hoàn thiện 9

x Nhuộm vải và hoàn thiện 9

Chương III CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 10

I Phương pháp cơ học 10

I Phương pháp cơ học 10

1) Song chắn rác 10

1) Song chắn rác 10

ii Bể lắng cát 10

ii Bể lắng cát 10

iii Bể tách dầu mỡ 10

iii Bể tách dầu mỡ 10

iv Bể lọc cơ học 10

iv Bể lọc cơ học 10

b Phương pháp hóa học và hóa lý 11

b Phương pháp hóa học và hóa lý 11

1) Phương pháp hoá học 11

1) Phương pháp hoá học 11

Trung hoà 11

Phương pháp oxy hoá và khử 11

ii Phương pháp hoá lý 11

ii Phương pháp hoá lý 11

Keo tụ 11 Hấp phụ 12 Tuyển nổi12 Trao đổi ion 13

c Phương pháp sinh học 13

c Phương pháp sinh học 13

1) Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên 13

1) Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên 13

Hồ sinh vật 14

Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc 14

ii Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo 15

ii Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo 15

Bể lọc sinh học - Biôphin 16

Quá trình bùn hoạt tính (aerotank) 16

Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay (RBC) 18

Mương oxy hóa 19

d Phương pháp xử lý cặn 19

d Phương pháp xử lý cặn 19

iii Sân phơi bùn 19

iii Sân phơi bùn 19

iv Máy lọc cặn chân không 20

iv Máy lọc cặn chân không 20

v Máy lọc ép băng tải 20

v Máy lọc ép băng tải 20

vi Máy ép cặn ly tâm 20

vi Máy ép cặn ly tâm 20

vii Bể Mêtan 21

vii Bể Mêtan 21

e Phương pháp khử trùng 21

e Phương pháp khử trùng 21

Chương IV ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 22

I Lựa chọn công nghệ .22

I Lựa chọn công nghệ .22

1) Cơ sở lựa chọn công nghệ 22

1) Cơ sở lựa chọn công nghệ 22

ii Dề xuất dây chuyền công nghệ 22

ii Dề xuất dây chuyền công nghệ 22

a) Sơ đồ dây chuyền công nghệ 22

Thuyết minh sơ đồ công nghệ 23

b Tính toán các công trình đơn vị 24

b Tính toán các công trình đơn vị 24

1) Song chắn rác 24

1) Song chắn rác 24

ii Hầm tiếp nhận 27

ii Hầm tiếp nhận 27

iii Bể điều hoà 28

iii Bể điều hoà 28

iv Bể keo tụ – tạo bông 31

iv Bể keo tụ – tạo bông 31

v Bể lắng I 35

v Bể lắng I 35

vi Bể Aerotank 39

vi Bể Aerotank 39

vii Bể lắng II 48

vii Bể lắng II 48

viii Bể chứa bùn 53

viii Bể chứa bùn 53

ix Bể khử trùng 54

ix Bể khử trùng 54

Chương V DỰ TOÁN CHI PHÍ 56

Chương I GIỚI THIỆU

a Đặt vấn đề

Ngày nay, vấn đề môi trường đang rất được quan tâm, đặc biệt là vấn đề nước thải trong các quy trình sản xuất công nghiệp Hầu hết nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp chế biến, sản xuất khi xả ra môi trường đều chưa đạt tiêu chuẩn cho phép đã dẫn đến chất lượng môi trường ngày càng bị suy thoái nghiêm trọng, đặc biệt là chất lượng nước Riêng với ngành dệt nhuộm thì thành phần, yếu tố được quan tâm nhiều nhất hàm lượng COD, BOD, độ màu… Đặc tính nước thải của mỗi loại hình dệt nhuộm thường khác nhau, nó phụ thuộc vào công nghệ gia công, vào loại hoá chất sử dụng

Đối với Công ty dệt nhuộm Sài Gòn là một trong những công ty chuyên dệt và nhuộm màu cho sản phẩm để vụ cho nhu cầu thị trường trong và ngoài nước, trong quy trình sản xuất phát sinh một lượng nước thải lớn Nước thải có hàm lượng COD, BOD5, độ màu… vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhưng chưa được xử lý tốt do chưa có hệ thống xử lý nước thải Trước tình hình đó công ty cần xây dựng hệ thống xử lý nước thải trước khi thải vào nguồn tập trung Do đó đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty dệt nhuộm Sài Gòn công suất 2000m3/ngày” sẽ đề ra phương pháp xử lý nước thải thích hợp cho cơng ty đển nhằm góp phần cùng công ty bảo vệ môi trường nước nói riêng và môi trường nói chung

b Nội dung của đề tài

Tổng quan về ngành công nghiệp cần xử lý nước thải: Tình hình sản xuất và thành phần tính chất nước thải cũng như dự trù nguồn phái thải trong dây chuyền sản xuất

Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải hiện nay

Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải và thuyết minh dây chuyền

Thuyết minh chi tiết các công trình đơn vị đã giao

Tính toán sơ bộ mạng lưới thu gom nước thải trong nhà máy

Tính toán đự đoán giá thành

Bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị

Chương II TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT

I Tổng quan

Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp có bề dày truyền thống ở nước ta Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành dệt nhuộm có nhiều thay đổi, ngày càng nhiều xí nghiệp nhà máy ra đời, trong đó có xí nghiệp thuộc thành phần kinh tế ngoài quốc doanh, liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài Ngành công nghiệp dệt nhuộm cũng là ngành đang phát triển nhanh chóng do có sự đầu tư của trong và ngoài nước Trong điều kiện nền kinh tế hiện nay, dệt nhuộm công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước nguồn giải quyết công ăn việc làm cho nhiều lao động Dệt nhuộm là loại hình công nghiệp đa dạng về chủng loại sản phẩm và có sự thay đổi về nguyên liệu, đặc biệt là thuốc nhuộmNước thải công nghiệp dệt nhuộm gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường sống, các chỉ số như: pH, COD, BOD, độ màu, nhiệt độ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả thải vào nguồn, hàm lượng chất hoạt động bề mặt đôi khi quá cao lên tới 10 – 12 mg/l, khi xả vào nguồn nước như sông, kênh rạch thì nó tạo màng nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán oxy vào môi trường nước gây nguy hại cho hoạt động thủy sinh vật

Một điều quan trọng nữa là độ màu của nước thải khá cao, việc xả liên tục vào nước đã làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị đục, chính các thuốc nhuộm thừa có khả năng hấp thụ ánh sáng ngăn cản sự khuếch tán ánh sáng vào nước, do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng Thêm vào đó, thành phần nước thải rất đa dạng, một số các kim loại nặng tồn tại dưới dạng phẩm nhuộm, các hoá chất phụ trợ cũng hết sức nguy hại, là độc tố tiêu diệt thủy sinh vật và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người

b Quy trình công nghệ

i Làm sạch nguyên liệu

Nguyên liệu thường được đóng dưới dạng kiện bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất, hạt … nguyên liệu bông thô được đánh ống, làm sạch, trộn đều Sau quá trình làm sạch bông thu dưới dạng các tấm bông phẳng đều

ii Chải

Các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô.

iii Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi

Tiếp tục kéo sợi thô tại các máy sợi con để giảm kích thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải Sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải Tiếp tục mắc sợi là dồn các quả ống để chuẩn bị cho công đọan hồ sợi

iv Hồ sợi dọc

Hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bean, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải Hóa chất hồ sợi: tinh bột, keo động vật, chất làm mềm, chất béo, PVA…

v Dệt vải

Kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc để hình thành tấm vải mộc

vi Giũ hồ

Tách các thành phần của hồ bám lên trên vải mộc bằng enzym hoặc axit Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất họat động bề mặt rồi đưa sang nấu tẩ

vii Nấu vải

Loạt trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi như dầu mỡ, sáp… sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm ướt cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất và nhiệt độ cao Sau đó vải được giặt nhiều lần

viii Làm bóng vải

Mục đích làm cho sợi cotton trương nở làm tăng kích thước các mao quản giữa các mạch phân tử làm cho sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước, sợi bóng và tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm

ix Tẩy trắng

Tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy: NaOCl, H2O2 và các chất phụ trợ khác Đối với các mặt hàng vải khác nhau đòi hỏi các phẩm nhuộm và môi trường khác nhau

x Nhuộm vải và hoàn thiện

Mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải Để nhuộm vải người ta thường sử dụng chủ yếu các lọai thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hóa chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải đi vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm Lọai vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu…

Chương III CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác nhau: từ các loại chất rắn không tan đến các loại khó tan và những hợp chất tan trong nước Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại và có thể đưa 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 phương pháp xử lý thích hợp

