tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho khu công nghiệp tam Phước

tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho khu công nghiệp tam Phước

1.1 Đặt vấn đề

Nước ta thuộc nhóm các nước đang phát triển và đang trên đà hội nhập vớithế giới Vì vậy, các hoạt động kinh tế ngày càng phát triển đặc biệt là sự pháttriển của công nghiệp Những Khu công nghiệp, Khu chế xuất mọc lên rất nhiềutrong thời gian ngắn, thu hút nhiều lao động tạo điều kiện phát triển kinh tế chođất nước, địa phương

Cùng với sự phát triển về kinh tế là vấn đề ô nhiễm môi trường được đặt

ra, đặc biệt là sự phát triển công nghiệp không bền vững Trong đó việc khai thácvà sử dụng tài nguyên thiên nhiên không hợp lí, cùng với sự bùng nổ về dân số,

ý thức bảo vệ môi trường của người dân chưa cao đã dẫn đến môi trường bị ônhiễm nghiêm trọng

Trong quá trình hoạt động và phát triển công nghiệp đã phát sinh nhiềuloại chất thải làm ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường đất, nước, không khí … Bêncạnh đó, lượng chất thải này quá lớn nên vượt quá khả năng tự làm sạch của môitrường, lượng chất thải tồn đọng trong môi trường ngày càng nhiều khiến chấtlượng môi trường ô nhiễm ngày càng nặng

Nước ta, trước đây các vấn đề bảo vệ môi trường chưa được chú trọngnhiều nhưng hiện nay với các chính sách đổi mới của Nhà nước, các vấn đề liênquan tới môi trường đã được quan tâm nhiều hơn Nhà nước đã đề ra Tiêu chuẩnvề môi trường và Luật môi trường … đã góp phần kiểm soát và hạn chế được tìnhtrạng ô nhiễm môi trường Đặc biệt nước ta đang trên đà phát triển về côngnghiệp, do đó vấn đề môi trường tại các Khu công nghiệp cần được kiểm soátchặt chẽ Nhất là vấn đề về nước thải, phần lớn nước thải ở các Khu công nghiệpchưa được xử lý trước khi cho ra môi trường tự nhiên nên làm cho môi trườngnước tự nhiên ngày càng ô nhiễm nặng, nguồn nước sạch ngày càng trở nên khanhiếm

Hiện nay ở phía Nam, Đồng Nai là một tỉnh có tốc độ phát triển côngnghiệp nhanh, nhiều Khu công nghiệp mới ra đời Điển hình như Khu côngnghiệp Tam Phước, đây là Khu công nghiệp có qui mô lớn và đa dạng về ngànhnghề Tại đây, vấn đề xử lý môi trường được đặt ra rất bức thiết, nhất là vấn đềxử lý nước thải công nghiệp Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp với nội dung:“Tínhtoán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho Khu công nghiệp Tam Phước, tỉnhĐồng Nai”.

1.2 Mục tiêu của đề tài

Lựa chọn công nghệ và thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho Khucông nghiệp Tam Phước tỉnh Đồng Nai với công suất 1500m3/ngày đêm nhằmgiảm thiểu ô nhiễm cho nước thải

Nước thải sau xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường theo TCVN

5945 – 2005 ( cột A ) mục đích cấp nước sinh hoạt

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Một số phương pháp thực hiện được áp dụng trong luận văn như sau:

 Phương pháp thống kê số liệu: Phương pháp này nhằm thu thập và xử lýsố liệu đầu vào phục vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung:điều kiện địa chất, thủy văn, địa hình, lưu lượng thải, nồng độ các chất ô nhiễm

…

 Phương pháp so sánh: Phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lýnước thải đầu vào và ra theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6772: 2000 – chấtlượng nước thải – nước thải sinh hoạt – giới hạn ô nhiễm cho phép)

 Phương pháp phân tích chi phí lợi ích : Nhằm đánh giá hiệu quả kinh tếtrong quá trình xử lý nước thải của các phương án xử lý

 Phương pháp chuyên gia: lấy ý kiến của các chuyên gia về các nội dungliên quan đến luận văn.

1.4 Nội dung thực hiện của đề tài

 Trình bày khái quát các phương pháp xử lý nước thải

 Tìm hiểu tình hình xả nước thải của Khu công nghiệp Tam Phước

 Tìm hiểu nguồn phát sinh và tính chất nước thải của các nguồn xả thải

 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho Khu công nghiệp

 Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho Khu công nghiệp

 Tính toán chi phí đầu tư, chi phí quản lý vận hành và giá thành để xử lý1m3 nước thải

1.5 Giới hạn nghiên cứu

Tập trung nghiên cứu tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải của Khucông nghiệp Tam Phước, từ đó đưa ra biện pháp xử lý thích hợp để nước thải sauxử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945-2005)

Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 01 tháng 10 năm 2007 đến ngày 22tháng 12 năm 2007

2.1 Giới thiệu về Khu công nghiệp Tam Phước

Khu công nghiệp Tam Phước thuộc tỉnh Đồng Nai, nằm dọc quốc lộ 51,cách Thành phố Hồ Chí Minh 60 km và Thành phố Vũng Tàu là 30 km Đây là vịtrí thuận lợi cho giao thông đường thủy lẫn đường bộ

Đặc trưng khí hậu của vùng

Khu công nghiệp Tam Phước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa cậnxích đạo với khí hậu ôn hòa, ít chịu ảnh hưởng của thiên tai, đất đai màu mỡ(phần lớn là đất đỏ bazan), có hai mùa tương phản nhau (mùa khô và mùa mưa)

 Nhiệt độ cao quanh năm (nhiệt độ bình quân năm 2005 là: 26,30C) làđiều kiện thích hợp cho phát triển cây trồng nhiệt đới

 Lượng mưa tương đối lớn và phân bố theo vùng và theo vụ tương đốilớn khoảng 2.065,7mm phân bố theo vùng và theo vụ

 Độ ẩm trung bình năm 2005 là 80%

 Mực nước thấp nhất sông Đồng Nai năm 2005 là: 109,24m

 Mực nước cao nhất sông Đồng Nai năm 2005 là: 113,12m

Nhìn chung, điều kiện khí hậu ở tỉnh có nhiều thuận lợi cho sản xuất vàsinh hoạt, nhất là sản xuất nông nghiệp Khí hậu phù hợp với sinh thái của nhiềuloại cây trồng nhiệt đới, có thể phát triển nền nông nghiệp sản xuất hàng hóathương phẩm với khả năng đa dạng hóa sản phẩm Thêm vào đó với nền nhiệt,ẩm tương đối cao có tác động mạnh đến việc thúc đẩy tăng trưởng sinh khối, tăngnăng suất của các cây trồng Vì thế, Đồng Nai đã sớm hình thành những vùngchuyên canh cây công nghiệp ngắn và dài ngày, những vùng cây ăn quả nổitiếng,… cùng với nhiều cảnh quan thiên nhiên đẹp, tạo điều kiện thuận lợi chongành du lịch phát triển

Thời tiết không mưa bão như các vùng khác cũng là một thuận lợi để sinhhoạt và phát triển Hạn chế lớn nhất là về mùa khô lượng mưa ít, thường gây hạnvà thiếu nước cho sản xuất

Những biến động của các yếu tố khí hậu theo không gian và thời gian

 Diễn biến nhiệt độ Trong 5 năm gần đây nhiệt độ tại Đồng Nai vẫn có xu hướng tăng từ 0,1 0,20C Riêng thành phố Biên Hòa có mức tăng cao nhất tới 0,70C

Nhiệt độ bình quân năm 2005 là: 26,30C, chênh lệch nhiệt độ giữa thángnóng nhất và lạnh nhất là 4,20C Số giờ nắng trung bình trong năm 2005 là: 2.243giờ

Biến trình nhiệt độ trung bình năm 2002 nhìn chung cao hơn trung bìnhnhiều năm từ 0,4  0,80C Các tháng I, IV, V, VI,VII, X, XI và XII đều có chuẩnsai dương, trong đó tháng XII có chuẩn sai cao nhất trong năm từ 1,2  2,00C Cáctháng II, III, VIII và IX có một số nơi < trung bình nhiều năm ở mức (-) 0,4 0,10C

Tháng I có nhiệt độ thấp nhất: 24,3  26,60C, rồi tăng nhanh đến tháng IVđạt mức cao nhất: 28,5  29,70C (Trừ La Ngà muộn và sớm hơn 1 tháng, là tháng

II, III)

 Diễn biến mưaChế độ mưa, lượng mưa trung bình hàng năm khá cao 1.600 – 2.700 mm,nhưng chênh lệch lớn theo mùa Mùa mưa chiếm 84 - 88% tổng lượng mưa hàngnăm, lượng mưa trung bình tháng cao nhất là tháng VIII và tháng IX Mùa khôlượng mưa thường chỉ chiếm 4% tổng lượng mưa hàng năm, lượng mưa trung bìnhtháng thấp nhất là tháng II

Khu công nghiệp Tam Phước được thành lập theo quyết định số3576/QĐCT-UB ngày 06 tháng 10 năm 2003 Nằm trong vùng kinh tế trọng điểmphí Nam, có cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh nên đến nay Khu công nghiệp Tam Phướcđã có 58 doanh nghiệp đăng ký hoạt động trên diện tích 323,18 ha, trong đó có 36

doanh nghiệp đã đi vào hoạt động, 22 doanh nghiệp đã và đang đầu tư xây dựng.Đây cũng là Khu công nghiệp có hoạt động sản xuất đa dạng (nhưng chủ yếu tậptrung vào ngành công nghiệp chế biến gỗ) như: chế biến gỗ, gia công sản phẩmnhựa, gia công cơ khí, chế biến thực phẩm, chế biến nông sản, pha chế sơn, maymặc,… Đồng thời, Khu công nghiệp Tam Phước có vị trí nằm tách biệt với khudân cư xã Tam Phước, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai

Công ty TNHH Một thành viên Tín Nghĩa là đơn vị trực tiếp chịu tráchnhiệm về đầu tư và phát triển cơ sở hạ tầng Khu công nghiệp bao gồm cả vấn đềbảo vệ môi trường đối với Khu công nghiệp Tam Phước

Hiện tại, Khu công nghiệp Tam Phước đã có 58 nhà đầu tư thuộc nhiềuquốc gia như: Việt Nam, Mỹ, Pháp, Đài Loan, Hàn Quốc và Malaysia đã đầu tưvào Khu công nghiệp với các lãnh vực, ngành nghề kinh doanh như: chế biến gỗ,

cơ khí, may mặc, sản xuất vật liệu xây dựng, chế biến thực phẩm,…

Hiện nay, sau khi lấp đầy 100% diện tích đất cho thuê, Khu công nghiệptập trung đầu tư mở rộng các lĩnh vực dịch vụ bao gồm: khu trung tâm dịch vụ vàkhu nhà ở cho công nhân, cán bộ quản lý

2.2 Đặc điểm nguồn nước thải của Khu công nghiệp Tam Phước

Hiện nay, tại Khu công nghiệp Tam Phước có 58 doanh nghiệp đã hoạtđộng và đang triển khai xây dựng

a Dự án đã hoạt động sản xuất : 36 doanh nghiệp, trong đó:

 Ngành chế biến gỗ : 19 doanh nghiệp

 Ngành may mặc : 2 doanh nghiệp

 Ngành chế biến thực phẩm : 3 doanh nghiệp

 Ngành pha chế sơn : 2 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất nhựa : 3 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất giấy carton : 1 doanh nghiệp

 Ngành cơ khí : 1 doanh nghiệp

 Ngành xây dựng dân dụng : 2 doanh nghiệp

 Ngành giặt ủi : 1 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất gạch men : 1 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất thiết bị điện :1 doanh nghiệp

b Dự án đang triển khai : 22 doanh nghiệp, trong đó:

 Ngành chế biến gỗ : 10 doanh nghiệp

 Ngành chế biến nông sản : 1 doanh nghiệp

 Ngành xây dựng dân dụng : 1 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất ván ép : 1 doanh nghiệp

 Ngành may mặc : 1 doanh nghiệp

 Ngành chế biến nhựa : 1 doanh nghiệp

 Ngành gia công cơ khí : 1 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất chất xử lý : 1 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất bao bì : 1 doanh nghiệp

 Ngành sản xuất thức ăn gia súc : 1 doanh nghiệp

 Ngành gia công hàng mỹ nghệ : 1 doanh nghiệp

 Ngành thi công xây dựng lắp ráp : 1 doanh nghiệp

 Ngành kinh doanh vải sợi : 1 doanh nghiệp

Lượng nước thải trong Khu công nghiệp Tam Phước chủ yếu phát sinh từcác ngành công nghiệp chính như sau:

a Đối với ngành sản xuất và chế biến gỗ chủ yếu là nước thải phát sinh

từ quá trình xử lý bụi sơn, nước thải phần lớn chứa chất rắn lơ lửng vàdung môi hữu cơ

b Đối với ngành chế biến thực phẩm chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa

nguyên liệu và vệ sinh công nghiệp, nước thải chủ yếu nhiễm bẩn chấthữu cơ dễ phân hủy

c Đối với ngành sản xuất gạch men chủ yếu phát sinh từ quá trình vệ

sinh công nghiệp và từ quá trình tráng men, nước thải chứa chất rắn lơlửng và màu

d Đối với ngành may mặc nước thải phát sinh từ quá trình giặt có chứa

chất tẩy, chất bề hoạt động bề mặt và chất rắn lơ lửng

Nhìn chung, nước thải trong Khu công nghiệp Tam Phước phần lớn bị ônhiễm do nước thải nhiễm bẩn hữu cơ, đây là dạng ô nhiễm phổ biến rất đặctrưng và dễ phát hiện Hầu hết các chất hữu cơ đều có thời gian phân hủy ngắn,phát sinh mùi hôi lan tỏa ra không khí xung quanh, mức độ gây ô nhiễm phụthuộc vào công nghệ, qui mô sản xuất và công nghệ,…

2.3 Tính chất, lưu lượng nước thải của Khu công nghiệp Tam Phước

 Lưu lượng trung bình ngày : Q = 1500 m3 / ngày

 Lưu lượng cao điểm : Qmax = 125 m3/h (2 giờ/ngày)

 Hàm lượng COD : 500 mg/l

 Hàm lượng SS : 350 mg/l

 Hàm lượng BOD5 (200C) : 300 mg/l

 Hàm lượng Ptổng : 12 mg/l

 Hàm lượng Ntổng : 15 mg/l

2.4 Nguồn tiếp nhận và yêu cầu xử lý

Nước thải sau xử lý được đổ vào sông Đồng Nai Nước sông Đồng Naiđược dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường theoTCVN 5945 – 2005 (mục A) mục đích cấp nước sinh hoạt:

 Hàm lượng BOD5 : < 20 mg/l

 Hàm lượng COD : < 50 mg/l

 Hàm lượng cặn lơ lửng : < 50 mg/l

 Dầu mỡ động thực vật : < 10 mg/l

 Dầu mỡ khoáng : < 5 mg/l

 Coliform : 5.000 MPN/100 ml

3.1 Tổng quan về nước thải

Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùngđất bị ô nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thànhnước thải sinh hoạt, nước khí quyển và nước thải công nghiệp