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

I Phương pháp cơ học

Trong nước thải thường chứa các loại tạp chất rắn có kích cỡ khác nhau bị cuốn theo như rơm cỏ, mẫu gỗ, bao bì chất dẻo, giấy giẻ, dầu mỡ nồi, cát sỏi, các vụn gạch ngói … Ngoài ra, còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng Tuỳ theo kích cỡ, các hạt huyền phù được chia ra thành hạt chất rắn lơ lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng keo tụ Các loại tạp chất trên dùng 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:

1) Song chắn rác

Nhằm giữ lại các vật thô như rác, giẻ, giấy, vỏ hộp, mẫu đất đá…ở trước song chắn 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 để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiên theo dòng chảy một góc

600 -750 Vận tốc dòng chảy thường lấy 0.8 – 1m/s để tránh lắng cát

ii 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 khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và toả ra xung quanh… Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy 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 luân phiên

iii Bể tách dầu mỡ

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

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

iv Bể lọc cơ học

Lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không làm được Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng 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 các loại vải khác nhau Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương 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 tính quan trọng của lớp vật liệu lọc là độ xốp và bề mặt riêng Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc

b Phương pháp hóa học và hóa lý

Phương pháp hoá học và hoá lý là phương pháp dùng các phẩm hoá học, cơ chế vật lý để loại bỏ các thành phần lơ lửng, các tạp chất hoà tan, kim loại nặng góp phần làm giảm COD, BOD Bao gồm hai phương pháp:

1) Phương pháp hoá học

• Trung hoà

Phương pháp hoá học thường được áp dụng nhiều nhất là phương pháp trung hoà Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, muốn nước thải được xử lý tốt 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 dịch kiềm 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…

• Phương pháp oxy hoá và khử

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hoá như clo ở dạng 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 thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những 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 cũng chính vì vậy mà nó không được ứng dụng trong thực tế

ii Phương pháp hoá lý

• Keo tụ

Quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước lớn hơn 10-2mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được Ta có thể làm tăng kích cỡ của chúng nhờ tác

dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy, trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, để liên kết chúng lại với nhau Quá trình trung hòa điện tích các hạt được gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ.

Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương Các hạt có nguồn gốc từ silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hidroxit sắt và 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 các phân tử nước cùng

vi khuẩn, vi rút Loại keo kị nước đóng vai trò chủ yếu trong công 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, muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng

Các muối sắt có ưu điểm hơn so với các muối nhôm trong việc làm đông tụ các 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 nước có màu Những chất kết lắng thành bùn và trong bùn có chứa nhiều hợp chất khó tan Việc sử dụng làm phân bón cần phải xem xét, cân nhắc, vì bùn này có thể làm cho cây trồng khó tiêu hóa

• Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan trong nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các 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 xỉ tro, xỉ mạ sắt… trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các hydroxit kim loại ít được sử dụng để hấp phụ các chất khác nhau trong nước thải vì năng lượng tác dụng tương hỗ của chúng với các phân tử của nước rất lớn, đôi khi cao hơn 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 thể hấp phụ 58 – 95% các chất hữu

cơ và màu Các chất hữu cơ có thể hấp phụ được là phenol, alkybenzen, sunfonit axit, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm

• Tuyển nổi

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

Phương pháp tuyển nổi được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoáng sản quý và cũng được dùng trong lĩnh vực xử lý nước thải Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải Các bọt khí dính các hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước, khi nổi lên các bọt khí tập hợp thành bông 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 cơ bản (bậc II) Bể tuyển nổi có thể thay thế cho bể lắng, trong dây chuyền xử lý nó có 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 áp suất chân không gọi là tuyển nổi chân không.

• Trao đổi ion

Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion) Chúng hoàn toàn không tan trong nước

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

c Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ Do kết quả của quá trình sinh hóa phức tạp mà những chất bẩn hữu cơ được khoáng hóa và trở 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 sinh học là tạo điều kiện sống và hoạt động của các vi sinh hay nói cách khác là đảm bảo 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 xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên và các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

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 và nguồn 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 hợp của các quá trình hóa lý và sinh hóa phức tạp Thực chất là khi cho nước thải thấm 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 không khí 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 giảm dần Cuối cùng đến độ sâu mà ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat Thực tế cho thấy 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 ngầm thấp 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 bộ để tưới cho cây trồng so với việc dùng nước ao hồ, năng suất của mùa màng tăng lên 2 - 3 lần có khi lên tới 4 lần Chính vì vậy, khi lựa chọn phương pháp xử lý nước thải và vị trí các công trình xử lý, trước tiên phải xét đến khả năng sử dụng nước thải sau khi xử lý phục vụ cho lợi ích nông nghiệp Chỉ khi không có khả năng 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 các chất 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 vậy khi xây dựng và quản lý các công trình trên phải tuân theo những yêu cầu vệ sinh nhất định Nếu khu đất chỉ dùng để xử lý nước thải hoặc chứa nước thải khi cần thiết 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 mặt hồ và do quá trình quang hợp của thực vật nước

• 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 lý nước 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 dụng làm hồ sinh học mà không cần xây dựng thêm

• Có nhiều điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồng thuỷ sản và điều hoà nước mưa.

• Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt có chứa các thành phần chất dinh dưỡng cho cây trồng như: đạm, lân, kali,… hàm lượng của chúng phụ thuộc vào tiêu chuẩn thải nước 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 thì nước 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 không đáng kể và được ngăn cách bằng những bờ đất Nước thải được phân phối vào những ô đất đó nhờ hệ thống mạng lưới tưới Mạng lưới tưới bao gồm: mương chính, 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 tiêu chuẩn tưới và bón Những số liệu xác định tiêu chuẩn tưới là những yêu cầu về chất dinh dưỡng của cây trồng và hàm lượng các chất đó ở trong nươc thải.

ii 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 các phương pháp dựa vào khả năng tự làm sạch của các nguồn nước ô nhiễm, nhờ vào hoạt động sống của sinh vật sống trong những nguồn nước ô nhiễm đó Những phương 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 cơ đều 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 trình xử lý hay quá trình hoạt động của các vi sinh vật trong nước cần xử lý không được kiểm soát chặt chẽ, do đó sản phẩm cuối cùng của các quá trình chuyển hóa rất khó kiểm soát Chính vì thế, các quá trình này thường gây ô nhiễm không khí khá cao Thực tế cho thấy việc kiểm soát ô nhiễm không khí từ các

ao sinh học hay các 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 số lượng 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 thay đổi rất mạnh trong khoảng thời gian ngày và đêm Các yếu tố này ta hoàn toàn không kiểm soát được Do đó các quá trình sinh học trong xử lý nhanh hay chậm là 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 lúc nào cũng cho kết quả như mong muốn

Để giải quyết những nhược điểm nêu trên và phát huy hiệu quả của phương pháp xử lý nước ô nhiễm hay nước thải, phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện 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 ưu điểm của phương pháp này cho phép các nhà đầu tư thiết kế và xây dựng trạm xử lý nước ô nhiễm và nước thải ngay trong khu vực nhà máy, thậm chí ngay trong khu dân cư

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

• Phương pháp sinh học xử lý nước ô nhiễm và nước thải trong điều kiện nhân tạo thường chiếm diện tích rất nhỏ vì toàn bộ các quá trình sinh học được thực hiện trong các thiết bị lên men hay còn gọi là quá trình phản ứng sinh học Các thiết bị này thường có kích thước nhỏ, gọn và hoàn toàn 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 có thể kiểm soát được lượng khí thải phát sinh Đồng thời kiểm soát được hiện 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 hiện hành và hoàn toàn ổn định trong suốt quá trình xử lý, khi ta điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng ở mức độ ảnh hưởng tối ưu

• Bể lọc sinh học - Biôphin

Bể Biôphin là một công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh vật hiếu khí dính bám Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải 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 thành màng gọi là màng vi sinh Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải Vi sinh hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy hóa được thực hiện Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước 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, đá ong 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

 Bể Biôphin nhỏ giọt

Biôphin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau khi xử lý đạt 15mg/l Đặc điểm riêng của bể Biôphin nhỏ giọt là kích thước của hạt vật liệu lọc không lớn hơn 25 - 30mm và tải trọng tưới nước nhỏ 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

 Bể Biôphin cao tải

Bể Biôphin cao tải khác với bể Biôphin nhỏ giọt ở chỗ bể Biôphin cao tải có chiều 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 ở bể biôphin nhỏ giọt là thoáng gió tự nhiên thì ở bể Biôphin cao tải là thoáng gió nhân tạo Như vậy sự trao đổi không khí xảy ra ở trong thân bể với cường độ cao hơn Nhờ có tốc độ lọc lớn và sự trao đổi không khí nhanh mà quá trình oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra với tốc độ cao Để các màng vi sinh tích động lại không làm 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 sông hoặc 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 thường dùng 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 yêu cầu xử lý đòi hỏi cao mà sơ đồ một bậc không thực hiện được

• Quá trình bùn hoạt tính (aerotank)

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

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

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

• 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 vi sinh vật.