3.1.1 Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh,….Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng Đặc điểm cơ bản củanước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (nhưcacbonhydrat, protein, mỡ); chất dinh dưỡng (photphat, nitơ); vi trùng; chất rắn vàmùi

3.1.2 Nước mưa

Được hình thành do mưa và chảy ra từ đồng ruộng Chúng bị ô nhiễm bởicác chất hữu cơ và vô cơ khác nhau Nước trôi qua khu vực dân cư, khu sản xuấtcông nghiệp có thể cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng,… Còn nướcchảy ra từ đồng ruộng mang theo chất rắn, thuốc sát trùng, phân bón…

3.1.3 Nước thải công nghiệp

Là loại nước thải xuất hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu vô

cơ và hữu cơ

a Nguồn gốc phát sinh

Trong hoạt động kinh tế, sản xuất, con người sử dụng một lượng lớn nướccấp Sau mục đích sử dụng, nước bị nhiễm bẩn trở thành nước thải chứa nhiều hợp

chất vô cơ, hữu cơ, dễ bị phân hủy thối rữa và chứa nhiều vi trùng gây bệnh vàtruyền bệnh nguy hiểm…

Tiêu chuẩn thải nước sản xuất được xác định dựa vào đơn vị sản phẩm haylượng thiết bị cần cấp nước, phụ thuộc vào công nghệ sản xuất, nguyên liệu tiêuthụ ban đầu và sản phẩm sản xuất Khi thiết kế sơ bộ thường tham khảo số liệucủa những xí nghiệp công nghiệp tương tự sẵn có

Thường ở giai đoạn lập quy hoạch thoát nước sản xuất, lượng nước sảnxuất thường lấy căn cứ vào lượng nước cấp tính bằng m3/(ha, diện tích khu côngnghiệp).Ví dụ như theo tài liệu Metcalf & Eddy – “Wastewater Engineering”:Khu công nghiệp bao gồm các nhà máy sản xuất ra sản phẩm khô, ít ngậm nước,lượng nước thải dao động từ 9 - 14m3/ha.ngày, Khu công nghiệp có các nhà máysản xuất ra các sản phẩm có ngậm nước loại trung bình, lượng nước thải dao độngtừ 14 - 28m3/ha.ngày

b Thành phần - Tính Chất:

Đặc điểm vật lý, hóa học và vi sinh nước thải:

Nước thải là hỗn hợp phức tạp thành phần các chất trong đó chất bẩn thuộcnguồn gốc hữu cơ thường tồn tại dưới dạng không hoà tan, dạng keo và dạng hoàtan Thành phần tính chất của nước thải được xác định bằng phân tích hoá lý và visinh nước thải

Đặc điểm vật lý:

Theo trạng thái vật lý, các chất bẩn trong nước thải được chia thành:

 Các chất không hoà tan ở dạng lơ lửng kích thước lớn hơn 10-4 mm, có thể

ở dạng huyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giấy, vải, cây cỏ…

 Các dạng tạp chất bẩn ở dạng keo với kích thứơc hạt trong khoảng 10-4-10

-6 mm

 Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ hơn 10-6 mm, có thể ở dạng phântử hoặc phân ly thành ion

Nồng độ các chất bẩn trong nước thải có thể đậm đặc hoặc loãng, tùythuộc vào tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt và lượng nước thải công nghiệp lẫnvào

Đặc điểm hoá học:

Nước thải chứa các hợp chất hoá học dạng vô cơ như sắt, magiê, canxi,silic và nhiều chất hữa cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác nhưcát sét, dầu mỡ Nước thải vừa xả ra có tính kiềm nhưng dần sẽ có tính axit vì thốirửa Các chất hữu cơ có thể xuất phát từ thực vật hay động vật Những chất hữu

cơ trong nước thải có thể chia thành các chất chứa Nitơ và Cacbon

Chất hợp chất chứa Nitơ như : Urê, protein, axit amin…

Các hợp chất chứa cacbon như: mỡ, xà phòng, hydrocacbon, xenlulô…

Đặc đ iểm sinh vật , vi sinh vật:

Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật chủ yếu là vi sinh với số lượng từ

105-106 tế bào /1ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vào nước thải là phân, nước tiểuvà đất cát

Tế bào vi sinh hình thành từ chất hữu cơ nên tập hợp vi sinh có thể coi làmột phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải Phần này sống, hoạt động,tăng trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải

Vi sinh trong nước thải thường được phân biệt theo hình dạng Vi sinh xử lýnước thải có thể phân thành 3 nhóm: vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật(Protozoa)

Vi khuẩn dạng nấm (Fungi Bacteria) có kích thước lớn hơn vi khuẩn vàkhông có vai trò trong quá trình phân hủy ban đầu của chất hữu cơ trong quá trìnhxử lý nước thải

Vi khuẩn dạng nấm phát triển thường kết thành lưới nổi trên mặt nước gâycản trở dòng chảy và quá trình thủy động học.

Nguyên sinh động vật đặc trưng bằng một vài giai đoạn hoạt động trongquá trình sống của nó Thức ăn chính là vi khuẩn nên chúng là chất chỉ thị quantrọng thể hiện hiệu quả xử lý sinh học của nước thải

3.1.5 Những thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước

Đánh giá chất lượng cũng như mức độ ô nhiễm nước cần dựa vào một sốthông số cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hóa học và sinhhọc đối với từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau

Các thông số cơ bản để đánh giá chất lượng nước là: pH, màu sắc, độ đục,hàm lượng chất rắn, các chất lơ lửng ( huyền phù), các kim loại nặng, oxi hòatan… Đặc biệt là 2 chỉ số BOD và COD Ngoài ra còn phải lưu ý đến các chỉ tiêuvề sinh học, đặc biệt là chỉ số E.coli

a Độ pH

Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải.

Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hòa hay không và tính lượng hóa chấtcần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn…

Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi các quá trình hòa tan hoặc keo tụ, làmtăng giảm vận tốc của các phản ứng hóa sinh xảy ra trong nước

b Hàm lượng các chất rắn

Các chất rắn có trong nước là:

 Các chất vô cơ là dạng các muối hòa tan hoặc không tan như đất đá ở

dạng huyền phù lơ lửng

 Các chất hữu cơ như xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh,

động vật phù du…, các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp

Chất rắn ở trong nước làm cản trở cho việc sử dụng và lưu chuyểnnước, làm giảm chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất, gây trở ngại cho việc nuôitrồng thủy sản

Chất rắn trong nước phân thành hai loại(theo kích thước hạt):

rắn dạng keo kích thước từ 10-6 đến 10-9m và chất rắn hòa tan (các ion và phân tửhòa tan)

 Chất rắn không qua lọc có đường kính trên 10-6m: các hạt là xác rongtảo, vi sinh vật có kích thước 10-5 – 10-6m ở dạng lơ lửng; cát sạn, cát nhỏ có kíchthước trên 10-5m có thể lắng cặn

 Tổng chất rắn (TS) được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau

khi cho bay hơi 1l mẫu nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 1030C cho đến khitrọng lượng không đổi Đơn vị tính là mg hoặc g/l

(SS) là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh, khi lọc 1lmẫu nước qua phễu lọc Giooch rồi sấy khô ở 103 -1050C tới khi trọng lượngkhông đổi Đơn vị tính là mg hoặc g/l

tổng chất rắn với huyền phù: DS = TS – SS

Đơn vị tính là mg hoặc g/l

khi nung lượng chất rắn huyền phù SS ở 5500C trong khoảng thời gian xác định.Thời gian này phụ thuộc vào loại mẫu nước (nước cống, nước thải hay bùn)

Đơn vị tính là mg/l hoặc % của SS hay TS

Hàm lượng chất rắn bay hơi trong nước thường biểu thị cho chất hữu cơ cótrong nước.