• Phá vỡ tế bào vây của sản phẩm trao đổi chất xung quanh tế bào vi sinh vật, giúp cho cơ chất thẩm thấu từ ngoài tế bào vào trong tế bào và quá trình 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, vì thế 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 và tiến 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 cấp oxy từ bên ngoài vào.Khi cung cấp khí vào bể Aerotank, không khí cần phải được cung cấp đầy đủ và đều 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 oxy hóa trong bể Aerotank thường trải qua ba giai đoạn:

 Giai đoạn thứ nhất

Tốc độ oxy hóa sẽ bằng tốc độ tiêu thụ oxy, khi đó bùn hoạt tính được hình thành và phát triển

Vi sinh vật thích nghi với điều kiện mới và tăng nhanh khối lượng, đồng thời nhu cầu về oxy tăng dần

 Giai đoạn thứ hai

Ở giai đoạn này khối lượng vi sinh vật đạt được mức độ tối đa và dần tới mức 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

 Giai đoạn thứ ba

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

Một số bể Aerotank thường gặp :

 Bể Aerotank tải trọng thấp

Đây là loại Aerotank được ứng dụng vào xử lý nước thải từ rất lâu và nhiều nước trên thế giới Loại bể này thường được thiết kế đơn giản, dễ vận hành Bể Aerotank 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 suất xử lý BOD đạt từ 80 – 95% Loại bể Aerotank này thường chỉ áp dụng cho nước thải ô nhiễm nhẹ.

 Bể Aerotank tải trọng cao một bậc

Trong trường hợp nước ô nhiễm có BOD cao, chúng ta phải thiết kế hệ thống thổi khí liên tục vào bể Aerotank Ở đây không khí được thổi vào liên tục trong khoảng 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 gian cuối của quá trình, nên hạ thấp mức độ nén khí để quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa tiến triển mạnh, làm giảm lượng nitơ có trong nước thải

 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 đó không khí sẽ theo dòng chảy và chuyển đến những ngăn sau Như vậy, càng về sau lượng oxy càng giảm Ưu điểm của bể này là ở ngăn đầu BOD giảm rất nhanh Điều đó cho thấy là quá trình chuyển hóa chính, còn những ngăn sau là quá 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 không nhỏ hơn 60C và không cao quá 300C

 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 biệt là khử nitrat Nhờ việc thiết kế tách rời những bể Aerotank mà việc điều khiển chế 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 có khả năng chứa tải trọng BOD không nhỏ hơn 0,5kg tính trên 1kg chất hữu cơ trong ngày, hiệu suất xử lý BOD đạt tới 70 – 75%

 Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

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

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

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

Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí Sự quay cũng là cơ chế tách những chất rắn dư thừa bằng sức trượt và duy trì chất rắn bị rửa trôi trong huyền

phù, do vậy thực hiện quá trình làm sạch RBC có thể được sử dụng như công trình xử lý thứ cấp, và có thể được vận hành cho những công trình nitrate hoá và khử nitrate liên tục theo mùa.

• Mương oxy hóa

Mương oxy hoá là loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học tuần hoàn Thời gian làm thoáng kéo dài từ 1 -3 ngày Có thể dùng để xử lý nước thải với nồng độ BOD20 = 1000 –

1500 mg/l và đối với nước thải sinh hoạt thì không 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 phần bùn hoạt tính được khoáng hoá ngay trong mương Khi tải trọng bùn khoảng 50gr BOD5/(kg.ngày đêm), thì thực tế bùn hoạt tính được khoáng hoá hoàn toàn Do đó số lượng bùn hoạt tính giảm khoảng 2.8 lần, tức còn khoảng 30gr chất khô tính cho một người trong một ngày

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

d Phương pháp xử lý cặn

Bùn cặn của nước thải trong nhà máy xử lý là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ, dễ bị thoái rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường

vì thế cần có biện pháp xử lý trước khi thải 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 phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng phải vận chuyển đến nơi tiếp nhận.