 Chất rắn có thể lắng: chất rắn có thể lắng là số ml phần chất rắn của 1l

mẫu nước đã lắng xuống đáy phễu sau một khoảng thời gian

Đơn vị tính là ml/l

c Màu

Nước có thể có màu, đặc biệt nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏnâu

 Các chất hữu cơ có trong xác động thực vật phân rã tạo thành

 Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hòa tan

 Nước có chất thải công nghiệp (crom, tamin, lignin)

Màu của nước được phân thành 2 dạng: màu thực do các chất hòa tan hoặcdạng hạt keo; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo thành.Trong thực tế người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ cácchất không tan Có nhiều phương pháp xác định màu của nước, nhưng thườngdùng ở đây là phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn thường làclorophantinat coban

d Độ đục

Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giớithủy sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnhhưởng đến khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong nước, gây giảmthẩm mỹ và làm giảm chất lượng của nước khi sử dụng Vi sinh vật có thể bị hấpphụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn

Đơn vị chuẩn của độ đục là sự cản quang do 1mg SiO2 hòa tan trong 1lnước cất gây ra: 1 đơn vị độ đục = 1mg SiO2/l nước

Độ đục càng cao nước nhiễm bẩn càng lớn.

Độ đục cũng có thể đo bằng số đo trên máy so màu quang điện với kínhlọc màu đỏ có bước sóng 580 - 620nm

e Oxi hòa tan (DO)

Oxi hòa tan trong nước rất cần cho sinh vật hiếu khí Bình thường oxi hòatan trong nước khoảng8 – 10mg/l, chiếm 70-85% khi oxi bão hòa Mức oxi bãohòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu

cơ, vào hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hóa học và vậtlý của nước Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều chocác quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng

Phân tích chỉ số oxi hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọngđánh giá sự ô nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lý thích hợp

Phân tích DO thường dùng 2 phương pháp: phương pháp Iod và phươngpháp đo oxi hòa tan bằng điện cực oxi với màng nhạy bằng các máy đo

f Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD)

Nhu cầu oxi sinh hóa là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ cótrong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) tự hoại, hiếu khí Quá trình nàyđược gọi là quá trình oxi hóa sinh học:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O

Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chấtcủa chất hữu cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng nhưvào một số chất có độc tính ở trong nước Bình thường 70% nhu cầu oxi được sửdụng trong 5 ngày đầu, 20% cho 5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày thứ 20 và 100%

ở ngày thứ 21

Xác định BOD được dùng rộng rãi trong kĩ thuật môi trường để:

 Tính gần đúng lượng oxi cần thiết oxi hóa các chất hữu cơ dễ phân hủycó trong nước thải

 Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý

 Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình

 Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồnnước Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng oxi cần thiết để phân hủyhoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học, mà chỉ xác định lượng oxi cầnthiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 200C trong bóng tối (để tránh hiện tượng quanghợp ở trong nước) Chỉ số này được gọi là BOD5

g Nhu cầu oxi hóa học (COD)

Chỉ số này được dùng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ củanước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên

COD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơcó trong mẫu nước thành CO2 và nước

h Mùi

Mùi của nước thải còn mới thường không gây ra các cảm giác khó chịu,nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ được tỏa ra khi nước thải bịphân hủy sinh học dưới điều kiện yếm khí Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất làhydrosunfua (H2S), và một số hợp chất khác như: mùi hắc của phenol, mùi hôicủa mercaptan, mùi cá ươn của amin, mùi thịt thối của diamin….Nước thải côngnghiệp có thể có mùi đặc trưng của từng loại hình sản xuất và sự phát sinh mùimới trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp

i Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phầnlớn các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đều ứng dụng các quá trình xử lý sinhhọc, mà các quá trình đó thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ Nhiệt độ củanước thải ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật, đến sự hòa tan oxy trongnước Ngoài ra nó còn liên quan đến quá trình lắng hạt cặn

Nhiệt độ của nước thải thường thay đổi theo mùa và vị trí

j Chỉ số LC 50 (nồng độ thấp nhất gây ức chế 50% sinh vật thí nghiệm)

Phương pháp thử độc tính của nước đối với sinh vật thí nghiệm dựa trênnguyên lý các chất độc có trong nước ảnh hưởng đến đời sống sinh vật nuôi trongnước, như cá hoặc bèo tấm, vi tảo…

Thử độc tính của nước thải (trước và sau khi xử lý) nhằm xác định sự nguyhiểm của nước thải đối với hệ sinh thái nước, nghiên cứu khả năng xử lý sinh họcvà đưa ra tiêu chuẩn chất lượng nước cho giới thủy sinh

Các sinh vật thí nghiệm thường là các chủng nhạy cảm đối với các chất cótính độc, rất nhạy cảm đối với các chất gây ô nhiễm nước Các đối tượng này phảilà dòng thuần chủng, được nhân giống để có sự đồng đều về sinh trưởng Sau đóđược đưa vào các dịch thí nghiệm với các nồng độ pha loãng của nước thải Sau96h nuôi, xác định nồng độ nước thải thấp nhất ảnh hưởng đến sinh trưởng của50% sinh vật thí nghiệm

Chỉ số này được gọi là LC50

Qua chỉ số LC50 cho phép xác định được nồng độ nước thải thấp nhất gâytác dụng ức chế đến sinh vật thí nghiệm, đồng thời cũng cho biết sơ bộ về độctính của nước thải để có thể đề ra các biện pháp tiếp theo: xác định chất gây độc,xử lý hấp phụ hoặc loại bỏ các chất độc…

k Chỉ số vệ sinh (E.coli)

Trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện…bịnhiễm nhiều vi sinh vật gây bệnh Trong đó thường là các bệnh về đường tiêuhóa, tả, thương hàn…

Thường chọn E.coli làm vi sinh vật chỉ thị cho chỉ tiêu vệ sinh với lý do:

 E.coli đại diện cho nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong việc đánh giámức độ vệ sinh và nó có đủ các tiêu chuẩn lí tưởng cho vi sinh vật chỉ thị

 Nó có thể xác định theo phương pháp phân tích vi sinh vật học thôngthường ở các phòng thí nghiệm và có thể xác định sơ bộ trong điều kiện thực địa

l Kim loại nặng và các chất độc hại

Kim loại nặng trong nước thải có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xửlý, nhất là xử lý sinh học Các kim loại nặng độc hại bao gồm: niken, đồng, chì,coban, crôm, thủy ngân, cadmi… Ngoài ra còn có một số nguyên tố độc hại khácnhư: xianua, Bo,….kim loại nặng thường có trong nước thải của một số ngành côngnghiệp hóa chất, xi mạ, dệt nhuộm và một số ngành công nghiệp khác Trongnước thải chúng thường tồn tại dưới dạng cation và trong các liên kết với các chấthữu cơ và vô cơ

3.2 Các phương pháp xử lý nước thải

Các loại nước thải đều chứa tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất khácnhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những hợp chấttan trong nước Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, là sạch lại nước và cóthể đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa vào tái sử dụng Để đạt được những mụcđích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọnphương pháp xử lý thích hợp

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

 Xử lý bằng phương pháp cơ học

 Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học

 Xử lý bằng phương pháp sinh học

 Xử lý bằng phương pháp tổng hợp

3.2.1 Phương pháp cơ học

Mục đích của phương pháp này là tách chất rắn có kích thước lớn ra khỏinước thải Các chất thải rắn được tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ họcnhư song chắn rác, lắng sơ bộ trước khi đưa nước thải vào hệ thống xử lý tiếptheo, nhằm làm giảm nồng độ ô nhiễm và giảm được chi phí xử lý nước thải

a Song chắn rác

Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô (chủ yếu là rác) cótrong nước thải ở trước song chắn rác

b Lưới lọc

Sau chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịnhơn ta có thể đặt thêm lưới lọc Các vật thải được giữ trên mặt lọc, phải cào lấy

ra để khỏi làm tắc dòng chảy

c Bể lắng cát.

Thường dùng để chắn giữ các hạt cặn có kích thước lớn mà chủ yếu là cát.Việc cát lắng trong các bể lắng khác gây khó khăn cho công tác lấy cặn Ngoài racặn có cát thì có thể làm cho các ống dẫn bùn của các bể lắng không hoạt độngđược, máy bơm chóng hỏng

Bể lắng cát: bể lắng cát đứng, bể lắng cát ngang, bể lắng cát tiếp tuyến vàbể lắng cát làm thoáng Trong đó thông dụng nhất là bể lắng ngang.

d Các loại bể lắng

Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan rakhỏi nước Ngoài lắng cát, sỏi trong quá trình xử lý cần phải lắng các chất rắn lơ lửng, bùn, cặn sinh học… nhằm làm cho nước trong Nguyên lý làm việc của cácbể này đều dựa trên cơ sở trọng lực

Tùy theo yêu cầu công trình xử lý cần thiết của nước thải mà ta dùng bểlắng như là công trình xử lý sơ bộ trước khi đưa tới những công trình xử lý phứctạp hơn, cũng có thể là dùng bể lắng như là công trình xử lý cuối cùng

Các loại bể lắng: lắng đứng, lắng ly tâm, lắng ngang.

e Bể tách dầu mỡ

Trong nước thải của một số ngành sản xuất đồ ăn uống, chế biến bơ sữa, épdầu…thường có chứa dầu mỡ Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trênmặt nước nên khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít kín các lỗ hỏng ở vật liệu lọc hoặclàm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank

Dầu mỡ nổi trên mặt nước chỉ cần làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợiquét trên mặt nước là có thể thu dầu mỡ Kết hợp bể tách dầu mỡ làm bể lắng đợt

1 ngay trước công trình xử lý sinh học

f Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơntrọng lượng riệng của nước, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo thành bông(bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2)

Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bểlắng radian.

g Bể điều hòa

Bể điều hòa có nhiệm vụ duy trì dòng thải và nồng độ vào các công trìnhxử lý, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượngcủa nước thải gây ra, đồng thời nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý sinh học

h Lọc cơ học

Lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏkhỏi nước mà bể lắng không thể lắng được Trong các loại phin lọc thường có loạiphin lọc dùng vật liệu lọc dạng tấm và loại hạt Vật liệu lọc dạng tấm có thể làmbằng tấm thép có đục lỗ hoặc bằng thép không gỉ, nhôm, niken… và cả các loạivải khác nhau (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp) Tấm lọc cần có trở lựcnhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc

Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than cốc, sỏi, đá nghiền, than bùn….Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp về bề mặt riêng Quá trìnhlọc có thể xảy ra dưới áp lực của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suấtcao trước vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc

Các phin lọc làm việc sẽ tách các phần tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửngkhó lắng khỏi nước Các phin lọc làm việc không hoàn toàn dựa vào nguyên lý cơhọc Khi nước qua lớp lọc, dù ít dù nhiều cũng tạo ra lớp màng trên bề mặt cáchạt vật liệu lọc Màng này là màng sinh học Do vậy, ngoài tác dụng tách cácphần tử tạp chất phân tán ra khỏi nước, các màng sinh học cũng đã biến đổi cácchất hòa tan trong nước thải nhờ quần thể vi sinh vật có trong màng sinh học

Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào bề mặt vật liệu lọc dần dần bít cáckhe hở của lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngừng chảy Trong quá

trình làm việc người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên và cho nướcrửa đi từ dưới lên trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc.

Trong xử lý nước thải thường dùng loại thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọckín, lọc hở Ngoài ra còn dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, cácmáy vi lọc hiện đại Đặc biệt là đã cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần túy làlọc cơ học thành lọc sinh học, trong đó vai trò của màng sinh học được phát huynhiều hơn

3.2.2 Phương pháp hóa lý và hóa học

Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóalý diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào Các phương pháp hóa học làoxi hóa, trung hòa, đông keo tụ Thông thường các quá trình keo tụ thường đi kèmvới quá trình trung hòa hoặc các hiện tượng vật lý khác Những phản ứng xảy ra làphản ứng trung hòa, phản ứng oxi hóa-khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc cácphản ứng phân hủy các chất độc hại

a Trung hòa

Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau Muốn nước thải được xửlý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH vềvùng 6,6 – 7,6

Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dungdịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa nước thải

liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy, trước hết cần phảitrung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng lại với nhau Quá trìnhtrung hòa điện tích các hạt được gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo cácbông 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 cónguồn gốc silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hiđroxit sắt vàhiđroxit nhôm mang điện tích dương Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, cáchạt mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau tạo thành các tổ hợp các phân tử,nguyên tử hay các iôn tự do Các tổ hợp này chính là các hạt bông keo Có 2 loạibông keo: bông keo kị nước và loại ưa nước Loại ưa nước thường ngậm thêm cácphân tử nước cùng vi khuẩn, vi rut… Loại keo kị nước đóng vai trò chủ yếu trongcông nghệ xử lý nước nói chung và xử lý nước thải nói riêng

Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là muối sắt hoặc muốinhôm

Muối sắt có ưu điểm hơn muối nhôm trong việc làm đông tụ các chất lơlửng 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

Trong quá trình tạo thành bông keo của hiđroxit nhôm hoặc sắt, người tathường thêm chất trợ đông tụ Chất hay dùng nhất là polyacrylamit Việc dùngcác chất bổ trợ này làm giảm liều lượng các chất đông tụ, giảm thời gian của quátrình đông tụ và nâng cao được tốc độ lắng của các bông keo

c Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào nướcmà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ đượcvới hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính caohoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính,silicagen, keo nhôm và một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉtro, xỉ mạc sắt… Trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Than hoạttính có 2 loại dạng: bột và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ Các chất hữu cơ,kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ Phương pháp này có thể hấpphụ được 58 - 95% các chất hữu cơ và màu

d Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi 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 bề mặt nước Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phân tử dính rakhỏi nước Thực chất đây là quá trình tách bọt hoặc làm đặc bọt Trong một sốtrường hợp, quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chấthoạt động bề mặt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào phalỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn, khi khối lượng riêng của tậphợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lênbề mặt Tùy theo phương thức cấp khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm cácdạng sau:

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

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

e Trao đổi ion

Thực chất của phương pháp trao đổi iôn là một quá trình trong đó các iôntrên bề mặt của chất rắn trao đổi với các iôn có cùng điện tích trong dung dịch khitiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi iôn) Chúng hoàntoàn không tan trong nước

Phương pháp này được dùng làm sạch nước nói chung, trong đó có nướcthải, loại ra khỏi nước các iôn kim loại như Zn, Cu, Cr… Cũng như các hợp chấtchứa asen, phospho, xianua và cả chất phóng xạ

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên hoặc tổng hợp

 Các chất này có nguồn gốc tự nhiên gồm có zeolit, đất sét, fenspat,nhôm silicat Na2O Al2O3.nSiO2.mH2O (có tính chất trao đổi cation), chất fluorapatit [Ca5(PO4)3]F và hidroxit apatit [Ca5(PO4)3]OH