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

iii Sân phơi bùn

Điều kiện áp dụng: nơi có đất rộng, cách xa khu dân cư, mực nước ngầm thấp dưới mặt đất

>1m, có sẵn lao động phổ thông để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải

Cấu tạo: sân phơi bùn chia thành nhiều ô, kích thước mỗi ô phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn ra khỏi sân phơi và độ xa khi xúc bùn từ ô phơi lên xe Đáy và thành ô phơi bùn thường làm bằng bê tông cốt thép hay xây gạch đảm bảo cách ly hoàn toàn dung dịch bùn với môi trường xung quanh Trên đáy ô phơi đổ một lớp sỏi cỡ hạt 8 -10mm, dày 200mm, trong lớp sỏi đặt hệ thống khoan lỗ D8 - D10 mm hình xương cá để rút nước về hhố thu, đáy sân phơi bùn phải 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 bùn trên 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 đã xử 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 về mùa 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

iv Máy lọc cặn chân không

Máy lọc cặn chân không là thiết bị làm khô bùn có thể giảm độ ẩm của bùn từ 99% xuống 70 - 85% tuỳ thuộc vào tính chất của cặn và tốc độ quay của máy( thời gian làm khô) Loại thiết bị này thường được áp dụng nhiều trong thời gian trước, mười năm gần đây do có nhiều loại thiết bị có hiệu suất cao hơn, chi phí đầu tư và chi phí quản lý rẻ hơn nhiều lần, lại có quá trình vận hành đơn giản hơn, 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, vành ngoài 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 Khi lọc trống quay quanh trục nằm ngang, bên trong trống lọc được đặt máy bơm chân không từ 300 – 650mmHg Bên ngoài trống là áp lực khí trời, bên trong là chân không 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 trống trong một giờ

v Máy lọc ép băng tải

Máy làm khô cân bằng lọc ép trên băng tải được dùng phổ biến nhất hiện nay 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 bùn từ 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 đựng và xe vận chuyển cặn khô, bơm nước sạch để rửa băng tải, thùng thu nước lọc và bơm nước lọc về đầu khu xử lý.đầu tiên cặn từ thùng định lượg và phân phối đi vào đoạn đầu của băng tải ở đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, đi qua cần gạt để san đều cặn tên toàn chiều rộng băng, rồi đi qua trục ép và có lực ép tăng dần Hiệu suất làm khô cặn phụ thuộc vào nhiều thông số như: đặc tính của cặn, cặn có trộn với hoá chất keo tụ hay không, độ rỗng của băng lọc, tốc độ di chuyển và lực nén của băng tải Nồng độ cặn sau khi làm 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 băng từ 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 chiều rộâng 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 phòng nồng độ H2S quá mức cho phép

vi Máy ép cặn ly tâm

Làm khô cặn theo nguyên tắc lắng và ép cặn bằng lực ly tâm Dung dịch cặn được bơm vào máy theo ống cố định đặt ở dọc tâm máy, nằm trong lõi của trục bánh vít chuyển động chậm và ngược chiều với thùng quay để dồn cặn khô đến cửa xả cặn Cặn đi ra khỏi đầu ống đặt ở cuối thùng quay, cặn chịu tác động của lực ly tâm dính vào mặt trong thùng, nước trào ra được tháo qua

lỗ đặt ở cuối thùng 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 vít dồn cặn w.Máy ép cặn ly tâm đang được dùng phổ biến ở các nhà máy xử lý nước thải vì: 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 cao hơn băng tải

vii 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 hoại và chiều cao xây dựng lớn, nên không thể xây dựng ở những nơi mực nước ngầm cao và đất xấu Mặt khác, quá trình lên men của cặn diễn ra trong điều kiện tự nhiên nên chậm chạp và không kiểm tra điều chỉnh được Vì vậy trong nhiều trường 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 là công trình thường có mặt bằng hình tròn hay hình chữ nhật, đáy hình nón hay hình chóp 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 lên men ấm (10 - 430C) và quá trình lên men nóng (>430C)

e 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 phải là vi trùng gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại một vài loàivi khuẩn gây bệnh nào trong nước thải ra nguồn nước cấp, hồ bơi, hồ nuôi cá thì khả năng truyền bệnh sẽ rất cao, do đó phải có biện pháp tiệt trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Các biện pháp tiệt trùng nước thải phổ biến nhất hiện nay là:

 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 nhà máy xử lý nước thải Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hoà tan và tiếp xúc.