 Các chất vô cơ tổng hợp có khả năng trao đổi ion là silicagen,pecmutit (chất làm mềm nước), có oxit khó tan và hidroxit của một số kim loạinhư nhôm, crom, ziriconi…

 Các chất hữu cơ tự nhiên có khả năng này gồm chất mùn có trongđất, các chất dẫn xuất sulfo từ than, các chất điện li cao phân tử… Các chất ionithữu cơ tự nhiên có độ bền cơ học, hóa học thấp, dung lượng không lớn

 Các chất trao đổi iôn là hợp chất hữu cơ tổng hợp rất phong phú.Chúng là các cao phân tử, có bề mặt riêng lớn Các hyđrô của chúng tạo thànhlưới không gian với các nhóm chức năng trao đổi ion cố định Các loại nhựa tổnghợp cũng có tính chất trao đổi ion, người ta chia thành 2 loại: anionit và cationit.Nhựa anionit có độ bền nhiệt kém hơn nhựa cationit

Cả 2 loại nhựa này thường được tạo hình ở dạng hạt và khi sử dụng đượcchứa trong các cột để xử lý khi nước đi qua.

f Khử khuẩn

Dùng các hóa chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyênsinh, giun, sán… để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồnvà tái sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc chất tác nhânvật lý, như ozon, tia tử ngoại…

Hóa chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinhvật trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc bay hơi, khôngcòn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác

Các chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước javel, vôiclorua, các hypoclorit, cloramin B… đây là các hợp chất của clo, đảm bảo là cácchất khử khuẩn đáp ứng được các yêu cầu trên, đồng thời cũng là các chất oxihóa

Trong quá trình xử lý nước thải, công đoạn khử khuẩn thường được đặt ởcuối quá trình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn

Phương pháp hóa học dùng trong xử lý nước thải cũng rất đa dạng và phứctạp Đối với những nước thải có tỷ số COD/BOD > 2 chúng ta cần phải tính kỹnên dùng các phương pháp xác định chính xác các chất gây ô nhiễm nước khó bịphân hủy bằng vi sinh vật để tìm ra các tác nhân và biện pháp loại bỏ chúng rakhỏi nước, đặc biệt là trong nước không được chứa các chất độc và tạp chất, cácmuối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ chophép… thì vi sinh vật mới có thể sống và phát triển Như vậy mới có thể làm sạchnước thải bằng phương pháp sinh học tiếp theo

3.2.3 Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của visinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trìnhhoạt động của chúng cho kết quả là các hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóavà trở thành những chất vô cơ các chất khí đơn giản và nước

Cho đến nay người ta đã xác định được rằng, các vi sinh vật có thể phânhủy được tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơtổng hợp nhân tạo Mức độ phân hủy và thời gian phân hủy phụ thuộc trước hếtvào cấu tạo các chất hữu cơ, độ hòa tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnhhưởng khác

Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng hợp chất hữu cơ và một số chấtkhoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình ding dưỡng làmcho chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thờilàm sạch (có thể là gần hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phântán nhỏ Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tánthô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ Đối với các tạp chất vô cơ cótrong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các chất sulfit, muốiamon, nitrat…các chất chưa bị oxi hóa hoàn toàn Sản phẩm của các quá trìnhphân hủy này là khí CO2, H2O, khí N2, ion sulfat…

Dựa vào điều kiện tiến hành, phương pháp xử lý sinh học được chia thànhhai loại:

 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

3.2.3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

a Ao hồ sinh học

xử lý nước thải trong các ao hồ ổn định là phương pháp xử lý đơn giản nhấtvà đã được sử dụng từ thời xa xưa Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao,vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lí đơn giản và hiệu quả cũng khácao

Qui trình xử lý theo phương pháp ao hồ sinh học khá đơn giản và được tómtắt như sau:

Nước thải ->loại bỏ rác, cát sỏi… -> các ao hồ ổn định -> nước đã xử lý

Cơ sở khoa học của phương pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch củanước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phânhủy thành các chất khí và nước Như vậy, quá trình làm sạch không phải thuầnnhất là quá trình hiếu khí, mà còn có quá trình tùy tiện và kị khí

Ao hồ hiếu khí là loại ao nông 0,3 – 0,5(m) có quá trình oxi hóa các chấtbẩn hữu cơ chủ yếu là các vi sinh vật hiếu khí Loại ao hồ này gồm có: hồ làmthoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo

Hồ hiếu khí tự nhiên oxi từ không khí dễ dàng khuếch tán váo lớp nướcphía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển, tiến hành quanghợp thải ra oxi Để đảm bảo cho ánh sáng qua nước, chiều sâu hồ phải nhỏ,thường là 30-40cm do chiều sâu như vậy diện tích hồ càng lớn càng tốt Tải củahồ (BOD) khoảng 250-300 (kg/ha.ngày) Thời gian lưu nước từ 3 – 12 ngày

Do ao nông, diện tích lớn đảm bảo điều kiện hiếu khí cho toàn bộ nướctrong ao (từ mặt thoáng tới đáy) Nước lưu trong ao tương đối dài, hiệu quả làmsạch có thể tới 80-95% BOD, màu nước có thể chuyển sang dần màu xanh củatảo

Vi khuẩn

Tảo mới

Chất hữu cơ

Năng lượng mặt trời

Vi khuẩn mới

PO ,H O 423- 32

Hình 1 Quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật hiếu khí

Ao hồ kị khí là loại ao sâu, ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí Các visinh vật kị khí hoạt động sống không cần oxi của không khí Chúng xử dụng oxi ởcác hợp chất như nitrat, sulfat… để oxi hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ,các loại rượu và CH4, H2S, CO2… và nước

Ao hồ kị khí thường dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy Loại

ao hồ này có thể tiếp nhận loại nước thải (kể cả nước thải công nghiệp) có độnhiễm bẩn lớn, tải BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo Nước thảilưu ở hồ kị khí thường sinh ra mùi hôi thối khó chịu Vì vậy không nên bố trí cácloại ao hồ này gần khu dân cư và xí nghiệp chế biến thực phẩm

Để duy trì điều kiện kị khí và giữ ấm nước trong hồ trong những ngày mùađông giá lạnh, chiều sâu hồ là khá lớn (từ 2-6(m), thông thường lấy ở khoảng 2,5-3,5(m)

Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế Đó là loại kết hợp có 2 quá trìnhsong song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có đều ở trong nước vàphân hủy kị khí (sản phẩm chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy

Đặc điểm của ao hồ tùy nghi xét theo chiều sâu có 3 vùng: lớp trên là vùnghiếu khí (vi sinh vật hiếu khí hoạt động), vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện (vi sinhvật tùy nghi hoạt động) và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí (vi khuẩn lên menmetan hoạt động).

Nguồn oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn trongnước nhờ khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo quang hợp dưới tácdụng của ánh sáng mặt trời Nồng độ oxi hòa tan ban ngày nhiều hơn ban đêm.Vùng hiếu khí chủ yếu ở lớp nước phía trên mặt ao hồ có độ sâu tới 1m

Vùng kị khí xảy ra ở lớp đáy hồ Ơû đây các chất hữu cơ bị phân hủy kị khísinh ra các chất khí CH4, H2S, N2, CO2 (chủ yếu là CH4) Do vậy quá trình phânhủy kị khí các chất hữu cơ còn gọi là quá trình lên men metan) Quá trình này phụthuộc nhiều vào nhiệt độ, ở nhiệt độ cao quá trình lên men metan xảy ra nhanhhơn Phân hủy kị khí các chất hữu cơ thường sinh ra các sản phẩm dạng khí cómùi thối khó chịu và có thể còn bị cháy nổ hoặc gây nhiễm độc bầu không khí, cókhi gây chết người khi ngửi phải hỗn hợp khí thoát ra từ các bể kị khí với nồng độcao

Trong hồ thường hình thành hai tầng phân cách nhiệt: tầng nước ở phíatrên có nhiệt độ cao hơn lớp ở dưới Tầng trên có tảo phát triển, tiêu thụ CO2 làmcho pH chuyển sang kiềm Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi chết và tự phânlàm cho nước thiếu oxi hòa tan, ảnh hưởng đến vi sinh vật hiếu khí, còn các visinh vật kị khí tùy tiện hoạt động mạnh Trong trường hợp này nên khuấy đảonước hồ để tránh cho hồ bị quá tải chất hữu cơ

Xây hồ nên chọn chiều sâu vào khoảng 1 – 1,5m, tỉ lệ chiều dài và chiềurộng là 1:1 hoặc 2:1 Những nơi có nhiều gió, diện tích hồ nên cho rộng, cònnhững nơi ít gió xây hồ có nhiều ngăn Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm,có thể phải phủ một lớp đất sét dày 15cm Bờ hồ nên gia cố chắc chắn để chốngxói lở

b Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý nước thải được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọclà dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như điqua lọc, nhờ có oxi trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinhvật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống,lượng oxi càng ít và quá trình oxi hóa các chất hữu cơ càng giảm dần Cuối cùngđến độ sâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat Đã xác định được quá trình oxihóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1,5m Vì vậy, các cánh đồng tưới vàbãi lọc chỉ được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1,5m so vớimặt đất

Cánh đồng tưới có 2 chức năng: xử lý nước thải và tưới bón cây trồng Tùychức năng nào là chính, cánh đồng tưới sẽ là cánh đồng tưới công cộng hay cánhđồng tưới nông nghiệp hoặc chỉ làm chức năng xử lý nước thải gọi là bãi lọc (còngọi là cánh đồng lọc) Đối với cánh đồng tưới nông nghiệp, ngoài khả năng làmẩm đất còn phải đáp ứng các chất dinh dưỡng (N,P,K) cho cây trồng Việc dùngnước thải tưới bón cho cây trồng có thể tăng năng suất lên 2 – 4 lần, nhất là cánhđồng cỏ gấp 5 lần

Nước thải trước khi đưa vào các cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cần qua xử lý

sơ bộ: qua chắn rác để loại bỏ rác, các vật thô cứng, qua lắng cát loại bỏ cát sỏivà các tạp chất nặng, loại bỏ dầu mỡ và có thể qua lắng 1 Loại bỏ dầu mỡ vàmột phần các chất huyền phù tránh cho các lỗ hổng và mao quản lớp đất mặt bịlấp kín làm giảm sự thoáng khí, ảnh hưởng xấu đến khả năng oxi hóa các chấtbẩn của hệ vi sinh vật Nếu trường hợp lưu lượng nước thải lớn cần phải có bểđiều hòa sau khi xử lý sơ bộ Thời gian lưu nước ở đây là 6-8 giờ

Quết định xử lý nước thải bằng các cánh đồng tưới và bãi lọc được tínhtoán theo các yêu cầu:

 Đảm bảo vệ sinh cho cộng đồng và cho các sản phẩm cây trồng

 Đảm bảo tưới bón cho cây trồng, không gây ô nhiễm nguồn nướcngầm và nước sau khi xử lý có thể đổ vào các thủy vực.

Các cánh đồng tưới nên xây dựng ở những nơi đất cát hoặc pha cát, khôngnên xây dựng ở nhửng vùng đất sét ( có thể được ở những nơi á sét, nhưng cầntính toán đủ nước tưới cho nhu cầu sinh lí của cây và đất có thể thấm kịp)

Cánh đồng tưới cần san lấp phẳng hoặc dốc không đáng kể rồi chia thànhcác ô Mỗi ô có diện tích không nhỏ hơn 3 ha Tùy địa hình, tính chất đất đai vàphương thức canh tác, kích thước các ô này có thể lớn hơn: khoảng 5-8 ha đối vớicác cánh đồng tưới, còn bãi lọc nhỏ hơn Mỗi ô có chiều dài khoảng 300-450m,chiều rộng không quá 100-200m Các ô này được ngăn bằng các bờ đất Nướcthải đưa vào các ô nhờ hệ thống mương: mương chính, mương phân phối Sốlượng ô trong một công trình không ít hơn 3 ô

Nước sau khi thấm qua đất được htu về hệ thống tiêu nước là các ống ngầmđặt dưới các ô với độ sâu 1,2-2 m và các mương máng hở bao quanh công trình( cánh đồng tưới hoặc bể lọc )

Có trường hợp không thu nước sau khi xử lý để đổ vào các nguồn nướcngầm mà cho nước ngấm sâu vào lòng đất Trường hợp này nên tính lượng nướcđủ, nếu dư khả năng có thể gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm

Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc đạt được hiệu quả như sau:BOD20 còn 10-15mg/l, NO3- là 25mg/l, vi khuẩn giảm đến 99,9% Nước thu khôngcần khử khuẩn có thể đổ được vào các thủy vực

Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc có thể áp dụng cho nhữngvùng dân cư lớn Kỹ thuật này đã tận dụng được:

 Đặc tính hóa lí của nền đất: lọc, hấp phụ, trao đổi ion, khả năng

thấm nước và giữ nước, giữ cặn vẩn và các cá thể sinh vật nhỏ

 Đặc tính sinh học của nền đất: tác động của vi sinh vật và cây cỏ.

Trong kỹ thuật này, việc dùng nước thải để tưới được quan tâm nhất Nướcđược dẫn vào các kênh mương, rồi phân tán bằng cách tưới tiêu Độ thấm của đấtcần vừa phải và thường xuyên có tiêu thoát nước Lượng nước tưới tùy theo loạicây trồng, loại đất và điều kiện khí hậu Lượng nước tưới cần thiết, kể cả nướcmưa, bằng lượng nước tự nhiên và lượng nước cần cho cây trồng ( thoát hơi nướcvà phát triển) Lượng nước này thay đổi theo thời gian sinh trưởng, phát triển củacây trồng, theo mùa trong năm Cũng cần tính đến cả sự cân đối các yếu tố dinhdưỡng của cây trồng: cây cối có thể hấp phụ được 40% lượng nitơ, 90% lượngphospho và kali hòa tan trong nước thì lượng chất hữu cơ đưa vào cánh đồng tướivào khoảng 5-20kg BOD5/ ha.ngày.