Từ trước đến nay, khi tiệt trùng nước thải hay dùng clo hơi và các hợp chất của clo vì clo là hoá chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao Nhưng hiện nay, các nhà 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 định cho 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 quá trình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn tiếp nhận

Chương IV ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ

LÝ NƯỚC THẢI

I Lựa chọn công nghệ

1) Cơ sở lựa chọn công nghệ

 Việc lựa chọn chọn công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau đây

• Công suất của trạm xử lý

• Thành phần và đặc tính của nước thải

• Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng

• Phương pháp sử dụng cặn

• Khả năng tận dụng các công trình có sẳn

• Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng

• Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

• Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

• Nước thải trước xử lý

Các thông số thiết kế

• Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 (loại B)

STT Thông số Đơn vị TCVN 5945 -2005 (loại B)

• Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải từ quá trình dệt nhuộm theo mương chảy dẫn tự nhiên về hầm bơm tiếp nhận Trước khi vào hầm bơm tiếp nhận nước thải được chảy qua song chắn rác để loại bỏ rác và chất rắn lơ lửng có kích thước lớn Sau đó nước thải từ hầm bơm tiếp nhận được bơm lên bể điều hoà Tại đây nước thải được ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước Để hoà trộn nước thải trong bể điều hoà ta dùng hệ thống thổi khí thông qua các ống phân phối khí đặt chìm trong đáy bể

Nước thải sau khi điều hoà xong được bơm sang bể phản ứng, keo tụ tạo bông Đồng thời với quá trình này là dung dịch chất keo tụ tạo bông phèn (Al2(SO4)3.18H20) và dung dịch PAC 30% được châm vào với liều lượng nhất định từ các thiết bị pha chế thông qua bơm định lượng Ơû đây nước thải được điều chỉnh pH về khoảng 6.5 – 7.0 tạo điều kiện tốt cho quá trình keo tụ và lắng.Sau khi thực hiện quá trình trung hoà và keo tụ tạo bông, nước thải được đưa sang bể lắng đợt I Tại đây xảy ra quá trình lắng, những hạt cặn có trọng lượng lớn hơn lực đẩy của nước sẽ lắng xuống đáy bể Ngược lại những chất có trọng lượng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên Cặn lắng dưới đáy bể được bơm ra sân phơi bùn theo một chu kỳ nhất định

Nước thải sau khi qua bể lắng I sẽ tự chảy sang bể lọc sinh học thông qua giàn phân phối nước, tạo ra lực quay giàn phân phối sẽ phân phối đều nước khắp bề mặt lớp vật liệu lọc Các vi sinh vật sống trên các vật liệu lọc sẽ oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Nước thải sau khi qua bể lọc sinh học được dẫn đến bể lắng II, tại đây bùn không tuần hoàn lại mà được bơm đến sân phơi bùn Phần nước trong theo ống dẫn nước ra bể chứa rồi đưa ra nguồn tập trung của khu chế xuất.Lượng bùn xả ra từ bể lắng I và bể lắng II được dẫn đến sân phơi bùn Sau khi độ ẩm của bùn giảøm tới 5% sẽ được thu gom để vận chuyển đi nơi khác

b Tính toán các công trình đơn vị

Các thông số tính toán

• Lưu lượng Q = 2000m3/ngày đêm

• Hàm lượng COD = 1300 mg/l

• Hàm lượng BOD5 = 700 mg/l

• Chất rắn lơ lửng SS = 500 mg/l

• Dầu mỡ khoáng = 3.8 mg/l

• N = 3.5

• P = 1.5

• Độ màu = 54.9 Co-Pt

Lưu lượng nước thải trung bình giờ:

Trong đó: Kh là hệ số vượt tải (1.5 –3.5), chọn Kh = 2

Lưu lượng nước thải trung bình giây lớn nhất:

3 max

1) Song chắn rác

 Tính mương dẫn nước

• Diện tích tiết diện ướt

2

0.046

0.092( ) 0.5

Q

V

Trong đó:

Q : lưu lượng tính toán (m3/s)

V : vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác (m/s),

v =0.5(m/s)

Thiết kế mương dẫn có chiều rộng b = 0.3 (m) = 300 (mm)

• Chiều sâu mực nước trong mương dẫn

1

0.092

0.307( ) 0.3

n : hệ số nhám, n = 0.013

y : hệ số phụ thuộc vào hệ số nhám, do R = 0.076 < 1 nên ta áp dụng công thức:

V i

C R

 Tính song Chắn Rác

• Số khe hở cần thiết của song chắn rác

max 1

0.046

0.5 0.025 0.307

sQ

n: Số khe hở cần thiết của song chắn rác

V: vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn rác,v =0.3m/s

b: chiều rộng khe hở thường lấy từ 2.5 – 50 (mm), chọn b = 25 (mm)

k: hệ số tính đến khả năng thu hẹp của dòng chảy

h1: độ sâu nước ở chân song chắn tính bằng độ đầy trong mương dẫn nước đến song chắn rác.