Khó khăn lớn nhất trong áp dụng kỹ thuật tưới ở đây là: diện tích tưới cốđịnh phải lớn và nhu cầu tưới đều đặn trong năm Với cây trồng thường chỉ tướiđược 3-6 tháng trong 1 năm Với đồng cỏ không được tưới trong mùa mưa vàtrong tháng trước khi chăn thả Với những cây trồng lớn (như rừng dương) thườngđược phép tưới rộng rãi hơn Cần có một kế hoạch tổng thể việc tưới nước chocác loại cây trồng trong các cánh đồng tưới và có một quy hoạch thiết kế các kỹthuật xử lý nước thải hỗ trợ, như xử lý bằng các ao hồ sinh học, để đảm bảo nướcthải được làm sạch trước khi đổ vào nguồn

Nước thải trước khi đưa đi tưới được xử lý sơ bộ làm cho nước có tốc độthấm qua nước sẽ nhanh và ổn định hơn, hiệu quả xử lý sẽ cao hơn

2

H S Mặt trời

2 CO

Nếu không có O ở lớp phía trên của hồ có thể sinh ra khí có mùi 2

O (các giờ chiếu sáng trong ngày)

Vùng hiếu khí 4

2

Vùng tùy tiện

2 4 2 2

CO

3 NH

PO , 3- Tế bào mới

H S + 2O H SO

Vùng

kỵ khí

2 3

CO + NH + H S + CH

2 O Tế bào chết

Vi khuẩn Tế bào chết

3- 4 3

Tế bào mới

Chất thải hữu cơ

Chất rắn có

thể lắng

Hình 2: Sơ đồ hồ hiếu khí tùy nghi

3.2.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

 CÁC PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ:

Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank là công trình bê tông cốt théphình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp người ta chế tạo cácAerotank bằng sắt thép hình khối trụ Thông dụng nhất hiện nay là các Aerotankhình bể khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí,khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóachất bẩn hữu cơ có trong nước

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạnghòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank Các chất lơ lửng này và một sốchất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Các chất lơ lửnglà nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặnbông Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước Chính vì vậy, xử lý nước thải

ở Aerotank được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể visinh vật Các hạt cặn bông này cũng chính là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là cácbông cặn có màu nâu sẫm, chứa các chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải là nơi cư trúcho các vi khuẩn cùng các sinh vật bậc thấp khác, như nguyên sinh động vật sốngvà phát triển Trong nước thải có các hợp chất hữu cơ hòa tan – loại hợp chất dễ

bị vi sinh vật phân hủy nhất Ngoài ra, còn có loại hợp chất hữu cơ khó bị phânhủy hoặc loại hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở dạng keo - các dạng hợp chấtnày có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzim ngoại bào, phân hủythành các chất đơn giản hơn rồi sẽ tẩm thấu qua màng tế bào và bị oxi hóa tiếpthành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 vànước Các hợp chất hữu cơ ở dạng keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hòa tanlà các hợp chất bị oxi hóa bằng vi sinh vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn

Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong Aerotank qua 3 giaiđoạn:

 Giai đoạn thứ nhất: Tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi Ơû giai

đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinhvật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thảirấy phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít Sau khi vi sinh vật thíchnghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượngtiêu thụ oxi tăng cao dần

 Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi

cũng ở mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bịphân hủy nhiều nhất

Hoạt động enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tớimức cực đại và kéo dài trong một thời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzim oxihóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinhkhối vi sinh vật) tới mức ổn định

Qua các thông số hoạt động của Aerotank cho thấy ở giai đoạn thứnhất tốc độ tiêu thụ oxi (hay tốc độ oxi hóa) rất cao, có khi gấp 3 lần ở giai đoạn2

 Giai đoạn 3: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng

(hầu như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ oxi tăng lên Đây làgiai đoạn nitrat hóa các muối amon

Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làmviệc của Aerotank (làm việc theo mẻ) Ơû đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóađược 80 – 95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùnhoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước Nếu không kịpthời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn(chiếm đến 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân Tế bào vi khuẩn có hàmlượng protein rất cao (60 – 80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chấtchứa các chất béo, hyđrat cacbon, các chất khoáng… khi bị tự phân sẽ làm ônhiễm nguồn nước

Phân loại Aeotank: có nhiều cách phân loại

và Aerotank hỗn hợp

 Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: Aerotank có ngăn

hoặc bể tái sinh (hoạt hóa) bùn hoạt tính tách riêng và loại không có ngăn bùn táisinh bùn hoạt tính tách riêng

tải trọng cao, Aerotank tải trọng trung bình và Aerotank tải trọng thấp

hoặc hành lang) ta có các Aerotank 1 bậc, 2 bậc, 3 bậc…

Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính (sinh trưởng lơ lửngcủa vi sinh vật trong nước thải) chuyển động tuần hoàn trong mương Nước thảicó độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 – 5000(mg/l) có thể đưa vào xử lý trongmương oxy hóa Đối với nước thải sinh hoạt chỉ cần qua chắn rác, lắng cát vàkhông qua lắng 1 là có thể đưa vào mương oxy hóa Tải trọng của mương tínhtheo bùn hoạt tính vào khoảng 200g BOD5/kg.ngày Một phần bùn bị khoáng hóangay trong mương Do đó, số lượng bùn giảm khoảng 2,8 lần Thời gian xử lýhiếu khí là 1 – 3 ngày

Mương oxy hóa có dạng hình chữ nhật, hình tròn hay elip Đáy và bờ cóthể làm bằng bê tông cốt thép hoặc đào (đắp) đất có gia cố Chiều sâu công táctừ 0,7m – 1m Tốc độ chuyển động nước trong mương  0,3m/s, làm thoáng(khuấy đảo) bằng thiết bị cơ học với trục nằm ngang

Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạtđộng của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước.Các màng sinh học, là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kị

khí và kị khí tùy tiện Các vi khuẩn hiếu khí tập trung ở phần lớp ngoài của màngsinh học Ơû đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (đượcgọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng dính bám)

Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trênxuống, sau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom và xả vào lắng 2 Nướcvào lắng 2 có thể kéo theo những mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọclàm việc Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nướcpha loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt chomàng sinh học làm việc

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bởi quần thể vi sinh vật

ở màng sinh học Màng này thường dày khoảng từ 0,1-0,4mm Các chất hữu cơtrước hết bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí Sau khi thấm sâu vào màng,nước hết oxi hòa tan và sẽ chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kị khí Khi cácchất hữu cơ trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sanghô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nướclọc Hiện tượng này gọi là “tróc màng” Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện

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

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

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

Đây là hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác, hệthống này gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau mộtkhoảng nhỏ Khi trục quay một phần đĩa ngập trong máng chứa nước thải, phầncòn lại tiếp xúc với không khí Chất bẩn bám lên bề mặt phần đĩa khi phần nàyngập trong nước thải và các vi khuẩn sẽ thực hiện quá trình phân huỷ hiếu khí khiphần đĩa bám chất bẩn này tiếp xúc với không khí

 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỴ KHÍ:

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thể

vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxi khôngkhí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2… Trong đó có tới64% là khí CH4 Vì vậy quá trình này còn gọi là lên men mêtan và quần thể visinh vật được gọi chung là các vi sinh vật lên men mêtan

Các vi sinh vật metan sống kị khí hội sinh và là tác nhân phân hủy các chấthữu cơ, như protein, chất béo, hyđratcacbon thành các sản phẩm có phân tử lượngthấp qua 3 giai đoạn sau:

Các chất hữu cơ Các hợp chất dễ tan trong nước

Các axit hữu cơ, axít béo, rượu CH4 + CO2 + N2 + H2…

Đây là một quá trình phức tạp và cơ chế của nó chưa được biết một cáchđầy đủ và rõ ràng Người ta có thể coi quá trình lên men mêtan gồm 3 pha: phaban đầu là phân hủy, pha thứ 2 là pha chuyển hóa axit, pha thứ 3 là pha kiềm

Trong pha axit các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kị khí và vi

sinh vật tùy tiện Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành cácaxit hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu,các axit amin, glyxerin, axeton, H2S, CO2, H2

Trong pha kiềm các vi sinh vật sinh metan đích thực mới hoạt động Chúng

là những vi sinh vật kị khí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của axit thành CH4và CO2 Các phản ứng ở pha này chuyển pH của môi trường thành kiềm

 Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng:

Đây là quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và được thực hiệntrong công trình thường được gọi là bể metan

Trong quy trình xử lý không cần có mặt oxy phân tử Sinh khí metan hayphân hủy các chất hữu cơ trong bể metan có thể thực hiện ở 35 – 370C hoặc 50 –

(Pha kiềm)