• Chiều rộng của song chắn rác (Bs)

Bs = d ( n – 1 ) + b x n

Bs= 0.008 (13 – 1 ) + 0.025 x13 = 0.421 (m) = 421(mm)

d: chiều dầy thanh chắn d= 0.008m = 8mm (Trang 92, Xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp, Lâm Minh Triết).

• Tổn thất áp lực qua song chắn rác

Tổàn thất áp lực qua song chắn rác sạch ứng với lưu lượng nước thải qua song

cực đại có xét đến hình dạng của thanh chắn (theo Hoàng Huệ, xử lý nước thải, năm 2000) ta có:

θ

2

2 3 / 4

o s

d: chiều rộng lớn nhất của thanh chắn chọn W = 0.008m =8 (mm)

b: chiều rộng bé nhất của 1 khe b = 0.025(m) = 25 (mm)

Va: vận tốc chảy qua khe hở Va = 0.8 (m/s)

θ : góc nghiên của song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang

Ta có song chắn rác lấy rác thủ công có θ từ 45 – 60 0, chọn θ = 600

(Theo Hoàng Huệ, xử lý nước thải, năm 2000).

• Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác

)(166.0364.02

3.0421.0202

tg

B B

Bm : bề rộng mương dẫn Bm = 0.3 (m) = 300 (mm)

Bs : chiều rộng song chắn rác Bs = 0.421 (m) = 421 (mm)

ψ : góc mở rộng trước song chắn rác Theo quy phạm ψ = 20

• Chiều dài mở rộng sau song chắn rác

l2 = l1 : 2 = 0.166 : 2 = 0.083 (m) = 83 (mm)

• Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác

L = l1 + l2 + lbl = 0.166+ 0.083 + 1.5 = 1.749 (m) = 1749 (mm)

Trong đó:

Lbl : chiều dài buồn lắng chọn lbl = 1.5 (m) = 1500 (mm)

• Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác

H = h1 + hs + 0.5

H = 0.307+ 0.018 + 0.5 =0.825(m) = 825(mm)

Trong đó:

h1: chiều cao lớp nước trước song chắn rác

hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác 0.5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

• Chiều dài của mỗi thanh

0.825 sin sin 60

H

α = = 0,953 ( m )

ii Hầm tiếp nhận

 Thời gian lưu nước trong hầm tiếp nhận từ 10 – 30 phút, chọn t = 20 phút

 Thể tích của hầm tiếp nhận

max

166.666 20

55.333( )60

h b

hf: tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0.5m, chọn hf = 0.5m.

H: độ sâu lớp nước trong bể, H = 2m

Q: lưu lượng bơm trung bình, m3/s

ρ : khối lượng riêng của chất lỏng

Nước: ρ = 1000 kg/m3

g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2

η : hiệu suất của bơm, η = 0.73 – 0.93, chọn η = 0.8

H: cột áp bơm, mH2O

 Công suất thực tế của máy bơm

NTT = 1.5 x N = 1.5 x 1.9 = 2.88 (KW)

• Bảng 14 : Các thông số thiết kế hầm tiếp nhận

STT Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Kích thước

iii Bể điều hoà

 Thể tích bể

( )3 maxh 166.666 2 333.332

V = Q × = t × = m

Với t là thời gian lưu nước, chọn t = 23h.

 Diện tích bể là:

Chọn hình dạng bể điều hòa là hình chữ nhật, chiều sâu bể h = 3 m

( )2

333.332

111.111 3

V

h

Chọn kích thước bể: L B × = 22.3 5 × ( ) m .

Chọn chiều cao an toàn 0.5 m vậy chiều cao tổng cộng của bể: H = 3.5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: V = × × = L B H 22.3 5 3.5 334.5 × × = ( ) m3

 Tính toán lượng không khí cần thiết

• Lượng khí cần cung cấp cho bể